3.3基因工程的应用课件（共24张ppt）高中生物人教版（2019）选择性必修3
文档属性
| 名称 | 3.3基因工程的应用课件（共24张ppt）高中生物人教版（2019）选择性必修3 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-12-31 20:47:21 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
3.3 基因工程的应用
选择性必修3 生物技术与工程
课程导入
1.糖尿病的治疗需要哪种激素？
胰岛素
2.这种激素需要口服还是注射？为什么？
需要注射，胰岛素为多肽类激素，口服会被水解为氨基酸，失去药效。
3.胰岛素是如何生产的？
课程导入
（1）传统方法：从猪、牛等动物的胰腺中获取。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。
（2）基因工程方法：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药物——
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，基因工程还有哪些应用呢？
基因工程在农牧业方面的应用
1．植物方面
（1）种植面积：1996-2017年，全世界转基因的种植面积增加了一百多倍。
（2）经济效益：2016年世界转基因作物的种植使化学杀虫剂施用量减少了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。
（3）实例
美国：转基因大豆、棉花、玉米等；
中国：转基因棉花、番木瓜。
基因工程在农牧业方面的应用
几乎每年都有令人瞩目的研究成果报道，有些成果正进入实用化和商业化开发阶段。2015年11月第一种用于食用的转基因动物在美国获得批准上市。（转基因大西洋鲑，俗称“三文鱼”）
2．动物方面
基因工程在农牧业方面的应用
（1）目的基因：
（2）方法：
（3）优点：
（4）实例：
1．转基因抗虫植物
Bt 抗虫蛋白基因
从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，导入作物，使其具有抗虫性。
转基因抗虫植物有转基因抗虫棉花、玉米、水稻、大豆、马铃薯等。
转基因抗虫水稻试验田
目前防治作物虫害的发展趋势。
基因工程在农牧业方面的应用
（1）目的基因：
（2）方法：
（3）优点：
（4）实例：
2．转基因抗病植物
抗病基因
将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。
防治作物病害的发生，减少环境污染。
如转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。
转基因抗病毒甜椒
基因工程在农牧业方面的应用
（1）现状：
（2）目的基因：
（3）方法：
（4）优点：
（5）实例：
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，还会导致作物减产。
抗某种除草剂的基因
将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出抗除草剂的作物品种。
田间杂草会被杀死，而作物不会受到伤害。
转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。
基因工程在农牧业方面的应用
（1）将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，提高氨基酸的含量，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%。
4．改善植物的品质
（2）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。
基因工程在农牧业方面的应用
我国科学家培育的转生长激素基因鲤鱼，同等养殖条件下，生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%。
（1）目的基因：
（2）方法：
（3）实例：
5．提高动物的生长速度
生长激素基因
将外源生长激素基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。
基因工程在农牧业方面的应用
（1）现状：
（2）目的基因：
（3）方法：
6．改善畜产品品质
我国约1/3的成年人乳糖不耐受。
肠乳糖酶基因
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。
基因工程在医药卫生领域的应用
（1）类型：
（2）应用：
（3）实例：
1．微生物或动植物细胞生产药物
细胞因子、抗体、疫苗和激素等。
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。
基因工程在医药卫生领域的应用
科学家发现，在用微生物或植物细胞产物生产一些基因工程药物时，获得的表达产物活性不佳，且提纯困难。如何解决这个问题呢？
2．用转基因哺乳动物生产药物
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，通过分泌乳汁来生产所需要的药品。称为“乳腺生物反应器”。
（1）乳腺反应器
基因工程在医药卫生领域的应用
（2）获得乳腺生物反应器的步骤和培育转基因动物的步骤有什么区别？
在构建基因表达载体时，需要在编码目的蛋白的基因序列前加上在乳腺中特异表达的基因的启动子。
动物乳腺有完整的蛋白质翻译修饰系统，生产的蛋白质活性高，更稳定；
产物直接经乳汁分泌，只需除去酪蛋白，沉淀乳清，再经层析就可以得到重组蛋白，产物易提取。
（3）与工厂化生产药用蛋白相比，用动物乳腺作为反应器生产药用蛋白的优越之处有哪些？
基因工程在医药卫生领域的应用
胚胎移植
（4）绘制用基因工程技术获得乳腺反应器的流程图
乳腺中特异表达的基因的启动子
药用蛋白基因
动物受精卵
胚胎
受体动物
转基因动物（雌性动物乳汁中含有药用蛋白）
重组
显微注射
发育
分娩
基因工程在医药卫生领域的应用
基因表达载体导入的是受精卵，而不是乳腺上皮细胞，这样由受精卵发育成的个体细胞中均含有目的基因，但由于目的基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控原件重组在一起，所以目的基因只在乳腺细胞中表达。
（5）实例：已在牛和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。
易错辨析
基因工程在医药卫生领域的应用
在学习免疫调节时，我们知道器官短缺是非常难以攻克的问题，那基因工程有没有方法解决这个问题呢？
3．用转基因动物做器官移植的供体
基因工程在医药卫生领域的应用
（2）怎样应用基因工程技术解决移植时可能产生的免疫排斥问题？
（1）为什么猪的器官可以作为替代的移植器官？
猪的内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似；猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要远少于灵长类动物。
用基因工程技术对猪的器官进行改造：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；或设法除去抗原决定基因。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。
基因工程在食品工业方面的应用
（1）基因工程菌：
（2）用途：
用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。
用于生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。
基因工程在医药卫生领域的应用
1.阿巴斯甜
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，这两种氨基酸可通过基因工程实现大规模生产。
2.淀粉酶
加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食物需要的脂酶等也可通过构建基因工程菌，结合发酵技术大量生产。
基因工程在医药卫生领域的应用
3.凝乳酶
奶酪的生产需要凝乳酶来凝聚固化奶中的蛋白质。
（2）基因工程技术：
将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉、酵母菌的基因组中，再结合工业发酵批量生产凝乳酶。
（1）传统制备方法：
杀死未断奶的小牛，将其第四胃的粘膜取出来提取。
课堂小结
农牧业
医药卫生领域
食品工业
基因工程的应用
巩固练习
1．下列有关基因工程的应用的叙述，错误的是（ ）
A．利用基因工程可改良作物的品质，提高其营养价值
B．通过乳腺生物反应器可生产抗凝血酶等重要的医药产品
C．将正常基因导入受体细胞，以对21三体综合征进行治疗
D．制备工程菌以实现对胰岛素、血清白蛋白的大规模生产
C
谢 谢 观 看
3.3 基因工程的应用
选择性必修3 生物技术与工程
课程导入
1.糖尿病的治疗需要哪种激素？
胰岛素
2.这种激素需要口服还是注射？为什么？
需要注射，胰岛素为多肽类激素，口服会被水解为氨基酸，失去药效。
3.胰岛素是如何生产的？
课程导入
（1）传统方法：从猪、牛等动物的胰腺中获取。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。
（2）基因工程方法：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药物——
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，基因工程还有哪些应用呢？
基因工程在农牧业方面的应用
1．植物方面
（1）种植面积：1996-2017年，全世界转基因的种植面积增加了一百多倍。
（2）经济效益：2016年世界转基因作物的种植使化学杀虫剂施用量减少了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。
（3）实例
美国：转基因大豆、棉花、玉米等；
中国：转基因棉花、番木瓜。
基因工程在农牧业方面的应用
几乎每年都有令人瞩目的研究成果报道，有些成果正进入实用化和商业化开发阶段。2015年11月第一种用于食用的转基因动物在美国获得批准上市。（转基因大西洋鲑，俗称“三文鱼”）
2．动物方面
基因工程在农牧业方面的应用
（1）目的基因：
（2）方法：
（3）优点：
（4）实例：
1．转基因抗虫植物
Bt 抗虫蛋白基因
从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，导入作物，使其具有抗虫性。
转基因抗虫植物有转基因抗虫棉花、玉米、水稻、大豆、马铃薯等。
转基因抗虫水稻试验田
目前防治作物虫害的发展趋势。
基因工程在农牧业方面的应用
（1）目的基因：
（2）方法：
（3）优点：
（4）实例：
2．转基因抗病植物
抗病基因
将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。
防治作物病害的发生，减少环境污染。
如转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。
转基因抗病毒甜椒
基因工程在农牧业方面的应用
（1）现状：
（2）目的基因：
（3）方法：
（4）优点：
（5）实例：
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，还会导致作物减产。
抗某种除草剂的基因
将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出抗除草剂的作物品种。
田间杂草会被杀死，而作物不会受到伤害。
转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。
基因工程在农牧业方面的应用
（1）将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，提高氨基酸的含量，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%。
4．改善植物的品质
（2）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。
基因工程在农牧业方面的应用
我国科学家培育的转生长激素基因鲤鱼，同等养殖条件下，生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%。
（1）目的基因：
（2）方法：
（3）实例：
5．提高动物的生长速度
生长激素基因
将外源生长激素基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。
基因工程在农牧业方面的应用
（1）现状：
（2）目的基因：
（3）方法：
6．改善畜产品品质
我国约1/3的成年人乳糖不耐受。
肠乳糖酶基因
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。
基因工程在医药卫生领域的应用
（1）类型：
（2）应用：
（3）实例：
1．微生物或动植物细胞生产药物
细胞因子、抗体、疫苗和激素等。
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。
基因工程在医药卫生领域的应用
科学家发现，在用微生物或植物细胞产物生产一些基因工程药物时，获得的表达产物活性不佳，且提纯困难。如何解决这个问题呢？
2．用转基因哺乳动物生产药物
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，通过分泌乳汁来生产所需要的药品。称为“乳腺生物反应器”。
（1）乳腺反应器
基因工程在医药卫生领域的应用
（2）获得乳腺生物反应器的步骤和培育转基因动物的步骤有什么区别？
在构建基因表达载体时，需要在编码目的蛋白的基因序列前加上在乳腺中特异表达的基因的启动子。
动物乳腺有完整的蛋白质翻译修饰系统，生产的蛋白质活性高，更稳定；
产物直接经乳汁分泌，只需除去酪蛋白，沉淀乳清，再经层析就可以得到重组蛋白，产物易提取。
（3）与工厂化生产药用蛋白相比，用动物乳腺作为反应器生产药用蛋白的优越之处有哪些？
基因工程在医药卫生领域的应用
胚胎移植
（4）绘制用基因工程技术获得乳腺反应器的流程图
乳腺中特异表达的基因的启动子
药用蛋白基因
动物受精卵
胚胎
受体动物
转基因动物（雌性动物乳汁中含有药用蛋白）
重组
显微注射
发育
分娩
基因工程在医药卫生领域的应用
基因表达载体导入的是受精卵，而不是乳腺上皮细胞，这样由受精卵发育成的个体细胞中均含有目的基因，但由于目的基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控原件重组在一起，所以目的基因只在乳腺细胞中表达。
（5）实例：已在牛和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。
易错辨析
基因工程在医药卫生领域的应用
在学习免疫调节时，我们知道器官短缺是非常难以攻克的问题，那基因工程有没有方法解决这个问题呢？
3．用转基因动物做器官移植的供体
基因工程在医药卫生领域的应用
（2）怎样应用基因工程技术解决移植时可能产生的免疫排斥问题？
（1）为什么猪的器官可以作为替代的移植器官？
猪的内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似；猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要远少于灵长类动物。
用基因工程技术对猪的器官进行改造：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；或设法除去抗原决定基因。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。
基因工程在食品工业方面的应用
（1）基因工程菌：
（2）用途：
用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。
用于生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。
基因工程在医药卫生领域的应用
1.阿巴斯甜
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，这两种氨基酸可通过基因工程实现大规模生产。
2.淀粉酶
加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食物需要的脂酶等也可通过构建基因工程菌，结合发酵技术大量生产。
基因工程在医药卫生领域的应用
3.凝乳酶
奶酪的生产需要凝乳酶来凝聚固化奶中的蛋白质。
（2）基因工程技术：
将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉、酵母菌的基因组中，再结合工业发酵批量生产凝乳酶。
（1）传统制备方法：
杀死未断奶的小牛，将其第四胃的粘膜取出来提取。
课堂小结
农牧业
医药卫生领域
食品工业
基因工程的应用
巩固练习
1．下列有关基因工程的应用的叙述，错误的是（ ）
A．利用基因工程可改良作物的品质，提高其营养价值
B．通过乳腺生物反应器可生产抗凝血酶等重要的医药产品
C．将正常基因导入受体细胞，以对21三体综合征进行治疗
D．制备工程菌以实现对胰岛素、血清白蛋白的大规模生产
C
谢 谢 观 看