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(共19张PPT)
3.3 基因工程的应用
从社会中来
胰岛素是治疗糖尿病的特效药物。
传统生产胰岛素的方法：
从猪、牛等动物的胰腺中获取；
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重组人胰岛素并已得到广泛应用。
思考：除了生产胰岛素，基因工程还有哪些应用呢
自20世纪70年代兴起后，基因工程得到飞速发展，展示出广阔前景。
农牧业方面
食品工业
医药卫生领域
一、基因工程在农牧业方面的应用
1996-2017年，全世界转基因作物种植面积增加了一百多倍；
1.作物方面
2016年世界范围的统计数据表明，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66×108 t，增加经济收益近1.3万亿元。
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。
发展迅速
巨大经济效益
1996
2017
0
100
200
189.8
1.7
全世界转基因作物种植面积/( ×106 hm2)
1996—2017年，
全世界转基因作物种植趋势变化
年份
美国很多作物转基因种植比例都超过了90%
一、基因工程在农牧业方面的应用
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。
2.动物方面
转基因鲑鱼（上）和正常鲑鱼（下）
几乎每年都有令人瞩目的研究成果报道，有些成果正进入实用化和商业化开发阶段。
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。
一、基因工程在农牧业方面的应用
转基因抗虫植物
1.如何培育获得：
2.实例：
对照（被害虫侵害的黄绿色植株）
转基因抗虫水稻（绿色植株）
非转基因抗虫棉（左）
转基因抗虫棉（右）
转基因抗虫植物成为目前防治作物虫害的发展趋势
从某些生物中分离出抗虫功能的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。
转基因抗虫棉花、玉米、水稻、大豆、马铃薯等。
一、基因工程在农牧业方面的应用
转基因抗病植物
右为转基因抗病毒甜椒
右为转基因抗病毒番木瓜
1.如何培育获得：
科学家将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。
2.实例：
转基因抗病毒甜椒、番木瓜、烟草
一、基因工程在农牧业方面的应用
转基因抗除草剂植物
施用除草剂后的
转基因抗除草剂玉米田
1.为什么要培育：
杂草常常危害农业生产，大多数除草剂不仅能杀死杂草，还会损伤作物，导致作物减产。
2.如何培育获得：
将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。
3.实例：
转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等
一、基因工程在农牧业方面的应用
改善植物品质
利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。
实例1：将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，提高氨基酸的含量，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%。
实例2：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，大大提高观赏价值。
高赖氨酸玉米
转基因的矮牵牛花
一、基因工程在农牧业方面的应用
提高动物的生长速度
我国科学家培育的转基因鲤鱼，同等养殖条件下，生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%-115%。
非转基因鲤鱼（上）
转生长激素基因鲤鱼（下）
1.如何培育获得：
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。
2.实例：
一、基因工程在农牧业方面的应用
改善畜产品品质
资料：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。
思考：请问是否可以想出一个方案，解决我国人群乳糖不耐受的问题？
如何培育获得：
将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，获得的转基因牛，使其分泌的乳汁中的乳糖含量大大降低，而其他营养成分不受影响。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
1、改造微生物或动植物细胞生产药物
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。
常见药物类型包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等，可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。
回答下列问题？
资料卡：干扰素
1.干扰素的化学本质是什么
2.干扰素的作用机理是怎样的
3.干扰素用于哪些疾病的治疗
4.传统生产干扰素的方法是什么
5.目前大量生产干扰素的方法是什么
6.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
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
二、基因工程在医药卫生领域的应用
2、用转基因哺乳动物批量生产药物
已在牛和山羊等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。
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
构建
显微注射
受精卵
发育
动物个体
分离出药物
泌乳期
分泌乳汁
实例：
乳腺（乳房）生物反应器
培育过程：
应用：
启动子具有物种和组织特异性
优点：
产量高、成本低、
产品质量好、易提取
二、基因工程在医药卫生领域的应用
3、用转基因动物做器官移植的供体
人体移植器官短缺是世界性难题，用猪的器官来解决器官的来源问题成为设想实现的最大难题是免疫排斥。
思考：怎么利用基因工程技术解决免疫排斥的问题呢？
用基因工程技术对猪的器官进行改造：
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；或设法除去抗原决定基因。
三、基因工程在食品工业方面的应用
利用基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等
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。
细菌拟核
质粒
质粒
重组质粒
核酸切割
导入细胞
重组细菌
插入质粒
阿斯巴甜（甜味剂）
天冬氨酸、苯丙氨酸
三、基因工程在食品工业方面的应用
凝乳酶
（用于生产奶酪）
淀粉酶
（加工转化糖浆）
脂肪酶
（加工烘烤食品）
用基因工程技术获得的工业用酶优点有哪些？
纯度高、成本低、生产效率高
四、其他方面的应用
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……
注意避免造成“二次污染”
未来，期待基因工程带给我们更多惊喜！
谢谢观看
Thank you

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