专题1 1.3 基因工程的应用
文档属性
| 名称 | 专题1 1.3 基因工程的应用 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2013-04-04 20:57:08 | ||
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文档简介
课件37张PPT。理解教材新知专
题
11.3把握热点考向应用创新演练知识点一知识点三考向一考向二知识点二 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。[自读教材·夯基础]
1．抗虫转基因植物与抗病转基因植物杀虫活性的基因抗病基因蛋白酶淀粉酶外壳蛋白几丁质酶化学农药2．其他抗逆基因抗盐碱、抗旱抗冻蛋白抗除草剂 3．利用转基因改良植物的品质
(1)方法：将 基因导入植物，获得优良品质的植物。
(2)意义：改良植物的 。优良性状某些品质 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 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。生长激素[自读教材·夯基础]
1．动物基因工程应用的几个方面肠乳糖酶抗原决定药用腺乳克隆技术免疫排斥反应基因器官移植2．基因工程药物
(1)方式：利用基因工程培育“ ”来生产药品。
(2)成果：利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素工程菌等。 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)①获取目的基因；②构建基因表达载体；③显微注射导入哺乳动物受精卵中；④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。 1．概念
把 导入病人体内，使该基因的 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 中，治疗复合型免疫缺陷症。正常基因表达产物淋巴细胞基因转移组织细胞4．目前所处阶段
目前处于 阶段。 初期的临床试验 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
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 [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。[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①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反应管中有________种DNA片段。
(2)图中②表示HindⅢ与BamHⅠ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BstⅠ与BamHⅠ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③的Ti质粒调控合成的vir蛋白，可以协助带有目的基因的T-DNA导入植物细胞，并防止植物细胞中____________________对T-DNA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①DNA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。BstⅠ与BamHⅠ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T-DNA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)2 1 (3)复制 (4)DNA水解酶
(5)表面无相应的特异性受体 (6)抗性 [例2] α1-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α1-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α1-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α1-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 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：
A＋A－×A＋A－
↓
1A＋A＋∶2A＋A－∶1A－A－
因此子代中不含目的基因的个体占1/4。点此进入
题
11.3把握热点考向应用创新演练知识点一知识点三考向一考向二知识点二 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。[自读教材·夯基础]
1．抗虫转基因植物与抗病转基因植物杀虫活性的基因抗病基因蛋白酶淀粉酶外壳蛋白几丁质酶化学农药2．其他抗逆基因抗盐碱、抗旱抗冻蛋白抗除草剂 3．利用转基因改良植物的品质
(1)方法：将 基因导入植物，获得优良品质的植物。
(2)意义：改良植物的 。优良性状某些品质 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 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。生长激素[自读教材·夯基础]
1．动物基因工程应用的几个方面肠乳糖酶抗原决定药用腺乳克隆技术免疫排斥反应基因器官移植2．基因工程药物
(1)方式：利用基因工程培育“ ”来生产药品。
(2)成果：利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素工程菌等。 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)①获取目的基因；②构建基因表达载体；③显微注射导入哺乳动物受精卵中；④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。 1．概念
把 导入病人体内，使该基因的 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 中，治疗复合型免疫缺陷症。正常基因表达产物淋巴细胞基因转移组织细胞4．目前所处阶段
目前处于 阶段。 初期的临床试验 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
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 [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。[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①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反应管中有________种DNA片段。
(2)图中②表示HindⅢ与BamHⅠ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BstⅠ与BamHⅠ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③的Ti质粒调控合成的vir蛋白，可以协助带有目的基因的T-DNA导入植物细胞，并防止植物细胞中____________________对T-DNA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①DNA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。BstⅠ与BamHⅠ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T-DNA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)2 1 (3)复制 (4)DNA水解酶
(5)表面无相应的特异性受体 (6)抗性 [例2] α1-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α1-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α1-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α1-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 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：
A＋A－×A＋A－
↓
1A＋A＋∶2A＋A－∶1A－A－
因此子代中不含目的基因的个体占1/4。点此进入