高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用课堂教学课件ppt

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1.列举基因工程在农牧业、医药卫生领域、食品工业方面的具体应用及取得的丰硕成果。2.关注基因工程的进展。
1.参与有关推广和应用基因工程产品等社会行为的讨论,理性作出个人决策。2.认同基因工程给现代农牧业、食品及医药等行业带来了深刻的变化,产生了巨大的社会效益和经济效益。
一、基因工程在农牧业方面的应用基因工程技术已被广泛用于改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面。1.转基因抗虫植物(1)目的基因:具有抗虫功能的基因。(2)成果:抗虫植物,如转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。2.转基因抗病植物(1)目的基因的来源:某些病毒、真菌等的抗病基因。(2)成果:转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。
3.转基因抗除草剂植物(1)目的基因:降解或抵抗除草剂的基因。(2)成果:转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。4.改良植物的品质(1)将某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中,培育转基因植物。(2)将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛中,提高它的观赏价值。
5.提高动物的生长速率(1)目的基因:外源生长激素基因。(2)成果:转基因鲤鱼。6.改善畜产品的品质科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,培育出乳汁中乳糖含量大大降低的奶牛。
二、基因工程在医药卫生领域的应用1.基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等。干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白。2.乳腺生物反应器或乳房生物反应器:将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起→导入哺乳动物的受精卵中→转基因动物分泌的乳汁中含有所需的药物。3.转基因动物作器官移植的供体 在器官供体的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,然后再结合克隆技术,培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官。
三、基因工程在食品工业方面的应用1.基因工程在食品工业方面的主要产品:食品工业用酶、氨基酸和维生素等。2.用基因工程技术生产工业用酶的优点:纯度更高,生产成本显著降低、生产效率较高。四、其他方面的应用在处理环境污染方面,培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”;在开发新能源方面,利用经过基因改造的微生物来生产能源。
【预习检测】 1.判断正误。(1)转基因抗虫棉的抗虫效果的鉴定必须通过分子检测。(　　)(2)科学家培育出的抗害虫的转基因棉可以抵抗各种害虫。(　　)(3)转基因育种针对性强,可克服远缘杂交不亲和的障碍。(　　)(4)科学家已利用基因工程培育出能分解各种污染物的“超级细菌”。(　　)(5)大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传。(　　)(6)转基因作物被动物食用后目的基因会转入动物体细胞中。(　　)
2.下列不属于抗逆转基因植物的是(　　)A.将调节渗透压的基因导入小麦体内,获得抗盐碱的小麦B.将紫色色素基因导入玫瑰体内,获得紫玫瑰品种C.将抗除草剂基因导入玉米体内,获得抗除草剂的玉米D.将鱼的抗冻基因导入番茄体内,获得耐低温的番茄答案:B
3.下列属于基因工程药物的是(　　)A.从大肠杆菌体内获取的干扰素B.从黄花蒿中提取的青蒿素C.从青霉菌体内获取的青霉素D.从牛的胰中获取的胰岛素答案:A解析:基因工程是指按照人们的愿望,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。A项为外源基因的表达,属于基因工程药物。而B、C、D三项均为体内正常基因的表达,故不属于基因工程药物。
4.切取某动物合成生长激素的基因,用某种方法将此基因转移到鲇鱼的受精卵中,从而使鲇鱼比同类个体大3~4倍。此项研究遵循的原理是(　　)A.基因突变,DNA→RNA→蛋白质B.基因工程,DNA→tRNA→蛋白质C.细胞工程,DNA→RNA→蛋白质D.基因重组,DNA→RNA→蛋白质答案:D
5.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法,使转基因动物乳汁中的白蛋白提高了30多倍,这标志着我国转基因研究向产业化的目标迈进了一步。那么“转基因动物”是指(　　)A.提供基因的动物　B.基因组中转入了外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物D.能表达基因遗传信息的动物答案:B
知识点一　基因工程在农牧业方面的应用
与植物花青素代谢相关的基因
降解或抵抗除草剂的基因
2.具有抗虫基因的植物能否抗病毒、细菌和真菌?为什么?提示:不能。因为每种基因都有特定的结构和功能。具有抗虫基因的植物只能抗虫。3.与传统育种方法相比较,转基因育种有哪些优点?提示:(1)目的性强,能定向改造生物性状。(2)克服远缘杂交不亲和的障碍。(3)育种周期短。
1.抗虫转基因植物与抗病转基因植物的比较
2.培育转基因动植物的主要目的培育转基因植物主要是获得高产、稳产、抗病虫害及抗逆性强的转基因植物;利用转基因改良植物的品质(如新花色矮牵牛)。动物基因工程主要用于培育生长快、体型大的转基因动物和改善畜产品品质。
3.传统杂交育种与基因工程育种的区别
(不定项选择题)下列有关基因工程的成果及应用的说法,正确的是(　　)A.用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒B.基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物C.基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产和具有抗逆性的农作物D.我国科学家把外源生长激素基因导入鲤鱼,提高鲤鱼的生长速度答案:CD
解析:用基因工程方法培育的抗虫植物不能抗病毒,因为抗虫和抗病毒是由不同基因决定的,该培育过程中并没有将抗病毒基因转入植物中。动物基因工程技术可以提高动物的生长速率,同时在改良动物品种、建立生物反应器、器官移植等方面有广阔的应用前景,并非所有的动物都是体型巨大的。
【变式训练】 育种技术的发展与人类社会的进步息息相关。下列有关育种的说法,错误的是(　　)A.培育太空椒、超级水稻、国产抗虫棉的原理和青霉素高产菌株的选育原理相同B.杂交育种选育的小麦能结合亲代双方的优点,产生新的表型,从而实现增产C.基因工程育种能打破物种界限,定向改造生物性状,按人类意愿培育新品种D.单倍体植株一般高度不育,但在育种方面有重要作用,合理利用能缩短育种时间答案:A
解析:青霉素高产菌株、太空椒选育的原理是基因突变,培育超级水稻和国产抗虫棉的原理是基因重组。
知识点二　基因工程在医药卫生领域的应用
1.在培育具有乳腺生物反应器的转基因动物的过程中,为什么将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子结合?提示:由于细胞分化,乳腺蛋白基因的启动子只在乳腺细胞内启动转录过程。2.培育具有乳腺生物反应器的转基因动物时,转基因动物的所有体细胞中是否均含有目的基因?为什么?提示:是。因为制作动物乳腺生物反应器时受体细胞为受精卵,所以转基因动物的所有体细胞中均含有目的基因。
3.生产基因工程药物的转基因生物主要是微生物,称为工程菌。请列举几个通过工程菌生产的药物。提示:干扰素、乙型肝炎疫苗等。
1.乳腺生物反应器(1)概念科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中,由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后,可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物,这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。(2)原理利用基因工程技术,把动物的乳腺作为生产工具,使目的基因在其内表达,获得人类需要的生物产品。
(3)操作过程获取目的基因(如血清白蛋白基因)→构建基因表达载体(在血清白蛋白基因前加乳腺蛋白基因的启动子等)→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物体内→发育成转基因动物(只有在雌性个体中,转入的基因才能表达)。
(4)优点和缺点①优点a.产量高,易获得目标产品。b.目标产品质量好,因为乳腺组织具有一整套全面对蛋白质进行合成和加工的能力。c.产品成本低。d.从乳汁中提取产品,操作简单。②缺点:受性别和年龄的限制,只有雌性动物哺乳期才能获得相应产物。
2.乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较
3.基因工程技术还可能使建立移植器官工厂的设想成为现实(1)用动物器官来解决人类器官移植来源问题的最大难题:免疫排斥反应。(2)解决办法:在器官供体的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。
某生物制品公司将人的乙肝抗原基因导入酵母菌,生产出的乙型肝炎疫苗致使婴儿接种后发生疑似预防接种异常反应。下列关于此乙肝疫苗的说法,正确的是(　　)A.乙肝抗原基因可从酵母菌基因文库中获得B.转基因酵母菌生产乙肝疫苗的理论基础之一是生物共用一套遗传密码C.转基因过程中用到的质粒是一种类似于染色体上链状DNA的遗传物质D.将乙肝抗原基因导入酵母菌时用氯化钙处理酵母菌,可增大细胞膜的通透性答案:B
解析:乙肝抗原基因应从乙肝病毒中获得。乙肝病毒的基因能在酵母菌中表达出乙肝病毒的蛋白质是因为生物共用一套遗传密码。质粒是位于细胞质中的环状DNA。用氯化钙处理酵母菌,可增大细胞壁的通透性。
【变式训练】 科学家利用转基因技术成功培育出一头转入了赖氨酸基因的转基因牛,从其乳汁中可获得大量的赖氨酸。下列相关叙述正确的是(　　)A.该题中赖氨酸基因表达载体的受体细胞的性染色体组成可以是XX,也可以是XYB.将赖氨酸基因导入牛的卵细胞中C.人们只在转基因牛的乳汁中才能获取赖氨酸,是因为只在转基因牛的乳腺细胞中才有赖氨酸基因D.运用基因工程技术让牛合成大量的赖氨酸,该技术将导致定向变异答案:D
解析:只有母牛能产生乳汁,因此该题中赖氨酸基因表达载体的受体细胞的性染色体组成只能是XX。在培育转基因动物时,将目的基因导入动物的受精卵中。将赖氨酸基因导入动物的受精卵中,转基因动物的体细胞中都有赖氨酸基因,但是只在乳腺细胞中表达。基因工程是人为地将目的基因导入受体细胞,定向地改造生物的性状。