苏教版高中生物学选择性必修3生物学技术与工程精品课件 第三章 基因工程 第二节 基因工程的应用价值.ppt

4.(2022南通模拟)β-地中海贫血是一种常染色体隐性遗传病,我国南方这种遗传病的常见病因是血红蛋白β珠蛋白基因(HBB)编码区4个碱基(3-CTTT-5)缺失。下图1是一种基因治疗β-地中海贫血的技术路线,图2是图1过程③外源DNA导入iPS细胞(诱导多能干细胞)后,在细胞内利用CRISPR/Cas9基因编辑系统和外源单链DNA及DNA自我修复系统进行基因治疗的主要过程。请据图回答问题。(1)利用患者的成纤维细胞诱导形成iPS细胞,不仅可以避免在进行细胞移植时发生,还因为iPS细胞能,可获得足够多的回输细胞。?(2)根据图2分析,在利用CRISPR/Cas9基因编辑技术进行基因修复时,需要根据设计2种gRNA;导入单链DNA作为修复模板的目的是。?(3)图1的过程③中,研究人员将gRNA基因与Cas9基因分别整合到不同的载体中,这是因为整合到同一载体中会,不容易导入细胞。研究人员将gRNA载体、Cas9载体和单链DNA按一定比例与iPS细胞混和后,对混合液进行瞬时高压电激处理,其目的是。?(4)导入iPS细胞的gRNA基因和Cas9基因需要利用细胞中的催化合成gRNA和Cas9mRNA,后者指导合成Cas9蛋白,并组装成CRISPR/Cas9系统。图2中酶B的功能是?。?(5)为检测iPS细胞中HBB基因是否正确修复,研究人员设计特异引物时,最好将插入片段(CTTT)或互补序列设计在引物的端。在PCR时可,以提高引物结合的特异性。?答案(1)免疫排斥在体外培养时不断增殖,并可诱导分化形成造血干细胞(2)HBB碱基缺失部位两侧的核苷酸序列正确修复基因(能获得在指定部位插入缺失碱基CTTT的正常HBB基因)(3)使重组DNA分子过大使重组载体和单链DNA更易导入iPS细胞(4)RNA聚合酶催化游离脱氧核苷酸连接到核苷酸链上(催化以导入的单链DNA为模板的核苷酸链的延伸)(5)3适当提高退火温度解析(1)由于iPS细胞是从病人体内获取并改造的,故将iPS细胞增殖分化出的不同细胞移植回病人体内,理论上可以避免免疫排斥反应;iPS细胞具有干细胞的特点,能够在体外培养时不断增殖,并可诱导分化形成造血干细胞,故在体外培养可获得足够多的回输细胞。(2)据图可知,利用CRISPR/Cas9技术进行基因编辑,需构建含gRNA基因和Cas基因的重组DNA分子,并导入受体细胞,据图可知,需要根据HBB碱基缺失部位两侧的核苷酸序列设计2种gRNA;为获得在指定部位插入缺失碱基CTTT的正常HBB基因,以正确修复基因,需导入单链DNA作为修复模板,根据碱基互补配对原则得到所需基因片段。(3)若将gRNA基因与Cas9基因合到同一载体中会使重组DNA分子过大,导致不容易导入细胞,故研究人员将gRNA基因与Cas9基因分别整合到不同的载体中;为使重组载体和单链DNA更易导入iPS细胞,可对混合液进行瞬时高压电激处理。(4)gRNA和Cas9mRNA都是RNA,RNA是以DNA的一条链为模板经转录过程合成的,该过程需要RNA聚合酶的催化;据图可知,酶B能催化以导入的单链DNA为模板的核苷酸链的延伸。(5)由于DNA子链是从引物的3端延伸,而且引物的3端序列必须与模板链配对,故设计引物时,最好将插入片段(CTTT)或互补序列设计在引物的3端;退火表示引物与模板相连,PCR时可适当提高退火温度,以提高引物结合的特异性。本课结束知识点二基因工程在食品业和医药业中的应用价值1.基因工程在食品业中的应用价值我国对转基因食品的研究和应用采取了积极支持、严格监管的政策。?2.基因工程在医药业中的应用价值(1)基因工程药物:①利用转基因工程菌生产多种基因工程药物(如细胞因子、抗体、疫苗、激素等)。?②利用生物反应器生产药物?a.生物反应器的种类:乳腺生物反应器、膀胱生物反应器、输卵管生物反应器等。?b.构建乳腺生物反应器。目的基因:药用蛋白基因。?启动子:乳腺蛋白基因的启动子。?构建过程:(2)基因治疗:旁栏边角想一想乳腺生物反应器的局限性有哪些?提示受限于个体的性别及生长发育阶段的限制。结论语句辨一辨(1)用大肠杆菌生产的人的胰岛素没有活性。(√)(2)药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达的原因是药用蛋白基因只存在于乳腺细