3.3基因工程的应用课件-高二下学期生物人教版选择性必修3

1、第3章 基因工程第3节 基因工程的应用 胰岛素的生产 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，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。从社会中来 思考1 大肠杆菌作为基因工程中的受体细胞有什么优点？ 提示：繁殖快；为单细胞生物；遗传物质相对较少。重组人胰岛素注射液 基因工程自20世纪70年代兴起后，得到了飞速的发展，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面，展示出广阔的前景。 思考2 大肠杆菌生产的人胰岛素与人体细胞产生的胰

2、岛素结构相同吗？ 提示：不相同，胰岛素是分泌蛋白，人体细胞产生的胰岛素会经过内质网和高尔基体的加工，大肠杆菌是原核生物，无内质网和高尔基体，故无法对胰岛素进行进一步加工。 一、基因工程在农牧业方面的应用 1转基因抗虫植物 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，是目前防治作物虫害的一种发展趋势。转基因抗虫水稻（绿色植物）与对照（被害虫侵害的黄色植株转基因抗病毒甜椒 2转基因抗病植物 将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出用常规育种方法很难培育出抗病的新品种。拓展：各种抗虫基因的作用机理（1）Bt抗虫蛋白可降解成有毒的多肽，多肽与昆虫的肠上皮细胞

3、的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最终导致害虫死亡。（2）蛋白酶抑制剂和淀粉酶抑制剂分别抑制相应酶的活性，影响昆虫对蛋白质和淀粉的消化。（3）植物凝集素基因控制植物合成一种糖蛋白，此糖蛋白能与昆虫肠道黏膜上某种物质结合，影响昆虫对营养物质的吸收和利用。 一、基因工程在农牧业方面的应用 3转基因抗除草剂植物 将降解或抵抗某种除草剂的基因导入植物中，在喷洒除草剂时，田间杂草会被杀死而作物不会受到损伤。施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田 4改良植物的品质 将某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因或与植物花青素代谢相关的基因导入植物中。转基因矮牵牛 思考3 利用基因工程培育植物新品种有何优越性？ （1）

4、化学杀虫剂施用量减少，降低了生产成本，减少了环境污染，降低了对人体健康的危害。 （2）作物产量增加，提高植物的营养价值。 （3）打破了常规育种中难以突破的种间界限，实现了原核生物与植物、不同植物之间、动物与植物之间的基因交流，从而大幅度地改良植物的遗传特性。 一、基因工程在农牧业方面的应用 5提高动物的生长速率 由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快，将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。 6改良畜产品的品质 将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。转基因矮牵牛转生长激素基因的鲤鱼（下）与非转基因鲤鱼（上）转

5、肠乳糖酶基因的奶牛 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，使它们能够生产药物，这些药物包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等。 1利用基因工程技术让微生物批量生产药物 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。 我国科学家对大肠杆菌或酵母菌进行基因改造，生产重组人干扰素-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。中国干扰素之父侯云德院士 二、基因工程在医药卫生领域的应用 2利用基因工程技术让哺乳动物批量生产药物

6、 将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。 注意：（1）并非所有个体都可以作为乳腺生物反应器，应选择雌性个体，个体本身的繁殖速率、泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。（2）基因表达载体导入的是受精卵，而不是乳腺上皮细胞，这样由受精卵发育成的个体的体细胞中均含有目的基因，但因为目的基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，所以目的基因只在乳腺细胞中表达。 质疑：目的基因与膀胱中特异表达的基因的启

7、动子等调控元件重组在一起又会如何？ 膀胱生物反应器，目的基因更容易表达，且不受性别影响。练一练1继哺乳动物乳腺生物反应器研究成功后，膀胱生物反应器研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答下列问题。（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是_。（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原因是_。（3）通常采用_等技术检测外源基因是否插入了小鼠的染色体DNA上。（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_细胞中特异表达。（5）若使外源基因在乳腺细胞中表达，在构建基因表达载体时，还需加入_等调控元件。启动

8、子的作用是_。显微注射法受精卵受精卵全能性高PCR膀胱上皮乳腺中特异表达的基因的启动子作为RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录 前景：还可能利用基因工程培育无免疫排斥反应的动物器官，用于人类器官移植。 三、基因工程在食品工业方面的应用 利用基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。 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。 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的纯度更高，而且它的生产成本显著降低，生产效率较高。 小结：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

9、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等。练一练2下列有关转基因植物的说法，不正确的是（ ）A科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基因，来提高农作物的抗盐碱 和抗旱的能力B因为转基因抗虫棉可以抵抗一切危害棉花植株的害虫，所以转基因抗 虫棉已经推广应用C科学家往往将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，以提 高农作物的营养价值D利用基因工程技术可以改良农作物的品质B练一练3蜘蛛丝（丝蛋白）被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，可以制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带等。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法培育转基因蜘蛛羊作为乳腺生物反应器。下列有关乳腺生物反应器的说法，错误是的（ ）A将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺中特异表达的基因启动子等结合在一起构建表达载体B将含有蜘蛛丝蛋白基因的表达载体导入动物乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器C与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等条件的限制，受体来源更广泛D转基因动物产生的生殖细胞中可能含有药用蛋白基因B练一练4下列有关动物基因工程的说法，错误的是（ ）A将外源生长激素基因