3.3基因工程的应用课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第三章：基因工程 3.3基因工程的应用 目录 TABLE OF CONTENTS 01 基因工程在农牧业方面的应用 02 基因工程在医药卫生领域的应用 03 基因工程在食品工业方面的应用 04 练习 基因工程在农牧业方面的应用 01 基因工程在农牧业方面的应用 Mercury is the closest planet to the Sun and the smallest one in the Solar System—it’s only a bit larger than our Moon, The planet’s name has nothing to do with ×106/hm2 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。 1996—2017年，全世界转 基因作物种植面积变化 1996年 类别 1 1.7 2017年 类别 1 189.8 基因工程在农牧业方面的应用 Mercury is the closest planet to the Sun and the smallest one in the Solar System—it’s only a bit larger than our Moon, The planet’s name has nothing to do with 8.2% 6.6×108 t 1.3万亿元 化学杀虫剂施用量减少8.2% 作物产量增加了6.6×108 t 增加经济收益近1.3万亿元 基因工程在农牧业方面的应用 Mercury is the closest planet to the Sun and the smallest one in the Solar System—it’s only a bit larger than our Moon, The planet’s name has nothing to do with 90% 10% 棉花 大豆 玉米 美国 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% 销售额 第一季度 第二季度 10 90 基因工程在农牧业方面的应用 Mercury is the closest planet to the Sun and the smallest one in the Solar System—it’s only a bit larger than our Moon, The planet’s name has nothing to do with 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。 基因工程在农牧业方面的应用 Mercury is the closest planet to the Sun and the smallest one in the Solar System—it’s only a bit larger than our Moon, The planet’s name has nothing to do with 转基因三文鱼(上)与非转基因三文鱼(下)对比 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。 基因工程在农牧业方面的应用 Mercury is the closest planet to the Sun and the smallest one in the Solar System—it’s only a bit larger than our Moon, The planet’s name has nothing to do with 基因工程在农牧业方面的应用： 改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等 转基因抗虫植物 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 改善畜产品的品质 转基因抗虫植物 转基因抗除草剂植物 转基因抗病植物 改良植物的品质 提高动物的生长速率 改善畜产品的品质 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，是目前防治作物虫害的一种发展趋势。已问世的转基因抗虫植物有转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。 转基因马铃薯 非转基因马铃薯 转基因抗虫植物 转基因抗除草剂植物 转基因抗病植物 改良植物的品质 提高动物的生长速率 改善畜产品的品质 科学家将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物，如转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 转基因抗虫植物 转基因抗除草剂植物 转基因抗病植物 改良植物的品质 提高动物的生长速率 改善畜产品的品质 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。 目前已经获得转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田 种植转基因抗除草剂大豆的农田 转基因抗虫植物 转基因抗除草剂植物 转基因抗病植物 改良植物的品质 提高动物的生长速率 改善畜产品的品质 随着生活水平的提高，人们越来越关注植物的营养价值、观赏价值等，利用转基因技术可以改良这些品质。 某种必需氨基酸（赖氨酸）的含量比较低 对策： 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。 结果： 科学家培育的某种转基因玉 米中赖氨酸的含量比对照高30%。 转基因抗虫植物 转基因抗除草剂植物 转基因抗病植物 改良植物的品质 提高动物的生长速率 改善畜产品的品质 随着生活水平的提高，人们越来越关注植物的营养价值、观赏价值等，利用转基因技术可以改良这些品质。 某种必需氨基酸（赖氨酸）的含量比较低 对策： 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。 结果： 科学家培育的某种转基因玉 米中赖氨酸的含量比对照高30%。 将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了它的观赏价值。 转基因抗虫植物 转基因抗除草剂植物 转基因抗病植物 改良植物的品质 提高动物的生长速率 改善畜产品的品质 由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快，因此科学家将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。 对照 转基因 我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼，在同等养殖条件下，转基因鲤鱼的生长速率比非转 基因鲤鱼提高了42% 〜 115%。 转基因抗虫植物 转基因抗除草剂植物 转基因抗病植物 改良植物的品质 提高动物的生长速率 改善畜产品的品质 由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快，因此科学家将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。 对照 转基因 我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼，在同等养殖条件下，转基因鲤鱼的生长速率比非转 基因鲤鱼提高了42% 〜 115%。 转基因抗虫植物 转基因抗除草剂植物 转基因抗病植物 改良植物的品质 提高动物的生长速率 改善畜产品的品质 乳糖不耐受: 有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后会出现腹泻等不适症状， 对策： 科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组。 结果： 转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。 一 基因工程在农牧业方面的应用 基因工程在农牧业方面的应用： 改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等 基因工程在医药卫生领域的应用 02 基因工程在医药卫生领域的应用 1、基因改造微生物或动植物的细胞生产药物 （1）常见药物类型： （2）应用： （3）实例： 细胞因子、抗体、疫苗和激素等 预防治疗人类肿瘤、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。 基因工程在医药卫生领域的应用 资料卡 干扰素 干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白， 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1mg干扰素。1993年我国批准生产重组人干扰素α-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。 大肠杆菌或酵母菌 大量可以生产干扰素的 大肠杆菌或酵母菌 培养 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。 干扰素基因 质粒 重组质粒 构建 导入 抗生素≠干扰素 ①抗生素：抗细菌药物 ②干扰素：抗病毒药物 基因工程方法： 基因工程在医药卫生领域的应用 与大肠杆菌相比，用酵母菌生产人的胰岛素有什么优势？ 酵母菌为真核生物，有生物膜系统，可通过内质网和高尔基体对产生的胰岛素进行加工和修饰，从而产生有活性的胰岛素。 大肠杆菌 酵母菌 基因工程在医药卫生领域的应用 2、让转基因哺乳动物批量生产药物 （1）实例： （2）过程： 乳腺生物反应器 / 乳房生物反应器 （3）应用实例： 泌乳期 分泌乳汁 药物 蛋白 基因表达载体 药用蛋白基因 乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件 乳腺生物反应器 （乳房生物反应器） 2000年我国首例转人α－抗胰蛋白酶基因羊诞生，产出的羊奶可以提取α－抗胰蛋白酶。 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-抗胰蛋白酶等重要医药产品。 胚胎移植前应做DNA分析，鉴定性别，保留雌性。 早期胚胎 显微 注射 早期胚胎培养 受精卵 胚胎 移植 转基因动物 基因工程在医药卫生领域的应用 2、让转基因哺乳动物批量生产药物 泌乳期 分泌乳汁 药物 蛋白 基因表达载体 药用蛋白基因 乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件 早期胚胎 显微 注射 早期胚胎培养 受精卵 胚胎 移植 转基因动物 乳腺生物反应器 （乳房生物反应器） ①动物乳腺有完整的蛋白质翻译后修饰系统，生产的蛋白质活性高，更稳定。 ②产物直接经乳汁分泌， 产量高、成本低、产品质量好、易提取。 处于生殖期的雌性动物才可以作为乳腺（乳房）生物反应器。 （4）优点： （5）缺点： 膀胱生物反应器：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一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。 1.研制膀胱生物反应器时，应如何处理目的基因？ 将目的基因与膀胱上皮细胞中 等调控元件重组在一起。 药用蛋白基因 膀胱上皮细胞中特异表达的基因的启动子等调控元件 基因表达载体 受精卵 转基因动物 药物 早期胚胎培养 早期胚胎 显微注射 胚胎移植 培育过程 尿液 2.膀胱生物反应器相比乳腺生物反应器的优点是什么？ 从尿中提取蛋白质比在乳汁中提取简便、高效。 不受性别、年龄的限制 特异表达的基因的启动子 3、用转基因动物作为器官移植的供体 由于猪的内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似，而且与灵长类动物相比，猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要少得多。 基因工程在食品工业方面的应用 03 基因工程在食品工业方面的应用 产物 应用 制备方法 阿斯巴甜 凝乳酶 淀粉酶、 脂酶 利用基因工程菌，除了可以生产药物，还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。 用于奶酪生产， 凝聚固化奶中的蛋白质 普遍使用的甜味剂 转化糖浆（淀粉酶）、 烘烤食物（脂酶） 主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成， 可以通过基因工程实现大规模生产。 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。 通过构建基因工程菌、然后用发酵技术大量生产。产物纯度更高，生产成本显著降低，生产效率较高。 基因工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。 基因工程使人们更容易培育出具有优良性状的动植物品种，获得很多过去难以得到的生物制品，甚至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……未来，期待基因工程带给我们更多的惊喜。 1．通过基因工程育种与其他育种方法相比较，其突出的优点是( ) A．育种周期短 B．能够定向地改造物种 C．操作过程简单 D．技术要求和生产成本低 2/2 完成 B 趁热打铁 【解析】A、培养液中的营养物质通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A正确； B、培养液需要定期更换，以清除代谢废物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确； C、培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，维持细胞生存，C正确； D、动物细胞培养的环境中需要95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的PH），D错误。 30 2．下列有关转基因植物的说法错误的是( ) A．科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基因，来提高作物的抗盐碱和抗旱的能力 B．由于抗虫棉可以抵抗一切危害棉花植株的害虫，所以抗虫棉已经推广应用 C．科学家往往将某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，以提高农作物的营养价值 D．植物体内的病原微生物主要有病毒、真菌和细菌等 2/2 完成 B 趁热打铁 【解析】A、培养液中的营养物质通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A正确； B、培养液需要定期更换，以清除代谢废物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确； C、培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，维持细胞生存，C正确； D、动物细胞培养的环境中需要95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的PH），D错误。 31 3．以下说法正确的是( ) A．种植基因工程培育的转基因抗病毒甜椒时无须施用农药 B．基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大、品质优良的动物 C．基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物 D．科学家将某种必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些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 2/2 完成 C 趁热打铁 【解析】A、培养液中的营养物质通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A正确； B、培养液需要定期更换，以清除代谢废物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确； C、培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，维持细胞生存，C正确； D、动物细胞培养的环境中需要95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的PH），D错误。 32 4．下列有关乳腺生物反应器的叙述，错误的是( ) A．在培育转基因动物的过程中，应用到显微注射法 B．乳腺生物反应器生产的药物是自然界中没有的 C．可从含有目的基因的转基因雌性动物的乳汁中提取药物 D．乳腺生物反应器主要用于生产药用蛋白 2/2 完成 B 趁热打铁 【解析】A、培养液中的营养物质通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A正确； B、培养液需要定期更换，以清除代谢废物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确； C、培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，维持细胞生存，C正确； D、动物细胞培养的环境中需要95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的PH），D错误。 33 5．下列有关利用乳腺生物反应器与微生物生产药物的叙述，错误的是( ) A．前者在乳汁中提取药物，后者在细胞或培养液中提取 B．两者都是基因工程在医药卫生领域的应用 C．前者合成的蛋白质可加工成熟，后者合成的蛋白质一般不能加工成熟 D．动物和微生物的基因结构与人体的基因结构均相同 2/2 完成 D 趁热打铁 【解析】A、培养液中的营养物质通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A正确； B、培养液需要定期更换，以清除代谢废物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确； C、培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，维持细胞生存，C正确； D、动物细胞培养的环境中需要95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的PH），D错误。 34 6．下列不属于基因工程药物的是( ) A．从大肠杆菌体内获取的白细胞介素 B．从酵母菌体内获取的干扰素 C．从青霉菌体内获取的青霉素 D．从大肠杆菌体内获取的胰岛素 2/2 完成 c 趁热打铁 【解析】A、培养液中的营养物质通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A正确； B、培养液需要定期更换，以清除代谢废物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确； C、培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，维持细胞生存，C正确； D、动物细胞培养的环境中需要95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的PH），D错误。 35 7．下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是( ) A．器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题 B．猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似 C．灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪 D．无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某调控基因表达的DNA序列以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因 2/2 完成 c 趁热打铁 【解析】A、培养液中的营养物质通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A正确； B、培养液需要定期更换，以清除代谢废物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确； C、培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，维持细胞生存，C正确； D、动物细胞培养的环境中需要95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的PH），D错误。 36 8．1988年，美国默克公司以仅700万美元的价格，向我国全部转让当时最先进的重组乙肝疫苗的生产技术。该技术利用酿酒酵母来表达乙肝病毒的表面抗原(HBsAg)，然后将表面抗原(HBsAg)纯化后混合佐剂制成乙肝疫苗。下列相关说法，正确的是( ) A．传统乙肝疫苗的生产方式是在培养液中培养乙肝病毒，再对乙肝病毒进行减毒或灭活处理 B．HBsAg基因能成功插入到酵母的染色体DNA中，是由于酵母和乙肝病毒共用一套遗传密码 C．科学家不选大肠杆菌作受体，可能是因为HBsAg需要依赖内质网和高尔基体进行后期加工和包装 D．该技术的原理是基因重组，通过该技术生产出的疫苗，化学本质是DNA而非蛋白质 2/2 完成 C 趁热打铁 【解析】A、培养液中的营养物质通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等，A正确； B、培养液需要定期更换，以清除代谢废物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，B正确； C、培养液需要适宜的温度、pH和渗透压，维持细胞生存，C正确； D、动物细胞培养的环境中需要95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的PH），D错误。 37 感谢观看 It could be the part of the presentation where you can introduce your company or agency. 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