3.3 基因工程的应用 课件-2025—2026学年高二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的应用，系统涵盖农牧业（转基因抗虫/抗病植物等）、医药卫生（乳腺生物反应器等）、食品工业（基因工程菌）等领域，通过“脑洞大开”环节引导学生联系基因工程原理思考培育个体，结合自主学习任务单限时阅读教材，构建从原理到应用的知识支架。 其亮点是以探究实践为主线，通过自主学习任务单（如分析转基因抗虫植物培育过程）和“学以致用”案例（膀胱生物反应器对比乳腺生物反应器），培养科学思维和生命观念（结构与功能观）。采用问题驱动和实例分析，学生能深化知识应用，教师可提升教学互动性和效率。

3.3 基因工程的应用 第三章 基因工程 脑洞大开： 根据基因工程的原理我们可以利用下面这些基因培育什么样的个体呢？ 抗病毒基因 鱼类的抗冻蛋白基因 萤火虫的荧光基因 乌龟的长寿基因 人类胰岛素的合成基因 富含赖氨酸的蛋白质合成基因 植物花青素（花色）代谢有关的基因 受体细胞 = 导入 自20世纪70年代兴起后，基因工程得到飞速发展，展示出广阔前景。 农牧业方面 食品工业 医疗卫生领域 自主学习任务单 请同学们阅读教材P87-89，思考下列问题： 基因工程在农牧业的具体应用有哪些？所用目的基因分别是？ 为什么要培育出以上作物（动物），有何优点？ 该如何培育出以上作物（动物）？（选择其中一例写出具体过程） （限时3min） 一、基因工程在农牧方面的应用 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、基因工程在农牧方面的应用 减少化学杀虫剂的施用量，减少环境污染 提高产量 降低生产成本 转基因作物优点: 如何培育转基因抗虫植物、抗病植物、抗除草剂植物？ 如何提高动物的生长速率？ 如何解决乳糖不耐受？ （选择其中一例写出具体过程） Bt抗虫蛋白质基因 Ti质粒 重组Ti 质粒 农杆菌 作物细胞 抗虫作物 苏云金芽孢杆菌 抗病基因 抗病作物 降解或抵抗除草剂的基因 抗除草剂作物 病毒 真菌 富含赖氨酸的蛋白质基因 Ti质粒 重组Ti 质粒 富含赖氨酸的转基因玉米 农杆菌 玉米细胞 一、基因工程在农牧方面的应用 植物花青素代谢相关的基因 颜色变异的 转基因矮牵牛 矮牵牛细胞 1 抗逆性植物培育： 2 改良植物的品质： 外源生长激素基因 受精卵 早期胚胎 代孕母体 转基因动物 显微注射 培养 胚胎移植 分娩 3 提高动物的生长速率： 一、基因工程在农牧方面的应用 4 改良动物的品质： 乳糖酶基因 牛受精卵 早期胚胎 代孕母体 转基因奶牛 显微注射 培养 胚胎移植 分娩 转基因鲑鱼（后排）和正常鲑鱼（前排） 自主学习任务单 请同学们阅读教材P90-91，思考下列问题： 基因工程在医药卫生领域的具体应用有哪些？有何优点？ 结合基因工程和胚胎工程的过程，构建乳腺生物反应器动物的过程示意图？ 选用猪作为器官移植最大难题是什么？如何解决这一难题？ （限时3min） 一、基因工程在医药卫生领域的应用 基因改造微生物或动植物的细胞生产药物 医药卫生领域的应用 让转基因哺乳动物批量生产药物 建立移植器官的工厂 二、基因工程在医药卫生领域的应用 （细胞因子、抗体、疫苗和激素等） （生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α− 抗胰蛋白酶等） ——乳腺生物反应器 提高产量 降低生产成本 优点: 根据前面学过的基因工程的操作程序，说出通过基因工程方法用酵母菌生产乙肝疫苗的过程是怎样的？（提示：乙肝病毒抗原蛋白基因） (制备感受态细胞，但并不是用Ca2+处理，而是用醋酸锂处理） 二、基因工程在医药卫生领域的应用 乙肝病毒抗原蛋白基因 质粒 重组质粒 酵母菌 可大量生产乙肝病毒抗原蛋白的酵母菌 构建 导入 培养 PCR扩增 1 改造微生物或动植物细胞生产药物： 相关信息 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。 自主学习任务单 请同学们阅读教材P90-91，思考下列问题： 利用乳腺生物反应器的动物性别是？ 利用受体细胞是？原因？ 目的基因可在乳腺细胞中表达，其他组织细胞中含有该目的基因吗？理由是： 要使目的基因在乳腺组织中特异性表达，在构建基因表达载体时要在目的基因序列前加 。原因？ （限时3min） 二、基因工程在医药卫生领域的应用 雌性 受精卵 有 乳腺细胞中特异表达基因的启动子 二、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： ——乳腺生物反应器 转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需药品。 药用蛋白基因 受精卵 早期胚胎 代孕母体 转基因动物 显微注射 培养 胚胎移植 分娩 乳腺细胞中特异表达基因的启动子 重组 缺点：受性别和发育时期的限制 生物反应器除了用乳腺，还可以用什么器官？ 继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生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。请回答: （1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是 。 （2）通常采用 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。 （3）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的 细胞中特异表达。 （4）膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优点？ 显微注射技术 PCR 膀胱上皮 不受性别和发育时期的限制 学以致用 二、基因工程在医药卫生领域的应用 3 建立移植器官的工厂： ①供体器官少； ②排斥反应强 (1) 存在问题： (2) 改造方法： ②设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 ①在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达； 基因敲除 自主学习任务单 请同学们阅读教材P91，思考下列问题： 基因工程在食品工业方面主要通过何种受体细胞生产？为什么选择其作为受体细胞？ 所得产品和传统制备相比有何优点吗？ （限时3min） 三、基因工程在食品工业方面的应用 基因工程菌 提高产量 降低生产成本 产品纯度更高 生理结构和遗传物质简单、 生长繁殖快， 对环境因素敏感和容易进行遗传物质操作等优点。（课本P101） 三、基因工程在其他方面的应用 培养出可以降解多种污染物的“超级细菌”，处理环境污染；用经过基因改造的微生物来生产生物能源。 基因工程的应用 医药卫生领域 食品工业方面 农牧业方面 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 改良畜产品的品质 课堂小结 基因改造微生物或动植物的细胞生产药物 让转基因哺乳动物批量生产药物 建立移植器官的工厂 食品工业用酶 氨基酸 维生素等 生产 基因工程菌 构建 乳腺生物反应器 ₪ （课时作业十五、第14题）继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生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）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是_______________。 2）进行基因转移时，通常要将外源基因转到__________中，原因是_________________________________________________。 3) 通常采用_______________技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。 显微注射法 ￭实战演练 受精卵 受精卵有全能性，可使外源基因在相应细胞表达 PCR等 Lavf58.51.100 $