1.基因工程在農牧業、醫藥業、食品工業的應用；2.理性地看待基因工程在生產和生活中的應用；3.3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？抗蟲棉、轉基因大豆、轉基因甜椒等。農牧業方面醫藥衛生領域食品工業方面乳腺生物反應器【資料1】基因工程在農牧業中的應用發展迅速。1996—2017年，全世界轉基因作物的種植面積增加了一百多倍，從1.7×106hm2發展到1.898×108

hm2(如圖)。據2016年世界范圍的統計數據表明，轉基因作物的種植使化學殺蟲劑施用量減少了8.2%，作物產量增加了6.6×108t，增加經濟收益近1.3萬億元。

美國是世界上轉基因作物種植面積最大的國家，轉基因棉花、大豆、玉米的種植面積占相關作物種植面積的比例都超過了90%。2017年，我國轉基因作物的種植面積位居世界第八位，商業化種植的轉基因作物有棉花和番木瓜。一、基因工程在農牧業方面的應用【資料2】在轉基因動物方面，近些年幾乎每年都有令人矚目的研究成果報道，有些成果正在進入實用化和商業化開發的階段。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）一、基因工程在農牧業方面的應用【資料3】黃金大米

普通水稻不含維生素A，以稻米為主食的一些發展中國家，就可能由于維生素A的缺乏導致嚴重的健康問題。人們將有關酶的基因導入水稻中，并誘導它們在水稻細胞中得以表達，使水稻中的雙香葉素－二磷酸能轉化成β-胡蘿卜素。含有β-胡蘿卜素的大米顏色金黃，被形象地稱為“金米”（右圖）。一、基因工程在農牧業方面的應用人們食用這種“金米”后，其中的β-胡蘿卜素會在人體內轉化成維生素A，為深受維生素A缺乏癥之苦的人們帶來了“金色希望”。雙香葉素-二磷酸八氫番茄紅素酶-1番茄紅素酶-2β-胡蘿卜素酶-31.提高作物的抗逆能力（1）轉基因抗蟲植物從某些生物中分離出具有抗蟲基因，將它導入作物中培育出具有抗蟲性①實例：轉基因抗蟲棉花、玉米、大豆、水稻例：Bt抗蟲蛋白基因轉基因抗蟲棉一、基因工程在農牧業方面的應用（2）轉基因抗病植物正常番木瓜番木瓜環斑病毒感染的番木瓜將某些病毒、真菌等的抗病基因導入植物，培育出轉基因抗病植物①實例：轉基因抗病毒甜椒、番木瓜、煙草1.提高作物的抗逆能力一、基因工程在農牧業方面的應用②優點：減少化學農藥的使用，降低生產成本，提高產量。（3）轉基因抗除草劑植物

大多數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1.提高作物的抗逆能力一、基因工程在農牧業方面的應用實例2：我國科學家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，大大提高了它的觀賞價值。實例1：將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因導入植物中，可以提高這種氨基酸的含量，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%。（4）改良植物的品質1.提高作物的抗逆能力一、基因工程在農牧業方面的應用利用轉基因技術改良植物的營養價值、觀賞價值等

科學家將外源生長激素基因導入動物體內，以提高動物的生長速率。例如,我國科學家將外源生長激素基因導入鯉魚，在同等養殖條件下，轉基因鯉魚的生長速率比非轉基因鯉魚提高了42%～115%。轉生長激素基因鯉魚（下）與非轉基因鯉魚（上）轉入外源生長激素基因的“超級小鼠”

（5）提高動物的生長速率1.提高作物的抗逆能力一、基因工程在農牧業方面的應用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。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。（6）改善畜產品的品質1.提高作物的抗逆能力一、基因工程在農牧業方面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基因工程藥物均已投放市場。細胞因子、抗體、疫苗和激素等二、基因工程在醫藥衛生領域的應用1）對微生物或動植物的細胞進行基因改造生產藥物①常見藥物類型：②應用：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炎等；③實例：

是人體或動物受到病毒侵染后產生的一種細胞因子，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、乳腺癌、淋巴癌、多發骨髓瘤和某些白血病等。傳統生產方法：從人血液中白細胞提取，每300L血液只能提取1mg干擾素。現代生產方法：干擾素基因質粒重組質粒大腸桿菌或酵母菌大量可以生產干擾素的大腸桿菌或酵母菌構建導入培養

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。

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。二、基因工程在醫藥衛生領域的應用干擾素乳腺（乳房）生物反應器（牛、山羊）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早期胚胎培養胚胎移植早期胚胎二、基因工程在醫藥衛生領域的應用2）讓轉基因哺乳動物批量生產藥物①實例：②相關基因：③過程：轉基因牛(轉人抗凝血酶基因)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3.藥用蛋白基因存在于轉基因動物的哪些細胞中？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？1.乳腺生物反應器指的是轉基因動物的乳腺嗎？二、基因工程在醫藥衛生領域的應用2）讓轉基因哺乳動物批量生產藥物4、乳腺生物反應器的優點？產量高、質量好、成本低、易提取④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-抗胰蛋白酶等重要的醫藥產品。（1）.原因：人體移植器官短缺是一個世界性難題。為此，人們不得不把目光移向尋求可替代的器官移植。（2）.以豬作為器官移植供體的原因：

a.由于豬的內臟構造、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要遠遠少于靈長類動物。

科學家將目光集中在小型豬身上，是否可以用豬的器官來解決人類器官的來源問題呢？

實現這一目標的最大難題是免疫排斥。二、基因工程在醫藥衛生領域的應用3）用轉基因動物作為器官移植供體轉基因豬(轉抗原抑制基因)二、基因工程在醫藥衛生領域的應用3）用轉基因動物作為器官移植供體對豬器官改造的方法：②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。①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；1、概念：基因工程構建基因工程菌工業發酵批量生產基因工程菌2、步驟：3、應用：阿斯巴甜苯丙氨酸殘基天冬氨酸殘基三、基因工程在食品工業方面的應用用基因工程的方法，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，還能生產食品工業用酶、氨基酸和維生素等。如：一種普遍使用的甜味劑（阿斯巴甜），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大規模生產。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，再通過工業發酵批量生產凝乳酶。實例1：凝乳酶凝乳酶：大多數奶酪的生產需要使用凝乳酶來凝聚固化奶中的蛋白質。傳統制備方法：殺死未斷奶的小牛，將其第四胃的黏膜取出來提取。基因工程菌三、基因工程在食品工業方面的應用加工轉化糖漿需要的淀粉酶，加工烘烤食品用到的脂酶等也都可以通過構建基因工程菌，然后用發酵技術大量生產。4、優點：相比從天然產物中提取的酶，用基因工程獲得的工業用酶純度更高，生產成本顯著降低，生產效率較高。實例2：淀粉酶、脂酶轉基因抗蟲植物基因工程的應用農牧業方面醫藥衛生方面轉基因抗病植物轉基因抗除草劑植物改善畜產品的品質提高動物的生長速率改良植物的品質讓哺乳動物批量生產藥物建立移植器官工廠食品工業方面生產食品工業用酶構建基因工程菌一、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CA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亡。草甘騰沒有選擇性，它在除掉雜草的同時也會使作物受損。解決這個問題的方法之一就是培育抗草甘麟的作物。（1）下面是探究“轉入外源EPSP合酶基因能否使矮牽牛抗草甘騰”的流程，請補充完整。①用______________________等處理含有目的基因的DNA片段和T質粒,構建重組Ti質粒；②將重組Ti質粒轉入農桿菌中；③利用含有重組Ti質粒的農桿菌侵染________細胞，再通過培育得到轉基因植株；④用草甘瞬同時噴酒轉基因植株和對照組植株。結果：對照組植株死亡，轉基因植株存活，但也受到了影響。結論：________________________________________________________________限制酶和DNA連接酶矮牽牛