1、第3课时基因工程的应用目标导航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。一、植物基因工程硕果累累提高农作物的_能力、改良农作物的_、利用植物生产_等。1抗虫转基因植物与抗病转基因植物抗虫转基因植物抗病转基因植物方法从某些生物中分离出具有_，将其导入作物中将_导入植物中基因种类Bt毒蛋白基因、_抑制剂基因、_抑制剂基因、植物凝集素基因等抗病毒基因：病毒_基因和病毒的复制酶基因抗真菌基因：_基因和抗毒素合成基因成果转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等意义减少_的使用，降低生产成本，
2、减少环境污染，降低了对人体健康的损害2.其他抗逆转基因植物(1)抗逆基因：调节细胞_的基因，提高作物抗盐碱和抗干旱能力；鱼的_基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。(2)成果：抗盐抗旱烟草、耐寒番茄、抗除草剂玉米等。3利用转基因改良植物的品质如我国科学家将富含赖氨酸的_导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照组提高30%。二、动物基因工程前景广阔、基因工程药物异军突起1动物基因工程应用的几个方面基因来源或处理成果提高动物的生长速度外源_基因转基因绵羊、转基因鲤鱼改善畜产品的品质_基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少转基因动物生产药物药用_基因_蛋白基因的启动子乳腺生物反应器转基因动
3、物作_的供体抑制或除去_结合_培育出没有_的转基因克隆猪器官2.基因工程药物(1)方式：利用基因工程培育“_”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。三、基因治疗1概念：把_导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。2成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞。3途径：分为_和_。知识点一植物基因工程的应用1为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。(1)获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制酶作用于图中的_处，DNA连接酶作用于_处。(填“a”或“b”)。
4、(2)将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和_法。(3)由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用_技术，该技术的核心是_和_过程。(4)为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的_作探针进行分子杂交检测，又要用_的方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。知识点二动物基因工程的应用和转基因生物制药2利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。青岛“崂山奶山羊乳腺反应器研制”项目通过鉴定，该项目产生的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生干扰素、乙肝表面抗原及抗凝血酶等医药产品，造福人类。图1图2请根据这一科技成果的研究过程回
5、答问题：(1)研究人员用DNA测序仪显示了基因组的某DNA片段一条链的碱基排列顺序图片(如上图)。其中图1的碱基排列顺序已经解读，其顺序是：GGTTATGCGT，请解读图2显示的碱基排列顺序：_。(2)科学家从相关基因组中获取了目的基因，并采用_技术对目的基因进行扩增，然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。在重组载体的构建过程中需要的工具酶有_。(3)在基因工程操作过程中，基因工程的核心是_，一个基因表达载体的组成必须有标记基因，其作用是_。(4)如何检测和鉴定目的基因已被成功导入羊体内？请写出两种方法。_。知识点三基因治疗3基因治疗是指()A把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达
6、到治疗疾病的目的B对有缺陷的基因进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的C运用人工的方法，把有缺陷的基因导入病变的细胞D运用一定的技术手段，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的4如图所示为人体正常红细胞和镰刀型细胞贫血症患者红细胞形态及镰刀型细胞贫血症的基因治疗过程，请回答以下问题。(1)_图细胞为镰刀型细胞贫血症的红细胞，这种病是由于_造成的。(2)写出以下结构或物质的名称：A_；D._。(3)写出以下过程的操作内容：_；用携带正常基因的载体(病毒)侵染造血干细胞；_；_。(4)该方法属于_(填“体内”或“体外”)基因治疗，其特点是_。(5)患者身体康复后，所生子女是否会带有镰刀型细
7、胞贫血症基因？请说明理由。_。基础落实1下列关于基因工程应用的叙述，正确的是()A基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B基因诊断的基本原理是DNA分子杂交C一种基因探针能检测水体中的各种病毒D原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良2以下说法正确的是()A用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒B基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大、品质优良的动物C基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物D科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些氨基酸的合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量3人的糖蛋白必须经过内质网和高尔基体加工合成。通过转基因技术，可以使人的糖蛋白基因得
8、以表达的受体细胞是()A大肠杆菌B酵母菌CT4噬菌体D质粒DNA4科学家将含有人的抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育的羊能分泌含抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及()ADNA按照碱基互补配对原则自我复制BDNA以其一条链为模板合成RNACRNA以自身为模板自我复制D按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质5下表有关基因表达的选项中，不可能的是()基因表达的细胞表达产物A细菌抗虫蛋白基因抗虫棉叶肉细胞细菌抗虫蛋白B人酪氨酸酶基因正常人皮肤细胞人酪氨酸酶C动物胰岛素基因大肠杆菌工程菌细胞动物胰岛素D兔血红蛋白基因兔成熟红细胞兔血红蛋白能力提升6关于用转基因动物作器官移植供体的研究
9、的叙述，不正确的是()A器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题B猪的内脏构造、大小和血管分布与人极为相似C灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪D无论以哪种动物作为供体，都需在其基因组中导入某种调节因子以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因7腺苷脱氨酶(ADA)基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是：取出患者的白细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些白细胞注入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述正确的是()A正常ADA基因替换了患者的缺陷基因B正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能C白细胞需在体外培养成具无限增
10、殖能力后再注射入患者体内DADA基因缺陷症属于获得性免疫缺陷病题号1234567答案8.利用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段：将人的基因转入细菌细胞；第二阶段：将人的基因转入小鼠等动物的细胞。前两个阶段都是进行细胞培养，提取药物；第三阶段：将人的基因转入高等动物体，饲养这些动物，从乳汁、尿液等中提取药物。(1)将人的基因转入异种生物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是基因能控制_过程(以遗传信息图示表示)。(2)为了获得更多的目的基因，可以用_技术使目的基因在生物体外大量扩增。(3)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率_，所以在转化后通常需要进行_操作。(4)利用转
11、基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可以直接饮用治病。如果将药物蛋白基因转移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛、羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：处于不同发育时期的_(填性别)动物均可生产药物。综合拓展9如图是利用基因工程生产人白细胞干扰素的基本过程图，据图回答：(1)过程需要_(酶)的参与。(2)物质是从大肠杆菌分离出的_。其化学本质是_，它必须能在宿主细胞中_。(3)将目的基因导入大肠杆菌时，用_处理细胞，使细胞容易吸收DNA分子。(4)过程表_。答案 知识清单一、抗逆品质药物1杀虫活性的基因抗病基因蛋白酶淀粉酶外壳蛋白几丁质酶化学农药2(1)渗透压抗冻蛋白3蛋白
12、质编码基因二、1.生长激素肠乳糖酶蛋白乳腺器官移植抗原决定基因克隆技术免疫排斥反应2(1)工程菌三、1.正常基因3.体内基因治疗体外基因治疗对点训练1(1)aa(2)基因枪(花粉管通道)(3)植物组织培养脱分化(去分化)再分化(4)耐盐基因(目的基因)一定浓度盐水浇灌(移栽到盐碱地中)解析限制酶的切点选择很严格，只会切断某段特定DNA序列中的某个特定位点磷酸二酯键，而DNA连接酶可以将该键连接起来。重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法除了农杆菌转化法外，还有基因枪法和花粉管通道法。导入外源基因的细胞需要利用植物组织培养技术将其培养为植株，过程为：取材、去分化(或脱分化)形成愈伤组织、再分化
13、形成试管苗、移栽培育成完整植物体。转基因是否成功，可测定是否有转基因产物产生，也可通过改变条件观察植物性状的变化来加以确定。知识链接(1)植物、动物基因工程的受体细胞和导入目的基因的方法。植物细胞动物细胞受体细胞受精卵、体细胞需经组织培养受精卵常用方法农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法显微注射法(2)转基因生物的含义：转基因生物是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。2(1)GATGCGTTCG(2)PCR(聚合酶链式反应)限制性核酸内切酶、DNA连接酶(3)基因表达载体的构建为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来(4)D
14、NA分子杂交；DNA与mRNA分子杂交；抗原抗体杂交；从羊的乳汁中提取干扰素。(以上任意写出两点即可)解析根据图1与相对应的碱基序列可知，由左到右第一列应为碱基A，第二列为碱基C，第三列是碱基G，第四列是碱基T，由此推知图2的碱基序列为GATGCGTTCG。知识链接乳腺(或乳房)生物反应器乳腺生物反应器生产的操作流程是：获取目的基因(如血清白蛋白基因)构建基因表达载体(将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起)通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中将受精卵培育成早期胚胎将早期胚胎送入母体内，使其生长发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药
15、品，因而称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。要想让目的基因在特定的细胞内表达，就需要让在该组织细胞内特异性表达的基因的调控组件与目的基因重组在一起。生物反应器的培育中一般会用到基因工程技术、动物细胞培养、胚胎的早期培养技术、胚胎移植技术。3A目前实施的基因治疗有体外基因治疗和体内基因治疗，其基本方法都是把相应的正常基因导入有基因缺陷的相关细胞中，从而使病人恢复正常。思路导引解决本题的关键在于：熟知广义的用于基因治疗的基因有三种(替代基因、反义基因、自杀基因)，而常用的做法是正常基因替代缺陷基因。知识链接基因治疗的原理、过程及途径(1)原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即把正常基因
16、导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。(2)过程(3)途径体外基因治疗体内基因治疗不同点方法从患者体内获得某种细胞体外完成基因转移筛选、细胞扩增输入体内直接向患者体内组织细胞中转移基因特点操作复杂，但效果可靠方法较简单，但效果难以控制相同点都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床试验阶段4.(1)乙基因突变(2)合成血红蛋白的正常基因(目的基因)造血干细胞(3)将正常基因导入到载体中将载体(携带正常基因)导入到造血干细胞染色体上经过改造的造血干细胞输入到患者骨髓中并产生正常的血细胞(4)体外操作复杂但效果较为可靠(5)如果该患者的镰刀型细胞贫
17、血症是由于个体发育的受精卵时期基因突变引起的，子女会携带该致病基因；如果患者的镰刀型细胞贫血症是由于个体发育过程中后天基因突变引起的，其生殖细胞中不含致病基因。因此不管是否经过基因治疗，子女都不含该致病基因。解析本题主要考查通过基因治疗的措施来彻底治愈遗传病的操作过程。(1)由于基因突变使红细胞形态上成镰刀状而易破碎，如图乙。(2)在基因治疗过程中，A为目的基因，可以与载体结合后导入受体细胞中，D作为受体细胞应为具有持续分裂能力的造血干细胞。(3)基因治疗过程应有四个步骤；其中为将基因表达载体导入受体细胞D的染色体上，为将具有正常功能的造血干细胞转移至体内，由此可知，此过程为体外基因治疗。(5
18、)基因突变若发生在体细胞内一般不遗传给后代，若发生在生殖细胞中可能遗传给后代。归纳提升基因检测和基因治疗目的基因作用备注基因检测制作相应探针，利用DNA分子杂交原理，快速、准确检测人类某种疾病临床应用阶段基因治疗把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，可分为体外基因治疗和体内基因治疗两种方法仅处于初期的临床试验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的开展课后作业1B基因工程是生物工程技术的核心内容，能够按照人们的意愿，定向地改造生物的遗传性状。基因治疗是把正常的基因导入有基因缺陷的细胞，从而使其表达，达到治疗目的。基因诊断常用基因探针来进行，其遵循的原理是DNA分子杂交。基因探针具有很强的特异性，
19、因此一种探针只能检测水体中的一种(类)病毒。所有生物共用一套遗传密码，所以原核基因也能用来进行真核生物的遗传改良。2C基因工程培育的抗虫棉只能抗某种虫害，不能抗病毒。基因工程用于畜牧业是想获得优良品种，但不一定是体型巨大的个体。导入氨基酸含量多的蛋白质并不能提高此种植物将来的氨基酸的含量。3B基因工程中的目的基因表达并形成具有生物活性的蛋白质，需要高尔基体、内质网等真核生物才具有的细胞器，酵母菌为真核生物，具有快速大量繁殖的特点，是理想的受体细胞。4C把抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育成的羊能分泌含抗胰蛋白酶的奶，这说明该基因已经在羊的乳腺细胞中得以表达，该过程涉及
20、DNA分子的复制、转录和翻译。C选项是RNA的自我复制，某些RNA病毒才会出现，所以该过程并不涉及。5D哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核所以也就没有血红蛋白基因的表达，血红蛋白基因的表达发生在逐渐成熟的细胞中。6C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，是目前人体最理想的器官供体。为解决免疫排斥问题，必须除去抗原决定基因，或在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达。7B基因治疗是将正常的基因导入有基因缺陷的细胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能；具无限增殖能力的细胞一般都发生了癌变，故不能培养到具无限增殖能力；ADA基因缺陷症是先天性免疫缺陷病。8(1)DNARNA蛋白质(性状)(2)PCR(聚合酶链式反应)(3)低筛选(4)雌性、雄性解析基因工程成功的标志是合成相应的蛋白质，表达出相应的性状来；在实验室中可以通过PCR技术对目的基因进行扩增；目前条件下，基因工程的成功率还是比较低的，所以要进行逐步地筛选；在选择基因表达生物时，要注意其方便与可行性。9(1)限制性核酸内切酶(2)质粒DNA复制并稳定地保存(3)Ca2(4)在大肠杆菌内表达
