高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用教学演示ppt课件

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用教学演示ppt课件，共34页。PPT课件主要包含了课堂小结，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
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？
基因工程自20世纪70年代兴起后，得到飞速的发展，展示出广阔的应用前景。
基因工程在农牧业方面的应用
【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1.7×106 hm²发展到1.898 × 108 hm2（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。
一、基因工程在农牧业方面的应用
【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。
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。
（1）原理：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。（2）举例：转基因抗虫棉花、玉米、水稻、大豆、马铃薯等。
苏云金杆菌——Bt抗虫蛋白基因
优点：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影响。
是目前防治作物虫害的一种发展趋势。
（1）原理：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）举例：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。
“病”--病原微生物，有病毒、真菌和细菌等
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。（1）原理：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。（2）举例：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。
利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等
①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%。
②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。
5、提高动物的生长速率
（1）原理：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）举例：我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼，在同等养殖条件下，转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%～115%。
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，这称为乳糖不耐受。我国约有1/3的成年人乳糖不耐受。
方法：科学家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。
【问题探究1】转基因植物和动物的培育
（1）转基因植物和转基因动物的制备用到的技术主要有哪些？
（2）转基因植物和转基因动物的制备，常用的受体细胞分别是什么？
（3）从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性。
减少了化学农药的使用量，降低了环境污染；降低生产成本，提高产量。
让转基因哺乳动物批量生产药物
用转基因动物作为器官移植的供体
对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物
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
细胞因子、抗体、疫苗和激素等。
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。
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基因工程药物均已投放市场。
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。
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。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。
2、让转基因哺乳动物批量生产药物
乳腺生物反应器或乳房生物反应器
乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件
乳腺中特异表达的基因的启动子
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-抗胰蛋白酶等重要的医药产品。
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。
（4）乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别（在生产人的药物蛋白方面）
3、用转基因动物作为器官移植的供体，建立移植器官工厂
（1）人体器官移植的难题：
人体移植器官短缺是一个世界性难题。
寻求可替代的移植器官，如利用基因工程对猪的器官进行改造，来解决人类器官移植的来源问题。
①猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似；
②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。
①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；
②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。
解决人体移植器官短缺问题；避免免疫排斥反应。
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。
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。
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。
二、基因工程在食品工业方面的应用
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。
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。
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。
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。
【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。
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……
【问题探究2】工程菌的选择及乳腺生物反应器的制备
（1）与大肠杆菌相比，用酵母菌生产人的胰岛素有什么优势？
酵母菌为真核生物，有生物膜系统，可通过 和 对产生的胰岛素进行加工和修饰，从而产生有活性的胰岛素。
（2）培育乳腺生物反应器时为什么要选用乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件与药用蛋白基因重组在一起？
目的是让药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达。
（3）与工厂化生产药用蛋白相比，用动物乳腺生物反应器生产药用蛋白的优势有哪些？
①动物乳腺有完整的蛋白质翻译后加工修饰系统，生产的蛋白质活性高，更稳定。
②产物直接经乳汁分泌，易提取。
转基因技术自诞生以来，发展迅速，研发对象已涵盖至少35科、200多种的植物，涉及大豆、玉米和棉花等重要作物，以及牧草、花卉和林木等。请调查：
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。
基因工程在医药卫生领域的应用
基因工程在食品工业方面的应用
（1）转入外源生长素基因的转基因动物，生长速率更快（　 　）（2）转基因抗虫棉的Bt 抗虫蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌（　 　）（3）“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物（　 　）（4）用大肠杆菌生产的人的胰岛素没有活性（　 　）（5）药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达的原因是药用蛋白基因只存在于乳腺细胞中，其他细胞中没有（　 　）（6）用基因工程技术生产工业酶的优点是：纯度高、生产成本低、生产效率高（　　 ）
判断常考语句，澄清易混易错
抗虫转基因植物 ≠ 转基因抗病植物
1、下列哪项不是植物基因工程技术的主要应用(　　)A．提高农作物的抗逆性 B．生产某些天然药物C．改良农作物的品质 D．作器官移植的供体
2、下列关于基因工程的成果及应用的说法，正确的是(　　)A．用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒B．利用基因工程菌只能生产药物C．基因工程使人们更容易培育出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D．利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中