4.2基因工程及其延伸技术应用广泛课件2023-2024学年高二下学期生物浙科版选择性必修3

第4课时 第4章 基因工程 基因工程及其延伸技术应用广泛 浙科版选择性必修3 1 1.能举例说出基因工程在医疗制药、法医鉴定、农牧业育种、环境保护等方面的应用 2.能概述蛋白质工程的原理 学习活动 学习总结 学习目标 能举例说明基因工程在医疗制药、法医鉴定、农牧业育种、环境保护等方面的应用 任务1：阅读教材第122-124页，了解基因工程在医疗制药上的应用 目标 一 1.结合镰刀形贫血症基因检测说说在基因诊断上是如何应用基因工程的？ 学习目标 学习总结 学习活动 【提示】优点：乳汁可以连续合成；频繁釆集不会对动物产生危害；乳汁成分相对简单、明确，便于药物的提纯 不一定。①目的基因在受体细胞中不是成对存在的，相当于杂合子，配子中可能不含该基因，则有性生殖产生的后代中可能不含目的基因。②有性生殖产生的后代可能为雄性，不能分泌乳汁。 2.生物反应器生产蛋白质类药物有哪些优点？乳腺生物反应器经过有性生殖产生的后代一定可以产生目标蛋白质吗？ 学习目标 学习总结 学习活动 任务2：结合所学知识，完成下列问题 水稻是重要的粮食作物。它的根部一般没有根瘤菌，在种植时常需要施加氨肥，这不但增加了生产成本，还可能污染环境。 1.请提出至少两种利用基因工程技术解决问题的方案。2.请评估所提方案中哪种方案更容易实现。如果都能实现的话，你认为哪种方案更值得推广？请说出你的理由 【提示】联系根瘤菌含有固氮相关基因和基因工程的相关知识，提出可以将固氮相关基因导人水稻根系微生物中；或直接将固氮相关基因导人水稻细胞中等方案，并讨论、评估这些方案的可行性。 学习目标 学习总结 学习活动 能概述蛋白质工程的原理 任务1：阅读教材128页，从诞生缘由、理论基础、目的、手段等方面认识蛋白质工程 目标 二 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系； 设计、改造基因； 基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,这些蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要。 改造的蛋白质、新的蛋白质。 ②基础： ④手段： ①诞生缘由： ③目的（产品）： 学习目标 学习总结 学习活动 1.为什么要通过基因修饰或基因合成来完成蛋白质工程,而不是直接对蛋白质进行改造? 【提示】①任何一种天然蛋白质都是由基因编码的,改造了基因即对蛋白质进行了改造,而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去。如果对蛋白质直接改造,即使改造成功,被改造过的蛋白质分子仍无法遗传;②对基因进行改造比对蛋白质直接改造更容易操作,难度要小得多。 【思考与讨论】 学习目标 学习总结 学习活动 任务2：阅读教材，以小组为单位，讨论改造胰岛素分子的思路。 【提示】 天然胰岛素制剂往往以二聚体或六聚体的形式存在，需要经历较长时间解离为单体，见效慢。科学研究发现，胰岛素B链第20~29位的氨基酸是胰岛素分子形成多聚体的关键区域，若将第28位的脯氨酸替换为天冬氨酸，可以有效抑制岛素的聚合。 预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列→合成新基因→获得所需要的蛋白质 学习目标 学习总结 学习活动 1.假如某科学家设计出某种蛋白质的空间结构,你能否设计出利用大肠杆菌生产该蛋白质的流程? 【提示】蛋白质的空间结构→氨基酸序列→合成目的基因→构建基因表达载体→导入大肠杆菌→产生相应蛋白质。 【思考与讨论】 学习目标 学习总结 学习活动 2.蛋白质工程被称为“第二代基因工程”，请概述二者的根本区别及其联系。 【提示】二者的根本区别是基因工程只能控制合成自然界中已存在的蛋白质，蛋白质工程可以制造出符合人类需要的自然界没有的蛋白质。 二者的联系表现在蛋白质工程离不开基因工程，蛋白质工程在改造基因时需要与基因工程有关的工具酶，需要构建基因表达载体；改造后的基因要表达出相应的蛋白质，同样需要将改造或合成的基因导入受体细胞。 【思考与讨论】 学习目标 学习总结 学习活动 【知识总结】 1.蛋白质工程和基因工程的比较 比较项目 蛋白质工程 基因工程 区 别 操作起点 预期的蛋白质功能 目的基因 过程 预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质 目的基因的筛选与获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 操作方法 基因的修饰、合成 基因剪切、拼接、导入 实质 定向改造或生产人类所需的蛋白质 定向改造生物的遗传特性,以获得人类所需的生物类型或生物产品 结果 可生产自然界中没有的蛋白质 只能生产自然界中已有的蛋白质 联 系 ①都在生物体外对基因进行操作 ②蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程 ③蛋白质工程获得目的基因后,需要进行基因工程的