基因工程的应用高二下学期生物人教版选择性必修3

第3章

基因工程

第3节

基因工程的应用豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮资料一：目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的3%-4%，且农作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面积土壤和水质的污染。资料二：蛛丝是自然界最奇特的物质之一，它具有极强的韧度，其韧度是同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场。30多年来，科学家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法。资料三：以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，从100千克猪、牛等动物的胰腺只能提取3－4克胰岛素，治疗一个患者需宰杀40－50头牛，这种药物的造价就可想而知了。蜘蛛能够吐出蛛丝微生物可以分泌产物且繁殖速率快设想一能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蛛丝？设想二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？设想三美国是转基因作物种植面积最大的国家，转基因动物——大西洋鲑也于2015年在美国获准上市一

基因工程在农牧业方面的应用一

基因工程在农牧业方面的应用提高作物的抗逆能力（1）转基因抗虫植物从某些生物中分离出具有抗虫基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性①实例：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻②优点：减少化学农药的使用，降低生产成本，提高产量例：Bt抗虫蛋白基因转基因抗虫棉一

基因工程在农牧业方面的应用（2）转基因抗病植物正常番木瓜番木瓜环斑病毒感染的番木瓜将某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物①实例：转基因抗病毒甜椒、番木瓜、烟草一

基因工程在农牧业方面的应用非转基因木瓜（左）和抗病毒木瓜（右）（2）转基因抗病植物②优点：减少化学农药的使用，降低生产成本，提高产量。③抗病基因：病毒复制酶基因抗毒素合成基因一

基因工程在农牧业方面的应用1（3）转基因抗除草剂植物①实例：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜、甜菜施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田种植转基因抗除草剂大豆的农田将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。一

基因工程在农牧业方面的应用实例2：转基因矮牵牛将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色，大大提高了它的观赏价值。实例1：我国科学家培育出了赖氨酸含量提高30%的转基因玉米改良植物的品质一

基因工程在农牧业方面的应用（1）提高动物的生长速率科学家将外源生长激素基因导入动物体内，以提高动物的生长速率，如朱作言等育成了转基因鲤鱼（冠鲤）。但冠鲤至今并未获得审批。非转基因鲤鱼（上）与转生长激素基因鲤鱼（下）改良动物的品质一

基因工程在农牧业方面的应用（2）改善畜产品的品质实例：科学家们将肠乳糖酶基因，导入奶牛基因组，获得的转基因奶牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，而其他营养成分不受影响。二

基因工程在医药卫生领域的应用对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物实例：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。常见药物类型：细胞因子、抗体、疫苗和激素等。利用微生物或动植物生产药物二

基因工程在医药卫生领域的应用激素细胞因子抗体疫苗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。传统产生干扰素的方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg干扰素。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。1993年，我国批准生产重组人干扰素α-1b，它是我国批准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。侯云德（2017年全国最高科学技术成就奖获得者）等成功研制了我国第一个基因工程药物——重组人干扰素α-1b干扰素基因质粒重组质粒大肠杆菌或酵母菌大量可以生产干扰素的大肠杆菌或酵母菌构建导入培养二

基因工程在医药卫生领域的应用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牛奶载体含有乳腺细胞中特异性表达基因的启动子建立移植器官工厂二

基因工程在医药卫生领域的应用基因编辑胚胎代孕母猪基因编辑猪胸腺肾脏猪的优点：

①猪的内脏构造、大小、血管分布与人相似；

②猪体内隐藏的致病基因远远少于灵长类动物。最大的难题：

存在免疫排斥反应。改造方法：1.向器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达。2.设法去除抗原决定基因。胚胎干细胞基因编辑敲除抗体生成基因人的抗体生成基因免疫系统的“自我”识别是胚胎发育阶段发展出来的。在小鼠免疫系统发展出自我识别之前替换成人的抗体生成基因，就可以产生出全人源化抗体（并被小鼠识别为自我）。发育植入囊胚腔互交利用基因工程菌生产酶、氨基酸和维生素等，应用于食品工业氨基酸用作甜味剂阿斯巴甜主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成凝乳酶用于奶酪生产；淀粉酶用于糖浆生产；脂酶等用于烘培食品基因工程技术获得的工业用酶纯度高，成本低，生产效率更高三

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三

基因工程在食品工业方面的应用基因工程技术：将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉、酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。实例1：凝乳酶凝乳酶：大多数奶酪的生产需要使用凝乳酶来凝聚固化奶中的蛋白质。传统制备方法：杀死未断奶的小牛，将其第四胃的黏膜取出来提取。三

基因工程在食品工业方面的应用加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食品用到的脂酶等也都可以通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产。优点：相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶纯度更高，生产成本显著降低，生产效率较高。实例2：淀粉酶、脂酶转基因技术自诞生以来，发展迅速，研发