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1、 中小学教育资源站（http:/)，百万资源免费下载，无须注册！中小学教育资源站 http:/ 基因工程的应用基因工程的应用【本节重难点本节重难点】 重点：1.基因工程在农业和医疗等方面的应用 难点：1.基因治疗 【知识精讲知识精讲】 教材梳理知识点一知识点一 植物基因工程的应用植物基因工程的应用 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和 抗盐碱等）以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 1.提高抗逆性 （1）常用抗虫基因：用于抗虫（杀虫）的基因主要是 Bt 毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、 淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。 （2）常用抗病基因：
2、a.抗病毒基因有：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；b.抗真菌 基因有：几丁质酶基因和抗毒素合成基因 （3）其他抗逆基因：环境条件对农作物的生产会造成很大影响，并且这些影响是多方面的， 因此，抗逆性基因也有多种多样，如：抗盐碱和干旱的调节细胞渗透压基因、抗冻基因、 抗除草剂基因等等。 2.改良植物品质 由于人们的食品含有的营养不平衡，不能满足人们对食品的要求，这样，可以通过转基因 技术，使植物能够合成某些本来不能合成的物质。如科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质 编码基因导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸 的含量。 3.生产药物XK 基因工程不但促进了传统技术
3、的变革，也为人类提供了传统产业难以得到的许多昂贵药品， 并已形成基因工程制药业的雏形。目前诸如人胰岛素、人生长激素、人脑激素、 干扰素、乙肝疫苗、蛋白 C、组织血纤维蛋白溶酶原激活剂等数十种基因工程药物已 实现商品化。此外，还有促红细胞生成素、白细胞介素2、肾素、心钠素等一大批珍贵药 品正处于试用或临床试验阶段。知识点二知识点二 动物基因工程的应用动物基因工程的应用 1.用于提高动物生长速度：由于外援生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快， 将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。如：转基因绵羊和转基因鲤鱼。 2.用于改善畜产品的品质：基因工程可用于改善畜产品的品质。如：有些人对牛
4、奶中的乳 糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状，科学家将肠乳糖酶基因导 入奶牛基因组，这样所获得的牛奶其成分不受影响，但乳糖的含量大大减低。 3.用转基因动物做器官移植的供体：目前，人体移植器官短缺是一个世界性的难题，用其 它动物的器官替代，又会出现免疫排斥现象，现在，科学家正试图利用基因工程方法对一 些动物的器官进行改造，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。知识点三知识点三 基因治疗基因治疗 1.概念：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，这是治疗遗传病的最有效的手段。中小学教育资源站（http:/)，百万资源免费下载，
5、无须注册！中小学教育资源站 http:/ 2.方法：体外基因治疗和体内基因治疗 体外基因治疗：先从病人体内获得某种相关细胞，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，最后重新输入患者体内，这种方法叫做体外基因治疗。 体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方法叫做体内基因治疗。 说明：对于遗传病的治疗最根本的方法是进行基因替换或修复。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正常基因，但在现实生活中是不可能 的，因为不可能人人在受精卵时期进行基因检查。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 B 细胞
6、进行基因替换，该个体就能正常分泌胰岛 素，糖尿病得以治疗；但这种局部细胞的基因替换，并没有改变其它部位细胞的基因，如 精原细胞，其后代很大可能还会患遗传性糖尿病。教材拓展教材拓展拓展点一拓展点一 该节内容是对第 2 节知识的综合运用，是近几年及今后几年高考的主考点。在 学习这部分知识时，要注意以下几点： 1.熟练、灵活掌握第 2 节的基础知识，形成系统的、完善的知识体系 2.目的基因来自其他生物，目的基因和受体细胞的基因构成基因重组，这是基因工程的原 理。 3.常考知识为基因操作的基本步骤 4.相关知识为 DNA 的结构和复制、基因控制蛋白质的合成及对性状的控制、基因突变、酶 的性质和作用、其
7、他生物工程等 5.解决的方法是学好相关知识，达到灵活运用程度，进行知识迁移。拓展点二拓展点二 基因治疗的过程（以镰刀形细胞贫血症的治疗为例）步骤过程获取正常的血红蛋白 基因用限制性核酸内切酶从人的 DNA 分子中切取血红蛋白基因形成重组载体用同一种限制性核酸内切酶在载体 DNA 上切开一个切口，用 DNA 连接酶将正常血红蛋白基因连接在载体 DNA 上，形成重组载体重组载体的转化与筛 选将携带正常血红蛋白基因的重组载体导入患者的造血干细胞中， 并将重组载体插入到染色体。用选择培养基筛选出含重组质粒 的造血干细胞。将含正常血红蛋白基 因的造血干细胞回输 给患者骨髓将携带正常血红蛋白基因的造血干细
8、胞输入患者骨髓中，此造 血干细胞产生含正常血红蛋白的红细胞，以根治镰刀形细胞贫 血症拓展点三拓展点三 利用微生物生产药物的优越性 所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建 成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比 有以下优越性： 1.利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出 大量药品 2.可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一 名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从 40 头牛或 50 头猪的胰脏中才能提取到。1978 年科 学家用 2 000 L 大肠杆菌发酵
9、液得到 100 g 胰岛素，相当于从 1 000 kg 猪胰脏中提取的量。中小学教育资源站（http:/)，百万资源免费下载，无须注册！中小学教育资源站 http:/ 又如，生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从 80 具尸体的脑下 垂体中提取生长素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。 3.降低生产成本，减少生产人员和管理人员。【典题分类精析典题分类精析】 考点一、植物基因工程的应用考点一、植物基因工程的应用 例 1下列说法正确的是 A用基因工程方法培育抗虫植物也能抗病毒B基因工程在畜牧业上应用的目的是培育体型巨大、品质优良的动物 C任何一种假单孢杆菌都
10、能分解四种石油成分，因此，假单孢杆菌是“超级细菌” D基因工程在农业生产上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物 分析：本题考查基因工程的应用。用基因工程方法培育的抗虫植物(如抗虫棉)不能抗病毒； 科学家培养超级动物的更重要的目的是利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达，获 得人类所需要的各类物质(如激素、酶、抗体等)；每一种假单孢杆菌只能分解石油中的某 一种成分，科学家利用生物工程的方法，把能分解三个烃类的基因转移到能分解另一种烃 类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的超级细菌。 答案：D 点评：抗虫和抗病毒不是一回事，抗虫棉转入的基因能够合成毒蛋白，害虫吃了这种毒
11、蛋 白后，能抑制害虫正常的新陈代谢，而对病毒不起作用，所以，抗虫棉抗虫而不抗病毒。 （参见知识点 1）例 2.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： （1）获得一般用 的方法，和结合能形成，最重要的是和 经处理后具有 。 （2）在过程中，获得抗病基因的金茶花细胞将经历 和 过程后 才能形成。 （3）抗枯萎病金茶花的培育成功说明一种生物的基因表达系统能够识别来自另一种生物的 DNA 的_。 （4）欲快速培育大量该抗病新品种，应该采用的技术是_。通过转基 因方法获得的抗病金茶花，将来产生的
12、配子中是否一定含有抗病基因？ 。 分析：要获得具有抗病基因的重组载体，首先用限制性内切酶切出抗病基因（目的基因） ， 并用同一种限制性内切酶在质粒这一环状 DNA 上切口，再用 DNA 连接酶将目的基因与质粒 连接在一起，形成重组载体。将重组载体导入茶花细胞中，由这一细胞发育成的植株就产 生了抗病性，说明抗病基因已得到了表达。如果重组载体存在于茶花细胞的细胞质中，则 抗病基因在茶花的有性生殖中符合细胞质遗传，即产生的雌配子中含有抗病基因，而雄配 子中一般不含有抗病基因。如果重组载体整合到了茶花细胞和中的 DNA 分子上，则抗病基中小学教育资源站（http:/)，百万资源免费下载，无须注册！中小
13、学教育资源站 http:/ 因在茶花的有性生殖中基因发生重组，产生的配子中也不一定含有抗病基因。因此，保持 后代都具有抗病性状的最好方法是无性繁殖，如植物组织培养（克隆） 。 答案：（1） 人工合成基因相同的黏性末端 （2） 脱分化 再分化 （3）脱氧核苷酸序列（遗传信息或碱基序列） （4） 植物组织培养 不一定 点评：绝大多数目的基因导入受体细胞中后，跟染色体 DNA 结合，属于核遗传。考点二、动物基因工程的应用考点二、动物基因工程的应用 例 3原有基因通过 DNA 重组技术得以改造的动物称为转基因动物。现在这一技术可使羊 奶中含有人体蛋白质，人类控制蛋白质合成的基因可以替代羊染色体上的相似
14、基因，右图 表示了这一技术的基本过程。请回答：（1）人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊染色体内，原因是 。 （2）从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是 。 将人体蛋白质基因“插入”羊体细胞染色体中的酶是 。 （3）将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达，使羊产生新的性状。这种变异属于。 （4）举出两例说明转基因技术的应用： ； 。 （5）假设人体蛋白质基因含有 12000 个碱基对，则该基因控制合成的蛋白质共有 个 氨基酸。 分析：本题考查识图能力、理解能力、分析问题能力和表达水平。主要考查知识点是：蛋 白质的结构、基因对性状的控制、转基因技术、蛋白质的简单计算、应用等知识点。 （1） 人体
15、蛋白质基因要能够“插入”到羊染色体内，必须要求人的 DNA 分子和羊染色体的 DNA 分子具有相同的空间结构和化学组成。 （2）基因的“剪刀”是限制性内切酶，基因的“针 线”是 DNA 连接酶。 （3）通过将人的基因重新组合到羊的 DNA 分子中，从而使羊产生新的 性状，所以这种变异属于基因重组。 （4）实际的例子还有：培育抗虫棉、培育“向日葵豆” 植株、基因治疗、在动物的乳腺细胞中培育人类需要的激素、抗体、酶等。 （5）按照基因 中每 3 对碱基决定 1 个氨基酸即可计算得出。 答案：（1）人和羊 DNA 分子的空间结构、化学组成相同；有互补的碱基序列（答出其 中一点即可） （2）限制性内切酶；DNA 连接
