基因工程的應(yīng)用輔導(dǎo)教案
基因工程的應(yīng)用輔導(dǎo)教案
基礎(chǔ)鏈接溫故知新
一、遺傳變異與育種
1．利用________的原理，有目的地將兩個或多個________的優(yōu)良性狀組合在一起，再通過選擇和培育，創(chuàng)造新品種的技術(shù)叫雜交育種。通過誘變技術(shù)，使生物發(fā)生________，創(chuàng)造新的基因和基因型，從而改良生物品種。
2．單倍體育種的特點，其一，________，僅用2年即可獲得可育純種；其二，________，提高效率。多倍體育種常用的方法是用________處理萌發(fā)的種子或幼苗。
二、遺傳與人類健康
1．由細胞中的________在結(jié)構(gòu)或功能上發(fā)生了改變引起的人類疾病，稱為遺傳病。
2．基因治療遺傳病的一種方法是為細胞補上丟失的基因或________，以達到治療的目的。
三、生物多樣性
生物多樣性包括生態(tài)系統(tǒng)多樣性、物種多樣性和________多樣性。
一、1.基因重組 (優(yōu)良)品種 基因突變
2．縮短育種年限 排除顯隱性干擾 秋水仙素
二、1.遺傳物質(zhì)
2．改變病變的基因
三、遺傳
聚焦科技掃描知識
隨著基因工程的誕生和技術(shù)的發(fā)展，目前基因工程已成為生物科學(xué)的核心技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)牧業(yè)和醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域，并取得了巨大成就。
一、基因工程與遺傳育種
1．轉(zhuǎn)基因植物(transgenic plant)
(1)優(yōu)點：克服了遠緣種及種間雜交不育或不能雜交的障礙，產(chǎn)生我們所需要的優(yōu)良性狀。同時還縮短了育種周期。
缺點：技術(shù)難度大，技術(shù)要求高。
(2)產(chǎn)生過程：
ks5u
(3)成果：
植物基因工程的成果都是由兩方面組成：一是外基因；二是外基因的表達成果。
①抗性轉(zhuǎn)基因植物
抗蟲植物：(殺蟲基因)如棉、玉米、馬鈴薯、番茄等。
抗病植物：(抗菌蛋白基因)如煙草、番茄、苜蓿、馬鈴薯等。
抗除草劑植物：(抗除草劑基因)如煙草、番茄、馬鈴薯等。
抗鹽堿植物：(調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因)如大麥、番茄等。
抗旱植物：調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因)如小麥、玉米、大豆。
抗寒植物：(抗凍蛋白基因)如番茄。
②改良植物品質(zhì)
轉(zhuǎn)基因延熟番茄和轉(zhuǎn)基因矮牽牛。
2.轉(zhuǎn)基因動物(transgenic animal)
提高動物生長速度，導(dǎo)入的是生長激素基因而不是生長素基因。ks5u
轉(zhuǎn)基因動物是指轉(zhuǎn)入了外基因的動物。
(1)提高動物的生長速度的基因：外生長激素基因。
(2)成果：轉(zhuǎn)基因鼠、轉(zhuǎn)基因鯉魚。
二、基因工程與疾病治療
1．基因工程藥物
基因工程藥物，是重組DNA的表達產(chǎn)物。廣義地說，凡是在藥物生產(chǎn)過程中涉及用基因工程的，都可以稱為基因工程藥物。
青霉素是由青霉菌產(chǎn)生的，不是通過基因工程生產(chǎn)的。
利用基因工程培育“工程菌”生產(chǎn)藥品，是基因工程的低成本高效益的工程產(chǎn)業(yè)，可以通過轉(zhuǎn)基因培育的工程菌(如大腸桿菌)生產(chǎn)人胰島素、人生長激素、干擾素、乙肝疫苗等。
(1)胰島素
①化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)。
②合成過程：
③作用：降血糖(治療依賴型糖尿病的有效藥物)。
(2)干擾素
①化學(xué)本質(zhì)：糖蛋白。
②作用：抗病毒、抗細胞分裂和免疫調(diào)節(jié)等，治療病毒性肝炎和腫瘤的藥物。
(3)乙型肝炎疫苗：可用預(yù)防病毒性肝炎，可通過疫苗增強人體的免疫能力。
下面以人胰島素為例，圖示轉(zhuǎn)基因藥物的生產(chǎn)過程。
2．基因治療
(1)含義：向目標(biāo)細胞中引入正常功能的基因，以糾正或補償基因的缺陷，達到治療的目的。
(2)實例：第一例基因治療是美國在1990年進行的。當(dāng)時，有個小女孩由于體內(nèi)腺苷酸脫氨酶缺乏而患了嚴(yán)重的復(fù)合型免疫缺陷癥。科學(xué)家對她進行了基因治療并取得了成功。這一開創(chuàng)性的工作標(biāo)志著基因治療已經(jīng)從實驗研究過渡到臨床實驗。1991年，我國首例B型血友病的基因治療臨床實驗也獲得了成功。
基因治療的實質(zhì)是把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，并不是直接修復(fù)缺陷基因。
(3)基因治療進行的程序
若T淋巴細胞中腺苷酸脫氨酶基因(ada)發(fā)生了突變，不能合成腺苷酸脫氨酶(ADA)，從而不能產(chǎn)生抗體，造成免疫功能低下，不能抵抗病原微生物的威脅。
通過基因治療，使缺陷細胞得到修復(fù)，成千上萬的轉(zhuǎn)基因T淋巴細胞注射到患者體內(nèi)，癥狀得到緩解。
(4)研究現(xiàn)狀
有了一定的成果，但仍處于初級階段。
三、基因工程與生態(tài)環(huán)境保護
基因工程可用于被污染環(huán)境的凈化。
(1)利用基因工程技術(shù)對自然界存在的能夠分解石油的細菌進行改造，大大提高分解石油的效率。
(2)用轉(zhuǎn)基因開發(fā)具有生物可降解的新塑料，如聚羥基烷酯。
(3)利用轉(zhuǎn)基因微生物吸收環(huán)境中的重金屬、降解有毒化合物和處理工業(yè)廢水。
綱舉目張理清結(jié)構(gòu)
基因工程自誕生以，已經(jīng)創(chuàng)造出了巨大的經(jīng)濟效益。在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥和醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護等領(lǐng)域也展示出了美好的前景。[s5u]
突破難點化解疑點
1．以鐮刀型細胞貧血癥的治療過程為例，說明基因治療的過程。
探究發(fā)現(xiàn)：ks5u
步驟過程ks5u
獲取正常的血紅蛋白基因用限制性核酸內(nèi)切酶從人的DNA分子中切取血紅蛋白基因
形成重組載體DNA用同一種限制性核酸內(nèi)切酶在載體DNA上切開一個切口，用DNA連接酶將正常血紅蛋白基因連接在載體DNA上，形成重組載體
重組載體的轉(zhuǎn)化與篩選將攜帶正常血紅蛋白基因的重組載體導(dǎo)入患者的造血干細胞中，用選擇培養(yǎng)基篩選出含重組質(zhì)粒的造血干細胞
將含正常血紅蛋白基因的造血干細胞回輸給患者將攜帶正常血紅蛋白基因的造血干細胞輸入患者骨髓中，此造血干細胞產(chǎn)生含正常血紅蛋白的紅細胞，以根治鐮刀型細胞貧血癥
我的發(fā)現(xiàn)：
2．分析說明基因治療存在的問題與倫理。
探究發(fā)現(xiàn)：(1)導(dǎo)入基因的穩(wěn)定高效表達
導(dǎo)入的方法、使用的受體細胞等都會影響到基因?qū)氲男屎突虻谋磉_，因此在基因工程操作時要進行篩選和培養(yǎng)。骨髓作為受體細胞使用的最多，對它進行細胞培養(yǎng)、干細胞分化、使用造血因子等方法可增加基因的穩(wěn)定高效表達。
(2)導(dǎo)入基因的安全性
導(dǎo)入的基因是否引起重要基因的失活或更嚴(yán)重地激活一個原癌基因，目前還不十分清楚，因此要重視基因的安全性問題。
(3)基因治療與社會倫理道德
體細胞基因治療是符合倫理道德的，但試圖糾正生殖細胞遺傳缺陷或通過遺傳工程手段改變正常人的遺傳特征卻引起爭議。
我的發(fā)現(xiàn)：
3．利用微生物生產(chǎn)藥物有何優(yōu)越性？
探究發(fā)現(xiàn)：所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)基因，導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：
(1)利用活細胞作為表達系統(tǒng)，表達效率高，無需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量的藥品。
(2)可以解決傳統(tǒng)制藥中原料的不足。例如，傳統(tǒng)的胰島素生產(chǎn)方式是從豬和羊的胰腺中提取，獲得1 g胰島素大約需要100 kg的豬胰臟，生產(chǎn)成本高，價格昂貴；但利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)即能大量生產(chǎn)(1 000 L大腸桿菌發(fā)酵液可得到100 g胰島素)，又不需要從動物或人體上獲取原料。
(3)降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。
我的發(fā)現(xiàn)：
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