2020-2021学年高二生物人教版选修3课件：1.3 基因工程的应用
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2020-2021学年高中生物人教版选修3课件：1.3 基因工程的应用
了抗枯萎病的新品种。请据图回答问题。
-10-
1.3 基因工程的应用
课前篇自主预习 课课堂堂篇篇探探究究学学习习
探究点一
探究点二
探究点三
当堂检测
本课必记
(1)利用转基因技术培育出的抗枯萎病的金茶花新品种是植物基
因工程在
方面的应用。
(2)在培育抗病转基因植物时,常用的目的基因有哪些? (至少
答出三个)。
(1)抗病毒基因:病毒外壳蛋白基 因、病毒复制酶基因; (2)抗真菌基因:几丁质酶基因、抗 毒素合成基因
抗病毒烟草、抗病毒小 麦、抗病毒番茄、抗病 毒甜椒
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1.3 基因工程的应用
探究点一
探究点二
探究点三
课前篇自主预习 课课堂堂篇篇探探究究学学习习
当堂检测
本课必记
抗逆转 基因植 物
改良品 质的转 基因植 物
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1.3 基因工程的应用
课前篇自主预习 课课堂堂篇篇探探究究学学习习
探究点一
探究点二
探究点三
当堂检测
本课必记
2.乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较
基因结 构
基因产 物
受体细 胞 导入目 的基因 的方式
乳腺生物反应器 动物基因的结构与 人类基因的结构基 本相同 与天然蛋白质完全 相同
动物的受精卵
产物提 取
乳腺生物反应器 工程菌生产药物
不需严格灭菌,温度 需严格灭菌,严格控制工程菌所需
等外界条件对其影 的温度、pH、营养物质浓度等外界
响不大
条件
从动物乳汁中提取, 相对简单
从微生物细胞中提取,相对复杂
-18-
1.3 基因工程的应用
课前篇自主预习 课课堂堂篇篇探探究究学学习习
人教版高中选修3生物-1-3 基因工程的应用(共59张PPT)
2288
其它基因工程药物
人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因 工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦， 提高人类的健康水平发挥了重大的作用。
人 造 血 液 及 其 生 产
2299
基因工程药品 —— 生长激素
治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激 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，从大脑的底部摘取垂体，并从 中提取生长激素。
专题1 基因工程
1.3 基因工程的应用
11
基因工程的应用
植物方面
提高植物的抗虫、抗病、抗逆性 改良植物的品质
动物方面
提高动物生长速度 改善畜产品的品质 用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体
研制药物 基因治疗
22
一、植物基因工程硕果累累
70%
68%
主要在抗病虫害、 60% 50%
1166
提高生长速度
比较：普通鲤鱼和转生长激素基因鲤鱼 比较：混有激素的饲料饲养鲤鱼
导入生长激素基因的转基因鲤鱼
1177
改良畜产品
1188
用转基因的动物生产药物
药用蛋白基因 导入 受精卵发育成 转基因动物
分泌
乳汁 （含药用蛋白）
乳腺生物反应器
1199
为什么乳腺能成为基因药物最理想的 表达场所呢？
现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因 导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具 尸体的全部产量。
3300
3311
3322
3333
基因工程方法生产蛋白质 药物的优势是非常明显的
3344
四、基因治疗曙光初照
基因治疗是根本性的治疗
其它基因工程药物
人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因 工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦， 提高人类的健康水平发挥了重大的作用。
人 造 血 液 及 其 生 产
2299
基因工程药品 —— 生长激素
治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激 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，从大脑的底部摘取垂体，并从 中提取生长激素。
专题1 基因工程
1.3 基因工程的应用
11
基因工程的应用
植物方面
提高植物的抗虫、抗病、抗逆性 改良植物的品质
动物方面
提高动物生长速度 改善畜产品的品质 用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体
研制药物 基因治疗
22
一、植物基因工程硕果累累
70%
68%
主要在抗病虫害、 60% 50%
1166
提高生长速度
比较：普通鲤鱼和转生长激素基因鲤鱼 比较：混有激素的饲料饲养鲤鱼
导入生长激素基因的转基因鲤鱼
1177
改良畜产品
1188
用转基因的动物生产药物
药用蛋白基因 导入 受精卵发育成 转基因动物
分泌
乳汁 （含药用蛋白）
乳腺生物反应器
1199
为什么乳腺能成为基因药物最理想的 表达场所呢？
现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因 导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具 尸体的全部产量。
3300
3311
3322
3333
基因工程方法生产蛋白质 药物的优势是非常明显的
3344
四、基因治疗曙光初照
基因治疗是根本性的治疗
人教版高中生物选修三1.3 基因工程的应用 课件 (共28张PPT)
1、用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程 是怎样的？
2、用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如： 血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处 有哪些？
乳腺生物反应器的操作过程：
获取目的基因 构建基因表达载体 （药用蛋白基因） （药用蛋白基因与乳腺蛋白基因
的启动子等调控组件重组）
植物基因 工程应用
动物基因 工程应用
【课堂练习】
1、 科学家能利用基因工程技术培育出特殊 的西红柿、香蕉，食用后人体内可产生特定 的抗体，这说明这些西红柿、香蕉中的有丰富的免疫球蛋白 B．含有某种抗原特异性物质 C．含有一些生活的病菌 D．能刺激人体内的效应T细胞分泌抗体
受精卵 中。 ________
2.继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物 发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家 培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合 成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：
DNA分子杂交 技术检测外源基因 3）通常采用_____________
是否插入了小鼠的基因组。
转入荧光酶的转基因烟草苗
【合作探究1】
（结合已学知识，思考以下问题，并在小组内讨论交流，将交流的 结果整理在导学案上。）
1、转基因抗虫棉是转入的何种抗虫基因？来自于哪种生 物体内？抗虫棉的培育过程？抗虫转基因植物出现的 意义？
2、利用基因工程培育抗虫棉，与诱变育种和杂交育种相 比，有什么优点？是属于哪种变异？
4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在 小鼠的膀胱上皮 _________细胞中特异表达。
显微注射
形成胚胎
（哺乳动物受精卵中）
将胚胎送入 母体动物 动物进入泌乳期
（分泌的乳汁中包 含所需要的药物）
人教版生物选修3 1.3 基因工程的应用 课件 (共27张PPT)
用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞
株系称为“工程菌”
18
基因工程药品 —— 胰岛素
胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床 上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中 提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰岛素。用 该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不 能满足社会需要。1979年，科学家将动物体内 的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并 在大肠杆菌内实现了表达。1982年，美国一家 基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市 场，售价降低了30%~50%。
23
(2)体内基因治疗: 用基因工程的方法,直接向人体组织中转移基因。
例如：1994年科学家利用经过修饰的腺病毒做载体,将治疗 遗传性囊性纤维化病的正常基因转入患者肺组织中。
（此方法称为病毒感染法）
3.用于基因治疗的基因种类： (1)从健康人体中分离得出的功能正常的基因 (2)反义基因 (3)编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因（自杀基因）
1.3 基因工程的应用
1、植物基因工程硕果累累 2、动物基因工程前景广阔 3、基因工程药物异军突起 4、基因治疗曙光初照
1
一、植物基因工程硕果累累源自植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及
改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
2
1.抗虫转基因植物
1）方法： 从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因,将其
有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分
解DDT等毒害物质。
26
六、基因工程与食品业
基因工程为食品工业中提供了什么前景？
基因工程为人类开辟新的食物来源。 1）鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达获
得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆 菌或酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白。
人教版高中生物选修三课件：1.3 基因工程的应用 (共10张PPT)
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
知识目标： 1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。 2.关注基因工程的进展。 3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
调节细胞渗透压的基因（抗盐 碱和抗旱）、抗冻蛋白基因、 抗除草剂基因。
用于杀虫的基因主要是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。
一、植物基因工程硕果累累
第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作 过程与转基因动物操作过程相同。为了将目标产品在奶中形成，需 要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因 序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。
操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因） →构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子） →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→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才 能表达）。
基因治疗的靶细胞主要分为两大类：体细胞和生殖细胞，目前开展的基因治疗只限 于体细胞。生殖细胞的基因治疗是将正常基因直接引入生殖细胞，以纠正缺陷基因。这 样，不仅可使遗传疾病在当代得到治疗，而且还能将新基因传给患者后代，使遗传病得 到根治。但生殖细胞的基因治疗涉及问题较多，技术也较复杂，因此，目前更多地是采 用体细胞基因治疗。体细胞应该是在体内能保持相当长的寿命或者具有分裂能力的细胞， 这样才能使被转入的基因能有效地、长期地发挥“治疗”作用。因此干细胞、前体细胞 都是理想的转基因治疗靶细胞。以目前的观点看，骨髓细胞是唯一满足以上标准的靶细 胞，而骨髓的抽取，体外培养、再植入等所涉及的技术都已成熟；另一方面，骨髓细胞 还构成了许多组织细胞(如单核巨噬细胞)的前体。因此，不仅一些涉及血液系统的疾病 如ADA缺乏症、珠蛋白生成障碍性贫血、镰状细胞贫血、CGD等以骨髓细胞作为靶细胞， 而且一些非血液系统疾病如苯丙酮尿症、溶酶体储积病等也都以此作为靶细胞。除了骨 髓以外，肝细胞、神经细胞、内皮细胞、肌细胞也可作为靶细胞来研究或实施转基因治 疗。
You made my day!
我们，还在路上……
知识目标： 1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。 2.关注基因工程的进展。 3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
调节细胞渗透压的基因（抗盐 碱和抗旱）、抗冻蛋白基因、 抗除草剂基因。
用于杀虫的基因主要是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。
一、植物基因工程硕果累累
第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作 过程与转基因动物操作过程相同。为了将目标产品在奶中形成，需 要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因 序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。
操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因） →构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子） →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→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才 能表达）。
基因治疗的靶细胞主要分为两大类：体细胞和生殖细胞，目前开展的基因治疗只限 于体细胞。生殖细胞的基因治疗是将正常基因直接引入生殖细胞，以纠正缺陷基因。这 样，不仅可使遗传疾病在当代得到治疗，而且还能将新基因传给患者后代，使遗传病得 到根治。但生殖细胞的基因治疗涉及问题较多，技术也较复杂，因此，目前更多地是采 用体细胞基因治疗。体细胞应该是在体内能保持相当长的寿命或者具有分裂能力的细胞， 这样才能使被转入的基因能有效地、长期地发挥“治疗”作用。因此干细胞、前体细胞 都是理想的转基因治疗靶细胞。以目前的观点看，骨髓细胞是唯一满足以上标准的靶细 胞，而骨髓的抽取，体外培养、再植入等所涉及的技术都已成熟；另一方面，骨髓细胞 还构成了许多组织细胞(如单核巨噬细胞)的前体。因此，不仅一些涉及血液系统的疾病 如ADA缺乏症、珠蛋白生成障碍性贫血、镰状细胞贫血、CGD等以骨髓细胞作为靶细胞， 而且一些非血液系统疾病如苯丙酮尿症、溶酶体储积病等也都以此作为靶细胞。除了骨 髓以外，肝细胞、神经细胞、内皮细胞、肌细胞也可作为靶细胞来研究或实施转基因治 疗。
新版人教版高中生物选修三专题一 基因工程的应用 (共23张PPT)学习演示PPT课件
外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因， 目前都处于初期的临床试验阶段
19
练一练
B 1、抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是
A．抗病毒转基因植物，可以抵抗所有病毒 B．抗病毒转基因植物，对病毒的抗性具有局限性或特异性 C．抗病毒转基因植物可以抗害虫 D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异
D 2．下列各项不属于基因工程在实际中的应用的是
疗的目的 3、用转基因动物生产药物
治疗方法：先将患者的淋巴细胞取出，体外培养，然后将正常的腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的淋巴细胞中，使淋巴细胞能够产生 腺苷酸脱氨酶，再将这种细胞注射到患者的体内，经过多次注射，患者的免疫功能趋于正常。
将基富因含 工赖程C氨操、酸作的程运蛋序白的用质四编个人码步基骤工因：导诱入玉变米，的提高方玉米法赖氨，酸含量使。 有基因缺陷的细胞发生基因突
D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异 如：导入肠乳糖酶基因的转基因奶牛
也称为DNA诊断或基因探针技术，是用放 利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品
D．将C4植物细胞内的叶绿体移入C3植物细胞内 D．将C4植物细胞内的叶绿体移入C3植物细胞内
射性同位素(如 P) 、荧光分子等标记的DNA分 32 4、利用转基因改良农作物品质
（2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易 提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具 有稳定的生物活性。
（3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的 同时，转基因动物又可无限繁殖。
提高作物抗旱和抗盐碱能力； C治、疗合方成法球：蛋先白将的患D者N的A 淋巴细胞取出，体外培养，然后将正常的腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的淋巴细胞中，使淋巴细胞能够产生
2020-2021学年高二生物选修三课件(新)：1.3 基因工程的应用
转基因延迟番茄
控制番茄果实成熟的基因
转基因牵牛花
植物花青素代谢有关的基因
降低乳糖的奶牛
乳糖酶基因
生产胰岛素的工程菌
人胰岛素基因
人
二 、动物基因工程前景广阔
1.动物基因工程的应用体现在哪些方面？ 2.如何利用动物基因工程技术提高动物的 生长速率? 3.怎样能在其他营养成分不受影响的情况下, 降低乳糖的含量? 4.简述乳房生物反应器的操作过程？
殖器官不发育且智力低下：呆小症
（二）、用于改善畜产品的品质
怎样能在其他营养成分不受影响的情况 下,降低乳糖的含量?
将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组
（三）、用转基因动物生产药物
1、问:就基因药物而言，最理想的表 达场所是哪里？
转基因动物的乳腺。
（三）、用转基因动物生产药物
2、问:为什么乳腺能成为基因药物最理想 的表达场所呢？
利用基因工程方法制造转基因的工程菌， 可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到 高效率表达的菌类细胞株系。
基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴因子 如白细胞介素—2、干扰素）、抗体、疫苗、 激素等
三 、基因工程药物异军突起
基因工程药品 —— 胰岛素
胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床 上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺 中提取，每100kg胰腺只能提取4－5g胰岛素。 用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵， 远不能满足社会需要。1979年，科学家将动 物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组， 并在大肠杆菌内实现了表达。1982年，美国 一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素 投入市场，售价降低了30%－50%。
5.乳房生物反应器的操作过程与转基因动物 操作过程有何不同之处？并阐述原因？ 6.用转基因动物作器官移植的供体动物、存 在的难题和解决的方法分别是什么？