3.3 基因工程的应用-【轻松备课】2022-2023学年高二生物同步精品课件（人教版2019选择性必修3）

基因工程的应用 第3章 第3节 1 羊产出蜘蛛丝——动物转基因技术 抗病毒基因 鱼类的抗冻蛋白基因 萤火虫的荧光基因 乌龟的长寿基因 人类胰岛素的合成基因 富含赖氨酸的蛋白质合成基因 植物花青素（花色）代谢有关的基因 根据基因工程的原理我们可以利用下面这些基因培育什么样的个体呢？ 受体细胞 = 导入 ？ 基因工程自20世纪70年代兴起后， 得到了飞速的发展， 展示出广阔的前景。 3 基因工程的应用 植物基因工程硕果累累 动物基因工程前景广阔 基因工程药品异军突起 基因治疗曙光初照 美国是转基因作物种植面积最大的国家，转基因棉花、大豆、玉米的种植面积占相关作物种植面积的比例超过90%。 2017年，我国转基因作物的种植面积位居世界第八位，商业化种植的转基因作物有棉花和番木瓜。 2015年11月，第一种用于食用的转基因动物——大西洋鲑（俗称“三文鱼”）在美国获得批准上市。 大西洋鲑 ￭基因工程在农牧业方面的应用 一、植物基因工程硕果累累 ①抗虫转基因植物 ②抗病转基因植物 ③抗逆转基因植物 ④利用转基因改良作物品质，提高产量 1.1 抗虫转基因植物 从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，导入农作物，使其具有抗虫性，已成为防治作物虫害的发展趋势。 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 用于杀虫的基因主要是 : 我国转基因抗虫棉。 图为 苏云金芽孢杆菌 为什么Bt毒蛋白对哺乳动物、其他昆虫无毒害作用？ 特异性受体、碱性环境的肠道 Bt毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌中分离出的抗虫基因，该基因编码的蛋白质会进入害虫的肠道，在消化酶的作用下，水解成分子质量较小的有毒多肽，这些多肽结合在肠上皮细胞的特异性受体上，导致细胞膜穿孔，细胞肿胀裂解。最后造成害虫死亡。 蛋白酶抑制剂基因广泛存在于植物中，该基因产生的抑制剂可与害虫消化道内的蛋白酶结合，阻断或降低蛋白酶的活性，使害虫不能正常消化食物，还会引起厌食反应。 淀粉酶抑制剂基因产生的抑制剂可与害虫消化道内的淀粉酶结合。 植物凝集素基因会控制合成一种糖蛋白，这种糖蛋白可与害虫肠道黏膜上的某种物质结合，影响害虫对营养物质的吸收和利用。 1.2 抗病转基因植物 病原微生物指引起植物生病的微生物，如病毒、真菌和细菌等 目前人们已获得：抗烟草花叶病毒的转基因烟草 抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。 病毒外壳蛋白基因（CP基因） 病毒的复制酶基因 抗病毒基因： 几丁质酶基因 抗毒素合成基因 抗真菌基因： 常规育种很难培育出抗病毒的新品种，因为许多栽培作物缺少抗病（毒）的基因。 例子：抗病转基因植物 拓展：病毒外壳蛋白基因的抗病毒机理 一种假说认为：CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。 另一种假说认为：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。 然而最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。 1）哪些环境条件会造成农作物低产、减产？ 盐碱、干旱、低温和涝害等 2）盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？ 细胞内的渗透压调节 3）我国西北地区的主要气候特点是年降雨量小，从而影响粮食 的产量，如果从基因工程的角度考虑，如何避免粮食减产？ 思考·讨论: 可以用基因工程技术培育抗旱作物（筛选获取抗旱基因） 1.3抗逆转基因植物 调节细胞渗透压的基因 鱼的抗冻蛋白基因 抗除草剂基因 用于抗逆的基因主要是 : 抗盐碱和干旱 耐寒 补充：抗除草剂基因有何用途？ 喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物 1.4利用转基因改良植物品质 例1：使食品的营养成分均衡 科学家们将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入植物，或改变这种氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量。 我国科学家培育出了赖氨酸含量提高30%的转基因玉米。 豆类食品含蛋氨酸（即甲硫氨酸）比较少，大米、玉米、小麦则含赖氨酸比较少。这些人体必需氨基酸的缺少对健康很不利。 1.4利用转基因改良植物品质 番茄富含维生素，但不耐储存。 我国科学家将控制番茄成熟的基因导入番茄，获得转基因延熟番茄。储存时间可延长1-2个月，有的可达80多天。 例2：转基因耐储存番茄 1.4利用转基因改良植物品质 例3：转基因矮牵牛花