【同步学与练】高中生物人教版（2019）选择性必修3学案：第3章 第3节 基因工程的应用（学生版）

第3节基因工程的应用[学习目标]1.举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。2.乳腺生物反应器的制备过程。一、基因工程在农牧业方面的应用1．转基因抗虫植物(1)方法：从某些生物中分离出具有________的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。(2)成果：转基因抗虫________、玉米、大豆、________和马铃薯等。2．转基因抗病植物(1)背景：许多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常规育种的方法很难培育出抗病的新品种。(2)方法：科学家将来源于某些____________等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物。(3)成果：转基因抗病毒________、番木瓜和烟草等。3．转基因抗除草剂植物(1)背景：杂草常常危害农业生产，而大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作物，导致作物减产。(2)方法：将__________________________的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。(3)成果：转基因抗除草剂________、________、油菜和甜菜等。4．改良植物的品质优良基因成果________________的蛋白质编码基因富含赖氨酸的转基因玉米与植物花青素代谢相关的基因5.提高动物的生长速率(1)基因：外源生长激素基因。(2)成果：____________。6．改善畜产品的品质(1)基因：____________。(2)成果：转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。判断正误(1)转入外源生长素基因的转基因动物，生长速率更快()(2)转基因抗虫棉的Bt抗虫蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌()(3)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物()任务一：转基因植物和动物的培育1．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的优越性。2．为什么将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组能降低牛奶中的乳糖含量？3．转基因植物和转基因动物的制备用到的技术主要有哪些？1．转基因植物培育过程2．转基因动物的培育过程(以转基因牛培育过程为例)1．(2023·湖北荆州高二诊断)在应用农杆菌侵染植物叶片获得耐旱基因植株的实验步骤中，不需要的是()A．将转基因细胞进行脱分化和再分化B．用PEG诱导转基因细胞的原生质体融合C．将转基因幼苗栽培在干旱环境中以检验植株的耐旱性D．将耐旱基因插入农杆菌T－DNA并通过农杆菌侵染植物叶片细胞2．下列有关目的基因的操作能够改善产品品质的是()A．将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内B．将肠乳糖酶的基因导入奶牛的基因组C．将降解或抵抗某种除草剂的基因导入玉米D．将Bt抗虫蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达二、基因工程在医药卫生领域及食品工业方面的应用1．基因工程在医药卫生领域的应用(1)利用微生物或动植物的细胞进行基因改造，生产药物成果：________、抗体、疫苗、激素等。(2)利用哺乳动物生产药物①构建乳腺生物反应器a．目的基因：________基因。b．启动子：________________________的启动子。c．受体细胞：________。②成果：利用乳腺生物反应器生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α­抗胰蛋白酶等。(3)建立移植器官工厂①方法：在器官供体的基因组中导入____________，以抑制____________的表达，或设法________抗原决定基因，然后再结合________，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。②优点：解决人体移植器官短缺问题；避免________反应。2．基因工程在食品工业方面的应用(1)氨基酸：利用转基因生物合成阿斯巴甜的原料——________和________。(2)酶：利用转基因生物获得生产奶酪需要的________酶；利用转基因生物生产加工转化糖浆需要的________酶；利用转基因生物生产加工烘烤食品要用到的脂肪酶等。(3)维生素3．其他方面的应用：利用“超级细菌”来处理________，利用经过基因改造的微生物来生产________。判断正误(1)用大肠杆菌生产的人的胰岛素没有活性()(2)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中()(3)用基因工程技术生产工业酶的优点：纯度高、生产成本低、生产效率高()任务二：基因工程在医药卫生领域的应用1．与大肠杆菌相比，用酵母菌生产人的胰岛素有什么优势？2．药用蛋白基因存在于转基因动物的哪些细胞中？培育乳腺生物反应器时为什么要选用乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件与药用蛋白基因重组在一起？3．与工厂化生产药用蛋白相比，用动物乳腺生物反应器生产药用蛋白的优势有哪些？4．从生产的角度考虑，生物反应器选择的组织或器官要方便产物的获得，例如乳腺、膀胱、血液等，由此发展了动物乳腺生物反应器、动物血液生物反应器和动物膀胱生物反应器等。研制膀胱生物反应器时，应如何处理目的基因？5．膀胱生物反应器哪些方面优于乳腺生物反应器？3．下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是()A．人体移植器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题B．猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似C．灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪D．无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因4．(2023·湖南株洲高二期末)下列关于利用乳腺生物反应器生产药用蛋白的叙述，错误的是()A．需要将编码药用蛋白的基因与能在乳腺中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起B．常使用显微注射法将基因表达载体导入乳腺细胞C．需要借助于早期胚胎培养和胚胎移植技术培育出转基因动物D．药物的生产受转基因动物性别和年龄的限制

第3节基因工程的应用一、教材梳理1．(1)抗虫功能(2)棉花水稻2．(2)病毒、真菌(3)甜椒3．(2)降解或抵抗某种除草剂(3)玉米大豆4．必需氨基酸含量多转基因矮牵牛5．(2)转基因鲤鱼6．(1)肠乳糖酶基因判断正误(1)×(2)×(3)×解析(1)转入外源生长激素基因(而非生长素基因)的转基因动物，生长速率更快。(2)抗虫棉能抵抗棉铃虫的侵害，提高棉花的产量和品质，但不能抵抗病毒、细菌、真菌。(3)体细胞中出现了新基因的植物不一定是转基因植物，基因突变也可能出现新基因，这样的植物不能称为转基因植物。核心探讨任务一1．减少了化学农药的使用量，降低了环境污染；降低了生产成本。2．肠乳糖酶基因在奶牛乳腺细胞中表达出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。3．转基因植物：基因工程、植物组织培养。转基因动物：基因工程、动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植。典题应用1．B[转基因细胞是将目的基因导入受体细胞，不需要用PEG诱导转基因细胞的原生质体融合。]2．B[将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内是提高鲤鱼的生长速率，A不符合题意；导入肠乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量降低，改善了牛奶的品质，B符合题意；将降解或抵抗某种除草剂的基因导入玉米是转基因抗除草剂植物的应用，C不符合题意；Bt抗虫蛋白基因是抗虫基因，能够提高植物的抗虫能力，D不符合题意。]二、教材梳理1．(1)细胞因子(2)①a.药用蛋白b．乳腺中特异表达的基因c．受精卵(3)①某种调节因子抗原决定基因除去克隆技术②免疫排斥2．(1)天冬氨酸苯丙氨酸(2)凝乳淀粉3．环境污染能源判断正误(1)√(2)×(3)√解析(2)利用乳腺生物反应器生产医药产品，如人的血清白蛋白，需将人的血清白蛋白基因导入动物的受精卵中。核心探讨任务二1．酵母菌为真核生物，有生物膜系统，可通过内质网和高尔基体对产生的胰岛素进行加工和修饰，从而产生有活性的胰岛素。2．几乎存在于所有细胞中；目的是让药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达。3．(1)动物乳腺有完整的蛋白质翻译后修饰系统，生产的蛋白质活性高，更稳定。(2)产物直接经乳汁分泌，易提取。4．将目的基因与膀胱上皮细胞中特异表达的基因的启动子等调控元件重组。5．(1)正常尿液中蛋白质含量很少，所以从尿液中更容易提取分离产物。(2)不受性别限制，受体来源更广泛。(3)不受年龄限制。典题应用3．C[猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似，且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远少于灵长类动物，B正确，C