基因工程的应用高二下学期生物人教版（2019）选择性必修三

第3章基因工程第3节基因工程的应用低乳糖奶牛基因工程肝炎疫苗

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一、基因工程在农牧业方面的应用1.基因工程在农牧业方面的应用概述1996-2017年，全世界转基因作物种植面积增加了一百多倍；转基因作物的优点：美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家，转基因棉花、大豆、玉米的种植面积占相关作物种植面积的比例超过90%。2017年，我国转基因作物的种植面积位居世界第八位，商业化种植的转基因作物有棉花和番木瓜。(1)植物方面化学杀虫剂使用量减少（生物防治）作物产量增加增加经济收益一、基因工程在农牧业方面的应用1.基因工程在农牧业方面的应用概述(2)动物方面转基因鲑鱼（后排）和正常鲑鱼（前排）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。生长周期缩短，体重增加;无繁殖能力,不与野生三文鱼交配产生种群，对环境不会产生影响。转基因抗虫植物转基因抗病毒植物转基因抗除草剂植物将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，培育出转基因抗病毒植物，如转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。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，如转基因抗虫棉花、玉米、大豆和马铃薯等。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品种。如转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。一、基因工程在农牧业方面的应用改良植物的品质提高动物的生长速率改良畜产品的品质我国科学家成功地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，大大提高了植物的观赏价值。由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得很快，科学家将其导入动物体内，以提高动物的生长速率，如转基因鲤鱼（冠鲤）。科学家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。二、基因工程在医药卫生领域的应用1.基因改造微生物或动植物的细胞生产药物药物类型细胞因子、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阅读P90的资料卡中关于干扰素的介绍，思考下列问题：①干扰素的化学本质是什么？

②干扰素的作用机理是什么？

③干扰素可以治疗哪些疾病？

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是什么？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、慢性丙型肝炎等二、基因工程在医药卫生领域的应用2.利用转基因哺乳动物批量生产药物(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注意：1.启动子具有物种和组织的特异性早期胚胎培养胚胎移植早期胚胎代孕母体分娩2.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3.基因表达载体导入的是受精卵，而不是乳腺上皮细胞二、基因工程在医药卫生领域的应用(3)优缺点：2.利用转基因哺乳动物批量生产药物优点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不足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二、基因工程在医药卫生领域的应用a.在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。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。3.用转基因动物作为器官移植的供体①人体器官移植的难题：人体移植器官短缺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猪的优点：最大难题：免疫排斥③改造方法：b.设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。二、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。利用基因工程菌，除了可以生产药物，还能生产

等。1.基因工程菌：(1)概念：(2)应用：用_________的方法，使_________得到________的菌类。基因工程外源基因高效表达食品工业用酶、氨基酸和维生素基因工程构建基因工程菌工业发酵批量生产(3)步骤：三、基因工程在食品工业领域的应用一种普遍使用的

，主要由

形成，这两种氨基酸可通过基因工程实现大规模生产。2.实例：(1)阿斯巴甜：阿斯巴甜苯丙氨酸残基天冬氨酸残基甜味剂天冬氨酸和苯丙氨酸(2)凝乳酶：①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。②基因工程技术：将

导入

的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。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。编码牛凝乳酶的基因大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌三、基因工程在食品工业领域的应用2.实例：(3)淀粉酶、脂酶：纯度更高、生产成本显著降低、生产效率较高①具体操作：②基因工程获得的工业用酶的优点：构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产加工转化糖浆需要淀粉酶，加工烘烤食物要用到脂酶三、基因工程在食品工业领域的应用四、其他方面的应用利用经过基因改造的微生物生产清洁能源培育可以降解多种污染物的“超级细菌”治理环境污染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。1．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练一练练一练2．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