資源簡介

(共25張PPT)
胰島素是治療糖尿病的特效藥物。傳統生產胰島素的方法是從豬、 牛等動物的胰
腺中提取。曾經生產供一位糖尿病病人使用一年的胰島素需要上千頭牛，生產的 成本非常高。
1978年，科學家將編碼人胰島素的基因導入大腸桿菌細胞中，使大腸桿菌表達重
組人胰島 素。我國擁有自主知識產權的基因工程藥物——重組人胰島素已經研制 成功并得到廣泛應用。
除了生產胰島素，基因工程還有
哪些應用呢
自主學習深度學習遷移應用
導入新課
對照 (被害蟲侵害的黃綠色植株)
轉基因抗蟲水稻 (綠色植株) 低乳糖奶牛
第3章第3節 基因工程的應用
粵若金
注射用重組人干擾素a1b
r 家
M th
iH
20四支X支
(2)轉基因作物的種植使化學農藥的施用量減
少了8.2%,作物產量增加了6.6×108t,增加經 濟效益1.3萬億。
200
189.8|
100
1.7
0
年份
閱讀教材P87,了解基因工程在農牧業方面的應用發展現狀。
任務1:探究基因工程在農牧業方面的應用
國家。棉花、玉米、大豆種植比例都超過90%。
(1)1996-2017年，全世界轉基因作物種植面
(3)美國是世界上轉基因作物種植面積最大的
積增加了100多倍。
1996-2017年，全世界轉 基因作物種植趨勢變化
1.發展現狀
深度學習 遷移應用
種植面積/(x10hm)
自主學習
導入新課
全世界轉基因作物
1996
2017
(4)2017年，我國轉基因作物的種植面積居世界 第八位。商業化種植的有棉花、番木瓜。
(5)在轉基因動物方面，有些成果正在進入實用化和商業化開發的階段。2015年 11月，第一種用于食用的轉基因動物——轉基因大西洋鮭(俗稱“三文魚”)在
①縮短了生長周期。
②都是雌性而且不育，避免 了野生鮭魚雜交的風險。
目前，基因工程技術已被廣泛
用于改良動植物品種、提高作物和 畜產品的產量等方面。
> 轉基因大西洋鮭的優點：
美國獲得批準上市。
轉基因鮭魚(后排)和正常鮭魚(前排)
導入新課 自主學習
深度學習 遷移應用
項目 舉例 為什么要做 怎樣做
成效如何
轉基因 植物 抗蟲 抗蟲棉
抗病 抗病毒煙草
抗除草劑 抗除草劑玉米
改良品質 高賴氨酸玉米
轉基因 動物 提高生長 速率 轉基因快速生 長鯉魚
改良畜產 品的品質 轉基因低乳糖 奶牛
2.應用
閱讀教材P88-89,思考討論、完成表：
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
項目 舉例 為什么要做 怎樣做
成效如何
抗中 抗中棉 減少害蟲對農作物的侵 牢 路低大坊體田是 將蘇云金芽孢桿菌的Bt 青足白其國曰入媳龍細
有效減少棉鈴蟲等害蟲危
HH .
用 黃 金大米 轉基因玉米 轉基因矮牽牛 改良品質 高賴氨酸 玉米 提高農作物營養成分含 量，滿足人類營養需求 將富含賴氨酸的蛋白質 編碼基因導入玉米細胞
使玉米中賴氨酸含量 增加，提升營養價值
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
減少化學農藥的施用量，降低生產成本； 減少環境污染
增加作物產量
增加經濟效益
轉基因作 物優點
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
小結：轉基因作物的優點
低乳糖奶牛
1456789101234567181215671301131561101231567110
轉基因鯉魚
乳糖
水 。
細菌分解乳糖
腹脹腹瀉
半乳糖
葡萄糖 乳糖酶
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轉基因 動物
乳酸
乙酸
二氧化碳
乳糖
氫氣
:
o o
課堂練習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。教 材P 2 拓展應用1
(1)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用限制酶和DNA連接酶 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_ 矮 牽 牛細胞，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。
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：. 轉 基 因 矮 牽 牛 對 草 甘 膦 產 生 了 一 定 的 抗 性
0
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課堂練習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。教材P 2拓展應用1
(②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：用等量草甘膦噴灑非轉基因矮牽牛
②如果增加轉入的外源EPS P合酶基因的數量，轉基因矮牽牛對草甘膦的抗性 是否會增強 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。
進一步探究的思路： 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。
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任務2:探究基因工程在醫藥衛生領域的應用
1.對微生物或動植物的細胞進行基因改造生產藥物
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。
特比澳 三生制藥 重組人血小板生成素注射液
15000
1000單位/1毫升
沈陽三生制藥有限責任公司
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G- CSF
組人粒細胞刺激因子注射液 *
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心點組90職公
封口標簽
【資料卡 — — 干擾素】
干擾素是一種具有干擾病毒復制作用的 糖蛋白，在臨床上被廣泛用于治療病毒感染 性疾病!對于治療乳腺癌、淋巴癌、多發骨 髓瘤和某些白血病等也有一定的療效。
傳統的干擾素生產方法是從人血中的白 細胞內提取， 300 L血才提取1mg ! 其“珍貴 ”程度自不用多說。
1980~1982年，科學家用基因工程方 法從大腸桿菌及酵母菌細胞內獲得了干擾素 , 從1 kg 細菌培養液中可20~40 mg 干擾素。
1993年，我國批準生產重組人干擾素 α—1b, 它是我國批準生產的第一個基因工程 藥物，目前主要用于治療慢性乙型肝炎、丙 型肝炎等。
注意：抗生素 (抗細菌藥物) ≠干擾素 (抗病毒藥物)
以侯云德院士(右)為首的研究人員，成功研制出
我國第一個基因工程藥物——重組人干擾素α-1b
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培養 可大量生產干擾素的
大腸桿菌或酵母菌
基因工程菌
用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類
O
請聯系基因工程的基本操作程序和發酵工程的相關知識，嘗試說出生產重組 人干擾素的流程
人干擾素基因
質粒
導入 大腸桿菌或 酵母菌
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重組 質粒
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構建
● ●
深度學習 |
思 考 ：
能否直接利用轉基因大腸桿菌生產具有生物活性的干擾素 為什么 與大腸桿 菌相比，用酵母菌生產人的干擾素有什么優勢
不能直接利用轉基因大腸桿菌生產干擾素。
因為大腸桿菌屬于原核生物，細菌中只有核
糖體這一種細胞器， 沒有內質網和高爾基體
等其他細胞器， 不能加工形成有活性的干擾
素。需要在體外進行加工。
酵母菌為真核生物，有生物膜
系統，可通過內質網和高爾基
體對產生的干擾素進行加工和
修飾，從而產生有活性的干擾
素。不需要在體外進行加工。
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遷移應用
2.讓轉基因哺乳動物批量生產藥物
乳腺生物反應器(乳房生物反應器):
轉基因動物進入泌乳期后，可以通過分泌乳汁來生產所需要的藥物。
閱讀教材P90第二自然段，思考討論：
①.獲得乳腺生物反應器的步驟與培育普通轉基因動物的步驟有何主要區別
在構建基因表達載體時，需要在編碼藥用蛋白的基因序列前加上在乳腺 中特異表達的基因的啟動子
②.與工廠化生產藥用蛋白相比，用動物乳腺作為反應器生產藥用蛋白有哪些優點
a. 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。
b. 產物直接經乳汁分泌，易提取。
③.請繪制用基因工程技術獲得乳腺生物反應器的流程圖。
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
藥用蛋白基因
雌性動物泌乳
乳腺中特異表達
的基因的啟動子
等調控元件
2.讓轉基因哺乳動物批量生產藥物
閱讀教材P90第二自然段，思考討論：
③.請繪制用基因工程和胚胎工程技術獲得乳腺生物反應器的流程圖。
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。
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基因表達載體
轉基因動物
期分泌乳汁
顯微
注射
受體動物
導入新課
受精卵
藥物
胚胎
發育
移植
重組
分娩
3.建立移植器官工廠
人體移植器官短缺是世界性難題，為此，人們不得不把目光移向尋求 可替代的移植器官。
閱讀教材P91第一自然段，思考討論：
①.為什么豬的器官可以作為替代的移植器官
a. 豬的內臟構造、大小、血管分布與人的極為相似；
b. 與靈長類動物相比，豬體內隱藏的、可導致人類疾病的病毒要少得多。
②.怎樣應用基因工程技術解決移植時可能產生的免疫排斥問題
在器官供體的基因組中導入調控基因表達的DNA 序列，以抑制抗原決定基因的表達， 或設法除去抗原決定基因，再結合克隆技術，培育出不會引起免疫排斥反應的轉基 因克隆豬器官
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導入新課
課堂練習2.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 ( C ) 教材P 2概念檢測1
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
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導入新課
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 。
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 基因工程大規模生產。
任務3:探究基因工程在食品工業方面的應用
Aspartame 阿斯巴甜
康 三
二kg
深度學習 遷移應用
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阿斯巴甜
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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。 傳統制作
殺死未斷奶的小牛，然 后將它的第四胃的黏膜 取出來提取凝乳酶來固 化奶中的蛋白質。
相比從天然產物中提取的酶， 用基因工程技術獲
得的工業用酶優點：
純度更高，生產成本顯著降低，
生產效率較高。
將編碼牛凝乳酶的基因 導入大腸桿菌、黑曲霉 或酵母菌的基因中，再 通過工業發酵批量生產 凝乳酶。
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基因工程制作
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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。
工業級雕肪酶
原料組成：工業級脂肪酶
形狀外觀：淺黃色粉末
儲存條件：本產品為活性生物制劑，運輸、貯存過 程中應避光、低溫、干燥、通風。
保質期：本產品原封裝在陰涼、干燥環境下保質 期為12個月。
規 格：25kg/桶
食品滯加劑
真菌淀粉酶
歐行標準，
凈含量：25kg
西 n 口 識
住顧期：24個
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1.處理環境污染
基因工程將能分解三種烴類的假單孢桿菌的基因都轉移到能分解另一 種烴類的假單孢桿菌內，創造出了能同時分解四種烴類的“超級細菌”。
任務4:了解基因工程在其他領域的應用
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
乙醇單位產量的利潤提
高了8%~15%
3種淀粉酶基因
組成的復合基因
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
2.生產清潔能源
課堂練習3.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 ) 教材P 2概念檢測2
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
自主學習 深度學習 遷移應用
導入新課
課堂小結 基因 工 程 在 醫 基因工程 藥衛 的應用 生 領 域 的 應用
基 因 工程 在農 牧業 方 面 的應 用
轉基因抗蟲植物
轉基因抗病植物
轉基因抗除草劑植物
改良植物的品質
提高動物的生長速率
改善畜產品的品質
對微生物或動植物的
細胞進行基因改造
讓哺乳動物批量生產
藥物
建立移植器官工廠
食品工業用酶
氨基酸
維生素等
構建 基因工程在食品
工業方面的應用
深度學習 遷移應用
生產 基因工程菌
導入新課
自主學習

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