1、返回目录 基因工程 专题1 返回目录 1.3 基因工程的应用返回目录 学习要求 1.举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。2.关注基因工程的进展。3.了解基因工程药物和基因治疗。返回目录 课前 教材预案课堂 深度拓展课末 随堂演练课后 限时作业目录Contents 返回目录 植物基因工程技术主要用于提高农作物的_能力、改良农作物的品质、利用植物生产_等方面。课前教材预案要点一 植物基因工程硕果累累抗逆 药物 返回目录 1抗虫和抗病转基因植物项目抗虫转基因植物抗病转基因植物基因种类_基因、蛋白酶抑制剂基因、_基因、植物凝集素基因等抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的_基因抗真菌基因：几丁质酶基
2、因和_基因Bt毒蛋白 淀粉酶抑制剂 复制酶 抗毒素合成 返回目录 项目抗虫转基因植物抗病转基因植物成果棉、玉米、马铃薯、番茄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、番茄等意义减少农药的使用，降低生产成本，减少环境污染等返回目录 2抗逆转基因植物(1)抗逆基因：调节_的基因使农作物抗盐碱、抗干旱；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：烟草、大豆、番茄、玉米等。细胞渗透压 抗冻蛋白 返回目录 3利用转基因改良植物的品质(1)优良性状基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和与植物花青素代谢有关的基因。(2)成果：富含赖氨酸的转基因玉米、
3、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。返回目录 要点二 动物基因工程前景广阔应用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生长激素 肠乳糖酶 返回目录 应用基因来源或处理成果转基因动物生产药物药用_基因_蛋白基因的启动子乳腺(房)生物反应器转基因动物作_的供体抑制或除去_结合_培育出没有_的转基因克隆猪器官蛋白 乳腺 器官移植 抗原决定基因 克隆技术 免疫排斥反应 返回目录 思考1:为什么转基因动物只让药物蛋白基因在动物乳腺中表达？提示乳腺是最理想的外源基因表达场所，因为乳腺属于外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响动物自
4、身的新陈代谢，因此不会损害转基因动物的健康。同时从转基因动物的乳汁中获取目的基因产物又具有产量高、易提纯、生物活性相当稳定等特点。返回目录 利用_生产的药物已有60多种，可以用来预防和治疗多种疾病。要点三 基因工程药物异军突起转基因工程菌 返回目录 1概念把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥 功 能，从 而 达 到 治 疗 疾 病 的 目 的。这 是 治 疗_的最有效手段。要点四 基因治疗曙光初照遗传病 返回目录 2成果将_成功导入患者的淋巴细胞。3基因治疗的途径_和_。其中对于遗传性囊性纤维化病的治疗属于_。腺苷酸脱氨酶基因 体外基因治疗 体内基因治疗 体内基因治疗 返回目录 思考
5、2:为什么在基因治疗中使用腺病毒作为载体，而没有使用质粒？提示在基因治疗中通常受体细胞是哺乳动物细胞，腺病毒可感染一系列哺乳动物细胞，且致病性低，而且腺病毒DNA除了能整合到卵细胞中的染色体外，对于几乎所有的已知细胞都不能整合到其染色体上，因此不会干扰宿主其他的基因。返回目录 课堂深度拓展考点一 植物基因工程的应用种类外源基因类型及举例成果举例抗虫转基因植物抗虫基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米返回目录 种类外源基因类型及举例成果举例抗病转基因植物(1)抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因；(2)抗真菌基因：几丁质酶基因
6、、抗毒素合成基因抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒甜椒抗逆转基因植物抗逆基因：调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆和玉米返回目录 种类外源基因类型及举例成果举例改良品质的转基因植物优良性状基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因、与花青素代谢有关的基因高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛返回目录【例题1】下列转基因植物与所选用的目的基因对应错误的是()A抗虫棉Bt毒蛋白基因B抗病毒转基因烟草几丁质酶基因C抗盐碱和抗干旱植物调节细胞渗透压的基因D耐寒的番茄抗冻基因思维导引：(1)知道目的基因的来源；(2)明确
7、目的基因的作用及效果。返回目录 答案 B 解析 抗病毒转基因植物所采用的基因，常使用病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。几丁质酶基因及抗毒素合成基因一般作为抗真菌转基因植物的目的基因。返回目录【变式1】金茶花是中国特有的观赏品种，但易得枯萎病，降低观赏价值。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，用转基因方法培育出了抗枯萎病的新品种。请据图回答问题：返回目录(1)在生物体外，利用_技术扩增可获取大量的。(2)要使与连接，首先应使用_进行切割。假如被切割后，得到的分子末端序列为AATTC G，则能与连接的分子末端是_；切割完成后，采用_酶将与连接，连接后得到的可称为_。返回目录(3)经检测，被侵
8、染的金茶花叶片细胞具备了抗病性，这说明已经_。解析(1)在生物体外可以利用PCR技术对目的基因进行扩增。(2)在目的基因与载体结合时，先用同一种限制性核酸内切酶进行切割，得到相同的黏性末端(能进行碱基互补配对)，再用DNA连接酶进行连接；目的基因与载体结合后形成基因表达载体(或重组载体、重组DNA)。返回目录(3)金茶花叶片细胞具有抗病性，说明抗病基因已完成了表达。答案(1)PCR(2)同种限制性核酸内切酶 GCTTAA DNA 连接 基因表达载体(或重组载体、重组 DNA)(3)成功表达返回目录 考点二 乳腺(房)生物反应器1原理应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚未分化的动物
9、胚胎细胞(或受精卵)中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的个体，其乳腺组织可分泌生产“目的产品”，如果是具有药用价值的蛋白，这些蛋白进入乳汁中，再通过回收含转基因蛋白的动物乳汁，就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。返回目录 2操作过程返回目录 3乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较比较项目乳腺生物反应器工程菌基因结构哺乳动物基因的结构与人类基因的结构基本相同细菌或酵母菌等生物基因的结构与人类基因的结构有较大差异基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同细菌细胞内没有内质网、高尔基体等细胞器，合成的药物蛋白可能没有活性返回目录 比较项目乳腺生物反应器工程菌受体细胞哺乳动物的受精卵微生物
10、细胞生产条件不需严格灭菌，温度等条件对其影响不大需严格灭菌，需严格控制工程菌所需的外界条件药物提取从动物乳汁中提取从微生物细胞中提取返回目录【例题2】我国吉林大学农学部奶牛繁育基地成功培育出一头携带转入赖氨酸基因的克隆牛犊“织女”，从其乳汁中获得大量的赖氨酸，它的诞生标志着国际克隆技术又取得了一次重大突破。下列与此有关的叙述中，正确的是()A该题中赖氨酸基因表达载体的受体细胞的性染色体组成可以是XX也可以是XY返回目录 B将赖氨酸基因导入牛的卵细胞中，通过组织培养也能形成转基因牛C人们只能从“织女”的乳汁中获取赖氨酸，是因为只在转基因牛的乳腺细胞中才有赖氨酸基因D运用基因工程技术让牛合成大量的
11、赖氨酸，该技术将导致定向变异返回目录 答案 D 思维导引：熟悉乳腺生物反应器的概念比较选项作出判断返回目录 解析 根据题干可知，是从“织女”的乳汁中获得大量的赖氨酸，说明基因表达载体的受体细胞的性染色体组成只能是XX，A项错误；为得到乳腺生物反应器，需将目的基因导入到动物的受精卵中，B项错误；由于赖氨酸的基因是导入动物的受精卵中，因此转基因动物的体细胞中都有赖氨酸基因，但是只在乳腺细胞中表达，C项错误；基因工程是人为地将目的基因导入受体细胞，定向地改造生物的遗传性状，D项正确。返回目录【变式2】继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基
12、因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是_。(2)进 行 基 因 转 移 时，通 常 要 将 外 源 基 因 转 入_中，原因是_。返回目录(3)通过采用_技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_细胞中特异性表达。返回目录 解析(1)将外源基因导入动物受体细胞常用显微注射技术。(2)转基因动物的受体细胞一般选用受精卵(或早期胚胎细胞)，因为受精卵(或早期胚胎细胞)的全能性最高，目的基因容易表达。(3)检测目的基因是否导入受体细胞内，一般采用DNA分子杂交技术。(4)
13、由于研制的是膀胱生物反应器，也就是在尿液中提取产物，所以要让外源基因在小鼠的膀胱上皮细胞中特异性表达。返回目录 答案(1)显微注射技术(2)受精卵(或早期胚胎细胞)受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中表达(3)DNA分子杂交(4)膀胱上皮返回目录 考点三 基因诊断和基因治疗的比较种类项目基因诊断基因治疗概念基因诊断也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA分子水平上分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的返回目录 种类项目基因诊断基因治疗原理DNA分子杂交基因工程过程用放射性同位素
14、(如32P)、荧光等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息获取正常的目的基因构建基因表达载体将基因表达载体导入有缺陷的受体细胞，并筛选含重组载体的受体细胞将含重组载体(即含正常目的基因)的受体细胞输回患者体内返回目录 种类项目基因诊断基因治疗应用诊断遗传病最准确的手段；检测目的基因是否导入受体细胞；检测饮用水中的病毒等治疗遗传病最有效的手段，包括体外基因治疗和体内基因治疗返回目录 基因治疗的注意事项(1)基因治疗是利用正常基因在缺陷细胞中表达，替代缺陷基因的功能，而非替代缺陷基因本身。(2)基因治疗的最佳时期理论上是受精卵时期，这样可以使个体的每个细胞都含有
15、正常基因，但在现实生活中，至少目前是不可能的，因为不可能所有人在受精卵时期都进行基因检查。返回目录 其次是对患者进行相关细胞的基因替换，如对于遗传性糖尿病患者，只对胰腺的胰岛B细胞进行基因替换，该个体就能正常分泌胰岛素，使糖尿病得以治疗。但这种局部细胞的基因替换，并没有改变患者其他部位细胞的基因，如精原细胞，因此其后代很可能会患遗传性糖尿病。返回目录(3)基因治疗目前还处于初期的临床试验阶段。可以说，在没有完全解释人类基因组的运转机制，充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前，进行基因治疗是十分困难的。返回目录【例题3】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
16、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原核生物的基因不能用来进行真核生物的遗传改良返回目录 思维导引：解答本题注意突破以下两点：(1)正确理解基因治疗的原理；(2)注意基因治疗和基因诊断的区别。基因诊断是在DNA水平上分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。答案 B 返回目录 解析 基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，A项错误；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，具有很强的特异性，因此一种探针只能检测水体中的一种或一类病毒，B项正确，C项错误；所有生物共用一套遗传密码，所以原核生
17、物的基因也能用来进行真核生物的遗传改良，D项错误。返回目录【变式3】腺苷酸脱氨酶(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，再将这些白细胞注射到患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述中，正确的是()A正常ADA基因替换了患者的缺陷基因返回目录 B正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能CADA基因缺陷症属于获得性免疫缺陷病D运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的答案 B 返回目录 解析 正常ADA基因并没有替换患者的缺陷基因，A项错误；正常ADA基因通过控制ADA的合成来增强患者的免
18、疫功能，B项正确；ADA基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病，艾滋病属于获得性免疫缺陷病，C项错误；即使运用基因工程技术把有缺陷的基因切除，患者仍不能产生ADA，不能达到治疗疾病的目的，D项错误。返回目录 1下列实践活动包含基因工程技术的是()A水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种B抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦课末随堂演练返回目录 C将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株D用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆答案 C 返回目录 解析 A项属于单倍体育种，其原理是染色体变异；B项属于杂交育种，其原理是基因重组；C项
19、属于基因工程育种，其原理是基因重组；D项属于诱变育种，其原理是基因突变。返回目录 2下列关于植物、动物以及微生物在基因工程的应用方面的叙述，错误的是()A动物和微生物可以生产基因工程药物，植物不能B三类生物技术操作中目的基因导入受体细胞的方式不同C三类生物技术操作原理相同D三类生物技术操作中用到的工具酶相同返回目录 答案 A 解析 除基因工程的第三步“将目的基因导入受体细胞”的方法不同外，三类生物在基因工程的应用中，从原理、使用工具到操作流程等基本一致，B、C、D项正确；三类转基因生物都可以用来生产基因工程药物，A项错误。返回目录 3下列有关动物基因工程的说法，错误的是()A将外源生长激素基因
20、导入动物体内可提高动物生长速度B将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低C利用基因工程技术得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要药品的生产问题返回目录 D用转基因动物作为器官移植的供体时，导入的是调节因子，而不是目的基因，因此无法抑制抗原的合成答案 D 解析 用转基因动物作为器官移植的供体时，可在器官供体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，再结合克隆技术，培育出不产生免疫排斥反应的转基因克隆器官。返回目录 4科学家运用基因工程技术，将人凝血因子基因导入山羊的DNA中，培育出羊乳腺生物反应器，使羊乳汁中含有人凝血因子。下
21、列有关叙述，正确的是()A可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵B在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞中，而不存在于其他细胞中返回目录 C人凝血因子基因开始转录后，DNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNAD科学家将人凝血因子基因与乳腺蛋白基因重组在一起，从而使人凝血因子基因只在乳腺细胞中特异性表达答案 A 返回目录 解析 培育羊乳腺生物反应器时，目的基因是导入动物受精卵中，因此转基因羊的体细胞都含有目的基因，B项错误；DNA聚合酶催化DNA复制过程，RNA聚合酶催化转录过程，C项错误；将乳腺蛋白基因的启动子与人凝血因子基因重组在一起，才能使人凝血因
22、子基因只在乳腺细胞中特异性表达，D项错误。返回目录 5下列说法中不正确的是()A干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染时产生的一种糖蛋白B基因治疗是治疗遗传病的最有效手段C体内基因治疗是基因治疗的一种形式D体外基因治疗仅指体外完成基因转移这个环节答案 D 返回目录 解析 人类的遗传病很难用一般药物进行治疗，基因治疗是最有效的手段。体外基因治疗的方法是先从病人体内获得某种细胞，对其进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后输回患者体内。返回目录 6植物生物反应器是指通过基因工程途径，以常见的农作物作为“化学工厂”，大规模种植生产具有重要功能的蛋白质，如人或动物的疫苗、抗体、
23、工农业用酶等各种高价值的生物制品。表格中列举了几例，请据此回答问题：返回目录 反应器名称药物名称作用芜菁生物反应器干扰素抗病毒烟草生物反应器生长激素促进生长烟草生物反应器核糖体抑制蛋白抑制HIV增殖番茄生物反应器狂犬病病毒糖蛋白(G蛋白)疫苗马铃薯生物反应器人血清白蛋白(HAS)维持渗透压、pH缓冲、营养等返回目录(1)从基因工程的角度分析，将目的基因导入植物受体 细 胞 最 常 用 的 方 法 是 _，载 体 是_，目的基因能在植物体内稳定遗传的关键是_。在检测受体细胞中是否已经导入目的基因时，分子水平上的检测方法名称是_。返回目录(2)分析说明烟草生物反应器生产的药物的作用机理是_。(3)
24、从细胞膜的结构和功能上分析，生长激素不能使烟草细胞生长的原因是_；吃G蛋白基因已有效表达的番茄果实_(填“能”或“不能”)预防狂犬病。返回目录 解析(1)植物基因工程中将目的基因导入受体细胞的常用方法是农杆菌转化法，农杆菌中含有Ti质粒，其上的TDNA 能将目的基因整合到植物细胞染色体的DNA上。目的基因在受体细胞中稳定遗传的关键是目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上。检测目的基因是否进入受体细胞可以利用DNA分子杂交技术来检测。返回目录(2)烟草生物反应器生产的是核糖体抑制蛋白，能抑制HIV感染者的T细胞中核糖体的功能，导致HIV蛋白质合成受阻，从而抑制HIV的增殖。(3)植物细胞膜上没有动物生长激素的受体，所以生长激素不能促进植物细胞生长。G蛋白是蛋白质，食用后G蛋白在胃中会被胃蛋白酶分解成氨基酸，不能达到预防狂犬病的目的。返回目录 答案(1)农杆菌转化法 Ti质粒 整合到受体细胞的染色体DNA上 DNA分子杂交技术(2)该药物能抑制HIV感染者的T细胞(或被HIV感染的患者的体细胞)的核糖体合成HIV蛋白质(3)烟草细胞膜上无动物生长激素的受体 不能返回目录 课后限时作业
