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

3.3基因工程的应用的学案 【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】 【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】 基因工程在农牧业方面的应用 1．改良植物品种 (1) 转基因抗虫植物 a.方法：从某些生物中分离出具有 的基因导入作物中。 b.实例：转基因抗虫 、玉米、大豆、 和马铃薯等。 (2)转基因抗病植物 a.方法：将来源于某些 等的抗病基因导入植物。 b.实例：转基因抗病毒 、番木瓜和烟草等。 (3)转基因抗除草剂植物 a.方法：将 的基因导入作物。 b.实例：转基因抗除草剂 、 、油菜和甜菜等。 (4)改良植物的品质 a.提高营养价值 方法：将必需氨基酸含量多的 编码基因导入植物 实例： 含量提升30%的转基因玉米 b.提高观赏价值 方法：将与植物 代谢相关的基因导入矮牵牛 实例：转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异 2.改良动物品种 (1)提高动物的生长速率 a.方法：将外源生长激素基因导入 。 b.实例： 提高42%-115%的转基因鲤鱼。 (2)改善畜产品的品质 a.方法：将 基因导入奶牛基因组。 b.实例：大降低牛奶中 的含量，解决乳糖不耐受问题。 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　 　 ，使它们能够生产药物。 ②利用乳腺生物反应器生产药物：将　 　 基因与乳腺中特异表达的基因的 　 　 等调控元件重组在一起，通过　 　 导入哺乳动物的受精卵中，培育出的转基因动物通过　 　 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　 　 抑制 　 基因的表达或设法除去　 　 基因，然后再结合　 　 技术，培育出不会引起　 　 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。 基因工程在食品工业方面的应用 1.阿斯巴甜是一种普遍使用的甜味剂,主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成,这两种氨基酸就可以通过基因工程实现大规模生产。 2.科学家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。 3.通过 　构建基因工程菌    ,然后用发酵技术大量生产食品工业用酶。相比从天然产物中提取的酶,用基因工程技术获得的工业用酶的纯度更高,而且它的生产成本显著降低 ,生产效率较高。除上述应用外,基因工程还能培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理　环境污染    ,利用经过基因改造的微生物来生产能源等。 【易错提示】 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】 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 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 工程菌 含义 指让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白 指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系 受体基因结构与人类基因结构差异 动物基因结构与人类的基因结构基本相同 细菌和酵母菌的基因结构与人类有较大差异 基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌合成的药物蛋白可能没有活性