2024-2025學(xué)年高二生物人教版選擇性必修3教學(xué)課件 第3章 第3節(jié) 基因工程的應(yīng)用

第3節(jié)基因工程的應(yīng)用第3章基因工程人教版高中生物選擇性必修3

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.舉例說出基因工程在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品工業(yè)等方面的應(yīng)用。2.認(rèn)同基因工程的成果豐碩、應(yīng)用廣泛；理性看待基因工程的應(yīng)用。3.關(guān)注基因工程的進(jìn)展。

情境視頻轉(zhuǎn)基因技術(shù)在生活中的應(yīng)用

基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一

基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用二

基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用三基因工程的應(yīng)用自20世紀(jì)70年代興起后，基因工程得到飛速發(fā)展，展示出廣闊前景。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(dòng)物的生長(zhǎng)速率改良畜產(chǎn)品的品質(zhì)抗逆性基因工程在農(nóng)牧業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展迅速。已被廣泛用于改良動(dòng)植物品種、提高作物和畜產(chǎn)品產(chǎn)量等方面。

基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一1.方法：從某些生物中分離出抗蟲基因?qū)胱魑铮怪哂锌瓜x性狀。Bt毒蛋白基因；蛋白酶抑制劑基因；淀粉酶抑制劑基因；植物凝集素基因等。

2.主要?dú)⑾x基因：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻(綠色植株)與對(duì)照(被害蟲侵害的黃色植株)3.

成果：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等。

基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一轉(zhuǎn)基因抗蟲植物轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物的培育任務(wù)一1．從環(huán)境保護(hù)角度出發(fā)，分析轉(zhuǎn)基因抗蟲棉與普通棉相比在害蟲防治方面的優(yōu)越性。減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用量，降低了環(huán)境污染；降低了生產(chǎn)成本。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻(綠色植株)與對(duì)照(被害蟲侵害的黃色植株)病毒外殼蛋白基因（CP基因）病毒的復(fù)制酶基因抗病毒基因幾丁質(zhì)酶基因抗毒素合成基因抗真菌基因1.方法：3.成果：轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。2.抗病基因科學(xué)家將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因?qū)胫参镏?，培育出轉(zhuǎn)基因抗病植物。轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒

基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一轉(zhuǎn)基因抗病植物1.背景：2.方法：3.成果：轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。施用除草劑后的轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米田種植轉(zhuǎn)基因抗除草劑大豆的農(nóng)田將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胱魑铮梢耘嘤隹钩輨┑淖魑锲贩N。雜草常常危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而大多數(shù)除草劑不僅能殺死田間雜草，還會(huì)損傷作物，導(dǎo)致作物減產(chǎn)。

基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物目的：提高植物的營養(yǎng)價(jià)值、觀賞價(jià)值等。優(yōu)良基因成果某種必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米與植物花青素代謝相關(guān)的基因轉(zhuǎn)基因矮牽牛轉(zhuǎn)基因矮牽牛富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米

基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一改良植物的品質(zhì)科學(xué)家將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)雱?dòng)物體內(nèi)，以提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率。例如，我國科學(xué)家將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)膈庺~，在同等養(yǎng)殖條件下，轉(zhuǎn)基因鯉魚的生長(zhǎng)速率比非轉(zhuǎn)基因鯉魚提高了42%～115%。轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因鯉魚（下）與非轉(zhuǎn)基因鯉魚（上）轉(zhuǎn)入外源生長(zhǎng)激素基因的“超級(jí)小鼠”

基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后會(huì)出現(xiàn)腹瀉等不適癥狀，這稱為乳糖不耐受。我國約有1/3的成年人乳糖不耐受?？茖W(xué)家將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他營養(yǎng)成分不受影響。1.基因：腸乳糖酶基因2.成果：

基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物的培育任務(wù)一2．為什么將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M能降低牛奶中的乳糖含量？腸乳糖酶基因在奶牛乳腺細(xì)胞中表達(dá)出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。腸乳糖酶基因牛受精卵代孕母體轉(zhuǎn)基因奶牛顯微注射胚胎移植分娩人載體早期胚胎培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物的培育任務(wù)一3．轉(zhuǎn)基因植物和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的制備用到的技術(shù)主要有哪些？基因工程植物組織培養(yǎng)基因工程動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)胚胎移植早期胚胎培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物培育過程轉(zhuǎn)基因動(dòng)物培育過程跟蹤訓(xùn)練√1.(2023·江蘇鎮(zhèn)江高二診斷)在應(yīng)用農(nóng)桿菌侵染植物葉片獲得耐旱基因植株的實(shí)驗(yàn)步驟中，不需要的是

A.將轉(zhuǎn)基因細(xì)胞進(jìn)行脫分化和再分化B.用PEG誘導(dǎo)轉(zhuǎn)基因細(xì)胞的原生質(zhì)體融合C.將轉(zhuǎn)基因幼苗栽培在干旱環(huán)境中以檢驗(yàn)植株的耐旱性D.將耐旱基因插入農(nóng)桿菌T－DNA并通過農(nóng)桿菌侵染植物葉片細(xì)胞轉(zhuǎn)基因細(xì)胞是將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，不需要用PEG誘導(dǎo)轉(zhuǎn)基因細(xì)胞的原生質(zhì)體融合。跟蹤訓(xùn)練2.下列有關(guān)目的基因的操作能夠改善產(chǎn)品品質(zhì)的是

A.將草魚的生長(zhǎng)激素基因?qū)膈庺~體內(nèi)B.將腸乳糖酶的基因?qū)肽膛５幕蚪MC.將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胗衩譊.將Bt抗蟲蛋白基因整合到煙草或棉花的基因組并實(shí)現(xiàn)表達(dá)√將草魚的生長(zhǎng)激素基因?qū)膈庺~體內(nèi)是提高鯉魚的生長(zhǎng)速率，A不符合題意；導(dǎo)入腸乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量降低，改善了牛奶的品質(zhì)，B符合題意；將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胗衩资寝D(zhuǎn)基因抗除草劑植物的應(yīng)用，C不符合題意；Bt抗蟲蛋白基因是抗蟲基因，能夠提高植物的抗蟲能力，D不符合題意。

基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一

基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用二

基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用三基因工程的應(yīng)用1.改造微生物或動(dòng)植物細(xì)胞生產(chǎn)藥物（1）常見藥物類型：細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等。（2）應(yīng)用：可以用來預(yù)防和治療人類腫瘤、心血管疾病、傳染病、糖尿病和

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等。（3）實(shí)例：我國生產(chǎn)的重組人干擾素、血小板生成素、促紅細(xì)胞生成素和

粒細(xì)胞集落刺激因子等。

基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用二基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用任務(wù)二1．干擾素是一種幾乎能抵抗所有病毒引起感染的糖蛋白，能直接利用轉(zhuǎn)基因大腸桿菌生產(chǎn)干擾素嗎？為什么？干擾素基因質(zhì)粒重組質(zhì)粒大腸桿菌或酵母菌可大量生產(chǎn)干擾素的大腸桿菌或酵母菌構(gòu)建導(dǎo)入培養(yǎng)不能直接利用轉(zhuǎn)基因大腸桿菌生產(chǎn)干擾素。因?yàn)榇竽c桿菌屬于細(xì)菌，細(xì)菌中只有核糖體這一種細(xì)胞器，沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等其他細(xì)胞器，不能加工形成有活性的干擾素?！橄偕锓磻?yīng)器或乳房生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，可以通過分泌的乳汁來生產(chǎn)所需藥品。我的奶不是一般的奶！喝牛奶可以代替打針吃藥嗎？2.讓轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物

基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用二基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用任務(wù)二2．藥用蛋白基因存在于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的哪些細(xì)胞中？培育乳腺生物反應(yīng)器時(shí)為什么要選用乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件與藥用蛋白基因重組在一起？藥用蛋白基因幾乎存在于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的所有細(xì)胞中。目的是讓藥用蛋白基因只在乳腺細(xì)胞中表達(dá)。藥用蛋白基因乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件基因表達(dá)載體受精卵泌乳期分泌乳汁轉(zhuǎn)基因動(dòng)物藥物早期胚胎培養(yǎng)早期胚胎顯微注射胚胎移植培育過程基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用任務(wù)二3．與工廠化生產(chǎn)藥用蛋白相比，用動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白的優(yōu)勢(shì)有哪些？(1)動(dòng)物乳腺有完整的蛋白質(zhì)翻譯后修飾系統(tǒng)，生產(chǎn)的蛋白質(zhì)活性高，更穩(wěn)定。(2)產(chǎn)物直接經(jīng)乳汁分泌，易提取。應(yīng)用：目前已經(jīng)在牛、山羊等動(dòng)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(zhǎng)激素和α-抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品?；蚬こ淘卺t(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用任務(wù)二4．從生產(chǎn)的角度考慮，生物反應(yīng)器選擇的組織或器官要方便產(chǎn)物的獲得，例如，乳腺、膀胱、血液等，由此發(fā)展了動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器、動(dòng)物血液生物反應(yīng)器和動(dòng)物膀胱生物反應(yīng)器等。研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)如何處理目的基因？將目的基因與膀胱上皮細(xì)胞中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起。藥用蛋白基因膀胱上皮細(xì)胞中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件基因表達(dá)載體受精卵轉(zhuǎn)基因動(dòng)物藥物早期胚胎培養(yǎng)早期胚胎顯微注射胚胎移植培育過程基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用任務(wù)二5．膀胱生物反應(yīng)器哪些方面優(yōu)于乳腺生物反應(yīng)器？藥用蛋白基因膀胱上皮細(xì)胞中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件基因表達(dá)載體受精卵轉(zhuǎn)基因動(dòng)物藥物早期胚胎培養(yǎng)早期胚胎顯微注射胚胎移植培育過程(1)正常尿液中蛋白質(zhì)含量很少，所以從尿液中更容易提取分離產(chǎn)物。(2)不受性別限制，受體來源更廣泛。(3)不受年齡限制。3.建立移植器官工廠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(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：豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人極為相似豬體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長(zhǎng)類動(dòng)物①豬的優(yōu)點(diǎn)：②最大難題：免疫排斥

基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用二③改造方法：

基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用二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(dá)或除去抗原決定基因在器官供體基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子2022年1月7日，馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院進(jìn)行了世界首例活人成功植入基因編輯豬心臟的手術(shù)，57歲的心臟病患者大衛(wèi)·貝內(nèi)特（DavidBennett）接受了一顆經(jīng)過基因編輯的豬心臟以挽救生命。一

基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用二

基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一

基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用二

基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用三基因工程的應(yīng)用基因工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類。阿斯巴甜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(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。應(yīng)用：利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等

基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用三（1）氨基酸：傳統(tǒng)制作

殺死未斷奶的小牛，然后將它的第四胃的黏膜取出來提取凝乳酶來固化奶中的蛋白質(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中，再通過工業(yè)發(fā)酵批量生產(chǎn)凝乳酶。基因工程制作奶酪的制作凝乳酶：大多數(shù)奶酪的生產(chǎn)需要使用凝乳酶來凝聚固化奶中的蛋白質(zhì)。

基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用三（2）酶：淀粉酶、脂酶加工轉(zhuǎn)化糖漿需要的淀粉酶，加工烘烤食品用到的脂酶等也都可以通過構(gòu)建基因工程菌，然后用發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)。優(yōu)點(diǎn)：

基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用三相比從天然產(chǎn)物中提取的酶，用基因工程技術(shù)獲得的工業(yè)用酶純度更高，生產(chǎn)成本顯著降低，生產(chǎn)效率較高。基因工程使人們更容易培育出具有優(yōu)良性狀的動(dòng)植物品種，獲得很多過去難以得到的生物制品，甚至還能培育出可以降解多種污染物的“超級(jí)細(xì)菌”來處理環(huán)境污染，利用經(jīng)過基因改造的微生物來生產(chǎn)能源……基因工程在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用一

其他方面的應(yīng)用四一

其他方面的應(yīng)用四跟蹤訓(xùn)練3.下列關(guān)于用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植供體的研究的敘述，不正確的是A.人體移植器官短缺和免疫排斥是目前制約人體器官移植的兩大難題B.豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人的極為相似C.靈長(zhǎng)類動(dòng)物體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒少于豬D.無論以哪種動(dòng)物作為供體，都需要在其基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，

以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因√跟蹤訓(xùn)練豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人的極為相似，而且與靈長(zhǎng)類動(dòng)物相比，豬體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒要少得多，B正確，C錯(cuò)誤；無論以哪種動(dòng)物作為供體，都需要在其基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會(huì)引起免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物器官，D正確。跟蹤訓(xùn)練4.(2023·黑龍江哈爾濱高二期中)科學(xué)家運(yùn)用基因工程技術(shù)，將人凝血因子基因?qū)肷窖虻氖芫阎?，培育出山羊乳腺生物反?yīng)器，使山羊乳汁中含有人凝血因子。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

A.可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導(dǎo)入山羊的受精卵B.在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子既存在于乳腺細(xì)胞，也存在于口腔上皮細(xì)胞中C.人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，RNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板合成

mRNAD.科學(xué)家將人凝血因子基因與乳腺蛋白基因重組在一起，從而使人凝血因子基

因只在乳腺細(xì)胞中特異表達(dá)√跟蹤訓(xùn)練科學(xué)家將人凝血因子基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起，從而使人凝血因子基因只在乳腺細(xì)胞中特異表達(dá)，D錯(cuò)誤。農(nóng)牧業(yè)方面食品工業(yè)方面乳腺生物反應(yīng)器醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域課堂小結(jié)五分鐘查落實(shí)【要語必背】1.植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力(如抗除草劑、抗蟲、抗病、抗干旱和抗鹽堿等)，以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。2.動(dòng)物基因工程在動(dòng)物品種改良、建立生物反應(yīng)器、器官移植等很多方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景。3.乳腺生物反應(yīng)器是指將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起，通過顯微注射的方法導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中，由這個(gè)受精卵發(fā)育成的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在進(jìn)入泌乳期后，可以通過分泌乳汁來生產(chǎn)所需要的藥物?！鹃L(zhǎng)句表達(dá)】1.與大腸桿菌相比，用酵母菌生產(chǎn)人的胰島素的優(yōu)勢(shì)：______________________________________________________________________________________________________________。

酵母菌為真核生物，有生物膜系統(tǒng)，可通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體對(duì)產(chǎn)生的胰島素進(jìn)行加工和修飾，從而產(chǎn)生有活性的胰島素2.W是一種具有特定功能的人體蛋白質(zhì)。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應(yīng)器的研究思路，制備一種膀胱生物反應(yīng)器來獲得W，基本過程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)步驟①中需要選擇的啟動(dòng)子是

，選擇該啟動(dòng)子的目的是

。步驟②所代表的操作是

。膀胱上皮細(xì)胞蛋白基因的啟動(dòng)子使W基因在膀胱上皮細(xì)胞中特異性表達(dá)顯微注射(2)與乳腺生物反應(yīng)器相比，用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)W的優(yōu)勢(shì)在于______

。不受轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的性別、年齡的限制3.為提高植物對(duì)Cd污染土