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第三章
基因工程
3.3 基因工程的应用
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？
抗虫棉、转基因大豆、转基因甜椒等。
从社会中来
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。
农牧业
医药卫生
食品工业
转基因抗虫植物
转基因抗病植物
转基因抗除草剂植物
改良植物的品质
提高动物的生长速率
改善产品的品质
细胞因子
抗体
疫苗
激素
食品工业用酶
食品工业用氨基酸
食品工业用维生素
羊产出蜘蛛丝——动物转基因技术
①1996-2017年，全世界转基因作物种植面积增加了100多倍。转基因作物的种植使化学农药的施用量减少了8.2%，作物产量增加了6.6×108t，增加经济效益1.3万亿。
②美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家
③世界转基因作物种植面积最大的是大豆，其次是玉米、棉花；
④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；
植物方面
基因工程技术广泛用于改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等。
一、基因工程在农牧业方面的应用
转基因作物的优点
第1：减少化学杀虫剂的施用量，减少环境污染
第2：增加作物产量
第3：增加经济效益
一、基因工程在农牧业方面的应用
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。
转基因鲑鱼（大）和普通鲑鱼（小）
生长周期缩短，体重增加
无繁殖能力,不与野生三文鱼交配产生种群， 对环境不会产生影响”。
每年都有令人瞩目的转基因研究成果，有些成果正在进入实用化和商业化开发的阶段。
动物方面
一、基因工程在农牧业方面的应用
为什么做
①转基因抗虫植物
世界上每年因虫害而造成的农产品损失估计为13% 。
13%
如果加上这些农产品在贮藏过程中因虫害而造成的损失，数额将达60～100 亿元。
在我国，水稻每年因虫害减产 10% 以上，小麦减产近 20% ，棉花产量损失在 30% 以上。
10%-30%
60~100亿万元
一、基因工程在农牧业方面的应用
怎么做
①转基因抗虫植物
转入外源抗虫基因
抗虫基因主要来自苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因。
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。
Bt抗虫蛋白质基因
Ti质粒
重组Ti
质粒
农杆菌
作物细胞
抗虫作物
苏云金芽孢杆菌
转基因抗虫棉
一、基因工程在农牧业方面的应用
还有蛋白酶抑制剂基因；淀粉酶抑制剂基因；植物凝集素基因等
①转基因抗虫植物
成果
转基因抗虫水稻(绿色植株)与对照(被害虫侵害的黄色植株)
转基因抗虫棉花
转基因抗虫玉米
转基因抗虫大豆
转基因抗虫水稻
转基因抗虫马铃薯
优点：
一、基因工程在农牧业方面的应用
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损害、降低生产成本、提高产量。
为什么做
②转基因抗病植物
植物病害是多种多样的，从根茎叶到花和果实都有病害发生。
许多栽培作物自身缺少抗病基因。
一、基因工程在农牧业方面的应用
怎么做
②转基因抗病植物
抗病基因
Ti质粒
重组Ti
质粒
病毒
真菌
子房或
花柱切面
转基因种子
转基因植物
病毒外壳蛋白基因（CP基因）
病毒的复制酶基因
抗病毒基因
抗真菌基因
抗病基因：
将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物。
几丁质酶基因
抗毒素合成基因
一、基因工程在农牧业方面的应用
成果
②转基因抗病植物
转基因抗病毒甜椒
转基因抗病毒番木瓜
转基因抗病毒烟草
抗病毒的转基因小麦
一、基因工程在农牧业方面的应用
为什么做
③转基因抗除草剂植物
杂草常常危害农业生产，而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。
杂草对除草剂产生抗性
残留除草剂对人体有危害
一、基因工程在农牧业方面的应用
怎么做
将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，培育出抗除草剂的作物品种。
降解或抵抗除草剂的基因
Ti质粒
重组Ti
质粒
子房或
花柱切面
转基因种子
转基因植物
③转基因抗除草剂植物
一、基因工程在农牧业方面的应用
成果
施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田
转基因抗除草剂玉米 / 转基因抗除草剂大豆
转基因抗除草剂油菜 / 转基因抗除草剂甜菜
种植转基因抗除草剂大豆的农田
③转基因抗除草剂植物
一、基因工程在农牧业方面的应用
为什么做
④改良植物的品质
随着生活水平的提高，人们越来越关注植物的营养价值、观赏价值等。
一、基因工程在农牧业方面的应用
怎么做
利用转基因技术可以改良植物品质。
④改良植物的品质
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。科学家培育出某转基因玉米中赖氨酸的含量比对照组高30%
富含赖氨酸的蛋白质基因
Ti质粒
重组Ti
质粒
富含赖氨酸的转基因玉米
农杆菌
玉米细胞
一、基因工程在农牧业方面的应用
怎么做
利用转基因技术可以改良植物品质。
④改良植物的品质
我国科学家成功地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。
植物花青素代谢相关的基因
Ti质粒
重组Ti
质粒
颜色变异的
转基因矮牵牛
农杆菌
矮牵牛细胞
一、基因工程在农牧业方面的应用
为什么做
⑤提高动物的生长速率
外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得很快。
怎么做
将外源生长激素基因导入动物体内，以提高动物生长速率。
外源生长激素基因
受精卵
早期胚胎
代孕母体
转基因动物
显微注射
培养
胚胎移植
分娩
一、基因工程在农牧业方面的应用
成果
⑤提高动物的生长速率
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%。
转生长激素基因的鲤鱼(下)
非转基因鲤鱼（上）
一、基因工程在农牧业方面的应用
为什么做
⑥改善畜产品的品质
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 的成年人对乳糖不耐受。
乳糖耐受（有乳糖酶）
乳糖不耐受（无乳糖酶）
大肠
肠道内渗透压增高，刺激胃肠蠕动增加
一、基因工程在农牧业方面的应用
⑥改善畜产品的品质
怎么做
将乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得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。
乳糖酶基因
牛受精卵
早期胚胎
代孕母体
转基因奶牛
显微注射
培养
胚胎移植
分娩
低乳糖奶牛
一、基因工程在农牧业方面的应用
1.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有哪些？
减少了化学农药的使用量， 降低了环境污染；降低生产成本。
2.种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性？为什么？
会。害虫会因遗传物质发生改变产生对转基因抗虫棉的抗性。
3.为什么将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组能降低牛奶中的乳糖含量？
肠乳糖酶基因在奶牛乳腺细胞中表达出乳糖酶， 可以分解乳汁中的乳糖。
思考：
一、基因工程在农牧业方面的应用
1、下列有关目的基因的操作能够改善产品品质的是
A.将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内
B.将肠乳糖酶的基因导入奶牛的基因组
C.将降解或抵抗某种除草剂的基因导入玉米
D.将Bt抗虫蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达
2、运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白质，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用。据以上信息，下列叙述正确的是
A.Bt基因中有菜青虫的遗传物质
B.Bt基因的化学成分是蛋白质
C.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因
D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物
B
C
练习
3、我国转基因技术发展态势良好，农业部依法批准发放了转植酸酶基因玉米和转基因抗虫水稻的生产安全证书，下列关于转基因玉米和转基因水稻的叙述不正确的是
A.转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，其成功说明生物的性状是由基因控制的
B.转基因抗虫水稻减少了化学农药的使用，减少了环境污染
C.转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测
D.转基因抗虫水稻不仅可以抗虫，还可以抵御病毒侵染
4、在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是
A.限制酶不能切割烟草花叶病毒的核酸
B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C.重组DNA分子只能导入烟草的受精卵
D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞属于个体水平的检测
D
C
练习
在传统的蛋白质类药物生产中，是直接从生物的组织、细胞或血液中提取而来的，因为受到原料来源的限制，产量低，价格贵，远不能满足患者的需求。
1.为什么做
如：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血液只能提取出1mg干扰素。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
药物蛋白基因
载体
重组载体
微生物细胞
转基因微生物
药物蛋白
导入
提取
二、基因工程在医药卫生领域的应用
2.怎么做
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，是目前基因工程取得实际应用成果非常多的领域。
1980年-1982年，科学家用基因工程方法从大肠杆菌及酵母细胞内获得了干扰素，从1kg培养物种可以得到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。
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
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；
①药物举例：
细胞因子、抗体、疫苗和激素等。
②应用：
③实例：
3.成果
二、基因工程在医药卫生领域的应用
激素
细胞因子
抗体
疫苗
二、基因工程在医药卫生领域的应用
3.成果
产品名称 受体细胞 临床应用
重组人胰岛素 大肠杆菌 治疗糖尿病
重组人红细胞生成素 哺乳动物细胞 治疗贫血
重组人生长激素 大肠杆菌 治疗生长缺陷
重组人表皮生长因子 大肠杆菌 治疗烫伤、溃疡等
重组人肿瘤坏死因子 大肠杆菌 治疗肿瘤
重组人干扰素（多种） 酵母菌等 治疗病毒感染、肿瘤等
重组人白细胞介素 大肠杆菌 治疗肿瘤
重组尿激酶原 大肠杆菌 治疗心脏病等
重组人集落刺激因子 哺乳动物细胞 辅助治疗血友病、艾滋病等
重组人抗血友病因子 哺乳动物细胞 治疗血友病
重组人组织型纤溶酶原激活物 哺乳动物细胞 溶解血栓
部分利用基因工程技术生产的医用多肽和蛋白质类产品
二、基因工程在医药卫生领域的应用
干扰素
二、基因工程在医药卫生领域的应用
思考：干扰素的化学本质是什么？
糖蛋白
干扰病毒复制
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
从人血液中的白细胞内提取
用基因工程方法从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得
重组人干扰素α-1b
主要用于治疗慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等
抗生素≠干扰素
抗生素：抗细菌药物
干扰素：抗病毒药物
干扰素的作用机理是怎样的？
干扰素用于哪些疾病的治疗？
传统生产干扰素的方法是什么？
目前大量生产干扰素的方法是什么？
我国批准生产的第一个基因工程药物的名称叫什么？
用于治疗哪些疾病？
二、基因工程在医药卫生领域的应用
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-抗胰蛋白酶等重要医药产品。
实例：
乳腺生物反应器或乳房生物反应器
培育过程：
药用蛋白基因
乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件
基因表达载体
显微注射
受精卵
泌乳期分泌乳汁
转基因动物
药物
胚胎移植
应用：
2、让转基因哺乳动物批量生产药物
我的奶不是一般的奶！
早期胚胎培养
早期胚胎
二、基因工程在医药卫生领域的应用
注意：启动子具有物种和组织的特异性
乳腺生物反应器
优点
A.适合于表达高等动物体内的复杂蛋白
B.制备乳腺反应器的方法成熟
C.乳腺是天然的高效合成蛋白质的器官
D.乳汁中重组蛋白的提取和纯化相对容易
二、基因工程在医药卫生领域的应用
乳腺生物反应器
不足
A.动物泌乳期有间隔
B.有些蛋白不能在乳腺里表达
C.某些蛋白在乳腺中的修饰可能与天然状态不同
二、基因工程在医药卫生领域的应用
就基因药物而言，最理想的表达场所是
乳腺
为什么
3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。
1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。
2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
其他生物反应器：
家蚕丝腺反应器：制备困难，从蚕丝中提取蛋白困
鸡输卵管反应器：制备困难
血液反应器：仅适合于表达血红蛋白、抗体和非活性蛋白
尿液(膀胱)反应器：表达蛋白含量低
乳房生物反应器与膀胱生物反应器的比较
优点是：收集药用蛋白比较容易，且不必对动物造成伤害。
乳房生物反应器需处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
1.乳腺生物反应器指的是转基因动物的乳腺吗？
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？
3.药用蛋白基因存在于转基因动物的哪些细胞中？
4.生物反应器除了用乳腺，还可以用什么器官？
5.膀胱生物反应器哪些方面优于乳腺生物反应器？
6.研制膀胱生物反应器时，应如何处理目的基因？
7.用生物反应器生产药物的优点？
让药用蛋白基因只在乳腺细胞中特异性表达
几乎所有细胞
膀胱
不局限于性别与生长期（乳腺生物反应器必须是雌性，且泌乳期才会分泌）
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
产物容易提取
不是，乳腺生物反应器指的就是这个转基因生物
二、基因工程在医药卫生领域的应用
思考·讨论
？
3、建立移植器官的工厂
人体移植器官短缺是一个世界性难题。为此，人们不得不把目光移向寻求可代替的移植器官。
猪与人：
A.内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似
B.与灵长类动物相比，猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少
二、基因工程在医药卫生领域的应用
利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导人某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或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。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
3、建立移植器官的工厂
利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导人某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或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。
调节因子
载体
重组载体
猪成纤维细胞
卵母细胞
细胞核
去核卵母细胞
重组胚
代孕母猪
转基因克隆猪
二、基因工程在医药卫生领域的应用
用猪器官来解决人类器官移植的来源问题，最大的难题是免疫排斥，如何解决呢？
3、建立移植器官的工厂
假如某位心脏病病人换上经过改造的猪心脏后，过上了健康人的生活。在生活中，他会遭到歧视吗 对此你怎么看
转基因克隆猪器官
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后重获了健康,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。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
归纳总结
比较项目 乳腺（房）生物反应器 基因工程菌生产药物
基因结构
基因产物
受体细胞
导入细胞
生产条件
产物提取
哺乳动物基因的结构与人类结构基本相同
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
与天然蛋白质完全相同
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
哺乳动物的受精卵
微生物细胞
显微注射法
Ca2+处理法（感受态细胞法）
不需要严格的灭菌，温度等外界条件对其影响不大
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
从动物乳汁中提取，相对简单
（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
乳腺生物反应器与基因工程菌生产药物比较
5、动物乳腺生物反应器是一项利用转基因
动物的乳腺代替传统的生物发酵,进行大规模
生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋
白的现代生物技术。目前科学家已在牛和羊
等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血
酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。大
致过程如下图所示:
下列有关说法错误的是
A.通过③形成的重组质粒用蛋白酶可以水解
B.④通常采用显微注射技术
C.在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达,因此可以从乳汁中提取药物
D.该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取
A
练习
6、下图表示利用乳腺生物反应器生产人抗凝血酶Ⅲ的过程,①②③为相关操作步骤,下列叙述错误的是
A.雌雄动物的乳腺生物反应器中均可生产人抗凝血酶Ⅲ
B.早期胚胎与代孕羊子宫建立的生理和组织联系不影响移入胚胎的遗传特性
C.①需要将人抗凝血酶Ⅲ基因与乳腺蛋白基因的启动子等重组在一起
D.通过该操作步骤得到的转基因羊乳腺细胞中含有人抗凝血酶Ⅲ基因
A
练习
7、2020年5月22日国际医学权威期刊《柳叶刀》上发表了新冠病毒疫苗Ⅰ期临床试验的成果。该试验是由陈薇院士等人领衔的团队开展的研究,试验中使用的疫苗是一种腺病毒载体重组新冠病毒疫苗(基因重组疫苗),该疫苗接种108名健康的成年志愿者后,在志愿者体内均产生了特定的免疫应答。下列叙述正确的是
A.该疫苗的制备不需要用到DNA连接酶
B.志愿者接受重组新冠病毒疫苗的接种后,体内产生被动免疫
C.主要通过检测志愿者体内新冠病毒的含量来评价试验的有效性
D.相对于普通人来说,对腺病毒已具有免疫力的个体使用该疫苗的效果要差
D
练习
8、某些膀胱上皮细胞可以产生一种称为尿血小板溶素的膜蛋白。科学家将人的生长激素基因插入小鼠基因组内制成膀胱生物反应器,使小鼠膀胱可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。下列说法正确的是
A.利用膀胱生物反应器生产人的生长激素属于蛋白质工程的应用
B.需要将尿血小板溶素基因与生长激素基因的启动子重组在一起
C.转基因小鼠中,人的生长激素基因只存在于膀胱上皮细胞中
D.只在小鼠细胞中检测到人的生长激素基因,不能说明该技术已获得成功
D
9、下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是
A.人体移植器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题
B.猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似
C.灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪
D.无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因
C
练习
细菌拟核
质粒
质粒
重组质粒
核酸切割
送入细胞
重组细菌
插入质粒
基因工程菌
用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。
三、基因工程在食品工业方面的应用
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
1.为什么做
生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。
如：阿斯巴甜是一种普遍使用的甜味剂，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸就可以通过基因工程实现大规模生产。
阿斯巴甜
苯丙氨酸残基
天冬氨酸残基
三、基因工程在食品工业方面的应用
1.为什么做
传统食品工业生产中需要用到的酶等是从动物体内获取的，产量少，成本低，不能日益增长的市场需求。
如：奶酪是一种广泛食用的发酵奶制品。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。传统的制备凝乳酶的方法是通过杀死未断奶的小牛，然后将它的第四胃的黏膜取出来进行提取。
可以通过基因工程生产凝乳酶
三、基因工程在食品工业方面的应用
2.怎么做
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。
凝乳酶基因
载体
重组载体
微生物细胞
转基因微生物
凝乳酶
导入
提取
大肠杆菌
黑曲霉
酵母菌
三、基因工程在食品工业方面的应用
3.成果
用基因工程生产的凝乳酶已于1990年投入市场，截止2008年，它已占据市场份额的80%。
加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食品、制造生物能源都要用到的脂肪酶等也都可通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产。
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。
三、基因工程在食品工业方面的应用
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
利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，
甚至还可以吸收和转化污染物。
四、基因工程在其他方面的应用
(1)环境监测：
　有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。
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”。
(2)治理环境污染
四、基因工程在其他方面的应用
（3）生产清洁能源
生物乙醇
生物柴油
植物
淀粉/纤维素
提取
可发酵糖
糖化
微生物
乙醇
发酵
微生物
淀粉酶
生物乙醇的生产流程
基因工程改造思路：
A.改造植物
B.改造微生物
四、基因工程在其他方面的应用
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：
1.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？
2.你或你的亲朋好友在日常生活中使用的生物产品，哪些在生产过程中用到了转基因技术？
1、 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。
到社会中去
科学、客观、理性看待转基因技术
对转基因持两种极端的观点都不合适
关键在于转入什么基因、表达产物是什么和如何监管
转基因技术本身是中性的，应该趋利避害
10、北极比目鱼中有抗冻基因,该基因编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列,该序列重复次数越多,
抗冻能力越强。下图是获取转基
因抗冻番茄植株的过程示意图,
下列有关叙述正确的是
A.过程①是获取抗冻基因的过程,用到的酶只有限制酶
B.在重组质粒上,抗冻基因首端和末端一定具有启动子和终止子,启动和终止翻译的进程
C.过程②用到的质粒是农杆菌的Ti质粒,将重组质粒转入农杆菌的目的是筛选重组质粒
D.根据抗冻基因制作的DNA探针,可以用来检测转基因抗冻番茄植株中目的基因是否存在
D
练习
11、糖尿病已经成为危害人类健康的严重疾病
之一，注射胰岛素是目前治疗糖尿病最为有效
的途径和手段。如何生产优质而不昂贵的人胰
岛素，是当下医药界急需攻克的科学难题。下
图为利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请回答：
(1)在基因表达载体中，_________是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA。
启动子
(2)图中细胞1是________细胞。过程②必需的酶是__________。过程③④⑤为利用______技术扩增目的基因，此过程必需的酶是_______。过程③断开的是_______键，在体外进行PCR操作时，实现该过程的处理方法____________________。能否利用人的皮肤细胞来完成过程①，为什么？__________________________________________________________。
(3)为便于重组DNA的鉴定和选择，图中C的组成必须有__________；为使过程⑧更易进行，可用______处理大肠杆菌。
胰岛B
逆转录酶
PCR
Taq酶
氢
加热(至90 ℃以上)
不能。皮肤细胞中的胰岛素基因不表达，不能形成胰岛素mRNA
标记基因
Ca2＋
练习
课堂小结
转基因抗虫植物
基因工程的应用
农牧业方面
医药卫生方面
转基因抗病植物
转基因抗除草剂植物
改善畜产品的品质
提高动物的生长速率
改良植物的品质
让哺乳动物批量生产药物
建立移植器官工厂
食品工业方面
生产食品工业用酶
构建基因工程菌
概念检测
1.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新导人大肠杆菌的细胞内，再通过发酵工程就能大量生产人生长激素。下列叙述，正确的是
A.转录生长激素基因需要解旋酶和DNA连接酶
B.发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初生代谢物
C.大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传
D.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
A.培育青霉菌并从中提取青霉素
B.利用乳腺生物反应器生产药物
C.制造一种能分解石油的“超级细菌”
D.制造一种能产生干扰素的基因工程菌
C
A
除草剂的有效成分草甘膦能够专一地抑制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。草甘膦没有选择性，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膦的作物。
（1）下面是探究“转入外源EPSP合酶基因能否使矮牵牛抗草甘膦”的流程，请补充完整。
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用草甘膦同时喷洒转基因植株和对照组植株。
矮牵牛
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。
拓展应用
（2）请思考并回答下列问题。
①在该实验中，对照组是怎样设计的？
②如果增加转入的外源 EPSP 合酶基因的数量，转基因矮牵牛对草甘膦的抗性是否会增加？请你给出进一步探究的思路。
①对照组为非转基因矮牵牛
②理论上增加转入的外源EPSP合酶基因的数量，矮牵牛体内EPSP合酶的表达水平会升高，它对草甘膦的抗性会增强。
将不同拷贝数的EPSP合酶基因分别转入矮牵牛细胞中，培育转基因植株，比较它们对草甘膦抗性的差异。
拓展应用
2.下图是某同学画的两幅基因T程卡通图。
一副是一头能进行光合作用的奶牛，一幅是一株能同时结出多种蔬菜和水果的植物。请你像这位同学一样，展开想象的翅膀，畅想基因工程的未来，并用图画、文字或用音乐创作等表达出来。
拓展应用
谢谢观看！

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