第三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，基因工程還有那些應用呢？重組人胰島素注射液一、基因工程在農牧業方面的應用1、概述2、在植物方面的應用3、在動物方面的應用1、概述基因工程在農牧業中的應用發展迅速。1996-2017年，全世界轉基因作物種植面積增加了100多倍。轉基因作物的種植使化學農藥的施用量減少了8.2%，作物產量增加了6.6×108t,增加經濟效益1.3萬億。美國是世界上轉基因作物種植面積最大的國家。棉花、玉米、大豆種植比例都超過90%。2017年，我國轉基因作物的種植面積居世界第八位。商業化種植的有棉花、番木瓜。1、概述在轉基因動物方面，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）2、在植物方面的應用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，是目前防止作物害蟲的一種發展趨勢。已問世的轉基因抗蟲植物有轉基因抗蟲棉花、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等。轉基因抗蟲植物轉基因抗蟲水稻（綠）與對照（黃）2、在植物方面的應用許多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常規育種的方法很難培育出抗病的新品種。科學家將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因導入植物中，培育出了轉基因抗病植物。培育出了如轉基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。轉基因抗病植物轉基因抗病毒甜椒2、在植物方面的應用雜草常常危害農業生產，而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，可以培育出抗除草劑的作物品種。目前已經獲得轉基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。轉基因抗除草劑植物用除草劑后的轉基因抗除草劑玉來田轉基因大豆2、在植物方面的應用隨著生活水平的提高，人們越來越關注植物的營養價值、觀賞價值等，利用轉基因技術可以改良這些品質。將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因導入植物中，提高氨基酸的含量，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%。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，大大提高觀賞價值。改良植物的品質2、在植物方面的應用改良植物的品質高賴氨酸玉米轉基因牽牛花轉基因大豆，改善糧食作物的營養成分（必需氨基酸）含量高抗癌抗衰老的紫色西紅柿2、在動物方面的應用由于外源生長激素基因的表達可以使轉基因動物生長得更快，因此科學家將這類基因導入動物體內，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，轉基因的生長速率比轉基因鯉魚的生長速率比非轉基因鯉魚提高了42%～115%。提高動物生長速度轉生長激素基因的鯉魚(下)與非轉基因鯉魚(上)轉入外源生長激素基因的“超級小鼠”

2、在動物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的成年人對乳糖不耐受。為了解決這一問題，科學家將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，二其他營養成分不受影響。改善畜產品的品質低乳糖奶牛2、在動物方面的應用改善畜產品的品質乳糖耐受（有乳糖酶）乳糖不耐受（無乳糖酶）大腸腸道內滲透壓增高，刺激胃腸蠕動增加1、對微生物或動植物的細胞進行基因改造生產藥物2、讓轉基因哺乳動物批量生產藥物3、用轉基因動物作為器官移植的供體二、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對微生物或動植物的細胞進行基因改造，使它們能夠生產藥物，使目前基因工程取得實際應用成果非常多的領域。這些藥物包括細胞因子、抗體、疫苗和激素等，它們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。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。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。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。2、讓轉基因哺乳動物批量生產藥物利用基因工程技術，還可以讓哺乳動物批量生產藥物。例如，構建乳腺生物反應器或乳房生物反應器。流程如下：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。3、用轉基因動物作為器官移植的供體基因工程技術還可能使建立移植器官工廠的設想成為現實。目前，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移植器官。由于豬的內臟構造、大小、血管分布與人的極為相似，而且與靈長類動物相比，豬體內隱藏的、可導致人類疾病的病毒要少的多，是否可以用豬的器官來解決人類器官移植的來源問題呢？實現這一目標的最大難題是免疫排斥。目前，科學家正嘗試利用基因工程技術對豬的器官進行改造，采用的方法是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，或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。3、用轉基因動物作為器官移植的供體2022年1月10日，美國馬里蘭大學醫學院的外科醫生團隊成功將轉基因豬的心臟移植到一名57歲男性絕癥患者體內，該手術為全球首例心臟異種移植手術。手術三天后，患者狀況依然良好。這是首次證明轉基因豬心臟可以像人類心臟一樣發揮作用，而不會立即產生排斥反應。然而，這名接受了轉基因豬心臟的絕癥患者在手術后兩個月去世。這顆豬心臟并非傳統意義上完全屬于豬的心臟，而是經過了基因編輯。馬里蘭大學醫學中心當時表示，他們在供體豬中進行了10個獨特的基因編輯——敲掉了3個會引發免疫排斥反應的豬的基因和一個會導致心臟組織過度生長的豬的基因，并插入了6個來自人類的基因。異想天開

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。1、概述2、酶的生產3、其他方面的應用三、基因工程在食品工業領域的應用1、概述利用基因工程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。例如，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，這兩種氨基酸可通過基因工程實現大規模生產。基因工程工程菌是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類。2、酶的生產奶酪是一種被廣泛食用的發酵奶制品。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。傳統方法制備凝乳酶依靠殺死未斷奶的小牛，然后將它的第四胃的黏膜取出來進行提取。這種方法漸漸不能滿足需求。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。凝乳酶的生產2、酶的生產加工轉化糖漿需要淀粉酶，加工烘烤食物要用到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。相比從天然產物中提取的酶，基因工程獲得的工業用酶的純度更高，生產成本顯著降低，生產效率較高。淀粉酶、脂酶等的生產3、其他方面的應用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……未來，期待基因工程帶給我們更多的驚喜。到社會中去目前我國批準發放了哪些轉基因作物的生產應用安全證書和進口安全證書？截至2019年年底，我國批準發