北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第四节 基因工程的应用课文配套课件ppt

这是一份北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第四节 基因工程的应用课文配套课件ppt，共36页。PPT课件主要包含了内容索引，自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，素养提升，课堂小结，Bt抗虫基因，凝乳酶编码基因，图Z3-4-1等内容，欢迎下载使用。
一、基因工程在农牧业取得丰硕成果1.转基因农作物的种植面积不断扩大。2.转基因作物商业化生产。3.转基因作物在减少农药施用、降低病虫害损失、改善环境、减少劳动力投入上取得了巨大的经济效益。4.基因工程在牧业中也有广泛应用。例如,转人乳铁蛋白的转基因牛的后代中,母牛乳汁里的人乳铁蛋白含量可达1 000 μg/mL。
二、基因工程在食品行业应用广泛1.食品原料改良方面(1)利用基因工程成功研发了油酸含量高的大豆,相应得到了油酸含量高的大豆油。这种大豆油稳定性好,具有良好的抗酸败和抗氧化的特点,适合煎炸和烹调。(2)利用基因工程将高蛋氨酸谷类的基因转移到大豆中,克服了豆类蛋白质蛋氨酸含量低的缺陷,使豆类蛋白质的营养更丰富。
2.食品加工方面(1)利用基因工程技术将小牛胃黏膜细胞中的凝乳酶编码基因导入大肠杆菌,大量生产凝乳酶。(2)利用基因工程技术,通过大肠杆菌大量生产一种甜度高、热量低的甜味剂。(3)通过向乳酸菌中导入低聚糖合成基因的方式,生产含有低聚糖的发酵乳制品。(4)利用基因工程改造发酵食品的菌株,改善发酵食品的风味。
三、基因工程药物具有广阔前景1.我国已批准上市的基因工程药物和疫苗有重组人胰岛素、重组人生长激素、重组人干扰素、重组成纤维细胞生长因子、重组人表皮生长因子、白细胞介素、治疗乙型和丙型病毒性肝炎的干扰素、治疗类风湿的干扰素、预防乙肝的乙肝疫苗等20余种。2.基因工程抗癌药物研究不断取得突破。
四、基因工程菌在环保能源领域具有巨大应用空间1.为减少或消除农药使用带来的环境污染,科学家开发出了高效基因工程菌,生产水解酶。利用基因工程技术,科学家成功构建了用来清除石油污染的“超级细菌”。基因工程菌在处理城市垃圾、污水等方面具有广阔的应用前景。2.基因工程生物质能源就是把稻草秸秆、玉米秸秆、木薯、甘蔗等,与高效的基因工程菌一起发酵后制作出燃料乙醇等生物能源。
【预习检测】 1.判断正误。(1)转基因抗虫棉的抗虫效果的鉴定必须通过分子检测。(　　)(2)科学家培育出的抗害虫的转基因棉可以抵抗各种害虫。(　　)(3)科学家已利用基因工程培育出能分解各种污染物的“超级细菌”。(　　)(4)大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异属于可遗传的变异。(　　)(5)转基因作物被动物食用后目的基因会导入动物体细胞中。(　　)
2.下列不属于抗逆转基因植物的是(　　)。　A.将调节渗透压的基因导入小麦体内,获得抗盐碱的小麦B.将紫色色素基因导入玫瑰体内,获得紫玫瑰品种C.将抗除草剂基因导入玉米体内,获得抗除草剂的玉米D.将鱼的抗冻基因导入番茄体内,获得耐低温的番茄答案:B3.下列属于基因工程药物的是(　　)。A.从大肠杆菌体内获取的干扰素B.从黄花蒿中提取的青蒿素C.从青霉菌体内获取的青霉素D.从牛的胰腺中获取的胰岛素答案:A
4.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法,使转基因动物乳汁中的白蛋白提高了30多倍,这标志着我国转基因研究向产业化的目标迈进了一步。那么“转基因动物”是指(　　)。A.提供基因的动物B.基因组中导入了外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物D.能表达基因遗传信息的动物答案:B
5.下列各项不属于基因工程在实际中的应用的是(　　)。　A.转基因抗虫棉的培育成功B.构建能降解多种污染物的“超级细菌”C.培育基因工程菌使之能产生胰岛素D.将双子叶植物细胞内的叶绿体移入单子叶植物细胞内答案:D
【问题引领】1.请完成下表。
降解或抵抗除草剂的基因
2.具有抗虫基因的植物能否抗病毒、细菌和真菌?请说明理由。提示:否。因为每种基因都有特定的结构和功能,具有专一性。具有抗虫基因的植物只能抗虫。
【归纳提升】抗虫转基因植物与抗病转基因植物的比较
【典型例题】人类利用基因工程成功培育出了转基因抗虫棉。下列说法正确的是(　)。A.苏云金芽孢杆菌的抗虫基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达B.抗虫基因导入棉花叶肉细胞后,可通过传粉、受精的方法,使抗虫性状遗传下去C.标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因D.转基因抗虫棉经过种植,棉铃虫不会产生抗性,这样可以有效消灭棉铃虫答案:C
解析:苏云金芽孢杆菌的抗虫基因与质粒结合后,需用农杆菌介导的遗传转化法导入棉花的叶肉细胞,不能直接进入棉花的叶肉细胞表达,A项错误。叶肉细胞是体细胞,其基因不能通过有性生殖进行遗传,可以通过植物组织培养技术,使抗虫性状遗传下去,B项错误。构建好的基因表达载体中必须含有标记基因,以便确定目的基因是否进入受体细胞,C项正确。棉铃虫抗性的产生是基因突变的结果,但抗虫棉的选择作用会使棉铃虫的抗性基因频率升高,D项错误。
【变式训练】 下列关于转基因大豆的叙述,错误的是(　　)。A.培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因B.目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵,也可以是体细胞C.转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量,生产成本更低D.固氮细菌的固氮基因也是必需的目的基因之一答案:D解析:豆科植物可与含固氮基因的根瘤菌共生,故固氮基因并非必需的目的基因。
【问题引领】1.生产基因工程药物的转基因生物主要是微生物,列举几个通过基因工程生产的药物。提示:重组人胰岛素、重组人生长激素、重组人干扰素、重组成纤维细胞生长因子、重组人表皮生长因子、白细胞介素、治疗乙型和丙型病毒性肝炎的干扰素、治疗类风湿的干扰素、预防乙肝的乙肝疫苗等。2.若将抑制抗原决定簇的某种调节因子通过显微注射法导入小型哺乳动物的受精卵,然后培育形成转基因克隆动物,则该动物的心脏能移植给人吗?其优点是什么?提示:能。优点是没有免疫排斥反应,器官来源丰富。
【归纳提升】1.基因工程药物基因工程药物就是先确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质,然后将控制该蛋白质合成过程的基因提取出来,经过一系列的基因操作,最后将该基因导入可以大量繁殖的受体细胞(包括细菌细胞、酵母菌细胞、植物细胞、动物细胞)中去,在受体细胞不断繁殖过程中,大规模生产具有预防和治疗疾病的蛋白质,即基因工程药物和疫苗。基因工程药物在医药卫生领域的应用正逐步推广。目前我国已批准上市的基因工程药物和疫苗有20余种。
2.治疗癌症的基因工程导向药物治疗癌症的基因工程导向药物注射到癌症患者体内后,能在体内识别出癌细胞并杀死它们,但不会伤害其他正常的细胞。这种基因工程导向药物,能够像导弹一样专门识别癌细胞,然后再攻击它们。用这种药物辅助或替代传统的放疗、化疗方式,就能避免传统放疗、化疗带来的免疫系统损坏、身体机能衰退等问题。
【典型例题】某生物制品公司将人的乙肝抗原基因导入酵母菌,生产出的乙肝疫苗致使婴儿接种后发生疑似预防接种异常反应。下列关于此乙肝疫苗的说法,正确的是(　　)。A.乙肝抗原基因可从酵母菌基因组文库中获得B.转基因酵母菌生产乙肝疫苗的理论基础之一是生物共用一套遗传密码C.转基因过程中用到的质粒是一种类似于染色体上链状DNA的遗传物质D.将乙肝抗原基因导入酵母菌时用CaCl2处理酵母菌,可增大细胞壁的通透性答案:B
解析:乙肝抗原基因应从乙肝病毒中获得,A项错误。乙肝病毒的基因能在酵母菌中表达出乙肝病毒的蛋白质是因为生物共用一套遗传密码,B项正确。质粒是游离于细胞拟核或染色体之外、能够独立复制的小型环状双链DNA分子,C项错误。酵母菌经过一定浓度的CaCl2处理,质膜的通透性会发生变化,很容易吸收外界环境中的DNA分子,D项错误。
【变式训练】 (不定项选择题)科学家利用转基因技术成功培育出了一头导入了赖氨酸基因的转基因牛,从其乳汁中可获得大量的赖氨酸。下列相关叙述错误的是(　　)。　A.该题中赖氨酸基因表达载体的受体细胞的性染色体组成可以是XX,也可以是XYB.将赖氨酸基因导入牛的卵细胞中,通过培养也能形成转基因牛C.人们只在转基因牛的乳汁中才能获取赖氨酸,是因为只在转基因牛的乳腺细胞中才有赖氨酸基因D.运用基因工程技术让牛合成大量的赖氨酸,该技术将导致定向变异答案:ABC
解析:只有母牛能产生乳汁,因此该题中赖氨酸基因表达载体的受体细胞的性染色体组成只能是XX,A项错误。在基因工程中,应将目的基因导入动物的受精卵中,B项错误。将赖氨酸基因导入动物的受精卵中,转基因动物的体细胞中都有赖氨酸基因,但是只在乳腺细胞中表达,C项错误。基因工程是人为地将目的基因导入受体细胞,从而可以定向地改造生物的性状,D项正确。
与大肠杆菌相比,利用酵母菌生产干扰素的优点干扰素属于蛋白质,若利用大肠杆菌生产干扰素,需要人为后加工,因为大肠杆菌是原核生物,没有内质网、高尔基体等细胞器,不能在细胞内完成加工。而酵母菌为真核细胞,有内质网和高尔基体等细胞器,可以对核糖体合成的多肽进行糖基化等加工处理,从而得到人类所需要的蛋白质。
家蝇幼虫体内有一种抗肿瘤蛋白,科学家发现此蛋白质具有抗癌作用,它能对肿瘤产生特异性的抑制,并能增强机体的细胞免疫和非特异性免疫。图Z3-4-1表示通过基因工程技术生产这种蛋白质的方法,请回答下列问题。
(1)结构A的名称为　　　　,其作用是将目的基因导入受体细胞,使其在受体细胞中　　　　并　　　　。 (2)在进行导入过程时,通常用　　　　处理大肠杆菌细胞,使其处于　　　　　,然后再将B溶于缓冲液中与受体细胞混合。 (3)经检测抗肿瘤基因已经成功导入受体细胞,但并未检测出抗肿瘤蛋白mRNA,其原因最可能是基因表达载体上目的基因首端未加入　　　　　　　。经修改后,为检测是否翻译出抗肿瘤蛋白,需从大肠杆菌中提取蛋白质,进行　　　　　　,然后利用　　　　　　进行检测。 (4)还可以通过构建乳腺生物反应器的方法来生产抗肿瘤蛋白,其大致过程为将目的基因与含有乳腺蛋白基因的启动子等调控组件的载体重组在一起,通过　　　　　　导入哺乳动物的　　　　　　中,体外培养至早期胚胎,经过　　　　　　的方法送入母体内,使其生长发育成转基因动物,最后从该动物的　　　　　　中提取抗肿瘤蛋白。 
答案:(1)质粒　复制　表达(2)CaCl2　感受态(3)(适宜的)启动子　电泳分离　目的蛋白的抗体(4)显微注射法　受精卵　胚胎移植　乳汁
解析:(1)结构A是从细菌等原核细胞中提取的质粒,作为载体,其作用是将目的基因导入受体细胞,使其在受体细胞中复制并表达。(2)将目的基因导入大肠杆菌,通常用CaCl2处理细胞,使质膜的通透性发生变化,容易吸收外界环境中的DNA分子,即处于感受态,然后再将B重组质粒溶于缓冲液中与受体细胞混合。(3)基因表达载体上目的基因首端未加入启动子,则没有RNA聚合酶结合的位点,不能转录出抗肿瘤蛋白mRNA,为检测是否翻译出抗肿瘤蛋白,需从大肠杆菌中提取蛋白质,进行电泳分离,然后利用目的蛋白的抗体进行检测。(4)采用构建乳腺生物反应器的方法来生产抗肿瘤蛋白,其大致过程为将目的基因与含有乳腺蛋白基因的启动子等调控组件的载体重组在一起,通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中,体外培养至早期胚胎,经过胚胎移植的方法送入母体内,使其生长发育成转基因动物,最后从雌性动物的乳汁中提取抗肿瘤蛋白。