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1、13 基因工程的应用,课标领航 1举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。 2了解基因工程的进展。 3了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。 【重点】 基因工程在农业和医疗等方面的应用。 【难点】 基因治疗的方法。,情景导航 基因工程给人们带来了福音，其在农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等领域，展示出了美好的应用前景。例如，将一个具有杀虫效果的基因转移到棉花、水,稻等农作物中，这些转基因作物就有了抗虫能力,因此基因工程可被应用到农业领域；要是把抗虫基因转移到杨树、松树等树木中，基因工程就可被应用到林业领域；要是把生物激素基因转移到动物中去，这就与渔业和畜牧业有关了；如果利用微生物或动物细胞来
2、生产多肽药物，那么基因工程就可以应用到医学领域,核心要点突破,基础自主梳理,知能过关演练,13 基 因 工 程 的 应 用,基础自主梳理,一、植物基因工程的成果 1抗虫转基因植物 (1)杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、_抑制剂基因、 _ 抑制剂基因、植物凝集素基因等。 (2)成果：抗虫植物，如棉、玉米、马铃薯、番茄等。,蛋白酶,淀粉酶,2抗病转基因植物 (1)植物的病原微生物：_、真菌和细菌等。 (2)抗病基因种类 抗病毒基因：病毒_基因和病毒复制酶基因。 抗真菌基因：_酶基因和抗毒素合成基因。 成果：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。,病毒,外壳蛋白,几丁质,3抗逆
3、转基因植物 (1)抗逆基因：调节细胞_的基因，使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；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。 4转基因改良植物品质 (1)优良基因：必需_的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。 (2)成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。,渗透压,氨基酸含量多,思考感悟 某研究小组在利用基因工程改造棉花时，发现转入的基因始终不表达，其原因可能是什么？ 【提示】 构建基因表达载体时，没有加入启动子和终止子。,二、动物基因工程的成果 1提高动物的生长速度 (1)生长基因：外源_基因。 (2)成果：转基
4、因绵羊、转基因鲤鱼。 2改善畜产品的品质 (1)优良基因：肠乳糖酶基因。 (2)成果：转基因牛分泌的乳汁中,_含量少。,生长激素,乳糖,3转基因动物生产药物 (1)基因来源：药用_基因 _蛋白基因的启动子。 (2)成果：乳腺生物反应器。 4转基因动物作器官移植的供体 (1)器官供体：抑制或除去抗原决定基因。 (2)成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。,蛋白,乳腺,三、基因工程药品 1来源：转基因_。 2成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 四、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：将腺苷脱氨酶基因导入患者的淋巴细
5、胞。,工程菌,正常基因,核心要点突破,(2011年青岛市高二检测)金花茶是中国特有的观赏品种，但易被有害真菌感染得枯萎病，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)将连接到上并形成，常用到的酶有_。 (2)抗枯萎病的金花茶培育成功，从变异的角度来说属于_。 (3)经过转基因方法获得的抗病金花茶，将来产生的配子中是否一定含有抗病基因？ _。 (4)通过检测，被侵染的金花茶叶片细胞具备了抗病性，这说明已经_。从抗病基因是否表达可以从个体水平上做_实验，简述实验过程。,【尝试解答】 (1)限制性内切酶、DNA连接酶 (2)基因重组
6、 (3)不一定 (4)表达 抗病接种 将普通金花茶和转基因金花茶分成两组，分别接种有害真菌，其他培养条件适宜且相同。培养一段时间观察两组金花茶的抗病情况,通过对照确定抗病基因是否表达。,【解析】 (1)是用限制性核酸内切酶切割质粒，是指目的基因的获取，是指目的基因与质粒在DNA连接酶的作用下形成重组质粒。 (2)基因工程是在人为作用下将控制不同性状的基因重新组合从而改造生物性状，从本质上来说这种变异属于基因重组。 (3)转基因方法获得的抗病金花茶可能属于杂合子如Aa，将来产生的配子可能是A或a。 (4)金花茶叶片细胞具备了抗病性，说明目的基因已在受体细胞中得到了表达。,【误区警示】 植物杂交和
7、基因工程依据的原理都是基因重组。但基因工程中的基因重组不同于杂交过程中的基因重组，主要表现在不经过减数分裂和有性生殖过程，而是在人为控制条件下定向改变生物的性状。,跟踪训练 运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药作用，保护农业生态环境。根据以上的信息，下列叙述正确的是( ) ABt基因的化学成分是蛋白质 BBt基因中有菜青虫的遗传物质 C转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于Bt基因在其体内得以表达的结果。 D转基因抗虫油菜产生的
8、杀虫蛋白是无机物,解析：选C。Bt基因也被称为Bt毒蛋白基因，在该基因指导下表达出的蛋白质对害虫有毒害作用，能够杀死害虫，但对哺乳动物无害。该基因来自苏云金芽孢杆菌。把该基因通过基因工程手段导入植物体内可培育成抗虫植物，减少农药的使用量，既增加了农作物产量，也保护了环境。,1原理：利用基因工程技术，把动物的乳腺作为生产工具，使目的基因在其内表达，获得人类需要的生物产品。 2操作过程 获取目的基因构建基因表达载体显微注射进哺乳动物受精卵中形成胚胎将胚胎送入母体动物发育成转基因动物(只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达)。,3优点 (1)产量高，易获得目标产品。 (2)目标产品质量好，因为乳
9、腺组织具有一整套全面对蛋白质进行合成和加工的能力。 (3)产品成本低。 (4)从乳汁中提取产品，操作简单。,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_。 (3)通常采用_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_细胞中特异表达。,【尝试解答】 (1)显微注射法 (2)受精卵(或早期胚胎细胞) 受精卵(或早期
10、胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达 (3)DNA分子杂交(核酸探针) (4)膀胱上皮,【解析】 在基因工程中，若受体细胞是动物细胞，常采用显微注射的方法导入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮细胞合成人的生长激素，在进行基因转移时，当作受体细胞的通常是受精卵，其原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中得到表达。检测目的基因是否插入到受体细胞的基因组，通常采用的是DNA分子杂交技术。,【互动探究】 (1)上述过程的原理是什么？ (2)为何将目的基因导入膀胱上皮细胞更方便？ 【提示】 (1)基因重组。 (2)不受雌雄个体的限制。,【拓展提升】 利用微生物生产蛋白质类药物，是指
11、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不足的问题。 (3)降低生产成本，减少生产人员和管理人员。,1基因检测与基因治疗的比较,2基因治疗的原理、过程 (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,(2011年贵阳高二检测)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
12、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胞贫血症基因？请说明理由。,【尝试解答】 (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
13、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
14、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。 (4)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。,【探规寻律】 基因治疗的途径,跟踪训练 (2011年上饶高二检测)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 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,解析：选A。由于对基因治疗定义理解不到位，很容易错选B或C或D。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。,
