高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用图片ppt课件

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用图片ppt课件，共52页。PPT课件主要包含了必备知识•夯实双基，抗虫功能，真菌等，外源生长激素，肠乳糖酶，基因改造，药用蛋白，启动子，显微注射，分泌乳汁等内容，欢迎下载使用。

第3节　基因工程的应用
一、基因工程在农牧业方面的应用1．转基因抗虫植物(1)技术方法：从某些生物中分离出具有____________的基因，将它导入作物中，培育出具有抗虫性的作物。(2)实例：抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。2．转基因抗病植物(1)技术方法：将来源于________________的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。(2)实例：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。
3．转基因抗除草剂植物(1)技术方法：将________________________的基因导入作物，可培育抗除草剂的作物品种。(2)实例：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。4．改良植物的品质(1)技术方法：将____________________________编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。(2)实例：转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。
降解或抵抗某种除草剂　
必需氨基酸含量多的蛋白质　
5．提高动物的生长速率(1)技术方法：将________________基因导入动物体内，提高动物的生长速率。(2)实例：转基因鲤鱼。6．改善畜产品的品质(1)技术方法：将____________基因导入奶牛基因组。(2)实例：乳汁中乳糖含量大大降低的转基因奶牛。
二、基因工程在医药卫生领域的应用1．技术方法(1)对微生物或动植物的细胞进行____________，使它们能够生产药物。(2)利用乳腺生物反应器生产药物：将____________基因与乳腺中特异表达的基因的__________等调控元件重组在一起，通过____________导入哺乳动物的受精卵中，培育出的转基因动物通过____________生产所需要的药物。
(3)培育移植器官：在器官供体的基因组中导入某种____________抑制____________基因的表达或设法除去____________基因，然后再结合________技术，培育出不会引起____________反应的转基因克隆器官。2．实例：重组人干扰素、促红细胞生成素、抗凝血酶、血清白蛋白等。
三、基因工程在食品工业方面的应用1．技术方法：利用基因工程菌生产食品工业用______、_________和__________等。例如将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过____________生产凝乳酶。2．实例：淀粉酶、脂酶、天冬氨酸和苯丙氨酸。
1．将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中，培育转基因抗病植物。2．将外源生长激素基因导入鲤鱼，可提高鲤鱼的生长速度。3．将药用蛋白基因导入大肠杆菌或酵母菌构建工程菌可生产药物。
4．将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组成表达载体导入哺乳动物的受精卵中可构建乳腺生物反应器。5．在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后结合克隆技术，可培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官。
1．农业害虫不会对转基因抗虫作物产生抗性。(　　)2．培育转基因抗病植物的目的基因主要来源于病毒、真菌。(　　)3．基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。(　　)4．利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。(　　)5．乳腺反应器就是把药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。(　　)
思考：1．为了生产药物，常把药用蛋白基因构建的表达载体导入大肠杆菌或酵母菌细胞中构建工程菌，选用细菌或酵母菌作为受体细胞的优点有哪些？提示：细菌和酵母菌繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对少，生产能力大等。
2．在研制膀胱生物反应器时，应使药用蛋白基因在什么细胞中特异表达？它与乳腺生物反应器有什么相同和不同点？提示：应使药用蛋白基因在膀胱上皮细胞中特异表达。相同点是收集药用蛋白较容易，且不会对动物造成伤害。不同点是乳腺生物反应器必须是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。
1．植物基因工程的应用
2．转基因植物中的目的基因(1)目的基因都是来自其他生物的能表现出优良性状的外源基因，并不都是来自细菌、病毒等微生物，如抗冻蛋白基因来自鱼类。(2)有的目的基因通过控制蛋白质的合成，直接控制生物的某些性状，这反映了基因与性状的直接关系；有的目的基因通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物的性状，这体现的是基因和性状的间接关系。(3)注意“抗虫”和“抗病”的区别，二者可以分别通过害虫接种和病毒(或真菌等)接种来进行个体水平的检测。
　　　　　目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，下列说法正确的是(　　)A．苏云金芽孢杆菌的Bt抗虫蛋白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，使抗虫性状稳定遗传下去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．连续种植转基因抗虫棉不会改变棉铃虫的抗性
解析：重组质粒形成后需要通过农杆菌转化法等方法导入棉花的叶肉细胞；如果抗虫基因导入棉花叶肉细胞的细胞质中，转基因棉花的花粉中不含该基因，如果导入细胞核基因中，该转基因植株相当于杂合子，后代会发生性状分离；抗虫棉的选择作用使具有抗性突变的棉铃虫生存下来，经过长时间积累，棉铃虫的抗性会增强。
1．北极比目鱼中有抗冻基因，该基因编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，
下列有关叙述正确的是(　　)A．过程①是获取抗冻基因的过程，用到的酶只有限制酶B．在重组质粒上，抗冻基因首端和末端一定具有启动子和终止子，启动和终止翻译的进程C．过程②用到的质粒是农杆菌的Ti质粒，将重组质粒转入农杆菌的目的是筛选重组质粒D．根据抗冻基因制作的DNA探针，可以用来检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在
解析：据题图可知，该转基因技术操作中，获取目的基因的方法是利用抗冻基因(目的基因)的mRNA逆转录合成cDNA，进而获取目的基因，需要的酶有逆转录酶和限制酶等，A项错误；目的基因首端和末端的启动子和终止子均是DNA片段，分别启动和终止转录的进程，B项错误；重组质粒转入农杆菌的目的是通过农杆菌转化法将目的基因导入番茄细胞中，C项错误；检测目的基因是否导入受体细胞、通常是用目的基因制作DNA探针进行检测，D项正确。
　　　　　转基因技术可以改良动物品种，生产人类需要的药用蛋白。下列符合生产药用蛋白的是(　　)A．养殖含生长激素基因鲑鱼B．养殖能抗口蹄疫病毒的转基因兔C．养殖含乳糖酶基因的转基因牛D．从牛乳汁中获得人血清白蛋白
解析：养殖含生长激素基因的转基因鲑鱼只能获得生长更快的鲑鱼，A错误；养殖能抗口蹄疫病毒的转基因兔，只能获得具有能抗口蹄疫病毒能力的兔，B错误；养殖含乳糖酶基因的转基因牛，只能使牛乳汁中乳糖含量降低，C错误；从牛乳汁中获得人血清白蛋白，血清白蛋白可用于治疗失血性休克、脑水肿、肾病等，D正确。
2．下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是(　　)A．器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题B．猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似C．灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪D．无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某种调节因子以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因
解析：目前，人体移植器官短缺是一个世界性难题。要实现器官移植最大的难题是免疫排斥，A项正确。猪的内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似，而且与灵长类动物相比，猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要少得多，B项正确，C项错误。目前，科学家正尝试利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官，D项正确。
乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较
　　　　　下列有关利用乳腺生物反应器与微生物生产药物的叙述，错误的是(　　)A．前者在乳汁中提取药物，后者在细胞中提取B．两者都是基因工程在医药卫生领域的应用C．前者合成的蛋白质可加工成熟，后者合成的蛋白质一般不能加工成熟D．动物和微生物的基因结构与人体的基因结构均相同
解析：前者在乳汁中提取药物，后者在细胞中提取；乳腺生物反应器和微生物生产药物都是基因工程在医药卫生领域的应用；前者合成的蛋白质可加工成熟，工程菌一般是原核生物，合成的蛋白质一般不能加工成熟；真核生物基因的编码区有内含子和外显子之分，原核生物基因的编码区无内含子与外显子。
从社会中来⇨P87提示：在农牧业方面生产转基因抗虫植物、转基因抗病植物、转基因抗除草剂植物、改良植物的品质、提高动物的生长速率、改善畜产品的品质。在医药卫生领域，除生产胰岛素外，还生产干扰素、抗凝血酶等药物。在食品工业方面，生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。异想天开⇨P91提示：可能会遭到他人歧视。这就需要人们调整自己的观念，适应科技、社会的发展、进步。(开放性问题，答案合理即可)
到社会中来⇨P921．提示：截至2019年年底，我国批准发放过转基因耐储藏番茄、转基因抗虫棉、改变花色的转基因矮牵牛、转基因抗病辣椒、转基因抗病番木瓜、转基因抗虫水稻、转植酸酶基因玉米以及转基因耐除草剂大豆的生产应用安全证书；批准了转基因棉花、大豆、玉米、油菜、甜菜和番木瓜的进口安全证书，但我国进口的基本上是转基因棉花的纤维，其他进口转基因作物的用途仅限于用作加工原料；我国没有批准任何一种转基因粮食作物种子进口到我国境内商业化种植。2．提示：根据实际情况回答。
练习与应用⇨P92一、概念检测1．C　提示：生长激素基因在转录时需要RNA聚合酶，不需要解旋酶和DNA连接酶，A项错误；发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的次生代谢物，B项错误；通过基因工程技术可以将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，并且能稳定的遗传，C项正确；大肠杆菌质粒标记基因中嘌呤与嘧啶含量相等，并且质粒为DNA，DNA中不含尿嘧啶，D项错误。2．A　提示：用人工诱变获得青霉菌突变菌株大量生产青霉素，不属于基因工程的应用。
二、拓展应用1．提示：(1)①限制酶、DNA连接酶　③矮牵牛　④转基因矮牵牛对草甘膦产生了一定的抗性。(2)①对照组为非转基因矮牵牛。②理论上增加转入的外源EPSP合酶基因的数量，矮牵牛体内EPSP合酶的表达水平会升高，它对草甘膦的抗性会增强。思路：将不同拷贝数的EPSP合酶基因分别转入矮牵牛细胞中，培育转基因植株，比较它们对草甘膦抗性的差异。
2．提示：开放性题目，自由想象！例如，基因工程目前来说是对基因片段进行剪接和采取，但是也已经能够在一定程度上改变生物的基本性状。科学家们认为，在未来只要我们能够突破微观层面的操作，就能够对人类的基因从具体的氨基酸状态进行重组。如果真的做到这样，那么人类可就了不起了，因为我们能够再一次选择我们的基本状态。例如，我们可能并不是一个漂亮的人，但是可以通过基因技术进行重组再造。通过对特定基因的选择，可以决定人的性状突变，也就是说，未来完全可以做到人人都是俊男美女。只要掌握了基因工程技术，这一切都不是问题。
1．1987年，美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞并获得高水平的表达。长成的烟草植株通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明(　　)①萤火虫与烟草的DNA结构基本相同　②萤火虫与烟草共用一套遗传密码　③烟草体内合成了荧光素　④萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同A．①③　 B．②③C．①④　 D．①②③④
解析：萤火虫与烟草的遗传物质都是双链DNA，这是完成基因重组的基础，①正确；自然界的所有生物几乎都共用一套遗传密码，即无论在高等生物还是低等生物中，相同的密码子决定的氨基酸种类都相同，②正确；萤火虫的荧光素基因导入烟草细胞使得该植株通体光亮，可见荧光素基因在该植株中成功表达，③正确；基因的表达包括转录和翻译，最后合成出蛋白质，④正确。
2．科学家在牛的乳房生物反应器中获得了人的血清白蛋白，下列相关叙述不正确的是(　　)A．获得的人血清白蛋白具有生物活性B．应当以牛的乳腺细胞作为受体细胞C．可用显微注射法将目的基因导入受体细胞D．受体细胞的性染色体组成是XX
解析：科学家在牛的乳房生物反应器中获得了人的血清白蛋白，说明牛体内含有人的血清白蛋白基因，合成的人血清白蛋白具有生物活性，A项正确；应当以牛的受精卵作为受体细胞，B项错误；采用显微注射法将目的基因导入动物受体细胞，C项正确；受体细胞应选择雌性受精卵，故其性染色体组成是XX，D项正确。
3．普通番茄细胞中含有PG基因，其能控制合成多聚半乳糖醛酸酶(简称PG)，PG能破坏细胞壁使番茄软化不耐贮藏。科学家将抗PG基因导入番茄细胞，培育出了抗软化、保鲜时间长的转基因番茄。下图表示抗PG基因的作用原理，回答下列问题：
(1)据图回答该转基因番茄具有抗软化、保鲜时间长的原理是______ ________________________________________________________。(2)为培育抗软化番茄，应采用__________技术将抗PG基因进行体外扩增。在该技术的反应体系中除模板、引物、原料外，还需要加入________________________________，这个基因的表达需要__________ ________等不可缺少的调控元件。
抗PG基因能阻止PG基因表达的翻译过程，使细胞不能合成PG　
热稳定DNA聚合酶(Taq酶)　
(3)将抗PG基因插入Ti质粒的______________上构建基因表达载体，通过农杆菌转化法将抗PG基因导入番茄细胞，为检验抗PG基因是否成功导入，在个体生物学水平上应检测__________________________ ________________。(4)为避免抗PG基因通过花粉传播进入其他植物而导致“基因污染”，应将抗PG基因导入__________(填“细胞核”或“细胞质”)。
转基因番茄是否抗软化以及保鲜时间的长短　
解析：(1)据题图可知，抗PG基因转录成的mRNA能够与PG基因转录成的mRNA结合，阻止了PG基因表达的翻译过程，使细胞不能合成PG，不能破坏细胞壁而使转基因番茄抗软化且保鲜时间延长。(2)采用PCR技术将抗PG基因进行体外扩增；PCR过程所需要的条件有：模板(抗PG基因)、引物、原料(4种游离的脱氧核糖核苷酸)、热稳定DNA聚合酶；启动子和终止子是基因表达不可缺少的调控元件。