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(xì)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(xì)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(xì)胞滲透壓的基因)如大麥、番茄等。
抗旱植物：調(diào)節(jié)細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞得到修復(fù)，成千上萬的轉(zhuǎn)基因T淋巴細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞中，用選擇培養(yǎng)基篩選出含重組質(zhì)粒的造血干細(xì)胞
將含正常血紅蛋白基因的造血干細(xì)胞回輸給患者將攜帶正常血紅蛋白基因的造血干細(xì)胞輸入患者骨髓中，此造血干細(xì)胞產(chǎn)生含正常血紅蛋白的紅細(xì)胞，以根治鐮刀型細(xì)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(xì)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(xì)胞使用的最多，對它進行細(xì)胞培養(yǎng)、干細(xì)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(xì)胞基因治療是符合倫理道德的，但試圖糾正生殖細(xì)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(xì)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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