生物基因工程的應(yīng)用課件-2024-2025學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

基因工程的應(yīng)用第三章第三節(jié)本節(jié)聚焦基因工程的應(yīng)用有哪些？01怎樣理性地看待基因工程在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用？02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(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)的基因工程藥物---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，基因工程還有哪些應(yīng)用呢？

抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因大豆、重組人干擾素、促紅細(xì)胞生成素等?；蚬こ淘谵r(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用①

基因工程在農(nóng)牧業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展迅速。轉(zhuǎn)基因作物的種植使化學(xué)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(jì)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。

植物方面基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(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(jìn)入實用化和商業(yè)化開發(fā)的階段；②

2015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(zhǔn)上市。

動物方面基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因抗蟲植物①

方法：②

成果：從某些生物中分離出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。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等從環(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。基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因抗病植物①

背景：②

方法：③

成果：許多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常規(guī)育種的方法很難培育出抗病的新品種科學(xué)家將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因?qū)胫参镏校嘤隽宿D(zhuǎn)基因抗病植物轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等環(huán)斑病毒的外殼蛋白基因或復(fù)制酶基因轉(zhuǎn)入番木瓜黃瓜花葉病毒、煙草花葉病毒外殼蛋白基因轉(zhuǎn)入甜椒基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物①

背景：②

方法：③

成果：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，還會損傷作物，導(dǎo)致作物減產(chǎn)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轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等用除草劑后的轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉來田利于機(jī)械化生產(chǎn)，有效降低防除雜草的人工和成本基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用改良植物的品質(zhì)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)基因矮牽牛富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)基因矮牽牛基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用富含β胡蘿卜素、花青素、角黃素和蝦青素的轉(zhuǎn)基因大米抗褐變的轉(zhuǎn)基因土豆、雙孢菇和蘋果改良植物的品質(zhì)基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用提高動物的生長速率①

基因：②

成果：外源生長激素基因轉(zhuǎn)基因鯉魚改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)腸乳糖酶基因轉(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：②

成果：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。？基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用對微生物或動植物的細(xì)胞進(jìn)行基因改造生產(chǎn)藥物我國生產(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。細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等可以用來預(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；①

常見藥物類型：②

應(yīng)用：③

實例：基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用干擾素是人體或動物受到病毒侵染后產(chǎn)生的一種細(xì)胞因子，是一種具有干擾病毒復(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、乳腺癌、淋巴癌、多發(fā)骨髓瘤和某些白血病等。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法：現(xiàn)代生產(chǎn)方法：從人血液中白細(xì)胞提取，每300L血液只能提取1mg干擾素。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)酵母菌為真核生物，有生物膜系統(tǒng)，可通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體對產(chǎn)生的干擾素蛋白進(jìn)行加工和修飾，從而產(chǎn)生有活性的干擾素。與大腸桿菌相比，用酵母菌生產(chǎn)人的干擾素有什么優(yōu)勢？基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用讓轉(zhuǎn)基因哺乳動物批量生產(chǎn)藥物①

實例：②

培育過程：③應(yīng)用：乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器在牛、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。藥用蛋白基因乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動子等調(diào)控元件基因表達(dá)載體受精卵泌乳期分泌乳汁轉(zhuǎn)基因動物藥物蛋白顯微注射發(fā)育基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用幾乎所有細(xì)胞；目的是讓藥用蛋白基因只在乳腺細(xì)胞中表達(dá)。藥用蛋白基因存在于轉(zhuǎn)基因動物的哪些細(xì)胞中？培育乳腺生物反應(yīng)器時為什么要選用乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動子等調(diào)控元件與藥用蛋白基因重組在一起？①動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。與工廠化生產(chǎn)藥用蛋白相比，用動物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白的優(yōu)勢有哪些？將目的基因與膀胱上皮細(xì)胞中特異表達(dá)的基因的啟動子等調(diào)控元件重組。基于生產(chǎn)考慮，生物反應(yīng)器要方便產(chǎn)物的獲得，如乳腺-動物乳腺生物反應(yīng)器；膀胱-動物膀胱生物反應(yīng)器；血液-動物血液生物反應(yīng)器等。研制膀胱生物反應(yīng)器時，應(yīng)如何處理目的基因？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。膀胱生物反應(yīng)器哪些方面優(yōu)于乳腺生物反應(yīng)器？基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用用轉(zhuǎn)基因動物作為器官移植的供體①

人體器官移植的難題：②

解決途徑：b.最大難題：人體移植器官短缺是世界性難題尋求可替代的移植器官，如用豬的器官解決人類器官移植的來源問題免疫排斥豬的內(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)少于靈長類動物a.豬的優(yōu)點：基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用用轉(zhuǎn)基因動物作為器官移植的供體③

改造方法：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)因子抑制抗原決定基因表達(dá)或者基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用基因工程在食品工業(yè)方面的應(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。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

步驟：②

應(yīng)用：基因工程構(gòu)建基因工程菌工業(yè)發(fā)酵批量生產(chǎn)如：一種普遍使用的甜味劑（阿斯巴甜），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)。基因工程

和

發(fā)酵工程基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用凝乳酶的制備

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)。殺死未斷奶的小牛，將其第四胃的黏膜取出來提取。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法：現(xiàn)代生產(chǎn)方法：牛凝乳酶的基因載體基因表達(dá)載體大腸桿菌黑曲霉酵母菌凝乳酶工業(yè)發(fā)酵轉(zhuǎn)化基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用淀粉酶、脂酶的制備加工轉(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：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。基因工程在其他方面的應(yīng)用（改造的沼澤紅假單胞菌（R.palustris）TIE-1，僅用二氧化碳、太陽能電池板產(chǎn)生的電力和光生產(chǎn)正丁醇。）利用經(jīng)過基因改造的微生物來生產(chǎn)能源；利用“超級細(xì)菌”來處理環(huán)境污染。乳腺生物反應(yīng)器與基因工程菌生產(chǎn)藥物比較比較內(nèi)容