专题高二生物

1．3基因工程的应用专题1基因工程学习导航1.举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。[重点]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。[难点]新知初探思维启动一、植物基因工程的成果植物基因工程技术主要用于提高农作物的______能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产______等方面。抗逆药物1．抗虫和抗病转基因植物抗虫转基因植物抗病转基因植物基因种类__________基因、蛋白酶抑制剂基因、_______________基因、植物凝集素基因等①抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。②抗真菌基因：几丁质酶基因和____________基因成果棉、玉米、马铃薯、番茄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____________等Bt毒蛋白淀粉酶抑制剂抗毒素合成环境污染2.抗逆转基因植物(1)抗逆基因：调节____________的基因使作物抗碱、抗旱；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：烟草、大豆、番茄、玉米等。点拨基因工程育种相比诱变育种(1)目的性强，能定向改造生物的性状。(2)克服了远缘杂交不亲和的障碍,即打破物种间的生殖隔离。细胞渗透压抗冻蛋白二、动物基因工程的前景应用项目基因来源成果提高动物的生长速率外源__________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______含量少转基因动物生产药物药用_____基因＋乳腺蛋白基因的________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_________基因利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官生长激素乳糖蛋白启动子抗原决定三、基因工程药物1．药物来源：转基因的“________”。2．成果：重组人胰岛素、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．类型：______基因治疗和______基因治疗。3．成果：将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞，治疗____________________。工程菌正常基因体内体外复合型免疫缺陷症判一判(1)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌。(

)(2)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。(

)(3)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。(

)(4)直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内基因治疗。(

)××√×要点突破讲练互动要点一植物基因工程的应用植物基因工程的成果都是由两方面组成：一是外源基因来源；二是外源基因的表达成果。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．抗虫转基因植物杀虫基因种类：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。成果：转基因抗虫水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、烟草等植物。2．抗病转基因植物抗病基因种类：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因、几丁质酶基因、抗毒素合成基因。成果:抗烟草花叶病毒的转基因烟草、抗病毒的转基因小麦、抗马铃薯X病毒的转基因马铃薯等。3．其他抗逆转基因植物抗逆基因：调节细胞渗透压基因使作物抗盐碱和抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物抗寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。成果：抗盐碱、抗干旱的烟草；抗寒的番茄；抗除草剂的大豆、玉米。4．利用转基因技术提高作物产量目前科学家正在利用基因工程技术研究如何提高植物的光合效率和农作物的产量；研究将固氮细菌中的固氮基因转移到非豆科作物的细胞内，进而培育出具有生物固氮能力的非豆科农作物。5．利用转基因技术改良植物的品质优良基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因、与植物β­胡萝卜素合成有关的基因、与植物花青素代谢有关的基因。将这些优良基因导入植物细胞中改良植物的品质，如金米的培育。特别提醒目的基因在受体细胞中的存在部位与其遗传稳定性的关系(1)若存在于细胞质中，则该基因只能由母本传递给子代。(2)若存在于细胞核中的染色体上，则该基因通过母本和父本都能遗传给子代，遗传稳定性更强。例1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,用转基因的方法培育出了抗枯萎病的新品种。请据图回答问题。(1)将②连接到①上并形成③，常用到的酶有__________________________________________。(2)图中③除了含有②以外，还应有_____________________________________________。(3)经检测，被③侵染的金茶花叶片细胞具备了抗病性，这说明②已经________。欲快速培育大量该抗病新品种，应该采用的技术是植物组织培养，依据的理论基础是_________。(4)通过转基因方法获得的抗病金茶花，将来产生的配子中是否一定含有抗病基因？________；自交后代非抗病金茶花的比例为________。【解析】

(1)实现目的基因与运载体的结合需用同一种限制酶切割,产生相同的黏性末端,通过DNA连接酶连接在一起,形成基因表达载体。(2)基因表达载体的组成应包括：启动子、终止子、标记基因、目的基因等。(3)金茶花叶片细胞具备了抗病性，这说明目的基因已经表达，欲快速培育大量该抗病新品种，应该采用的技术是植物组织培养技术，其理论基础是植物细胞的全能性。(4)由于产生配子时，基因会发生分离,所以获得的转基因性状不一定能随着配子传递下去。【答案】

(1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶(2)启动子、标记基因、终止子(3)表达植物细胞的全能性(4)不一定1/4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，减少农药使用，保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是(

)A．Bt基因的化学成分是蛋白质B．Bt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含有Bt基因D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物解析：选C。Bt基因的化学本质是DNA，该基因来自某些细菌，不含有菜青虫的遗传信息，其控制合成的杀虫蛋白属于有机物，被害虫消化后变成有毒性的多肽，导致害虫死亡。要点二乳腺(房)生物反应器的原理、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(1)利用动物乳腺生物反应器技术时，受体细胞应为受精卵，并且目的基因在乳腺中表达，为了性状能稳定遗传应选用克隆技术繁殖。(2)若从尿液中提取目的基因产物，则膀胱上皮细胞应具有合成并分泌目的基因产物的能力，使之直接进入尿液，因为肾小球的过滤作用是不允许蛋白质通过的。继哺乳动物乳腺反应器研发成功后,膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，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)将目的基因导入动物细胞时，通常要将外源基因导入________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________细胞中进行特异性表达。例2【解析】

(1)将目的基因(人生长激素基因)导入动物细胞(小鼠受体细胞)的常用方法是显微注射技术。(2)在哺乳动物细胞中，受精卵或早期胚胎具有全能性，外源基因在相应的组织细胞中更容易表达，因此，在动物基因工程中，常将受精卵或早期胚胎细胞作为受体细胞。(3)检测目的基因(人生长激素基因)是否插入了转基因动物染色体的DNA(小鼠基因组)上的方法是DNA分子杂交技术。(4)由题中信息可知，人生长激素基因在小鼠的膀胱上皮细胞内进行了特异性表达。【答案】

(1)显微注射技术(2)受精卵(早期胚胎细胞)受精卵(或早期胚胎)具有全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达(3)DNA分子杂交(4)膀胱上皮【探规寻律】

(1)培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵。(2)培育转基因植物，受体细胞可选用受精卵或体细胞。若选用体细胞，再通过植物组织培养，即可获得转基因植株。(3)若生产基因工程药品，受体细胞一般选用细菌，利用细菌繁殖速度快的特点，可在短期内获得大量产品。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，且采集产物更方便。跟踪训练动物基因工程前景广阔，最令人兴奋的是利用基因工程技术使哺乳动物成为乳腺生物反应器，以生产所需要的药品，如转基因动物生产人的生长激素。科学家培养转基因动物成为乳腺生物反应器时(

)A．仅仅利用了基因工程技术B．不需要乳腺蛋白基因的启动子C．利用基因枪法将人的生长激素基因导入受精卵中D．需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”解析：选D。科学家培养转基因动物时涉及基因工程、胚胎工程等现代生物技术；生产生长激素时需要将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中,培养至适宜的胚胎阶段,移植到母体内，使其生长发育成转基因动物。要点三基因治疗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警示钟(1)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。(2)由于正常基因的表达掩盖了病变基因的表达，使病人表现正常，最终达到治疗疾病的目的。4．基因诊断与基因治疗的比较基因诊断基因治疗目的基因的作用制作相应探针，利用DNA分子杂交原理,快速、准确地检测疾病导入有基因缺陷的细胞中，替换相应基因的功能，治疗遗传病现状临床应用阶段临床试验阶段例3【解析】基因治疗是将正常的基因导入到有基因缺陷的细胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能；为获得大量含ADA正常基因的淋巴细胞，需在体外扩增