3.3 基因工程的应用-2023-2024学年高二生物同步优选备课一点通（人教版2019选择性必修3）

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。 从社会中来 思考：基因工程还有哪些应用呢? 基因工程的应用 农牧业方面 食品工业 医疗卫生领域 教学目标 1.举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。 2.认同基因工程的应用价值。 3.关注基因工程的进展。 教学重点 基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。 教学难点 乳腺生物反应器 科学思维、 社会责任 转基因技术在生活中的应用 基因工程在农牧业中的应用发展迅速。已被广泛用于改良动植物品种、提高作物和畜产品产量等方面。 2016年世界范围的统计数据表明，转基因作物的种植使化学杀虫剂施用量减少了8.2%，作物产量增加了66×108 t，增加经济收益近1.3万亿元。 1996 2017 0 100 200 189.8 1.7 全世界转基因作物种植面积/( ×106hm2) 1996—2017年，全世界转基因作物种植趋势变化 年份 一、基因工程在农牧业方面的应用 1.植物方面 5 转基因抗虫棉花、玉米、水稻、大豆、马铃薯等。 转基因抗虫水稻（绿色植株）与 对照（被害虫侵害的黄色植株） 一、基因工程在农牧业方面的应用 ⑴转基因抗虫植物 ①目的基因： 具有抗虫功能的基因 ②成功实例： ⑵转基因抗病植物 转基因抗病毒甜椒、 番木瓜、烟草等。 ①目的基因及来源： 来源于某些病毒、真菌等的抗病基因 ②成功实例： 转基因抗病毒甜椒 6 转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜、甜菜等。 一、基因工程在农牧业方面的应用 ⑶转基因抗除草剂植物 ①目的基因： 降解或抵抗某种除草剂的基因 ②成功实例： ⑷改良植物的品质 某种转基因玉米、 转基因矮牵牛等。 ①目的基因： 如某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、与花青素代谢相关的基因 ②成功实例： 施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田 转基因矮牵牛 7 几乎每年都有令人瞩目的研究成果报道，有些成果正进入实用化和商业化开发阶段。 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。 转基因大西洋鲑 2.动物方面 一、基因工程在农牧业方面的应用 8 转基因鲤鱼等。 一、基因工程在农牧业方面的应用 ⑴提高动物的生长速率 ①目的基因： 外源生长激素基因 ②成功实例： ⑵改善畜产品的品质 ②目的基因及来源： 如肠乳糖酶基因等 ①乳糖不耐受？ 转生长激素基因鲤鱼（下） 与非转基因鲤鱼（上） 乳汁中乳糖含量大大降低的转基因牛 ③成功实例： 9 1.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。 这些药物包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等，可用来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。 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。 我国生产的部分基因工程药物 二、基因工程在医药卫生领域的应用 干扰素 课本P90资料卡 中国干扰素之父---侯云德院士 改造微生物或动植物细胞生产药物 将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控原件重组。获得转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可通过分泌乳汁来生产所需要的药品。 目前，已在牛和山羊等乳腺生物反应器中，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。 2.用转基因哺乳动物生产药物 二、基因工程在医药卫生领域的应用 ⑴乳腺（房）生物反应器 ⑵成功实例 ”“乳房生物反应器” 12 1.为什么要用动物乳腺作为反应器生产高价值的蛋白质产品呢? 这是因为动物乳房是一种高度分化的腺体，合成蛋白质的能力非常强，尤其是一些经过长期的遗传改良，专门产奶的乳用动物品种，其乳腺的蛋白质合成能力惊人。一头优质奶牛，一年可产奶10000kg，即便是一头奶山羊，一年也可产奶2000kg。 二、基因工程在医药卫生领域的应用 2.乳腺生物反应器归纳起来有四大优点： ①产量高，易收获目标产品，产品可以随乳汁分泌排出动物体外；②目标产品的质量好，乳腺组织不仅具有按照遗传信息流向合成蛋白质的能力，而且具备全面的修饰和加工蛋白质的能力，如糖基化、羧基化、磷酸化、分子组装等，微生物和植物都不具备这种全面的蛋白质后加工能力； ③产品生产成本低；④从乳汁中提取产品，操比较简单。 3.正因为利用乳腺生物反应器生产高附加值的产品有上述优点，目前利用它生产医用蛋白已成为一种风险投资产业，受到科学界