新教材同步備課2024春高中生物第3章基因工程3.3基因工程的應(yīng)用課件新人教版選擇性必修3

3.3基因工程的應(yīng)用

胰島素是治療糖尿病的特效藥物。傳統(tǒng)生產(chǎn)胰島素的方法是從豬、牛等動物的胰腺中提取。曾經(jīng)生產(chǎn)供一位糖尿病病人使用一年的胰島素需要上千頭牛，生產(chǎn)的成本非常高。1978年，科學家將編碼人胰島素的基因?qū)氪竽c桿菌細胞中，使大腸桿菌表達重組人胰島素。我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的基因工程物---重組人胰島素已經(jīng)研制成功并得到廣泛應(yīng)用。

除了生產(chǎn)胰島素，基因工程還有那些應(yīng)用呢？重組人胰島素注射液

抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因大豆、重組人干擾素、促紅細胞生成素等。

從社會中來科學、客觀、理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)，面對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利弊，應(yīng)該趨利避害，而不能因噎廢食。提高產(chǎn)量提高品質(zhì)基因工程制藥異種器官移植疾病動物模型生產(chǎn)添加劑制造食物生產(chǎn)清潔能源治理環(huán)境污染醫(yī)藥食品農(nóng)牧業(yè)環(huán)保一、基因工程的應(yīng)用1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用（1）植物方面①1996-2017年，全世界轉(zhuǎn)基因作物種植面積增加了100多倍。

轉(zhuǎn)基因作物的種植使化學農(nóng)藥的施用量減少了8.2%，作物產(chǎn)量增加了6.6×108t,增加經(jīng)濟效益1.3萬億。②美國是世界上轉(zhuǎn)基因作物種植面積最大的國家③世界轉(zhuǎn)基因作物種植面積最大的是大豆，其次是玉米、棉花；④我國轉(zhuǎn)基因作物的種植面積位居世界第八位，商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因作物有棉花和番木瓜；一、基因工程的應(yīng)用①幾乎每年都有令人矚目的研究成果報道，有些成果正在進入實用化和商業(yè)化開發(fā)的階段；②2015年11月，第一種用于食用的轉(zhuǎn)基因動物——轉(zhuǎn)基因大西洋鮭（俗稱“三文魚”）在美國獲得批準上市。轉(zhuǎn)基因鮭魚（后排）和正常鮭魚（前排）1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用（1）動物方面一、基因工程的應(yīng)用基因工程在農(nóng)牧業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展迅速。已被廣泛用于改良動植物品種、提高作物和畜產(chǎn)品產(chǎn)量等方面。轉(zhuǎn)基因抗蟲植物農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因抗病植物轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物改良植物的品質(zhì)提高動物的生長速率改良畜產(chǎn)品的品質(zhì)抗逆性1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用

從某些生物中分離出具有抗蟲功能的基因，導入作物，使其具有抗蟲性①轉(zhuǎn)基因抗蟲植物A.培育方法：B.實例：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等。（3）轉(zhuǎn)基因生物碩果累累1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用蘇云金芽孢桿菌Bt毒蛋白基因Bt毒蛋白翻譯轉(zhuǎn)錄棉花生殖隔離利用Bt毒蛋白基因得到的轉(zhuǎn)基因植物對人體有毒害嗎？Bt毒蛋白基因Bt毒蛋白（抗蟲）翻譯轉(zhuǎn)錄將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因?qū)胫参镏校嘤鲛D(zhuǎn)基因抗病植物。②轉(zhuǎn)基因抗病植物A.培育方法：B.實例：抗病毒轉(zhuǎn)基因甜椒、番木瓜和煙草等（3）轉(zhuǎn)基因生物碩果累累1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用

將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胱魑铮膳嘤隹钩輨┑淖魑锲贩N。

轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等③轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物A.培育方法：B.實例：（3）轉(zhuǎn)基因生物碩果累累1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用

利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物的營養(yǎng)價值、觀賞價值等。將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏?，提高氨基酸的含量，科學家培育的某種轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對照高30%。

將與植物花青素代謝相關(guān)的基因?qū)氚珷颗Ｖ?，使它呈現(xiàn)出自然界沒有的顏色變異，大大提高觀賞價值。④改良植物的品質(zhì)A.培育方法：B.實例：（3）轉(zhuǎn)基因生物碩果累累1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用

轉(zhuǎn)基因鯉魚的生長速率比非轉(zhuǎn)基因鯉魚提高了42%～115%。⑤提高動物的生長速率A.培育方法：B.實例：（3）轉(zhuǎn)基因生物碩果累累1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用⑥改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)B.培育方法：A.實例：（3）轉(zhuǎn)基因生物碩果累累1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用乳糖耐受（有乳糖酶）乳糖不耐受（無乳糖酶）大腸腸道內(nèi)滲透壓增高，刺激胃腸蠕動增加

乳汁中乳糖的含量大大降低的轉(zhuǎn)基因牛讓轉(zhuǎn)基因哺乳動物批量生產(chǎn)藥物用轉(zhuǎn)基因動物作為器官移植的供體對微生物或動植物的細胞進行基因改造生產(chǎn)藥物醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用

我國生產(chǎn)的重組人干擾素、血小板生成素、促紅細胞生成素和粒細胞集落刺激因子等

可以用來預防和治療人類腫瘤、心血管疾病、傳染病、糖尿病和類風濕關(guān)節(jié)炎等；（1）對微生物或動植物的細胞進行基因改造生產(chǎn)藥物①藥物舉例：細胞因子、抗體、疫苗和激素等。②應(yīng)用：③實例：2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用資料卡——干擾素

干擾素是一種具有干擾病毒復制作用的糖蛋白，在臨床上被廣泛用于治療病毒感染性疾病。此外，干擾素對于治療乳腺癌、淋巴癌、多發(fā)骨髓瘤和某些白血病等也有一定的療效。

1993年我國批準生產(chǎn)重組人干擾素α-1b，它是我國批準生產(chǎn)的第一個基因工程藥物，目前主要用于治療慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等。

1980-1982年，科學家用基因工程方法從大腸桿菌及酵母菌細胞內(nèi)獲得了干擾素，從1Kg培養(yǎng)物中可以得到20—40mg干擾素。

傳統(tǒng)生產(chǎn)干擾素的方法是從人血液中的白細胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取1mg干擾素。

一、基因工程的應(yīng)用①干擾素的化學本質(zhì)是什么？②干擾素的作用機理是怎樣的？③干擾素用于哪些疾病的治療？④傳統(tǒng)生產(chǎn)干擾素的方法是什么？⑤目前大量生產(chǎn)干擾素的方法是什么？⑥我國批準生產(chǎn)的第一個基因工程藥物的名稱叫什么？用于治療哪些疾?。刻堑鞍赘蓴_病毒復制病毒感染性疾病、乳腺癌、淋巴癌、多發(fā)骨髓瘤和某些白血病等從人血液中的白細胞內(nèi)提取用基因工程方法從大腸桿菌及酵母菌細胞內(nèi)獲得重組人干擾素α-1b主要用于治療慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等【思考】：資料卡——干擾素一、基因工程的應(yīng)用

目前已經(jīng)在牛、山羊等動物的乳腺生物反應(yīng)器中，獲得了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和α-抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品（2）讓轉(zhuǎn)基因哺乳動物批量生產(chǎn)藥物①實例：乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器②培育過程：藥用蛋白基因乳腺中特異表達的基因的啟動子等調(diào)控元件基因表達載體顯微注射受精卵泌乳期分泌乳汁轉(zhuǎn)基因動物藥物發(fā)育③應(yīng)用：2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用注意：啟動子具有物種和組織的特異性④乳腺生物反應(yīng)器A.動物泌乳期有間隔B.有些蛋白不能在乳腺里表達C.某些蛋白在乳腺中的修飾可能與天然狀態(tài)不同

優(yōu)點

缺點A.適合于表達高等動物體內(nèi)的復雜蛋白B.制備乳腺反應(yīng)器的方法成熟C.乳腺是天然的高效合成蛋白質(zhì)的器官D.乳汁中重組蛋白的提取和純化相對容易（2）讓轉(zhuǎn)基因哺乳動物批量生產(chǎn)藥物2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用⑤膀胱生物反應(yīng)器A.可以從動物一出生就收集產(chǎn)物，不論動物的性別和是否處于生殖期。B.從尿液中提取蛋白質(zhì)比從乳汁中提取更簡便、高效。

尋求可替代的移植器官，如用豬的器官來解決人類器官移植的來源問題（3）用轉(zhuǎn)基因動物作為器官移植的供體①人體器官移植的難題：人體移植器官短缺是世界性難題②解決途徑：a.豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人極為相似b.豬體內(nèi)隱藏的、可導致人類疾病的病毒遠遠少于靈長類動物A.豬的優(yōu)點：B.最大難題：免疫排斥2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用人體移植器官短缺尋求可代替的移植器官豬的內(nèi)臟與人相似培育無免疫排斥的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官抑制抗原決定基因表達或除去抗原決定基因在器官供體基因組中導入某種體調(diào)節(jié)因子③改造方法：（3）用轉(zhuǎn)基因動物作為器官移植的供體2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用異想天開

假如某位心臟病病人換上經(jīng)過改造的豬心臟后，過上健康人的生活，在生活中，他會遭到歧視嗎？對此你怎么看？

生命和健康是人最寶貴的東西，如果一個病人換上了經(jīng)過改造的豬心臟重獲了健康，我們不僅不能歧視他，還應(yīng)該從他身上看到現(xiàn)代生物技術(shù)在維持人體健康、治療疾病等方面的應(yīng)用價值；（3）用轉(zhuǎn)基因動物作為器官移植的供體2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用

一種普遍使用的甜味劑，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，這兩種氨基酸可通過基因工程實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

利用基因工程菌，除了可以生產(chǎn)藥物，還能生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等(1)基因工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類。①概念：②應(yīng)用：(2)實例：①阿斯巴甜：②凝乳酶：A.應(yīng)用：奶酪生產(chǎn)中用來凝聚固化奶中的蛋白質(zhì)

將編碼牛凝乳酶的基因?qū)氪竽c桿菌、黑曲霉或酵母菌的基因組中，再通過工業(yè)發(fā)酵批量生產(chǎn)凝乳酶B.制備方法：3.基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用

基因工程獲得的工業(yè)用酶的純度更高，生產(chǎn)成本顯著降低，生產(chǎn)效率較高。（3）淀粉酶、脂酶：①應(yīng)用：②制備方法：加工轉(zhuǎn)化糖漿需要淀粉酶，加工烘烤食物要用到脂酶構(gòu)建基因工程菌，然后用發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)③優(yōu)點：3.基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用比較項目乳腺（房）生物反應(yīng)器基因工程菌生產(chǎn)藥物基因結(jié)構(gòu)基因產(chǎn)物受體細胞導入方式生產(chǎn)條件產(chǎn)物提取哺乳動物基因的結(jié)構(gòu)與人類結(jié)構(gòu)基本相同細菌或酵母菌等生物的基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu)有較大差異與天然蛋白質(zhì)完全相同細菌細胞內(nèi)缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細胞器，合成的蛋白質(zhì)可能不具有生物活性哺乳動物的受精卵微生物細胞顯微注射法Ca2+處理法（感受態(tài)細胞法）不需要嚴格的滅菌，溫度等外界條件對其影響不大需嚴格滅菌，嚴格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件從動物乳汁中提取，相對簡單（一般經(jīng)過工業(yè)發(fā)酵后）從微生物細胞（或發(fā)酵液）中提取，相對復雜3.基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用生產(chǎn)清潔能源治理環(huán)境污染4.其他應(yīng)用：環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用（1）生產(chǎn)清潔能源生物乙醇生物柴油4.其他應(yīng)用：環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用植物淀粉/纖維素提取可發(fā)酵糖糖化微生物乙醇發(fā)酵微生物淀粉酶生物乙醇的生產(chǎn)流程基因工程改造思路：A.改造植物B.改造微生物3種淀粉酶基因組成的復合基因海底熱泉古生菌玉米乙醇單位產(chǎn)量的利潤提高了8%~15%（1）生產(chǎn)清潔能源4.其他應(yīng)用：環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用不與人爭糧植物淀粉/纖維素提取可發(fā)酵糖糖化微生物乙醇發(fā)酵微生物技術(shù)難點（1）生產(chǎn)清潔能源4.其他應(yīng)用：環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用(2)治理環(huán)境污染白色垃圾污染物X√治理思路：生物降解塑料4.其他應(yīng)用：環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用水稻鎘污染金屬硫蛋白能結(jié)合Cd2+和Hg2+工程菌金屬硫蛋白基因(2)治理環(huán)境污染4.其他應(yīng)用：環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用一、基因工程的應(yīng)用

到社會中去

目前我國批準發(fā)放了哪些轉(zhuǎn)基因作物的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書和進口安全證書？

截至2019年年底，我國批準發(fā)放過轉(zhuǎn)基因耐儲藏番茄、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、改變花色的轉(zhuǎn)基因矮牽牛、轉(zhuǎn)基因抗病辣椒、轉(zhuǎn)基因抗病番木瓜、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻、轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米以及轉(zhuǎn)基因耐除草劑大豆的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書；批準了轉(zhuǎn)基因棉花、大豆、玉米、油菜、甜菜和番木瓜的進口安全證書，但我國進口的基本上是轉(zhuǎn)基因棉花的纖維，其他進口轉(zhuǎn)基因作物的用途僅限于用作加工原料；我國沒有批準任何一種轉(zhuǎn)基因糧食作物種子進口到我國境內(nèi)商業(yè)化種植。一、概念檢測1.將大腸桿菌的質(zhì)粒連接上人生長激素的基因后，重新導入大腸桿菌的細胞內(nèi)，再通過發(fā)酵工程就能大量生產(chǎn)人生長激素。下列相關(guān)敘述正確的是(

)A.轉(zhuǎn)錄生長激素基因需要解旋酶和DNA連接酶B.發(fā)酵產(chǎn)生的生長激素屬于大腸桿菌的初生代謝物C.大腸桿菌獲得的能產(chǎn)生人生長激素的變異可以遺傳D.大腸桿菌質(zhì)粒標記基因中腺瞟吟和尿囉曉的含量相等C練習與應(yīng)用一、概念檢測2.基因工程應(yīng)用廣泛，成果豐碩。下列不屬于基因工程應(yīng)用的是(

)A.培育青霉菌并從中提取青霉素B.利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物C.制造一種能降解石油的“超級細菌”D.制造一種能產(chǎn)生干擾素的基因工程菌A練習與應(yīng)用二、拓展應(yīng)用1.除草劑的有效成分草甘膦能夠?qū)Ｒ坏匾种艵PSP合酶的活性，從而使植物體內(nèi)多種代謝途徑受到影響而導致植物死亡。草甘膦沒有