高中生物成套課件人教版選修3第四節(jié) 基因工程的發(fā)展前景

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1、第四節(jié)第四節(jié) 基因工程的發(fā)展前景基因工程的發(fā)展前景一、基因工程與生物學(xué)其它原理、技術(shù)相一、基因工程與生物學(xué)其它原理、技術(shù)相結(jié)合，使基因工程有著廣闊的發(fā)展前景結(jié)合，使基因工程有著廣闊的發(fā)展前景基因工程與光合作用基因工程與光合作用基因工程與生物固氮基因工程與生物固氮生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程1、基因工程與光和作用、基因工程與光和作用 光和作用的原理和過程光和作用的原理和過程 二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（雙重作用）加氧酶（雙重作用） 對該酶進(jìn)行基因方面的改造，進(jìn)而改變其構(gòu)造和功能對該酶進(jìn)行基因方面的改造，進(jìn)而改變其構(gòu)造和功能提高羧化酶活性，降低其加氧酶活性（光呼吸），

2、就會增提高羧化酶活性，降低其加氧酶活性（光呼吸），就會增加植物對加植物對CO2的固定速率，進(jìn)而提高光和作用效率。的固定速率，進(jìn)而提高光和作用效率。1，5-二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶光能光能H2OO2HATPADP+PiCO22C3C5(CH2O)葉綠體葉綠體中的色素中的色素供氫供氫酶酶供能供能多種酶多種酶的催化的催化固定固定酶酶光反應(yīng)階段光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段光合作用過程光合作用過程二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶2、生物固氮、生物固氮 概念：通過微生物將分子氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程稱為概念：通過微生物將分子氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程稱為生物固氮。生物固氮。 大豆、花生和豌

3、豆等豆科植物能夠通過與大豆、花生和豌豆等豆科植物能夠通過與根瘤菌根瘤菌的共生進(jìn)的共生進(jìn)行固氮；紅萍與魚腥藻的共生體也可以生物固氮，而水稻、行固氮；紅萍與魚腥藻的共生體也可以生物固氮，而水稻、小麥等非豆科植物則不可以。小麥等非豆科植物則不可以。豆科植物的根瘤豆科植物的根瘤 如果通過基因工程的方法使非豆科植物也如果通過基因工程的方法使非豆科植物也能固氮，就可以減少化肥用量、能固氮，就可以減少化肥用量、 降低生產(chǎn)降低生產(chǎn)成本又可以環(huán)保。成本又可以環(huán)保。生物固氮過程（簡介）生物固氮過程（簡介） N2 + e- + H+ + ATP NH3 + ADP + Pi N2+ 6e- + 6H+ 2NH3固氮

4、酶固氮酶固氮酶固氮酶 固氮酶固氮酶由鐵蛋白和鉬鐵蛋白組成由鐵蛋白和鉬鐵蛋白組成 固氮酶的有關(guān)研究進(jìn)展 固氮微生物需氧，而固氮必須是在嚴(yán)格的厭氧微環(huán)境中進(jìn)行。組成固氮酶的兩種蛋白質(zhì)，鉬鐵蛋白和鐵蛋白，對氧極端敏感，一旦遇氧就很快導(dǎo)致固氮酶的失活，而多數(shù)的固氮菌都是好氧菌，它們要利用氧氣進(jìn)行呼吸和產(chǎn)生能量。 固氮菌在進(jìn)化過程中，發(fā)展出多種機(jī)制來解決既需氧又防止氧對固氮酶的操作損傷的矛盾。其中之一是固氮菌以較強(qiáng)的呼吸作用迅速地將周圍互不干涉中的氧消耗掉，使細(xì)胞周圍處于低氧狀態(tài)，保護(hù)固氮酶不受損傷。 生物固氮能力是許多固氮相關(guān)基因共同控制的，機(jī)理復(fù)雜，生物固氮能力是許多固氮相關(guān)基因共同控制的，機(jī)理復(fù)雜

5、，僅僅通過轉(zhuǎn)基因的方法是無法完成如此眾多基因轉(zhuǎn)化的。僅僅通過轉(zhuǎn)基因的方法是無法完成如此眾多基因轉(zhuǎn)化的。 科學(xué)家還沒有培育出具有固氮能力的非豆科農(nóng)作物科學(xué)家還沒有培育出具有固氮能力的非豆科農(nóng)作物田菁作綠肥田菁作綠肥 生物工程上的生物反應(yīng)器是在體外模擬生物體的功能，設(shè)生物工程上的生物反應(yīng)器是在體外模擬生物體的功能，設(shè)計(jì)出來用于生產(chǎn)或檢測各種化學(xué)品的反應(yīng)裝置，是一種生計(jì)出來用于生產(chǎn)或檢測各種化學(xué)品的反應(yīng)裝置，是一種生物功能模擬機(jī)，如發(fā)酵罐、固定化酶或固定化細(xì)胞反應(yīng)器物功能模擬機(jī)，如發(fā)酵罐、固定化酶或固定化細(xì)胞反應(yīng)器等。等。 教材中特指能夠產(chǎn)生特定基因產(chǎn)品的轉(zhuǎn)基因生物教材中特指能夠產(chǎn)生特定基因產(chǎn)品的轉(zhuǎn)

6、基因生物 ，如轉(zhuǎn)，如轉(zhuǎn)入人生長素基因的雌鼠，可以在乳汁中產(chǎn)生人生長素。入人生長素基因的雌鼠，可以在乳汁中產(chǎn)生人生長素。3、生物反應(yīng)器、生物反應(yīng)器 轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器取得的成果轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器取得的成果1.利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)了單克隆抗體、水蛭素等利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)了單克隆抗體、水蛭素等2.一個(gè)熱點(diǎn)是用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)疫苗（設(shè)想階段，有很多的一個(gè)熱點(diǎn)是用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)疫苗（設(shè)想階段，有很多的難題和顧慮）。難題和顧慮）。 新華社消息新華社消息 墨西哥科學(xué)家最近從用生物技術(shù)培育墨西哥科學(xué)家最近從用生物技術(shù)培育的香蕉中提取出可抗瘧疾、乙肝、霍亂、輪狀病的香蕉中提取出可抗瘧疾、乙肝、霍亂、輪狀病毒、阿米巴病等

7、多種疾病的疫苗，不久將進(jìn)入臨毒、阿米巴病等多種疾病的疫苗，不久將進(jìn)入臨床試驗(yàn)。床試驗(yàn)。據(jù)報(bào)道，墨西哥生物技術(shù)專家米格爾據(jù)報(bào)道，墨西哥生物技術(shù)專家米格爾戈梅斯領(lǐng)戈梅斯領(lǐng)導(dǎo)的科研小組兩年前利用生物技術(shù)在墨西哥南部導(dǎo)的科研小組兩年前利用生物技術(shù)在墨西哥南部的科利馬州種植了一種名為的科利馬州種植了一種名為塔巴斯科塔巴斯科的香蕉。的香蕉。這種香蕉含有瘧疾、乙肝、霍亂、輪狀病毒、阿這種香蕉含有瘧疾、乙肝、霍亂、輪狀病毒、阿米巴病和一些癌癥抗原，可以從中提取出針對這米巴病和一些癌癥抗原，可以從中提取出針對這些疾病的疫苗。目前，這種從香蕉中提取出的疫些疾病的疫苗。目前，這種從香蕉中提取出的疫苗已在動物實(shí)驗(yàn)中取

8、得令人滿意的效果，研究人苗已在動物實(shí)驗(yàn)中取得令人滿意的效果，研究人員準(zhǔn)備在獲衛(wèi)生部許可后進(jìn)行臨床試驗(yàn)。員準(zhǔn)備在獲衛(wèi)生部許可后進(jìn)行臨床試驗(yàn)。 3. 轉(zhuǎn)基因動物（羊）的乳汁中成功表達(dá)了人白轉(zhuǎn)基因動物（羊）的乳汁中成功表達(dá)了人白細(xì)胞介素細(xì)胞介素2和人尿激酶等多種藥用蛋白質(zhì)，更和人尿激酶等多種藥用蛋白質(zhì)，更多的轉(zhuǎn)基因動物藥用蛋白正在研究中。多的轉(zhuǎn)基因動物藥用蛋白正在研究中?？僧a(chǎn)藥用蛋白可產(chǎn)藥用蛋白的轉(zhuǎn)基因羊的轉(zhuǎn)基因羊4、蛋白質(zhì)工程、蛋白質(zhì)工程 原理：利用基因工程技術(shù)對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，以便獲原理：利用基因工程技術(shù)對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，以便獲得具有理想生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)。得具有理想生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)。

9、 主要方法：通過改變基因中堿基對的種類和排列順序而改主要方法：通過改變基因中堿基對的種類和排列順序而改變蛋白質(zhì)中的氨基酸序列，進(jìn)而改進(jìn)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象，變蛋白質(zhì)中的氨基酸序列，進(jìn)而改進(jìn)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象，提高蛋白質(zhì)的活性、穩(wěn)定性等。提高蛋白質(zhì)的活性、穩(wěn)定性等。 例如：在例如：在T4溶酶菌中引入二硫鍵。溶酶菌中引入二硫鍵。二、基因工程的未來二、基因工程的未來 基因工程帶動了現(xiàn)代生物技術(shù)的興起和發(fā)展基因工程帶動了現(xiàn)代生物技術(shù)的興起和發(fā)展 基因工程已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生物醫(yī)藥和醫(yī)學(xué)及環(huán)保領(lǐng)域嶄露頭角，基因工程已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生物醫(yī)藥和醫(yī)學(xué)及環(huán)保領(lǐng)域嶄露頭角，并將繼續(xù)為解決人類糧食問題、健康問題和環(huán)境問題大顯并將繼續(xù)為解決人類糧食問題、健康問題和環(huán)境問題大顯身手身手 基因工程還會為人類認(rèn)識生命世界和人類自己做出貢獻(xiàn)。基因工程還會為人類認(rèn)識生命世界和人類自己做出貢獻(xiàn)。 基因工程為核心的現(xiàn)代生物技術(shù)將會成為未來的領(lǐng)頭產(chǎn)業(yè)?；蚬こ虨楹诵牡默F(xiàn)代生物技術(shù)將會成為未來的領(lǐng)頭產(chǎn)業(yè)。資料閱讀基因工程打造未來世界