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(共24张PPT)
基因工程的应用
Application of genetic engineering
第3节
基因工程的应用
The application of genetic engineering
视 频 笔 记
基因工程打破生物体间亲缘关系的限制
减少农药的使用、提高产量、减少成本
基因工程的应用
The application of genetic engineering
基因工程在农牧业方面的应用
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
基因工程
的应用
基因工程的应用
The application of genetic engineering
1996—2017年，全世界转基因作物的种植面积增加了一百多倍
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
转基因动物方面的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
转基因鲑鱼缩短了其成长周期，因此它受到的污染和体内聚集的有毒物质残留比普通鲑鱼少得多
农牧业方面
改良动植物品种
提高作物和畜产品的产量
基因工程的应用
The application of genetic engineering
改良动植物品种
提高作物和畜产品的产量
阅读教材，逐项分析基因工程的相关成果是如何改良品种和提高产量的
基因工程的应用
The application of genetic engineering
Bt毒蛋白基因
淀粉酶抑制剂基因
蛋白酶抑制剂基因
抗虫基因
基因工程的应用
The application of genetic engineering
病毒外壳蛋白基因
病毒的复制酶基因
抗病基因
几丁质酶基因等
基因工程的应用
The application of genetic engineering
降解或抵抗除草剂的基因
基因工程的应用
The application of genetic engineering
Bt毒蛋白基因
淀粉酶抑制剂基因
蛋白酶抑制剂基因
抗虫基因
病毒外壳蛋白基因
病毒的复制酶基因
抗病基因
几丁质酶基因等
根据不同的需要，目的基因是不同的，它主要是指编码蛋白质的基因，如与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。
降解或抵抗除草剂的基因
根据不同的需要，目的基因是不同的，它主要是指编码蛋白质的基因，如与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。
目的性强
克服远缘杂交不亲和
育种周期短
基因工程的应用
The application of genetic engineering
基因工程的应用
The application of genetic engineering
基因工程的应用
The application of genetic engineering
基因工程的应用
The application of genetic engineering
医药卫生领域
目前基因工程取得实际应用成果非常多的领域
通过改造微生物或动植物的细胞的基因来实现药物生产
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
基因工程的应用
The application of genetic engineering
医药卫生领域
微生物生产药物优势
微生物繁殖快，多为单细胞，而且遗传物质少
植物生产药物优势
植物是经济的蛋白质生产系统，用植物生产疫苗最节省资金
动物既能批量生产药物又能作为器官移植工厂
植物是经济的蛋白质生产系统，用植物生产疫苗最节省资金
基因工程的应用
The application of genetic engineering
概念 科学家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，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。
乳腺生物反应器
关键 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。
基因工程的应用
The application of genetic engineering
比较 内容 乳腺生物反应器 工程菌
基因 结构 动物基因结构与人类的基因结构基本相同 细菌和酵母菌的基因结构与人类有较大差异
基因 表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌合成的药物蛋白可能没有活性
生产 条件 不需严格灭菌； 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
药物 提取 从动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取
基因工程的应用
The application of genetic engineering
概念 科学家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，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。
乳腺生物反应器
关键 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。
优点 产量高、质量好、易提取
缺点 容易受时间和性别的限制
基因工程的应用
The application of genetic engineering
构建膀胱生物反应器是将目的基因插入其基因组内，从而指导目的基因表达产物分泌在尿中，其原理是根据膀胱尿乳头顶端表面可表达一组称之为尿血小板溶素的膜蛋白。
膀胱生物反应器
膀胱生物反应器具有周期短、不受性别和年龄的限制，易收集和提纯。膀胱生物反应器最显著的优势在于从尿中提取蛋白质比在乳汁中提取简便、高效。
基因工程的应用
The application of genetic engineering
例2 （2021黑龙江牡丹江一中期末）下图表示应用基因工程技术生产干扰素的三条途径，请分析回答。
（1） 途径甲中，过程Ⅰ需要用到___________________酶，应将干扰素基因和______________的启动子重组。若受体细胞 A 是体细胞，要获得转基因牛还需利用____________________________、早期胚胎培养、胚胎移植等技术，移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生排斥反应。
基因工程的应用
The application of genetic engineering
例2 （2021黑龙江牡丹江一中期末）下图表示应用基因工程技术生产干扰素的三条途径，请分析回答。
（2） 途径乙中，过程Ⅱ最常采用的方法是______________，也可将受体细胞 B 培养到__________阶段，实现细胞产物的工厂化生产。若要获得脱毒的转基因莴苣，应选择____________________________作为外植体。
基因工程的应用
The application of genetic engineering
例2 （2021黑龙江牡丹江一中期末）下图表示应用基因工程技术生产干扰素的三条途径，请分析回答。
（4） 三条途径中，过程Ⅲ依据的生物学原理不相同，途径甲利用了受精卵的全能性，途径乙利用了__________________，途径丙利用了大肠杆菌繁殖快的特点来大量生产干扰素。
基因工程的应用
The application of genetic engineering
利用转基因动物（猪）建立器官移植工厂
可行性分析
猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似
01
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
02
解决免疫排斥反应问题
关键
方案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；
方案2 设法除去抗原决定基因
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
基因工程的应用
The application of genetic engineering
医药卫生领域
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) 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，这两种氨基酸可以通过基因工程实现大规模生产。
(2) 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。
(3) 相比从天然产物中提取的酶，利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。
(4) 利用基因工程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等。
基因工程的应用
The application of genetic engineering
2. 上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人血清白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药用蛋白含量提高了30多倍，以下与此有关的叙述中，正确的是( )
A. “转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物
B. “提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人血清白蛋白基因
C. 只在转基因牛乳汁中才能获取人血清白蛋白，是因为人血清白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的
D. 转基因牛的肌肉细胞中也有人血清白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人血清白蛋白

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