第09讲 基因工程的应用及蛋白质工程-【寒假自学课】高二生物寒假提升精品讲义（人教版2019选择性必修3）

第09讲 基因工程的应用及蛋白质工程 【学习目标】 1.举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。 2.举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。 3.认同基因工程的应用价值，关注基因工程的进展。 【基础知识】 一、基因工程在农业方面的应用 1.培育抗逆性品种 将某些生物的抗虫基因、某些病毒、真菌的抗病基因、降解或抵抗某种除草剂的基因、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。 抗虫基因作物的意义：减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。 2.改良植物的品质 利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。 归纳总结 类型 项目 抗虫转基因植物 抗病转基因植物 方法 从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入植物中 将抗病基因导入植物中 基因种类 Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等 ①抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因 ②抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因 成果 转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等 抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等 意义 减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染，降低了对人体健康的损害 1.抗逆基因：利用调节细胞渗透压的基因使作物抗盐碱、抗干旱，导入鱼的抗冻蛋白基因使作物抗寒；导入抗除草剂基因使作物抗除草剂。 2.成果：抗盐碱、抗干旱的烟草；抗寒的番茄；抗除草剂的大豆、玉米等。 四、利用转基因改良植物的品质 1.将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照组提高30%。 2.将控制番茄果实成熟的基因导入番茄，获得了转基因延熟番茄。 3.将与植物花青素代谢有关的基因导入矮牵牛，获得了转基因矮牵牛。 转基因作物及其目的基因 作物种类 目的基因 抗虫棉、水稻 来自苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因 抗烟草花叶病毒的烟草、抗病毒的 小麦 病毒外壳蛋白基因和病毒复制酶基因 抗真菌的烟草 几丁质酶基因和抗毒素合成基因 抗盐碱和干旱的烟草 调节细胞渗透压的基因 耐寒的番茄、烟草 来自鱼类的抗冻蛋白基因 抗除草剂大豆、玉米 抗除草剂基因 富含赖氨酸的转基因玉米 富含赖氨酸的蛋白质编码基因 转基因延熟番茄 控制果实成熟的基因 转基因矮牵牛 与植物花青素代谢有关的基因 异想天开：发荧光的烟草 荧光素和荧光酶基因 二、动物基因工程的应用 应用项目 基因来源 成果 提高动物的生长速度 外源生长激素基因 转基因绵羊、转基因鲤鱼 改善畜产品的品质 肠乳糖酶基因 转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少 转基因动物生产药物 药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子 乳腺（房）生物反应器 转基因动物作器官移植的供体 抑制或除去抗原决定基因 利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官 三、基因工程在医药卫生方面的应用 1.基因工程药物 （1）概念：利用转基因的工程菌生产的药物。 （2）原理：通过基因工程技术，使外源基因在工程菌细胞内高效表达。 （3）成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 （4）作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。 2.基因治疗 （1）概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 （2）体外基因治疗： 体内基因治疗：是直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。 （3）成果：将腺苷酸脱氨酶基因成功转入患者的淋巴细胞，治疗复合型免疫缺陷症。 （4）现状：处于初期的临床试验阶段。 3.乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别 乳腺生物反应器 工程菌 含义 将外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系 受体基因结构与人类基因结构差异 动物基因结构与人类的基因结构基本相同 细菌和酵母菌的基因结构与人类的基因结构有较大差异 基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌合成的药物蛋白可能没有活性 受体细胞 动物受精卵 微生物细胞 目的基因导入方式 显微注射法 感受态细胞法 生产条件 不需严格灭菌；温度等外界条件对其影响不大 需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件 药物提取 从动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取 生产设备 畜牧业生产、提取设备 工业生产，设备精良 4.基因诊断和基因治疗 1.基因诊断 （1）方法：DNA分子杂交法（DNA探针法） （2）