3-3基因工程的应用(课件)高中生物学人教版(2019)选择性必修3(共15张PPT)
文档属性
| 名称 | 3-3基因工程的应用(课件)高中生物学人教版(2019)选择性必修3(共15张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-07-11 22:57:44 | ||
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文档简介
(共15张PPT)
第 3 章 基 因 工 程
第 3 节 基 因 工 程 的 应 用
胰岛素的生产 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
中提取，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。
思考1 大肠杆菌作为基因工程中的受体细胞有什么优点
提示：繁殖快；为单细胞生物；遗传物质相对较少。
重组人胰岛素注射液
思考2 大肠杆菌生产的人胰岛素与
人体细胞产生的胰岛素结构相同吗
提示：不相同，胰岛素是分泌蛋白，
人体细胞产生的胰岛素会经过内质网和高 尔基体的加工，大肠杆菌是原核生物，无 内质网和高尔基体，故无法对胰岛素进行 进一步加工。
基因工程自20世纪70年代兴起后，得到了飞速的发展，在农牧业、医
药卫生和食品工业等方面，展示出广阔的前景。
转基因抗虫水稻(绿色植物)与 对照(被害虫侵害的黄色植株
1. 转基因抗虫植物 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。
2. 转基因抗病植物 将来源于某 些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中， 培育出用常规育种方法很难培育出抗病 的新品种。
一、基因工程在农牧业方面的应用
转基因抗病毒甜椒
拓展：
各种抗虫基因的作用机理
(1)Bt 抗虫蛋白可降解成有毒的多
肽，多肽与昆虫的肠上皮细胞的特异
性受体结合，导致细胞膜穿孔，最终导致害虫死亡。
(2)蛋白酶抑制剂和淀粉酶抑制剂分别抑制相应酶的活性，影响昆
虫对蛋白质和淀粉的消化。
(3)植物凝集素基因控制植物合成一种糖蛋白，此糖蛋白能与昆虫
肠道黏膜上某种物质结合，影响昆虫对营养物质的吸收和利用。
一、基因工程在农牧业方面的应用
3. 转基因抗除草剂植物 将降
解或抵抗某种除草剂的基因导入植 物中，在喷洒除草剂时，田间杂草 会被杀死而作物不会受到损伤。
施用除草剂后的转基因抗除草剂 玉米田
4. 改良植物的品质 将某种必需氨基酸含
量多的蛋白质编码基因或与植物花青素代谢相关 的基因导入植物中。
转基因矮牵牛
思考3利用基因工程培育植物新品种有何优越性
(1)化学杀虫剂施用量减少，降低了生产成本，减
少了环境污染，降低了对人体健康的危害。
(2)作物产量增加，提高植物的营养价值。
(3)打破了常规育种中难以突破的种间界限，实现
了原核生物与植物、不同植物之间、动物与植物之间的
基因交流，从而大幅度地改良植物的遗传特性。
转生长激素基因的鲤鱼(下) 与非转基因鲤鱼(上)
6. 改良畜产品的品质将肠乳糖酶
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，
5. 提高动物的生长速率 由于外源
生长激素基因的表达可以使转基因动物生 长得更快，将这类基因导入动物体内，以 提高动物的生长速率。
转肠乳糖酶基因的奶牛 而其他营养成分不受影响。
一 、基因工程在农牧业方面的应用
二、基因工程在医药卫生领域的应用
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，这些
药物包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等。
1. 利用基因工程技术让微生物批量生产药物
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。
我国科学家对大肠杆菌或酵母菌进行
基因改造，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。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
2. 利用基因工程技术让哺乳动物批量生产药物
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元件重组
在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵 发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要 的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。
注意： (1)并非所有个体都可以作为乳腺生物反应器，应选择雌性
个体，个体本身的繁殖速率、泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。 (2)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 卵发育成的个体的体细胞中均含有目的基因，但因为目的基因与乳腺中
特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，所以目的基因只在乳
腺细胞中表达。 质疑：目的基因与膀胱中特异表达的基因的 目的
，
，
基因更容易表达
膀胱生物反应器
启动子等调控元件重组在一起又会如何 且不受性别影响。
1. 继哺乳动物乳腺生物反应器研究成功后，膀胱生物反应器研究也取得
了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以 合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答下列问题。
(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是 显微注射法。
(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入 受 精 卵 中，原因是
受 精 卵 全 能 性 高 0
(3)通常采用 PCR 等技术检测外源基因是否插入了小鼠的染色体DNA上。
(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的 膀胱上皮细胞中
特异表达。
(5)若使外源基因在乳腺细胞中表达，在构建基因表达载体时，还 需 加
入 乳腺中特异表达 等调控元件。启动子的作用是 作为RNA聚合酶识别和结合 。 的基因的启动子 的部位，驱动基因转录
练一练
前景：还可能利用基因工程培育无免疫排斥反应的动物器官，用于
人类器官移植。
三 、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。
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。
相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶的纯度
更高，而且它的生产成本显著降低，生产效率较高。
小结：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等。
2. 下列有关转基因植物的说法，不正确的是( B )
A. 科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基因，来提高农作物的抗盐碱
和抗旱的能力
B. 因为转基因抗虫棉可以抵抗一切危害棉花植株的害虫，所以转基因抗
虫棉已经推广应用
C. 科学家往往将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，以提
高农作物的营养价值
D. 利用基因工程技术可以改良农作物的品质
练一练
练一练
3. 蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”,有着超强的抗张强度，可以制
成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带等。科学家研究 出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因蜘蛛羊作为乳腺生物反应器。
下列有关乳腺生物反应器的说法，错误是的 ( B )
A . 将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺中特异表达的基因启动子等结合在一起构建
表达载体
B. 将含有蜘蛛丝蛋白基因的表达载体导入动物乳腺细胞中即可获得乳腺
生物反应器
C. 与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等条件的限制，受
体来源更广泛
D. 转基因动物产生的生殖细胞中可能含有药用蛋白基因
4.下列有关动物基因工程的说法，错误的是( D )
A. 将外源生长激素基因导入动物体内并使其表达，可提高动物生长速度
B. 将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，其表达产物能使获得的转基因牛 分泌的乳汁中乳糖含量大大降低
C. 利用基因工程技术，得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品
的生产的问题
D. 用转基因动物作为器官移植的供体时，因为导入的是调节因子，而不
是目的基因，所以无法抑制抗原的合成
练一练
第 3 章 基 因 工 程
第 3 节 基 因 工 程 的 应 用
胰岛素的生产 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
中提取，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。
思考1 大肠杆菌作为基因工程中的受体细胞有什么优点
提示：繁殖快；为单细胞生物；遗传物质相对较少。
重组人胰岛素注射液
思考2 大肠杆菌生产的人胰岛素与
人体细胞产生的胰岛素结构相同吗
提示：不相同，胰岛素是分泌蛋白，
人体细胞产生的胰岛素会经过内质网和高 尔基体的加工，大肠杆菌是原核生物，无 内质网和高尔基体，故无法对胰岛素进行 进一步加工。
基因工程自20世纪70年代兴起后，得到了飞速的发展，在农牧业、医
药卫生和食品工业等方面，展示出广阔的前景。
转基因抗虫水稻(绿色植物)与 对照(被害虫侵害的黄色植株
1. 转基因抗虫植物 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。
2. 转基因抗病植物 将来源于某 些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中， 培育出用常规育种方法很难培育出抗病 的新品种。
一、基因工程在农牧业方面的应用
转基因抗病毒甜椒
拓展：
各种抗虫基因的作用机理
(1)Bt 抗虫蛋白可降解成有毒的多
肽，多肽与昆虫的肠上皮细胞的特异
性受体结合，导致细胞膜穿孔，最终导致害虫死亡。
(2)蛋白酶抑制剂和淀粉酶抑制剂分别抑制相应酶的活性，影响昆
虫对蛋白质和淀粉的消化。
(3)植物凝集素基因控制植物合成一种糖蛋白，此糖蛋白能与昆虫
肠道黏膜上某种物质结合，影响昆虫对营养物质的吸收和利用。
一、基因工程在农牧业方面的应用
3. 转基因抗除草剂植物 将降
解或抵抗某种除草剂的基因导入植 物中，在喷洒除草剂时，田间杂草 会被杀死而作物不会受到损伤。
施用除草剂后的转基因抗除草剂 玉米田
4. 改良植物的品质 将某种必需氨基酸含
量多的蛋白质编码基因或与植物花青素代谢相关 的基因导入植物中。
转基因矮牵牛
思考3利用基因工程培育植物新品种有何优越性
(1)化学杀虫剂施用量减少，降低了生产成本，减
少了环境污染，降低了对人体健康的危害。
(2)作物产量增加，提高植物的营养价值。
(3)打破了常规育种中难以突破的种间界限，实现
了原核生物与植物、不同植物之间、动物与植物之间的
基因交流，从而大幅度地改良植物的遗传特性。
转生长激素基因的鲤鱼(下) 与非转基因鲤鱼(上)
6. 改良畜产品的品质将肠乳糖酶
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，
5. 提高动物的生长速率 由于外源
生长激素基因的表达可以使转基因动物生 长得更快，将这类基因导入动物体内，以 提高动物的生长速率。
转肠乳糖酶基因的奶牛 而其他营养成分不受影响。
一 、基因工程在农牧业方面的应用
二、基因工程在医药卫生领域的应用
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，这些
药物包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等。
1. 利用基因工程技术让微生物批量生产药物
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。
我国科学家对大肠杆菌或酵母菌进行
基因改造，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。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
2. 利用基因工程技术让哺乳动物批量生产药物
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元件重组
在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵 发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要 的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。
注意： (1)并非所有个体都可以作为乳腺生物反应器，应选择雌性
个体，个体本身的繁殖速率、泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。 (2)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 卵发育成的个体的体细胞中均含有目的基因，但因为目的基因与乳腺中
特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，所以目的基因只在乳
腺细胞中表达。 质疑：目的基因与膀胱中特异表达的基因的 目的
，
，
基因更容易表达
膀胱生物反应器
启动子等调控元件重组在一起又会如何 且不受性别影响。
1. 继哺乳动物乳腺生物反应器研究成功后，膀胱生物反应器研究也取得
了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以 合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答下列问题。
(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是 显微注射法。
(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入 受 精 卵 中，原因是
受 精 卵 全 能 性 高 0
(3)通常采用 PCR 等技术检测外源基因是否插入了小鼠的染色体DNA上。
(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的 膀胱上皮细胞中
特异表达。
(5)若使外源基因在乳腺细胞中表达，在构建基因表达载体时，还 需 加
入 乳腺中特异表达 等调控元件。启动子的作用是 作为RNA聚合酶识别和结合 。 的基因的启动子 的部位，驱动基因转录
练一练
前景：还可能利用基因工程培育无免疫排斥反应的动物器官，用于
人类器官移植。
三 、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。
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。
相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶的纯度
更高，而且它的生产成本显著降低，生产效率较高。
小结：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等。
2. 下列有关转基因植物的说法，不正确的是( B )
A. 科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基因，来提高农作物的抗盐碱
和抗旱的能力
B. 因为转基因抗虫棉可以抵抗一切危害棉花植株的害虫，所以转基因抗
虫棉已经推广应用
C. 科学家往往将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，以提
高农作物的营养价值
D. 利用基因工程技术可以改良农作物的品质
练一练
练一练
3. 蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”,有着超强的抗张强度，可以制
成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带等。科学家研究 出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因蜘蛛羊作为乳腺生物反应器。
下列有关乳腺生物反应器的说法，错误是的 ( B )
A . 将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺中特异表达的基因启动子等结合在一起构建
表达载体
B. 将含有蜘蛛丝蛋白基因的表达载体导入动物乳腺细胞中即可获得乳腺
生物反应器
C. 与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等条件的限制，受
体来源更广泛
D. 转基因动物产生的生殖细胞中可能含有药用蛋白基因
4.下列有关动物基因工程的说法，错误的是( D )
A. 将外源生长激素基因导入动物体内并使其表达，可提高动物生长速度
B. 将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，其表达产物能使获得的转基因牛 分泌的乳汁中乳糖含量大大降低
C. 利用基因工程技术，得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品
的生产的问题
D. 用转基因动物作为器官移植的供体时，因为导入的是调节因子，而不
是目的基因，所以无法抑制抗原的合成
练一练