生物人教版2019选择性必修3 3.3 基因工程的应用（共19张ppt）
文档属性
| 名称 | 生物人教版2019选择性必修3 3.3 基因工程的应用（共19张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 7.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-07-09 22:20:10 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
基
因
工
程
重组DNA技术的基本工具
基因工程的基本操作程序
基因工程的应用
蛋白质工程的原理和应用
第3节基因工程的应用
从社会中来
胰岛素是治疗糖尿病的特效药物。传统生产胰岛素的方法是从猪、牛等动物的胰腺中获取。曾经生产供一位糖尿病病人使用一年的胰岛素需要上千头牛，生产的成本非常高。
1978年，科学家将编码人胰岛素的基因导入大肠杆菌细胞中，使大肠杆菌表达重组人胰岛素。
我国拥有自主知识产权的基因工程物——重组人胰岛素已经研制成功并得到广泛应用。
除了生产胰岛素，基因工程还有那些应用呢？
一、基因工程在农牧业方面的应用
基因工程的应用
二、基因工程在医药卫生领域的应用
三、基因工程在食品工业方面的应用
一、基因工程在农牧业方面的应用
植物方面
1、转基因抗虫植物
转基因抗虫水稻（绿）与对照（黄）
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。
例如：
转基因抗虫棉、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。
2、转基因抗病植物
转基因抗病毒甜椒
科学家将源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物。
例如：
抗病毒转基因甜椒、番木瓜和烟草等
3、转基因抗除草剂植物
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。
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。
例如：
已获得转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等
4、改良作物品质
呈现自然界没有的颜色变异，提升观赏价值
含大量维生素的转基因玉米
利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。
例如：
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，大大提高观赏价值。
1、提升动物的生长速率
转入外源生长激素基因的“超级小鼠”
由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快，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
例如：
转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%
动物植物方面
2、改善畜产品的品质
低乳糖奶牛
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，这称为乳糖不耐受
例如：
将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，其他营养成分不受影响。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
对微生物或动植物细胞进行基因改造，使它们能够生产药物，是目前基因工程取得实际应用成果非常多的领域。
包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等，可用来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。
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。
通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取20—40mg干扰素
干扰素是一种具有干扰素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
传统生产干扰素的方法是从人血液中的白细胞内提取，300L血才提取1mg！
1、利用基因工程技术，让哺乳动物批量生产药物，如乳腺生物反应器
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原件重组。获得转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可通过分泌乳汁来生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。
目前，科学家已在牛、山羊等乳腺生物反应器中，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。
人治疗性抗体转基因奶牛
乳 腺 生 物 反 应 器 的 操 作 过 程
获取目的基因
构建基因表达载体
导入哺乳动物受精卵
培养成早期胚胎
将胚胎送入母体动物
发育成转基因动物
(如药用蛋白基因、人生长素基因等)
药用蛋白质基因前端加上乳腺蛋白基因启动子等调控元件
利用显微注射法
通过分泌乳汁来生产所需的药物
思考
成果：
目前，科学家已在牛、山羊等动物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ɑ-抗胰蛋白酶等重要的医药产品。
优点：
产量高、质量好、成本低、易提取
膀胱生物反应器和乳腺生物反应器一样吗？
膀胱生物反应器是外源基因在膀胱上皮细胞中表达的转基因动物。
收集蛋白比较容易，不对动物造成伤害。可从动物一出生就收集产物，不论动物的性别和是否处于生殖期，从动物的尿液中提取产物比从乳汁中提取更方便
2、用转基因的动物作器官移植的供体
选择猪的器官作人体移植器官替代品的原因？
① 猪内脏的构造、大小、血管分布等与人极为相似
② 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
免疫排斥反应
最大障碍：
对猪器官的改造方法：
向器官供体基因组导入某种调节因子，抑制或设法除去抗原决定基因，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
三、基因工程在食品工业方面的应用
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。
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。
例如：
②奶酪生产需要凝乳酶固化奶中蛋白质，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加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食品用到的脂酶等也都可以通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产。
①阿巴斯甜——一种普遍使用的甜味剂，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸可通过基因工程实现大规模生产。
基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。
利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。
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”。
环境监测和净化
一、基因工程在农牧业方面的应用
基因工程的应用
1.转基因抗虫植物
2.转基因抗病植物
3.转基因抗除草剂植物
4.改良植物的品质
5.提高动物的生长速率
6.改善畜产品的品质
二、基因工程在医药卫生领域的应用
三、基因工程在食品工业方面的应用
1.对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们能
够生产药物。
2.利用基因工程技术，可以让哺乳动物批量生产药物，
如乳腺生物反应器。
3.用转基因动物作器官移植的供体等。
课堂小结
基
因
工
程
重组DNA技术的基本工具
基因工程的基本操作程序
基因工程的应用
蛋白质工程的原理和应用
第3节基因工程的应用
从社会中来
胰岛素是治疗糖尿病的特效药物。传统生产胰岛素的方法是从猪、牛等动物的胰腺中获取。曾经生产供一位糖尿病病人使用一年的胰岛素需要上千头牛，生产的成本非常高。
1978年，科学家将编码人胰岛素的基因导入大肠杆菌细胞中，使大肠杆菌表达重组人胰岛素。
我国拥有自主知识产权的基因工程物——重组人胰岛素已经研制成功并得到广泛应用。
除了生产胰岛素，基因工程还有那些应用呢？
一、基因工程在农牧业方面的应用
基因工程的应用
二、基因工程在医药卫生领域的应用
三、基因工程在食品工业方面的应用
一、基因工程在农牧业方面的应用
植物方面
1、转基因抗虫植物
转基因抗虫水稻（绿）与对照（黄）
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。
例如：
转基因抗虫棉、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。
2、转基因抗病植物
转基因抗病毒甜椒
科学家将源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物。
例如：
抗病毒转基因甜椒、番木瓜和烟草等
3、转基因抗除草剂植物
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。
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。
例如：
已获得转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等
4、改良作物品质
呈现自然界没有的颜色变异，提升观赏价值
含大量维生素的转基因玉米
利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。
例如：
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，大大提高观赏价值。
1、提升动物的生长速率
转入外源生长激素基因的“超级小鼠”
由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快，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
例如：
转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%
动物植物方面
2、改善畜产品的品质
低乳糖奶牛
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，这称为乳糖不耐受
例如：
将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，其他营养成分不受影响。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
对微生物或动植物细胞进行基因改造，使它们能够生产药物，是目前基因工程取得实际应用成果非常多的领域。
包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等，可用来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。
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。
通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取20—40mg干扰素
干扰素是一种具有干扰素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
传统生产干扰素的方法是从人血液中的白细胞内提取，300L血才提取1mg！
1、利用基因工程技术，让哺乳动物批量生产药物，如乳腺生物反应器
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原件重组。获得转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可通过分泌乳汁来生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。
目前，科学家已在牛、山羊等乳腺生物反应器中，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。
人治疗性抗体转基因奶牛
乳 腺 生 物 反 应 器 的 操 作 过 程
获取目的基因
构建基因表达载体
导入哺乳动物受精卵
培养成早期胚胎
将胚胎送入母体动物
发育成转基因动物
(如药用蛋白基因、人生长素基因等)
药用蛋白质基因前端加上乳腺蛋白基因启动子等调控元件
利用显微注射法
通过分泌乳汁来生产所需的药物
思考
成果：
目前，科学家已在牛、山羊等动物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ɑ-抗胰蛋白酶等重要的医药产品。
优点：
产量高、质量好、成本低、易提取
膀胱生物反应器和乳腺生物反应器一样吗？
膀胱生物反应器是外源基因在膀胱上皮细胞中表达的转基因动物。
收集蛋白比较容易，不对动物造成伤害。可从动物一出生就收集产物，不论动物的性别和是否处于生殖期，从动物的尿液中提取产物比从乳汁中提取更方便
2、用转基因的动物作器官移植的供体
选择猪的器官作人体移植器官替代品的原因？
① 猪内脏的构造、大小、血管分布等与人极为相似
② 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
免疫排斥反应
最大障碍：
对猪器官的改造方法：
向器官供体基因组导入某种调节因子，抑制或设法除去抗原决定基因，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
三、基因工程在食品工业方面的应用
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。
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。
例如：
②奶酪生产需要凝乳酶固化奶中蛋白质，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加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食品用到的脂酶等也都可以通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产。
①阿巴斯甜——一种普遍使用的甜味剂，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸可通过基因工程实现大规模生产。
基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。
利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。
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”。
环境监测和净化
一、基因工程在农牧业方面的应用
基因工程的应用
1.转基因抗虫植物
2.转基因抗病植物
3.转基因抗除草剂植物
4.改良植物的品质
5.提高动物的生长速率
6.改善畜产品的品质
二、基因工程在医药卫生领域的应用
三、基因工程在食品工业方面的应用
1.对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们能
够生产药物。
2.利用基因工程技术，可以让哺乳动物批量生产药物，
如乳腺生物反应器。
3.用转基因动物作器官移植的供体等。
课堂小结