3.3 基因工程的应用-2023-2024学年下学期高二生物互动课堂优质课件（人教版2019选择性必修3）

选择性必修3 生物技术与工程 3.3 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，基因工程还有那些应用呢？ 抗虫棉、转基因大豆、重组人干扰素、促红细胞生成素等。 从社会中来 1.植物方面 一、基因工程在农牧业方面的应用 【资料1】基因工程在农牧业中的应用发展迅速。1996-2017年,全世界转基因作物的种植面积增加了一百多倍，从1.7×106hm²发展1.898×108hm2(如图)。据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6.6×108t，增加经济收益近1.3万亿元。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都超过了90%。2017年，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。 思考：转基因作物有哪些优点？ 减少化学杀虫剂使用量（生物防治），减少环境污染 增加作物产量 增加经济收益 转基因鲑鱼（后排）和正常鲑鱼（前排） 2.动物方面 一、基因工程在农牧业方面的应用 【资料2】在转基因动物方面，近些年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。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。 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。 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 污染环境，损害人类健康，增加生产成本。 使用化学农药的弊端 解决这些弊端的途径 1.1 转基因抗虫植物 抗虫 水稻 普通 水稻 一、基因工程在农牧业方面的应用 培育方法：从某些生物中分离出抗虫基因，导入作物，使其具有抗虫性 Bt毒蛋白基因 淀粉酶抑制剂基因 蛋白酶抑制剂基因 植物凝集素基因 阻断或降低蛋白酶的活性，使害虫不能正常消化食物，还会引起厌食反应。 导致细胞膜穿孔，细胞肿胀裂解。 产生的抑制剂可与害虫消化道内的淀粉酶结合。 可与害虫肠道黏膜上的某种物质结合，影响害虫对营养物质的吸收和利用。 抗虫目的基因种类 一、基因工程在农牧业方面的应用 抗病转基因植物 病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因 抗病毒基因 抗病毒转基因甜椒、番木瓜和烟草等。 举例 几丁质酶基因、抗毒素合成基因 抗真菌基因 1.2 转基因抗病植物 一、基因工程在农牧业方面的应用 培育方法：将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中， 培育出转基因抗病植物。 为什么?:植物病害是多种多样的，从根茎叶到花和果实都有病害发生。许多栽培作物自身缺少抗病基因。 转基因抗除草剂玉米 喷洒除草剂后，杂草全部除掉，转基因玉米生长正常。 未洒除草剂，杂草丛生。 优点：在喷洒除草剂时，田间杂草会被杀死而作物不会受到损伤。 1.3 转基因除草剂植物 一、基因工程在农牧业方面的应用 培育方法：将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物， 可培育出抗除草剂的作物品种。 举例：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等 为什么？： 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。杂草对除草剂产生抗性，残留除草剂对人体有危害。 ①使食品的营养成分均衡 将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入植物，或改变这种氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量。 将富含氨基酸的蛋白质编码基因导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量提高30%。 转基因高赖氨酸玉米 1.4 利用转基因改良植物品质 一、基因工程在农牧业方面的应用 ②丰富花品颜色，提高观赏价值。 将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色。 转基因矮牵牛 普通矮牵牛 1.4 利用转基因改良植物品质 一、基因工程在农牧业方面的应用 普通鲤鱼 转基因鲤鱼 科学家们将外源生长激素基因，导入动物体内，以提高动物生长速率。 1.5 用于提高动物生长速