3.3 基因工程的应用 课件(共27张PPT) 2023-2024学年高二生物人教版（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27张PPT) 2023-2024学年高二生物人教版（2019）选择性必修3 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 9.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-16 22:05:47 | ||
图片预览
文档简介
(共27张PPT)
基因工程的应用
第3节
人教版 选择性必修3
1.能举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用
2.能认同基因工程的应用价值
2024/1/15
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？
抗虫棉、转基因大豆、生产胰岛素等。
重组人胰岛素注射液
【资料1】基因工程在农牧业中的应用发展迅速。1996-2017年,全世界转基因作物的种植面积增加了一百多倍，从1.7×106hm 发展到1.898×108hm2(如图)。据2016年世界范围的统计数据表明，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6.6×108t，增加经济收益近1.3万亿元。美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家，转基因棉花、大豆、玉米的种植面积占相关作物种植面积的比例都超过了90%。2017年，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。
【资料2】在转基因动物方面，近些年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。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（后排）和正常鲑鱼（前排）
(一）发展现状:
1.1996-2017年，全世界转基因作物种植面积增加了100多倍。
2.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。
3.美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家。棉花、玉米、大豆种植比例都超过90%。
4.2017年，我国转基因作物的种植面积居世界第八位。商业化种植的有棉花、番木瓜。
基因工程在农牧业方面的应用
5.在转基因动物方面，近些年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。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。
转基因大西洋鲑的优点：
（1）缩短了生长周期
（2）都是雌性而且不育，避免了野生鲑鱼杂交的风险。
目前，基因工程技术已被广泛用于改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面。
转基因鲑鱼（后排）和正常鲑鱼（前排）
(二）植物方面
1．转基因抗虫植物
(1)方法：
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。
Bt毒蛋白基因 、 蛋白酶抑制剂基因、
淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
（2）主要杀虫基因：
(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）与对照（黄）
减少因化学农药的使用而造成的环境污染和对人类健康的损害、降低生产成本、提高产量。
（4）优点：
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.转基因抗病植物
（2）培育方法：
（3）抗病基因：
抗真菌的目的基因
几丁质酶基因
抗毒素合成基因
（1）背景：
许多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常规育种的方法很难培育出抗病的新品种。
病毒复制酶基因
抗病毒的目的基因
病毒外壳蛋白基因
转基因抗病毒甜椒
(4)成果：
3．转基因抗除草剂植物
(1)背景：
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
(2)方法：
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
(3)成果：
转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等
种植转基因抗除草剂大豆的农田
用除草剂后的转基因抗除草剂玉来田
4．改良植物的品质
(1)培育方法：
(2)实例：
利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。
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%。
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。
高赖氨酸玉米
出现原本没有的花色变异，提升观赏价值
2024/1/15
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，可培育出抗除草剂的作物品种。这样在喷洒除草剂时，田间杂草会被杀死而作物不会受到损伤。目前已经获得转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。
施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田
种植转基因抗除草剂大豆的农田
2024/1/15
4.改良植物的品质
利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。例如，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%。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，大大提高了它的观赏价值。
(三）动物方面
1、用于提高动物生长速度
原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快
转入外源生长激素基因的“超级小鼠”
2、用于改善畜产品的品质
低乳糖奶牛
（1）导入肠乳糖酶基因的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低。
（2）优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适。
【典例】下列有关基因工程在农牧业方面应用的叙述，错误的是( )
A.将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，可培育出转基因抗病植物
B.将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出转基因抗除草剂作物
C.将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物，可提高植物的营养价值
D.将基因工程生产的肠乳糖酶作为药物添加在牛奶中，可解决人的乳糖不耐受问题
解析：肠乳糖酶属于蛋白质，口服会被胃蛋白酶消化而失效，D错误。
D
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。
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；
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）用途：
（3）成果：
基因工程在医药卫生领域的应用
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。
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。
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。
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。
1.干扰素的化学本质是什么？
2.干扰素的作用机理是怎样的？
3.干扰素用于哪些疾病的治疗？
4.传统生产干扰素的方法是什么？
5.目前大量生产干扰素的方法是什么？
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？
糖蛋白
干扰病毒复制
病毒感染性疾病、乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等
从人血液中的白细胞内提取
用基因工程方法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
思考讨论：
抗生素≠干扰素
抗生素：抗细菌药物
干扰素：抗病毒药物
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-抗胰蛋白酶等重要医药产品
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培育过程：
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
显微注射
受精卵
泌乳期分泌乳汁
转基因动物
药物
发育
③应用：
注意：启动子具有物种和组织的特异性
思考讨论：乳腺生物反应器的优缺点
A.动物泌乳期有间隔
B.有些蛋白不能在乳腺里表达
C.某些蛋白在乳腺中的修饰可能与天然状态不同
优点
缺点
A.适合于表达高等动物体内的复杂蛋白
B.制备乳腺反应器的方法成熟
C.乳腺是天然的高效合成蛋白质的器官
D.乳汁中重组蛋白的提取和纯化相对容易
补充：膀胱生物反应器
①可以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。
②从尿液中提取蛋白质比从乳汁中提取更简便、高效。
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；
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。
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：
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
猪的优点：
最大难题：
免疫排斥
③改造方法：
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。
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。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。
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。
基因工程在食品工业方面的应用
（2）凝乳酶：大多数奶酪的生产需要使用凝乳酶来凝聚固化奶中的蛋白质。
①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。
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，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。
（3）淀粉酶、脂酶：加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食物要用到的
脂酶等也可通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产。
2024/1/15
3.优点：
①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。
②基因工程使人们更容易培育出具有优良性状的动植物品种，获得很多过去难以得到的生物制品，甚至还能培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染，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
基因产物
受体细胞
导入方式
生产条件
产物提取
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
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
哺乳动物的受精卵
微生物细胞
显微注射法
Ca2+处理法（感受态细胞法）
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
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
2024/1/15
基因工程在农牧业方面的应用
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、改善
畜产品的品质
基因工程在医药卫生领域的应用
利用微生物或动植物细胞生产药物；利用哺乳动物生产药物：乳腺生物反应器；
建立移植器官工厂
基因工程在食品工业方面的应用
利用基因工程菌生产食品工业用酶、
氨基酸和维生素等
基
因
工
程
的
应
用
基因工程的应用
第3节
人教版 选择性必修3
1.能举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用
2.能认同基因工程的应用价值
2024/1/15
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？
抗虫棉、转基因大豆、生产胰岛素等。
重组人胰岛素注射液
【资料1】基因工程在农牧业中的应用发展迅速。1996-2017年,全世界转基因作物的种植面积增加了一百多倍，从1.7×106hm 发展到1.898×108hm2(如图)。据2016年世界范围的统计数据表明，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6.6×108t，增加经济收益近1.3万亿元。美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家，转基因棉花、大豆、玉米的种植面积占相关作物种植面积的比例都超过了90%。2017年，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。
【资料2】在转基因动物方面，近些年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。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（后排）和正常鲑鱼（前排）
(一）发展现状:
1.1996-2017年，全世界转基因作物种植面积增加了100多倍。
2.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。
3.美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家。棉花、玉米、大豆种植比例都超过90%。
4.2017年，我国转基因作物的种植面积居世界第八位。商业化种植的有棉花、番木瓜。
基因工程在农牧业方面的应用
5.在转基因动物方面，近些年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。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。
转基因大西洋鲑的优点：
（1）缩短了生长周期
（2）都是雌性而且不育，避免了野生鲑鱼杂交的风险。
目前，基因工程技术已被广泛用于改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面。
转基因鲑鱼（后排）和正常鲑鱼（前排）
(二）植物方面
1．转基因抗虫植物
(1)方法：
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。
Bt毒蛋白基因 、 蛋白酶抑制剂基因、
淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
（2）主要杀虫基因：
(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）与对照（黄）
减少因化学农药的使用而造成的环境污染和对人类健康的损害、降低生产成本、提高产量。
（4）优点：
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.转基因抗病植物
（2）培育方法：
（3）抗病基因：
抗真菌的目的基因
几丁质酶基因
抗毒素合成基因
（1）背景：
许多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常规育种的方法很难培育出抗病的新品种。
病毒复制酶基因
抗病毒的目的基因
病毒外壳蛋白基因
转基因抗病毒甜椒
(4)成果：
3．转基因抗除草剂植物
(1)背景：
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
(2)方法：
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
(3)成果：
转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等
种植转基因抗除草剂大豆的农田
用除草剂后的转基因抗除草剂玉来田
4．改良植物的品质
(1)培育方法：
(2)实例：
利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。
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%。
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。
高赖氨酸玉米
出现原本没有的花色变异，提升观赏价值
2024/1/15
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，可培育出抗除草剂的作物品种。这样在喷洒除草剂时，田间杂草会被杀死而作物不会受到损伤。目前已经获得转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。
施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田
种植转基因抗除草剂大豆的农田
2024/1/15
4.改良植物的品质
利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。例如，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%。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，大大提高了它的观赏价值。
(三）动物方面
1、用于提高动物生长速度
原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快
转入外源生长激素基因的“超级小鼠”
2、用于改善畜产品的品质
低乳糖奶牛
（1）导入肠乳糖酶基因的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低。
（2）优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适。
【典例】下列有关基因工程在农牧业方面应用的叙述，错误的是( )
A.将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，可培育出转基因抗病植物
B.将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出转基因抗除草剂作物
C.将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物，可提高植物的营养价值
D.将基因工程生产的肠乳糖酶作为药物添加在牛奶中，可解决人的乳糖不耐受问题
解析：肠乳糖酶属于蛋白质，口服会被胃蛋白酶消化而失效，D错误。
D
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。
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；
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）用途：
（3）成果：
基因工程在医药卫生领域的应用
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。
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。
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。
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。
1.干扰素的化学本质是什么？
2.干扰素的作用机理是怎样的？
3.干扰素用于哪些疾病的治疗？
4.传统生产干扰素的方法是什么？
5.目前大量生产干扰素的方法是什么？
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？
糖蛋白
干扰病毒复制
病毒感染性疾病、乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等
从人血液中的白细胞内提取
用基因工程方法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
思考讨论：
抗生素≠干扰素
抗生素：抗细菌药物
干扰素：抗病毒药物
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-抗胰蛋白酶等重要医药产品
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培育过程：
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
显微注射
受精卵
泌乳期分泌乳汁
转基因动物
药物
发育
③应用：
注意：启动子具有物种和组织的特异性
思考讨论：乳腺生物反应器的优缺点
A.动物泌乳期有间隔
B.有些蛋白不能在乳腺里表达
C.某些蛋白在乳腺中的修饰可能与天然状态不同
优点
缺点
A.适合于表达高等动物体内的复杂蛋白
B.制备乳腺反应器的方法成熟
C.乳腺是天然的高效合成蛋白质的器官
D.乳汁中重组蛋白的提取和纯化相对容易
补充：膀胱生物反应器
①可以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。
②从尿液中提取蛋白质比从乳汁中提取更简便、高效。
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；
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。
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：
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
猪的优点：
最大难题：
免疫排斥
③改造方法：
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。
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。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。
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。
基因工程在食品工业方面的应用
（2）凝乳酶：大多数奶酪的生产需要使用凝乳酶来凝聚固化奶中的蛋白质。
①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。
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，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。
（3）淀粉酶、脂酶：加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食物要用到的
脂酶等也可通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产。
2024/1/15
3.优点：
①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。
②基因工程使人们更容易培育出具有优良性状的动植物品种，获得很多过去难以得到的生物制品，甚至还能培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染，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
基因产物
受体细胞
导入方式
生产条件
产物提取
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
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
哺乳动物的受精卵
微生物细胞
显微注射法
Ca2+处理法（感受态细胞法）
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
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
2024/1/15
基因工程在农牧业方面的应用
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、改善
畜产品的品质
基因工程在医药卫生领域的应用
利用微生物或动植物细胞生产药物；利用哺乳动物生产药物：乳腺生物反应器；
建立移植器官工厂
基因工程在食品工业方面的应用
利用基因工程菌生产食品工业用酶、
氨基酸和维生素等
基
因
工
程
的
应
用