高中第3节 基因工程的应用优质课ppt课件

这是一份高中第3节 基因工程的应用优质课ppt课件，共59页。PPT课件主要包含了减少82%，近13万亿元，增加66×108t，转基因大西洋鲑，提高产量，降低成本，基因时代等内容，欢迎下载使用。

Applicatin f Genetic Engineering
《生物技术与工程》 第三章 基因工程 第3节
基因工程自20世纪70年代兴起后
Applicatin in agriculture and animal husbandry
1996—2017年，全世界转基因作物的种植面积增加了一百多倍
美国转基因作物种植面积最大
中国转基因作物种植面积居世界第8位
商业化种植的转基因作物有棉花和番木瓜
2018年全球主要国家转基因作物种植面积
种植面积最大的转基因作物
2019年全球转基因作物种植占比
每年都有令人瞩目的研究成果报道，有些成果正在进入实用化和商业化开发的阶段
2015年11月，第一种用于食用的转基因动物——转基因大西洋鲑（俗称“三文鱼”）在美国获得批准上市。
问题1：培育转基因抗虫植物导入受体的是什么基因？
导致细胞膜穿孔，细胞肿胀裂解
可与害虫肠道黏膜上的某种物质结合，影响害虫对营养物质的吸收和利用
阻断或降低蛋白酶的活性，使害虫不能正常消化食物，还会引起厌食反应
产生的抑制剂可与害虫消化道内的淀粉酶结合
转基因抗虫棉、玉米、大豆、水稻和马铃薯等
问题 2：转基因抗虫作物的广泛种植，在生产实践中有何意义？
将源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物
抗病毒转基因甜椒、番木瓜和烟草等
问题：杂草常常危害农业生产，大量施用除草剂可能存在哪些问题？
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甜菜等
转基因技术可以改良植物的
● 必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因
● 改变这种氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量
● 将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色，大大提高了它的观赏价值。
转基因耐储马铃薯通过特异性降低苹果细胞内多酚氧化酶(PPO)基因的表达水平，使该苹果品种被切开后即使长时间暴露在空气中也不会被氧化褐变。
转基因蓝玫瑰利用基因工程将三色堇和鸢尾中的两个蓝色色素合成基因转入玫瑰中
由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快，因此科学家将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率
例如：转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%
有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后会出现腹泻等不适症状，这称为乳糖不耐受。我国约有1/3的成年人乳糖不耐受。
乳糖的含量大大降低而其他营养成分不受影响
Applicatin in the field f medicine and health
让转基因哺乳动物批量生产药物
用转基因动物作为器官移植的供体
改造微生物或动植物的细胞生产药物
问题：为什么要利用微生物或动植物细胞生产药物？
一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，是治疗病毒感染的“万能灵药”！对某些癌症也有一定疗效。
从人血液中的白细胞内提取
300L血液才提取1mg干扰素
用基因工程方法从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得
每1Kg的培养液可提取20—40mg干扰素
细胞因子、抗体、疫苗和激素等
用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等
我国生产的重组人干扰素、血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子等已投入市场
根据前面学过的基因工程的操作程序，说出通过基因工程方法用酵母菌生产乙肝疫苗的过程是怎样的？（提示：乙肝病毒抗原蛋白基因）
①用PCR扩增乙肝病毒抗原蛋白基因
②将乙肝病毒抗原蛋白基因插入质粒，构建基因表达载体
③将该基因表达载体导入酵母菌
④检测并鉴定，筛选出成功转化的酵母菌
⑤发酵培养，分离并提纯产物，获得乙肝病毒抗原蛋白
能不能让药物的生产像分泌乳汁一样方便？
小组活动：阅读P90第二段结合基因工程和胚胎工程的过程构建乳腺生物反应器动物的过程示意图
思考：与利用基因工程菌生产药物相比，乳腺生物反应器有什么优势？
• 细菌细胞内缺少内质网、高尔基体等细胞器，合成的蛋白质可能不具有生物活性
• 从微生物细胞培养液中提取，相对复杂
• 与天然蛋白质完全相同
• 从动物乳汁中提取，相对简单
继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答:（1）将人的生长激素基因导入小鼠细胞，常用方法是 。（2）通常采用 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。（3）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_________细胞中特异表达。（4）膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优点 ____________________________
PCR或DNA分子杂交
不受性别和发育时期的限制
人体移植器官短缺是世界性难题
用猪的器官来解决人类器官移植的来源问题
● 猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似
● 猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物
受体的免疫系统识别移植器官携带的异体抗原，而产生抗原抗体反应。
思考：如何解决异体器官免疫排斥问题?
减少或除去移植器官表达的异体抗原
基因工程技术改造供体器官
导入某种调节因子抑制抗原决定基因表达
基因编辑技术除去抗原决定基因
克隆 技术
Applicatin in the fd industry
用基因工程的方法， 使外源基因得到高效表达的菌类，一般称为基因工程菌
一种普遍使用的甜味剂， 主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸可通过基因工程实现大规模生产。
奶酪生产中用来凝聚固化奶中的蛋白质
杀死未断奶的小牛，将其第四胃的黏膜取出来提取
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，再通过工业发酵批量生产凝乳酶
加工转化糖浆需要淀粉酶， 加工烘烤食物要用到脂酶
构建基因工程菌， 然后用发酵技术大量生产
纯度更高， 生产成本显著降低， 生产效率较高
随着科技的进步和基因工程研究的深入
基因工程的应用领域将会不断扩大
将给人类社会带来更加深远的影响
1.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新导入大肠杆菌的细胞内，再通过发酵工程就能大量生产人生长激素。下列相关叙述正确的是（ ） A.转录生长激素基因需要解旋酶和DNA连接酶 B.发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初生代谢物 C.大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传 D.大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤和尿嘧啶的含量相等
2.基因工程应用广泛，成果丰硕。下列不属于基因工程应用的是（ ） A.培育青霉菌并从中提取青霉素 B.利用乳腺生物反应器生产药物 C.制造一种能降解石油的“超级细菌" D.制造一种能产生干扰素的基因工程菌
3.转基因抗虫植物含有Bt毒蛋白，对人体无毒，但是鳞翅目昆虫幼虫的肠道细胞含有Bt蛋白的受体，Bt蛋白与受体结合导致肠道壁穿孔，使幼虫死亡。下列叙述错误的是 ( ) A.促进 Bt 蛋白的合成有助于提高植物的抗虫效果 B.通过 DNA 分子杂交技术可以检测Bt蛋白基因是否表达 C.将Bt蛋白基因导入植物细胞的方法可以使用花粉管通道法或农杆菌转化法 D.将植物材料和农杆菌共同培养之前，需要对植物材料进行消毒处理
4.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.人体移植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
5.动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵，进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。科学家已在牛和羊等动物乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品，其大致过程如图所示。下列有关说法不正确的是（ ）
A.④通常采用显微注射技术B.在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达，因此可以从乳汁中提取药物C.该技术生产药物的特点是产量高、质量好、易提取D.通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、启动子、终止子和标记基因即可
除草剂的有效成分草甘膦能够专一地抑制EPSP合酶的活性，从而使植物体内多种代谢途径受到影响而导致植物死亡。草甘膦没有选择性，它在除掉杂草的同时也会使作物受损。解决这个问题的方法之一就是培育抗草甘膦的作物。
（1）下面是探究“转入外源EPSP合酶基因能否使矮牵牛抗草甘膦”的流程，请补充完整。
①用_________________________等处理含有目的基因的DNA片段和T质粒，构建重组Ti质粒；②将重组Ti质粒转入农杆菌中；③利用含有重组Ti质粒的农杆菌侵染___________细胞，再通过培育得到转基因植株
④用草甘膦同时喷洒转基因植株和对照组植株。 结果：对照组植株死亡，转基因植株存活，但也受到了影响。 结论：________________________________________
转基因矮牵牛对草甘膦产生了一定的抗性
（2）请思考并回答下列问题。 ①在该实验中，对照组是怎样设计的？ ②如果增加转入的外源 EPSP 合酶基因的数量，转基因矮牵牛对草甘膦的抗性是否会 增加？请你给出进一步探究的思路。
对照组为非转基因矮牵牛
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。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。