3.3 基因工程的应用(共36张PPT)-高二生物学（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(共36张PPT)-高二生物学（人教版2019选择性必修3） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-08-08 17:12:28 | ||
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文档简介
(共36张PPT)
第3章 基因工程
第3节 基因工程的应用
转入三色紫罗兰
基因的蓝玫瑰
转入抗黄瓜花叶
病毒基因的甜椒
基因工程肝炎疫苗
低乳糖奶牛
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
腺中提取。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 重组人胰岛素注射液
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？
抗虫棉、转基因大豆、重组人干扰素、促红细胞生成素等。
从社会中来
农牧业方面
基
因
工
程
的
应
用
食品工业方面
自20世纪70年代兴起后，得到飞速发展，展示出广阔前景。
医药卫生领域
基因工程的应用现状概述
①1996-2017年，全世界转基因作物种植
面积增加了100多倍。
转基因作物的种植使化学农药的施
用量减少了8.2% ，作物产量增加了
6.6×108t,增加经济效益1.3万亿。
②美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家
③世界转基因作物种植面积最大的是大豆，其次是玉米、棉花；
④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；
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
基因工程的应用现状概述
⑦几乎每年都有令人瞩目的研究成果报道，有些成果正在进入 实用化和商业化开发的阶段；
⑧2015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(后排)和正常鲑鱼(前排)
一、基因工程在农牧业方面的应用
基因工程在农牧业中的应用发展迅速。已被广泛用于改良动 植物品种、提高作物和畜产品产量等方面。
农 牧 业 方 面 的 应 用
转基因抗病植物
转基因抗除草剂植物
提高动物的生长速率
转基因抗虫植物
改良畜产品的品质
改良植物的品质
①培育方法： 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
一、基因工程在农牧业方面的应用
1.转基因抗虫植物
②实例： 转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻、马铃薯
一、基因工程在农牧业方面的应用
2.转基因抗病植物
①培育方法： 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。
②实例： 抗病毒转基因甜椒、番木瓜和烟草等
感染环斑病毒的番木瓜(左)与转基因番木瓜(右) 转基因抗病毒甜椒
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培育方法： 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。
②实例： 转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等
机械化生产农田中喷洒除草剂
转基因抗除草剂玉米
一、基因工程在农牧业方面的应用
4.改良植物的品质
①培育方法： 利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。
②实例： 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 %。
转 基 因 矮 牵 牛 花
高 赖 氨 酸 玉 米
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。
抗癌 抗衰 老的 紫色 西红 柿
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培育方法： 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。
②实例： 转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%。
一、基因工程在农牧业方面的应用
6.改善畜产品的品质
①培育方法： 将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛 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。
②解决的问题: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，称之为乳糖不耐受
③实例： 乳汁中乳糖的含量大大降低的转基因牛
我国西北地区的主要气候特点是年降雨量小，
从而影响粮食的产量，如果从基因工程的角度考
可以用基因工程技术 培育抗旱作物(筛选 获取抗旱基因)
干 旱
盐 碱 地
涝 灾
抗盐碱、
干旱基因。
虑，如何避免粮食减产？
抗盐碱、抗 旱、耐寒、 抗除草剂。
对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物
用转基因动物作为器官移植的供体
让转基因哺乳动物批量生产药物
医 药 卫生 领 域的 应 用
二、基因工程在医药卫生领域的应用 1.对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物
①药物类型： 细胞因子、抗体、疫苗和激素等。
②应用： 可以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；
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
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。
1980-1982年，科学家用基因工程方法从大肠杆 菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，从1Kg培养物中可 以得到20—40mg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。
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。
思
考 1.干扰素的化学本质是什么？ 糖蛋白
2.干扰素的作用机理是怎样的？ 干扰病毒复制
3.干扰素用于哪些疾病的治疗？
病毒感染性疾病、乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等
4.传统生产干扰素的方法是什么？
从人血液中的白细胞内提取
5. 目前大量生产干扰素的方法是什么？
用基因工程方法从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得
6.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？
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
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)
①用PCR扩增乙肝病毒抗原蛋白基因；
②将乙肝病毒抗原蛋白基因插入质粒， 构建基因表达载体；
③将该基因表达载体导入酵母菌(该过程也是将酵母菌制备成感受态细胞，但是并不 是用Ca2+处理，而是用醋酸锂处理)；
④检测并鉴定，筛选出成功转化的酵母菌，进行发酵培养，分离并提纯产物，获得乙 肝病毒抗原蛋白。
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
①实例：乳腺生物反应器或乳房生物反应器
③应用： 目前已经在牛、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α-抗胰蛋白酶等重要医药产品
乳腺中特异表达 的基因的启动子 等调控元件
药用蛋白基因
基 因 表 达 载 体
转 基 因 动 物
②培育过程：
受 精 卵
药
物
泌乳期分
泌乳汁
注射
显微
发育
注意： 乳腺生物反应器实质是在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转
乳汁中含有人生长激素的转基因牛
含有人凝血因子Ⅸ的转基因羊
基因动物的总称
人治疗性抗体转基因奶牛
(1)乳腺是一个外分泌器官， 乳汁不进入体内循环，不会影响转基因 动物本身的生理代谢反应。
(2)从乳汁中获取目的基因产物， 产量高，易提纯，表达的蛋白质已 经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。
(3)从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可 无限繁殖。
为什么动物的乳腺细胞能成为基因药物最理想的表达
场所呢？
思 考
2.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 3.药用蛋白基因存在于转基因动物的哪些细胞中？ 几乎所有细胞 4.生物反应器除了用乳腺，还可以用什么器官？ 膀胱 5.膀胱生物反应器哪些方面优于乳腺生物反应器？
不局限于性别与生长期(乳腺生物反应器必须是雌性，且泌乳期才会分泌)
6.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特异表达的基因的启动子重组 7.用生物反应器生产药物的优点？ 产物容易提取
1.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
思 考
二、基因工程在医药卫生领域的应用
3.用转基因动物作为器官移植的供体
①人体器官移植的难题： 人体移植器官短缺是世界性难题
②解决途径： 寻求可替代的移植器官，如用猪的器官来解决人类 器官移植的来源问题
考 为什么选择猪作为器官供体？
a.猪的内脏构造、大小、血管分布与人
极为相似
b.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
选择猪器官移植给人最大的难题是什么？
免疫排斥
思
二、基因工程在医药卫生领域的应用
3.用转基因动物作为器官移植的供体
③对猪的器官进行改造的方法：
a.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；
b.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。
异想天开
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；
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
三、基因工程在食品工业方面的应用
1.基因工程菌(P91相关信息)：
①概念： 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。
②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
③步骤：
基因工程构建基因工程菌
工业发酵批量生产
三、基因工程在食品工业方面的应用
2.实例：
(1)阿斯巴甜： 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。
(2)凝乳酶：
①应用： 奶酪生产中用来凝聚固化奶中的蛋白质
②制备方法：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
三、基因工程在食品工业方面的应用
2.实例：
(3)淀粉酶、脂酶：
①应用：加工转化糖浆需要淀粉酶， 加工烘烤食物要用到脂酶
②制备方法： 构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产
③优点： 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。
三、基因工程在食品工业方面的应用
2.实例：
(4)其他应用实例
①培育可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染
②利用经过基因改造的微生物来生产能源
比较项目 乳腺(房)生物反应器
基因工程菌生产药物
基因结构 哺乳动物基因的结构与人类 结构基本相同
细菌或酵母菌等生物的基因结构与 人类基因结构有较大差异
基因产物 与天然蛋白质完全相同
细菌细胞内缺少内质网、高尔基体 等细胞器，合成的蛋白质可能不具 有生物活性
受体细胞 哺乳动物的受精卵
微生物细胞
导入方式 显微注射法
Ca2+处理法(感受态细胞法)
生产条件 不需要严格的灭菌，温度 等外界条件对其影响不大
需严格灭菌，严格控制工程菌所需的 温度、 pH、营养物质浓度等外界条件
产物提取 从动物乳汁中提取，相对简单
(一般经过工业发酵后)从微生物细 胞(或发酵液)中提取，相对复杂
2023/4/18
到社会中去
目前我国批准发放了哪些转基因作物的生产应用安全证书和 进口安全证书？
截至2019年年底，我国批准发放过转基因耐储藏番茄、转 基因抗虫棉、改变花色的转基因矮牵牛、转基因抗病辣椒、转 基因抗病番木瓜、转基因抗虫水稻、转植酸酶基因玉米以及转 基因耐除草剂大豆的生产应用安全证书； 批准了转基因棉花、 大豆、玉米、油菜、甜菜和番木瓜的进口安全证书， 但我国进 口的基本上是转基因棉花的纤维，其他进口转基因作物的用途 仅限于用作加工原料；我国没有批准任何一种转基因粮食作物 种子进口到我国境内商业化种植。
一、概念检测 ( P92 )
1.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新导人大肠杆菌的细胞内， 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 ( C )
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嘌呤和尿嘧啶的含量相等
2023/4/18
一、概念检测 ( P92 )
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 )
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
2023/4/18
二、拓展应用(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。草甘膦没有选择性，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膦的作物。
(1)下面是探究“转入外源EPSP合酶基因能否使矮牵牛抗草甘膦”的流程，请补充完整。
①用限制酶和DNA连接酶 等处理含有目的基因的DNA片段和
T质粒，构建重组T质粒；
③利用含有重组Ti质粒的农杆菌侵染 细胞，再通过培育得到转基因植株;
④ 用草甘膦同时喷洒转基因植株和对照组植株。
结果:对照 植基株因死矮亡牵、 植甘株膦存 生，但了也一受定到的了 。。
结论
②将重组T质粒转入农杆菌中；
矮牵牛
二、拓展应用(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。草甘膦没有选择性，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膦的作物。
(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对 照组为非转基因矮牵牛
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
增强 请你给出进一步探究的思路。
理论上增加转入的外源EPSP合酶基因的数量，矮牵牛体内EPSP合酶的表达水平会升
高，它对草甘膦的抗性会增强。
探究的思路：将不同拷贝数的EPSP合酶基因分别转入矮牵牛细胞中，培育转基因
植株，比较它们对草甘膦抗性的差异。
2023/4/18
二、拓展应用(P92 )
2.下图是某同学画的两幅基因工程卡通图。一幅是
一头能进行光合作用的奶牛，一幅是一株能同时结出 多种蔬菜和水果的植物。请你像这位同学一样，展开 想象的翅膀，畅想基因工程的未来，并用图画、文字 或用音乐创作等表达出来。
2023/4/18
第3章 基因工程
第3节 基因工程的应用
转入三色紫罗兰
基因的蓝玫瑰
转入抗黄瓜花叶
病毒基因的甜椒
基因工程肝炎疫苗
低乳糖奶牛
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
腺中提取。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 重组人胰岛素注射液
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？
抗虫棉、转基因大豆、重组人干扰素、促红细胞生成素等。
从社会中来
农牧业方面
基
因
工
程
的
应
用
食品工业方面
自20世纪70年代兴起后，得到飞速发展，展示出广阔前景。
医药卫生领域
基因工程的应用现状概述
①1996-2017年，全世界转基因作物种植
面积增加了100多倍。
转基因作物的种植使化学农药的施
用量减少了8.2% ，作物产量增加了
6.6×108t,增加经济效益1.3万亿。
②美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家
③世界转基因作物种植面积最大的是大豆，其次是玉米、棉花；
④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；
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
基因工程的应用现状概述
⑦几乎每年都有令人瞩目的研究成果报道，有些成果正在进入 实用化和商业化开发的阶段；
⑧2015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(后排)和正常鲑鱼(前排)
一、基因工程在农牧业方面的应用
基因工程在农牧业中的应用发展迅速。已被广泛用于改良动 植物品种、提高作物和畜产品产量等方面。
农 牧 业 方 面 的 应 用
转基因抗病植物
转基因抗除草剂植物
提高动物的生长速率
转基因抗虫植物
改良畜产品的品质
改良植物的品质
①培育方法： 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
一、基因工程在农牧业方面的应用
1.转基因抗虫植物
②实例： 转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻、马铃薯
一、基因工程在农牧业方面的应用
2.转基因抗病植物
①培育方法： 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。
②实例： 抗病毒转基因甜椒、番木瓜和烟草等
感染环斑病毒的番木瓜(左)与转基因番木瓜(右) 转基因抗病毒甜椒
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培育方法： 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。
②实例： 转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等
机械化生产农田中喷洒除草剂
转基因抗除草剂玉米
一、基因工程在农牧业方面的应用
4.改良植物的品质
①培育方法： 利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。
②实例： 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 %。
转 基 因 矮 牵 牛 花
高 赖 氨 酸 玉 米
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。
抗癌 抗衰 老的 紫色 西红 柿
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培育方法： 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。
②实例： 转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%。
一、基因工程在农牧业方面的应用
6.改善畜产品的品质
①培育方法： 将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛 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。
②解决的问题: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，称之为乳糖不耐受
③实例： 乳汁中乳糖的含量大大降低的转基因牛
我国西北地区的主要气候特点是年降雨量小，
从而影响粮食的产量，如果从基因工程的角度考
可以用基因工程技术 培育抗旱作物(筛选 获取抗旱基因)
干 旱
盐 碱 地
涝 灾
抗盐碱、
干旱基因。
虑，如何避免粮食减产？
抗盐碱、抗 旱、耐寒、 抗除草剂。
对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物
用转基因动物作为器官移植的供体
让转基因哺乳动物批量生产药物
医 药 卫生 领 域的 应 用
二、基因工程在医药卫生领域的应用 1.对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物
①药物类型： 细胞因子、抗体、疫苗和激素等。
②应用： 可以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；
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
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。
1980-1982年，科学家用基因工程方法从大肠杆 菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，从1Kg培养物中可 以得到20—40mg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。
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。
思
考 1.干扰素的化学本质是什么？ 糖蛋白
2.干扰素的作用机理是怎样的？ 干扰病毒复制
3.干扰素用于哪些疾病的治疗？
病毒感染性疾病、乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等
4.传统生产干扰素的方法是什么？
从人血液中的白细胞内提取
5. 目前大量生产干扰素的方法是什么？
用基因工程方法从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得
6.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？
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
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)
①用PCR扩增乙肝病毒抗原蛋白基因；
②将乙肝病毒抗原蛋白基因插入质粒， 构建基因表达载体；
③将该基因表达载体导入酵母菌(该过程也是将酵母菌制备成感受态细胞，但是并不 是用Ca2+处理，而是用醋酸锂处理)；
④检测并鉴定，筛选出成功转化的酵母菌，进行发酵培养，分离并提纯产物，获得乙 肝病毒抗原蛋白。
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
①实例：乳腺生物反应器或乳房生物反应器
③应用： 目前已经在牛、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α-抗胰蛋白酶等重要医药产品
乳腺中特异表达 的基因的启动子 等调控元件
药用蛋白基因
基 因 表 达 载 体
转 基 因 动 物
②培育过程：
受 精 卵
药
物
泌乳期分
泌乳汁
注射
显微
发育
注意： 乳腺生物反应器实质是在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转
乳汁中含有人生长激素的转基因牛
含有人凝血因子Ⅸ的转基因羊
基因动物的总称
人治疗性抗体转基因奶牛
(1)乳腺是一个外分泌器官， 乳汁不进入体内循环，不会影响转基因 动物本身的生理代谢反应。
(2)从乳汁中获取目的基因产物， 产量高，易提纯，表达的蛋白质已 经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。
(3)从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可 无限繁殖。
为什么动物的乳腺细胞能成为基因药物最理想的表达
场所呢？
思 考
2.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 3.药用蛋白基因存在于转基因动物的哪些细胞中？ 几乎所有细胞 4.生物反应器除了用乳腺，还可以用什么器官？ 膀胱 5.膀胱生物反应器哪些方面优于乳腺生物反应器？
不局限于性别与生长期(乳腺生物反应器必须是雌性，且泌乳期才会分泌)
6.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特异表达的基因的启动子重组 7.用生物反应器生产药物的优点？ 产物容易提取
1.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
思 考
二、基因工程在医药卫生领域的应用
3.用转基因动物作为器官移植的供体
①人体器官移植的难题： 人体移植器官短缺是世界性难题
②解决途径： 寻求可替代的移植器官，如用猪的器官来解决人类 器官移植的来源问题
考 为什么选择猪作为器官供体？
a.猪的内脏构造、大小、血管分布与人
极为相似
b.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
选择猪器官移植给人最大的难题是什么？
免疫排斥
思
二、基因工程在医药卫生领域的应用
3.用转基因动物作为器官移植的供体
③对猪的器官进行改造的方法：
a.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；
b.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。
异想天开
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；
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
三、基因工程在食品工业方面的应用
1.基因工程菌(P91相关信息)：
①概念： 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。
②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
③步骤：
基因工程构建基因工程菌
工业发酵批量生产
三、基因工程在食品工业方面的应用
2.实例：
(1)阿斯巴甜： 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。
(2)凝乳酶：
①应用： 奶酪生产中用来凝聚固化奶中的蛋白质
②制备方法：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
三、基因工程在食品工业方面的应用
2.实例：
(3)淀粉酶、脂酶：
①应用：加工转化糖浆需要淀粉酶， 加工烘烤食物要用到脂酶
②制备方法： 构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产
③优点： 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。
三、基因工程在食品工业方面的应用
2.实例：
(4)其他应用实例
①培育可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染
②利用经过基因改造的微生物来生产能源
比较项目 乳腺(房)生物反应器
基因工程菌生产药物
基因结构 哺乳动物基因的结构与人类 结构基本相同
细菌或酵母菌等生物的基因结构与 人类基因结构有较大差异
基因产物 与天然蛋白质完全相同
细菌细胞内缺少内质网、高尔基体 等细胞器，合成的蛋白质可能不具 有生物活性
受体细胞 哺乳动物的受精卵
微生物细胞
导入方式 显微注射法
Ca2+处理法(感受态细胞法)
生产条件 不需要严格的灭菌，温度 等外界条件对其影响不大
需严格灭菌，严格控制工程菌所需的 温度、 pH、营养物质浓度等外界条件
产物提取 从动物乳汁中提取，相对简单
(一般经过工业发酵后)从微生物细 胞(或发酵液)中提取，相对复杂
2023/4/18
到社会中去
目前我国批准发放了哪些转基因作物的生产应用安全证书和 进口安全证书？
截至2019年年底，我国批准发放过转基因耐储藏番茄、转 基因抗虫棉、改变花色的转基因矮牵牛、转基因抗病辣椒、转 基因抗病番木瓜、转基因抗虫水稻、转植酸酶基因玉米以及转 基因耐除草剂大豆的生产应用安全证书； 批准了转基因棉花、 大豆、玉米、油菜、甜菜和番木瓜的进口安全证书， 但我国进 口的基本上是转基因棉花的纤维，其他进口转基因作物的用途 仅限于用作加工原料；我国没有批准任何一种转基因粮食作物 种子进口到我国境内商业化种植。
一、概念检测 ( P92 )
1.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新导人大肠杆菌的细胞内， 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 ( C )
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嘌呤和尿嘧啶的含量相等
2023/4/18
一、概念检测 ( P92 )
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 )
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
2023/4/18
二、拓展应用(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。草甘膦没有选择性，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膦的作物。
(1)下面是探究“转入外源EPSP合酶基因能否使矮牵牛抗草甘膦”的流程，请补充完整。
①用限制酶和DNA连接酶 等处理含有目的基因的DNA片段和
T质粒，构建重组T质粒；
③利用含有重组Ti质粒的农杆菌侵染 细胞，再通过培育得到转基因植株;
④ 用草甘膦同时喷洒转基因植株和对照组植株。
结果:对照 植基株因死矮亡牵、 植甘株膦存 生，但了也一受定到的了 。。
结论
②将重组T质粒转入农杆菌中；
矮牵牛
二、拓展应用(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。草甘膦没有选择性，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膦的作物。
(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对 照组为非转基因矮牵牛
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
增强 请你给出进一步探究的思路。
理论上增加转入的外源EPSP合酶基因的数量，矮牵牛体内EPSP合酶的表达水平会升
高，它对草甘膦的抗性会增强。
探究的思路：将不同拷贝数的EPSP合酶基因分别转入矮牵牛细胞中，培育转基因
植株，比较它们对草甘膦抗性的差异。
2023/4/18
二、拓展应用(P92 )
2.下图是某同学画的两幅基因工程卡通图。一幅是
一头能进行光合作用的奶牛，一幅是一株能同时结出 多种蔬菜和水果的植物。请你像这位同学一样，展开 想象的翅膀，畅想基因工程的未来，并用图画、文字 或用音乐创作等表达出来。
2023/4/18