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1.3基因工程的应用
一、教学目标
1.通过阅读文本、观察图片，能够举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.通过查阅资料、观看图像，关注基因工程的进展。
3.通过资料分析、师生交流，能概括出基因治疗的原理及过程并说出基因芯片的概念。
二、教学重点和难点
1.教学重点
基因工程在农业和医疗等方面的应用
2.教学难点
基因治疗
三、教学过程
知识一：植物基因工程硕果累累
植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力、改良农作物的品质、利用植物生产药物等方面。
1．抗虫和抗病转基因植物
抗虫转基因植物
抗病转基因植物
基因种类
Bt毒蛋白基因、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抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因
②抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因
成果
棉、玉米、马铃薯、番茄等
抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等
意义
减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染等
2.抗逆转基因植物
(1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使农作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。
(2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。
3．利用转基因改良植物的品质
(1)优良基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和与植物花青素代谢有关的基因。
(2)成果：富含赖氨酸的转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
[思考交流]
1．抗虫的基因能抗病吗？为什么？
【提示】不能。因为每一种基因都有其特定的结构和功能。
知识二：动物基因工程及基因工程药物
1.动物基因工程应用的几个方面
项目
应用
基因来源或处理
成果
提高动物的
生长速度
外源生长激素基因
转基因绵羊、转基因鲤鱼
改善畜产
品的品质
肠乳糖酶基因
转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少
转基因动物
生产药物
药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子
乳腺生物反应器
转基因动物
作器官移植
的供体
抑制或除去抗原决定基因
结合克隆技术培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官
2.基因工程药物
(1)方式：利用基因工程培育“工程菌”来生产药品。
(2)成果：利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
知识三：基因治疗
1.概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
2．类型：体外基因治疗和体内基因治疗。
3．成果：将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞，治疗复合型免疫缺陷症。
[思考交流]
2．通过基因治疗的患者体内是否还存在与该病有关的缺陷基因？
【提示】有。因为基因治疗导入的是正常外源基因，而没有剔除缺陷基因。
【问题导思】
①乳腺生物反应器的操作过程怎样？有哪些优点？
②乳腺生物反应器与膀胱反应器主要有哪些不同？
1．操作过程
2．主要用途
(1)生产多肽类药物；(2)生产基因工程疫苗；(3)生产抗体；(4)生产酶制剂；(5)生产营养品。
3．优点
产量高、质量好、成本低、易提取。
4．比较：乳腺生物反应器和膀胱反应器
乳腺反应器
膀胱反应器
受体细胞
受精卵
受精卵
目的基
因所在
的细胞
全部体细胞
全部体细胞
目的基
因表达
的细胞
乳腺细胞
膀胱上皮细胞
优点
产量高，质量好，
成本低，易提取
①产量高，质量好，成本低，易提取
②不受性别和生长期限制
四、答案和提示
[思考与探究]根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。
提示：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。
1.利用微生物生产药物的优越性何在?
所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以下优越性：
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。
（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学家用2000L大肠杆菌发酵液得到100g胰岛素，相当于从1000kg猪胰脏中提取的量。又如，生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。
（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。
2.在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以
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