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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
2、 椒 番茄等 意义 减少 的使用 降低生产成本 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
3、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
4、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 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
5、 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
6、 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
7、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
8、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 蛋白基因得以表达的受体细胞是 A 大肠杆菌B 酵母菌 C T4噬菌体D 质粒 DNA 4 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 A DNA 按照碱基互补配对原则自我复制 B DNA 以其一条链为模板合成RNA C RNA 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
9、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
10、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殖能力后再注射入患者体内 D ADA 基因缺陷症属于获得性免疫缺陷病 题号1 2 3 4 5 6 7 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
11、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
12、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 a a 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
13、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
14、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 DNA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
15、 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
16、动物细胞培养 胚胎的早期培养技术 胚胎移植技术 3 A 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
