基因工程的应用价值课件高二下学期生物选择性必修3

第三章基因工程第二节基因工程的应用价值传统的育种方式从遗传学本质上是以自然条件下的基因突变为基础，以有性杂交为手段，以选择优良基因型重组体为目的的植物性状改良过程。远古时代植物驯化20世纪初植物育种学建立基因工程育种我国祖先利用野生稻逐渐培育水稻的过程依靠传统育种方法。基因工程开辟了一条基因在植物、动物和微生物之间交流的新途径，让人类的遐想成为现实。一、基因工程在农牧业方面的应用

利用基因工程技术培育的、能稳定遗传外源基因所决定的性状的生物称为转基因生物。转基因生物可以是动物、植物或微生物。

那么，基因工程在农牧业、食品业和医药业中到底具有哪些应用价值呢？转基因生物（一）植物基因工程硕果累累

阅读教材103~104页的内容，从具体实例入手，了解植物基因工程在如何提高农作物抗病、抗虫、抗盐碱等方面的应用。学生活动项目转基因抗病植物转基因抗虫植物转基因抗逆植物现状

成果

实例

1．转基因抗病植物——番木瓜的实例

（1）现状：番木瓜环斑病在全球的番木瓜产地都有发生，在中国南方的多个省份也广泛流行。番木瓜环斑病毒是一种变异性很强的RNA病毒，不同地区的毒株感染番木瓜的能力差异较大。患番木瓜环斑病的果实

（2）成果：科学家利用番木瓜环斑病毒优势毒株——“黄点花叶”株，将这个毒株的复制酶基因转入番木瓜细胞内，培育出具有很强抗病性能的转基因品系——“华农1号”。转基因番木瓜

（3）其他实例：科学家利用基因工程技术，将一些特定的基因，如病毒的复制酶基因和衣壳蛋白基因以及几丁质酶基因、植物抗毒素基因导入小麦、甜椒或番茄等作物，获得了抗病的小麦、甜椒或番茄等新品种。2．转基因抗虫植物——抗虫棉的实例（1）现状：虫害给农作物造成的损失也十分巨大。（2）成果：科学家将从苏云金杆菌中分离出来的编码苏云金杆菌Bt毒蛋白的基因导入棉细胞，培育出了转基因抗虫棉。转基因抗虫棉对棉铃虫等具有很强的抗性。

（3）其他实例：转基因抗虫水稻、玉米、大豆、马铃薯、烟草、番茄、苹果、核桃、杨树和菊花等抗虫品种相继问世。

3．转基因抗逆植物——抗冻番茄（1）现状：几乎所有的植物在它们的生长过程中都会遇到冻害、盐碱、干旱、水涝等逆境条件。对于许多有经济价值的植物而言，冻害是影响其产量和品质的重要因素。

（2）抗冻蛋白：在地球的南、北两极，环境温度常常达到零下几十度，生活在这些地区海洋里的鱼类血液中含有大量的抗冻蛋白。这些抗冻蛋白可以降低鱼类体液的冰点，使鱼类免于因体液冻结而死亡。能不能利用基因工程手段将这些海洋鱼类细胞中编码抗冻蛋白的基因转入到植物细胞中去呢？3．转基因抗逆植物——抗冻番茄（3）成果：科学家成功将抗冻蛋白的基因转入番茄细胞，培育出转基因抗冻番茄。这类番茄由于具有抗冻性状，保鲜期和贮藏期都大为延长。（4）其他实例：盐碱和干旱因影响细胞的渗透压和水分供应而危害作物，科学家已成功地向某些作物（如烟草）转入一些可以调节细胞渗透压的基因来提高作物的抗盐碱和抗干旱的能力。（二）动物基因工程显示出诱人的应用前景

阅读教材104页的内容，结合表格提示完成该内容的学习。根据实例思考：运用基因工程改良动植物品种的优点是什么？学生活动应用项目转入基因成果改善畜牧产品的品质提高动物的生长速度ω-3脂肪酸去饱和酶基因可产生较多ω-3脂肪酸的转基因猪外源生长激素基因转基因绵羊、转基因三文鱼优点：能打破常规育种难以突破的物种之间的界限。二、基因工程在食品业中的应用价值1．利用基因工程改良植物品质

植物品质的改良主要包括植物蛋白质、糖类、脂肪品质的改良以及维生素种类和含量的改良。

根据植物品质改良的目的需要获得怎样的目的基因呢？现阶段有哪些成果？（1）目的基因：如与淀粉、脂质合成有关的基因，与植物代谢过程有关的基因等。（2）成果：获得了蒸煮品质和食味品质得到改善的转基因水稻、油脂品质得到改善的转基因大豆、富含β-胡萝卜素的水稻、高赖氨酸含量的玉米等。2．利用基因工程生产氨基酸、助鲜剂、甜味剂等食品添加剂，以及应用于食品制造业的淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶、蛋白酶等。三、基因工程在医药业中的应用价值

基因工程和人类健康的关系密切，主要表现在基因工程药物和基因治疗两方面。（一）基因工程药物1．利用转基因工程菌生产基因工程药物成果应用重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等可用于肿瘤、心血管病、传染病、糖尿病、类风湿等疾病的预防和治疗（一）基因工程药物1．利用转基因工程菌生产基因工程药物

口蹄疫是猪、牛、羊等主要家畜及野生偶蹄动物共患的一种急性接触性传染病，口蹄疫疫苗能有效控制该疾病的发生和传播。实例限制酶DNA连接酶2．乳腺生物反应器

阅读教材中104~105页的内容，思考：什么是乳腺生物反应器？以转基因牛为例绘制乳腺生物反应器的产生过程？根据表格的比较内容，比较乳腺生物反应器与基因工程生产药物的区别。学生活动2．乳腺生物反应器（1）概念

科学家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。

除此之外，还有膀胱生物反应器、输卵管生物反应器。构建表达载体方法受体细胞2．乳腺生物反应器（2）过程胚胎移植显微注射法如人血清白蛋白基因、生长激素基因获取目的基因构建基因表达载体目的基因与乳腺中特异表达的基因的启动子重组质粒性成熟的公牛性成熟的母牛受精卵卵母细胞精子早期胚胎转基因牛利用分泌的乳汁生产所需的药物（2）过程（3）比较乳腺生物反应器与基因工程生产药物的区别比较项目乳腺生物反应器基因工程菌生产药物基因结构哺乳动物基因的结构与人类基因结构基本相同细菌或酵母菌等生物的基因结构与人类基因结构有较大差异基因产物与天然蛋白质完全相同细菌缺少内质网、高尔基体等，合成的蛋白质可能不具有生物活性受体细胞导入目的基因的方式生产条件不需严格灭菌，温度等外界条件对其影响不大需严格灭菌，控制工程菌生长繁殖所需的温度、pH、营养等外界条件产物提取哺乳动物的受精卵微生物细胞显微注射法Ca2+处理法从哺乳动物乳汁中提取，相对简单从微生物细胞中提取，相对复杂

为什么基因表达载体导入的不是乳腺上皮细胞，却只能在乳腺细胞中表达？

基因表达载体导入的是受精卵，这样由受精卵发育成的个体的体细胞中均含有目的基因，但由于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。易错辨析（二）基因治疗1．基因治疗是指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，包括基因诊断、基因分离、载体构建、目的基因导入等多项技术。2．基因诊断是采用多种方法确定和定位病变基因的过程。

例如，利用探针（一段已知基因的核苷酸序列）和分子杂交情况，来判断患者是否出现了基因异常（如遗传病患者的基因缺陷)等。3．基因治疗有体内和体外两种途径（1）体内途径

将分离出来的带有治疗作用的基因通过载体转入患者体内的某些细胞，直接纠正或弥补缺陷基因的功能。

（2）体外途径

例如，1990年，美国国立卫生研究院采用体外途径，用腺苷脱氨酶基因有效治疗了一名患有腺苷脱氨酶基因缺陷症的女孩。实践应用

阅读教材107页中“如何治愈腺苷脱氨酶基因缺陷症患者”的实例。阅读之后思考以下问题。实践应用

1．分析腺苷脱氨酶基因缺陷症的病因是什么？

（1）直接原因是缺乏腺苷脱氨酶，这种酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的。（2）根本原因是腺苷脱氨酶基因缺失。构建含有正常腺苷脱氨酶基因的表达载体从患者体内分离出T淋巴细胞重组逆转录病毒感染T淋巴细胞，将基因整合到细胞内的染色体上将携带正常基因的T淋巴细胞再注射入患者体内实践应用

2．上述病症的基因治疗过程包括哪些主要步骤？课堂小结基因工程的应用价值农牧业中的应用价值植物基因工程的应用价值转基因抗病植物转基因抗虫植物转基因抗逆植物动物基因工程的应用价值改善畜牧产品的品质提高动物的生长速率食品业中的应用价值植物品质改善食品添加剂、食品制造业医药业中的应用价值基因工程药物基因治疗体外基因治疗体内基因治疗难点突破途径体外基因治疗体内基因治疗不同点方法特点相同点从患者体内获得某种细胞→细胞培养→体外完成基因转移→筛选、细胞扩增→转入患者体内外源基因→载体携带→患者体内相应组织细胞操作复杂，但效果可靠方法较简单，但效果难以控制都是将外源基因导入靶细胞，以纠正或补偿缺陷或异常基因引起的疾病，目前两种方法都处于临床试验阶段1．目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是（

）A．编码苏云金杆菌Bt毒蛋白的基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞中表达B．抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，使抗虫性状遗传下去C．标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因D．转基因抗虫棉，不会对棉铃虫的抗性产生影响C2．我国已能自行生产乙肝疫苗等基因工程药物，乙肝疫苗的生产方法是（

）

A．在受体细胞内大量增殖乙肝病毒

B．在液体培养基中大量增殖乙肝病毒

C．将乙肝病毒的全部基