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选择性必修3

2023-05-24 第3章 基因工程 选择性必修3 生物技术与工程 新课导入 从社会中来 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、牛等动物的胰腺中获取。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？ 新课讲解 自20世纪70年代兴起后，得到飞速发展，展示出广阔前景。 医药卫生领域 食品工业方面 农牧业方面 基因工程的应用 近三、四十年来，基因工程的发展极为迅速，基因工程的成果层出不穷，展现出美好的发展前景，特别是在医药卫生、农牧业、食品、环境保护等方面。 3 新课讲解 一、基因工程在农牧业方面的应用 基因工程在农牧业中的应用发展迅速。 ▼转基因植物的应用成果： 1996-2017年，全世界转基因作物的种植面积增加了一百多倍， 目前，国际上获得转基因植株的植物种类很多，其中包括水稻、玉米、棉花、甜菜、油菜等作物；番茄、黄瓜、胡萝卜等蔬菜；首蓉、白三叶草等牧草；番木瓜、苹果、甜瓜、草莓等瓜果；矮牵牛、菊花、香石竹等花卉。 新课讲解 1.转基因抗虫植物：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，是目前防治作物虫害的一种发展趋势。已问世的转基因抗虫植物有转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稲和马铃薯等。 意义：减少农药用量，降低生产成本，减少环境污染。 2.转基因抗病植物：许多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常规育种的方法很难培育出抗病的新品种。科学家将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物，目前已经获得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、番茄等多种作物。 意义：提高农作物的抗病力，使农作物增产。 3.转基因抗除草剂植物：杂草常常危害农业生产，而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。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作物品种。这样在喷洒除草剂时，田间杂草会被杀死而作物不会受到损伤。目前已经获得转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 将相应的抗逆性基因导入植物体，获得抗逆作物。各种抗逆作物，如抗盐碱、抗干旱烟草等。提高农作物的抗逆能力，稳定高产。 5 新课讲解 4.改良植物的品质：随着生活水平的提高，人们越来越关注植物的营养价值、观赏价值等，利用转基因技术可以改良这些品质。例如，将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导人植物中，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%。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，大大提高了它的观赏价值。 (一)转基因植物的应用： 1.主要用于提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等)。 2.改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 1、方法：将优良性状基因导入植物体，获得优良品质植物。 2、成果：赖氨酸含量较高的玉米，耐储存番茄。 3、意义：改良植物的某些品质。 4、主要优良性状基因：如提高必需氨基酸含量的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因 6 新课讲解 新课讲解 转基因动物的成果前景广阔： (二)转基因动物的应用： 1.用于提高动物的生长速度。将外源生长激素基因导入动物的受精卵中，培育转生长激素动物。 2.改善畜产品的品质：转肠乳糖酶基因奶牛。 有些人喝了牛奶会肠胃不适，出现腹胀、肚痛、甚至腹泻。其中多数人是由于体内缺乏乳糖酶，对牛奶中的乳糖消化不好造成的。 新课讲解 二、基因工程在医药卫生领域的应用 对微生物或动植物细胞进行基因改造，使它们能够生产药物，是目前基因工程取得实际应用成果非常多的领域。 1.用转基因动物生产药物。 2.用转基因动物作器官移植的供体。 新课讲解 1.用转基因动物生产药物。 (1)利用基因工程技术使哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂”。 利用乳腺生物反应器或乳房生物反应器生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等。 ▼用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程： ①获取目的基因（例如血清白蛋白基因） ②构建基因表达载体(提示：要在血清白蛋白基因前加上乳腺组织中特异性表达的启动子，即乳腺蛋白基因的启动子） ③显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物(只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达)。 ▼乳腺生物反应器的优、缺点： 优点：①产量高；②质量好； ③成本低；④易提取。 缺点：乳腺生物反应器受生物性别的限制，动物的