新課標核心素養(yǎng)1.舉例說出基因工程在農牧業(yè)醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面的應用。2.認同基因工程的應用價值。3.關注基因工程的進展。1.生命觀念——舉例說出植物基因工程、動物基因工程的成果及其給人類帶來的影響。2.社會責任——用基因工程培育優(yōu)良品種或細胞產品，造福人類。第3節(jié)基因工程的應用第3章基因工程從社會中來

胰島素是治療糖尿病的特效藥物。傳統(tǒng)生產胰島素的方法是從豬、牛等動物的胰腺中提取。曾經生產供一位糖尿病病人使用一年的胰島素需要上千頭牛，生產的成本非常高。1978年，科學家將編碼人胰島素的基因導入大腸桿菌細胞中，使大腸桿菌表達重組人胰島素。我國擁有自主知識產權的基因工程物---重組人胰島素已經研制成功并得到廣泛應用。

除了生產胰島素，基因工程還有那些應用呢？重組人胰島素注射液

抗蟲棉、轉基因大豆、重組人干擾素、促紅細胞生成素等。醫(yī)藥衛(wèi)生領域食品工業(yè)方面農牧業(yè)方面基因工程的應用基因工程在以上三方面有哪些具體應用呢？1.應用概況一、基因工程在農牧業(yè)方面的應用全世界轉基因作物種植面積呈增加趨勢。2017年，我國商業(yè)化種植的轉基因作物有棉花、番木瓜。①轉基因農作物改良動植物品種、提高作物和畜產品的產量1.轉基因抗蟲植物

從某些生物中分離出具有抗蟲功能的基因（相關基因），導入作物，使其具有抗蟲性，是目前防治作物蟲害的一種發(fā)展趨勢。已問世的的轉基因抗蟲植物有轉基因抗蟲棉花、玉米、水稻、大豆、馬鈴薯等。轉基因抗蟲水稻（綠色植株）與對照（被害蟲侵害的黃色植株）一、基因工程在農牧業(yè)方面的應用優(yōu)點：減少因化學農藥的使用而造成的環(huán)境污染和對人類健康的損害、降低生產成本、提高產量。2.應用實例2.轉基因抗病植物

科學家將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因導入植物中，培育出轉基因抗病植物。如轉基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。一、基因工程在農牧業(yè)方面的應用3.轉基因抗除草劑植物大多數(shù)除草劑不僅能殺死田間雜草，還會損傷作物，導致作物減產。將降解或抵抗某種除草劑的基因導入作物，可培育出抗除草劑的作物品種。這樣在噴灑除草劑時，田間雜草會被殺死而作物不會受到損傷。目前已經獲得轉基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。施用除草劑后的轉基因抗除草劑玉米田一、基因工程在農牧業(yè)方面的應用種植轉基因抗除草劑大豆的農田4．改良植物的品質(1)培育方法：(2)實例：利用轉基因技術改良植物的營養(yǎng)價值、觀賞價值等。將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因導入植物中，提高氨基酸的含量，科學家培育的某種轉基因玉米中賴氨酸的含量比對照高30%。將與植物花青素代謝相關的基因導入矮牽牛中，使它呈現(xiàn)出自然界沒有的顏色變異，大大提高觀賞價值。高賴氨酸玉米出現(xiàn)原本沒有的花色變異，提升觀賞價值轉基因大豆，改善糧食作物的營養(yǎng)成分（必需氨基酸）含量高抗癌抗衰老的紫色西紅柿黃金大米1.下列關于轉基因大豆的敘述,錯誤的是(

)A.培育過程中可能用到抗病、抗蟲等抗性基因B.目的基因的受體細胞可以是大豆受精卵,也可以是體細胞C.轉基因大豆的種植過程中減少了農藥等的使用量,生產成本更低D.固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一D解析:豆科植物可與含固氮基因的根瘤菌共生,故固氮基因并非必需的目的基因。2.下列關于抗病毒的轉基因植物成功表達后的說法,正確的是(

)A.抗病毒的轉基因植物可以抵抗所有病毒B.抗病毒的轉基因植物對病毒的抗性具有局限性或特異性C.抗病毒的轉基因植物可以抗害蟲D.抗病毒的轉基因植物可以穩(wěn)定遺傳,不會變異B解析:抗病毒的轉基因植物只能抵抗某種或某類病毒,不可能抵抗所有病毒,更不能抗害蟲,A、C兩項錯誤。目的基因導入受體細胞后,可以隨受體細胞內的遺傳物質穩(wěn)定遺傳,也會發(fā)生變異,D項錯誤。2015年11月，第一種用于食用的轉基因動物﹣轉基因大西洋鮭（俗稱“三文魚”）在美國獲得批準上市。轉基因鮭魚（后排）和正常鮭魚（前排）②轉基因動物1、用于提高動物生長速率原因：外源生長激素基因的表達可以使轉基因動物生長更快轉入外源生長激素基因的“超級小鼠”

2.應用實例思考：

我國西北地區(qū)的主要氣候特點是年降雨量小，從而影響糧食的產量，如果從基因工程的角度考慮，如何避免糧食減產？可以用基因工程技術培育抗旱作物（篩選獲取抗旱基因）2、用于改善畜產品的品質低乳糖奶牛（1）導入腸乳糖酶基因的轉基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低。（2）優(yōu)點：避免食物過敏、腹瀉、惡心等不適。二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領域的應用

我國生產的重組人干擾素、血小板生成素、促紅細胞生成素和粒細胞集落刺激因子等。

可以用來預防和治療人類腫瘤、心血管疾病、傳染病、糖尿病和類風濕關節(jié)炎等；1.對微生物或動植物的細胞進行基因改造生產藥物（1）藥物類型：細胞因子、抗體、疫苗和激素等。（2）用途：（3）成果：1.干擾素的化學本質是什么？2.干擾素的作用機理是怎樣的？3.干擾素用于哪些疾病的治療？4.傳統(tǒng)生產干擾素的方法是什么？5.目前大量生產干擾素的方法是什么？6.我國批準生產的第一個基因工程藥物的名稱叫什么？用于治療哪些疾??？糖蛋白干擾病毒復制病毒感染性疾病、乳腺癌、淋巴癌、多發(fā)骨髓瘤和某些白血病等從人血液中的白細胞內提取用基因工程方法從大腸桿菌及酵母菌細胞內獲得重組人干擾素α-1b主要用于治療慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等思考討論：抗生素≠干擾素抗生素：抗細菌藥物干擾素：抗病毒藥物閱讀P90資料卡片

目前已經在牛、山羊等動物的乳腺生物反應器中，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)藥產品2.讓轉基因哺乳動物批量生產藥物①實例：乳腺生物反應器或乳房生物反應器②培育過程：藥用蛋白基因乳腺中特異表達的基因的啟動子等調控元件基因表達載體顯微注射受精卵泌乳期分泌乳汁轉基因動物藥物③應用：注意：啟動子具有物種和組織的特異性胚胎移植早期胚胎培養(yǎng)早期胚胎1.乳腺生物反應器指的是轉基因動物的乳腺嗎？2.為什么將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達的基因的啟動子等調控元件重組在一起？3.藥用蛋白基因存在于轉基因動物的哪些細胞中？讓藥用蛋白基因只在乳腺細胞中特異性表達幾乎所有細胞不是，乳腺生物反應器指的就是這個轉基因生物思考比較項目乳腺（房）生物反應器基因工程菌生產藥物基因結構基因產物受體細胞導入方式生產條件產物提取哺乳動物基因的結構與人類結構基本相同。細菌或酵母菌等生物的基因結構與人類基因結構有較大差異。與天然蛋白質完全相同。細菌細胞內缺少內質網、高爾基體等細胞器，合成的蛋白質可能不具有生物活性。哺乳動物的受精卵微生物細胞。顯微注射法Ca2+處理法（感受態(tài)細胞法）不需要嚴格的滅菌，溫度等外界條件對其影響不大。需嚴格滅菌，嚴格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質濃度等外界條件。從動物乳汁中提取，相對簡單。（一般經過工業(yè)發(fā)酵后）從微生物細胞（或發(fā)酵液）中提取，相對復雜。乳腺生物反應器與基因工程菌生產藥物比較典例剖析動物基因工程前景廣闊,可利用基因工程技術使哺乳動物成為乳腺生物反應器,以生產所需要的藥品,如利用轉基因動物生產人的生長激素?？茖W家培育轉基因動物使其成為乳腺生物反應器時(

)A.僅利用了基因工程技術B.不需要乳腺蛋白基因的啟動子C.利用農桿菌轉化法將人的生長激素基因導入受精卵中D.轉基因動物需要進入泌乳期才能成為“批量生產藥物的工廠”D學以致用下列有關利用乳腺生物反應器與大腸桿菌生產藥物的敘述,錯誤的是(

)A.前者在乳汁中提取藥物,后者可在細胞中提取藥物B.前者生產藥物的過程不需要嚴格滅菌,后者需要嚴格滅菌C.前者合成的蛋白質可加工成熟,后者合成的蛋白質一般不能加工成熟D.兩者的基因結構與人類的基因結構均相同D思考討論：乳腺生物反應器的優(yōu)缺點受性別和年齡的限制,只有雌性動物哺乳期才能獲得相應產物

優(yōu)點

缺點A.產量高,易獲得目標產品B.目標產品質量好C.產品成本低D.乳汁中重組蛋白的提取和純化相對容易補充：膀胱生物反應器①可以從動物一出生就收集產物，不論動物的性別和是否處于生殖期。②從尿液中提取蛋白質比從乳汁中提取更簡便、高效。7.繼哺乳動物乳腺生物反應器研發(fā)成功后,膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展。最近,科學家培育出一種轉基因小鼠,其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答下列問題。(1)將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞,常用的方法是

。

(2)進行基因轉移時,通常要將外源基因轉入動物的

中,原因是

。

(3)通常采用

技術檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。

(4)在研制膀胱生物反應器時,應使外源基因在小鼠的

細胞中特異性表達。

顯微注射法受精卵(或早期胚胎)受精卵(或早期胚胎細胞)具有全能性,可使外源基因在相應組織細胞中表達PCR膀胱上皮a.在器官供體的基因組中導入某種調節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達；

尋求可替代的移植器官，如用豬的器官來解決人類器官移植的來源問題。3.用轉基因動物作為器官移植的供體①人體器官移植的難題：人體移植器官短缺是世界性難題②解決途徑：a.豬的內臟構造、大小、血管分布與人極為相似b.豬體內隱藏的、可導致人類疾病的病毒遠遠少于靈長類動物豬的優(yōu)點：最大難題：免疫排斥③改造方法：b.設法除去抗原決定基因，然后再結合克隆技術，培育出不會引起免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官。3.下列有關動物基因工程的說法,錯誤的是(

)A.將外源生長激素基因導入動物體內可提高動物的生長速率B.將腸乳糖酶基因導入奶?；蚪M中,使獲得的轉基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低C.利用基因工程技術得到的乳腺生物反應器可以解決很多重要藥物的生產問題D.用轉基因動物作為器官移植的供體時,導入的是調節(jié)因子,而不是目的基因,因此無法抑制抗原的合成D（一）基因工程菌

概念:用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類。利用基因工程菌除了可以生產藥物，還能生產食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等。（二）實例1.阿斯巴甜

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現(xiàn)大規(guī)模生產。三、基因工程在食品工業(yè)方面的應用2.凝乳酶（二）實例

大多數(shù)奶酪的生產需要使用凝乳酶來凝聚固化奶中的蛋白質。①傳統(tǒng)制備方法：殺死未斷奶的小牛，將其第四胃的黏膜取出來提取。②基因工程技術：將編碼牛凝乳酶的基因導入大腸桿菌、黑曲霉、酵母菌的基因組中，再通過工業(yè)發(fā)酵批量生產凝乳酶。三、基因工程在食品工業(yè)方面的應用

基因工程獲得的工業(yè)用酶的純度更高，生產成本顯著降低，生產效率較高。（3）淀粉酶、脂酶：①應用：②制備方法：加工轉化糖漿需要淀粉酶，加工烘烤食物要用到脂酶。構建基因工程菌，然后用發(fā)酵技術大量生產。③優(yōu)點：（4）其他：①培育可以降解多種污染物的“超級細菌”來處理環(huán)境污染；②利用經過基因改造的微生物來生產能源。3種淀粉酶基因組成的復合基因海底熱泉古生菌玉米乙醇單位產量的利潤提高了8%~15%到社會中去

目前我國批準發(fā)放了哪些轉基因作物的生產應用安全證書和進口安全證書？

截至2019年年底，我國批準發(fā)放過轉基因耐儲藏番茄、轉基因抗蟲棉、改變花色的轉基因矮牽牛、轉基因抗病辣椒、轉基因抗病番木瓜、轉基因抗蟲水稻、轉植酸酶基因玉米以及轉基因耐除草劑大豆的生產應用安全證書；批準了轉基因棉花、大豆、玉米、油菜、甜菜和番木瓜的進口安全證書，但我國進口的基本上是轉基因棉花的纖維，其他進口轉基因作物的用途僅限于用作加工原料；我國沒有批準任何一種轉基因糧食作物種子進口到我國境內商業(yè)化種植。練習與應用（書本P92）一、概念檢測1.將大腸桿菌的質粒連接上人生長激素的基因后，重新導入大腸桿菌的細胞內，再通過發(fā)酵工程就能大量生產人生長激素。下列相關敘述正確的是A.轉錄生長激素基因需要解旋酶和DNA連接酶B.發(fā)酵產生的生長激素屬于大腸桿菌的初生代謝物C.大腸桿菌獲得的能產生人生長激素的變異可以遺傳D.大腸桿菌質粒標記基因中腺嘌呤和尿嘧啶的含量相等√2.基因工程應用廣泛，成果豐碩。下列不屬于基因工程應用的是A.培育青霉菌并從中提取青霉素

B.利用乳腺生物反應器生產藥物

C.制造一種能降解石油的“超級細菌"

D.制造一種能產生干擾素的基因工程菌√二、拓展應用

1.除草劑的有效成分草甘麟能夠專一地抑制EPSP合酶的活性，從而使植物體內多種代謝途徑受到影響而導致植物死