基因工程的应用课件高二下学期生物人教版选择性必修322

导入新课自主学习深度学习迁移应用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？第3章第3节基因工程的应用任务1：探究基因工程在农牧业方面的应用1.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%。自主学习导入新课深度学习迁移应用阅读教材P87,了解基因工程在农牧业方面的应用发展现状。(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。(5)在转基因动物方面，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。

目前，基因工程技术已被广泛用于改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面。①缩短了生长周期。②都是雌性而且不育，避免了野生鲑鱼杂交的风险。转基因鲑鱼（后排）和正常鲑鱼（前排）转基因大西洋鲑的优点：自主学习导入新课深度学习迁移应用深度学习自主学习导入新课迁移应用2.应用阅读教材P88-89,思考讨论、完成表：项目

举例

为什么要做怎样做

成效如何转基因植物抗虫抗虫棉抗病抗病毒烟草抗除草剂抗除草剂玉米改良品质高赖氨酸玉米转基因动物提高生长速率转基因快速生长鲤鱼改良畜产品的品质转基因低乳糖奶牛深度学习自主学习导入新课迁移应用项目

举例

为什么要做怎样做

成效如何转基因植物抗虫抗虫棉抗病抗病毒烟草抗除草剂抗除草剂玉米改良品质高赖氨酸玉米减少害虫对农作物的侵害，降低农药使用量，保障作物产量和质量

将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因导入棉花细胞，培育转基因植株

有效减少棉铃虫等害虫危害，减少农药使用，降低生产成本，减轻了环境污染防止植物遭受病毒侵害，避免作物大面积减产甚至绝收

将病毒外壳蛋白基因或病毒复制酶基因导入烟草细胞

提高烟草对特定病毒的抗性，稳定烟草产量和品质方便田间除草，减少人工除草成本和对作物的损伤

将抗除草剂基因导入玉米细胞

可使用特定除草剂除草，提高除草效率，降低劳动强度，保障作物生长空间

提高农作物营养成分含量，满足人类营养需求

将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞使玉米中赖氨酸含量增加，提升营养价值

深度学习自主学习导入新课迁移应用转基因作物优点减少化学农药的施用量，降低生产成本；减少环境污染增加作物产量增加经济效益小结：转基因作物的优点

深度学习自主学习导入新课迁移应用项目

举例

为什么要做怎样做

成效如何转基因动物提高生长速率

转基因快速生长鲤鱼改良畜产品的品质转基因低乳糖奶牛

缩短养殖周期，提高养殖效益

将外源生长激素基因导入鲤鱼基因组

生长速度明显加快，缩短上市时间，提高单位时间产量有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后会出现腹泻等不适症状

将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组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迁移应用自主学习深度学习导入新课课堂练习1.除草剂的有效成分草甘瞵能够专一地抑制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。草甘瞵没有选择性，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瞵的作物。教材P92拓展应用1⑴下面是探究“转入外源EPSP合酶基因能否使矮牵牛抗草甘瞵”的流程，请补充完整。①用____________________

等处理含有目的基因的DNA片段和Ti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用草甘瞵同时喷洒转基因植株和对照组植株。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:________________________________________。限制酶和DNA连接酶矮牵牛转基因矮牵牛对草甘膦产生了一定的抗性迁移应用自主学习深度学习导入新课课堂练习1.除草剂的有效成分草甘瞵能够专一地抑制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。草甘瞵没有选择性，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瞵的作物。教材P92拓展应用1⑵请思考并回答下列问题。①在该实验中，对照组是怎样设计的？②如果增加转入的外源EPSP合酶基因的数量，转基因矮牵牛对草甘瞵的抗性是否会增强？请你给出进一步探究的思路。对照组为：用等量草甘瞵喷洒非转基因矮牵牛理论上增加转入的外源EPSP合酶基因的数量，矮牵牛体内EPSP合酶的表达水平会升高，它对草甘膦的抗性会增强。进一步探究的思路：将不同拷贝数的EPSP合酶基因分别转入矮牵牛细胞中，培育转基因植株，比较它们对草甘膦抗性的差异。深度学习自主学习导入新课迁移应用任务2：探究基因工程在医药卫生领域的应用1.对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物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。深度学习自主学习导入新课迁移应用【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！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。

传统的干扰素生产方法是从人血中的白细胞内提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。

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细菌培养液中可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、丙型肝炎等。

注意：抗生素（抗细菌药物）≠干扰素（抗病毒药物）深度学习自主学习导入新课迁移应用请联系基因工程的基本操作程序和发酵工程的相关知识，尝试说出生产重组人干扰素的流程？人干扰素基因质粒重组质粒大肠杆菌或酵母菌可大量生产干扰素的大肠杆菌或酵母菌构建导入培养用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。基因工程菌：深度学习自主学习导入新课迁移应用能否直接利用转基因大肠杆菌生产具有生物活性的干扰素？为什么？与大肠杆菌相比，用酵母菌生产人的干扰素有什么优势？思

考：大肠杆菌酵母菌不能直接利用转基因大肠杆菌生产干扰素。因为大肠杆菌属于原核生物，细菌中只有核糖体这一种细胞器，没有内质网和高尔基体等其他细胞器，不能加工形成有活性的干扰素。需要在体外进行加工。酵母菌为真核生物，有生物膜系统，可通过内质网和高尔基体对产生的干扰素进行加工和修饰，从而产生有活性的干扰素。不需要在体外进行加工。深度学习自主学习导入新课迁移应用2.让转基因哺乳动物批量生产药物阅读教材P90第二自然段，思考讨论：①.获得乳腺生物反应器的步骤与培育普通转基因动物的步骤有何主要区别？②.与工厂化生产药用蛋白相比，用动物乳腺作为反应器生产药用蛋白有哪些优点？③.请绘制用基因工程技术获得乳腺生物反应器的流程图。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物。乳腺生物反应器（乳房生物反应器）：在构建基因表达载体时，需要在编码药用蛋白的基因序列前加上在乳腺中特异表达的基因的启动子a.动物乳腺有完整的蛋白质翻译后修饰系统，生产的蛋白质活性高，更稳定。b.产物直接经乳汁分泌，易提取。深度学习自主学习导入新课迁移应用2.让转基因哺乳动物批量生产药物阅读教材P90第二自然段，思考讨论：③.请绘制用基因工程和胚胎工程技术获得乳腺生物反应器的流程图。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重组基因表达载体显微注射受精卵雌性动物泌乳期分泌乳汁转基因动物药物发育胚胎受体动物分娩移植目前已经在牛、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。深度学习自主学习导入新课迁移应用3.建立移植器官工厂人体移植器官短缺是世界性难题,为此，人们不得不把目光移向寻求可替代的移植器官。阅读教材P91第一自然段，思考讨论：①.为什么猪的器官可以作为替代的移植器官？②.怎样应用基因工程技术解决移植时可能产生的免疫排斥问题？a.猪的内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似;b.与灵长类动物相比，猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要少得多。在器官供体的基因组中导入调控基因表达的DNA序列，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，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官迁移应用自主学习深度学习导入新课C课堂练习2.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（）教材P92概念检测1A.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深度学习自主学习导入新课迁移应用任务3：探究基因工程在食品工业方面的应用利用基因工程菌，除了可以生产药物，还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。甜味剂阿斯巴甜，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸可通过基因工程大规模生产。深度学习自主学习导入新课迁移应用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。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中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。传统制作杀死未断奶的小牛，然后将它的第四胃的黏膜取出来提取凝乳酶来固化奶中的蛋白质。基因工程制作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优点：纯度更高，生产成本显著降低，生产效率较高。深度学习自主学习导入新课迁移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。深度学习自主学习导入新课迁移应用任务4：了解基因工程在其他领域的应用

基因工程将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。1.处理环境污染深度学习自主学习导