第4課時(shí)第3章

基因工程基因工程的應(yīng)用人教版選擇性必修31.能舉例說出基因工程在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面的應(yīng)用2.能認(rèn)同基因工程的應(yīng)用價(jià)值能舉例說出基因工程在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面的應(yīng)用任務(wù)1：閱讀教材，收集和整理基因工程在農(nóng)牧業(yè)上應(yīng)用的信息目標(biāo)一

舉例為什么要做怎樣做成效如何轉(zhuǎn)基因植物抗蟲

抗病

抗除草劑

改良品質(zhì)

轉(zhuǎn)基因動物提高生長速率

改良畜產(chǎn)品的品質(zhì)

1.轉(zhuǎn)基因植物和轉(zhuǎn)基因動物的制備用到的技術(shù)主要有哪些?【提示】(一)植物細(xì)胞工程:

基因工程、植物組織培養(yǎng)(二)動物細(xì)胞工程:

基因工程、動物細(xì)胞培養(yǎng)、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植?！舅伎寂c討論】2.從環(huán)境保護(hù)角度出發(fā)，分析轉(zhuǎn)基因抗蟲棉與普通棉相比在害蟲防治方面的優(yōu)越性?【提示】減少了化學(xué)殺蟲劑的用量,降低了環(huán)境污染的程度,提高了產(chǎn)量,改善了棉田生態(tài)環(huán)境,降低了生產(chǎn)成本?！舅伎寂c討論】二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用藥物類型細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等用途預(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)炎等成果我國生產(chǎn)的重組人類干擾素、血小板生成素、促進(jìn)紅細(xì)胞生成素和粒細(xì)胞擊落刺激等基因工程藥物均已投放市場利用微生物或動物植物的細(xì)胞生產(chǎn)藥物（1）動物乳腺生物反應(yīng)器：

將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動子等調(diào)控元件重組在一起，通過顯微注射的方法導(dǎo)入哺乳動物的受精卵中，在體外培養(yǎng)至早期胚胎，然后將早期胚胎移入母體內(nèi)，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。該轉(zhuǎn)基因動物進(jìn)入泌乳期后，可通過分泌乳汁來生產(chǎn)所需要的藥物，這稱為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。轉(zhuǎn)基因哺乳動物批量生產(chǎn)藥物由于目前人體移植器官短缺，已經(jīng)成為世界性難題，為此科學(xué)家正嘗試?yán)没蚬こ痰姆椒▽ωi的器官進(jìn)行改造。（1）原因：

在器官供體基因組中導(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，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會引起免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。（2）改造方法：（3）以豬作為器官移植供體的原因：

由于豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人極為相似，而且豬體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長類動物。用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體任務(wù)2：閱讀教材P90-91頁，繪制用基因工程技術(shù)獲得乳腺生物反應(yīng)器的流程圖【提示】獲取目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體導(dǎo)入哺乳動物受精卵進(jìn)行早期培養(yǎng)后送入母體發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物如人血清白蛋白基因、人生長激素基因等目的基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控組建重組顯微注射法利用分泌的乳汁生產(chǎn)所需的藥品1.用基因工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程與一般轉(zhuǎn)基因動物的操作過程有何異同?【提示】二者過程相似,不同之處在于構(gòu)建表達(dá)載體時(shí),獲得動物乳腺生物反應(yīng)器需要將編碼目的蛋白質(zhì)的基因序列與乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控元件重組在一起,即在目標(biāo)產(chǎn)品蛋白質(zhì)編碼框的前面加上乳腺組織中特異表達(dá)的啟動子,否則目的基因在乳腺細(xì)胞中不能轉(zhuǎn)錄?！舅伎寂c討論】2.與工廠化生產(chǎn)藥用蛋白相比，用動物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白的優(yōu)勢有哪些？【提示】（1）動物乳腺有完整的蛋白質(zhì)翻譯后修飾系統(tǒng)，生產(chǎn)的蛋白質(zhì)活性高、更穩(wěn)定；（2）產(chǎn)物直接經(jīng)乳汁分泌，只需除去酪蛋白，沉淀乳清，再經(jīng)層析就可以得到重組蛋白，產(chǎn)物易提取。比較內(nèi)容乳腺生物反應(yīng)器工程菌受體基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu)差異動物基因結(jié)構(gòu)與人類的基因結(jié)構(gòu)基本相同細(xì)菌和酵母菌的基因結(jié)構(gòu)與人類有較大差異基因表達(dá)合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同細(xì)菌合成的藥物蛋白可能沒有活性受體細(xì)胞動物受精卵微生物細(xì)胞目的基因?qū)敕绞斤@微注射法感受態(tài)細(xì)胞法生產(chǎn)條件不需嚴(yán)格滅菌；溫度等外界條件對其影響不大需嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件藥物提取從動物乳汁中提取從微生物細(xì)胞或其培養(yǎng)液中提取1.乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的區(qū)別【知識總結(jié)】2.乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所的原因（1）乳腺是外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會影響轉(zhuǎn)基因動物本身的生理代謝反應(yīng)。（2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。（3）從乳汁中源源不斷獲得所需藥物的同時(shí)，不影響轉(zhuǎn)基因動物的繁殖。三、基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用基因工程菌用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類一般稱為基因工程菌利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等產(chǎn)物應(yīng)用阿斯巴甜主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，這兩種氨基酸就可以通過基因工程實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)凝乳酶科學(xué)家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，再通過工業(yè)發(fā)酵批量生產(chǎn)凝乳酶淀粉酶、酯酶通過構(gòu)建基因工程菌、然后用發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)能認(rèn)同基因工程的應(yīng)用價(jià)值，并使用基因工程的方法解決實(shí)際問題任務(wù)：結(jié)合所學(xué)知識，完成下列問題目標(biāo)二

水稻是重要的糧食作物。它的根部一般沒有根瘤菌，在種植時(shí)常需要施加氨肥，這不但增加了生產(chǎn)成本，還可能污染環(huán)境。1.請?zhí)岢鲋辽賰煞N利用基因工程技術(shù)解決問題的方案。2.請?jiān)u估所提方案中哪種方案更容易實(shí)現(xiàn)。如果都能實(shí)現(xiàn)的話，你認(rèn)為哪種方案更值得推廣？請說出你的理由【提示】聯(lián)系根瘤菌含有固氮相關(guān)基因和基因工程的相關(guān)知識，提出可以將固氮相關(guān)基因?qū)怂靖滴⑸镏?；或直接將固氮相關(guān)基因?qū)怂炯?xì)胞中等方案，并討論、評估這些方案的可行性?；蚬こ淘谵r(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因抗蟲植物、轉(zhuǎn)基因抗病植物、轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物、改良植物的品質(zhì)、提高