人教版教学福建省三明市泰宁一中生物选修三13基因工程的应用省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、基因工程基本操作步骤:基因工程基本操作步骤:第1页第2页一一、植物基因工程硕果累累、植物基因工程硕果累累 哪些转基因作物已进入大规模商业化哪些转基因作物已进入大规模商业化应用阶段应用阶段?转基因大豆、玉米、棉花和油菜转基因大豆、玉米、棉花和油菜第3页植物基因工程技术主要用于哪些方面植物基因工程技术主要用于哪些方面?提升农作物抗逆能力(如抗除草剂、提升农作物抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等)抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等),以及改良农作物品质和利用植物生产以及改良农作物品质和利用植物生产药品等方面药品等方面.第4页(一一)抗虫转基因植物抗虫转基因植物1.1.虫害给农作物带来了哪些
2、影响虫害给农作物带来了哪些影响?传统农业怎样防治害虫传统农业怎样防治害虫?有哪些不足有哪些不足?2.2.现在已经有哪些抗虫植物问世现在已经有哪些抗虫植物问世?第5页3.3.抗虫基因抗虫基因BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等请阅读请阅读P18P18生物资料技术卡生物资料技术卡,了解一些抗虫基了解一些抗虫基因抗虫机理。因抗虫机理。4.4.抗虫棉目标基因是什么抗虫棉目标基因是什么?目标基因从何而目标基因从何而来来?5.5.我国转基因抗虫棉取得了哪些进展我国转基因抗虫棉取得了哪些进展?第6页(二)抗病
3、转基因植物(二)抗病转基因植物1.1.什么是病原微生物?有哪些种类?什么是病原微生物?有哪些种类?引发生物生病微生物,主要有病毒、真引发生物生病微生物,主要有病毒、真菌和细菌等菌和细菌等2.2.为何说常规育种极难培育出抗病毒新品种为何说常规育种极难培育出抗病毒新品种?3.3.在抗病转基因植物中使用最多是什么基因?在抗病转基因植物中使用最多是什么基因?病毒外壳蛋白(病毒外壳蛋白(coat proteincoat protein,CPCP)基因;)基因;病毒复制酶基因病毒复制酶基因第7页拓展:在抗病毒转基因植物中,为何使用病毒外拓展:在抗病毒转基因植物中,为何使用病毒外壳蛋白基因能够抗病毒侵染?壳
4、蛋白基因能够抗病毒侵染?关于病毒外壳蛋白基因关于病毒外壳蛋白基因(CP(CP基因基因)导入植物后抗病毒机理,导入植物后抗病毒机理,当前有几个假说。当前有几个假说。一个假说认为一个假说认为:CPCP基因在植物细胞内基因在植物细胞内表示积累后,当入侵病毒裸露核酸进入植物细胞后,会表示积累后,当入侵病毒裸露核酸进入植物细胞后,会马上被这些外壳蛋白重新包裹,从而阻止病毒核酸分子马上被这些外壳蛋白重新包裹,从而阻止病毒核酸分子复制和翻译。复制和翻译。另一个假说认为:另一个假说认为:植物细胞内积累病毒外植物细胞内积累病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳,使病毒核酸分子不能释放壳蛋白会抑制病毒脱除外壳,使病毒核酸
5、分子不能释放出来。然而出来。然而最近研究表明最近研究表明,假如将病毒外壳蛋白,假如将病毒外壳蛋白AUGAUG起始起始密码缺失,使之不能被翻译,或者将外壳蛋白基因变成密码缺失,使之不能被翻译,或者将外壳蛋白基因变成反义反义RNARNA基因,整合到植物细胞染色体上,转基因植物则基因,整合到植物细胞染色体上,转基因植物则有很好抗性。所以,有些人认为抗性机理不是外壳蛋白有很好抗性。所以,有些人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用,而是在起作用,而是CPCP基因转录出基因转录出RNARNA后,与入侵病毒后,与入侵病毒RNARNA之之间相互作用起到了抗性作用间相互作用起到了抗性作用。第8页3.3.在抗真菌转基
6、因植物在抗真菌转基因植物中中使用什么基因?使用什么基因?几丁质酶基因和抗毒素合成基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因 转黄瓜抗青枯病基因甜椒转黄瓜抗青枯病基因甜椒第9页(三)其它抗逆转基因植物(三)其它抗逆转基因植物1.1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产?哪些环境条件会造成农作物低产、减产?盐碱、干旱、低温和涝害等盐碱、干旱、低温和涝害等2.2.盐碱和干旱对农作物危害与什么相关?盐碱和干旱对农作物危害与什么相关?细胞内渗透压调整细胞内渗透压调整在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因?在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因?调整细胞渗透压基因调整细胞渗透压基因 第10页3.3.转基因耐寒烟草和番茄中
7、哪种目标基因提转基因耐寒烟草和番茄中哪种目标基因提升了其抗寒能力?目标基因从何而来?升了其抗寒能力?目标基因从何而来?鱼抗冻蛋白基因鱼抗冻蛋白基因 第11页4.4.抗除草剂基因有何用途?抗除草剂基因有何用途?喷洒除草剂时,杀死田间杂草而不损伤作物喷洒除草剂时,杀死田间杂草而不损伤作物第12页(四)利用转基因改良植物品质(四)利用转基因改良植物品质人体(或其它脊椎动物)必不可少,而机人体(或其它脊椎动物)必不可少,而机体内又不能合成,必须从食物中补充氨基体内又不能合成,必须从食物中补充氨基酸,称酸,称必需氨基酸必需氨基酸。必需氨基酸必需氨基酸共有种:赖氨酸、色氨酸、共有种:赖氨酸、色氨酸、苯丙氨
8、酸、蛋氨酸(甲硫氨酸)、苏氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸(甲硫氨酸)、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。假如饮食中经常缺乏必需氨基酸,可影响假如饮食中经常缺乏必需氨基酸,可影响健康。健康。另外另外1212种氨基酸是人体细胞能够合成叫做种氨基酸是人体细胞能够合成叫做非必需氨基酸。非必需氨基酸。第13页你知道哪些食品中缺乏必需氨基酸?你知道哪些食品中缺乏必需氨基酸?怎样用转基因方法加以改良?怎样用转基因方法加以改良?将必需氨基酸含量多蛋白质编码基因导入植物将必需氨基酸含量多蛋白质编码基因导入植物改变必需氨基酸合成路径中某种关键酶活性改变必需氨基酸合成路径中某种关键酶活性第14页转基
9、因延熟番茄目标基因是什么?转基因延熟番茄目标基因是什么?控制番茄果实成熟基因控制番茄果实成熟基因第15页转基因矮牵牛目标基因是什么?转基因矮牵牛目标基因是什么?与植物花青素代谢相关基因与植物花青素代谢相关基因第16页异想天开异想天开第17页总结:基因工程在农业上应用总结:基因工程在农业上应用(1 1)高产、稳产和具优良品质品种)高产、稳产和具优良品质品种 用基因工程方法能够改进粮食作物用基因工程方法能够改进粮食作物 蛋白质含量。如蛋白质含量。如“向日葵豆向日葵豆”植株。植株。(2 2)抗逆性品种)抗逆性品种 将细菌抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、将细菌抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗
10、高温等抗性基因转移到作物体内,抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内,将从根本上改变作物特征。如转基因抗虫棉。将从根本上改变作物特征。如转基因抗虫棉。第18页将人将人将人将人生长激素基因生长激素基因生长激素基因生长激素基因和牛生长激素基因和牛生长激素基因和牛生长激素基因和牛生长激素基因分别注射到小白鼠受精卵中,得到分别注射到小白鼠受精卵中,得到分别注射到小白鼠受精卵中,得到分别注射到小白鼠受精卵中,得到“超超超超级小鼠级小鼠级小鼠级小鼠”。生长快、肉质好转生长快、肉质好转生长快、肉质好转生长快、肉质好转基因鲤鱼基因鲤鱼基因鲤鱼基因鲤鱼(中国中国中国中国)超级羊超级羊超级羊超级羊(一)用于提升动
11、物生(一)用于提升动物生长速度长速度导入外源生长激素基因导入外源生长激素基因二二、动物基因工程前景辽阔、动物基因工程前景辽阔动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等第19页(二)用于改进畜产品品质(二)用于改进畜产品品质举例说明举例说明将将肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,转基因牛导入奶牛基因组,转基因牛分泌乳汁中乳糖含量大大减低。分泌乳汁中乳糖含量大大减低。(三)用转基因动物生产药品(三)用转基因动物生产药品设问设问设问设问:就基因药品而言,最理想表示场所是哪里?就基因药品而言,最理想表示场所是哪里?就基因药品而言,最理想表示场所是哪里?就基因药
12、品而言,最理想表示场所是哪里?转基因动物转基因动物乳腺乳腺。第20页 (1 1)乳腺是一个外分泌器官,乳汁不进入)乳腺是一个外分泌器官,乳汁不进入体内循环,不会影响转基因动物本身生理代体内循环,不会影响转基因动物本身生理代谢反应。谢反应。(2 2)从乳汁中获取目标基因产物,产量高,)从乳汁中获取目标基因产物,产量高,易提纯,表示蛋白质已经过充分修饰加工,易提纯,表示蛋白质已经过充分修饰加工,含有稳定生物活性。含有稳定生物活性。(3 3)从乳汁中源源不停取得目标基因产物)从乳汁中源源不停取得目标基因产物同时,转基因动物又可无限繁殖。同时,转基因动物又可无限繁殖。设问设问:为何乳腺能成为基因药品最
13、理想表示为何乳腺能成为基因药品最理想表示场所呢?场所呢?第21页将将药品蛋白基因药品蛋白基因与乳腺蛋白基因开启子等调与乳腺蛋白基因开启子等调控组件重组在一起控组件重组在一起,经过显微注射等方法,经过显微注射等方法,导入哺乳动物受精卵中,将受精卵送入母体,导入哺乳动物受精卵中,将受精卵送入母体,使其发育成转基因动物。使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌转基因动物进入泌乳期后,能够经过分泌乳汁生产所需要药品,乳期后,能够经过分泌乳汁生产所需要药品,称为称为乳腺生物反应器乳腺生物反应器或乳房生物反应器。或乳房生物反应器。乳腺生物反应器乳腺生物反应器乳腺生物反应器优点:乳腺生物反应器优点:产量高;产
14、量高;质量好;质量好;成本低;成本低;易提取。易提取。第22页获取目标基因(比如血清白蛋白基因)获取目标基因(比如血清白蛋白基因)构建基因表示载体(在血清白蛋白基因前加构建基因表示载体(在血清白蛋白基因前加特异表示开启子)特异表示开启子)显微注射导入哺乳动物受精卵中显微注射导入哺乳动物受精卵中形成胚胎形成胚胎将胚胎送入母体动物将胚胎送入母体动物发育成转基因动物(只有在产下雌性个体中,发育成转基因动物(只有在产下雌性个体中,转入基因才能表示)。转入基因才能表示)。思索思索:用基因工程技术实现动物用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器乳腺生物反应器操作过程是怎样?操作过程是怎样?第23页uu简述培育
15、能够生产乙肝疫苗简述培育能够生产乙肝疫苗(乙肝病毒表面抗原乙肝病毒表面抗原乙肝病毒表面抗原乙肝病毒表面抗原)转基因牛方法步骤。转基因牛方法步骤。用限制酶从乙肝病毒用限制酶从乙肝病毒DNADNA中获取表面抗原基因中获取表面抗原基因;将抗原基因和将抗原基因和乳腺蛋白基因开启子等乳腺蛋白基因开启子等 调控组件调控组件同时插入质粒,构建基因表示载体;同时插入质粒,构建基因表示载体;经过显微注射方法导入山羊受精卵;经过显微注射方法导入山羊受精卵;检测筛选出成功转化受精卵检测筛选出成功转化受精卵,培养成胚胎;培养成胚胎;将胚胎植入代孕母牛将胚胎植入代孕母牛,使其生长发育转基因牛使其生长发育转基因牛.第24
16、页青岛森淼实业有限青岛森淼实业有限青岛森淼实业有限青岛森淼实业有限企业企业企业企业 第25页乳汁中含有些人生长激素转乳汁中含有些人生长激素转乳汁中含有些人生长激素转乳汁中含有些人生长激素转基因牛基因牛基因牛基因牛(阿根廷阿根廷阿根廷阿根廷)导入导入导入导入人基人基人基人基因具因具因具因具特殊特殊特殊特殊用途用途用途用途猪猪猪猪第26页(四)用转基因动物作器官移植供体(四)用转基因动物作器官移植供体利用基因工程对猪器官进行改造利用基因工程对猪器官进行改造方法:方法:将器官供体基因组导入某种调将器官供体基因组导入某种调整因子,以抑制抗原决定基因表示或整因子,以抑制抗原决定基因表示或设法除去抗原决定
17、基因设法除去抗原决定基因,再结合克隆,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应转基技术,培育出没有免疫排斥反应转基因克隆猪器官因克隆猪器官第27页背上长人耳老鼠背上长人耳老鼠背上长人耳老鼠背上长人耳老鼠 第28页将将将将目标基因目标基因目标基因目标基因导入到动物受精卵里,目标基因若与导入到动物受精卵里,目标基因若与导入到动物受精卵里,目标基因若与导入到动物受精卵里,目标基因若与受精卵染色体受精卵染色体受精卵染色体受精卵染色体DNADNADNADNA整合,细胞分裂时,该基因随染整合,细胞分裂时,该基因随染整合,细胞分裂时,该基因随染整合,细胞分裂时,该基因随染色体倍增而倍增,使每个细胞中都带有目标
18、基因,色体倍增而倍增,使每个细胞中都带有目标基因,色体倍增而倍增,使每个细胞中都带有目标基因,色体倍增而倍增,使每个细胞中都带有目标基因,使使使使性状得以表示性状得以表示性状得以表示性状得以表示,并稳定地遗传给后代,从而取,并稳定地遗传给后代,从而取,并稳定地遗传给后代,从而取,并稳定地遗传给后代,从而取得基因产品。这么一个新个体,称为转基因动物。得基因产品。这么一个新个体,称为转基因动物。得基因产品。这么一个新个体,称为转基因动物。得基因产品。这么一个新个体,称为转基因动物。总结:什么叫转基因动物?总结:什么叫转基因动物?基因工程在畜牧养殖业上应用主要是什么?基因工程在畜牧养殖业上应用主要是
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