人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用完整版ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用完整版ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了新课导入，抗病毒基因，鱼类的抗冻蛋白基因，萤火虫的荧光基因，乌龟的长寿基因，植物花青素代谢的基因，基因工程的应用，农牧业方面，医药卫生领域，食品工业方面等内容，欢迎下载使用。
羊产出蜘蛛丝——动物转基因技术
基因工程自20世纪70年代兴起后， 得到了飞速的发展， 展示出广阔的前景。
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。
精蛋白重组人胰岛素混合注射液
自20世纪70年代兴起后，得到飞速发展，展示出广阔前景。
一、基因工程在农牧业方面的应用
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。
普通水稻不含维生素A，以稻米为主食的一些发展中国家，就可能由于维生素A的缺乏导致严重的健康问题。人们将有关酶的基因导入水稻中，并诱导它们在水稻细胞中得以表达，使水稻中的双香叶素－二磷酸能转化成β-胡萝卜素。含有β-胡萝卜素的大米颜色金黄，被形象地称为“金米”（下图）。
人们食用这种“金米”后，其中的β-胡萝卜素会在人体内转化成维生素A，为深受维生素A缺乏症之苦的人们带来了 “金色希望”。
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。
基因工程在农牧业方面的应用
从某些生物中分离出具有抗虫基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性。
实例：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻、马铃薯
转基因抗虫水稻（绿色植株）对照（被害虫侵害的黄绿色植株）
转基因抗虫玉米（上）非转基因抗虫玉米（下）
非转基因抗虫棉（左）转基因抗虫棉（右）
将某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，培育出转基因抗病植物。
实例：转基因抗病毒甜椒、番木瓜、烟草
优点：减少化学农药的使用，降低生产成本，提高产量。
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
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，可以提高这种氨
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。
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%。
科学家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。例如,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%。
转入外源生长激素基因的“超级小鼠”
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。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。
我国西北地区的主要气候特点是年降雨量小，从而影响粮食的产量，如果从基因工程的角度考虑，如何避免粮食减产？
可以用基因工程技术培育抗旱作物（筛选获取抗旱基因）
抗盐碱、抗旱、耐寒、抗除草剂
二、基因工程在医药卫生领域的应用
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。
是人体或动物受到病毒侵染后产生的一种细胞因子，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、乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等。
以侯云德院士（右）为首的研究人员，成功地研制出我国第一个基因工程药物-干扰素
从人血液中白细胞提取，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。
生长激素、乙肝疫苗、人造血液等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。
我国生产的部分基因工程药物
乳腺（乳房）生物反应器（牛、山羊）
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
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。
（1）乳腺生物反应器指的是转基因动物的乳腺吗？
不是，乳腺生物反应器指的就是这个转基因生物
（2） 为什么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？
让药用蛋白基因只在乳腺细胞中特异性表达
（3） 药用蛋白基因存在于转基因动物的哪些细胞中？
（4） 乳腺生物反应器的优点？
产量高、质量好、成本低、易提取
含有人凝血因子Ⅸ的转基因羊
人治疗性抗体转基因奶牛
乳汁中含有人生长激素的转基因牛
乳腺生物反应器实质是在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称。
（1）为什么选择猪作为器官供体？
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
（2）选择猪器官移植给人最大的难题是什么？
人体移植器官短缺是世界性难题
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。
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。
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。
转基因猪(转抗原抑制基因)
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。
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
三、基因工程在食品工业方面的应用
用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。
基因工程构建基因工程菌
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。
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。
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。
杀死未断奶的小牛，将其第四胃的黏膜取出来提取。
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。
加工转化糖浆需要淀粉酶，加工烘烤食物要用到脂酶。
构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产
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。
其他应用：环保领域的应用
基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。
1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来
基因工程将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。
　有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质
哺乳动物基因的结构与人类结构基本相同
不需要严格的灭菌，温度等外界条件对其影响不大
从动物乳汁中提取，相对简单
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
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
Ca2+处理法（感受态细胞法）
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
（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
【1】将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新导入大肠杆菌的细胞内，再通过发酵工程就能大量生产人生长激素。下列相关叙述正确的是 （ ）
转录生长激素基因需要解旋酶和DNA连接酶
发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初生代谢物
大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传
大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤和尿嘧啶的含量相等
【2】基因工程应用广泛，成果丰硕。下列不属于基因工程应用的是（ ）
培育青霉菌并从中提取青霉素
利用乳腺生物反应器生产药物
制造一种能降解石油的“超级细菌"
制造一种能产生干扰素的基因工程菌
除草剂的有效成分草甘麟能够专一地抑制EPSP合酶的活性，从而使植物体内多种代谢途径受到影响而导致植物死亡。草甘腾没有选择性，它在除掉杂草的同时也会使作物受损。解决这个问题的方法之一就是培育抗草甘麟的作物。
（1）下面是探究“转入外源EPSP合酶基因能否使矮牵牛抗草甘腾”的流程，请补充完整。
①用____________________等处理含有目的基因的DNA片段和T质粒,构建重组Ti质粒；②将重组Ti质粒转入农杆菌中；③利用含有重组Ti质粒的农杆菌侵染______细胞，再通过培育得到转基因植株；④用草甘瞬同时喷酒转基因植株和对照组植株。结果：对照组植株死亡，转基因植株存活，但也受到了影响。结论：__________________________________
转基因矮牵牛对草甘膦产生了一定的抗性