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

本节聚焦: 基因工程的应用有哪些？ 怎样理性地看待基因工程在生产和生活中的应用？ 选择性必修3/第3章/基因工程/ 第3节 基因工程的应用 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 基因工程自20世纪70年代兴起后，得到了飞速的发展，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面，展示出广阔的前景。 一、基因工程在农牧业方面的应用 转基因作物方面： 全世界转基因农作物面积呈增加趋势。 ①1996-2017年，全世界转基因作物种植面积增加了100多倍。转基因作物的种植使化学农药的施用量减少了8.2%，作物产量增加了6.6×108t，增加经济效益1.3万亿。 ②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%。 ③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； 3 转基因动物方面： 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。 转基因鲑鱼（后排）和正常鲑鱼（前排） 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。 一、基因工程在农牧业方面的应用 目前，基因工程技术已被广泛用于改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面。 转基因抗虫植物 农牧业方面的应用 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 抗逆性 一、基因工程在农牧业方面的应用 1.转基因抗虫植物 原理： 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。 实例： 转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。 转基因抗虫水稻(绿色)与对照(黄色) 转基因抗病毒甜椒 2.转基因抗病植物 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。 转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 原理： 实例： 一、基因工程在农牧业方面的应用 3.转基因抗除草剂植物 施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田 原理： 实例： 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。 抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 4.改良植物的品质 例如：将某种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%。 ①改良植物的营养价值 富含赖氨酸的转基因玉米 一、基因工程在农牧业方面的应用 例如：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。 4.改良植物的品质 ②改良观赏价值 转基因矮牵牛 转生长激素基因鲤鱼（下） 与非转基因鲤鱼（上） 5.提高动物的生长速率 原理： 实例： 将外源生长激素基因导入动物体内，提高动物的生长速率。 转基因鲤鱼比非转基因鲤鱼生长速率提高了42%～115%。 一、基因工程在农牧业方面的应用 6.改善畜产品的品质 原因： 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。 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。 原理： 过程： 一、基因工程在农牧业方面的应用 乳糖酶基因 乳腺中特异表达的基因的启动子 重组载体 早期胚胎 代孕母体 转基因奶牛 牛受 精卵 显微注射 体外胚胎培养 胚胎移植 分娩 (乳汁中乳糖含量下降) 二、基因工程在医药卫生领域的应用 对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们能够生产药物，包括细胞因子，抗体，疫苗和激素等，可以用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病、类风湿关节炎等。 1.微生物制药 原因： 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。 解决问题： 对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物。 药物蛋白基因 载体 重组载体