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1、高中生物选修三专题一基因工程的应用现在学习的是第1页，共25页选修3专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序编写人：高二生物组一问题1、目的基因获取的方法有哪些？2、如何从基因文库中获取目的基因？3、PCR技术扩增目的基因需要哪些条件？4、结合DNA分子结构的知识，分析PCR技术中DNA解链温度（9095）高低取决于什么？5、基因表达载体中启动子的作用是什么？6、重组质粒与质粒的主要区别是什么？7、基因表达载体的组成有哪些？8、可以将目的基因导入动物的体细胞来获得转基因动物吗？9、原核细胞作为受体细胞的优点有哪些？10、怎样检测目的基因是否插入转基因生物的染色体上？11、导入受体细胞中的目的
2、基因是否一定能够成功表达？12、如何使目的基因表达的产物与天然产品相同？13、通过基因工程培育的抗虫棉在生产实践中有哪些优点？如何确定其抗性的程度呢？14、在基因工程的操作步骤中，哪一步是其核心？未发生碱基互补配对的步骤是哪一步？7、基因表达载体的组成有哪些？、基因表达载体的组成有哪些？8、可以将目的基因导入动物的体细胞来获得转基因动物吗？、可以将目的基因导入动物的体细胞来获得转基因动物吗？9、原核细胞作为受体细胞的优点有哪些？、原核细胞作为受体细胞的优点有哪些？10、怎样检测目的基因是否插入转基因生物的染色体上？、怎样检测目的基因是否插入转基因生物的染色体上？11、导入受体细胞中的目的基因是
3、否一定能够成功表达？、导入受体细胞中的目的基因是否一定能够成功表达？12、如何使目的基因表达的产物与天然产品相同？、如何使目的基因表达的产物与天然产品相同？13、通过基因工程培育的抗虫棉在生产实践中有哪些优点？如何确定其、通过基因工程培育的抗虫棉在生产实践中有哪些优点？如何确定其抗性的程度呢？抗性的程度呢？14、在基因工程的操作步骤中，哪一步是其核心？未发生碱基互、在基因工程的操作步骤中，哪一步是其核心？未发生碱基互补配对的步骤是哪一步？补配对的步骤是哪一步？现在学习的是第2页，共25页1.3 1.3 基因工程的应用基因工程的应用现在学习的是第3页，共25页 基因工程自基因工程自2020世纪世
4、纪7070年代兴起后，在短短年代兴起后，在短短的的3030年间，得到了飞速的发展，现在已经成为年间，得到了飞速的发展，现在已经成为生物科学的核心技术。生物科学的核心技术。基因工程的实际应用领域有：基因工程的实际应用领域有：农牧业、工业、环境、能源、医学卫生等农牧业、工业、环境、能源、医学卫生等应用生物：植物、动物、微生物应用生物：植物、动物、微生物 现在学习的是第4页，共25页一一、植物基因工程、植物基因工程 植物基因工程技术主要用于提高农作植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂，抗虫，抗病，物的抗逆能力（如抗除草剂，抗虫，抗病，抗干旱和抗盐碱等）抗干旱和抗盐碱等）,还可以改
5、良农作物还可以改良农作物的品质。的品质。现在学习的是第5页，共25页1.1.抗虫转基因植物抗虫转基因植物传统的害虫防治办法：农药传统的害虫防治办法：农药转基因抗虫植物优点：减少环境污染、降低生产成本、转基因抗虫植物优点：减少环境污染、降低生产成本、提高产量。提高产量。已经问世的转基因抗虫作物：已经问世的转基因抗虫作物：棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等主要杀虫基因：主要杀虫基因：Bt毒蛋白基因、毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等现在学习的是第6页，共25页现在学习的是第7页，共25页
6、2.2.抗病转基因植物抗病转基因植物抗病毒基因：抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因病毒的复制酶基因.抗真菌基因：抗真菌基因：几丁质酶基因、几丁质酶基因、抗毒素合成基因抗毒素合成基因.现在学习的是第8页，共25页转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒现在学习的是第9页，共25页3.3.抗逆转基因植物抗逆转基因植物恶劣的环境条件：恶劣的环境条件：盐碱，干旱，低温，涝灾等。盐碱，干旱，低温，涝灾等。现在学习的是第10页，共25页4.4.利用转基因改良植物的品质利用转基因改良植物的品质不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆现在学习的是第11页，共25页
7、转基因蓝玫瑰转基因蓝玫瑰提高花提高花卉的观赏价卉的观赏价值值现在学习的是第12页，共25页1.1.用于提高动物生长速度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转基因鲤鱼转基因鲤鱼二、动物基因工程前景广阔二、动物基因工程前景广阔现在学习的是第13页，共25页 将人的将人的生长生长激素基因激素基因或牛的或牛的生长激素基因分生长激素基因分别注射到小白鼠别注射到小白鼠受精卵中，得到受精卵中，得到的的“超级小鼠超级小鼠”。现在学习的是第14页，共25页2.2.用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质优点：避免食物过敏、腹
8、泻、恶心等不适优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适转基因牛的乳汁，降转基因牛的乳汁，降低乳糖含量低乳糖含量现在学习的是第15页，共25页3.3.用转基因动物生产药物用转基因动物生产药物过程：过程：1 1、将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件、将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起重组在一起。2 2、用显微注射法、用显微注射法导入导入到受精卵。到受精卵。3 3、将受精卵、将受精卵送入送入母体内。母体内。4 4、转基因动物进入泌乳期后，、转基因动物进入泌乳期后，提取提取乳汁，其中就含有乳汁，其中就含有人类所需的药用蛋白。人类所需的药用蛋白。目前已经表达的产物：目前已经表
9、达的产物：抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、-抗胰蛋白抗胰蛋白酶现在学习的是第16页，共25页乳汁中含有人生长激素的转基因牛现在学习的是第17页，共25页思考：为什么乳腺能成为基因药物最理想的思考：为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？表达场所呢？乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，环，不会影响不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。转基因动物本身的生理代谢反应。从乳汁中获取目的基因产物，从乳汁中获取目的基因产物，产量高产量高，易提纯易提纯，表达的蛋白质已经过充分的表达的蛋白质已经过充分的修饰加工修饰加工，具有，具有
10、稳定的生物活性。稳定的生物活性。转基因动物又可无限繁殖。转基因动物又可无限繁殖。现在学习的是第18页，共25页4.4.用转基因的动物作器官移植的供体用转基因的动物作器官移植的供体目前，人类的器官移植是一个世界性的难题。由于猪目前，人类的器官移植是一个世界性的难题。由于猪的内脏构造，大小，血管分布与人极为相似，而且猪内隐的内脏构造，大小，血管分布与人极为相似，而且猪内隐藏的病毒远远少于人类。科学家将目光集中在小型猪身上，藏的病毒远远少于人类。科学家将目光集中在小型猪身上，可是会发生免疫排斥。可是会发生免疫排斥。方法：将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑方法：将器官供体基因组导入某种调节因子，以
11、抑制抗原基因的表达，或者设法除去抗原决定基因，再结制抗原基因的表达，或者设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，获得没有免疫排斥的转基因克隆猪器官。合克隆技术，获得没有免疫排斥的转基因克隆猪器官。现在学习的是第19页，共25页在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素扰素从从生物体的哪些结构中直接提取？生物体的哪些结构中直接提取？直接从生物的直接从生物的组织组织组织组织、细胞细胞细胞细胞或或血液血液中提取。中提取。中提取。中提取。传统生产方法的缺点传统生产方法的缺点 由于受原料来源的限制，量少而且由于受原料来源的限制，量少而且由于受原料来源的限制，量少而
12、且由于受原料来源的限制，量少而且价格价格十分十分十分十分昂贵昂贵昂贵昂贵。可利用什么方法来解决上述问题？可利用什么方法来解决上述问题？利用利用利用利用基因工程基因工程基因工程基因工程方法制造方法制造方法制造方法制造“工程菌工程菌工程菌工程菌”，可，可，可，可高效率高效率高效率高效率地生产出地生产出地生产出地生产出各种各种各种各种高质量高质量高质量高质量、低成本低成本的药品的药品。三、基因工程药品异军突起三、基因工程药品异军突起现在学习的是第20页，共25页基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素 治疗侏儒症治疗侏儒症的的唯一方法唯一方法，是向人体注射生长，是向人体注射生长激素。而生长激素的获
13、得很困难。以前，要获得激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体摘取垂体，并从中提取生长激素。并从中提取生长激素。现可利用基因工程方法，将人的现可利用基因工程方法，将人的生长激素基生长激素基因导入大肠杆菌因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。中，使其生产生长激素。人们从人们从450L450L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于相当于6 6万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。现在学习的是第21页，共25页胰岛素从猪、牛等动物的胰腺胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，中提取，100Kg10
14、0Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的的胰岛素，其产量之低和价格之高可胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。想而知。将合成的胰岛素基将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每因导入大肠杆菌，每2000L2000L培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛素！使其价格胰岛素！使其价格降低了降低了30%-50%!30%-50%!基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素现在学习的是第22页，共25页从人血中提取干扰素，从人血中提取干扰素，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！通过基因工程的通过基因工程的方式创造了能合成人方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，干扰素的大肠杆菌，每每1Kg1
15、Kg的培养液可提的培养液可提取取202040mg40mg干扰素干扰素人人造造血血液液及及其其生生产产基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素现在学习的是第23页，共25页 是指是把是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，中，达到治疗疾病的目的。达到治疗疾病的目的。四、基因治疗曙光初照四、基因治疗曙光初照现在学习的是第24页，共25页 19901990年，美国医学家年，美国医学家安德森安德森对一例患对一例患腺苷脱氨酶腺苷脱氨酶(ADA)ADA)缺乏症的缺乏症的4 4岁女孩谢德尔进行岁女孩谢德尔进行基因治疗基因治疗。该女孩由于。该女孩由于先天先天缺乏缺乏ADAADA基因基因，自身不能生产，自身不能生产ADAADA，先天免疫功能不全，先天免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。经多次治疗后，过上了正常只能生活在无菌的隔离帐里。经多次治疗后，过上了正常人的生活。人的生活。腺苷脱氨酶是一种与机体细胞免疫活性有重要关系的核酸代谢酶。基因治疗基因治疗事例事例美国医学家安德森美国医学家安德森谢德尔，谢德尔，1999现在学习的是第25页，共25页