高中生物 第一章 基因工程 第3課時 基因工程的應用課件 蘇教版選修3

第一章 基因工程學習目標1.舉例說出基因工程的應用及取得的豐碩成果。2.關(guān)注基因工程的進展。3.認同基因工程的應用促進生產(chǎn)力的提高?；A(chǔ)知識導學重點難點探究隨堂達標檢測欄目索引基礎(chǔ)知識導學答案一、動、植物基因工程的成果1.植物基因工程已經(jīng)獲得了迅猛發(fā)展基因工程在培育農(nóng)牧業(yè)新品種方面有著廣泛的成果和發(fā)展前景，閱讀教材相關(guān)內(nèi)容回答下列問題：(1)植物基因工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應用主要有哪些？答案主要用于提高農(nóng)作物的抗除草劑、抗蟲、抗病、抗干旱和抗鹽堿等方面，還用于改善農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。(2)能引起植物生病的微生物有哪些？答案主要有病毒、細菌和真菌。(3)農(nóng)業(yè)害蟲的主要防治措施是什么？有何缺點？答案對農(nóng)業(yè)害蟲的防治，大多是依靠化學農(nóng)藥。大量使用化學農(nóng)藥不僅造成嚴重的環(huán)境污染，損害了人類健康，而且大大增加了生產(chǎn)成本。(4)分析比較抗蟲、抗病轉(zhuǎn)基因植物和其他轉(zhuǎn)基因植物，填寫表格。答案比較項目外源基因類型及舉例成果舉例抗蟲轉(zhuǎn)基因植物 基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因抗蟲水稻、棉、玉米、大豆等，其中， 的發(fā)展特別迅速Bt毒蛋白抗蟲棉答案抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病毒基因：病毒外殼蛋白基因、 酶基因；抗真菌基因： 酶基因、_ 基因抗病毒煙草、抗病毒小麥、抗病毒番茄、抗病毒甜椒抗逆轉(zhuǎn)基因植物調(diào)節(jié)細胞 基因、_基因、抗除草劑基因抗鹽堿和抗干旱的煙草、抗寒番茄、抗除草劑的大豆、玉米病毒的復制幾丁質(zhì)抗毒素合成滲透壓抗凍蛋白2.動物基因工程顯示出誘人的應用前景動物基因工程在提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、利用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物、利用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植供體等很多方面顯示了廣闊的應用前景，閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，填寫表格。答案比較項目外源基因類型及舉例成果舉例提高動物的生長速度 基因轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)乳糖酶基因乳汁中含乳糖較少的轉(zhuǎn)基因牛用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物藥用蛋白基因乳腺蛋白基因的 轉(zhuǎn)基因動 物 具 有 _生物反應器用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植供體抑制抗原決定基因表達的某種調(diào)節(jié)因子或除去供體的抗原決定基因無 的轉(zhuǎn)基因豬外源生長激素啟動子乳腺免疫排斥反應3.運用基因工程改良動植物品種，與傳統(tǒng)育種相比，有何優(yōu)點？答案最突出的優(yōu)點是能打破常規(guī)育種難以突破的物種界限。二、基因工程和人類健康關(guān)系密切1.基因工程藥物(1)真、原核細胞在細胞器方面的主要區(qū)別是什么？ 答案原核細胞只有核糖體一種細胞器，而真核細胞含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等多種細胞器。(2)真核細胞的基因?qū)朐思毎螅铣傻牡鞍踪|(zhì)有什么不同？答案由于缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細胞器，合成的蛋白質(zhì)不存在生物活性。答案(3)比較生物反應器與工程菌的實際應用，填寫下表。比較項目動物乳腺反應器大腸桿菌生產(chǎn)系基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu) ，使克隆基因相對簡單與人類基因結(jié)構(gòu)有基因產(chǎn)物與天然蛋白質(zhì)完全相同合成的蛋白質(zhì)可能不存在_產(chǎn)物提取存在于 中，易于提取從 中提取分離，相對復雜生產(chǎn)設(shè)備農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；提純設(shè)備；成本低工業(yè)生產(chǎn)；精良的生產(chǎn)設(shè)備；成本高成果抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素等人胰島素、細胞因子、抗體、疫苗、激素等答案相同乳汁差異生物活性細胞2.基因診斷(1)什么是基因診斷？答案又稱為DNA診斷，是采用基因檢測的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體等。(2)如何利用基因診斷技術(shù)檢測疾?。看鸢赣梅派湫酝凰?如32P)或熒光分子標記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交法，鑒定被檢測標本上的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。(3)利用基因診斷檢測疾病有何特點？答案準確性高，不受細胞類型和發(fā)病年齡的限制，可用于一切遺傳病的診斷。答案3.基因治療(1)什么是基因治療？答案利用正?；蛑脫Q或彌補缺陷基因的治療方法。(2)簡述基因治療的基本步驟。答案目的基因的轉(zhuǎn)移目的基因的表達安全措施的實施。(3)目前，利用基因治療的方法治療 是科學研究中的最大特點。答案返回腫瘤重點難點探究一、轉(zhuǎn)基因植物的培育科學家將魚抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)入番茄，使番茄細胞的耐寒能力大大提高，可以在相對寒冷的環(huán)境中生長。質(zhì)粒上有Pst、Sma、Hind、Alu等四種限制酶切割位點，下圖是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過程的示意圖(ampr為抗氨芐青霉素基因)，其中是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過程中的相關(guān)步驟，、表示相關(guān)結(jié)構(gòu)或細胞。請據(jù)圖回答下列問題：答案(1)在構(gòu)建基因表達載體時，可用一種或者多種限制酶進行切割。為了避免目的基因和載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接，在此實例中，應該選用_限制酶，分別對_ _進行切割，切割后產(chǎn)生的DNA片段分別為_種。解析根據(jù)題中示意圖可知目的基因和質(zhì)粒都含有Pst和Sma酶切位點，可以用Pst和Sma兩種限制酶分別切割目的基因和質(zhì)粒，目的基因上有3個切點，將形成4個DNA片段，質(zhì)粒上有2個切點，由于質(zhì)粒為環(huán)狀DNA，經(jīng)限制酶切割后形成2個DNA片段。Pst、Sma魚抗凍蛋白基因的DNA、質(zhì)粒4、2答案(2)培養(yǎng)基中的氨芐青霉素會抑制番茄愈傷組織細胞的生長，要利用該培養(yǎng)基篩選已導入魚抗凍蛋白基因的番茄細胞，應使基因表達載體中含有_，作為標記基因。解析 對基因表達載體進行篩選時需要借助質(zhì)粒上的標記基因即抗氨芐青霉素基因。抗氨芐青霉素基因(或ampr)答案(3)研究人員通常采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將魚抗凍蛋白基因?qū)敕鸭毎麅?nèi)。通常采用_技術(shù)，在分子水平檢測目的基因是否翻譯形成了相應的蛋白質(zhì)。解析 將目的基因?qū)胫参锸荏w細胞時可利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法或基因槍法，在翻譯水平檢測是否形成相應蛋白質(zhì)時，需利用抗原抗體雜交技術(shù)?？乖贵w雜交答案二、生物反應器的研發(fā)繼哺乳動物乳腺生物反應器研發(fā)成功后，膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展。最近，科學家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答下列問題：(1)將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細胞，常用的方法是_。(2)進行基因轉(zhuǎn)移時，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入_中，原因是_。(3)通常采用_技術(shù)檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。顯微注射法受精卵(或早期胚胎) 受精卵(或早期胚胎細胞)具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞中表達DNA分子雜交(核酸探針)答案(4)在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的_細胞中特異性表達。(5)相比乳腺生物反應器，膀胱生物反應器有何優(yōu)點？_。解析在基因工程中，若受體細胞是動物細胞，常采用顯微注射法導入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮細胞合成人的生長激素，在進行基因轉(zhuǎn)移時，當作受體細胞的通常是受精卵，其原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞中得到表達。檢測目的基因是否插入到受體細胞的基因組，通常采用的是DNA分子雜交法。膀胱上皮從乳腺生物反應器中提取蛋白質(zhì)，受體細胞所在個體必須是雌性，從尿液中提取目的基因的產(chǎn)物則不受此限制三、基因診斷和基因治療結(jié)合ADA基因缺陷癥基因治療流程，分析相關(guān)圖解，填空并回答問題。ADA基因逆轉(zhuǎn)錄病毒T淋巴細胞T淋巴細胞細胞染色體正常ADA基因答案1.在基因治療過程中，逆轉(zhuǎn)錄病毒相當于基因操作工具中的 _ 。此基因工程中的目的基因和受體細胞分別是什么？答案目的基因是腺苷酸脫氨酶(ADA)基因，目的基因的受體細胞是T淋巴細胞。2.基因治療是利用基因工程產(chǎn)品治療人類疾病嗎？答案基因治療只是將正常的基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，并沒有利用基因工程生產(chǎn)的藥物。3.基因治療是對有缺陷的細胞進行修復嗎？ 答案不是。細胞中的缺陷基因并未修復，而是和正?；蛲瑫r存在。答案載體(或基因的運輸工具)4.基因治療把健康的外源基因?qū)牖颊叩哪男┘毎?？答案基因治療并非把健康的外源基因?qū)牖颊叩乃屑毎校皇菍肽承┕δ芗毎?，且是體細胞。5.基因治療可歸納為下圖：答案重組DNA分子正常6.對基因診斷與基因治療的方法進行比較，并填寫下表：項目方法備注基因診斷 _臨床應用階段基因治療_僅處于初期的臨床試驗階段，仍有許多問題和困難制約該技術(shù)的發(fā)展制作相應探針，利用DNA分子雜交原理，快速、準確檢測人類某種疾病把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，可分為體外基因治療和體內(nèi)基因治療兩種方法答案返回1.下列轉(zhuǎn)基因植物與所選用的目的基因?qū)e誤的是()A.抗蟲棉Bt毒蛋白基因B.抗病毒轉(zhuǎn)基因煙草幾丁質(zhì)酶基因C.抗鹽堿和抗旱植物調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因D.耐寒的番茄抗凍基因解析抗病毒轉(zhuǎn)基因植物所采用的基因，常使用病毒外殼蛋白基因和病毒的復制酶基因，幾丁質(zhì)酶基因及抗毒素合成基因一般用作抗真菌轉(zhuǎn)基因植物的目的基因，故B錯。 隨堂達標檢測B解析答案2.人的糖蛋白必須經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體加工合成。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，可以使人的糖蛋白基因得以表達的受體細胞是()A.大腸桿菌 B.酵母菌C.T4噬菌體 D.質(zhì)粒DNAB答案3.科學家已能運用基因工程技術(shù)，讓羊合成并由乳腺分泌抗體，下列相關(guān)敘述中，正確的是()該技術(shù)將導致定向變異DNA連接酶把目的基因與載體黏性末端的堿基對連接起來蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可為合成目的基因提供資料受精卵是理想的受體A. B.C. D.解析答案解析基因工程可將控制特定性狀的外源基因?qū)胧荏w細胞，從而定向改造生物的性狀，而且操作過程不受親緣關(guān)系遠近的制約，即克服遠緣雜交不親和的障礙。在基因工程操作程序中，所用的DNA連接酶連接的不是目的基因與載體黏性末端的堿基對，而是目的基因與載體的DNA兩條鏈的骨架，即核苷酸與磷酸的連接，也就是說，DNA連接酶只能催化斷開的DNA雙鏈重新形成磷酸二酯鍵。由蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可推知相應的mRNA中的核苷酸序列，進而可推測相應基因中核苷酸排列順序，從而可以用化學合成方法人工合成目的基因。轉(zhuǎn)基因羊的乳腺細胞及全身所有的組織細胞均來自受精卵的有絲分裂，遺傳物質(zhì)都與受精卵完全相同，而受精卵體積較大，操作較容易，也能保障發(fā)育成的個體的所有細胞都含有外源基因。答案B4.近年來，基因工程的發(fā)展非常迅速，科學家可以用DNA探針和外源基因?qū)氲姆椒ㄟM行遺傳病的診斷和治療，下列做法不正確的是()A.用DNA探針檢測鐮刀型細胞貧血癥B.用DNA探針檢測病毒性肝炎C.用導入外源基因的方法治療半乳糖血癥D.用基因替換的方法治療21三體綜合征解析基因工程是基因水平上的現(xiàn)代生物技術(shù)，21三體綜合征是染色體異常遺傳病，是患者第21號染色體比正常人多了一條，無法從基因水平上治療。D解析答案5.人類基因治療報道，在美國佛羅里達大學基因治療中心接受基因治療的三名遺傳性失明患者都重新獲得了一定的視力，并且沒有嚴重的副作用?；蛑委熓侵?)A.把健康外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎校_到治療疾病的目的B.對有缺陷的細胞進行修復，從而使其恢復正常，達到治療疾病的目的C.運用人工誘變方法，使有基因缺陷的細胞發(fā)生基因突變，從而恢復正常D.運用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達到治療疾病的目的解析答案返回解析基因治療只是將正常的基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，而細胞中的缺陷基因并未修復，和正常基因同時存在，基因治療也不是切除病變基因或誘發(fā)其突變，因而B、C、D的說法都不符合基因治療的概念。返回答案A