3.3基因工程的应用课件-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第3章 基因工程 第3节 基因工程的应用 低乳糖奶牛 基因工程肝炎疫苗 胰岛素是治疗糖尿病的特效药物。传统生产胰岛素的方法是从猪、牛等动物的胰腺中提取。曾经生产供一位糖尿病病人使用一年的胰岛素，需要上千头牛，生产的成本非常高。 1978年，科学家将编码人胰岛素的基因导入大肠杆菌细胞中，使大肠杆菌表达重组人胰岛素。我国拥有自主知识产权的基因工程药物—重组人胰岛素已经研制成功并得到广泛应用。除了生产胰岛素，基因工程还有哪些应用呢？ 重组人胰岛素注射液 从社会中来 一、基因工程在农牧业方面的应用 1.基因工程在农牧业方面的应用概述 1996-2017年，全世界转基因作物种植面积增加了一百多倍； 转基因作物的优点： 美国是世界上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。 (1)植物方面 化学杀虫剂使用量减少（生物防治） 作物产量增加 增加经济收益 一、基因工程在农牧业方面的应用 1.基因工程在农牧业方面的应用概述 (2)动物方面 转基因鲑鱼（后排）和正常鲑鱼（前排） 有些成果正在进入实用化和商业化开发的阶段； 2015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。 生长周期缩短，体重增加; 无繁殖能力,不与野生三文鱼交配产生种群， 对环境不会产生影响。 转基因抗虫植物 转基因抗病毒植物 转基因抗除草剂植物 将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，培育出转基因抗病毒植物，如转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物，如转基因抗虫棉花、玉米、大豆和马铃薯等。 将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的品种。如转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 一、基因工程在农牧业方面的应用 改良植物的品质 提高动物的生长速率 改良畜产品的品质 我国科学家成功地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，大大提高了植物的观赏价值。 由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得很快，科学家将其导入动物体内，以提高动物的生长速率，如转基因鲤鱼（冠鲤）。 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 1. 基因改造微生物或动植物的细胞生产药物 药物类型 细胞因子、抗体、疫苗和激素等 用途 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 成果 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 阅读P90的资料卡中关于干扰素的介绍，思考下列问题：①干扰素的化学本质是什么？ ②干扰素的作用机理是什么？ ③干扰素可以治疗哪些疾病？ ④传统生产干扰素的方法是什么？ ⑤目前大量生产干扰素的方法是什么？ ⑥我国批准生产的第一个基因工程药物的名称是什么？用于治疗哪些疾病？ 糖蛋白 干扰病毒复制 病毒感染性疾病、乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等 从人血液中的白细胞内提取 用基因工程方法从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得 重组人干扰素α-1b 主要用于治疗慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等 二、基因工程在医药卫生领域的应用 2.利用转基因哺乳动物批量生产药物 (1)实例： 乳腺生物反应器或乳房生物反应器 (2)培育过程： 药用蛋白基因 乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件 基因表达载体 显微注射 受精卵 泌乳期分泌乳汁 转基因动物 药物 注意：1.启动子具有物种和组织的特异性 早期胚胎培养 胚胎移植 早期胚胎 代孕母体 分娩 2.并非所有个体都可以作为乳腺生物反应器，应选择雌性个体 3.基因表达载体导入的是受精卵，而不是乳腺上皮细胞 二、基因工程在医药卫生领域的应用 (3)优缺点： 2.利用转基因哺乳动物批量生产药物 优点 A.适合于表达高等动物体内的复杂蛋白 B.制备乳腺反应器的方法成熟 C.乳腺是天然的高效合成蛋白质的器官 D.乳汁中重组蛋白的提取和纯化相对容易 不足 A.动物泌乳期有间隔 B.有些蛋白不能在乳腺里表达 C.某些蛋白在乳腺中的修饰可能与天然状态不同 二、基因工程在医药卫生领域的应用 a.在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达。 寻求可替代的移植器官，如用猪的器官来解决人类器官移植的来源问题。 3.用转基因动物作为器官移植的供体 ①人体器官移植的难题： 人体移植器官短缺 ②解决途径： a.猪的内脏构造、大小、血管分