高中生物第3章基因工程第3節(jié) 基因工程的應(yīng)用教案配套ppt課件-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

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(dòng)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(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因工物——重組人胰島素已經(jīng)研制成功并得到廣泛應(yīng)用。
抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因大豆、重組人干擾素等。
思考：除了生產(chǎn)胰島素，基因工程還有哪些應(yīng)用呢？
基因工程自20世紀(jì)70年代興起后，得到飛速的發(fā)展，展示出廣闊的應(yīng)用前景。
基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用
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(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(wàn)億。
②美國(guó)是世界上轉(zhuǎn)基因作物種植面積最大的國(guó)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(guó)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；
①幾乎每年都有令人矚目的研究成果報(bào)道，有些成果正在進(jìn)入實(shí)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(dòng)物——轉(zhuǎn)基因大西洋鮭（俗稱“三文魚”）在美國(guó)獲得批準(zhǔn)上市。
轉(zhuǎn)基因大西洋鮭的優(yōu)點(diǎn)：（1）縮短了生長(zhǎng)周期（2）都是雌性而且不育，避免了野生鮭魚雜交的風(fēng)險(xiǎn)。
將來(lái)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。
將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胱魑铮膳嘤? 抗除草劑的作物品種。
3.轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物
①培育方法：利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、觀賞價(jià)值等。
將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏校岣甙被岬暮?，科學(xué)家培育的某種轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對(duì)照高30%。
5.提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率
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(guó)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）
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(guó)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(yíng)養(yǎng)成分不受影響。
基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用
讓轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物
用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作為器官移植的供體
對(duì)微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn)行基因改造生產(chǎn)藥物
我國(guó)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
可以用來(lái)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.對(duì)微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn)行基因改造生產(chǎn)藥物
細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等。
干擾素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。此外，干擾素對(duì)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。
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，每300L血液只能提取1mg干擾素。1980-1982年，科學(xué)家用基因工程方法從大腸桿菌及酵母菌細(xì)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。
1993年我國(guó)批準(zhǔn)生產(chǎn)重組人干擾素α-1b，它是我國(guó)批準(zhǔn)生產(chǎn)的第一個(gè)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。
2.讓轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物
乳腺中特異表達(dá)的基因啟動(dòng)子
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
乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器
適合于表達(dá)高等動(dòng)物體內(nèi)的復(fù)雜蛋白制備乳腺反應(yīng)器的方法成熟乳腺是天然的高效合成蛋白質(zhì)的器官乳汁中重組蛋白的提取和純化相對(duì)容易
動(dòng)物泌乳期有間隔有些蛋白不能在乳腺里表達(dá)某些蛋白在乳腺中的修飾可能與天然狀態(tài)不同
優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高；成本低；產(chǎn)品質(zhì)量好，易提取。
1、乳腺生物反應(yīng)器指的是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳腺嗎？
讓藥用蛋白基因只在乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)。
不局限于性別與生長(zhǎng)期（乳腺生物反應(yīng)器必須是雌性，且泌乳期才會(huì)分泌）。
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)子重組。
不是，乳腺生物反應(yīng)器指的就是這個(gè)轉(zhuǎn)基因生物。
2、為什么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？
3、藥用蛋白基因存在于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的哪些細(xì)胞中？
4、膀胱生物反應(yīng)器哪些方面優(yōu)于乳腺生物反應(yīng)器？
5、研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)如何處理目的基因？
3.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作為器官移植的供體
（3）用轉(zhuǎn)基因動(dòng)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
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(dǎo)致人類疾病的病毒遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長(zhǎng)類動(dòng)物
a.在器官供體的基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)；
b.設(shè)法除去抗原決定基因，然后再結(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)基因克隆豬器官。
解決人體移植器官短缺問題；避免免疫排斥反應(yīng)。
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
用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類。
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(guò)基因工程實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
奶酪生產(chǎn)中用來(lái)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(guò)工業(yè)發(fā)酵批量生產(chǎn)凝乳酶
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。
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)
4. 其他應(yīng)用：環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用
利用經(jīng)過(guò)基因改造的微生物生產(chǎn)清潔能源
培育可以降解多種污染物的“超級(jí)細(xì)菌”治理環(huán)境污染
1．下列有關(guān)基因工程的應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是（）A．利用基因工程可改良作物的品質(zhì)，提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值B．通過(guò)乳腺生物反應(yīng)器可生產(chǎn)抗凝血酶等重要的醫(yī)藥產(chǎn)品C．將正常基因?qū)胧荏w細(xì)胞，以對(duì)21三體綜合征進(jìn)行治療D．制備工程菌以實(shí)現(xiàn)對(duì)胰島素、血清白蛋白的大規(guī)模生產(chǎn)
2．采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫?，培育出轉(zhuǎn)基因羊。但是人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。以下有關(guān)敘述正確的是（）A．人凝血因子基因只存在于山羊的乳腺細(xì)胞中B．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)入羊的受精卵C．在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因在各種體細(xì)胞中都能表達(dá)D．人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄時(shí)，DNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA

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