师：同学们，今天我们复习高中人教版生物学选择性必修三第三章基因工程的应用与蛋白质工程。基因工程自20世纪70年代兴起后飞速发展，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面前景广阔。下面我们回顾基因工程的应用。
随着生活水平提高，人们越发关注植物营养价值。科学家发现玉米赖氨酸含量低，原因是天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶共同调控赖氨酸合成，但达到一定浓度会抑制这两种酶活性，限制赖氨酸含量。解决方案是将某种赖氨酸含量多的蛋白质编码基因导入玉米，科学家培育的转基因玉米赖氨酸含量比对照高30%。
如何获得该转基因玉米呢？首先将富含赖氨酸的蛋白质基因与Ti质粒拼接，获得重组Ti质粒，再转入农杆菌，将含重组Ti质粒的农杆菌导入玉米细胞，经过植物组织培养，就能获得富含赖氨酸的蛋白质转基因玉米。
农牧业还有其他问题，也能用基因工程解决。比如人们关注植物观赏价值，而自然界花朵颜色有限；世界上每年因虫害造成农产品损失约13%；许多栽培作物自身缺少抗病基因；大多数除草剂不仅杀田间杂草，还损伤作物致其减产。面对这些问题，我们可以分别以花青素代谢相关基因、抗虫基因、抗病基因和抗除草剂基因作为目的基因，与Ti质粒拼接获得重组Ti质粒，再转入农杆菌，将含重组Ti质粒的农杆菌导入相应受体细胞，经过植物组培获得相应转基因植物。
植物基因工程在改良植物品种方面成果显著，那么改良动物方面呢？随着生活水平提高，人们对肉类需求量增加，外源生长激素基因表达可使动物生长更快。有些人因乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后会腹泻等，这叫乳糖不耐受，我国约1/3成年人乳糖不耐受。
面对这些问题，我们可以分别以生长激素基因、乳糖酶基因作为目的基因构建基因表达载体。利用显微注射将目的基因导入动物受精卵，经过体外胚胎培养获得早期胚胎，再通过胚胎移植到代孕母体内，由代孕母体分娩出具有新性状的转基因动物。
基因工程在医药卫生领域成果丰硕。传统蛋白质类药物从生物组织、细胞或血液中提取，产量低、价格贵、供应不足。科学家的解决方案是对微生物或动植物细胞进行基因改造来生产药物。
其一，利用哺乳动物批量生产药物，如乳腺生物反应器。科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射导入哺乳动物受精卵。由这个受精卵发育成的转基因动物进入哺乳期后，可通过分泌乳汁生产所需药物。目前，科学家已在牛、山羊等动物的乳腺生物反应器中获得抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α - 抗胰蛋白酶等重要医药产品。
下面思考几个问题：
利用转基因技术获得的已整合药用蛋白基因的转基因小鼠，其分泌的乳汁中检测不到药用蛋白，根据中心法则分析可能原因是什么？
生：药用蛋白基因没有转录或翻译。
某些转基因药物只在雌性动物乳腺细胞表达的原因是什么？
生：将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射导入哺乳动物受精卵，让药用蛋白基因只在乳腺细胞中选择性表达。
生物反应器除了用乳腺，还可用膀胱。研制膀胱生物反应器时应如何处理目的基因？
生：将目的基因与膀胱上皮细胞中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起。
膀胱生物反应器在哪些方面优于乳腺生物反应器？
生：不局限于性别和生长期，而乳腺生物反应器必须是雌性且在哺乳期才会分泌。
基因工程在微生物制药方面成果显著。干扰素是动物或人体受病毒侵染后产生的细胞因子，是具干扰病毒复制作用的糖蛋白，临床上常作抗病毒特效药。科学家将干扰素基因与载体拼接，获得重组载体导入大肠杆菌，得到的转基因大肠杆菌可大量产生干扰素。利用转基因微生物获得的药物包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等。我国生产的重组人干扰素、血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子等基因工程药物均已投放市场。
下面思考几个问题：
用基因工程改造后的大肠杆菌生产的干扰素和人体产生的干扰素完全相同吗？
生：不完全相同，因为干扰素本质是蛋白质，大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体等细胞器，不能对翻译出来的多肽链进行加工。不过大肠杆菌产生的干扰素经后续加工后与人体产生的干扰素效果相同。
是否可用改造后的酵母菌代替改造后的大肠杆菌？
生：可以，酵母菌是真核生物，理论上可产生与人体相同的干扰素。
人体移植器官短缺是世界性难题，能否用猪的器官解决人类器官移植来源问题呢？最大难题是免疫排斥。目前科学家尝试利用基因工程技术改造猪的器官，方法是在器官供体基因组中导入某种调节因子抑制抗原决定基因表达，或设法除去抗原决定基因，然后结合克隆技术培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。该技术既能解决人体移植器官短缺问题，又可避免免疫排斥反应。
利用基因工程菌不仅可生产药物，还能应用于食品工业。随着人口增长和饮食需求增加，单纯依靠宰杀小牛获得凝乳酶已无法满足市场需求。面对这个问题，科学家将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。利用基因工程菌，我们生产了食品工业用酶、氨基酸和维生素等，例如阿斯巴甜、凝乳酶、淀粉酶、脂肪酶等。
基因工程让我们更易培育出优良性状的动植物品种，获得很多过去难以得到的生物制品，甚至能培育出可降解多种污染物的超级细菌处理环境污染，利用基因改造的微生物生产能源。期待基因工程带来更多惊喜。