【生物】基因工程的应用课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

胰岛素是治疗糖尿病的特效药物。传统生产胰岛素的方法是从猪、牛等动物的胰腺中提取。曾经生产供一位糖尿病病人使用一年的胰岛素，需要上千头牛，生产的成本非常高。

1978年，科学家将编码人胰岛素的基因导入大肠杆菌细胞中，使大肠杆菌表达重组人胰岛素。我国拥有自主知识产权的基因工程药物--重组人胰岛素已经研制成功并得到广泛应用。除了生产胰岛素，基因工程还有哪些应用呢？重组人胰岛素注射液【从社会中来】第3章基因工程第3节基因工程的应用空白演示在此输入您的封面副标题自20世纪70年代兴起后，得到飞速发展，展示出广阔前景。医药卫生领域食品工业方面农牧业方面基因工程的应用

基因工程的应用基因工程在农牧业中的应用发展迅速。已被广泛用于改良动植物品种、提高作物和畜产品产量等方面。转基因抗虫植物农牧业方面的应用转基因抗病植物转基因抗除草剂植物改良植物的品质提高动物的生长速率改良畜产品的品质抗逆性01基因工程在农牧业方面的应用(一）发展现状:1.1996-2017年，全世界转基因作物种植面积增加了100多倍。2.转基因作物的种植使化学农药的施用量减少了8.2%，作物产量增加了6.6×108t,增加经济效益1.3万亿。3.美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家。棉花、玉米、大豆种植比例都超过90%。4.2017年，我国转基因作物的种植面积居世界第八位。商业化种植的有棉花、番木瓜。01基因工程在农牧业方面的应用(二）植物方面(1)方法：从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。Bt毒蛋白基因、

蛋白酶抑制剂基因、

淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。

（2）主要杀虫基因：(3)成果：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。转基因抗虫水稻（绿）与对照（黄）减少因化学农药的使用而造成的环境污染和对人类健康的损害、降低生产成本、提高产量。（4）优点：1．转基因抗虫植物01基因工程在农牧业方面的应用(二）植物方面2．转基因抗病植物转基因抗病毒甜椒将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。（2）培育方法：（3）抗病基因：抗病毒的目的基因病毒外壳蛋白基因病毒复制酶基因抗真菌的目的基因几丁质酶基因抗毒素合成基因（1）背景：许多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常规育种的方法很难培育出抗病的新品种。(4)成果：抗病毒转基因甜椒、番木瓜和烟草等01基因工程在农牧业方面的应用(二）植物方面3．转基因抗除草剂植物(1)背景：杂草常常危害农业生产，而大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作物，导致作物减产种植转基因抗除草剂大豆的农田用除草剂后的转基因抗除草剂玉来田将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出抗除草剂的作物品种。

转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等(2)培育方法：(3)实例：01基因工程在农牧业方面的应用4．改良植物的品质(二）植物方面

利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，提高氨基酸的含量，科学家培育的某种转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。

将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高观赏价值。A.培育方法：B.实例：01基因工程在农牧业方面的应用几乎每年都有令人瞩目的研究成果报道，有些成果正在进入实用化和商业化开发的阶段；2015年11月，第一种用于食用的转基因动物——转基因大西洋鲑（俗称“三文鱼”）在美国获得批准上市。转基因鲑鱼（后排）和正常鲑鱼（前排）01基因工程在农牧业方面的应用(三）动物方面(三）动物方面1、用于提高动物生长速度原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快转入外源生长激素基因的“超级小鼠”

01基因工程在农牧业方面的应用2、用于改善畜产品的品质(三）动物方面(2)培育方法：(1)实例：乳糖耐受（有乳糖酶）乳糖不耐受（无乳糖酶）大肠肠道内渗透压增高，刺激胃肠蠕动增加

乳汁中乳糖的含量大大降低的转基因牛01基因工程在农牧业方面的应用让转基因哺乳动物批量生产药物用转基因动物作为器官移植的供体对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物医药卫生领域的应用02基因工程在医药卫生领域的应用药物类型细胞因子、抗体、疫苗和激素等用途预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等成果我国生产的重组人干扰素、血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子等基因工程药物均已投放市场利用微生物或动植物生产药物02基因工程在医药卫生领域的应用资料卡——干扰素

干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病。此外，干扰素对于治疗乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等也有一定的疗效。

1993年我国批准生产重组人干扰素α-1b，它是我国批准生产的第一个基因工程药物，目前主要用于治疗慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等。

1980-1982年，科学家用基因工程方法从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，从1Kg培养物中可以得到20—40mg干扰素。

传统生产干扰素的方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L血液只能提取1mg干扰素。

02基因工程在医药卫生领域的应用1.干扰素的化学本质是什么？2.干扰素的作用机理是怎样的？3.干扰素用于哪些疾病的治疗？4.传统生产干扰素的方法是什么？5.目前大量生产干扰素的方法是什么？6.我国批准生产的第一个基因工程药物的名称叫什么？用于治疗哪些疾病？糖蛋白干扰病毒复制病毒感染性疾病、乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等从人血液中的白细胞内提取用基因工程方法从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得重组人干扰素α-1b主要用于治疗慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等思考讨论：抗生素≠干扰素抗生素：抗细菌药物干扰素：抗病毒药物02基因工程在医药卫生领域的应用

目前已经在牛、山羊等动物的乳腺生物反应器中，获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要医药产品。①实例：乳腺生物反应器或乳房生物反应器②培育过程：药用蛋白基因乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件基因表达载体显微注射受精卵泌乳期分泌乳汁转基因动物药物发育③应用：02基因工程在医药卫生领域的应用利用哺乳动物生产药物注意：启动子具有物种和组织的特异性利用哺乳动物生产药物人生长激素基因提供受精卵显微注射代孕转基因羊生长激素羊奶载体含有乳腺细胞中特异性表达基因的启动子02基因工程在医药卫生领域的应用

优点

缺点A.适合于表达高等动物体内的复杂蛋白B.制备乳腺反应器的方法成熟C.乳腺是天然的高效合成蛋白质的器官D.乳汁中重组蛋白的提取和纯化相对容易膀胱生物反应器A.可以从动物一出生就收集产物，不论动物的性别和是否处于生殖期。B.从尿液中提取蛋白质比从乳汁中提取更简便、高效。思考讨论：乳腺生物反应器的优缺点A.动物泌乳期有间隔B.有些蛋白不能在乳腺里表达C.某些蛋白在乳腺中的修饰可能与天然状态不同02基因工程在医药卫生领域的应用利用哺乳动物生产药物

寻求可替代的移植器官，如用猪的器官来解决人类器官移植的来源问题①人体器官移植的难题：人体移植器官短缺是世界性难题②解决途径：a.猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似b.猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物A.猪的优点：B.最大难题：免疫排斥02基因工程在医药卫生领域的应用建立移植器官工厂人体移植器官短缺寻求可代替的移植器官猪的内脏与人相似培育无免疫排斥的转基因克隆猪器官抑制抗原决定基因表达或除去抗原决定基因在器官供体基因组中导入某种体调节因子改造方法：02基因工程在医药卫生领域的应用建立移植器官工厂2021年底在美国纽约，科学家通过基因编辑，敲除了猪体内会导致人体免疫反应的基因，然后将基因编辑猪的肾脏移植入人体（已脑死亡并发肾衰竭，家属知情同意），病人的肾脏又继续工作了2个月。（注：人类胚胎的基因编辑仍不属于法律许可范畴）基因编辑胚胎代孕母猪基因编辑猪胸腺肾脏02基因工程在医药卫生领域的应用

假如某位心脏病病人换上经过改造的猪心脏后，过上健康人的生活，在生活中，他会遭到歧视吗？对此你怎么看？

生命和健康是人最宝贵的东西，如果一个病人换上了经过改造的猪心脏重获了健康，我们不仅不能歧视他，还应该从他身上看到现代生物技术在维持人体健康、治疗疾病等方面的应用价值。异想天开1.基因工程菌用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。2.利用基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等产物应用阿斯巴甜主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸就可以通过基因工程实现大规模生产凝乳酶科学家将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶淀粉酶、脂酶通过构建基因工程菌、然后用发酵技术大量生产03基因工程在食品工业方面的应用阿斯巴甜苯丙氨酸残基天冬氨酸残基归纳总结比较项目乳腺（房）生物反应器基因工程菌生产药物基因结构基因产物受体细胞导入细胞生产条件产物提取哺乳动物基因的结构与人类结构基本相同细菌或酵母菌等生物的基因结构与人类基因结构有较大差异与天然蛋白质完全相同细菌细胞内缺少内质网、高尔基体等细胞器，合成的蛋白质可能不具有生物活性哺乳动物的受精卵微生物细胞显微注射法Ca2+处理法（感受态细胞法）不需要严格的灭菌，温度等外界条件对其影响不大需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件从动物乳汁中提取，相对简单（一般经过工业发酵后）从微生物细胞（或发酵液）中提取，相对复杂乳腺生物反应器与基因工程菌生产药物比较

基因工程使人们更容易培育出具有优良性状的动植物品种，获得很多过去难以得到的生物制品，甚至还能培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染，利用经过基因改造的微生物来生产能源……04其他方面的应用科学、客观、理性看待转基因技术对转基因持两种极端的观点都不合适关键在于转入什么基因、表达产物是什么和如何监管转基因技术本身是中性的，应该趋利避害练习与应用一、概念检测1.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新导入大肠杆菌的细胞内，再通过发酵工程就能大量生产人生长激素。下列相关叙述正确的是

（

）A.转录生长激素基因需要解旋酶和DNA连接酶B.发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初生代谢物C.大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传D.大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤和尿嘧啶的含量相等2.基因工程应用广泛，成果丰硕。下列不属于基因工程应用的是

（

）A.培育青霉菌并从中提取青霉素B.利用乳腺生物反应器生产药物C.制造一种能降解石油的“超级细菌"D.制造一种能产生干扰素的基因工程菌CA二、拓展应用1.除草剂的有效成分草甘麟能够专一地抑制EPSP合酶的活性，从而使植物体内多种代谢途径受到影响而导致植物死亡。草甘腾没有选择性，它在除掉杂草的同时也会使作物受损。解决这个问题的方法之一就是培育抗草甘麟的作物。（1）下面是探究“转入外源EPSP合酶基因能否使矮牵牛抗草甘腾”的流程，请补充完整。①用_____________________________等处理含有目的基因的DNA片段和T质粒,构建重组Ti质粒；②将重组Ti质粒转入农杆菌中；③利用含有重组Ti质粒的农杆菌侵染_________________________细胞，再通过培育得到转基因植株；④用草甘瞬同时喷酒转基因植株和对照组植株。限制酶和DNA连接酶矮牵牛

结果：对照组植株死亡，转基因植株存活，但也受到了影响。结论：______