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

该高中生物学课件聚焦基因工程在农牧业、医药卫生、食品工业及环保领域的应用，以1921年胰岛素发现的生活实例导入，衔接基因工程工具与操作的前序知识，搭建从原理到应用的学习支架。 其亮点在于通过转基因抗虫棉、乳腺生物反应器等实例，结合问题驱动与实验设计练习，落实科学思维与探究实践。联系乳糖不耐受等生活问题，渗透态度责任，帮助学生提升解决实际问题能力，也为教师提供丰富教学资源以落实核心素养。

人教版选择性必修3 第三章 基因工程的应用 APPLICATION OF GENETIC ENGINEERING 第3节 联系生活 基因工程的应用 基因工程 的应用 基因工程的应用 农牧业方面 医药卫生领域 食品工业方面 一、基因工程在农牧业方面的应用 一、基因工程在农牧业方面的应用 【资料1】转基因作物 种植面积： 1996—2017年，全世界转基因作物 的种植面积增加了一百多倍。 优点： 种植国家：美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家。 2017年，我国转基因作物的种植面积位居世界第八位。 减少化学杀虫剂施用量，增加作物产量，增加经济收益。 一、基因工程在农牧业方面的应用 【资料2】转基因动物 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。转基因鲑鱼缩短了其成长周期，因此它受到的污染和体内聚集的有毒物质残留比普通鲑鱼少得多。 转基因鲑鱼 正常鲑鱼 一、基因工程在农牧业方面的应用 1、转基因抗虫植物 ① 方法： ②主要杀虫基因： 从某些生物中分离出 导入作物，使之具有抗虫性状。 Bt抗虫蛋白基因： 淀粉酶抑制剂基因： 蛋白酶抑制剂基因： 阻断或降低蛋白酶的活性，使害虫不能正常消化食物 产生的抑制剂可与害虫消化道内的淀粉酶结合。 抗虫基因 多肽与的导致害虫肠上皮细胞细胞膜穿孔。 植物凝集素基因： 影响害虫对营养物质的吸收和利用。 多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。 一、基因工程在农牧业方面的应用 1、转基因抗虫植物 ③ 成果： 转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。 转基因抗虫水稻（绿色植株） 对照（被害虫侵害的黄绿色植株） 转基因抗虫玉米（上） 非转基因抗虫玉米（下） 非转基因抗虫棉（左） 转基因抗虫棉（右） 一、基因工程在农牧业方面的应用 2、转基因抗病植物 ① 方法： 科学家将来源于某些 等的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。 病毒、真菌 病毒外壳蛋白基因（CP基因） 病毒的复制酶基因 抗病毒基因 几丁质酶基因 抗毒素合成基因 抗真菌基因 ②抗病基因 干扰病毒组装复制 抑制病毒复制 分解真菌细胞壁 毒害病原菌 一、基因工程在农牧业方面的应用 ③成果： 转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 正常番木瓜 感染环斑病毒的番木瓜 环斑病毒 转基因抗病毒甜椒 甜椒病毒病 甜椒病毒病 2、转基因抗病植物 一、基因工程在农牧业方面的应用 3、转基因抗除草剂植物 ①背景： ②方法： ③成果： 将 的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。 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。 转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 降解或抵抗某种除草剂 施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田 一、基因工程在农牧业方面的应用 4、改善植物的品质 将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨氨基酸的含量。 我国科学家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，大大提高了观赏价值。 （2）改良植物的 价值： （1）改良植物的 价值： 营养 观赏 赖氨酸含量提高了30%。 一、基因工程在农牧业方面的应用 5、提高动物的生长速率 ①方法： 科学家将 导入动物体内，以提高动物的生长速率。 外源生长激素基因 ②实例： 转生长激素基因鲤鱼 非转基因鲤鱼 “超级小鼠” 正常小鼠 一、基因工程在农牧业方面的应用 6、改善畜产品的品质 ①问题： 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。我国约有1/3的成年人乳糖不耐受。 ②对策： 科学家将 导入奶牛基因组。 ③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。 肠乳糖酶基因 乳糖不耐受 二、基因工程在医药卫生领域的应用 二、基因工程在医疗卫生领域的应用 ①常见药物类型： 细胞因子、抗体、疫苗和激素等。 ②应用： 预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等。 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基因工程药物均已投放市场。 1、基因改造微生物或动植物细胞生产药物 （通常是蛋白质） 阅读P90资料卡：干扰素，思考回答问题： 干扰素的化学本质： 作用机理： 临床应用： 传统生产方法： 基因工程生产干扰素的方法： 我国批准生产的第一个基因工程药物的名称叫什么？用于治疗哪些疾病？ 糖蛋白 干扰病毒复制 病毒感染性疾病、乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤、白血病 从人血液中的白细胞内提取（每300L血液提取1mg干扰素） 从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得 重组人干扰素α-1b 主要用于治疗慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等 抗生素 干扰素 ①抗生素：抗细菌药物 ②干扰素：抗病毒药物 ≠ 二、基因工程在医疗卫生领域的应用 2、让转基因哺乳动物批量生产药物 ①实例： 乳腺生物反应器或乳房生物反应器 ②过程： 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 基因表达载体 受精卵 早期胚胎 转基因动物 药物 显微 注射 早期胚胎培养 胚胎移植 泌乳期 分泌乳汁 胚胎移植前应鉴定性别，保留雌性 二、基因工程在医疗卫生领域的应用 2、让转基因哺乳动物批量生产药物 ③成就： 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-抗胰蛋白酶等医药产品。 Q1：乳腺生物反应器指的是转基因动物的乳腺吗？ 不是，乳腺生物反应器指的就是这个转基因生物 Q2：为什么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？ 让药用蛋白基因只在乳腺细胞中特异性表达 二、基因工程在医疗卫生领域的应用 2、让转基因哺乳动物批量生产药物 ③成就： 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-抗胰蛋白酶等医药产品。 Q3：药用蛋白基因存在于转基因动物的哪些细胞中？ Q4：与利用细菌生产药用蛋白相比，用动物乳腺生物反应器生产药用 蛋白的优势是什么？ 几乎所有细胞 ①生产的蛋白质活性高，更稳定； ②产物直接经乳汁分泌，易提取。 二、基因工程在医疗卫生领域的应用 3、用转基因动物作为器官移植的供体 人体移植器官短缺是世界性难题 寻找可代替的移植器官 猪的内脏构造、大小、血管分布与人相似； 猪体内隐藏的致病基因远远少于灵长类动物。 ④最大的难题： ③猪的优点： ①问题： ②对策： 存在免疫排斥反应。 利用基因工程技术对猪的器官进行改造 二、基因工程在医疗卫生领域的应用 3、用转基因动物作为器官移植的供体 在器官供体的基因组中导入 ， 以抑制 的表达，或设法除去 ； 再结合 ，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 （某种调节因子） 抗原决定基因 抗原决定基因 克隆技术 目的基因 基因敲除 ⑤利用基因工程技术改造猪的器官的方法： 调控基因表达的DNA序列 二、基因工程在医疗卫生领域的应用 3、用转基因动物作为器官移植的供体 Q5：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？ 生命和健康是人最宝贵的东西，如果一个病人换上了经过改造的猪心脏重获了健康，我们不仅不能歧视他，还应该从他身上看到现代生物技术在维持人体健康、治疗疾病等方面的应用价值。 三、基因工程在食品工业方面的应用 三、基因工程在食品工业方面的应用 1、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。 (1)概念： 基因工程构建基因工程菌 工业发酵批量生产 (2)步骤： 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 (3)应用： 主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸可通过基因工程实现大规模生产。 实例1：阿斯巴甜 一种普遍使用的甜味剂 三、基因工程在食品工业方面的应用 实例2：生产凝乳酶 奶酪 凝乳酶 奶中的蛋白质 （凝聚固化） 将 导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过 批量生产凝乳酶。 基因工程制备方法： 传统制备方法： 杀死未断奶的小牛，将其第四胃的黏膜取出来提取。 编码牛凝乳酶的基因 工业发酵 三、基因工程在食品工业方面的应用 实例3：生产淀粉酶、脂酶 基因工程获得的工业用酶的纯度更高， 生产成本显著降低， 生产效率较高。 ①应用： ②制备方法： 加工转化糖浆需要淀粉酶， 加工烘烤食物要用到脂酶。 构建基因工程菌， 然后用发酵技术大量生产 ③优点： 四、基因工程在环保领域的应用 1、治理环境污染 基因工程将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。 “超级细菌”降解泄漏的原油 有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。 四、基因工程在环保领域的应用 2、生产清洁能源 生物乙醇 生物柴油 3、环境监测 基因工程做成的基因探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。 碱基互补配对原则 1. 将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新导入大肠杆菌的细胞内，再通过发酵工程就能大量生产人生长激素。下列相关叙述正确的是 ( ) A. 转录生长激素基因需要解旋酶和DNA连接酶 B. 发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初生代谢物 C. 大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传 D. 大肠杆菌质粒标记基因中腺瞟吟和尿嘧啶的含量相等 练习与应用 p92 C 2. 基因工程应用广泛，成果丰硕。下列不属于基因工程应用的是 ( ) A. 培育青霉菌并从中提取青霉素 B. 利用乳腺生物反应器生产药物 C. 制造一种能降解石油的“超级细菌” D. 制造一种能产生干扰素的基因工程菌 A 练习与应用 p92 练习与应用 p92 1. 除草剂的有效成分草甘膦能够专一地抑制EPSP合酶的活性，从而使植物体内多种代谢途径受到影响而导致植物死亡。草甘麟没有选择性，它在除掉杂草的同时也会使作物受损。解决这个问题的方法之一就是培育抗草甘麟的作物。 （1）下面是探究“转人外源EPSP合酶基因能否使矮牵牛抗草甘膦”的流程，请补充完整。 ① 用 ______________________ 等处理含有目的基因的DNA片段和Ti质粒，构建重组Ti质粒； ② 将重组Ti质粒转入农杆菌中； ③ 利用含重组Ti质粒的农杆菌侵染_________细胞，再通过培育得到转基因植株； 限制酶和DNA连接酶 矮牵牛 练习与应用 p92 1. 除草剂的有效成分草甘膦能够专一地抑制EPSP合酶的活性，从而使植物体内多种代谢途径受到影响而导致植物死亡。草甘麟没有选择性，它在除掉杂草的同时也会使作物受损。解决这个问题的方法之一就是培育抗草甘麟的作物。 ④ 用草甘麟同时除去转基因植株和普通植株。 结果：对照组植株死亡，转基因植株存活,但也受到了影响。 结论:______________________________________ 。 矮牵牛对草甘膦产生了一定的抗性。 练习与应用 p92 (2)请思考并回答下列问题。 ①在该实验中，对照组是怎样设计的？ ②如果增加转入的外源EPSP合酶基因的数量，转基因矮牵牛对草甘膦的抗性是否会增加？请你给出进一步探究的思路。 对照组1为导入空载体的矮牵牛。 对照组2为非转基因矮牵牛。 理论上增加转入的外源EPSP合酶基因的数量， 矮牵牛体内EPSP合酶的表达水平会 ，它对草甘膦的抗性会 。 思路：将 分别转入矮牵牛细胞中， 培育转基因植株，比较 。 升高 增强 不同拷贝数的EPSP合酶基因 它们对草甘膦抗性的差异 基因工程的应用 基因工程的最终目的是什么？ 通过基因工程，创造出更符合人们需要的新生物类型和生物产品，从而改善人类生活的品质。 联系生活 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.6.15 $