資源簡介

(共29張PPT)
還記得糖尿病的癥狀嗎？
胰島素是降低血糖的唯一激素
注射
質粒
載體
限制酶
目的基因
限制酶切割位點
限制酶切割位點
限制酶
DNA
連接酶
重組
DNA分子
基因表達載體
人胰島素的基因
導入
大腸桿菌
表達
重組
人胰島素
3.3
基因工程的應用
一、基因工程在農牧業方面的應用（P87）
1.轉基因抗蟲植物
⑴概念：
從某些生物中分離出具有抗蟲功能的基因，將它導入作物中培育出具有抗蟲性的作物。
⑵例子：
轉基因抗蟲棉花、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等
轉基因抗蟲棉
非轉基因棉
轉基因抗蟲水稻（綠色植株）與對照（被害蟲侵害的黃色植株）
Q1.從環境保護角度出發，分析轉基因抗蟲棉與普通棉相比在害蟲防治方面的優越性。
1.3 傳統發酵技術
思考·討論
轉基因抗蟲棉
普通棉
①減少了化學農藥的使用量②降低了環境污染
③降低了生產成本
一、基因工程在農牧業方面的應用（P87）
2.轉基因抗病植物
⑴背景：
許多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常規育種的方法很難培育出抗病的新品種。
⑵方法：
科學家將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因導入植物中，培育出了轉基因抗病植物。
⑶成果：
轉基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等
轉基因抗病毒甜椒
一、基因工程在農牧業方面的應用（P87）
3.轉基因抗除草劑植物
⑴背景：
雜草常常危害農業生產，而大多數除草劑不僅能殺死田間雜草，還會損傷作物，導致作物減產。
⑵方法：
將降解或抵抗某種除草劑的基因導入作物，可以培育出抗除草劑的作物品種。
⑶成果：
轉基因抗除草劑玉米、大豆、
油菜和甜菜等
施用除草劑后的轉基因抗除草劑玉米田
一、基因工程在農牧業方面的應用（P87）
4.改良植物的品質
優良基因 成果
某種必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因
與植物花青素代謝相關的基因
轉基因矮牽牛
富含賴氨酸的轉基因玉米
一、基因工程在農牧業方面的應用（P87）
5.提高動物的生長速率
⑴基因：
外源生長激素基因
⑵成果：
轉基因鯉魚
⑶成果：
我國科學家將外源生長激素基因導入鯉魚，在同等養殖條件下，轉基因鯉魚的生長速率比非轉基因鯉魚提高了42% 115%。
對照
轉基因
一、基因工程在農牧業方面的應用（P87）
6.改善畜產品的品質
⑴基因：
腸乳糖酶基因
⑵成果：
轉基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他營養成分不受影響。
乳糖耐受（有乳糖酶）
乳糖不耐受（無乳糖酶）
大腸
腸道內滲透壓增高，刺激胃腸蠕動增加
Q：為什么將腸乳糖酶基因導入奶牛基因組能降低牛奶中的乳糖含量？
腸乳糖酶基因在奶牛乳腺細胞中表達出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。
二、基因工程在醫藥衛生領域的應用（P90）
1.對微生物或動植物的細胞進行基因改造生產藥物
⑴常見藥物類型：
細胞因子、抗體、疫苗和激素等
⑵應用：
可以用來預防和治療人類腫瘤、心血管疾病、傳染病、糖尿病和類風濕關節炎等。
⑶實例：
我國生產的重組人干擾素、血小板生成素、促紅細胞生成素和粒細胞集落刺激因子等基因工程藥物均已投放市場。
Q1.與大腸桿菌相比，用酵母菌生產人的胰島素有什么優勢？
1.3 傳統發酵技術
思考·討論
酵母菌為真核生物，有生物膜系統，可通過內質網和高爾基體對產生的胰島素進行加工和修飾，從而產生有活性的胰島素。
酵母菌
大腸桿菌
二、基因工程在醫藥衛生領域的應用（P90）
2.讓轉基因哺乳動物批量生產藥物
⑴實例：
乳腺生物反應器或乳房生物反應器
⑵培育過程：
⑶應用：
目前已經在牛、山羊等動物的乳腺生物反應器中，獲得了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和α-抗胰蛋白酶等重要醫藥產品。
藥用蛋白基因
乳腺中特異表達的基因的啟動子等調控元件
基因表達載體
受精卵
泌乳期
分泌乳汁
轉基因動物
藥物蛋白
顯微注射
發育
Q1.藥用蛋白基因存在于轉基因動物的哪些細胞中？
幾乎所有細胞
Q2.培育乳腺生物反應器為什么要選用乳腺中特異表達的基因的啟動子等調控元件與藥用蛋白基因重組在一起？
目的是讓藥用蛋白基因只在乳腺細胞中表達。
Q3.與工廠化生產藥用蛋白相比，用動物乳腺生物反應器生產藥用蛋白的優勢有哪些？
①動物乳腺有完整的蛋白質翻譯后修飾系統，生產的蛋白質活性高，更穩定。
②產物直接經乳汁分泌，易提取。
1.3 傳統發酵技術
思考·討論
Q4.從生產的角度考慮，生物反應器選擇的組織或器官要方便產物的獲得，例如乳腺、膀胱、血液等，由此發展了動物乳腺生物反應器、動物血液生物反應器和動物膀胱生物反應器等。研制膀胱生物反應器時，應如何處理目的基因？
將目的基因與膀胱上皮細胞中特異
表達的基因的啟動子等調控元件重組。
1.3 傳統發酵技術
思考·討論
二、基因工程在醫藥衛生領域的應用（P90）
3.轉基因動物作為器官移植的供體
Q1.為什么豬的器官可作為替代的移植器官？
①豬的內臟構造、大小、血管分布與人極為相似
②豬體內隱藏的、可導致人類疾病的病毒遠遠少于靈長類動物
二、基因工程在醫藥衛生領域的應用（P90）
3.轉基因動物作為器官移植的供體
Q2.怎樣用基因工程技術解決移植時可能產生的免疫排斥問題？
培育無免疫排斥的轉基因克隆豬器官
抑制抗原決定基因表達
或除去抗原決定基因
在器官供體基因組中導入某種調節因子
三、基因工程在食品工業方面的應用（P91）
1.基因工程菌
⑴概念：
用基因工程的方法，使外
源基因得到高效表達的菌類。
⑵步驟：
基因工程構建基因工程菌→工業發酵批量生產
⑶應用：
利用基因工程菌，除了可以生產藥物，還能生產食品工業用酶、氨基酸和維生素等。如：一種普遍使用的甜味劑（阿斯巴甜），主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，這兩種氨基酸可通過基因工程實現大規模生產。
三、基因工程在食品工業方面的應用（P91）
1.基因工程菌
⑷實例：
①凝乳酶：大多數奶酪的生產需要使用凝乳酶來凝聚固化奶中的蛋白質。
傳統制備方法：殺死未斷奶的小牛，將其第四胃的黏膜取出來提取。
基因工程技術：將編碼牛凝乳酶的基因導入大腸桿菌、黑曲霉、酵母菌的基因組中，再通過工業發酵批量生產凝乳酶。
三、基因工程在食品工業方面的應用（P91）
1.基因工程菌
⑷實例：
②淀粉酶、脂酶：
加工轉化糖漿需要的淀粉酶，加工烘烤食品用到的脂酶等也都可以通過構建基因工程菌，然后用發酵技術大量生產。
優點：相比從天然產物中提取的酶，用基因工程技術獲得的工業用酶純度更高，生產成本顯著降低，生產效率較高。
基因工程在其他方面的應用：
利用經過基因改造的微生物來生產能源
利用“超級細菌”來處理環境污染
課堂小結
轉基因抗蟲植物
基因工程的應用
農牧業方面
醫藥衛生領域
轉基因抗病植物
轉基因抗除草劑植物
改善畜產品的品質
提高動物的生長速率
改良植物的品質
利用哺乳動物批量生產藥物：乳腺生物反應器
建立移植器官工廠
食品工業方面
利用基因工程菌生產食品工業用酶、氨基酸、維生素
利用微生物或動植物細胞生產藥物
練習與應用
一、概念檢測
1.將大腸桿菌的質粒連接上人生長激素的基因后，重新導入大腸桿菌的細胞內，再通過發酵工程就能大量生產人生長激素。下列相關敘述正確的是（ ）
A.轉錄生長激素基因需要解旋酶和DNA連接酶
B.發酵產生的生長激素屬于大腸桿菌的初生代謝物
C.大腸桿菌獲得的能產生人生長激素的變異可以遺傳
D.大腸桿菌質粒標記基因中腺嘌呤和尿嘧啶的含量相等
C
練習與應用
一、概念檢測
2.基因工程應用廣泛，成果豐碩。下列不屬于基因工程應用的是（ ）
A.培育青霉菌并從中提取青霉素
B.利用乳腺生物反應器生產藥物
C.制造一種能降解石油的“超級細菌"
D.制造一種能產生干擾素的基因工程菌
A
練習與應用
二、拓展應用
1.除草劑的有效成分草甘膦能夠專一地抑制EPSP合酶的活性，從而使植物體內多種代謝途徑受到影響而導致植物死亡。草甘膦沒有選擇性，它在除掉雜草的同時也會使作物受損。解決這個問題的方法之一就是培育抗草甘膦的作物。
⑴下面是探究“轉入外源EPSP合酶基因能否使矮牽牛抗草甘膦”的流程，請補充完整。
①用_____________________等處理含有目的基因的DNA片段和Ti質粒，構建重組Ti質粒；
②將重組Ti質粒轉入農桿菌中；
③利用含有重組Ti質粒的農桿菌侵染_______細胞，再通過培育得到轉基因植株；
④用草甘膦同時噴灑轉基因植株和對照組植株。
限制酶和DNA連接酶
矮牽牛
練習與應用
二、拓展應用
結果：對照組植株死亡，轉基因植株存活，但也受到了影響。
結論： 。
⑵請思考并回答下列問題。
①在該實驗中，對照組是怎樣設計的？
對照組為非轉基因矮牽牛
②如果增加轉入的外源 EPSP 合酶基因的數量，轉基因矮牽牛對草甘膦的抗性是否會增加？請你給出進一步探究的思路。
理論上增加轉入的外源EPSP合酶基因的數量，矮牽牛體內EPSP合酶的表達水平會升高，它對草甘膦的抗性會增強。
探究思路：將不同拷貝數的EPSP合酶基因分別轉入矮牽牛細胞中，培育轉基因植株，比較它們對草甘膦抗性的差異。
轉基因矮牽牛對草甘膦產生了一定的抗性

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