《3.3 基因工程的應(yīng)用》教學(xué)課件2

3.3基因工程的應(yīng)用胰島素是治療糖尿病的特效藥物。傳統(tǒng)生產(chǎn)胰島素的方法是從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取。曾經(jīng)生產(chǎn)供一位糖尿病病人使用一年的胰島素需要上千頭牛，生產(chǎn)的成本非常高。1978年，科學(xué)家將編碼人胰島素的基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞中，使大腸桿菌表達(dá)重組人胰島素。我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因工程物---重組人胰島素已經(jīng)研制成功并得到廣泛應(yīng)用。除了生產(chǎn)胰島素，基因工程還有那些應(yīng)用呢？轉(zhuǎn)基因大豆、重組人干擾素、促紅細(xì)胞生成素等。（一）發(fā)展現(xiàn)狀:1.1996-2017年，全世界轉(zhuǎn)基因作物種植面積增加了100多倍。2.轉(zhuǎn)基因作物的種植使化學(xué)農(nóng)藥的施用量減少了8.2%，作物產(chǎn)量增加了6.6×108t,增加經(jīng)濟(jì)效益1.3萬億。3.世界上轉(zhuǎn)基因作物種植面積最大的國家是美國；到2017年，我國相應(yīng)的種植面積才居世界第8位。一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因作物4.在轉(zhuǎn)基因動(dòng)物方面，近些年幾乎每年都有令人矚目的研究成果報(bào)道，有些成果正在進(jìn)入實(shí)用化和商業(yè)化開發(fā)的階段。2015年11月，第一種用于食用的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物﹣轉(zhuǎn)基因大西洋鮭（俗稱“三文魚”）在美國獲得批準(zhǔn)上市。1.轉(zhuǎn)基因抗蟲植物（1）方法：從某些生物中分離出具有抗蟲功能的基因，將它導(dǎo)入作物中培育出具有抗蟲性的作物。（2）成果：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等。（3）優(yōu)點(diǎn)：減少因化學(xué)農(nóng)藥的使用而造成的環(huán)境污染和對(duì)人類健康的損害、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量。（二）植物方面（2）培育方法：將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因?qū)胫参镏?，培育出轉(zhuǎn)基因抗病植物。（1）背景：許多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常規(guī)育種的方法很難培育出抗病的新品種。（3）成果：轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。2.轉(zhuǎn)基因抗病植物（1）背景：雜草常常危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而大多數(shù)除草劑不僅能殺死田間雜草，還會(huì)損傷作物，導(dǎo)致作物減產(chǎn)。（2）方法：將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胱魑?，可以培育出抗除草劑的作物品種。（3）成果：轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。3.轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物（1）培育方法：利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物的營養(yǎng)價(jià)值、觀賞價(jià)值等（2）實(shí)例：將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏?，提高氨基酸的含量，科學(xué)家培育的某種轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對(duì)照高30%。將與植物花青素代謝相關(guān)的基因?qū)氚珷颗Ｖ?，使它呈現(xiàn)出自然界原沒有此顏色的觀賞花4.改良植物的品質(zhì)1、用于提高動(dòng)物生長速度原因：外源生長激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生長更快（三）動(dòng)物方面轉(zhuǎn)入外源生長激素基因的“超級(jí)小鼠”

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物導(dǎo)入腸乳糖酶基因的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低為什么有些渴牛奶時(shí)要選用無乳糖牛奶？這是因?yàn)橛行┤艘蛉樘敲阜置谏?，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后?huì)出現(xiàn)過敏、腹瀉、惡心等不適癥狀，即乳糖不耐受。2、用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)1.對(duì)微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn)行基因改造產(chǎn)藥（1）藥物類型：細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等。（2）用途：預(yù)防和治療人類腫瘤、心血管疾病、傳染病、糖尿病和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等。（3）成果：我國生產(chǎn)的重組人干擾素、血小板生成素、促紅細(xì)胞生成素和粒細(xì)胞集落刺激因子等。二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用干擾素是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，廣泛用于治療病毒感染性疾病、對(duì)乳腺癌、淋巴癌、多發(fā)骨髓瘤和某些白血病等也具一定的療效。

1993年我國批準(zhǔn)生產(chǎn)重組人干擾素α-1b，它是我國批準(zhǔn)生產(chǎn)的第一個(gè)基因工程藥物，目前主要用于治療慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等。1980-1982年，科學(xué)家用基因工程方法從大腸桿菌及酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素，從1Kg培養(yǎng)物中可以得到20—40mg干擾素。干擾素中國干擾素之父-侯云德在牛、山羊等動(dòng)物的乳腺生物反應(yīng)器中，獲得了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和α-抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)：①產(chǎn)量高；②質(zhì)量好；③成本低；④易提取。2.讓轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物尋求可替代的移植器官①人體器官移植的難題：人體移植器官短缺②解決途徑：a.豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人極為相似b.豬體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長類動(dòng)物為何人們會(huì)考慮用豬的器官來解決人類器官移植的來源問題？生命延續(xù)的轉(zhuǎn)基因豬心3.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物作器官移植的供體導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬a.在器官供體的基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)；b.設(shè)法除去抗原決定基因，然后再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會(huì)引起免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。如何克服異源器官免疫排斥的難題？假如某位心臟病病人換上經(jīng)過改造的豬心臟后，過上健康人的生活，在生活中，他會(huì)遭到歧視嗎？對(duì)此你怎么看？生命和健康是人最寶貴的東西，若一個(gè)病人換上了經(jīng)過改造的豬心臟重獲了健康，我們不僅不能歧視他，還應(yīng)從他身上看到現(xiàn)代生物技術(shù)在維持人體健康、治療疾病等方面的應(yīng)用價(jià)值。全球首例用轉(zhuǎn)基因豬心臟替換衰竭心臟的病人利用基因工程菌，除可生產(chǎn)藥物，還能生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素。一種普遍使用的甜味劑，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，這兩種氨基酸可通過基因工程實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。（1）阿斯巴甜無糖飲料為什么喝起來一樣是甜甜的？三、基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用（2）凝乳酶奶酪生產(chǎn)中用來凝聚固化奶中的蛋白質(zhì)制備方法：將編碼牛凝乳酶的基因?qū)氪竽c桿菌、黑曲霉或酵母菌的基因組中，經(jīng)工業(yè)發(fā)酵批量生產(chǎn)凝乳酶。（3）淀粉酶、脂酶加工轉(zhuǎn)化糖漿需淀粉酶，加工烘烤食物需脂酶構(gòu)建基因工程菌后用發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)。所獲的酶純度更高，生產(chǎn)成本顯著降低，生產(chǎn)效率較高。（4）其他①培育可以降解多種污染物的“超級(jí)細(xì)菌”來處理環(huán)境污染；②利用經(jīng)過基因改造的微生物來生產(chǎn)能源培養(yǎng)產(chǎn)酶微生物獲得酶液桔桿廢紙NaOH溶液處理獲得糖液發(fā)酵生產(chǎn)乙醇基因改造的微生物糖化轉(zhuǎn)基因海底熱泉古生菌目前我國批準(zhǔn)發(fā)放了哪些轉(zhuǎn)基因作物的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書和進(jìn)口安全證書？

截至2019年年底，我國批準(zhǔn)發(fā)放過轉(zhuǎn)基因耐儲(chǔ)藏番茄、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、改變花色的轉(zhuǎn)基因矮牽牛、轉(zhuǎn)基因抗病辣椒、轉(zhuǎn)基因抗病番木瓜、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻、轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米以及轉(zhuǎn)基因耐除草劑大豆的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書；批準(zhǔn)了轉(zhuǎn)基因棉花、大豆、玉米、油菜、甜菜和番木瓜的進(jìn)口安全證書，但我國進(jìn)口的基本上是轉(zhuǎn)基因棉花的纖維，其他進(jìn)口轉(zhuǎn)基因作物的用途僅限于用作加工原料；我國沒有批準(zhǔn)任何一種轉(zhuǎn)基因糧食作物種子進(jìn)口到我國境內(nèi)商業(yè)化種植。到社會(huì)中去1.下列有關(guān)基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因?qū)胫参?，可培育出轉(zhuǎn)基因抗病植物B.將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胱魑?，可培育出轉(zhuǎn)基因抗除草劑作物C.將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参铮商岣咧参锏臓I養(yǎng)價(jià)值D.將基因工程生產(chǎn)的腸乳糖酶作為藥物添加在牛奶中，可解決人的乳糖不耐受問題

D課堂練習(xí)2.利用轉(zhuǎn)基因山羊乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)丁酰膽堿酯酶，可治療有機(jī)磷中毒。下列敘述錯(cuò)誤的是

（）A.應(yīng)該用山羊乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子構(gòu)建基因表達(dá)載體B.通過體細(xì)胞克隆可將丁酰膽堿酯酶基因傳遞給子代C.通過顯微注射法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入山羊乳腺細(xì)胞D.山羊乳腺細(xì)胞可將肽鏈加工成具有一定空間結(jié)構(gòu)的丁酰膽堿酯酶C課堂練習(xí)3.下列關(guān)于用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植供體的研究的敘述，不正確的是（）A.人體移植器官短缺和免疫排斥是目前制約人體器官移植的兩大難題B.豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小和血管分布與人的極為相似C.靈長類動(dòng)物體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒少于豬D.無論以哪種動(dòng)物作為供體，都需要在其基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因C課堂練習(xí)4.下列關(guān)于利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.需要將編碼藥用蛋白的基因與能在乳腺中特異性表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起B(yǎng).可以使用感受態(tài)細(xì)胞轉(zhuǎn)化法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞C.需要借助于早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植技術(shù)培育出轉(zhuǎn)基因動(dòng)物D