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1、第二节关注基因工程学习导航1.举例说出基因工程在动、植物方面的应用。2.举例说明基因诊断和基因治疗的原理和过程。3.关注转基因生物的安全性问题。4.举例说出生物武器的危害。重难点击1.基因工程在动、植物方面的应用。2.基因治疗的原理和过程。方式一基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的几十年间，得到了飞速的发展，目前已经成为生物科学的核心技术。基因工程在实际应用领域农牧业、工业、环境、能源和医疗卫生等方面，也展示出美好的前景。我们今天就一起来分享一下它的成果吧！方式二胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100 kg胰腺只能提取45 g胰岛素。用
2、该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。1979年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了30%50%。可以看出利用转基因微生物生产药物与传统的制药相比的优越性：无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品、降低生产成本，减少生产人员和管理人员，而且可以解决传统制药中原料来源不足的问题。基因工程取得了哪些丰硕成果，还有哪些进展，让我们一起来学习吧。一、植物基因工程和动物基因工程1植物基因工程(1)应用领域用于提高农作物的抗除草剂、抗虫、抗病和抗盐碱能力等方面。改善
3、农作物的品质和利用植物生产药物等方面。(2)应用实例应用领域目的基因应用实例抗病转基因植物抗病基因，如病毒的复制酶基因抗病毒小麦、甜椒或番茄等抗虫转基因植物抗虫基因，如苏云金杆菌Bt毒蛋白基因抗虫棉等抗逆转基因植物抗冻蛋白基因抗冻转基因番茄调节细胞渗透压的基因抗盐碱和干旱烟草抗除草剂基因抗除草剂大豆、玉米等2动物基因工程(1)应用领域：改善畜产品品质、提高动物生长速度、生产药物、作器官移植供体等。(2)应用实例(连线)：应用外源基因实例改善畜产品品质A.药用蛋白基因a.产低乳糖牛奶的转基因牛提高动物生长速度B.乳糖酶基因b.转基因鲑鱼生产药物C.生长激素基因c.乳腺生物反应器答案BaCbAc3
4、转基因生物(1)含义：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生物。(2)优点：能打破常规育种难以突破的物种之间的界限。1培育抗逆作物的意义(1)从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性：减少了化学农药的使用量，降低了环境污染。(2)种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性？为什么？答案会。害虫会因遗传物质发生改变产生对转基因抗虫棉的抗性。2关于动物基因工程改良的动物品种(1)为提高动物的生长速度，需将外源生长激素基因导入动物体内，应该选择哪种细胞作为受体细胞？试分析原因。答案受精卵。受精卵体积较大，操作较容易，含营养
5、物质丰富，也能保障发育成的个体所有细胞都含有外源基因，全能性较高。(2)为什么将乳糖酶基因导入奶牛基因组能降低牛奶中的乳糖含量？答案乳糖酶基因在奶牛乳腺细胞中表达出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。3分析用转基因动物生产药物的过程，思考以下问题：(1)就药物基因而言，最理想的表达场所是哪里？答案转基因动物的乳腺。(2)乳腺生物反应器有哪些优点？答案产量高、质量好、成本低、易提取。(3)讨论用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？答案获取目的基因；构建基因表达载体；显微注射导入哺乳动物受精卵中；将受精卵送入母体内发育成转基因动物。1目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以
6、下说法正确的是()A苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达B抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，使抗虫性状遗传下去C标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因D转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗性，这样可以有效消灭棉铃虫答案C解析苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后需用农杆菌转化法导入棉花的叶肉细胞，不能直接进入棉花的叶肉细胞表达，A项错误；叶肉细胞是体细胞，其基因不能通过有性生殖进行遗传，可以通过植物组织培养技术，使抗虫性状遗传下去，B项错误；构建好的基因表达载体中必须含有标记基因，以便于确定目的基因是否进入受体细胞内，C项正确；棉铃虫抗性
7、的产生是基因突变的结果，但抗虫棉的自然选择会使棉铃虫的抗性基因频率升高，D项错误。2上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍，以下与此有关的叙述中，正确的是()A“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物B“提高基因的表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因C只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的D转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白答案D解析体细胞中出现新基因有可能是基因突变导致的
8、，故A错误；“提高基因的表达水平”是指增强白蛋白基因表达，白蛋白基因数目没有增多，故B错误；“转基因动物”一般用到的受体细胞是受精卵，发育个体的几乎所有细胞中都有相同的外源基因，故C错误；转基因牛的白蛋白基因也是选择性表达的，在肌肉细胞中不能表达，故D正确。二、基因工程与人体健康1基因工程药物：利用转基因工程菌生产多种药物。2基因诊断(又称DNA诊断)(1)方法：基因检测。(2)目的：判断患者是否出现基因异常或携带病原体等。3基因治疗(1)方法：利用正常基因置换或弥补缺陷基因。(2)基本步骤：包括目的基因的转移；目的基因的表达；安全措施的实施。1以下是转基因微生物生产过程图解(以可生产干扰素的
9、酵母菌的培育过程为例)，思考回答：(1)通过基因工程直接得到的药物的化学本质是什么？答案一般是蛋白质。(2)为什么利用转基因细菌不能直接生产有活性的干扰素等化学本质为糖蛋白的药物？答案利用转基因细菌不能直接生产糖蛋白类的产品，因为细菌中只有核糖体，没有内质网和高尔基体等其他细胞器。2结合ADA基因缺陷症基因治疗流程，分析相关图解，填空并回答问题。(1)在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因操作工具中的载体(或基因的运载工具)。此基因工程中的目的基因和受体细胞分别是什么？答案目的基因是腺苷酸脱氨酶(ADA)基因，目的基因的受体细胞是T淋巴细胞。(2)基因治疗是利用基因工程产品治疗人类疾病吗
10、？答案基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，并没有利用基因工程生产的药物。(3)基因治疗是对有缺陷的细胞进行修复吗？答案不是。细胞中的缺陷基因并未修复，而是和正常基因同时存在。(4)基因治疗把健康的外源基因导入患者的哪些细胞中？答案基因治疗并非把健康的外源基因导入患者的所有细胞中，而只是导入某些功能细胞中，且是体细胞。(5)完善如下基因治疗图：3利用细菌大量生产人类干扰素，下列叙述错误的是()A用适当的酶对载体与人类干扰素基因进行切割与黏合B用适当的化学物质处理受体细菌表面，将重组DNA导入受体细菌C通常通过检测目的基因产物来检测重组DNA是
11、否已导入受体细菌D受体细菌能合成人类干扰素说明目的基因完成了表达答案C解析用适当限制酶切割人类干扰素基因和载体，产生相同的黏性末端，再用DNA连接酶将其连接，A项正确；用Ca2处理细菌细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的感受态状态，B项正确；通常用抗性标记和测序来确定重组DNA是否已导入受体细胞，C项错误；目的基因导入受体细胞后，可以合成相应的蛋白质产物，说明其已完成表达，D项正确。4人类基因治疗报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。基因治疗是指()A把健康外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
12、B对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的C运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常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A解析基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D的说法都不符合基因治疗的概念。三、转基因生物的安全性问题和生物武器的危害性1关注转基因生物的安全性(1)转基因植物的安全性食用安全问题：长期食用某种转基因食品是否会导致某种“毒素”在人体内积累。生态系统的安全问题a
13、转基因植物的扩散对生物多样性有无影响。b导入的目的基因是否会扩散漂移到其他物种体内而导致自然界的混乱。c若大面积种植转基因植物，其残体分解物、根部分泌物等是否会对生态与环境造成大规模的负面效应等。(2)转基因动物的安全性：如转基因动物对人体健康的影响、对生态系统的影响等。2转基因生物安全性的保障措施建立相应的评估及预警机制，更加理性地利用转基因生物。3生物武器的危害性(1)可用微生物种类细菌：霍乱弧菌、炭疽杆菌等。病毒：埃博拉病毒、天花病毒等。(2)被用作生物武器的方法将致病基因插入不致病的微生物体内。将抗普通疫苗或药物的基因插入致病的细菌或病毒中。用于研制针对某一特定种群的生物武器。1对转基
14、因生物安全性的争论(1)关于转基因生物安全性的争论有哪些？答案食物安全、生物安全、环境安全。(2)假如外源基因是转移到农作物的叶绿体DNA上的，能通过花粉传播吗？为什么？答案不能。因为精子受精完成时，只是细胞核基因进入了受精卵。2理性看待转基因技术(1)如何正确对待转基因技术取得的成果？答案在生产和生活的某些方面，人类已离不开转基因技术成果，因此应充分利用其优点，同时关注、限制其缺点。(2)对转基因生物的风险防范措施有哪些？答案立法监控；多环节监控；安全评价。3生物武器的作用途径有哪些？答案吸入、误食、皮肤接触、蚊虫叮咬等。4对待生物武器的态度与转基因生物安全性的态度有何不同？答案对待生物武器
15、的态度是在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。对待转基因生物安全性的态度是趋利避害，而不能因噎废食。归纳总结(1)生物战剂侵入人体的4条途径吸入：生物战剂污染空气，通过呼吸道吸入，感染致病。误食：食用被生物战剂污染的水、食物而得病(如霍乱、痢疾等)。皮肤接触：生物战剂如炭疽杆菌、鼠疫杆菌，可以直接或间接经过皮肤、黏膜、伤口进入人体。昆虫叮咬：人被带有生物战剂的昆虫叮咬后，会因血液被污染而患病。(2)关于常规武器和生物武器的判断常规武器是核武器、化学武器、生物武器等大规模杀伤、破坏武器以外的武器，它是进行战争的基本手段。生物武器是以生物战剂杀伤有生力量和破坏植物生长的武器统称。具有局限性，容易受到温度、地形、风向等多种
