2023届高三生物一轮复习课件 基因工程的应用、蛋白质工程

一轮复习 基因工程的应用 人干扰素α-2b 基因工程自20世纪70年代兴起后，得到飞速的发展，展示出广阔的应用前景。 医药卫生 食品工业 农牧业 转基因抗虫植物 转基因抗病植物 转基因抗除草剂植物 改良植物的品质 提高动物的生长速率 改良畜产品的品质 细胞因子 抗体 疫苗 激素 食品工业用酶 食品工业用氨基酸 食品工业用维生素 （一）基因工程在农牧业方面的应用 思考：转基因作物有哪些优点？ 减少化学杀虫剂使用量 增加作物产量 增加经济收益 植物方面 动物方面 转基因鲑鱼（后排） 和正常鲑鱼（前排） ①几乎每年都有令人瞩目的研究成果报道，有些成果正在进入实用化和商业化开发的阶段； ②2015年11月，第一种用于食用的转基因动物——转基因大西洋鲑（俗称“三文鱼”）在美国获得批准上市。 转基因大西洋鲑的优点 （1）缩短了生长周期 （2）都是雌性而且不育，避免了野生鲑鱼杂交的风险。 改良动植物品种 应用于： 提高作物和畜产品产量 1.转基因抗虫植物 原因 世界上每年因虫害造成农产品损失估计为13% 解决问题 从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因， 导入作物。 转基因抗虫棉、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。 成果 苏云金芽孢杆菌 BT抗虫蛋白基因 Ti质粒 重组Ti质粒 子房或花柱切面 转基因种子 转基因植物 农杆菌 作物细胞 抗虫作物 2.转基因抗病植物 原因 许多栽培作物自身缺少抗病基因 解决问题 将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中 转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 成果 病菌真菌 抗病基因 Ti质粒 重组Ti质粒 农杆菌 作物细胞 抗病作物 子房或花柱切面 转基因种子 转基因植物 3.转基因抗除草剂植物 原因 大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作物，导致作物减产 解决问题 降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出抗除草剂的作物品种 转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等 成果 降解或抵抗除草剂的基因 Ti质粒 重组Ti质粒 子房或花柱切面 转基因种子 转基因植物 4.改良植物品质 原因 人们关注植物的营养价值、观赏价值等。 解决问题 将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量，科学家培育的某种转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。 富含赖氨酸的蛋白质基因 Ti质粒 重组Ti质粒 农杆菌 玉米细胞 富含赖氨酸的蛋白质转基因玉米 4.改良植物品质 原因 人们关注植物的营养价值、观赏价值等。 解决问题 我国科学家将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了它的观赏价值。 植物花青素代谢相关的基因 Ti质粒 重组Ti质粒 农杆菌 矮牵牛细胞 颜色变异的转基因矮牵牛 转基因矮牵牛 5.提高动物的生长速率 原因 外源生长激素基因的表达可以使动物生长得很快 解决问题 科学家将外源生长激素基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。 转基因鲤鱼 成果 外源生长素基因 受精卵 早期 胚胎 代孕 母体 转基因动物 显微注射 培养 胚胎 移植 转生长激素基因鲤鱼（下） 与非转基因鲤鱼（上） 6.改善畜产品的品质 原因 解决问题 乳糖 酶基因 牛受 精卵 早期 胚胎 代孕 母体 转基因奶牛 显微注射 培养 胚胎 移植 有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后会出现腹泻等不适症状，这称为乳糖不耐受。我国约有1/3的成年人乳糖不耐受。 科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响 （二）基因工程在医药卫生领域的应用 原因 解决问题 传统的蛋白质类药物生产中，是直接从生物的组织、细胞或血液中提取而来的，所以产量低，价格贵，供应不足 对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物 1.微生物制药 药物蛋白基因 载体 重组载体 微生物细胞 转基因微生物 药物蛋白 药物成果 细胞因子、抗体、疫苗和激素等。 药物应用 实 例 可以用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等。 我国生产的重组人干扰素、血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子等基因工程药物均已投放市场。 资料卡——干扰素 干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病。此外，干扰素对于治疗乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等也有一定的疗效。 传统生产干扰素的方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L血液只能提取1mg干扰素。1980-1982年，科学家用基因工程方法从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，从1Kg培养物中可以得到20—40mg干扰素。 1993年我国批准生产重组人干扰素α-1b，它是我国批准生产的第一个基因工程药物，目前主要用于治疗慢性乙型肝炎、慢性丙