3.3 基因工程的應(yīng)用-高二生物課件（人教版2019選擇性必修3）

1、第3節(jié)基因工程的應(yīng)用從社會中來 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、牛等動物的胰腺中獲取。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(xué)家將編碼人胰島素的基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞中，使大腸桿菌表達(dá)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？一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用三、基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用植物方面1、轉(zhuǎn)基因抗蟲植物轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻（綠）與對照（黃）從某些生物中分離出

2、具有抗蟲功能的基因，將它導(dǎo)入作物中培育出具有抗蟲性的作物，是目前防治作物蟲害的一種發(fā)展趨勢。例如：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等。2、轉(zhuǎn)基因抗病植物轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒科學(xué)家將源于某些病毒、真菌等的抗病基因?qū)胫参镏?，培育出了轉(zhuǎn)基因抗病植物。例如：抗病毒轉(zhuǎn)基因甜椒、番木瓜和煙草等3、轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物大多數(shù)除草劑不僅能殺死田間雜草，還會損傷作物，導(dǎo)致作物減產(chǎn)。將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胱魑?，可以培育出抗除草劑的作物品種。例如：已獲得轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等4、改良作物品質(zhì)呈現(xiàn)自然界沒有的顏色變異，提升觀賞價值含大量維生素的轉(zhuǎn)基因玉米利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物的營養(yǎng)價值、觀

3、賞價值等。 例如：我國科學(xué)家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。1、提升動物的生長速率轉(zhuǎn)入外源生長激素基因的“超級小鼠” 由于外源生長激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)基因動物生長更快，因此科學(xué)家將這類基因?qū)雱游矬w內(nèi)，以提高動物的生長速率例如：轉(zhuǎn)基因鯉魚的生長速率比非轉(zhuǎn)基因鯉魚提高了42%115%動物植物方面2、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)低乳糖奶牛有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后會出現(xiàn)腹瀉等不適癥狀，這稱為乳糖不耐受 例如：將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，其他營養(yǎng)成分不受影響。二、基因工

4、程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用對微生物或動植物細(xì)胞進(jìn)行基因改造，使它們能夠生產(chǎn)藥物，是目前基因工程取得實際應(yīng)用成果非常多的領(lǐng)域。包括細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等，可用來預(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。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藥物均已投放市場。通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取2040mg干擾素干擾素是一種具有干擾素病毒復(fù)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傳統(tǒng)生產(chǎn)干擾素的方法是從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取，300L血才提取1mg！1、利用基因工程技術(shù)，讓哺乳動物批

5、量生產(chǎn)藥物，如乳腺生物反應(yīng)器將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動子等調(diào)控原件重組。獲得轉(zhuǎn)基因動物。轉(zhuǎn)基因動物進(jìn)入泌乳期后，可通過分泌乳汁來生產(chǎn)所需要的藥品，稱為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。目前，科學(xué)家已在牛、山羊等乳腺生物反應(yīng)器中，獲得了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和 -抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品。人治療性抗體轉(zhuǎn)基因奶牛乳 腺 生 物 反 應(yīng) 器 的 操 作 過 程獲取目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體導(dǎo)入哺乳動物受精卵培養(yǎng)成早期胚胎將胚胎送入母體動物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物(如藥用蛋白基因、人生長素基因等)藥用蛋白質(zhì)基因前端加上乳腺蛋白基因啟動子等調(diào)控元件利用顯微注射法通過分泌乳汁來生產(chǎn)所需的藥物思

6、考成果：目前，科學(xué)家已在牛、山羊等動物乳腺生物反應(yīng)器中獲得了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和-抗胰蛋白酶等重要的醫(yī)藥產(chǎn)品。優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取膀胱生物反應(yīng)器和乳腺生物反應(yīng)器一樣嗎？膀胱生物反應(yīng)器是外源基因在膀胱上皮細(xì)胞中表達(dá)的轉(zhuǎn)基因動物。收集蛋白比較容易，不對動物造成傷害?？蓮膭游镆怀錾褪占a(chǎn)物，不論動物的性別和是否處于生殖期，從動物的尿液中提取產(chǎn)物比從乳汁中提取更方便2、用轉(zhuǎn)基因的動物作器官移植的供體 選擇豬的器官作人體移植器官替代品的原因？ 豬內(nèi)臟的構(gòu)造、大小、血管分布等與人極為相似 豬體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長類動物免疫排斥反應(yīng)最大障礙：對豬器官的改造

7、方法：向器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，抑制或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會引起免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官三、基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用 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。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。例如：奶酪生產(chǎn)需要凝乳酶固化奶中蛋白質(zhì)，科學(xué)家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。 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)。阿巴斯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現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)?；蚬こ套龀傻腄NA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。利用基因工程培育的指示生物能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物?；蚬こ虒⒛芊纸馊N烴類的假單孢桿菌的基因都轉(zhuǎn)移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內(nèi)，創(chuàng)造出了能同時分解四種烴類的“超級細(xì)菌”。環(huán)境監(jiān)測和凈化一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用1.轉(zhuǎn)基因抗蟲植物2.轉(zhuǎn)基因抗病植物3.轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物4.改良植物的品質(zhì)5.提高動物的生長速率6.改善畜產(chǎn)品