高中生物人教版选修3 1.3 基因工程的应用 学案（含答案）
文档属性
| 名称 | 高中生物人教版选修3 1.3 基因工程的应用 学案（含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 41.9KB | ||
| 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 | 2020-11-18 16:59:06 | ||
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文档简介
基因工程的应用
一、学习目标
1.列举基因工程在植物、动物和微生物方面的具体应用及取得的成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
二、重点难点
重点：基因工程在农业和医疗等方面的应用。
难点：乳腺生物反应器；基因治疗。
三、学习过程
（一）植物基因工程硕果累累
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 和利用植物生产 等方面。
1.可培育 转基因植物：因为用化学农药防治害虫最大的危害是 ，因此可将具有杀虫活性的基因导入到农作物中。用于杀虫的基因主要是 、 、 和 等，例如我国的转基因抗虫棉就是转入了 基因培育出来的，该基因是从 中分离出的，其抗虫机理为 。
2.可培育 转基因植物：使用最多的基因是 和 。抗真菌转基因植物中可使用的基因有 和 。
3.可培育其他 转基因植物：例如将可以调节 的基因，导入农作物体内来提高农作物的抗盐碱和抗干旱能力；将鱼的 基因导入烟草和番茄体内以增强耐寒能力。将 基因导入大豆、玉米等作物，喷洒除草剂时，杀死杂草而不损伤作物。
4.可利用转基因改良植物的 ：例如将富含 的蛋白质编码基因导入玉米获得转基因玉米，将控制番茄果实 的基因导入番茄，获得转基因延熟番茄。将与植物 的基因导入矮牵牛中，产生自然界没有的颜色变异。
（二）动物基因工程前景广阔
1.用于提高动物的生长 ：主要是将 基因导入绵羊或鲤鱼体内。
2.用于改善 的品质：例如将 基因导入奶牛基因组，使转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。
3.用转基因动物生产 。如将 基因与 等重组，通过 方法导入哺乳动物的 中，通过生长发育，转基因动物到达 后，可产生含有药物的乳汁，称为 ，目前已经生产 等医药产品。
4.用转基因动物作 的供体：主要的方法是将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制 的表达，或设法除去 基因，再结合克隆技术，培育出没有 反应的转基因克隆器官。
（三）基因工程药物异军突起
1.第一种基因工程药物是 。
2.工程菌：用 的方法，使 得到高效率表达的菌类 一般称为“工程菌”。
（四）基因治疗曙光初照
1.概念：基因治疗是把 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，这是治疗遗传病的最 的手段。
2.种类：基因治疗可分为 和 两种方法。前一种方法的实例是复合型免疫缺陷症，它是由于缺失了 基因无法合成 ，可将 基因转入 细胞中，再转入患者体内；后一种方法的实例是遗传性囊性纤维化病，治疗该病则是以 为载体，直接将 基因转入患者肺组织中。
（五）思考
1.植物基因工程主要应用于那些方面？请举例说明取得的相应成果。
2.利用基因工程可培育抗盐碱、抗干旱作物，这些抗性基因实际上是什么基因？
3.用动物乳腺作为反应器，生产高品质的蛋白质比工厂化生产的优越之处有哪些？
4.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？
5.请列举至少三种常见的基因工程药物、来源及其治疗的疾病。
6.基因治疗的途径有哪几条？一般治疗过程是怎样的？
四、自主练习
1.切取某动物合成生长激素的基因，用某种方法将此基因转移到鲇鱼的受精卵中，从而使得鲇鱼比同类个体大3～4倍，此项研究遵循的原理是（ ）
A.基因突变，DNA→RNA→蛋白质
B.基因工程，DNA→tRNA→蛋白质
C.细胞工程，DNA→RNA→蛋白质
D.基因重组，DNA→RNA→蛋白质
2.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的白蛋白提高了30多倍，这标志着我国转基因研究向产业化的目标迈进了一步。那么“转基因动物”是指（ ）
A.提供基因的动物
B.基因组中转入了外源基因的动物
C.能产生白蛋白的动物
D.能表达基因遗传信息的动物
3.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具有Bt基因
D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物
4.下列不属于基因工程方法生产的药品是 （ ）
A.干扰素 B.白细胞介素—2
C.青霉素 D.乙肝疫苗
5.基因治疗是指 （ ）
A.用DNA探针修复缺陷基因
B.用DNA探针检测疾病
C.将健康基因导入有基因缺陷的细胞中
D.将健康基因导入受体细胞
6.要彻底治疗白化病必须采用（ ）
A.基因治疗 B.医学手术
C.射线照射 D.一般药物
7.下列有关基因工程技术的应用中，对人类不利的是（ ）
A.制造“工程菌”用于药品生产
B.创造“超级菌”分解石油、DDT
C.重组DNA诱发受体细胞基因突变
D.导入外源基因替换缺陷基因
8.干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5?g，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素。如下图所示：
从上述方式中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是 （ ）
A.个体间的杂交 B.基因工程
C.细胞融合 D.器官移植
9.“工程菌”是指（ ）
A.用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系
B.用遗传工程的方法把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到新细胞株系
C.用基因工程的方法使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系
D.从自然界中选取的能迅速增殖的菌类
10.1990年，对一位缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。
（1）在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的 ，此基因工程中的目的基因是 ，目的基因的受体细胞是 。
（2）将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于产生了 ，产生这种物质的两个基本步骤是 、 。
参考答案
学习过程
（一）植物基因工程硕果累累
抗逆 品质 药物
1.转基因 环境污染 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 Bt毒蛋白 苏云金芽孢杆菌 Bt基因编码的蛋白质在害虫肠道内消化酶作用下降解为有毒的多肽，多肽导致肠上皮细胞细胞膜穿孔
2.抗病 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
3.抗逆 细胞渗透压 抗冻蛋白 抗除草剂
4.品质 赖氨酸 成熟 花青素代谢
（二）动物基因工程前景广阔
1.速度 生长激素基因
2.畜产品 肠乳糖酶基因
3.药物 药用蛋白基因 乳腺蛋白基因的启动子 显微注射 受精卵 泌乳期 乳腺生物反应器或乳房生物反应器 抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α-抗胰蛋白酶
4.器官移植 抗原决定基因 抗原决定基因 免疫排斥
（三）基因工程药物异军突起
1.重组人胰岛素
2.基因工程 外源基因 细胞株系
（四）基因治疗曙光初照
1.正常基因 表达产物 有效
2.体外基因治疗 体内基因治疗 腺苷酸脱氨酶基因 腺苷酸脱氨酶 腺苷酸脱氨酶基因 患者的淋巴 经过修饰的腺病毒
（五）思考
1.培育抗虫、抗病、抗逆转基因植物，转基因改良植物品质。举例：抗虫的棉花、马铃薯；抗病的甜椒、番茄；抗寒的烟草番茄；转基因的优良玉米等。
2.调节细胞渗透压的基因。
3.产量高、质量好、成本低、易提取。
4.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形成胚胎→将胚胎送入母体动物子宫内→发育成转基因动物。
5.胰岛素——工程菌——糖尿病；干扰素——大肠杆菌或酵母菌——抗病毒、抗肿瘤；生长激素——工程菌——（侏儒症）促进生长。
6.体外基因治疗和体内基因治疗。
（1）体外基因治疗的治疗过程：从病人体内获得淋巴细胞进行培养 → 在体外将正常的基因转移到培养的淋巴细胞中 → 筛选成功转移的细胞扩增培养 → 重新移入患者体内。
（2）体内基因治疗的治疗过程：直接向人体组织细胞中转移基因。
自主练习
1.D 2.B 3.C 4.C 5.C 6.A 7.C 8.B 9.C
10.（1）载体 正常腺苷脱氨酶基因 白细胞
（2）腺苷脱氨酶（抗体） 转录 翻译
一、学习目标
1.列举基因工程在植物、动物和微生物方面的具体应用及取得的成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
二、重点难点
重点：基因工程在农业和医疗等方面的应用。
难点：乳腺生物反应器；基因治疗。
三、学习过程
（一）植物基因工程硕果累累
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 和利用植物生产 等方面。
1.可培育 转基因植物：因为用化学农药防治害虫最大的危害是 ，因此可将具有杀虫活性的基因导入到农作物中。用于杀虫的基因主要是 、 、 和 等，例如我国的转基因抗虫棉就是转入了 基因培育出来的，该基因是从 中分离出的，其抗虫机理为 。
2.可培育 转基因植物：使用最多的基因是 和 。抗真菌转基因植物中可使用的基因有 和 。
3.可培育其他 转基因植物：例如将可以调节 的基因，导入农作物体内来提高农作物的抗盐碱和抗干旱能力；将鱼的 基因导入烟草和番茄体内以增强耐寒能力。将 基因导入大豆、玉米等作物，喷洒除草剂时，杀死杂草而不损伤作物。
4.可利用转基因改良植物的 ：例如将富含 的蛋白质编码基因导入玉米获得转基因玉米，将控制番茄果实 的基因导入番茄，获得转基因延熟番茄。将与植物 的基因导入矮牵牛中，产生自然界没有的颜色变异。
（二）动物基因工程前景广阔
1.用于提高动物的生长 ：主要是将 基因导入绵羊或鲤鱼体内。
2.用于改善 的品质：例如将 基因导入奶牛基因组，使转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。
3.用转基因动物生产 。如将 基因与 等重组，通过 方法导入哺乳动物的 中，通过生长发育，转基因动物到达 后，可产生含有药物的乳汁，称为 ，目前已经生产 等医药产品。
4.用转基因动物作 的供体：主要的方法是将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制 的表达，或设法除去 基因，再结合克隆技术，培育出没有 反应的转基因克隆器官。
（三）基因工程药物异军突起
1.第一种基因工程药物是 。
2.工程菌：用 的方法，使 得到高效率表达的菌类 一般称为“工程菌”。
（四）基因治疗曙光初照
1.概念：基因治疗是把 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，这是治疗遗传病的最 的手段。
2.种类：基因治疗可分为 和 两种方法。前一种方法的实例是复合型免疫缺陷症，它是由于缺失了 基因无法合成 ，可将 基因转入 细胞中，再转入患者体内；后一种方法的实例是遗传性囊性纤维化病，治疗该病则是以 为载体，直接将 基因转入患者肺组织中。
（五）思考
1.植物基因工程主要应用于那些方面？请举例说明取得的相应成果。
2.利用基因工程可培育抗盐碱、抗干旱作物，这些抗性基因实际上是什么基因？
3.用动物乳腺作为反应器，生产高品质的蛋白质比工厂化生产的优越之处有哪些？
4.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？
5.请列举至少三种常见的基因工程药物、来源及其治疗的疾病。
6.基因治疗的途径有哪几条？一般治疗过程是怎样的？
四、自主练习
1.切取某动物合成生长激素的基因，用某种方法将此基因转移到鲇鱼的受精卵中，从而使得鲇鱼比同类个体大3～4倍，此项研究遵循的原理是（ ）
A.基因突变，DNA→RNA→蛋白质
B.基因工程，DNA→tRNA→蛋白质
C.细胞工程，DNA→RNA→蛋白质
D.基因重组，DNA→RNA→蛋白质
2.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的白蛋白提高了30多倍，这标志着我国转基因研究向产业化的目标迈进了一步。那么“转基因动物”是指（ ）
A.提供基因的动物
B.基因组中转入了外源基因的动物
C.能产生白蛋白的动物
D.能表达基因遗传信息的动物
3.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具有Bt基因
D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物
4.下列不属于基因工程方法生产的药品是 （ ）
A.干扰素 B.白细胞介素—2
C.青霉素 D.乙肝疫苗
5.基因治疗是指 （ ）
A.用DNA探针修复缺陷基因
B.用DNA探针检测疾病
C.将健康基因导入有基因缺陷的细胞中
D.将健康基因导入受体细胞
6.要彻底治疗白化病必须采用（ ）
A.基因治疗 B.医学手术
C.射线照射 D.一般药物
7.下列有关基因工程技术的应用中，对人类不利的是（ ）
A.制造“工程菌”用于药品生产
B.创造“超级菌”分解石油、DDT
C.重组DNA诱发受体细胞基因突变
D.导入外源基因替换缺陷基因
8.干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5?g，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素。如下图所示：
从上述方式中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是 （ ）
A.个体间的杂交 B.基因工程
C.细胞融合 D.器官移植
9.“工程菌”是指（ ）
A.用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系
B.用遗传工程的方法把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到新细胞株系
C.用基因工程的方法使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系
D.从自然界中选取的能迅速增殖的菌类
10.1990年，对一位缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。
（1）在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的 ，此基因工程中的目的基因是 ，目的基因的受体细胞是 。
（2）将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于产生了 ，产生这种物质的两个基本步骤是 、 。
参考答案
学习过程
（一）植物基因工程硕果累累
抗逆 品质 药物
1.转基因 环境污染 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 Bt毒蛋白 苏云金芽孢杆菌 Bt基因编码的蛋白质在害虫肠道内消化酶作用下降解为有毒的多肽，多肽导致肠上皮细胞细胞膜穿孔
2.抗病 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
3.抗逆 细胞渗透压 抗冻蛋白 抗除草剂
4.品质 赖氨酸 成熟 花青素代谢
（二）动物基因工程前景广阔
1.速度 生长激素基因
2.畜产品 肠乳糖酶基因
3.药物 药用蛋白基因 乳腺蛋白基因的启动子 显微注射 受精卵 泌乳期 乳腺生物反应器或乳房生物反应器 抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α-抗胰蛋白酶
4.器官移植 抗原决定基因 抗原决定基因 免疫排斥
（三）基因工程药物异军突起
1.重组人胰岛素
2.基因工程 外源基因 细胞株系
（四）基因治疗曙光初照
1.正常基因 表达产物 有效
2.体外基因治疗 体内基因治疗 腺苷酸脱氨酶基因 腺苷酸脱氨酶 腺苷酸脱氨酶基因 患者的淋巴 经过修饰的腺病毒
（五）思考
1.培育抗虫、抗病、抗逆转基因植物，转基因改良植物品质。举例：抗虫的棉花、马铃薯；抗病的甜椒、番茄；抗寒的烟草番茄；转基因的优良玉米等。
2.调节细胞渗透压的基因。
3.产量高、质量好、成本低、易提取。
4.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形成胚胎→将胚胎送入母体动物子宫内→发育成转基因动物。
5.胰岛素——工程菌——糖尿病；干扰素——大肠杆菌或酵母菌——抗病毒、抗肿瘤；生长激素——工程菌——（侏儒症）促进生长。
6.体外基因治疗和体内基因治疗。
（1）体外基因治疗的治疗过程：从病人体内获得淋巴细胞进行培养 → 在体外将正常的基因转移到培养的淋巴细胞中 → 筛选成功转移的细胞扩增培养 → 重新移入患者体内。
（2）体内基因治疗的治疗过程：直接向人体组织细胞中转移基因。
自主练习
1.D 2.B 3.C 4.C 5.C 6.A 7.C 8.B 9.C
10.（1）载体 正常腺苷脱氨酶基因 白细胞
（2）腺苷脱氨酶（抗体） 转录 翻译