3.3 基因工程的应用（解析版）.docx

第三章基因工程

第3节基因工程的应用

（课前+课中+课后，三案一体）

课前案

【预习新知】

一、基因工程在农牧业方面的应用

1.基因作物方面

化学杀虫剂的施用量减少，作物产量增加，经济效益增加。

（1）转基因抗虫植物

①措施：从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。

②成果：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。

（2）转基因抗病植物

①措施：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成果：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。

（3）转基因抗除草剂植物

①措施：将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，培育出抗除草剂的作物品种。

②成果：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。

（4）改良植物的品质

①目的：改良植物的营养价值、观赏价值等。

②成果：将某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。

2.转基因动物方面

有些成果正在进入实用化和商业化开发的阶段。

（1）提高动物的生长速率

①措施：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成果：转基因鲤鱼。

（2）改善畜产品的品质

①存在问题：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，称之为乳糖不耐受。

②措施：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他成分不受影响。

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

（1）目的：使它们能够生产药物。

（2）药物种类：细胞因子、抗体、疫苗和激素等。

2.让哺乳动物批量生产药物——乳腺生物反应器或乳房生物反应器

（1）措施：将药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。

（2）受体细胞：动物的受精卵。

（3）导入方法：显微注射法。

3.建立移植器官工厂

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，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动物器官。

三、基因工程在食品工业方面的应用

1.成果：生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。

2.实例：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。

【预习自测】

1.世界转基因作物种植面积最大的是水稻。（X）

2.来自苏云芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因只能应用于棉花。（X）

3.科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起，导入动物的乳腺细胞，即可培育出生产药物乳汁的转基因动物。（√）

4.科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了硫吸收能力极强的转基因烟草。下列有关该烟草培育的说法，正确的是（A）

A.金属硫蛋白基因需插入质粒上，才能转移到受体细胞中

B.需用特定的限制酶切割烟草的核酸

C.同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段，又可以切割质粒，因此不具有专一性

D.转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化，导致两者出现生殖隔离

第3节基因工程的应用课中案

【导】

胰岛素是治疗糖尿病的特效药物。传统生产胰岛素的方法是从猪、牛等动物的胰腺中提取，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，生产的成本非常高。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基因工程药物——重组人胰岛素已经研制成功并得到广泛应用。

除了生产胰岛素，基因工程还有哪些应用呢？

【思】

1.基因工程的应用有哪些？

2.怎样理性地看待基因工程在生产和生活中的应用？

【议】

1.我国西北地区的主要气候特点是年降雨量小，从而影响粮食的产量，如果从基因工程的角度考虑，如何避免粮食减产？

可以用基因工程技术培育抗旱作物，适应干旱环境。

2.基因工程在植物上的应用包括哪些方面？

获得抗除草剂、抗虫、抗病植株以及改良植物的品质等。

3.基因工程在动物上的应用包括哪些方面？

用于提高动物的生长速率、改善畜产品的品质、用转基因动物生产药物、用转基因动物作器官移植的供体等。

【展】学生展示讨论结果

【评】

乳腺生物反应器与工程菌生产药物比较

项目

乳腺生物反应器

工程菌生产药物

基因结构

动物基因的结构与人类基因的结构基本相同

细菌或酵母菌等生物的基因结构与人类的基因结构有较大差异

基因产物

与天然蛋白质完全相同

细菌细胞内缺少内质网、高尔基体等细胞器，合成的蛋白质可能不具有生物活性

受体细胞

动物的受精卵

微生物细胞

导入目的基因的方法

显微注射法

Ca+处理法

生产条件

不严