3.3基因工程的应用课件2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第三章 第3节 基因工程的应用 基因表达的蛋白质 质粒 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。 过渡 除了生产胰岛素，基因工程还有哪些应用呢? 从社会中来 1 基因工程在农牧业方面的应用 2 基因工程在医药卫生领域的应用 目 录 基因工程的应用 3 基因工程在食品工业方面的应用 基因工程在农牧业方面的应用 一 阅读教材中 “基因工程在农牧业方面的应用”部分的内容，然后以小组为单位，按照下表中的几个方面进行梳理、讨论，填写表格。 【归纳概括】 任务一 一、基因工程在农牧业方面的应用 项目 举例 为什么要做 怎样做 成效如何 转基因植物 抗虫 抗病 抗除草剂 改良品质 转基因动物 提高生长速率 改良畜产品品质 转基因抗虫棉 转基因抗虫水稻(绿色植株)对照(被害虫侵害的黄色植株) (1)方法： 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 (2)成果： 转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等 1.转基因抗虫植物 非转基因棉 从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性。 ①减少了化学农药的使用量；②降低了环境污染；③降低了生产成本。 1.转基因抗虫植物 思考 转基因抗虫棉 非转基因棉 化学农药 (1)背景： 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 (2)方法： 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 (3)成果： 转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等 转基因抗病毒甜椒 2.转基因抗病植物 转基因抗病毒番木瓜 转基因抗病毒烟草 (1)背景： 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 (2)方法： 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 (3)成果： 转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等 种植转基因抗除草剂大豆的农田 用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田 3.转基因抗除草剂植物 优良基因 成果 4.改良植物的品质 某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因 与植物花青素代谢相关的基因 转基因矮牵牛 富含赖氨酸的转基因玉米 (1)基因： 外源生长激素基因 (2)成果： 转基因鲤鱼 5.提高动物的生长速率 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。 (2)培育方法： 转基因小鼠 (1)基因： 肠乳糖酶基因 (2)成果： 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 肠乳糖酶基因在奶牛乳腺细胞中表达出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。 为什么将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组能降低牛奶中的乳糖含量？ 6.改善畜产品的品质 思考 基因工程在医药卫生领域的应用 二 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。 细胞因子、抗体、疫苗和激素等 (1)常见药物类型： (2)应用： 预防治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等 (3)实例： 二、基因工程在医药卫生领域的应用 1.对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物 14 干扰素是人体或动物受到病毒侵染后产生的一种细胞因子，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、乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等。 (1)传统生产方法： (2)现代生产方法： 干扰素基因 质粒 重组质粒 大肠杆菌或酵母菌 可大量生产干扰素的大肠杆菌或酵母菌 构建 导入 培养 资料卡 从人血液中白细胞提取，每300L血液只能提取1mg干扰素 酵母菌为真核生物，有生物膜系统，可通过内质网和高尔基体对产生的胰岛素进行加工和修饰，从而产生有活性的胰岛素。 与大肠杆菌相比，用酵母菌生产人的胰岛素有什么优势？ 思考 大肠杆菌 酵母菌 阅读教材中与乳腺生物反应器有关的内容，讨论、回答下列问题。 获得乳腺生物反应器的步骤与培育普通转基因动物的步骤有什么区别？ 与工厂化生产药用蛋白相比，用动物乳腺生物反应器生产药用蛋白的优势有哪些？ 绘制用基因工程技术获得乳腺生物反应器的流程图 【合作探究】 任务二 2.让转基因哺乳动物批量生产药物 目前已经在牛、山羊等动物的乳腺生物反应器中，获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要医药产品 (1)实例： 乳腺生物反应器或乳房生物反应器 (2)培育过程： (3)应用： 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 受精卵 泌乳期 分泌乳汁