选修3-1-3_基因工程的应用ppt课件.pptx

1、选修3-1-3_基 因工程的应用,植物基因工程硕果累累,1996年-2001年，短短5年中，全世 界转基因作物的种植面积增长了30倍。2001年，全世界转基因植物种植面积突破5106hm2。四种转基因作物种植面积比例：,大豆63%，棉花13%，,玉米19%油菜5%,我国转基因作物种植面积位居世界第四,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯,不会引起过敏的转基因大豆,抗虫转基因植物抗病转基因植物 抗逆转基因植物利用转基因改良植物品质,一：转基因植物,虫害,环境污染、损害健康、增加成本。,农药,1、抗虫转基因植物,杀虫基因t毒蛋白基因；淀粉酶抑制基因；植物凝集素基因。抗虫植物,2、抗

2、病转基因植物,花 叶 病抗几病病抗毒丁毒毒 素质复外病合酶制壳基成基酶蛋因基因基白 因；因基。；因；,3、抗逆转基因植物,抗盐碱、干旱基因。,干 旱,盐 碱 地,涝 灾,调节细胞 渗透压抗盐碱、抗旱、耐 寒、抗除 草剂。,4、利用转基因改良植物品质,食品营养 不均衡,富含氨基酸 的蛋白质编 码基因,转基因玉 米赖氨酸 含量提高 30%。,豆类：赖氨酸多。,大麦、玉米、小 麦：赖氨酸少。,控制成熟 的基因,普通 番茄,延熟 番茄,与植物花青素代 谢有关的基因,转基因鱼,生长快、耐不良环境、肉质好 的转基因鱼(中国),转基因牛,乳汁中含有人生长激素的转基 因牛(阿根廷),什么叫转基因动物？是指把人

3、或哺乳动物的某种基因导 入到哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵 里，使目的基因若与受精卵染色体DNA整合；细胞有丝分裂，使每个细胞中都带有目的基 因，性状得以表达，并稳定地遗传，从而获 得基因产品新个体，称转基因动物。,1、提高动物生长速度外 源生 长 基 因,二、转基因动物,2、用于改善畜产品品质,牛奶：乳糖不能完全消 化、或有过敏症状。,乳糖酶基因,转基因牛分泌的乳,汁：其他营养成分 不变，乳糖含量降 低。,超级动物,导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠,特殊动物,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,基因治疗,器官移植,基因工程药品,三、基因工程与疾病治疗,1、胰岛素,胰岛素是治疗糖尿病的特效

4、药，长 期以来只能依靠从猪、牛等动物的 胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之 高可想而知。,胰岛素分子结构,（一）生产基因工程药品,胰岛素,1978年，将合成的胰岛素基因导入 大肠杆菌，每1000L培养液就能产生 100g胰岛素！大规模工业化生产不 但解决了这种比黄金还贵的药品产 量问题，还使其价格降低了30%-50%!胰岛素 生产车间,2、干扰素,干扰素治疗病毒感染，简直是“万能灵 药”！过去从人血中提取，300L血才提 取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。,干扰素生产车间,干扰素分子结构,干扰素,1980年，基因工程人干扰素（安达芬），是我国第一个全国工厂

5、化基因重组新药。作用：抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节 人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾 病治疗和多种肿瘤的治疗。是当前国际公 认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生 物治疗的主要药物。,（二）、器官移植,基因工程,改造动 物器官,器官供体 基因组,调节 因子,抑制或除 去原基因 表达克隆,无免疫排斥的移植器官,（三）、基因诊断与基因治疗,DNA探针法(核酸分子杂交法)：把互补的双链DNA解开，将单链 的DNA小片段用同位素、荧光分子 或化学发光催化剂进行标记，之后 根据碱基互补配对原则，同被检测 的DNA中的同源互补序列杂交，从 而检测出所要查明的DNA或基因。,1、基因诊断：也称为DNA诊

6、断或基因探针技术，探针制备：放射性同位素(如32P)、荧 光分子等标记目的基因的单链DNA分子；原理：利用DNA分子杂交原理；,（4）基因探针（单链DNA片段）是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列。它 包括整个基因，或基因的一部分；可以是 DNA本身，也可以是由之转录而来的mRNA。,（5）基因诊断技术,在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前 已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。珠蛋白的DNA探针 镰刀状细胞 贫血症。苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿 症。白血病患者细胞中分离出的癌基因制备 的DNA探针 白血病。,解除病人的疾苦。,运用基因工程设计制 造的“DNA探针”检 测肝炎病毒等病毒

7、感 染及遗传缺陷，不但 准确而且迅速。通过基因工程给患有 遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”我国研究人员正在制备用于基因治疗的基,因工程细胞,2、基因治疗,遗传性疾 病病人正常基因,基因表达、发挥功能。,1990 年,SCID的基因工程治疗,重症联合免疫缺陷（SCID）患者缺乏正常的人体免疫功 能，只要稍被细菌或者病毒 感染，就会发病死亡。这个 病的机理是细胞的一个常染 色体上编码腺苷酸脱氨酶（简称ADA）的基因（ada）,发生了突变。可以通过基因 工程的方法治疗。,SCID患者生存在 无菌环境中,基因治疗SCID的过程,四、基因工程与环境保护,基因工程做成的DNA探针能够快速灵 敏地检测

8、环境中的病毒、细菌等污染。,1t 水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来,基因工程在环保方面有什么应用？用于环境监测。用于被污染环境的净化。,污染环境的净化,1975年，基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。,通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石 油中的4种多种 烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。,总结,一、农业：1、抗虫转基因植物；,2、抗病转基因植物；3、抗逆转基因植物；4、利用转基因改良植物的品系。二、牧业：1、提高动物生长速度；2、改良畜产品品质。三、医学：生产药物；移植器官；基因工程药

9、品；基因治疗。,1、例题分析,到酵母菌内,从而用酵母菌来生产,干扰素是治疗癌症的重要物质,人血液中每升只能提 取0.05g干扰素,因而其价格昂贵,平民百姓用不起.但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素,其具体做法是：（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的基因,并使之与一种叫做质粒的DNA结合,然后移植,干扰。素,（2）酵母菌能用 出芽方式繁殖,速度很快，所以,能在较短的时间内大量生产干扰素。利用这种方 法不仅产量高,并且成本也较低。,2、转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的防治。在大田中种 植转基因抗虫棉的同时，间隔种植少量非转基因的棉花或其他 作物，供棉铃虫取食。

10、这种做法的主要目的是(04北京理综),维持棉田物种多样性减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度使食虫鸟有虫可食,D.维持棉田生态系统中的能量流动,答案：B,3.采用基因工程技术改良玉米的品质时，选用大豆种 子贮藏蛋白基因为目的基因。该目的基因与作为 运载体的质粒组装成为重组DNA分子时，需要用 限制性内切酶 和连接酶。为便于筛选获得了目的基因的受体细胞，所用的质粒通常具有 标记基因。将目的基因导入离体的玉米体细胞后，需要采用 植物组织培养技术才能获得具有目的基因的玉米植株。（06全国理综II卷）,4采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受 精卵，培育出了转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊

11、的乳汁中。以下有关叙述，正确的 是（06 全 国 理 综 I 卷）A人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目，等于凝血因子氨基酸数目的3倍可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他细胞中人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA答案：B,1、下列是同种限制性内切酶切割产生的粘性末端,的是（）,B,C,D,A E。,E,2.(2008)已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有,3个酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d

12、四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若 在每个DNA分子上至少有一个酶切位点被该酶切断，则 理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产,生长度不同的DNA片段种类数是,A.3B.4C.9,D.12,C,4、下面图中a、b、c、d 代表的结构正确的是,（）,B b-限制性外切酶D d外源基因,aAa-质粒RNACc-RNA 聚合酶,b,c,d,D,5、我国科学工作者经研究发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云 金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而此毒蛋白对人畜 无害。通过科技攻关，我国科工作者已成功地将该毒蛋白基因导 人棉花植株体内并实现了表达。由于棉铃虫吃了新品种“

13、转基因 抗虫棉”植株后就会死亡，所以该棉花新品种在近年推广后，已 收到了很好的经济效益，请据以上所给材料回答下列问题：,(1)害虫抗药性的增强是的结果,新,(2）“转基因”抗虫棉新品种的培育应用了 技术,(3)在培育新基因抗虫棉新品种过程中，所用的基因的“剪刀”,的“运载工具”是,自然选择,基因工程(或DNA 重组技术),是限制酶,，基因的“针线”是DNA连接酶；，基因 运载体,“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可以表示为 抗虫基因mRNA 毒 蛋 白该科技成果在环保上的重要作用是减少农药对环境的污染，保护了生态环境,7、（2005广东生物22）以下有关基因工程的叙述，正 确的是D（）A

14、、基因工程是细胞水平上的生物工程B、基因工程的产物对人类部是有益的 C、基因工程产生的变异属于人工诱变D、基因工程育种的优点之一是目的性强,6、镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基 序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶,是（,）,A、解旋酶C、限制性内切酶,B、DNA连接酶D、RNA聚合酶,C,A、单倍体育种 C、基因工程育种,B、杂交育种 D、多倍体育种,8、（2005 江苏生物11）能够使植物体表达动 物蛋白的育种方法是（C）,9。(高考试题：2007广东生物)7.现有一长度为1000碱基对(by）的 DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是,1

15、000 by，用Kpn1单独酶切得到400 by和600 by两种长度的DNA分子，用EcoRI,Kpnl同时酶切后得到200 by和600 by两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是【答案】D,10、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导人,目的基因的作法正确的是（）,将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受 精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导人细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组 织培养将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵,A C,B D,C,11、番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而 易腐烂，应用基因工程

16、技术，通过抑制某种促进 果实成熟激素的合成能力，可使番茄贮藏时间延 长，培育成耐贮藏的番茄新品种，这种转基因番 茄已于1953 年在美国上市，请回答：(1)在培育转基因番茄的基因操作中，所用的基,因的“剪刀”是，基因的“针线”,限制酶,DN是A连接酶,基因的“运输工具”是运载体,(2)与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是 目的性强，育种周 期短；克服远缘杂交不亲和的障碍,黏性末端就可通过而黏合。,12、（2005 江苏生物38）(9 分)在植物基因工程中，用土壤农杆 菌中的Ti质粒作为运载体把目的基因重组人 Ti质粒上的T-DNA 片段中，再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。(1)科学家在进行上述基因操作时，要用同一种 限制酶 分别 切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因 DNA片段的,(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经 培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该 植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段，因此可以把它看作是 杂合子。理论上，在该转基因植株自交 F1代中，仍具有抗除草 剂特性的植株占总