《高中生物人教版选修三同步导学-1.3 基因工程的应用（理解+掌握+应用）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物人教版选修三同步导学-1.3 基因工程的应用（理解+掌握+应用）（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、三教上人（A+版-Applicable Achives）1.3基因工程的应用1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)，改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。2动物基因工程技术可以提高动物的生长速度、改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，还可以用转基因动物作器官移植的供体。3利用转基因的工程菌生产的药物包括细胞因子、抗体、疫苗、激素等。4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，是治疗遗传病最有效的手段。5基因治疗包括体外基因治疗和体内基因治疗。植物基因工程的应用自读教材夯基础1抗虫转基因植物与抗
2、病转基因植物 类型项目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杀虫活性的基因，将其导入植物中将抗病基因导入植物中基因种类Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因抗真菌基因：几丁质酶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、甜椒、番茄等意义减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染，降低了对人体健康的损害2其他抗逆基因抗逆基因作用成果调节细胞渗透压基因改变细胞内渗透压，提高抗盐碱、抗旱能力抗盐、抗旱烟草抗冻蛋白基因耐寒能力提高耐寒番茄抗除草剂基因
3、抗除草剂抗除草剂玉米3利用转基因改良植物的品质(1)方法：将优良性状基因导入植物，获得优良品质的植物。(2)意义：改良植物的某些品质。1转基因抗虫棉的目的基因是什么？是从哪种生物获取的？抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？提示：Bt毒蛋白基因；目的基因是从苏云金芽孢杆菌体内提取出来的；不能，因为抗虫基因具有专一性。2从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比，在害虫防治方面有哪些优越性。提示：减少化学农药使用量，降低了环境污染。跟随名师解疑难1抗虫转基因植物的类型及作用原理基因类型来源作用原理应用实例杀虫蛋白基因(Bt毒蛋白基因)苏云金芽孢杆菌Bt毒蛋白基因编码的蛋白质进入害虫肠道，在消化酶的
4、作用下，蛋白质被降解成有毒的多肽，多肽结合在肠上皮细胞的特异性受体上，导致细胞膜穿孔，细胞肿胀裂解，最后造成害虫死亡转基因抗虫棉蛋白酶抑制剂基因大豆、豇豆、番茄和马铃薯等蛋白酶抑制剂基因控制产生的抑制剂，可与害虫消化道中的蛋白酶结合形成复合物，从而阻断或降低蛋白酶的活性，使昆虫不能正常消化食物中的蛋白质。这种复合物还能刺激昆虫分泌过量的消化酶，引起害虫的厌食反应转基因烟草淀粉酶抑制剂基因禾谷类植物和豆科植物淀粉酶抑制剂基因控制产生的淀粉酶抑制剂，可以抑制昆虫消化道中的淀粉酶活性，使害虫不能消化淀粉，阻断害虫的能量来源转基因烟草植物凝集素基因植物界中广泛存在植物凝集素基因控制植物合成一种糖蛋白，
5、与昆虫肠道黏膜上的某些物质结合，影响害虫对营养物质的吸收和利用抗虫小麦、水稻2利用转基因改良植物品质的途径(1)直接导入控制该性状的结构蛋白基因。(2)导入与该性状有关的某种酶的基因或者改变关键酶的活性。转基因动物与基因工程制药自读教材夯基础1动物基因工程应用的几个方面项目应用基因来源或处理成果提高动物的生长速度外源生长激素基因转基因绵羊、转基因鲤鱼改善畜产品的品质肠乳糖酶基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少转基因动物生产药物药用蛋白基因乳腺蛋白基因的启动子乳腺生物反应器转基因动物作器官移植的供体抑制或除去抗原决定基因结合克隆技术培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官2基因工程药物(1)方式：
6、利用基因工程培育“工程菌”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。1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？(2)乳腺生物反应器有哪些优点？(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。提示：(1)转基因动物的乳腺。(2)产量高、质量好、成本低、易提取。(3)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。2分析用转基因动物作器官移植的供体时，应采取什么措施。提示：抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因。跟随名师解疑难乳腺(房)生物
7、反应器的原理、操作及应用(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。(2)操作过程：(3)主要用途：生产多肽类药物、基因工程疫苗、抗体、营养品等。目前，科学家已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要医药产品。特别提醒利用乳腺生物反应器生产蛋白质，受性别和发育时期的限制，而利用膀胱生物反应器生产蛋白质则不受此限制
8、。基 因 治 疗自读教材夯基础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。2成果将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。4目前所处阶段目前处于初期的临床试验阶段。分析教材P23复合型免疫缺陷症的基因治疗，回答下列问题：(1)研究人员将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的什么细胞？为什么不能转入其他的体细胞？(2)如何鉴定该患者是否治疗成功？提示：(1)淋巴细胞。腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的，淋巴细胞中具有这种酶才能产生抗体等免疫物质。(2)鉴定患者产生抗体的能力是否明显改善，免疫能力是否明显提高。跟随名师解疑难1基因治疗的原理
9、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基因治疗的过程3两种治疗途径的比较 途径比较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特别提醒基因治疗针对遗传病的治疗方法，是用正常基因去替代细胞内异常的基因，使正常基因的表达产物发挥功能，而非替换基因本身；另外，替换以后性状可以发生改变，但由于正常基因只是导入某些
10、功能细胞中，且是体细胞，所以获得的性状不会遗传给下一代。转基因植物的应用例1苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，据图回答下列问题：(1)将图中的DNA用Hind、BamH完全酶切后，反应管中有_种DNA片段。(2)图中表示Hind与BamH酶切、DNA连接酶连接的过程，此过程可获得_种重组质粒；如果换用Bst与BamH酶切，目的基因与质粒连接后可获得_种重组质粒。(3)目的基因插入质粒后，不能影响质粒的_。(4)图中的Ti质粒调控合成的vir蛋白，可以协助带有目的基因的TDNA导入植物细胞，并防止植物细胞中
11、_对TDNA的降解。(5)已知转基因植物中毒素蛋白只与某些昆虫肠上皮细胞表面的特异性受体结合，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞_。(6)生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目的是降低害虫种群中的_基因频率的增长速率。思路点拨精讲精析(1)若假设DNA可表示为：则由于上述两种酶形成的黏性末端不一样，所以被两种不同的限制酶切割之后所形成的片段有四种，即a、b、c、d。(2)同时被两种限制酶切割有两种不同的目的基因，即AB和BA，所以重组质粒有两种。Bst与BamH酶切割的末端一样，同时用这两种限制酶切割只能形成一种目的基因，所
12、以只能形成一种重组质粒。(3)质粒要进行复制才能表达出更多的产物，所以重组之后要能复制。(4)酶具有专一性，对TDNA的降解酶为DNA水解酶。(5)生物细胞表面的受体具有特异性，人类肠上皮细胞没有昆虫肠上皮细胞表面的特异性受体，所以该毒素蛋白对人类的风险相对较小。(6)自然选择是普遍存在的，纯种种植自然选择会使害虫抗性基因频率快速增长，所以混合种植的目的是降低害虫的抗性基因频率的增长速率。答案(1)4(2)21(3)复制(4)DNA水解酶(5)表面无相应的特异性受体(6)抗性动物基因工程技术的应用例21抗胰蛋白酶缺乏症是北美常见的一种单基因遗传病，患者成年后会出现肺气肿及其他疾病，严重者甚至死
13、亡。利用基因工程技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵，最终培育出能在乳腺细胞表达人1抗胰蛋白酶的转基因羊，从而更容易获得这种酶。下列关于该过程的叙述中错误的是()A载体上绿色荧光蛋白基因(GFP)的作用是便于筛选含有目的基因的受体细胞B将目的基因导入羊膀胱细胞中，将会更加容易得到1抗胰蛋白酶C培养出的转基因羊的所有细胞中都含有该目的基因，故该羊有性生殖产生的后代也都能产生1抗胰蛋白酶D目的基因与载体重组过程需要DNA连接酶的催化作用思路点拨 精讲精析载体上绿色荧光蛋白基因作为标记基因，可用于筛选含目的基因的受体细胞，选项A正确；将目的基因导入羊膀胱细胞中，制得膀胱生物反应器，获取产品将不受性
14、别和发育时期的限制，选项B正确；基因表达载体的构建需要限制酶和DNA连接酶，选项D正确；转基因羊有性生殖产生的后代会发生性状分离，有的子代不再具有转基因生物的特性，选项C错误。答案C规律方法 转基因生物自交后代性状分离比分析若将目的基因插入同源染色体中的一条染色体DNA中，则转基因生物可看做是杂合子。若用A表示含有目的基因的染色体，A表示不含目的基因的染色体，则有： AAAA1AA2AA1AA因此子代中不含目的基因的个体占1/4。随堂基础巩固1我国科学家利用基因工程技术将海藻合成酶基因转移到甘蔗体内，获得了抗旱、高产、高糖的甘蔗新品种。以下关于植物基因工程的说法，正确的是()A我国转基因抗虫棉是转入了植物凝集素基因培育出来的B可用于转基因植物的抗虫基因只有植物凝集素基因和蛋白酶抑制剂基因C抗真菌转基因植物中，可使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因D提高作物的抗盐碱和抗干旱的能力，与调节渗透压的基因无关解
