生物學(xué)案：基因工程的應(yīng)用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精1。3基因工程的應(yīng)用問(wèn)題導(dǎo)學(xué)一、植物基因工程活動(dòng)與探究1．植物基因工程技術(shù)主要應(yīng)用于哪些方面？2．可用于轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲(chóng)基因有哪些？抗病和抗逆基因有哪些？3．利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)的途徑有哪兩條?遷移與應(yīng)用以下關(guān)于抗病毒轉(zhuǎn)基因植物的說(shuō)法,正確的是(）.A．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抵抗所有病毒B．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物對(duì)病毒的抗性具有局限性或特異性C．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抵抗害蟲(chóng)D．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳,不會(huì)變異植物基因工程的應(yīng)用外源基因類型及舉例成果舉例抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物抗蟲(chóng)基因:Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因抗蟲(chóng)水稻、抗蟲(chóng)棉、抗蟲(chóng)玉米抗病轉(zhuǎn)基因植物(1）抗病毒基因：病毒外殼蛋白基因、病毒復(fù)制酶基因；（2)抗真菌基因:幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因抗病毒煙草、抗病毒小麥、抗病毒番茄、抗病毒甜椒抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗逆基因：調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因抗鹽堿和抗干旱的煙草、抗寒番茄、抗除草劑的大豆和玉米改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植物優(yōu)良性狀基因:提高必需氨基酸含量的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄成熟的基因、與花青素代謝有關(guān)的基因高賴氨酸玉米、耐儲(chǔ)存番茄、新花色矮牽牛二、動(dòng)物基因工程活動(dòng)與探究1．下表為動(dòng)物基因工程的應(yīng)用,請(qǐng)補(bǔ)充下列空白內(nèi)容。外源基因舉例成果舉例用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度外源____________轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)腸乳糖酶基因乳汁中含乳糖較少的轉(zhuǎn)基因牛用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物藥用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的________等調(diào)控組件轉(zhuǎn)基因動(dòng)物具有乳腺生物反應(yīng)器作器官移植供體的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物抑制供體抗原決定基因表達(dá)的調(diào)節(jié)因子或除去供體的抗原決定基因無(wú)________反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官2．動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器的原理、生產(chǎn)流程及優(yōu)點(diǎn)是怎樣的?遷移與應(yīng)用繼哺乳動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器研發(fā)成功后,膀胱生物反應(yīng)器的研究也取得了一定進(jìn)展?？茖W(xué)家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長(zhǎng)激素并分泌到尿液中.請(qǐng)回答下列問(wèn)題。（1）將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用方法是________。（2)進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí)，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入________中，原因是________________。（3）通常采用________技術(shù)檢測(cè)外源基因是否插入了小鼠的基因組.（4）在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的________細(xì)胞中特異表達(dá)。利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因構(gòu)建成表達(dá)載體后導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：（1)利用活細(xì)胞作為表達(dá)系統(tǒng)，表達(dá)效率高，無(wú)需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品。（2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來(lái)源不足的問(wèn)題。(3）降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。三、基因治療活動(dòng)與探究1．基因治療的原理是什么？2．體內(nèi)基因治療和體外基因治療的過(guò)程有什么不同？遷移與應(yīng)用基因治療是指(）。A．把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的B．對(duì)有缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，達(dá)到治療疾病的目的C．運(yùn)用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)生基因突變恢復(fù)正常D．運(yùn)用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達(dá)到治療疾病的目的（1）用基因工程的方法，使外源基因得以高效表達(dá)的菌類細(xì)胞株系一般稱為“工程菌".(2）基因診斷是采用基因檢測(cè)的方法來(lái)判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體?；蛑委熤咐谜；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法。（3）體外基因治療雖然操作復(fù)雜，但效果較為可靠。答案：課前·預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】一、抗逆藥物1．（1）殺蟲(chóng)活性的基因(2）Bt毒蛋白基因（3）化學(xué)農(nóng)藥2．（1)病原微生物（3）抗病毒的新品種3．（1）細(xì)胞內(nèi)滲透壓調(diào)節(jié)4．（2）蛋白質(zhì)編碼基因二、1．動(dòng)物品種生物反應(yīng)器器官移植2．生長(zhǎng)激素基因3．腸乳糖酶基因乳糖4．藥用蛋白基因啟動(dòng)子顯微注射受精卵受精卵所需要的藥品5．免疫排斥抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因免疫排斥反應(yīng)三、1．基因工程外源基因2．細(xì)胞因子抗體疫苗激素3．糖蛋白抗病毒四、1．正?；虮磉_(dá)產(chǎn)物2．臨床試驗(yàn)預(yù)習(xí)交流：1．提示:其后代很可能還患有這種遺傳病。對(duì)患者進(jìn)行相關(guān)細(xì)胞的基因替換,但這種局部細(xì)胞的基因替換，并沒(méi)有改變其他部位細(xì)胞的基因，如精原細(xì)胞.其后代很可能還會(huì)患遺傳病。2．提示：基因治療的很多技術(shù)還不成熟,目前只是處于臨床試驗(yàn)階段。課堂·合作探究【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】一、活動(dòng)與探究:1．提示:植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力（如抗除草劑、抗蟲(chóng)、抗病、抗干旱和抗鹽堿等)，以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。2．提示：抗蟲(chóng)基因有：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等;抗病基因有:病毒外殼蛋白基因、病毒復(fù)制酶基因、幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因等；抗逆基因有：調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因等。3．提示:（1)直接導(dǎo)入控制該性狀的結(jié)構(gòu)蛋白基因；（2)導(dǎo)入與該性狀有關(guān)的某種酶的基因.遷移與應(yīng)用：B解析：抗病毒轉(zhuǎn)基因植物只可以抵抗某些病毒，不是能抵抗所有病毒,不可以抗蟲(chóng)。抗病毒基因和植物體的其他基因一樣存在基因突變的可能性.二、活動(dòng)與探究：1．提示：生長(zhǎng)激素基因啟動(dòng)子免疫排斥2．提示:(1）原理：利用基因工程，把動(dòng)物的乳腺作為生產(chǎn)工具,使目的基因在其內(nèi)表達(dá),在分泌的乳汁中獲得人類需要的生物產(chǎn)品.（2）生產(chǎn)流程：（3）優(yōu)點(diǎn)：①產(chǎn)量高,易獲得目標(biāo)產(chǎn)品;②目標(biāo)產(chǎn)品質(zhì)量好，因?yàn)槿橄俳M織具有一整套全面對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行合成和加工的能力；③產(chǎn)品成本低；④從乳汁中提取產(chǎn)品，操作簡(jiǎn)單。遷移與應(yīng)用:解析：在基因工程中，若受體細(xì)胞是動(dòng)物細(xì)胞，常采用顯微注射的方法導(dǎo)入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮細(xì)胞合成人的生長(zhǎng)激素，在進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí)，受體細(xì)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，可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞中得到表達(dá).檢測(cè)目的基因是否插入受體細(xì)胞的基因組,通常采用的是DNA分子雜交技術(shù)。答案：(1）顯微注射法（2）受精卵（或早期胚胎）受精卵（或早期胚胎)具有全能性,使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞中表達(dá)（3）DNA分子雜交（4）膀胱上皮三、活動(dòng)與探究：1．提示：利用正常基因置換或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法，即把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi),使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能,從而達(dá)到治療疾病的目的。2．提示：遷移與應(yīng)用：A解析：基因治療是把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的，對(duì)原來(lái)的缺陷基因并沒(méi)有作處理,這是治療遺傳病的最有效的手段。當(dāng)堂檢測(cè)1．某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶（Amy）基因a，通過(guò)基因工程的方法，將基因a轉(zhuǎn)到馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細(xì)胞中存在。下列說(shuō)法正確的是（）.A．基因a只有導(dǎo)入馬鈴薯受精卵中才能表達(dá)B．目的基因來(lái)自細(xì)菌，可以不需要載體直接導(dǎo)入受體細(xì)胞C．基因a導(dǎo)入成功后,將抑制細(xì)胞原有的新陳代謝，開(kāi)辟新的代謝途徑D．目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，可隨著馬鈴薯的DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞并表達(dá)答案：D解析：培育轉(zhuǎn)基因植株可以以體細(xì)胞或受精卵作為受體細(xì)胞；目的基因必須借助載體才能導(dǎo)入受體細(xì)胞；目的基因?qū)氤晒?，不抑制?xì)胞原有的代謝途徑。2．下列哪項(xiàng)不屬于植物基因工程的研究成果？（）A．轉(zhuǎn)基因抗病毒土豆B．抗除草劑大豆C．富含賴氨酸的玉米D．生物反應(yīng)器生產(chǎn)生長(zhǎng)激素答案：D解析：植物基因工程主要應(yīng)用有：利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高農(nóng)作物的抗逆能力(如抗除草劑、抗蟲(chóng)、抗病、抗干旱和抗鹽堿等）；利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良農(nóng)作物的品質(zhì)等。利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)生長(zhǎng)激素屬于動(dòng)物基因工程的研究成果。3．利用基因工程技術(shù)將生長(zhǎng)激素基因?qū)刖d羊體內(nèi),轉(zhuǎn)基因綿羊生長(zhǎng)速率比一般的綿羊提高30％,體型增大50%，在基因操作過(guò)程中生長(zhǎng)激素基因的受體細(xì)胞最好采用（）。A．乳腺細(xì)胞B．體細(xì)胞C．受精卵D．精巢答案：C解析：受精卵是個(gè)體發(fā)育的起點(diǎn)，受精卵經(jīng)過(guò)有絲分裂、分化發(fā)育成個(gè)體，所有組織細(xì)胞都含有與受精卵相同的遺傳物質(zhì)，且受精卵體積大、易操作，因而是基因工程最理想的受體細(xì)胞。4．下列關(guān)于基因工程的應(yīng)用，說(shuō)法正確的是（）。A．我國(guó)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉是轉(zhuǎn)入了植物凝集素基因培育出來(lái)的B．可用于轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲(chóng)基因只有植物凝集素基因和蛋白酶抑制劑基因C．抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中，可使用的基因有幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因D．提高作物的抗鹽堿和抗干旱的能力，與調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)滲透壓的基因無(wú)關(guān)答案：C解析：轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉轉(zhuǎn)入了Bt毒蛋白基因?？捎糜谵D(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物