3.3基因工程的应用（教学设计）-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

新教材生物学 人教版 选择性必修3 生物技术与工程 第3章 第3节 教学设计 第3章　基因工程 第3节　基因工程的应用 目录 一、核心素养对接 二、必备知识 三、探究实践 四、深化归纳 五、应用创新 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 第3章　基因工程 第3节　基因工程的应用 一、核心素养对接 1．基于基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业应用的实例说明基因工程给社会带来的巨大进步。 2．基于基因工程在各方面发展的前景，理性看待基因工程的安全性。 二、必备知识 （一）基因工程在农牧业方面的应用 1．转基因抗虫植物 (1)技术方法：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)实例：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。 2．转基因抗病植物 (1)技术方法：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。 (2)实例：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 3．转基因抗除草剂植物 (1)技术方法：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。 (2)实例：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 4．改良植物的品质 (1)技术方法：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。 (2)实例：某种转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。 5．提高动物的生长速率 (1)技术方法：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)实例：转基因鲤鱼。 6．改善畜产品的品质 (1)技术方法：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组。 (2)实例：乳汁中乳糖含量大大降低的转基因奶牛。 （二）基因工程在医药卫生领域的应用 1．技术方法 (1)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。 (2)利用乳腺生物反应器生产药物：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元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，培育出的转基因动物通过分泌乳汁来生产所需要的药物。 (3)培育移植器官：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，或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官。 2．实例 重组人干扰素、促红细胞生成素、抗凝血酶、血清白蛋白等。 （三）基因工程在食品工业方面的应用 1．技术方法 利用基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。例如，将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。 2．实例 淀粉酶、脂肪酶、天冬氨酸和苯丙氨酸。 判一判(正确的打“√”，错误的打“×”) 1．农业害虫不会对转基因抗虫作物产生抗性。 (×) 提示：农业害虫仍会对转基因抗虫作物产生抗性。 2．培育转基因抗病植物的目的基因主要来源于病毒、真菌。 (√) 3．基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。(×) 提示：培育转基因动物时，所选用的受体细胞一般是受精卵；培育转基因植物时，所选用的受体细胞可以是受精卵，也可以是体细胞。 4．利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。 (√) 5．乳腺生物反应器就是把药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。 (×) 提示：乳腺生物反应器是把药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中。 三、探究实践 核心点一：利用乳腺生物反应器和工程菌生产药物 合作探究 　　资料1　干扰素是治疗癌症的重要药物，每300 L人血液中只能提取出1 mg干扰素，所以从血液中提取的干扰素价格昂贵。某生物制药公司用如下方法生产干扰素(如下图所示)。 资料2　科学家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元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。目前，科学家已经在牛、山羊等动物乳腺生物反应器中，获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要的医药产品。 1．为了生产药物，常把药用蛋白基因构建的表达载体导入大肠杆菌或酵母菌细胞中构建工程菌，选用细菌或酵母菌作为受体细胞的优点有哪些？ 提示：细菌和酵母菌繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对少，生产能力大等。 2．培育乳腺生物反应器时为什么要选用乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件与药用蛋白基因重组在一起？ 提示：目的是让药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达。 3．继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了成功。科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。在研制膀胱生物反应