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

第3节基因工程的应用的学案 【学习目标】 (一)学习目标 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并关注基因工程的进展。 3.举例说明转基因矮牵牛的培养流程和乳腺生物反应器的培育过程。 【学习重难点】 (一)学习重难点 【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。 【预习新知】 (一)基因工程在医药卫生领域的应用 1.基因工程改造微生物或动植物的细胞生产药物 (1)常见药物类型： 、抗体、疫苗和激素等。 (2)应用：可以用来和人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等。 (3)实例：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。 【资料卡·干扰素】干扰素是一种具有 作用的 ,在临床上被广泛用于治 疗病毒感染性疾病。此外，干扰素对于治疗乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等也有 一定的疗效。传统生产干扰素的方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L血液只能提取出 1mg千扰素。1980一1982年，科学家用基因工程方法从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰 素，从1Kg培养物中可以得到20~40mg干扰素。1993年我国批准生产重组人干扰素a-1b, 它是我国批准生产的第一个基因工程药物，目前主要用于治疗慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等。 2.让转基因哺乳动物批量生产药物 (1)实例：将 基因与乳腺中 等调控元件重组在一起，通过 的方法导入哺乳动物的 中，由这个 发育成的转基因动物在进入 泌乳期后，可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。 (2)应用：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-抗胰蛋白酶等重要的医药产品。 3,用转基因动物作为器官移植的供体 (1)实例：人体移植器官是世界性难题。由于猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为 相似，猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物，若用猪的器官来解决器官 的来源问题，实现的最大难题是 (2)改造方法：在器官供体的基因组中导入某种 以 抗原决定基因的表达： 或设法 抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起 反应的转基因 克隆猪器官。 【思考】假如某位心脏病病人换上经过改造的猪心脏后，过上健康人的生活，在生活中，他会 遭到歧视吗？对此你怎么看？ 【易错提示】 (一)易错提示 基因工程应用的四个易混点 (1)动物基因工程的目的主要是改良畜产品的品质或者是用转基因动物生产药物。 (2)高产青霉菌是诱变产生的，不属于基因工程菌。 (3)乳腺生物反应器的操作过程中，构建基因表达载体时，目的基因首端要连接乳腺蛋白基因 的启动子等调控组件，否则目的基因在乳腺上皮细胞中不能转录。将构建好的基因表达载体导 入受精卵，而不是乳腺上皮细胞，这样由受精卵发育成的个体体细胞均含有目的基因（如药用 蛋白基因)，但该基因只在乳腺上皮细胞中表达。 (4)与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器的优点是从转基因动物一出生就可以收集产物， 不用考虑动物的性别和是否正处于生殖期。膀胱生物反应器最显著的优势在于从尿液中提取蛋 白质比从乳汁中提取更简便、高效。 【深化探究】 (一)深化探究 利用乳腺生物反应器和工程菌生产药物 1,乳腺生物反应器的操作过程 获取目的基因 (如血清白蛋白基因) 构建基因表达载体 (在血清白蛋白基因前加 乳腺蛋白基因的启动子) 显微注射导入哺乳动物受精卵中 入 形成胚胎 将胚胎送人母体动物 发育成转基因动物 (只有在产下的雌性个体 中，转入的基因才能表达) 2.乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别 比较内容 乳腺生物反应器 工程南 指用基因工程的方法，使外源基 指让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异 含义 因得到高效表达的菌类细胞株 表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白 系 受体基因结构与人类基因结 动物基因结构与人类的基因结构基本相 细菌和酵母菌的基因结构与人 构差异 同 类有较大差异 细菌合成的药物蛋白可能没有 基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 活性 受体细胞 动物受精卵 微生物细胞 目的基因导入方式 显微注射法 感受态细胞法 需严格灭菌，严格控制工程菌所 不需严格灭菌：温度等外界条件对其影响 生产条件 需的温度、pH、营养物质浓度等 不大 外界条件 从微生物细胞或其培养液中提 药物提取 从动物乳汁中提取 取 生产设备 畜牧业生产、提取设备 发酵生产、提取设备 合作探究：()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静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