第3節(jié)基因工程的應(yīng)用任務(wù)一：分析資料，概述基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用【資料】Bt毒蛋白基因：當(dāng)Bt抗蟲蛋白被分解為多肽后，多肽與害蟲腸上皮細(xì)胞的特異性受體結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞膜穿孔，最后造成害蟲死亡。

蛋白酶抑制劑基因：阻斷或降低蛋白酶的活性，使害蟲不能正常消化食物，還會(huì)引起厭食反應(yīng)。

淀粉酶抑制劑基因：產(chǎn)生的抑制劑可與害蟲消化道內(nèi)的淀粉酶結(jié)合。

植物凝集素基因：可與害蟲腸道黏膜上的某些物質(zhì)結(jié)合，影響害蟲對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用。思考1：

（1）如何獲得抗蟲植物？

從某些生物中分離出抗蟲基因?qū)胱魑?，使之具有抗蟲性狀（2）有哪些類型的抗蟲基因？（3）轉(zhuǎn)基因抗蟲植物有何優(yōu)點(diǎn)？1.方法：2.主要?dú)⑾x基因：從某些生物中分離出

導(dǎo)入作物，使之具有抗蟲性狀。①Bt毒蛋白基因③淀粉酶抑制劑基因②蛋白酶抑制劑基因④植物凝集素基因抗蟲基因(一)轉(zhuǎn)基因抗蟲植物一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用3.

成果：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等。4.

優(yōu)點(diǎn)：①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、②降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量?！举Y料】把病毒外殼蛋白基因（CP基因）導(dǎo)入植物體內(nèi)，植物表達(dá)的CP蛋白與入侵病毒的外殼蛋白競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合病毒RNA，形成非感染性病毒顆粒（無功能外殼包裹），可阻斷病毒組裝和傳播。

導(dǎo)入的病毒CP基因轉(zhuǎn)錄為mRNA后，被植物RNA沉默系統(tǒng)識(shí)別為“外源核酸”，進(jìn)而誘導(dǎo)產(chǎn)生小干擾RNA（siRNA）。siRNA與植物體內(nèi)的RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體結(jié)合，特異性切割病毒RNA的同源序列（包括入侵病毒的基因組RNA或mRNA），從而抑制病毒復(fù)制。思考2：（1）植物抗病的原理？（2）如何獲得抗病植物？

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。病毒外殼蛋白基因（CP基因）病毒的復(fù)制酶基因抗病毒基因幾丁質(zhì)酶基因抗毒素合成基因抗真菌基因2.方法：3.抗病基因?qū)碓从谀承?/p>

等的抗病基因?qū)胫参镏?，培育出轉(zhuǎn)基因抗病植物。病毒、真菌1.成果：轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。(二)轉(zhuǎn)基因抗病植物一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用【資料】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)。思考3：(1）

如何解決這一問題？

（2）簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)基因植物操作的具體過程？（3）此過程中應(yīng)用了哪些技術(shù)？

降解或抵抗除草劑的基因Ti質(zhì)粒重組Ti質(zhì)粒農(nóng)桿菌作物細(xì)胞抗除草劑作物基因工程、植物組織培養(yǎng)技術(shù)。1.方法：2.成果：將

的基因?qū)胱魑?，可以培育出抗除草劑的作物品種。轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。降解或抵抗某種除草劑（三）轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用2.改良植物的

價(jià)值【資料】將某種必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏?，可以提高這種氨基酸的含量?？茖W(xué)家培育的某種轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸含量比對(duì)照提高30%。

我國(guó)科學(xué)家成功地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)出自然界沒有的顏色變異，大大提高了它的觀賞價(jià)值。思考4：

轉(zhuǎn)基因技術(shù)在改良植物品質(zhì)方面有何貢獻(xiàn)？

1.改良植物的

價(jià)值營(yíng)養(yǎng)觀賞(四)改良植物的品質(zhì)一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用超級(jí)小鼠普通轉(zhuǎn)基因【資料】在同等養(yǎng)殖條件下，轉(zhuǎn)基因鯉魚的生長(zhǎng)速率比非轉(zhuǎn)基因鯉魚提高了42%～115%。思考5：

如何用轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率？1.方法：外源生長(zhǎng)激素基因2.成果：轉(zhuǎn)基因鯉魚比正常鯉魚生長(zhǎng)快42%-115%（五）提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用【資料】有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后會(huì)出現(xiàn)腹瀉等不適癥狀，這稱為乳糖不耐受。思考6：

如何讓乳糖不耐受患者也能飲用牛奶？1.方法：導(dǎo)入腸乳糖酶基因2.成果：轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他營(yíng)養(yǎng)成分不受影響（六）改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用思考7：

（1）簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)基因動(dòng)物培育過程？（2）轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的制備用到的技術(shù)主要有？基因工程、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植任務(wù)二：分析資料，概述基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域方面的應(yīng)用思考8：（1）干擾素的化學(xué)本質(zhì)？（2）干擾素的作用機(jī)理？（3）傳統(tǒng)生產(chǎn)干擾素的方法？（4）

如何解決傳統(tǒng)生產(chǎn)干擾素產(chǎn)量低這一問題？【資料】干擾素是人體或動(dòng)物受到病毒侵染后產(chǎn)生的一種細(xì)胞因子，是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，在臨床上被廣泛用于治療病毒感染性疾病、乳腺癌、淋巴癌、多發(fā)骨髓瘤和某些白血病等。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法：從人血液中白細(xì)胞提取，每300L血液只能提取1mg干擾素。干擾素基因質(zhì)粒重組質(zhì)粒大腸桿菌或酵母菌可大量生產(chǎn)干擾素的大腸桿菌或酵母菌構(gòu)建導(dǎo)入培養(yǎng)糖蛋白干擾病毒復(fù)制從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取【資料】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(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因工程藥物——重組人胰島素已經(jīng)研制成功并得到廣泛應(yīng)用。思考9：

（1）可否用酵母菌生產(chǎn)人的生長(zhǎng)激素？（2）與大腸桿菌相比，用酵母菌生產(chǎn)人的生長(zhǎng)激素有什么優(yōu)勢(shì)？酵母菌為真核生物，有生物膜系統(tǒng)，可通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體對(duì)產(chǎn)生的生長(zhǎng)激素進(jìn)行加工和修飾，從而產(chǎn)生有活性的胰島素。大腸桿菌酵母菌二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用我國(guó)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)胞集落刺激因子等基因工程藥物均已投放市場(chǎng)。細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等1.常見藥物類型：2.應(yīng)用：可以用來預(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.實(shí)例：（一）對(duì)微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn)行基因改造生產(chǎn)藥物（3）藥用蛋白基因存在于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的哪些細(xì)胞中？【資料】利用乳腺生物反應(yīng)器獲得轉(zhuǎn)基因藥物（2）為什么將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起？（1）乳腺生物反應(yīng)器指的是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳腺嗎？讓藥用蛋白基因只在乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)幾乎所有細(xì)胞不是，乳腺生物反應(yīng)器指的就是這個(gè)轉(zhuǎn)基因生物（4）與工廠化生產(chǎn)藥用蛋白相比，用動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白的優(yōu)越之處有哪些?思考10：(5)培育過程中為什么用受精卵？如果用體細(xì)胞需要使用哪種技術(shù)才能繼續(xù)發(fā)育為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物？?jī)?yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高；成本低；產(chǎn)品質(zhì)量好，易提取。目前已經(jīng)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(zhǎng)激素和α-抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品（二）讓轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物1.實(shí)例：乳腺生物反應(yīng)器（乳房生物反應(yīng)器）2.培育過程：3.應(yīng)用：藥用蛋白基因乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件基因表達(dá)載體受精卵泌乳期分泌乳汁轉(zhuǎn)基因動(dòng)物藥物蛋白顯微注射發(fā)育二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用【資料】2022年1月7日，馬里蘭大學(xué)進(jìn)行了世界首例活人成功植入基因編輯豬心臟的手術(shù)。醫(yī)生用一只1歲大、240磅重的小豬心臟替換了Dave原本的心臟。2022年3月8日，大衛(wèi)·貝內(nèi)特因病情惡化而不幸去世，這顆豬心臟讓他延長(zhǎng)了2個(gè)月壽命。思考11：

（1）其它動(dòng)物器官移植到人體內(nèi)，面臨最大的問題是什么？（2）用豬的器官有何優(yōu)點(diǎn)？（3）怎么從根本上消除免疫排斥現(xiàn)象？①豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人相似；②豬體內(nèi)隱藏的致病基因遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長(zhǎng)類動(dòng)物。（三）用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作為器官移植的供體移植無免疫排斥的轉(zhuǎn)基因豬的器官抑制抗原決定基因表達(dá)或除去抗原決定基因在器官供體基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用在器官供體的基因組中導(dǎo)入

，以抑制

的表達(dá)，或設(shè)法除去

，再結(jié)合

，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。某種調(diào)節(jié)因子抗原決定基因抗原決定基因克隆技術(shù)目的基因基因敲除二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用任務(wù)三：歸納基因工程在食品工業(yè)方面和環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用三、基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用（1）概念：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類?；蚬こ虡?gòu)建基因工程菌工業(yè)發(fā)酵批量生產(chǎn)1.基因工程菌（2）步驟：（3）應(yīng)用：利用基因工程菌，除了可以生產(chǎn)藥物，還能生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等(4)實(shí)例1：生產(chǎn)氨基酸

阿斯巴甜是一種普遍使用的甜味劑，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，這兩種氨基酸就可以通過基因工程實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。實(shí)例2：生產(chǎn)淀粉酶、脂酶基因工程獲得的工業(yè)用酶的純度更高，生產(chǎn)成本顯著降低，生產(chǎn)效率較高。①應(yīng)用：②制備方法：加工轉(zhuǎn)化糖漿需要淀粉酶，加工烘烤食物要用到脂酶構(gòu)建基因工程菌，然后用發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)③優(yōu)點(diǎn)：奶酪凝乳酶奶中的蛋白質(zhì)（凝聚固化）將

導(dǎo)入大腸桿菌、黑曲霉或酵母菌的基因組中，再通過

批量生產(chǎn)凝乳酶。②基因工程制備方法：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。實(shí)例3：生產(chǎn)凝乳酶編碼牛凝乳酶的基因工業(yè)發(fā)酵【資料】通過基因工程手段（如基因文庫）獲取目標(biāo)生物的特異性核酸片段，經(jīng)克隆、擴(kuò)增后制備成單鏈DNA探針，并標(biāo)記放射性同位素、熒光基團(tuán)等示蹤劑。DNA探針能十分靈敏地檢測(cè)環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等。

【資料】基因工程將能分解三種烴類的假單孢桿菌的基因都轉(zhuǎn)移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內(nèi)，創(chuàng)造出了能同時(shí)分解四種烴類的“超級(jí)細(xì)菌”?！俺?jí)細(xì)菌”降解泄漏的原油有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。思考12：(1)DNA探針檢測(cè)病毒細(xì)菌的原理？（2）基因工程在環(huán)保領(lǐng)域有何應(yīng)用？探針目的基因堿基互補(bǔ)配對(duì)原則1.經(jīng)過基因改造的微生物來生產(chǎn)能源2.利用“超級(jí)細(xì)菌”處理環(huán)境污染3.環(huán)境監(jiān)測(cè)四、基因工程在環(huán)保領(lǐng)域方面的運(yùn)用轉(zhuǎn)基因抗蟲植物基因工程的應(yīng)用農(nóng)牧業(yè)方面醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域轉(zhuǎn)基因抗病植物轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率改良植物的品質(zhì)利用哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物：乳腺生物反應(yīng)器建立移植器官工廠食品工業(yè)方面利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸、維生素利用微生物或動(dòng)植物細(xì)胞生產(chǎn)藥物【拓展應(yīng)用】（1）下面是探究“轉(zhuǎn)入外源EPSP合酶基因能否使矮牽?？共莞黍v”的流程，請(qǐng)補(bǔ)充完整。①用

等處理含有目的基因的DNA片段和T質(zhì)粒,構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒；②將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌中；③利用含有重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌侵染

細(xì)胞，再通過培育得到轉(zhuǎn)基因植株；④用草甘瞬同時(shí)噴酒轉(zhuǎn)基因植株和對(duì)照組植株。限制酶和DNA連接酶矮牽牛

結(jié)果：對(duì)照組植株死亡，轉(zhuǎn)基因植株存活，但也受到了影響。結(jié)論：

。轉(zhuǎn)基因矮牽牛對(duì)草甘膦產(chǎn)生了一定的抗性1.除草劑的有效成分草甘麟能夠?qū)Ｒ坏匾种艵PSP合酶的活性，從而使植物體內(nèi)多種代謝途徑受到影響而導(dǎo)致植物死亡。草甘