3.3 基因工程的应用教学课件

第三节基因工程的应用第三章基因工程从社会中来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?基因工程可帮助人类解决当前存在的一些重大问题。粮食问题环境污染问题能源危机问题不治之症问题一.基因工程在农牧业方面的应用植物基因工程在农业中的应用发展迅速，主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。一.基因工程在农牧业方面的应用1、转基因抗虫植物（1）方法：从某些生物分离出具有杀虫活性的基因导入作物中，使

其具有抗虫性。（2）杀虫基因：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。（3）成果：抗虫棉、抗虫水稻。棉铃虫稻飞虱一.基因工程在农牧业方面的应用

引起植物生病的微生物，称病原微生物；如病毒、真菌和细菌等目前人们已获得：抗烟草花叶病毒的转基因烟草抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。病毒外壳蛋白基因（CP基因）病毒的复制酶基因抗病毒基因：几丁质酶基因抗毒素合成基因抗真菌基因：2、转基因抗病植物一.基因工程在农牧业方面的应用（1）哪些环境条件会造成农作物低产、减产？盐碱、干旱、低温和涝害等（2）盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？细胞内的渗透压调节（3）在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？调节细胞渗透压的基因3、抗逆转基因植物一.基因工程在农牧业方面的应用抗除草剂基因有何用途？喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物4、转基因抗除草剂植物一.基因工程在农牧业方面的应用(1)：使食品的营养成分均衡我国科学家培育出了赖氨酸含量提高30%的转基因玉米。

豆类食品含蛋氨酸比较少，大米、玉米、小麦则含赖氨酸比较少。这些人体必需氨基酸的缺少对健康很不利。

科学家们将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入植物，或改变这种氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量。5、利用转基因改良植物品质一.基因工程在农牧业方面的应用

番茄富含维生素，但不耐储存。

我国科学家将控制番茄成熟的基因导入番茄，获得转基因延熟番茄。储存时间可延长1-2个月，有的可达80多天。（2）：转基因耐储存番茄5、利用转基因改良植物品质一.基因工程在农牧业方面的应用(3)：转基因矮牵牛花

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。5、利用转基因改良植物品质一.基因工程在农牧业方面的应用

科学家们将外源生长激素基因，导入动物体内，以提高动物生长速率。得到了转基因老鼠和转基因鲤鱼。6、利用转基因提高动物的生长速率一.基因工程在农牧业方面的应用

例如，有些人食用牛奶后，对牛奶中的乳糖不能完全消化，也有人出现过敏、腹泻、恶心。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。7、用来改善畜产品的品质二.基因工程在医药卫生领域的应用1、用转基因动物生产药物设问一:就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？转基因动物的乳腺。设问二:为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？

（1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。（2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。（3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。二.基因工程在医药卫生领域的应用设问三:用转基因动物生产药物的优点有哪些？1、用转基因动物生产药物产量高、质量好、成本低、易提取将药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，将受精卵送入母体，使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。设问四：什么叫做乳腺生物反应器？二.基因工程在医药卫生领域的应用设问五:用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？1、用转基因动物生产药物获取目的基因构建基因表达载体(乳腺蛋白基因的启动子＋药用蛋白基因)显微注射，导入受精卵形成早期胚胎移植到母体

发育成转基因动物

动物通过分泌的乳汁来生产所需要的药物。

二.基因工程在医药卫生领域的应用科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是（）①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体A①②③④B②③④C①③④D①②④C二.基因工程在医药卫生领域的应用乳汁中含有人生长激素的转基因牛含人凝血因子基因的转基因羊（治血友病）1、用转基因动物生产药物实例二.基因工程在医药卫生领域的应用二.基因工程在医药卫生领域的应用

由于人体移植器官短缺是世界性难题，人们不得不寻找可替代的移植器官。

猪的内脏构造、大小、血管分布与人相似；而且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

反应。免疫排斥二.基因工程在医药卫生领域的应用利用基因工程对猪的器官进行改造方法：将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官2、用转基因动物做器官移植的供体二.基因工程在医药卫生领域的应用异想天开假如某位心脏病人换上经过改造的猪心脏后，过上了健康人的生活。在生活中，他会遭受到歧视吗？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就心胜后重获了健康，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。三.基因工程在食品工业方面的应用基因工程为人类开辟新的食物来源。（1）鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白。（2）用基因工程的方法从微生物中获得人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。基因工程为食品工业中提供了什么前景？三.基因工程在食品工业方面的应用基因工程与环境污染治理的实例基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。三.基因工程在食品工业方面的应用

转基因技术自诞生以来，发展迅速，研发对象已涵盖至少35科、200多种的植物，涉及大豆、玉米和棉花等重要作物，以及牧草、花卉和林木等。请调查:1.目前我国批准发放了哪些转基因作物的生产应用安全证书和进口安全证书?截至2019年年底，我国批准发放过转基因耐储藏番描、转基因抗虫棉、改变花色的转达因矮牵牛、转基因抗病辣椒、转基因抗病番木瓜、转基因抗虫水稻、转植酸麟基因玉米以及转基因耐除草剂大豆的生产应用安全证书；批准了转基因棉花、大豆、玉米、油菜、甜菜和番木瓜的进口安全证书，但我国进口的基本上是转基因棉花的纤维，其他进口转基因作物的用途仅限于用作加工原料;我国没有批准任何一种转基因粮食作物种子进口到我国境内商业化种植。到社会中去课堂小结一、植物基因工程硕果累累二、动物基因工程前景广阔1、抗虫转基因植物2、抗病转基因植物3、抗逆转基因植物4、利用转基因改良植物的品质1、提高动物生长速度2、用于改善畜产品的品质3、用转基因动物生产药物4、用转基因动物作器官移植的供体课堂练习1．抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是(

)A．抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒B．抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性C．抗病毒转基因植物可以抗害虫D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异提示：由于外源抗病毒基因具有特异性，因而其表达产物具有特异性或局限性，只能抵抗某种或某类病毒，不可能抵抗所有病毒，更不能抗害虫。目的基因导入受体细胞后，可以随受体内的自身遗传物质稳定遗传，也会同自身遗传物质一样发生变异。B课堂练习2．下列有关乳腺生物反应器的叙述错误的是(

)A．动物基因结构与人类基因结构相同B．乳腺生物反应器生产的药物是自然界没有的C．可从具有目的基因的转基因雌性动物乳汁中提取药物D．乳腺生物反应器是转基因技术在畜牧业中的应用B提示：乳腺生物反应器生产的药物在自然界中可以找到，只不过在转基因动物体内更容易提取到较大量的药物。课堂练习3.糖尿病已经成为危害人类健康的严重疾病之一，注射胰岛素是目前治疗糖尿病最为有效的途径和手段。如何生产优质而不昂贵的人胰岛素，是当下医药界急需攻克的科学难题。下图为利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请回答：(1)在基因表达载体中，______________________是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA。启动子(2)图中细胞1是___________细胞。过程②必需的酶是______________。过程③④⑤为利用___________技术扩增目的基因，此过程必需的酶是_______________________。过程③断开的是_______键，在体外进行PCR操作时，实现该过程的处理方法是__________________________。能否利用人的皮肤细胞来完成过程①，为什么？__