基因工程的应用（学生版）-高中生物同步精品讲义（选择性必修三）.docx

《第3章基因工程》

第3节基因工程的应用

必会知识考点梳理拓展延伸易错警示

必会知识一基因工程在农牧业方面的应用

1．植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等)，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。

(1)转基因抗虫植物

抗虫基因

作用

成果

Bt基因

转基因植株合成的Bt抗虫蛋白(对人畜无害)进入昆虫消化系统后，在其肠道碱性环境和相关酶的作用下降解成多肽该多肽可使昆虫肠上皮细胞的细胞膜穿孔，造成害虫死亡

转基因抗虫棉、转基因

抗虫水稻等

蛋白酶抑制剂基因和淀粉酶抑制剂基因

蛋白酶抑制剂基因和淀粉酶抑制剂基因分别抑制昆虫消化道中相应酶的活性，影响昆虫消化相应的物质，还能引起害虫的厌食反应

植物凝集素基因等

植物凝集素基因控制植物合成一种糖蛋白，这种糖蛋白可与昆虫肠道黏膜上的某种物质结合，从而影响害虫对营养物质的吸收和利用

(2)转基因抗病植物

①抗病基因种类：抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因等。

抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因等。

②成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草、抗病毒的转基因小麦等。

③意义：减少了化学农药的使用，降低了生产成本，减少了环境污染，降低了对人体健康的损害。

(3)转基因抗逆植物

抗逆基因

作用

成果

调节细胞渗透压基因

改变细胞内渗透压，提高农作物抗盐碱抗干旱能力

抗盐碱、抗旱烟草

抗冻蛋白基因

提高耐寒能力

耐寒番茄

抗除草剂基因

抗除草剂

转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等

2．动物基因工程的应用

(1)转基因动物成果：动物转基因工程主要用于动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等。

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

必会知识二基因工程在医药卫生领域的应用

1．利用微生物或动植物的细胞生产药物

药物类型

细胞因子、抗体、疫苗和激素等

用途

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

成果

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

2．转基因哺乳动物批量生产药物

(1)动物乳腺生物反应器：将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，在体外培养至早期胚胎，然后将早期胚胎移入母体内，使其发育成转基因动物。该转基因动物进入泌乳期后，可通过分泌乳汁来生产所需要的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。

(2)乳腺生物反应器或乳房生物反应器的操作过程与转基因动物的操作过程基本相同。具体操作如下：获取目的基因(如血清白蛋白基因)→构建基因表达载体(血清白蛋白基因与特异性表达的启动子等调控元件重组)→显微注射导入哺乳动物受精卵中→培养成早期胚胎→将胚胎移植到雌性动物子宫或输卵管内→发育成转基因动物→使转入的基因在雌性个体中表达，从分泌的乳汁中提取所需药物。

(3)乳腺生物反应器的优点：产品产量高、质量好、成本低、易提取。

(4)乳腺能成为基因药物最理想的表达场所的原因

①乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。

②从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。

③从乳汁中源源不断获得目的基因产物的同时，不影响转基因动物的繁殖。

3．用转基因动物作器官移植的供体——选择猪的器官作人的器官替代品

(1)其内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似。

(2)猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要远远少于灵长类动物。

4．为解决免疫排斥反应问题采取的方法

(1)向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。

(2)设法除去抗原决定基因。

必会知识三基因工程在食品工业方面的应用

1．基因工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类一般称为基因工程菌。

2．利用基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等

产物

应用

阿斯巴甜

主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸可以通过基因工程实现大规模生产

凝乳酶

科学家将编码牛凝乳酶的基因导人大肠杆菌、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

淀粉酶、脂酶

通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产

必会知识四基因治疗

1．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。基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。

(2)途径：分为体内基因治疗和体