高中生物浙科版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛精品ppt课件

这是一份高中生物浙科版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛精品ppt课件，共24页。PPT课件主要包含了医疗制药，囊性纤维病的基因治疗，RNA干扰技术，补充膀胱生物反应器，法医鉴定，一植物方面，转基因抗虫植物，1方法，2主要杀虫基因，3成果等内容，欢迎下载使用。

胰岛素是治疗糖尿病的特效药物。传统生产胰岛素的方法是从猪、牛等动物的胰腺中提取。曾经生产供一位糖尿病病人使用一年的胰岛素需要上千头牛，生产的成本非常高。1978年，科学家将编码人胰岛素的基因导入大肠杆菌细胞中，使大肠
杆菌表达重组人胰岛素。我国拥有自主知识产权的基因工程物---重组人胰岛素已经研制成功并得到广泛应用。
如今，基因工程及其延伸出的蛋白质工程已经影响到我们生活的方方面面。 那么，基因工程是如何影响我们生活的？什么是蛋白质工程？蛋白质工程又是如何进行的？
1．运用核酸分子杂交、PCR等技术进行基因诊断（探针）(1)核酸分子杂交和PCR技术常用来检测患者自身携带的缺陷基因。
一、基因工程改善了人类的生活品质
(2)灵敏度极高的PCR技术常用于诊断患者是否感染某种病原体。例如，根据凝胶电泳结果就可以判断患者是否携带HIV病毒。
目前，人们运用PCR并结合其他技术，不仅可以在患者未发病，甚至出生前就能确诊其是否患有镰刀形贫血症、血友病等疾病，还可以根据某些核苷酸序列的特异性差异来推测某人患阿尔茨海默病以及癌症等疾病的风险。随着基因测序技术进一步发展，有望研制出专门针对个人基因特点的药物。
【思考】 根据所学知识,推测新型冠状病毒核酸检测试剂盒的检测原理。 新型冠状病毒核酸检测试剂盒是用于快速进行体外定性检测新型冠状病毒的医疗检测用品,它的工作原理是通过提取病人样本中的RNA,进行逆转录聚合酶链式反应(荧光定量RT-PCR),通过扩增反应将样本中微量的病毒信息进行放大,加一段荧光标记的探针，最后以荧光的方式读取信号（荧光分子游离时会发出微弱的荧光，一旦与双链DNA结合荧光信号会增强。并会随DNA复制而加强）。如果有病毒的基因序列就会结合产生荧光信号即为阳性(荧光信号会增强),那么就可以认为样本中存在病毒(已经感染),反之表明样本中没有病毒(未感染)。
基因导入细胞的过程常以修饰过的病毒为载体，如腺病毒和逆转录病毒。
2．向患者体内导入正常基因进行基因治疗
基因治疗指向有基因缺陷的细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷（并非修复），从而达到治疗的目的。
囊性纤维化是由称为CFTR的突变基因引起的遗传病。该突变导致肺和消化系统被粘液粘稠物堵塞。其基因治疗的目标是用一个有效的CFTR基因代替有缺陷的CFTR基因。
通过向细胞或生物体内注入短的双链RNA分子诱导细胞内含有相同或相似序列的mRNA持续降解，从而阻断特定基因的表达，是一种快速、简单研究基因功能的方法。
这些小RNA片段还会遗传到子代细胞中，造成可遗传的基因沉默。
运用 RNA干扰技术研究线虫某个基因的功能，发现RNA干扰后的线虫受精卵中的雌核和雄核无法迁移到一起融合，从而推断该基因与受精卵早期发育有关。
3．利用转基因生物生产基因工程药物(1)转基因植物可用于生产药物蛋白，如人血红蛋白、小儿麻痹症疫苗等。
(2)转基因鼠、兔、羊、猪、牛的乳腺可以生产多种转基因产品，如人凝血因子Ⅷ、人白细胞介素­2、牛乳清蛋白等。
思考讨论：乳腺生物反应器的优缺点
A.动物泌乳期有间隔B.有些蛋白不能在乳腺里表达C.某些蛋白在乳腺中的修饰可能与天然状态不同
A.适合于表达高等动物体内的复杂蛋白B.制备乳腺反应器的方法成熟C.乳腺是天然的高效合成蛋白质的器官D.乳汁中重组蛋白的提取和纯化相对容易
①可以从动物一出生就收集产物，不论动物的性别和是否处于生殖期。②从尿液中提取蛋白质比从乳汁中提取更简便、高效。
不一定。①目的基因在受体细胞中不是成对存在的，相当于杂合子，配子中可能不含该基因，则有性生殖产生的后代中可能不含目的基因。②有性生殖产生的后代可能为雄性，不能分泌乳汁。
乳腺生物反应器经过有性生殖产生的后代一定可以产生目标蛋白质吗？
(3)大肠杆菌等微生物遗传物质简单、操作方便，可以在价格低廉的培养基中快速生长，因此，转基因微生物成为理想的合成蛋白质的分子工厂。
4．转基因动物可为研究疾病机理提供模型。可以获得基因、改造基因，还可以“敲除”某些基因(1)通过在基因中插入DNA片段使该基因永久失活，再通过观察转基因生物性状变化，可以推测该基因的功能。(2)实例：科学家发现敲除肠碱性磷酸酶基因的小鼠更容易发胖，从而推测该基因有“保持身材”的作用，也许不久的将来肥胖会被“根治”。
(1) 包括个体识别、亲子鉴定等内容。(2)DNA 指纹：除了同卵双胞胎外，我们每个人都拥有自己独特的DNA。经过限制酶剪切、电泳、与标记的探针进行核酸分子杂交，得到的图谱也是特异的，就像人的指纹一样。(3)随着PCR技术的引入，20个细胞的DNA经过扩增就足够用于鉴定。
从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。
Bt毒蛋白基因 、 蛋白酶抑制剂基因、 淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。
减少因化学农药的使用而造成的环境污染和对人类健康的损害、降低生产成本、提高产量。
培育具有优良性状的农牧业品种
将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。
许多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常规育种的方法很难培育出抗病的新品种。
3．转基因抗除草剂植物
杂草常常危害农业生产，而大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作物，导致作物减产
将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种
转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等
利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。
将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，提高氨基酸的含量，科学家培育的某种转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。
将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高观赏价值。
1、用于提高动物生长速度
原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快
2、用于改善畜产品的品质
（1）导入肠乳糖酶基因的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低。
（2）优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适。
1975年美籍印度人查克拉搏特等科学家依据似单胞杆菌对石油中有毒成分具有很强分解力这一特性，把4种能吃浮油的假单胞杆菌的基因拼接起来，合并成一种假单胞菌种，组成了所谓的“超级菌”，它能分解各种石油烃，消除浮油的效率高、速度快，只需几小时就能除掉自然菌种需几年才能消除的原油污染。
能分解石油的“超级吸油菌”
有些微生物具有采矿或分解有毒污染物的宝贵能力，科学家将这些微生物的基因进行改造，获得了拥有珍贵性状并易于培养的转基因工程菌。
1．基因工程的局限：目的基因的表达结果有时并不理想，合成 的蛋白质不能很好地行使功能，无法满足人们的需求。2．蛋白质工程遵循“中心法则”。3．蛋白质工程的思路：通过设计和改造编码蛋白质的基因从而改变氨基酸序列，最终获得特定功能的蛋白质
二、蛋白质工程是基因工程的延伸
由于基因决定蛋白质,因此要对蛋白质的结构进行设计改造,最终还必须通过改造或合成基因来完成
实例：科学家对人体内的抗病毒糖蛋白β­干扰素的改良。
干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病。此外，干扰素对于治疗乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等也有一定的疗效。
1993年我国批准生产重组人干扰素α-1b，它是我国批准生产的第一个基因工程药物，目前主要用于治疗慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等。
1980-1982年，科学家用基因工程方法从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，从1Kg培养物中可以得到20—40mg干扰素。
传统生产干扰素的方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L血液只能提取1mg干扰素。
抗生素≠干扰素抗生素：抗细菌药物干扰素：抗病毒药物
思考：1、如何实现基因的定点突变?请举例说明。 运用PCR技术实现基因的定点突变。设计并合成诱变引物,该引物特定位点上的碱基与模板上的碱基不互补配对,但其余大多数碱基与模板能够配对。这样得到的PCR产物中,特定位点的碱基发生了改变。2、为什么说蛋白质工程是基因工程的延伸? 蛋白质工程离不开基因工程,基因经改造或合成后,要通过基因工程生产出人类需要的蛋白质。
“二看法”判断基因工程和蛋白质工程
联系(1)蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。(2)基因工程中所利用的某些酶可通过蛋白质工程进行修饰、改造。