高三生物基因工程的成果和发展前景PPT教学课件
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高中生物 第4章 基因工程 4.3 基因工程的应用及产业化前景课件高二选修3生物课件
如抗病毒的烟草和马铃薯,抗虫玉米和抗虫棉花减少了喷洒农药给环 境带来的污染,也使农民免遭农药的危害;转基因改良植物的品质,如把编码 赖氨酸的基因转入小麦基因组,培育出了富含赖氨酸的小麦。
2.开辟了生产疫苗的新途径:如生产乙肝疫苗的转基因胡萝卜。
12/10/2021
第三页，共二十三页。
一
二
三
四
首页
J 基础知识 ICHU ZHISHI
Z 重点难点 HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习 UITANG LIANXI
二、动物基因工程成果
1.改良畜禽经济性状的新思路:转入人的生长激素基因的转基因猪;转 入小鼠抗流感基因的转基因猪。
2.动物生物反应器为医药事业开辟了新途径:目前利用转基因动物生 产基因药物,最理想的表达场所是乳腺,因为乳腺是一个外分泌器官,乳汁不 进入体内循环,不会影响到转基因动物本身的生理代谢反应。如乳汁中含 人凝血因子的转基因绵羊。
12/10/2021
第二页，共二十三页。
一
二
三
四
首页
J 基础知识 ICHU ZHISHI
Z 重点难点 HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习 UITANG LIANXI
一、植物基因工程成果
1.突破了传统杂交育种的局限性:不同物种之间存在着天然的生殖障 碍,远缘杂交不育。转基因技术可以实现不同物种之间的基因转移,克服这 一障碍。
12/10/2021
第十页，共二十三页。
题型一
首页
题型二
题型三
题型四
J 基础知识 ICHU ZHISHI
Z 重点难点 HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习 UITANG LIANXI
2.开辟了生产疫苗的新途径:如生产乙肝疫苗的转基因胡萝卜。
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第三页，共二十三页。
一
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Z 重点难点 HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习 UITANG LIANXI
二、动物基因工程成果
1.改良畜禽经济性状的新思路:转入人的生长激素基因的转基因猪;转 入小鼠抗流感基因的转基因猪。
2.动物生物反应器为医药事业开辟了新途径:目前利用转基因动物生 产基因药物,最理想的表达场所是乳腺,因为乳腺是一个外分泌器官,乳汁不 进入体内循环,不会影响到转基因动物本身的生理代谢反应。如乳汁中含 人凝血因子的转基因绵羊。
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第二页，共二十三页。
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一、植物基因工程成果
1.突破了传统杂交育种的局限性:不同物种之间存在着天然的生殖障 碍,远缘杂交不育。转基因技术可以实现不同物种之间的基因转移,克服这 一障碍。
12/10/2021
第十页，共二十三页。
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题型三
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《基因工程说课》课件
《基因工程说课》ppt课 件
CATALOGUE
目 录
• 基因工程简介 • 基因工程的基本技术 • 基因工程实验操作流程 • 基因工程的安全与伦理问题 • 未来展望
01
CATALOGUE
基因工程简介
基因工程的定义
基因工程是指通过人工操作将外源基因导入细胞或生物体内，以改变其遗传物质， 从而达到改良生物性状、生产生物制品或治疗遗传性疾病目的的技术。
基因工程是生物工程的一个重要分支，它利用分子生物学和分子遗传学的原理和技 术，对生物体的遗传物质进行操作和改造。
基因工程的基本操作包括基因克隆、基因转移、基因表达和基因沉默等，这些技术 为人类提供了强大的工具来探索和利用生命系统的奥秘。
基因工程的历史与发展
基因工程的起源可以追溯到20世纪70 年代初期，当时科学家们开始探索限制 性内切酶和DNA连接酶等基本工具，
健康风险
基因工程可能对人类健康产生负面 影响，如基因治疗中的副作用。
安全风险
基因工程可能被用于制造生物武器 或生物恐怖主义。
基因工程的伦理问题
人类基因编辑
基因资源与知识产权
基因工程应用于人类胚胎编辑可能引 发一系列伦理问题，如设计婴儿等。
基因资源属于全人类共享的遗产，涉 及知识产权和利益分配问题。
为基因操作奠定了基础。
1973年，美国科学家斯坦利·柯恩和赫 伯特·博耶利用限制性内切酶和DNA连 接酶，成功地将SV40病毒的DNA切割 并重新连接，从而实现了第一个重组
DNA分子。
自此以后，基因工程技术不断发展，逐 渐形成了完整的理论体系和技术体系， 并在医学、农业、工业和基础研究中得
到了广泛应用。
基因歧视
基因信息可能被用于歧视某些人群， 如保险、就业等方面。
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目 录
• 基因工程简介 • 基因工程的基本技术 • 基因工程实验操作流程 • 基因工程的安全与伦理问题 • 未来展望
01
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基因工程简介
基因工程的定义
基因工程是指通过人工操作将外源基因导入细胞或生物体内，以改变其遗传物质， 从而达到改良生物性状、生产生物制品或治疗遗传性疾病目的的技术。
基因工程是生物工程的一个重要分支，它利用分子生物学和分子遗传学的原理和技 术，对生物体的遗传物质进行操作和改造。
基因工程的基本操作包括基因克隆、基因转移、基因表达和基因沉默等，这些技术 为人类提供了强大的工具来探索和利用生命系统的奥秘。
基因工程的历史与发展
基因工程的起源可以追溯到20世纪70 年代初期，当时科学家们开始探索限制 性内切酶和DNA连接酶等基本工具，
健康风险
基因工程可能对人类健康产生负面 影响，如基因治疗中的副作用。
安全风险
基因工程可能被用于制造生物武器 或生物恐怖主义。
基因工程的伦理问题
人类基因编辑
基因资源与知识产权
基因工程应用于人类胚胎编辑可能引 发一系列伦理问题，如设计婴儿等。
基因资源属于全人类共享的遗产，涉 及知识产权和利益分配问题。
为基因操作奠定了基础。
1973年，美国科学家斯坦利·柯恩和赫 伯特·博耶利用限制性内切酶和DNA连 接酶，成功地将SV40病毒的DNA切割 并重新连接，从而实现了第一个重组
DNA分子。
自此以后，基因工程技术不断发展，逐 渐形成了完整的理论体系和技术体系， 并在医学、农业、工业和基础研究中得
到了广泛应用。
基因歧视
基因信息可能被用于歧视某些人群， 如保险、就业等方面。
高中生物选修3基因工程的应用课件33页PPT
哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里， 目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞 分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使 每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表 达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产 品。这样一种新的个体，称为转基因动物。
• 为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场 所呢？
1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入 体内循环，不会影响转基因动物本身的生理 代谢反应。
• 传统生产方法的缺点
由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。
• 可利用什么方法来解决上述问题？ 利用基因工程方法制造“工程菌”，可
高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
基因工程胰岛素（一）
• 胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以 来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提 取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素， 其产量之低和价格之高可想而知。
1.3 基因工程的应用
一、植物基因工程硕果累累
1、在农业中的应用发展迅速
抗虫
抗病
提高作物的抗逆能力 抗盐碱、干旱 抗寒
抗除草剂
2、主要用于
其他抗逆性
改良农作物的品质
生产药物
抗虫转基植物P18表
抗病转基因植物
转鱼抗寒蛋白基因的番茄
转基因抗除草剂植物
转黄瓜抗青枯病基因 的甜椒
转黄瓜抗青枯病基因的 马铃薯
不会引起过敏的 转基因大豆
利用转基因改良植物的品质（P19表）
二、动物基因工程前景广阔（P19）
1.用于提高动物生长速度
2.用于改善畜产品的品质 3.用转基因动物生产药物(乳腺生物反应器)：目的基因（方
法）：药用蛋白基因+乳腺蛋白基因启动子
4.用于转基因动物作器官移植的供体
用于提高动物生长速度
• 为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场 所呢？
1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入 体内循环，不会影响转基因动物本身的生理 代谢反应。
• 传统生产方法的缺点
由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。
• 可利用什么方法来解决上述问题？ 利用基因工程方法制造“工程菌”，可
高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
基因工程胰岛素（一）
• 胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以 来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提 取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素， 其产量之低和价格之高可想而知。
1.3 基因工程的应用
一、植物基因工程硕果累累
1、在农业中的应用发展迅速
抗虫
抗病
提高作物的抗逆能力 抗盐碱、干旱 抗寒
抗除草剂
2、主要用于
其他抗逆性
改良农作物的品质
生产药物
抗虫转基植物P18表
抗病转基因植物
转鱼抗寒蛋白基因的番茄
转基因抗除草剂植物
转黄瓜抗青枯病基因 的甜椒
转黄瓜抗青枯病基因的 马铃薯
不会引起过敏的 转基因大豆
利用转基因改良植物的品质（P19表）
二、动物基因工程前景广阔（P19）
1.用于提高动物生长速度
2.用于改善畜产品的品质 3.用转基因动物生产药物(乳腺生物反应器)：目的基因（方
法）：药用蛋白基因+乳腺蛋白基因启动子
4.用于转基因动物作器官移植的供体
用于提高动物生长速度
人教版高中生物选修三1.3 基因工程的应用 课件 (共28张PPT)
1、用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程 是怎样的？
2、用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如： 血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处 有哪些？
乳腺生物反应器的操作过程：
获取目的基因 构建基因表达载体 （药用蛋白基因） （药用蛋白基因与乳腺蛋白基因
的启动子等调控组件重组）
植物基因 工程应用
动物基因 工程应用
【课堂练习】
1、 科学家能利用基因工程技术培育出特殊 的西红柿、香蕉，食用后人体内可产生特定 的抗体，这说明这些西红柿、香蕉中的有丰富的免疫球蛋白 B．含有某种抗原特异性物质 C．含有一些生活的病菌 D．能刺激人体内的效应T细胞分泌抗体
受精卵 中。 ________
2.继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物 发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家 培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合 成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：
DNA分子杂交 技术检测外源基因 3）通常采用_____________
是否插入了小鼠的基因组。
转入荧光酶的转基因烟草苗
【合作探究1】
（结合已学知识，思考以下问题，并在小组内讨论交流，将交流的 结果整理在导学案上。）
1、转基因抗虫棉是转入的何种抗虫基因？来自于哪种生 物体内？抗虫棉的培育过程？抗虫转基因植物出现的 意义？
2、利用基因工程培育抗虫棉，与诱变育种和杂交育种相 比，有什么优点？是属于哪种变异？
4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在 小鼠的膀胱上皮 _________细胞中特异表达。
显微注射
形成胚胎
（哺乳动物受精卵中）
将胚胎送入 母体动物 动物进入泌乳期
（分泌的乳汁中包 含所需要的药物）
高三生物基因工程及其应用PPT优秀课件
转基因烟草
转基因马铃薯
抗虫原理？抗虫结果？
抗虫棉
抗CMV甜椒
全身散发绿色荧光的 转基因鱼
美科学家研制出世界 上第一只转基因蝴蝶
首只转基因猴降生
超凡嗅觉能力的 转基因鼠
乳汁中分泌人凝血因子 IX的转基因山羊
1987年开始上市的干扰素
生产胰岛素历史？
临床常见的生长激素，干扰素和乙肝疫苗等药物都可以 用基因工程来大规模生产
本节聚焦： 1、什么是基因工程？ 2、基因工程的原理是什么？ 3、基因工程有哪些应用？ 4、转基因食品安全吗？
基因决定性状
青霉菌能产生对人类有用的抗生素 ——青霉素
基因决定性状
❖ 家蚕能够吐出蚕丝为人类利用
基因决定性状
❖ 豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮
定向基因改造设想
设想 一
能否让禾本科的植物也能够固定空气 中的氮？
设想 能否让细菌“吐出”蚕丝？
二
设想 能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素
三
等珍贵的药物？
经过多年的努力，科学家于20世纪 70年代创立了可以定向改造生物的新技 术——基因工程。
“嫁接”了人胰岛素基 因的工程菌
你知道为什么能把人的基因“嫁接” 到细菌上吗？你能推测出，这种基因的 “嫁接”是怎么实现的吗？你能举出一 些类似的、与你的生活关系很密切的例 子吗？
自从人类开始种植作物和饲养动物以来，就 从未停止过对品种的改良。传统的方法是选择育 种，通过汰劣留良的方法来选择和积累优良基因。
自从孟第德1节尔发现杂了交遗传育规种律与之诱后变，育的种方法被广泛 应到了用较于第大动2节的植改物进育基。种因基。技因工术工程程的及应的其用诞，生使，育使种人方们法能得够
按照所设计的蓝图，进行跨越种间鸿沟的基因转 移，从而定向地改变生物的遗传特性，创造出新 的生物类型。
高中生物第一章基因工程第4节基因工程的发展前景课件浙科版选修3
课 前 自 主 导 学
当 堂 双 基 达 标
第四节
课 堂 互 动 探 究
基因工程的发展前景
课 后 知 能 检 测
课
标
解
读
重
点
难
点
1.概述基因工程的发展前景。 2.阐明蛋白质工程。 科学家在基因工程方面的最新尝试。 (重
3.了解基因工程在各领域的最新应用 难点) 进展。
光合作用方面
1.研究目标 光合作用对人类的生存及发展十分重要，如何提高植物的光合作用 效率及 农作物产量，一直是科学家追求的目标。 2．解决方法 (1)提高二磷酸核酮糖羧化酶 的活性。 (2)降低加氧酶的活性。
【精讲精析】 为提高 β干扰素的抗病活性， 在基因工程的基础上对编码 β 干扰素相应的基因进行定点突变，最终实现了对 β干扰素结构功能的改变，这 项技术称为蛋白质工程。
【答案】 B
蛋白质工程与基因工程的比较
【问题导思】 ①蛋白质工程与基因工程有哪些区别和联系？其实质分别是什么？ ②蛋白质工程与基因工程的操作程序分别有哪些？
【答案】 B
科学家将 β干扰素基因进行定点突变后， 导入大肠杆菌体内使其表 达，使干扰素第 17 位的半胱氨酸变成丝氨酸，结果大大提高了 β干扰素的抗病 活性，并且提高了贮存稳定性。该生物技术为( A．基因工程 C．基因突变 B．蛋白质工程 D．细胞工程 )
【思维导图】 解答此题的思维流程如下： 基因定点突变后，导 属于对基 干扰素的第17 实现了对蛋白 ―→ ―→ ―→ 入大肠杆菌内表达 因的操作 位氨基酸改变 质分子的改造 属于蛋白 ―→ 质工程
【提示】 对天然蛋白质进行改造或获得新的蛋白质。 5．利用基因工程可提高农作物的产量。(√)
对蛋白质工程的理解
当 堂 双 基 达 标
第四节
课 堂 互 动 探 究
基因工程的发展前景
课 后 知 能 检 测
课
标
解
读
重
点
难
点
1.概述基因工程的发展前景。 2.阐明蛋白质工程。 科学家在基因工程方面的最新尝试。 (重
3.了解基因工程在各领域的最新应用 难点) 进展。
光合作用方面
1.研究目标 光合作用对人类的生存及发展十分重要，如何提高植物的光合作用 效率及 农作物产量，一直是科学家追求的目标。 2．解决方法 (1)提高二磷酸核酮糖羧化酶 的活性。 (2)降低加氧酶的活性。
【精讲精析】 为提高 β干扰素的抗病活性， 在基因工程的基础上对编码 β 干扰素相应的基因进行定点突变，最终实现了对 β干扰素结构功能的改变，这 项技术称为蛋白质工程。
【答案】 B
蛋白质工程与基因工程的比较
【问题导思】 ①蛋白质工程与基因工程有哪些区别和联系？其实质分别是什么？ ②蛋白质工程与基因工程的操作程序分别有哪些？
【答案】 B
科学家将 β干扰素基因进行定点突变后， 导入大肠杆菌体内使其表 达，使干扰素第 17 位的半胱氨酸变成丝氨酸，结果大大提高了 β干扰素的抗病 活性，并且提高了贮存稳定性。该生物技术为( A．基因工程 C．基因突变 B．蛋白质工程 D．细胞工程 )
【思维导图】 解答此题的思维流程如下： 基因定点突变后，导 属于对基 干扰素的第17 实现了对蛋白 ―→ ―→ ―→ 入大肠杆菌内表达 因的操作 位氨基酸改变 质分子的改造 属于蛋白 ―→ 质工程
【提示】 对天然蛋白质进行改造或获得新的蛋白质。 5．利用基因工程可提高农作物的产量。(√)
对蛋白质工程的理解
高中生物基因工程课件
斯坦利·科恩和赫伯特·伯洛克首次成功进行基因重组实验。
2
1983年
库里和米尔斯获得第一个成功的重组疫苗——乙肝疫苗。
3
1990年代
人类基因组计划的启动，标志着基因工程进入全基因组时代。
基因工程的应用
医学研究
基因工程在疾病诊断、药物 研发和治疗方面有着广泛的 应用，为医学领域带来革命 性变革。
农业改良
个体化疾病诊断 精准医学 基因药物研发
通过基因检测，实现对个体疾病易感性和风险的 准确评估。
利用基因工程技术，制定个性化治疗方案，提高 疗效和降低药物不良反应。
基因工程为创新药物的研发提供了新的方向，有 望开发更有效的药物来治疗疾病。
高中生物基ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工程ppt课件
欢迎来到高中生物基因工程的PPT课件。让我们一起探索基因工程的定义、历 史、应用、基因组编辑技术、优势与风险、伦理问题以及医学领域的前景。
基因工程的定义
基因工程是一种利用人工手段对生物体的基因进行改造和调控的技术，以实 现特定目的的生物工艺过程。
基因工程的历史
1
1973年
TALEN技术
TALEN是另一种基因组编辑技术， 具有高度的精确性和特异性。
基因工程的优势与风险
1 优势
基因工程能够提供潜在的医学和农业解决方案，推动科技进步和经济发展。
2 风险
基因工程可能带来伦理问题、生态风险和技术滥用的风险，需要谨慎使用和监管。
基因工程的伦理问题
隐私保护
个人基因信息的收集和使用如 何保护隐私和数据安全是一个 重要的伦理问题。
公平分配
基因治疗等高技术手段的费用 和资源如何公平分配，涉及社 会正义和公共利益问题。
人教版高中生物选修三基因工程的应用教学课件
及时检测： 1、生产基因工程药品的方式： 利用基因工程培育“ 工程菌 ”来 生产药品。 2．成果：利用“工程菌”可生 产细胞因子、 抗体、疫苗 、激 素等。
微点拨 基因工程根据不同的基因操作，可选用不 同的受体细胞： (1)培育转基因动物，受体细胞一般选用 受精卵。 (2)培育转基因植物，受体细胞可选用受 精卵或体细胞，若选用体细胞，再通过植物 组织培养，即可获得转基因植株。
3、基因治疗的类型
体外基因治疗：先从病人体内获得某种 细胞，进行培养，然后在体外完成基因 转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养， 最后重新输入患者体内。
人教版高中生物选修三 基因工程的应用
人教版高中生物选修三 基因工程的应用
（二）抗病转基因植物
1.什么是病原微生物？植物的病原 微生物有哪些种类？ 引起生物生病的微生物，主要有病 毒、真菌和细菌等
人教版高中生物选修三 基因工程的应用
人教版高中生物选修三 基因工程的应用
2、方法：将 抗病基因 导入植物中， 使其具有抗病特性。
（一）用于提高动物生长速度 （1）基因：导入外源生长激素基因 (2)成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。
人教版高中生物选修三 基因工程的应用
人教版高中生物选修三 基因工程的应用
转基因动物生产过程图解(以转基因牛 生产过程为例)：
人教版高中生物选修三 基因工程的应用
人教版高中生物选修三 基因工程的应用
（二）用于改善畜产品的品质
乳腺生物反应器的优点：①产量高；② 质量好；③成本低；④易提取。
人教版高中生物选修三 基因工程的应用
人教版高中生物选修三 基因工程的应用
及时检测 (1)用转基因的动物生产药物 的基因来源是 药用蛋白基因 ＋乳 腺蛋白基因的启动子。 (2)成果是 乳腺生物反应器 。
人教版高中生物选修三：基因工程的应用PPT
人教版高中生物选修三：基因工程的 应用【 公开课 课件】
为什么人们希望从猪体内寻找人 器官移植的供体？
➢猪内脏的构造、大小、血管分布等与 人极为相似 ➢猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病 毒远远少于灵长类动物
人教版高中生物选修三：基因工程的 应用【 公开课 课件】
人教版高中生物选修三：基因工程的 应用【 公开课 课件】
二、动物基因工程前景广阔
1.用于提高动物生长速度
导入外源生长激素基因
人教版高中生物选修三：基因工程的 应用【 公开课 课件】
人教版高中生物选修三：基因工程的 应用【 公开课 课件】
2、用于改善畜产品的品质
举例说明：
将 肠乳糖酶基因
导入奶牛基因组，转基
因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。
人教版高中生物选修三：基因工程的 应用【 公开课 课件】
人教版高中生物选修三：基因工程的 应用【 公开课 课件】
3、用转基因的动物生产药物
乳腺生物反应器或乳房生物反应器 • 优点：①产量高；②质量好；
③成本低；④提取容易。
人教版高中生物选修三：基因工程的 应用【 公开课 课件】
人教版高中生物选修三：基因工程的 应用【 公开课 课件】
选择乳腺的原因：
（1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循 环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。
转基因抗除草剂玉米
转鱼抗寒基 因的番茄
人教版高中生物选修三：基因工程的 应用【 公开课 课件】
4.利用转基因改良植物的品质
将变富必含需含大转氨某量基必基维因酸需生玉合氨米素基成的途酸径编码中某基种因抗紫癌导关色抗键入西衰酶植红老的物柿的活，性或，改 以提高产量。
人教版高中生物选修三：基因工程的 应用【 公开课 课件】
人教版生物选修3 1.3 基因工程的应用 课件 (共27张PPT)
用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞
株系称为“工程菌”
18
基因工程药品 —— 胰岛素
胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床 上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中 提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰岛素。用 该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不 能满足社会需要。1979年，科学家将动物体内 的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并 在大肠杆菌内实现了表达。1982年，美国一家 基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市 场，售价降低了30%~50%。
23
(2)体内基因治疗: 用基因工程的方法,直接向人体组织中转移基因。
例如：1994年科学家利用经过修饰的腺病毒做载体,将治疗 遗传性囊性纤维化病的正常基因转入患者肺组织中。
（此方法称为病毒感染法）
3.用于基因治疗的基因种类： (1)从健康人体中分离得出的功能正常的基因 (2)反义基因 (3)编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因（自杀基因）
1.3 基因工程的应用
1、植物基因工程硕果累累 2、动物基因工程前景广阔 3、基因工程药物异军突起 4、基因治疗曙光初照
1
一、植物基因工程硕果累累源自植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及
改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
2
1.抗虫转基因植物
1）方法： 从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因,将其
有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分
解DDT等毒害物质。
26
六、基因工程与食品业
基因工程为食品工业中提供了什么前景？
基因工程为人类开辟新的食物来源。 1）鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达获
得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆 菌或酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白。
人教版高中生物选修三课件：1.3 基因工程的应用 (共10张PPT)
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
知识目标： 1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。 2.关注基因工程的进展。 3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
调节细胞渗透压的基因（抗盐 碱和抗旱）、抗冻蛋白基因、 抗除草剂基因。
用于杀虫的基因主要是Bt毒蛋 白基因、蛋白酶抑制剂基因、 淀粉酶抑制剂基因、植物凝集 素基因等。
一、植物基因工程硕果累累
第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作 过程与转基因动物操作过程相同。为了将目标产品在奶中形成，需 要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因 序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。
操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因） →构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子） →显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动 物→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才 能表达）。
基因治疗的靶细胞主要分为两大类：体细胞和生殖细胞，目前开展的基因治疗只限 于体细胞。生殖细胞的基因治疗是将正常基因直接引入生殖细胞，以纠正缺陷基因。这 样，不仅可使遗传疾病在当代得到治疗，而且还能将新基因传给患者后代，使遗传病得 到根治。但生殖细胞的基因治疗涉及问题较多，技术也较复杂，因此，目前更多地是采 用体细胞基因治疗。体细胞应该是在体内能保持相当长的寿命或者具有分裂能力的细胞， 这样才能使被转入的基因能有效地、长期地发挥“治疗”作用。因此干细胞、前体细胞 都是理想的转基因治疗靶细胞。以目前的观点看，骨髓细胞是唯一满足以上标准的靶细 胞，而骨髓的抽取，体外培养、再植入等所涉及的技术都已成熟；另一方面，骨髓细胞 还构成了许多组织细胞(如单核巨噬细胞)的前体。因此，不仅一些涉及血液系统的疾病 如ADA缺乏症、珠蛋白生成障碍性贫血、镰状细胞贫血、CGD等以骨髓细胞作为靶细胞， 而且一些非血液系统疾病如苯丙酮尿症、溶酶体储积病等也都以此作为靶细胞。除了骨 髓以外，肝细胞、神经细胞、内皮细胞、肌细胞也可作为靶细胞来研究或实施转基因治 疗。
You made my day!
我们，还在路上……
知识目标： 1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。 2.关注基因工程的进展。 3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
调节细胞渗透压的基因（抗盐 碱和抗旱）、抗冻蛋白基因、 抗除草剂基因。
用于杀虫的基因主要是Bt毒蛋 白基因、蛋白酶抑制剂基因、 淀粉酶抑制剂基因、植物凝集 素基因等。
一、植物基因工程硕果累累
第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作 过程与转基因动物操作过程相同。为了将目标产品在奶中形成，需 要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因 序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。
操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因） →构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子） →显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动 物→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才 能表达）。
基因治疗的靶细胞主要分为两大类：体细胞和生殖细胞，目前开展的基因治疗只限 于体细胞。生殖细胞的基因治疗是将正常基因直接引入生殖细胞，以纠正缺陷基因。这 样，不仅可使遗传疾病在当代得到治疗，而且还能将新基因传给患者后代，使遗传病得 到根治。但生殖细胞的基因治疗涉及问题较多，技术也较复杂，因此，目前更多地是采 用体细胞基因治疗。体细胞应该是在体内能保持相当长的寿命或者具有分裂能力的细胞， 这样才能使被转入的基因能有效地、长期地发挥“治疗”作用。因此干细胞、前体细胞 都是理想的转基因治疗靶细胞。以目前的观点看，骨髓细胞是唯一满足以上标准的靶细 胞，而骨髓的抽取，体外培养、再植入等所涉及的技术都已成熟；另一方面，骨髓细胞 还构成了许多组织细胞(如单核巨噬细胞)的前体。因此，不仅一些涉及血液系统的疾病 如ADA缺乏症、珠蛋白生成障碍性贫血、镰状细胞贫血、CGD等以骨髓细胞作为靶细胞， 而且一些非血液系统疾病如苯丙酮尿症、溶酶体储积病等也都以此作为靶细胞。除了骨 髓以外，肝细胞、神经细胞、内皮细胞、肌细胞也可作为靶细胞来研究或实施转基因治 疗。
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• 固氮基因工程： 将固氮细菌体内的固氮基因转移到非
豆科粮食作物的细胞内，让非豆科粮食作 物的细胞内合成出固氮酶并且固氮
生物反应器
利用转基因的植物和动物来生产蛋白
质药物或疫苗
热点1植物生产疫苗
2001-6中国农科院经过十年研究，培育出的抗乙 肝西红柿顺利通过前三个阶段的测试
抗乙肝西红柿与普通西红柿口感一样，对人体没 有任何毒副作用。食用抗乙肝西红柿，虽不能治愈 乙肝，但一年只吃几个，就完全能代替注射乙肝疫 苗。
• 对天然的蛋白质进行改造，你认为应 该直接对蛋白质分子进行操作，还是 通过对基因的操作来实现？
蛋白质工程流程图：
蛋白质工程:通过基因修饰或基因合成，对现
有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，
DNA合成
基因 DNA
转录
mRNA 翻译
氨基酸序列 多肽链
分子 设计
折叠
蛋白质 三维结构
预期 功能
生物 功能
中心法则
• ．在基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微
• 生A物.结作构为简受单体，细操胞作，方原便因是B.遗传物质含量少C
• C. 繁殖速度快
D.性状稳定，变异少
• 1976年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑 制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得表 达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌
• 氮在植物体中的作用
1)、氮是构成蛋白质的主要成分，
2)、核酸、辅酶、磷脂、叶绿素等都含有氮
所以氮为基本生命元素，必须不断补充
• 植物体氮吸收的形式： 主要是无机态氮，即铵态氮和硝态氮，也可 以吸收利用有机态氮，如尿素等。
生物固氮
• 什么叫做生物固氮？ 固氮微生物将N2还原为含N化合物的过程。
根瘤菌→豆科植物
第四节 基因工程的发展前景
在基因工程方面的最新尝试 光合作用
• 提高农作物光能利用率的方法有： 1、控制光照； 2、控制温度； 3、提供适量的二氧化碳； 4、提供适量的水分
二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶， CO2的固定阶段 反应是在二磷酸核酮糖羧化酶催化下完成,提高
羧化酶活性,降低加氧酶活性.
生物固氮
这种西红柿上市后将论个出售，每个售价大概在 2元左右。
热点2转基因动物乳腺生产蛋白质药物
如荷兰的 GenPharm公司用 转基因牛生产乳铁蛋 白，预计每年从牛奶 生产出来营养奶粉的 销售额是50亿美元。
蛋白质工程崛起的缘由
• 1、基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋 白质。
• 2、天然蛋白质不一定完全符合人类的需要。 • 生产符合人们需要的并非自然界已存在的蛋白质。
探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光 分子等标记的DNA分子；
原 理：利用DNA分子杂交原理
• 在药品生产中，有些药品如干扰素，白细胞介素， 凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或
血液中提取的，由于受原料来源限制，价价十分昂 贵，而且产量低，临床供应明显不足。自70年代遗
传工程发展起来以后，人们逐步地在人体内发现了 相应的目的基因，使之与质粒形成重组DNA，并以 重组DNA引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可
突变酶C
Cys21，Cys142
突变酶D
Cys3，Cys9，Cys97，Cys164
突变酶E
Cys9，Cys21，Cys164， Cys142
突变酶F
Cys３，Cys9，Cys21，Cys97，
Cys142，Cys164
二硫键 数目
无 1 1 1 2 2 3
相对活 性
100 196 106
0 95 0 0
热稳定 性
41.9 46.7 48.3 52.9 57.6 58.9 65.5
T4溶菌酶的修饰属于氨基酸置换修饰。如表所示，人们通过 定点诱变产生突变型的T4溶菌酶，再进行酶活性的测定，实验结 果表明，有二硫键存在时，酶的热稳定性升高，二硫键越多酶就 越稳定。 目的：提高酶的稳定性。
2、基因诊断
利用已知基因 制备探针(单链 DNA或RNA)
血液中提取的，由于受原料来源限制，价价十分昂 贵，而且产量低，临床供应明显不足。自70年代遗
传工程发展起来以后，人们逐步地在人体内发现了 相应的目的基因，使之与质粒形成重组DNA，并以 重组DNA引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可
以高效率地生产出上述各种高3）将含有“某激素基因”的质粒导入细菌细胞
后，能在细菌细胞内直接合成“某激素”，则该激
素在细菌体内的合成转包录括
翻和译
两个
阶段。
CaCl2
• （菌4，）以在增将大质粒导细入菌细细菌胞时细，胞一。般壁要的用通透性处。理细
乙肝疫苗
• 1980年，法国科学家首先用基因工程方法，在细菌和 小鼠细胞中诱导产生乙肝病毒的蛋白质，并且证明该 蛋白质具有免疫原性。
以高效率地生产出上述各种高质量低成本的药品， 请分析回答：
•
（ 的
1运）载在体基，因
工程中，质粒是一种最常用 ，它广泛地存在于细菌细胞中，是
一种很小的环状
分子。
• （2）在用目的基DN因A与质粒形成重组DNA过程中，
一般要用到的工具酶是限制性核和酸内切酶切 。
DNA连接酶
• 在药品生产中，有些药品如干扰素，白细胞介素， 凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或
• 1982年，乙肝疫苗首次在美国面世，但由于是从人携 带者的血液中分离出的病毒经灭活后作为疫苗，因而 受到血液的来源和技术的限制。制成的疫苗数量少、 价格昂贵、难于推广。并且由于血源制品，安全上没 有保障。为避免受爱滋病毒的污染，有些国家已经禁 止使用乙肝血源性疫苗。
• A．能进行DNA复制 B．能传递给细菌后代
• C．能合成生长抑制素释放因子 D．能合成人
的生长素
C
例：分析表T4溶菌酶的修饰结果，说明修饰的目的。
T4溶菌酶及其6个突变体的性质
酶
半胱氨酸的位置和数目
野生型T4溶菌酶 Cys54,Cys97
突变酶A
Cys３，Cys97
突变酶B
Cys9，Cys164
两者在一种特 制的尼龙膜上 进行混合
将待测基因经热处理 成单链DNA,并扩增 得到大量DNA单链
探针与突变基因结合形 成特定颜色的杂交斑
a
DNA
变性
b
DNA杂交
（如检测SARS病毒等）
附着在膜上
c
硝化纤维素
加探针
报告基因（含荧光素分子）
基因诊断的原理：
d
DNA分子杂交
• 基因诊断：
也称为DNA诊断或基因探针技术，即在 DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的 疾病进行诊断。
豆科粮食作物的细胞内，让非豆科粮食作 物的细胞内合成出固氮酶并且固氮
生物反应器
利用转基因的植物和动物来生产蛋白
质药物或疫苗
热点1植物生产疫苗
2001-6中国农科院经过十年研究，培育出的抗乙 肝西红柿顺利通过前三个阶段的测试
抗乙肝西红柿与普通西红柿口感一样，对人体没 有任何毒副作用。食用抗乙肝西红柿，虽不能治愈 乙肝，但一年只吃几个，就完全能代替注射乙肝疫 苗。
• 对天然的蛋白质进行改造，你认为应 该直接对蛋白质分子进行操作，还是 通过对基因的操作来实现？
蛋白质工程流程图：
蛋白质工程:通过基因修饰或基因合成，对现
有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，
DNA合成
基因 DNA
转录
mRNA 翻译
氨基酸序列 多肽链
分子 设计
折叠
蛋白质 三维结构
预期 功能
生物 功能
中心法则
• ．在基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微
• 生A物.结作构为简受单体，细操胞作，方原便因是B.遗传物质含量少C
• C. 繁殖速度快
D.性状稳定，变异少
• 1976年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑 制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得表 达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌
• 氮在植物体中的作用
1)、氮是构成蛋白质的主要成分，
2)、核酸、辅酶、磷脂、叶绿素等都含有氮
所以氮为基本生命元素，必须不断补充
• 植物体氮吸收的形式： 主要是无机态氮，即铵态氮和硝态氮，也可 以吸收利用有机态氮，如尿素等。
生物固氮
• 什么叫做生物固氮？ 固氮微生物将N2还原为含N化合物的过程。
根瘤菌→豆科植物
第四节 基因工程的发展前景
在基因工程方面的最新尝试 光合作用
• 提高农作物光能利用率的方法有： 1、控制光照； 2、控制温度； 3、提供适量的二氧化碳； 4、提供适量的水分
二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶， CO2的固定阶段 反应是在二磷酸核酮糖羧化酶催化下完成,提高
羧化酶活性,降低加氧酶活性.
生物固氮
这种西红柿上市后将论个出售，每个售价大概在 2元左右。
热点2转基因动物乳腺生产蛋白质药物
如荷兰的 GenPharm公司用 转基因牛生产乳铁蛋 白，预计每年从牛奶 生产出来营养奶粉的 销售额是50亿美元。
蛋白质工程崛起的缘由
• 1、基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋 白质。
• 2、天然蛋白质不一定完全符合人类的需要。 • 生产符合人们需要的并非自然界已存在的蛋白质。
探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光 分子等标记的DNA分子；
原 理：利用DNA分子杂交原理
• 在药品生产中，有些药品如干扰素，白细胞介素， 凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或
血液中提取的，由于受原料来源限制，价价十分昂 贵，而且产量低，临床供应明显不足。自70年代遗
传工程发展起来以后，人们逐步地在人体内发现了 相应的目的基因，使之与质粒形成重组DNA，并以 重组DNA引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可
突变酶C
Cys21，Cys142
突变酶D
Cys3，Cys9，Cys97，Cys164
突变酶E
Cys9，Cys21，Cys164， Cys142
突变酶F
Cys３，Cys9，Cys21，Cys97，
Cys142，Cys164
二硫键 数目
无 1 1 1 2 2 3
相对活 性
100 196 106
0 95 0 0
热稳定 性
41.9 46.7 48.3 52.9 57.6 58.9 65.5
T4溶菌酶的修饰属于氨基酸置换修饰。如表所示，人们通过 定点诱变产生突变型的T4溶菌酶，再进行酶活性的测定，实验结 果表明，有二硫键存在时，酶的热稳定性升高，二硫键越多酶就 越稳定。 目的：提高酶的稳定性。
2、基因诊断
利用已知基因 制备探针(单链 DNA或RNA)
血液中提取的，由于受原料来源限制，价价十分昂 贵，而且产量低，临床供应明显不足。自70年代遗
传工程发展起来以后，人们逐步地在人体内发现了 相应的目的基因，使之与质粒形成重组DNA，并以 重组DNA引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可
以高效率地生产出上述各种高3）将含有“某激素基因”的质粒导入细菌细胞
后，能在细菌细胞内直接合成“某激素”，则该激
素在细菌体内的合成转包录括
翻和译
两个
阶段。
CaCl2
• （菌4，）以在增将大质粒导细入菌细细菌胞时细，胞一。般壁要的用通透性处。理细
乙肝疫苗
• 1980年，法国科学家首先用基因工程方法，在细菌和 小鼠细胞中诱导产生乙肝病毒的蛋白质，并且证明该 蛋白质具有免疫原性。
以高效率地生产出上述各种高质量低成本的药品， 请分析回答：
•
（ 的
1运）载在体基，因
工程中，质粒是一种最常用 ，它广泛地存在于细菌细胞中，是
一种很小的环状
分子。
• （2）在用目的基DN因A与质粒形成重组DNA过程中，
一般要用到的工具酶是限制性核和酸内切酶切 。
DNA连接酶
• 在药品生产中，有些药品如干扰素，白细胞介素， 凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或
• 1982年，乙肝疫苗首次在美国面世，但由于是从人携 带者的血液中分离出的病毒经灭活后作为疫苗，因而 受到血液的来源和技术的限制。制成的疫苗数量少、 价格昂贵、难于推广。并且由于血源制品，安全上没 有保障。为避免受爱滋病毒的污染，有些国家已经禁 止使用乙肝血源性疫苗。
• A．能进行DNA复制 B．能传递给细菌后代
• C．能合成生长抑制素释放因子 D．能合成人
的生长素
C
例：分析表T4溶菌酶的修饰结果，说明修饰的目的。
T4溶菌酶及其6个突变体的性质
酶
半胱氨酸的位置和数目
野生型T4溶菌酶 Cys54,Cys97
突变酶A
Cys３，Cys97
突变酶B
Cys9，Cys164
两者在一种特 制的尼龙膜上 进行混合
将待测基因经热处理 成单链DNA,并扩增 得到大量DNA单链
探针与突变基因结合形 成特定颜色的杂交斑
a
DNA
变性
b
DNA杂交
（如检测SARS病毒等）
附着在膜上
c
硝化纤维素
加探针
报告基因（含荧光素分子）
基因诊断的原理：
d
DNA分子杂交
• 基因诊断：
也称为DNA诊断或基因探针技术，即在 DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的 疾病进行诊断。