生物学案：基因工程的应用

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精1。3基因工程的应用问题导学一、植物基因工程活动与探究1．植物基因工程技术主要应用于哪些方面？2．可用于转基因植物的抗虫基因有哪些？抗病和抗逆基因有哪些？3．利用转基因改良植物品质的途径有哪两条?迁移与应用以下关于抗病毒转基因植物的说法,正确的是(）.A．抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒B．抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性C．抗病毒转基因植物可以抵抗害虫D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传,不会变异植物基因工程的应用外源基因类型及举例成果举例抗虫转基因植物抗虫基因:Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米抗病转基因植物(1）抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因；（2)抗真菌基因:几丁质酶基因、抗毒素合成基因抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒甜椒抗逆转基因植物抗逆基因：调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆和玉米改良品质的转基因植物优良性状基因:提高必需氨基酸含量的蛋白质编码基因、控制番茄成熟的基因、与花青素代谢有关的基因高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛二、动物基因工程活动与探究1．下表为动物基因工程的应用,请补充下列空白内容。外源基因举例成果举例用于提高动物生长速度外源____________转基因绵羊、转基因鲤鱼用于改善畜产品品质肠乳糖酶基因乳汁中含乳糖较少的转基因牛用转基因动物生产药物药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的________等调控组件转基因动物具有乳腺生物反应器作器官移植供体的转基因动物抑制供体抗原决定基因表达的调节因子或除去供体的抗原决定基因无________反应的转基因克隆猪器官2．动物乳腺生物反应器的原理、生产流程及优点是怎样的?迁移与应用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。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.请回答下列问题。（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。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不足的问题。(3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。三、基因治疗活动与探究1．基因治疗的原理是什么？2．体内基因治疗和体外基因治疗的过程有什么不同？迁移与应用基因治疗是指(）。A．把健康的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．运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常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（1）用基因工程的方法，使外源基因得以高效表达的菌类细胞株系一般称为“工程菌".(2）基因诊断是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。基因治疗指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。（3）体外基因治疗虽然操作复杂，但效果较为可靠。答案：课前·预习导学【预习导引】一、抗逆药物1．（1）杀虫活性的基因(2）Bt毒蛋白基因（3）化学农药2．（1)病原微生物（3）抗病毒的新品种3．（1）细胞内渗透压调节4．（2）蛋白质编码基因二、1．动物品种生物反应器器官移植2．生长激素基因3．肠乳糖酶基因乳糖4．药用蛋白基因启动子显微注射受精卵受精卵所需要的药品5．免疫排斥抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因免疫排斥反应三、1．基因工程外源基因2．细胞因子抗体疫苗激素3．糖蛋白抗病毒四、1．正常基因表达产物2．临床试验预习交流：1．提示:其后代很可能还患有这种遗传病。对患者进行相关细胞的基因替换,但这种局部细胞的基因替换，并没有改变其他部位细胞的基因，如精原细胞.其后代很可能还会患遗传病。2．提示：基因治疗的很多技术还不成熟,目前只是处于临床试验阶段。课堂·合作探究【问题导学】一、活动与探究:1．提示: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。2．提示：抗虫基因有：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;抗病基因有:病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因、几丁质酶基因、抗毒素合成基因等；抗逆基因有：调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因等。3．提示:（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.迁移与应用：B解析：抗病毒转基因植物只可以抵抗某些病毒，不是能抵抗所有病毒,不可以抗虫。抗病毒基因和植物体的其他基因一样存在基因突变的可能性.二、活动与探究：1．提示：生长激素基因启动子免疫排斥2．提示:(1）原理：利用基因工程，把动物的乳腺作为生产工具,使目的基因在其内表达,在分泌的乳汁中获得人类需要的生物产品.（2）生产流程：（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。迁移与应用: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，受体细胞通常是受精卵(或早期胚胎）,原因是受精卵（或早期胚胎）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受体细胞的基因组,通常采用的是DNA分子杂交技术。答案：(1）显微注射法（2）受精卵（或早期胚胎）受精卵（或早期胚胎)具有全能性,使外源基因在相应组织细胞中表达（3）DNA分子杂交（4）膀胱上皮三、活动与探究：1．提示：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．提示：迁移与应用：A解析：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，对原来的缺陷基因并没有作处理,这是治疗遗传病的最有效的手段。当堂检测1．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶（Amy）基因a，通过基因工程的方法，将基因a转到马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。下列说法正确的是（）.A．基因a只有导入马铃薯受精卵中才能表达B．目的基因来自细菌，可以不需要载体直接导入受体细胞C．基因a导入成功后,将抑制细胞原有的新陈代谢，开辟新的代谢途径D．目的基因进入受体细胞后，可随着马铃薯的DNA分子的复制而复制，传给子代细胞并表达答案：D解析：培育转基因植株可以以体细胞或受精卵作为受体细胞；目的基因必须借助载体才能导入受体细胞；目的基因导入成功后，不抑制细胞原有的代谢途径。2．下列哪项不属于植物基因工程的研究成果？（）A．转基因抗病毒土豆B．抗除草剂大豆C．富含赖氨酸的玉米D．生物反应器生产生长激素答案：D解析：植物基因工程主要应用有：利用转基因技术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）；利用转基因技术改良农作物的品质等。利用乳腺生物反应器生产生长激素属于动物基因工程的研究成果。3．利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内,转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30％,体型增大50%，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用（）。A．乳腺细胞B．体细胞C．受精卵D．精巢答案：C解析：受精卵是个体发育的起点，受精卵经过有丝分裂、分化发育成个体，所有组织细胞都含有与受精卵相同的遗传物质，且受精卵体积大、易操作，因而是基因工程最理想的受体细胞。4．下列关于基因工程的应用，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，与调节细胞内渗透压的基因无关答案：C解析：转基因抗虫棉转入了Bt毒蛋白基因。可用于转基因抗虫植物的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物