生物基因工程的应用课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

基因工程的应用第三章第三节本节聚焦基因工程的应用有哪些？01怎样理性地看待基因工程在生产和生活中的应用？02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？

抗虫棉、转基因大豆、重组人干扰素、促红细胞生成素等。基因工程在农牧业方面的应用①

基因工程在农牧业中的应用发展迅速。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。②

美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家;③

世界转基因作物种植面积最大的是大豆，其次是玉米、棉花；④

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。

植物方面基因工程在农牧业方面的应用①

几乎每年都有令人瞩目的研究成果报道，有些成果正在进入实用化和商业化开发的阶段；②

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。

动物方面基因工程在农牧业方面的应用转基因抗虫植物①

方法：②

成果：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。转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性。减少了化学农药的使用量，降低了环境污染；降低了生产成本。基因工程在农牧业方面的应用转基因抗病植物①

背景：②

方法：③

成果：许多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常规育种的方法很难培育出抗病的新品种科学家将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等环斑病毒的外壳蛋白基因或复制酶基因转入番木瓜黄瓜花叶病毒、烟草花叶病毒外壳蛋白基因转入甜椒基因工程在农牧业方面的应用转基因抗除草剂植物①

背景：②

方法：③

成果：杂草常常危害农业生产，而大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作物，导致作物减产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作物品种转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等用除草剂后的转基因抗除草剂玉来田利于机械化生产，有效降低防除杂草的人工和成本基因工程在农牧业方面的应用改良植物的品质优良基因成果某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因富含赖氨酸的转基因玉米与植物花青素代谢相关的基因转基因矮牵牛富含赖氨酸的转基因玉米转基因矮牵牛基因工程在农牧业方面的应用富含β胡萝卜素、花青素、角黄素和虾青素的转基因大米抗褐变的转基因土豆、双孢菇和苹果改良植物的品质基因工程在农牧业方面的应用提高动物的生长速率①

基因：②

成果：外源生长激素基因转基因鲤鱼改善畜产品的品质肠乳糖酶基因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①

基因：②

成果：肠乳糖酶基因在奶牛乳腺细胞中表达出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。？基因工程在医药卫生方面的应用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。细胞因子、抗体、疫苗和激素等可以用来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；①

常见药物类型：②

应用：③

实例：基因工程在医药卫生方面的应用干扰素是人体或动物受到病毒侵染后产生的一种细胞因子，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、乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等。传统生产方法：现代生产方法：从人血液中白细胞提取，每300L血液只能提取1mg干扰素。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蛋白进行加工和修饰，从而产生有活性的干扰素。与大肠杆菌相比，用酵母菌生产人的干扰素有什么优势？基因工程在医药卫生方面的应用让转基因哺乳动物批量生产药物①

实例：②

培育过程：③应用：乳腺生物反应器或乳房生物反应器在牛、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。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受精卵泌乳期分泌乳汁转基因动物药物蛋白显微注射发育基因工程在医药卫生方面的应用几乎所有细胞；目的是让药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达。药用蛋白基因存在于转基因动物的哪些细胞中？培育乳腺生物反应器时为什么要选用乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件与药用蛋白基因重组在一起？①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。②产物直接经乳汁分泌，易提取。与工厂化生产药用蛋白相比，用动物乳腺生物反应器生产药用蛋白的优势有哪些？将目的基因与膀胱上皮细胞中特异表达的基因的启动子等调控元件重组。基于生产考虑，生物反应器要方便产物的获得，如乳腺-动物乳腺生物反应器；膀胱-动物膀胱生物反应器；血液-动物血液生物反应器等。研制膀胱生物反应器时，应如何处理目的基因？①正常尿液中蛋白质含量很少，所以从尿液中更容易提取分离产物。②不受性别限制，受体来源更广泛。③不受年龄限制。膀胱生物反应器哪些方面优于乳腺生物反应器？基因工程在医药卫生方面的应用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：②

解决途径：b.最大难题：人体移植器官短缺是世界性难题寻求可替代的移植器官，如用猪的器官解决人类器官移植的来源问题免疫排斥猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物a.猪的优点：基因工程在医药卫生方面的应用用转基因动物作为器官移植的供体③

改造方法：除去抗原决定基因在器官供体基因组中导入某种调节因子抑制抗原决定基因表达或者基因工程在医药卫生方面的应用基因工程在食品工业方面的应用基因工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。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。①

步骤：②

应用：基因工程构建基因工程菌工业发酵批量生产如：一种普遍使用的甜味剂（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实现大规模生产。基因工程

和

发酵工程基因工程在食品工业方面的应用凝乳酶的制备

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。杀死未断奶的小牛，将其第四胃的黏膜取出来提取。传统生产方法：现代生产方法：牛凝乳酶的基因载体基因表达载体大肠杆菌黑曲霉酵母菌凝乳酶工业发酵转化基因工程在食品工业方面的应用淀粉酶、脂酶的制备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。优点：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纯度更高，生产成本显著降低，生产效率较高。基因工程在其他方面的应用（改造的沼泽红假单胞菌（R.palustris）TIE-1，仅用二氧化碳、太阳能电池板产生的电力和光生产正丁醇。）利用经过基因改造的微生物来生产能源；利用“超级细菌”来处理环境污染。乳腺生物反应器与基因工程菌生产药物比较比较内容