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(共20张PPT)
3.3 基因工程的应用
3.3基因工程的应用
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
一、基因工程在农牧业方面的应用
阅读课本p88-89，思考：
根据不同的需求，分别转入了什么目的基因？
1.转基因抗虫植物
2.转基因抗病植物
抗病毒、抗真菌基因
抗虫基因
中国如今唯一被允许商业化种植的转基因食用作物
番木瓜环斑病，最早于1949年被发现，随后在短短70多年的时间里，给全世界木瓜带来毁灭性病害。
①Bt抗虫蛋白基因
②蛋白酶抑制剂基因
③淀粉酶抑制剂基因
④植物凝集素基因
判断：
①抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒
②抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性
③抗病毒转基因植物可以抗害虫
④抗病毒转基因植物经过有性生殖可以稳定遗传，不会变异
⑤几丁质酶基因和抗毒素合成基因均不属于抗病毒基因
×
√
×
×
×
3.转基因抗除草剂植物
降解或抵抗某种除草剂的基因
4.改良植物的品质
转基因高赖氨酸玉米
转基因牵牛花
营养价值
观赏价值
5.提高动物的生长速率
外源生长激素基因
6.改善畜产品的品质
市面上：
酶解+膜分离
肠乳糖酶基因
导入奶牛基因组
优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适。
【典例】下列有关基因工程在农牧业方面应用的叙述，错误的是(　　 )
A.将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，可培育出转基因抗病植物
B.将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出转基因抗除草剂作物
C.将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物，可提高植物的营养价值
D.将基因工程生产的肠乳糖酶作为药物添加在牛奶中，可解决人的乳糖不耐受问题
D
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（抗原）、激素……
（大肠杆菌）
（刺激粒细胞生成的细胞因子）
利用微生物生产，提高产量
干扰素（细胞因子的一种）
思考：用基因工程方法从大肠杆菌细胞内获得的干扰素可否直接使用？
作用：
化学本质：
获取方法：
干扰病毒复制、治疗癌症
糖蛋白
把人干扰素基因导入大肠杆菌或酵母菌
大肠杆菌（原核生物）没有内质网和高尔基体，无法对蛋白质进行加工修饰，其生产的干扰素没有生物活性。
我国批准生产的
第一个基因工程药物
人血白细胞中提取
抗生素≠干扰素
①抗生素：抗细菌药物
②干扰素：抗病毒药物
2.让转基因哺乳动物批量生产药物
含有人凝血因子Ⅸ的转基因羊
人治疗性抗体的
转基因奶牛
乳汁中含有人生长激素的转基因牛
为什么要将要用蛋白基因与乳腺中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起？
什么细胞作为受体细胞？
通过什么方法将重组DNA导入受体细胞？
什么时期才能获得药物？
2.让转基因哺乳动物批量生产药物
为什么要将要用蛋白基因与乳腺中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起？
什么细胞作为受体细胞？
通过什么方法将重组DNA导入受体细胞？
对转基因哺乳动物性别是否有要求？什么时候鉴定？什么时期才能获得药物？
使目的基因在乳腺中表，实现通过分泌乳汁生产药物
显微注射
哺乳期
囊胚阶段取滋养层细胞检测
——以动物乳房作为生产药物的反应器，称为_______________
乳腺（房）生物反应器
人工构建的诱导型启动子
优缺点：
优点
①从乳汁中获取产品，操作简单
②产量高，质量好，乳腺组织是天然的具有对蛋白质进行合成和加工的能力。
不足
①受性别和年龄的限制，只有在雌性哺乳期才能获得相应产物。
②某些蛋白在乳腺中的修饰可能与天然状态不同
2.让转基因哺乳动物批量生产药物
思考：
乳腺反应器受性别、年龄限制，只有雌性动物哺乳期才能获得产物，还可考虑利用动物的什么器官作为生物反应器？应该与什么基因的启动子连接在一起？
乳腺反应器合成药用蛋白药物与工程细菌相比，有何突出优点？
目标产物质量好（有活性），乳腺组织具有对蛋白质合成和加工的能力。
细菌产生的药用蛋白可能没有活性。
乳腺（房）生物反应器
【膀胱生物反应器】，膀胱细胞中特异性表达的基因
为什么人们希望从猪体内寻找人器官移植的供体？
最大障碍？
解决方法？
3.用转基因动物作为器官移植的供体
① 猪内脏的构造、大小、血管分布等结构与人极为相似
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
免疫排斥反应
导入某种调节因子，
抑制抗原决定基因表达
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。
三、基因工程在食品工业方面的应用
编码牛凝乳酶的基因导入微生物的基因组中，再通过发酵工程批量生产凝乳酶。
相比从天然产物中提取的酶，
纯度更高，
生产成本显著降低，
生产效率较高。
优点
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。
转入更多的牛凝乳酶基因？
利用经过基因改造的微生物来生产能源
生物乙醇
生物柴油
P92 练习与应用
一、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（ ）
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.制造一种能降解石油的"超级细菌"
D.制造一种能产生干扰素的基因工程菌
C
A
二、拓展应用
1.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。
①用______________________ 等处理含有目的基因的DNA片段和Ti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用草甘膦同时喷洒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∶________________________________________________。
限制酶和DNA连接酶
矮牵牛
转入外源EPSP合酶基因使矮牵牛在一定程度上能抗草甘膦
二、拓展应用
1.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。
（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。
对照组为非转基因矮牵牛
理论上矮牵牛体内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。

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