资源简介

(共15张PPT)
基因工程的应用
学习目标
（1）举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用。（科学思维）
（2）分析阐明基因工程所解决的关键问题、具体方法和优缺点，并提出科学问题，设计基因工程相关实验方案。（科学思维、科学探究）
（3）认识到基因工程的应用具有改善人类生活品质的重要意义，关注基因工程的应用进展。（生命观念、社会责任）
任务一：胰岛素的生产变化分析
（1）据《2023年中国血糖健康管理行业白皮书》统计，2021年，中国糖尿病报告患者人数达1.41亿人
（2）若胰岛素从家畜胰腺中提取，1名糖尿病患者1年胰岛素用量需要上千头牛
（3）2022年，基因工程重组胰岛素上市药物已达10种以上，充分满足患者需求，在各类糖尿病治疗药物的市场份额中总占比25.7%
思考：基因工程用于胰岛素生产有哪些优势？
产量大、提取方便、有效降低市场价格等
任务一：胰岛素的生产变化分析
（1）据《2023年中国血糖健康管理行业白皮书》统计，2021年，中国糖尿病报告患者人数达1.41亿人
（2）若胰岛素从家畜胰腺中提取，1名糖尿病患者1年胰岛素用量需要上千头牛
（3）2022年，基因工程重组胰岛素上市药物已达10种以上，充分满足患者需求，在各类糖尿病治疗药物的市场份额中总占比25.7%
思考：基因工程用于胰岛素生产可能还存在哪些
技术或生产问题？
基因编辑效率、提纯效率、生产设备优化等
任务二：基因工程在医药卫生领域的应用
思考：请大家结合生活实际，在医药卫生领域
还有哪些能应用基因工程解决的问题？
药物的生物生产
细胞因子
抗体
疫苗
激素
……
酶
图片引自《生物工程学报》2023年1期封面
任务二：基因工程在医药卫生领域的应用
干扰素干扰激活经典通路[1]
·传统生产从人血液中的白细胞内提取，每300 L血液只能提取出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。
[1] Leonidas C. Platanias. Mechanisms of type-I- and type-II-interferon-mediated signaling . Nature Reviews Immunology. 2005, 5:375–386.
任务二：基因工程在医药卫生领域的应用
乳腺/乳房生物反应器受体品种实例[2]
乳腺/乳房生物反应器相关基因编辑技术[2]
[2] 梁振鑫,尹富强,刘庆友等.转基因动物乳腺生物反应器相关技术及研究进展[J].中国生物工程杂志,2015,35(2):92-98.
任务二：基因工程在医药卫生领域的应用
思考：除了药物合成生产，在医药卫生领域
还有哪些能应用基因工程解决的问题？
器官移植问题[3]
免疫排斥抑制
器官改造
器官克隆
……
[3] Han Z, et al. Vitrification and nanowarming enable long-term organ cryopreservation and life-sustaining kidney transplantation in a rat model. Nat Commun. 2023;14(1):3407.
任务二：基因工程在医药卫生领域的应用
世界第二例猪心脏的人类活体移植成功
任务三：基因工程在农牧业的应用
思考：请大家阅读课本88-89页，总结归纳基因工程在每种应用中着眼的关键问题和具体办法。
应用
关键问题
具体办法
转基因抗虫植物
抗虫
导入抗性基因
转基因抗病植物
抗病
导入抗性基因
转基因抗除草剂植物
抗除草剂
导入降解/抗性基因
改良植物品质
提高品质
导入优良性状基因
提高动物的生长速率
生长
导入生长激素基因
改良畜产品的品质
提高品质
导入优良性状基因
任务三：基因工程在农牧业的应用
思考：除了以上关键问题，基因工程还可以在
农牧业上有哪些应用？
农作物/牲畜性状改造、种植/饲喂条件优化和生产检测等
玉米生产的环境胁迫[4]
[4] Yang Z, et al. Genetic and molecular exploration of maize environmental stress resilience: Toward sustainable agriculture. Mol Plant. 2023,16(10):1496-1517.
任务四：基因工程在食品工业的应用
思考：我们每天摄入的食物，是否有基因工程
的产物呢？
阿斯巴甜
奶酪
小补充：基因工程在生物燃料生产的应用
微生物 靶基因 优化方向 参考文献
S. cerevisiae ADH2 提高乙醇产量 (Xue et al, 2018)
T. reesei XYR1、CEL3A、SUC1、ACE1、SLP1和PEP1 提高纤维素酶产量和活性 (Fonseca et al, 2020)
M. thermophila CRE-1、RES-1、GH1-1和ALP-1 提高纤维素酶产量和活性 (Liu et al, 2019)
Y. lipolytica YlGSY1 消除糖原合成，改善脂质积累 (Bhutada et al, 2017)
C. oleaginosus D9FAD和D12FAD 提高脂质产量和氧化稳定性 (Shaigani et al,2023)
任务五：基因工程方案设计
·选择农牧业、医药卫生、食品工业或生物燃料合成等任一方面，提出一个可以用基因工程解决的小问题。
思考：（1）在解决你所提出的问题过程中，要
做哪些准备？有哪些注意事项？
（2）如何设计你的实验？评估你的结果？
任务五：基因工程方案设计
·准备
查找资料（受体细胞、关键基因、操作技术等）
·注意事项
资料方向精准、明晰重难点、方案流程精细全
面、组内交流合作
·实验设计和结果评估
操作 ——> 检测

展开更多......

收起↑