第3章第3節基因工程的應用

胰島素是治療糖尿病的特效藥物。傳統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藥物—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，基因工程還有哪些應用呢？重組人胰島素注射液【從社會中來】基因工程在農牧業中的應用發展迅速。已被廣泛用于改良動植物品種、提高作物和畜產品產量等方面。轉基因抗蟲植物農牧業方面的應用轉基因抗病植物轉基因抗除草劑植物改良植物的品質提高動物的生長速率改良畜產品的品質01基因工程在農牧業方面的應用轉基因抗蟲植物轉基因抗病毒植物轉基因抗除草劑植物01基因工程在農牧業方面的應用將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因導入植物，培育出轉基因抗病毒植物，如轉基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。從某些生物中分離出具有抗蟲功能的基因，將它導入作物中培育出具有抗蟲性的作物，如轉基因抗蟲棉花、玉米、大豆和馬鈴薯等。將降解或抵抗某種除草劑的基因導入作物，可以培育出抗除草劑的品種。如轉基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。改良植物的品質提高動物的生長速率改良畜產品的品質我國科學家成功地將與植物花青素代謝相關的基因導入矮牽牛中，使它呈現出自然界沒有的顏色變異，大大提高了植物的觀賞價值。由于外源生長激素基因的表達可以使轉基因動物生長得很快，科學家將其導入動物體內，以提高動物的生長速率，如轉基因鯉魚（冠鯉）。科學家將腸乳糖酶基因導入奶牛基因組，使獲得的轉基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他營養成分不受影響。【典例】下列有關基因工程在農牧業方面應用的敘述，錯誤的是(

)A.將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因導入植物，可培育出轉基因抗病植物B.將降解或抵抗某種除草劑的基因導入作物，可培育出轉基因抗除草劑作物C.將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因導入植物，可提高植物的營養價值D.將基因工程生產的腸乳糖酶作為藥物添加在牛奶中，可解決人的乳糖不耐受問題D1.對微生物或動植物的細胞進行基因改造來生產藥物02基因工程在醫藥衛生領域的應用藥物類型細胞因子、抗體、疫苗和激素等用途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炎等成果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基因工程藥物均已投放市場資料卡——干擾素

干擾素是一種具有干擾病毒復制作用的糖蛋白，在臨床上被廣泛用于治療病毒感染性疾病。此外，干擾素對于治療乳腺癌、淋巴癌、多發骨髓瘤和某些白血病等也有一定的療效。

1993年我國批準生產重組人干擾素α-1b，它是我國批準生產的第一個基因工程藥物，目前主要用于治療慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等。

1980-1982年，科學家用基因工程方法從大腸桿菌及酵母菌細胞內獲得了干擾素，從1Kg培養物中可以得到20—40mg干擾素。

傳統生產干擾素的方法是從人血液中的白細胞內提取，每300L血液只能提取1mg干擾素。

02基因工程在醫藥衛生領域的應用目前已經在牛、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藥產品2.利用基因工程技術，讓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發育③應用：02基因工程在醫藥衛生領域的應用討論：乳腺生物反應器和膀胱生物反應器的區別①乳腺生物反應器是利用轉基因動物的乳汁生產藥用蛋白，膀胱反應器是利用轉基因動物的尿液生產藥用蛋白，二者的優點是產量高、質量好、成本低、易提取，且不會對動物造成傷害。②乳腺生物反應器是處于生殖期的雌性動物才可生產藥用蛋白，而膀胱生物反應器則是任何生長期的雌雄動物均可生產。a.在器官供體的基因組中導入某種調節因子，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。02基因工程在醫藥衛生領域的應用

假如某位心臟病病人換上經過改造的豬心臟后，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過改造的豬心臟重獲了健康，我們不僅不能歧視他，還應該從他身上看到現代生物技術在維持人體健康、治療疾病等方面的應用價值。【典例】利用轉基因山羊乳腺生物反應器生產丁酰膽堿酯酶，可治療有機磷中毒。下列敘述錯誤的是(

) A.應該用山羊乳腺中特異表達的基因的啟動子構建基因表達載體 B.通過體細胞克隆可將丁酰膽堿酯酶基因傳遞給子代 C.通過顯微注射法將基因表達載體導入山羊乳腺細胞 D.山羊乳腺細胞可將肽鏈加工成具有一定空間結構的丁酰膽堿酯酶C【變式訓練】下列關于用轉基因動物作器官移植供體的研究的敘述，不正確的是(

)A.人體移植器官短缺和免疫排斥是目前制約人體器官移植的兩大難題B.豬的內臟構造、大小和血管分布與人的極為相似C.靈長類動物體內隱藏的、可導致人類疾病的病毒少于豬D.無論以哪種動物作為供體，都需要在其基因組中導入某種調節因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因C1.基因工程菌用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類。03基因工程在食品工業方面的應用細菌擬核質粒質粒重組質粒核酸切割送入細胞重組細菌插入質粒1.基因工程菌用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類。2.利用基因工程菌生產食品工業用酶、氨基酸和維生素等產物應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現大規模生產凝乳酶科學家將編碼牛凝乳酶的基因導入大腸桿菌、黑曲霉或酵母菌的基因組中，再通過工業發酵批量生產凝乳酶淀粉酶、酯酶通過構建基因工程菌、然后用發酵技術大量生產03基因工程在食品工業方面的應用歸納總結比較項目乳腺（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細胞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哺乳動物的受精卵微生物細胞顯微注射法Ca2+處理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、營養物質濃度等外界條件從動物乳汁中提取，相對簡單從微生物細胞（或發酵液）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與天然蛋白質完全相同微生物細胞內缺少內質網、高爾基體等細胞器，合成的蛋白質可能不具有生物活性。

基因工程使人們更容易培育出具有優良性狀的動植物品種，獲得很多過去難以得到的生物制品，甚至還能培育出可以降解多種污染物的“超級細菌”來處理環境污染，利用經過基因改造的微生物來生產能源……04其他方面的應用科學、客觀、理性看待轉基因技術對轉基因持兩種極端的觀點都不合適關鍵在于轉入什么基因、表達產物是什么和如何監管轉基因技術本身是中性的，應該趨利避害1.下列有關基因工程的成果及應用的說法，正確的是(

)A.利用基因工程技術培育試管嬰兒B.基因工程在畜牧業上的應用主要是培育體型巨大、品質優良的動物C.基因工程在農業上的應用主要是培育高產、穩產、品質優良和抗除草劑等的農作物D.用基因工程方法培育的抗蟲植物也能抗病毒

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