2013版高中生物全程复习方略配套课件（浙科版）：选修3.1.3基因工程的应用.ppt

1、第三节基因工程的应用一、基因工程与遗传育种1.基因工程育种优点所需时间_，克服_不亲和的障碍。2.转基因生物是指转入了_的生物。3.转基因植物实例_、抗虫植物、_、抗逆植物、营养价值高的植物。4.转基因动物实例_的转基因鼠、猪，具有_能力的转基因鸡和牛。较短远缘杂交外源基因抗病植物抗除草剂植物生长速度加快抗病【点拨】(1)抗病植物能抵抗病毒、细菌等病原体的侵染，但不能抵抗害虫的取食。(2)培育转基因生物，目的基因可能是控制该性状的结构蛋白基因，也可能是与该性状有关的某种酶的基因。二、基因工程与疾病治疗1.基因工程药物研制利用基因工程，培育转基因生物，利用转基因生物生产出各种_、_的药品，如_、

2、干扰素、_等。高质量低成本胰岛素乙型肝炎疫苗药物成分用途传统方法基因工程胰岛素干扰素乙型肝炎疫苗蛋白质治疗胰岛素依赖型糖尿病从猪和羊的胰腺中提取通过基因工程技术利用大肠杆菌生产糖蛋白治疗病毒性肝炎和肿瘤从人血液中提取通过人白细胞干扰素基因在受体细胞中的克隆和表达获取蛋白质预防乙型肝炎无通过基因工程技术利用酵母菌或哺乳动物细胞生产2.基因治疗(1)含义：向_中引入正常功能的基因，以纠正或补偿_，达到_的目的。(2)实例：重度免疫缺陷症的基因治疗。目标细胞基因的缺陷治疗T淋巴细胞的腺苷酸脱氨酶基因有缺陷的T淋巴细胞正常腺苷酸脱氨酶基因体内的T淋巴细胞产生腺苷酸脱氨酶许多正常T淋巴细胞患者骨髓组织中

3、培养转化正常T淋巴细胞突变转入注射培养三、基因工程与生态环境保护1.利用_和_生产生物可降解的新型塑料。2.改造_，提高分解石油的能力。3.生产_，吸收环境中的重金属、降解有毒化合物和处理工业废水。细菌发酵转基因植物分解石油的细菌转基因微生物基因工程与遗传育种1.转基因动植物的区别比较项目转基因植物转基因动物受体细胞受精卵或体细胞一般为受精卵目的基因常用的导入方法土壤农杆菌转化法显微注射法获得个体常用方式植物组织培养胚胎移植目的为了获得具有抗逆性、抗病虫害的植物为了获得生长速度快、有抗病能力的动物2.基因工程育种和传统杂交育种的比较基因工程育种杂交育种原理处理方法提取重组导入筛选表达。即提取目

4、的基因形成重组DNA 分子重组DNA 分子导入受体细胞筛选含有目的基因的受体细胞目的基因的表达杂交自交筛选。先通过两个具有不同优良性状的纯种杂交得到F1,然后再将F1自交,人工筛选获取所需品种异源DNA(基因)重组基因重组基因工程育种杂交育种优点缺点可以按人的意愿改造生物,克服远缘杂交不亲和的障碍,目的性强,科技含量高操作简便技术复杂、操作繁琐育种时间长【高考警示钟】1.乳腺生物反应器受生物性别的限制，若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别影响。2.转基因抗虫植物与转基因抗病植物不是一劳永逸的，种植一段时间后，害虫或病原体可能对它们产生抗性。【典例训练1】如图表示科学家通过基因工程培育抗虫棉

5、时，从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中与棉花的DNA分子结合起来而发挥作用的过程示意图。请据图回答下列有关问题：(1)图中科学家在进行操作时，要用同一种_分别切割载体和目的基因，载体的粘性末端与目的基因DNA片段的粘性末端就可通过_而结合。(2)图中的是导入目的基因的受体细胞，经培养、筛选获得一株有抗虫特性的转基因植株。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中，仍具有抗虫特性的植株占总数的_，原因是_。(3)将上述抗虫棉植株的后代种子种植下去后，往往有很多植株不再具有抗虫性，原因是_，要想获得纯合子，常采用的方法是

6、_。(4)科学家最初在做抗虫棉实验时，虽然用一定的方法已检测出棉花的植株中含有抗虫基因，但让棉铃虫食用棉的叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说明_。科学家在研究的基础上，又一次对棉花植株中的抗虫基因进行了修饰，然后再让棉铃虫食用棉的叶片，结果食用的第2天棉铃虫就死亡了。【解题指南】1.考查实质：本题考查了运用基因工程来培育抗虫棉的过程。2.解题关键：(1)明确F1中出现不抗虫植株的原因；(2)明确目的基因成功导入不一定表达出相应性状的原因。【解析】(1)重组质粒时，用同一种限制性核酸内切酶去切割目的基因和载体，会得到相同的粘性末端；用DNA连接酶能把载体的粘性末端与目的基因DNA片段的粘性末端结合

7、起来。(2)棉花是二倍体，如果该植株含有一个携带目的基因的DNA片段，可以把它看作是杂合子，而且抗虫性状为显性性状，该转基因植株(杂合子)自交F1中，抗虫植株普通植株=31，即仍具有抗虫特性的植株占总数的3/4，原因是雌、雄配子各有1/2含抗虫基因，受精时雌、雄配子随机结合。(3)将上述抗虫棉植株的后代种子种植下去后，每一代都有性状分离，会有很多植株不再具有抗虫性；要想得到纯合子，常采用连续自交，逐代淘汰，直到不再发生性状分离为止。(4)让棉铃虫食用棉的叶片时，棉铃虫并没有被杀死，说明在棉花植株中虽然已经检测到抗虫基因，但是抗虫基因没有在植株中表达，没有表现出抗虫性。答案：(1)限制性核酸内切

8、酶碱基互补配对(2)3/4 雌、雄配子各有1/2含抗虫基因；受精时雌雄配子随机结合(3)发生性状分离连续自交(4)抗虫基因没有在植株中表达基因治疗1.原理利用正常基因纠正或补偿基因的缺陷，即把正常基因导入患者体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而原有缺陷基因一般不作处理。2.现状技术还不成熟，许多试验尚未成功，许多理论和技术问题有待解决。【高考警示钟】1.基因治疗并非把健康的外源基因导入患者的所有细胞中，而只是导入某些功能细胞中，且是体细胞。2.基因治疗目前只是处于初期的临床试验阶段，在临床上未开展，未实现这方面的治疗。【典例训练2】基因治疗是指()A.运用人工诱变的方法

9、，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常B.对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的C.把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的【解题指南】1.考查实质：基因治疗的本质。2.解题关键：明确基因治疗的实质是使正常基因在细胞内表达，而不是替换缺陷基因。【解析】选C。人工诱变和自然突变一样，具有不定向性，很难使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常。1.利用基因工程培育抗虫作物的直接优点是()A.减少虫害的发生B.害虫不会产生抗性C.减少农药的用量D.作物不会染病【解析】选A。利用基因工程培育的抗虫作

10、物，对害虫具有一定的抗性，减少了虫害的发生；减少了农药的用量属于间接优点；种植抗虫作物较长时间后，害虫可能会出现抗性；抗虫作物只能减少虫害，对细菌、病毒等造成的病害不起作用。2.利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需的产品。下列选项中能说明目的基因完成表达的是()A.棉花细胞中检测到载体上的标记基因B.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素的基因C.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因的mRNAD.酵母菌细胞中提取到人的干扰素【解析】选D。目的基因的检测与鉴定分为三步：第一步：检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因，用的是DNA杂交技术，题中的A、B选项只检测到这一步，不能说明目的基因完成表达

11、。第二步：检测目的基因是否转录出了mRNA，用的是RNA杂交技术，题中的C选项检测到了这一步，但还不能说明目的基因完成表达。第三步：检测目的基因是否翻译成蛋白质，可以用抗原抗体杂交技术，题中的D选项检测到这一步，能说明目的基因完成表达，故D正确。3.(2012杭州模拟)基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是()A.常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒B.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达【解析】选B。构建重组质粒必需的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连

12、接酶。RNA聚合酶在形成RNA时起到连接核糖核苷酸间的化学键的作用。4.下表有关基因表达的选项中，不可能的是()选项基因表达的细胞表达产物A细菌抗虫蛋白基因抗虫棉叶肉细胞细菌抗虫蛋白B人酪氨酸酶基因正常人皮肤细胞人酪氨酸酶C动物胰岛素基因大肠杆菌工程菌细胞动物胰岛素D兔血红蛋白基因兔成熟红细胞兔血红蛋白【解析】选D。哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，所以也就没有血红蛋白基因的表达，血红蛋白基因的表达发生在逐渐成熟的红细胞中。5.萤火虫能发光是因为萤火虫体内可以通过荧光素酶催化某化学反应。如果荧光素酶存在于植物体内，也可使植物体发光。一直以来荧光素酶的唯一来源是从萤火虫腹部提取。但加利福尼亚大学的

13、一组科学家成功地通过转基因工程实现了将荧光素酶基因导入大肠杆菌体内，并在大肠杆菌体内生产荧光素酶。请你根据已有的知识回答下列有关问题：(1)在此转基因工程中，目的基因是_。(2)将此目的基因导入大肠杆菌体内需要载体的帮助。选取载体的时候必须考虑的是()A.能够在宿主细胞内复制并稳定保存B.具有特定的限制性核酸内切酶切点C.具有与目的基因相同的碱基片段D.具有某些标记基因(3)在此转基因工程中，是由质粒作为载体的。在将体外重组DNA导入大肠杆菌体内之前通常要用_处理大肠杆菌，目的是_。(4)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_和_。【解析】(1)根据题意，在此转基因工程中，目的基因是荧光素酶基因。(2)作为载体，不需要具有与目的基因相同的碱基片段。(3)将体外重组DNA导入大肠杆菌体内之前通常要用CaCl2处理大肠杆菌，目的是增大细胞壁的通透性，使重组基因能够导入到受体细胞内。(4)基因工程育种具有目的明确、培育周期短、可以克服远缘杂交的不亲和性等优点。答案：(1)荧光素酶基因(2)A、B、D(3)CaCl2 增大细胞壁的通透性，使重组基因能够导入到受体细胞内(4)培育周期短可以克服远缘杂交的不亲和性