人教版选修3课件 第1部分 专题1 1.3 基因工程的应用

1．动物乳腺生物反应器生产药物有什么优点与限制？ 提示：优点：产量高、质量好、成本低、易提取。局限： 受动物性别和是否处于生殖期的限制。 2．用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程 与转基因动物的操作过程有什么异同？ 提示：二者过程相似，不同的是在获得转基因动物时，需 要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺蛋白基因的启动子 等调控组件重组在一起构建表达载体。
[答案] C
转基因生物自交后代性状分离比分析 若将目的基因插入同源染色体中的一条染色体DNA中， 则转基因生物可看做是杂合子。若用A＋表示含有目的基因的 染色体，A－表示不含目的基因的染色体，则有：
A＋A－×A＋A－ ↓
1A＋A＋∶2A＋A－∶1A－A－ 因此子代中不含目的基因的个体占1/4。
利用基因工程技术将一个有功能的基因剔除的方法叫做基因敲除， 该技术常用于研究特定基因的功能。基因敲除一般包括三个步骤： 第一步，从细胞中提取正常DNA分子，在目的基因中插入一段碱基 序列使之失活；第二步，将含有失活基因的DNA分子导入胚胎干细 胞，用失活基因通过基因互换替换掉受体细胞中一个正常的目的基 因；第三步，培养处理后的细胞得到基因敲除动物。下图表示获得 M基因敲除小鼠的过程，“＋”表示基因存在，“－”表示该基因 敲除，M＋/M－表示敲除一个M基因的杂合子。请回答下列问题：
解析：由于只有一只基因敲除的杂合子小鼠，因此必须先让该小 鼠与正常小鼠杂交得多只杂合子，再让不同性别的杂合子间交 配，即可得到隐性纯合子。 答案：(1)基因突变 基因重组 (2)第一步：正常小鼠×杂合子小鼠→F1(从F1得到杂合子小 鼠)；第二步：让F1中的不同性别杂合子小鼠彼此交配→F2，从 F2中得到隐性纯合子小鼠。
从动物乳汁中提 从微生物细胞或其培养
取
液中提取
生产设备
畜牧业生产、提
取设备
工业生产，设备精良
[特别提醒] (1)动物基因工程的目的不仅仅是为了培育体型巨大的动 物，更重要的是改良畜产品的品质或者是用转基因动物生产药 物。 (2)青霉素是诱变后的高产青霉菌产生的，不是通过基因工 程改造的工程菌产生的。
2．用于转基因植物的杀虫基因主要是Bt毒蛋 白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制 剂基因、植物凝集素基因等。
3．抗病转基因植物所采用的基因最多的是病 毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；抗 真菌转基因植物可使用的基因有几丁质酶 基因和抗毒素合成基因。
4．动物基因工程技术可以提高动物的生长速度、 改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物， 还可以用转基因动物作器官移植的供体。
[思路点拨]
[精讲精析] 载体上绿色荧光蛋白基因作为标记基因，可用于 筛选含目的基因的受体细胞，选项A正确；将目的基因导入羊膀胱 细胞中可制得膀胱生物反应器，获取产品将不受性别和发育时期 的限制，选项B正确；基因表达载体的构建需要限制酶和DNA连接 酶，选项D正确；转基因羊有性生殖产生的后代会发生性状分离， 有的子代不再具有转基因生物的特性，选项C错误。
乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别
比较内容 乳腺生物反应器
含义
指将外源基因在哺乳 动物的乳腺中特异表 达，利用动物的乳腺 组织生产药物蛋白
受体基因结 构与人类基 因结构差异
动物基因结构与人类 的基因结构基本相同
基因表达
合成的药物蛋白与天 然蛋白质相同
工程菌
指用基因工程的方法， 使外源基因得到高效表 达的菌类细胞株系
5．利用转基因的工程菌生产的药物包括细胞因 子、抗体、疫苗、激素等。
6．基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基 因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的 目的，是治疗遗传病最有效的手段。
7．基因治疗包括体外基因治疗和体内基因治疗。
植物基因工程的应用
1．植物基因工程的应用领域 (1)提高农作物的__抗__逆__能__力__。 (2)改良_农 ___作__物__的__品__质__。 (3)利用植物_生__产__药__物___等。
以新背景材料为依托，考查基因诊断与基因 治疗的原理和方法
基因治疗
1．概念 把_正__常__基__因__导入病人体内，使该基因的_表__达__产__物__发挥功 能，从而达到治疗疾病的目的。 2．成果 将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的_淋__巴__细__胞__中，可治疗复合 型免疫缺陷症。
3．方法 (1)体外基因治疗：先从病人体内获得_某__种__细__胞__，如T淋巴 细胞，进行培养。然后，在_体__外__完成基因转移，再筛选成功转 移的细胞_扩__增__培__养__，最后重新_输__入__患__者__体__内__。 (2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中_转__移__基__因__的治疗 方法。
3．抗逆转基因植物[连线] 4．利用转基因改良植物的品质[连线]
1．转基因抗虫棉的目的基因是什么？是从哪种生物获取 的？抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？
提示：Bt毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌体内提取出来 的。不能，因为抗虫基因具有专一性。
2．从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相 比，在害虫防治方面有哪些优越性？
乳腺生物反应器
转基因动物作器__官__移__植__ 的供体
抑制或除去 _抗__原__决__定__基__因__
结合_克__隆__技__术__培育 出没有_免__疫__排__斥__反__应_ 的转基因克隆猪器官
2．基因工程药物 (1)方式：利用基因工程培育“_工__程__菌__”来生产药品。 (2)利用工程菌生产的药物包括_细__胞__因__子__、抗___体__、疫__苗__、 _激__素__等。 (3)干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种 _糖__蛋__白__。由于干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，因此它 是一种_抗__病__毒__的特效药。
1．动物基因工程应用的几个方面
ห้องสมุดไป่ตู้
应用
项目 基因来源或处理
成果
提高动物的生长速度
外源生__长__激___素_基因
转基因绵羊、转基 因鲤鱼
改善畜产品的品质
_肠__乳__糖__酶__基因
转基因牛分泌的乳 汁中乳糖含量少
应用
项目 基因来源或处理
成果
转基因动物生产药物
_药__用__蛋白基因 ＋_乳__腺__蛋白基 因的启动子
结合基因工程的操作程序，考查动植物基因 程的应用
[例1] α1-抗胰蛋白酶缺乏症是北美常见的一种单基因遗传 病，患者成年后会出现肺气肿及其他疾病，严重者甚至死亡。 利用基因工程技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵，最 终培育出能在乳腺细胞表达人α1-抗胰蛋白酶的转基因羊，从而 更容易获得这种酶。
①抗病毒基因：病毒_外__壳_ 蛋__白__基因和病毒的复制酶 基因 ②抗真菌基因：几__丁__质__酶__ 基因和抗毒素合成基因
类型 项目
成果
意义
抗虫转基因植物
抗病转基因植物
转基因抗虫棉、转基因抗 虫水稻等
抗烟草花叶病毒的转基 因烟草和抗病毒的转基 因小麦、甜椒、番茄等
减少_化__学__农__药__的使用，降低生产成本，减少环境污染， 降低了对人体健康的损害
下列关于该过程的叙述中错误的是
()
A．载体上绿色荧光蛋白基因(GFP基因)的作用是便于筛选含
有目的基因的受体细胞
B．将目的基因导入羊膀胱细胞中，将会更加容易得到α1-抗 胰蛋白酶
C．培养出的转基因羊的所有细胞中都含有该目的基因，故
该羊有性生殖产生的后代也都能产生α1-抗胰蛋白酶 D．目的基因与载体重组过程需要DNA连接酶的催化作用
(3)途径：
途径 比较
体外基因治疗
体内基因治疗
从患者体内获得某种细胞 直接向患者体内
不 方法 →体外完成基因转移→筛 组织细胞中转移
同
选、细胞扩增→输入体内 基因
点 特点
方法较简单，但 操作复杂，但效果可靠
效果难以控制
都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基 相同点
因，目前两种方法都处于临床试验阶段
(1)在目的基因上插入一段碱基序列使之失活，这种变异类型 是________。而变异基因导入胚胎干细胞，通过基因互换取 代正常基因，这种变异类型属于________。 (2)基因互换一般只能替换胚胎干细胞中一对基因中的一个， 所以通过上述处理得到的基因敲除小鼠为杂合子，如何利用 该杂合子小鼠得到隐性纯合子小鼠(M－/M－)?
提示：减少化学农药的使用量，降低环境污染。
1．抗虫转基因植物的类型及作用原理
基因类型 来源
杀虫蛋白 苏云金 基因(Bt毒 芽孢杆 蛋白基因) 菌
作用原理
Bt毒蛋白基因编码的蛋白质 进入害虫肠道，在消化酶的 作用下，蛋白质被降解成有 毒的多肽，多肽结合在肠上 皮细胞的特异性受体上，导 致细胞膜穿孔，细胞肿胀裂 解，最后造成害虫死亡
应用实例
转基因抗 虫棉
基因类型 来源
作用原理
应用实例
蛋白酶抑制剂基因控制产生
的抑制剂，可与害虫消化道
大豆、豇 中的蛋白酶结合形成复合物，
蛋白酶抑 豆、番茄 从而阻断或降低蛋白酶的活 转基因烟
制剂基因 和马铃薯 性，使昆虫不能正常消化食 草
等
物中的蛋白质。这种复合物
还能刺激昆虫分泌过量的消
化酶，引起害虫的厌食反应
2．基因治疗的实质是利用外源基因替换了原基因本身，还 是代替了原基因的功能？治疗后的性状能否遗传给后代？
提示：代替了原基因的功能。基因治疗只是改变了病人体细 胞的遗传物质，所以恢复的正常性状不会遗传给子女。
1．基因治疗 (1)原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法， 即把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能， 从而达到治疗疾病的目的。 (2)过程：
分析教材P23复合型免疫缺陷症的基因治疗，回答下列问题： (1)研究人员将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的什么细胞？为什 么不能转入其他的体细胞？ (2)如何鉴定该患者是否治疗成功？ 提示：(1)淋巴细胞。腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功 能所必需的，淋巴细胞中具有这种酶才能产生抗体等免疫物质。 (2)鉴定患者产生抗体的能力是否明显改善，免疫能力是否明显 提高。