基因工程的應(yīng)用選擇性必修3

第3章第3節(jié)從社會中來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：生產(chǎn)成本非常高；從豬、牛等動物的胰腺中獲?。辉?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；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。我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的重組人胰島素并已得到廣泛應(yīng)用。思考：除了生產(chǎn)胰島素，基因工程還有哪些應(yīng)用呢?自20世紀(jì)70年代興起后，基因工程得到飛速發(fā)展，展示出廣闊前景。農(nóng)牧業(yè)方面食品工業(yè)醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域199620170100200189.81.7全世界轉(zhuǎn)基因作物種植面積/(×106hm2)1996—2017年，全世界轉(zhuǎn)基因作物種植趨勢變化年份一.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用資料一：1996-2017年，全世界轉(zhuǎn)基因作物種植面積增加了一百多倍；1.植物方面資料三：2016年世界范圍的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，轉(zhuǎn)基因作物的種植使化學(xué)殺蟲劑施用量減少了8.2%，作物產(chǎn)量增加了66×108t，增加經(jīng)濟收益近1.3萬億元。資料二：我國轉(zhuǎn)基因作物的種植面積位居世界第八位，商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因作物有棉花和番木瓜。基因工程應(yīng)用廣泛基因工程優(yōu)勢明顯一.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用資料四：2015年11月，第一種用于食用的轉(zhuǎn)基因動物——轉(zhuǎn)基因大西洋鮭（俗稱“三文魚”）在美國獲得批準(zhǔn)上市。2.動物方面轉(zhuǎn)基因鮭魚（后排）和正常鮭魚（前排）幾乎每年都有令人矚目的研究成果報道，有些成果正進(jìn)入實用化和商業(yè)化開發(fā)階段?；蚬こ淘谵r(nóng)牧業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展迅速，已被廣泛用于改良動植物品種、提高作物和畜產(chǎn)品產(chǎn)量等。一.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因抗蟲植物農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用轉(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)提高動物的生長速率改良畜產(chǎn)品的品質(zhì)抗逆性任務(wù)1：自主閱讀P88-89，總結(jié)基因工程應(yīng)用于農(nóng)牧業(yè)的6個具體內(nèi)容一.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因抗蟲植物思考1：轉(zhuǎn)基因抗蟲植物導(dǎo)入的是什么基因？具有什么優(yōu)勢？相關(guān)基因：具有抗蟲功能的基因，優(yōu)勢：植物具有抗蟲性實例：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花、玉米、水稻、大豆、馬鈴薯等對照（被害蟲侵害的黃綠色植株）轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻（綠色植株）非轉(zhuǎn)基因抗蟲棉（左）轉(zhuǎn)基因抗蟲棉（右）轉(zhuǎn)基因抗蟲植物成為目前防治作物蟲害的發(fā)展趨勢一.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因抗病植物實例：轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒、番木瓜、煙草右為轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒右為轉(zhuǎn)基因抗病毒番木瓜科學(xué)家將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因?qū)胫参镏校嘤鲛D(zhuǎn)基因抗病植物。一.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物思考1：雜草常常危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，大量施用除草劑可能存在什么問題？大多數(shù)除草劑不僅能殺死雜草，還會損傷作物，導(dǎo)致作物減產(chǎn)。實例：轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等施用除草劑后的轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米田轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物：通過導(dǎo)入降解或抵抗某種除草劑的基因

使得噴灑除草劑時，殺死雜草，同時不會損傷作物一.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用改善植物品質(zhì)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物的營養(yǎng)價值、觀賞價值等。資料一：將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏校岣甙被岬暮?，科學(xué)家培育的某種轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對照高30%。資料二：我國科學(xué)家將與植物花青素代謝相關(guān)的基因?qū)氚珷颗Ｖ校顾尸F(xiàn)出自然界沒有的顏色變異，大大提高觀賞價值。高賴氨酸玉米轉(zhuǎn)基因的矮牽?；ㄒ?基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用提高動物的生長速度思考：導(dǎo)入什么基因可提高動物的生長速率？外源生長激素基因資料：我國科學(xué)家培育的轉(zhuǎn)生長激素基因鯉魚，同等養(yǎng)殖條件下，生長速率比非轉(zhuǎn)基因鯉魚提高了42%-115%。非轉(zhuǎn)基因鯉魚（上）轉(zhuǎn)生長激素基因鯉魚（下）一.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用改善畜產(chǎn)品品質(zhì)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，食用牛奶后會出現(xiàn)腹瀉等不適癥狀，這稱為乳糖不耐受。我國約有1/3的成年人乳糖不耐受。思考：請問是否可以想出一個方案，解決我國人群乳糖不耐受的問題？方案：將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，獲得的轉(zhuǎn)基因牛，使其分泌的乳汁中的乳糖含量大大降低。二.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用任務(wù)2：自主閱讀P90-91，總結(jié)醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括哪3個方面醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用二.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用改造微生物或動植物細(xì)胞生產(chǎn)藥物資料：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)胞集落刺激因子等基因工程藥物均已投放市場。對微生物或動植物細(xì)胞進(jìn)行基因改造，使它們能夠生產(chǎn)藥物，是目前基因工程取得實際應(yīng)用成果非常多的領(lǐng)域。常見藥物類型包括細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等，可用來預(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。為什么不利用傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)藥物，而選擇基因工程藥品？1批判性思維資料：干擾素治療病毒感染是“萬能靈藥”！

過去從人血提取，300L血才提取1mg！通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，

每1Kg的培養(yǎng)液可提取20—40mg干擾素基因工程藥品優(yōu)點：可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足，降低生產(chǎn)升本二.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用用轉(zhuǎn)基因哺乳動物批量生產(chǎn)藥物乳汁中含有人凝血因子Ⅸ的轉(zhuǎn)基因羊乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛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)控原件重組，獲得轉(zhuǎn)基因動物。轉(zhuǎn)基因動物進(jìn)入泌乳期后，可通過分泌乳汁來生產(chǎn)所需要的藥品。稱為“乳腺生物反應(yīng)器”。應(yīng)用：已在牛和山羊等乳腺生物反應(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。設(shè)想二.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用用轉(zhuǎn)基因動物做器官移植的供體人體移植器官短缺是世界性難題，用豬的器官來解決器官的來源問題成為設(shè)想實現(xiàn)的最大難題是免疫排斥。思考：怎么利用基因工程技術(shù)解決免疫排斥的問題呢？用基因工程技術(shù)對豬的器官進(jìn)行改造：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)；或設(shè)法除去抗原決定基因。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，他會遭到歧視嗎？對此你怎么看？

生命和健康是人最寶貴的東西，如果一個病人換上了經(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)該從他身上看到現(xiàn)代生物技術(shù)在維持人體健康、治療疾病等方面的應(yīng)用價值；2關(guān)愛生命二.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用讓轉(zhuǎn)基因哺乳動物批量生產(chǎn)藥物用轉(zhuǎn)基因動物作為器官移植的供體基因改造微生物或動植物的細(xì)胞生產(chǎn)藥物醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用三.基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用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。細(xì)菌擬核質(zhì)粒質(zhì)粒重組質(zhì)粒核酸切割送入細(xì)胞重組細(xì)菌插入質(zhì)粒三.基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素通過構(gòu)建基因工程菌，然后用發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)：

①用來凝聚固化奶中的蛋白質(zhì)的凝乳酶②用于加工轉(zhuǎn)化糖漿淀粉酶③用于加工烘烤食物脂酶④一種普遍使用的甜味劑，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成的阿巴斯甜生產(chǎn)成本顯著降低、生產(chǎn)效率較高、純度更高思考：利用基因工程菌生產(chǎn)食品用的用酶、氨基酸和維生素的原因？凝乳酶小結(jié)：醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域食品工業(yè)方面農(nóng)牧業(yè)方面基因工程的應(yīng)用