生物中圖版學(xué)案：第一單元第一章第二節(jié)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)必貴于專精第二節(jié)基因工程的應(yīng)用1．舉例說出基因工程的應(yīng)用.2．調(diào)查基因工程產(chǎn)品在社會(huì)中的應(yīng)用情況，討論轉(zhuǎn)基因生物的利與弊。一、基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用1．抗蟲棉（1)目的基因：蘇云金桿菌毒蛋白基因。（2）培育過程：通過基因工程的四步操作將毒蛋白基因?qū)朊藁?xì)胞并且在棉花細(xì)胞內(nèi)成功表達(dá)出毒蛋白。（3)意義：抗蟲作物的培育和種植,不但降低了作物的生產(chǎn)成本，使作物能穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，還降低了農(nóng)藥的使用，減輕了對(duì)環(huán)境的污染.2．金米（1）目的基因：有關(guān)胡蘿卜素合成的酶的基因。（2）培育過程:通過基因工程的四步操作將有關(guān)胡蘿卜素合成的酶的基因?qū)胨炯?xì)胞中，并誘導(dǎo)它們?cè)谒炯?xì)胞內(nèi)得以表達(dá)，使水稻中的雙香葉素—二磷酸轉(zhuǎn)化成β－胡蘿卜素.(3）作用：人們食用“金米”后，其中的β－胡蘿卜素在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化成維生素A，為深受維生素A缺乏癥之苦的人們帶來了“金色希望”。思考培育“金米”的目的是什么？提示:“金米”中含有β－胡蘿卜素，人們食用這種“金米"后，其中的β－胡蘿卜素能轉(zhuǎn)化為維生素A,有助于解決維生素A缺乏導(dǎo)致的健康問題。二、基因工程在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用1．基因工程藥物產(chǎn)品名稱受體細(xì)胞臨床應(yīng)用重組人胰島素大腸桿菌治療糖尿病重組人紅細(xì)胞生成素哺乳動(dòng)物細(xì)胞治療貧血病重組人生長激素大腸桿菌治療生長缺陷癥重組人表皮生長因子大腸桿菌治療燙傷、潰瘍等重組人腫瘤壞死因子大腸桿菌治療腫瘤重組人干擾素（多種)酵母菌等治療病毒感染、腫瘤等重組人白細(xì)胞介素（多種）大腸桿菌治療腫瘤重組尿激酶原大腸桿菌治療心臟病等重組人集落刺激因子哺乳動(dòng)物細(xì)胞輔助治療血友病、艾滋病等重組人抗血友病因子哺乳動(dòng)物細(xì)胞治療血友病重組人組織纖溶酶原激活物哺乳動(dòng)物細(xì)胞溶解血栓2．基因工程疫苗利用基因工程把病毒或細(xì)菌中起關(guān)鍵作用的、序列保守的蛋白質(zhì)的編碼基因?qū)胧荏w細(xì)胞,由受體細(xì)胞來生產(chǎn)這些蛋白質(zhì).這些蛋白質(zhì)經(jīng)純化后可以作為疫苗使用，其中不會(huì)含有病毒或有害細(xì)菌以及它們的遺傳物質(zhì).3．基因治療（1）概念：將正常基因或有治療作用的基因通過一定方式導(dǎo)入靶細(xì)胞內(nèi)，可以糾正基因缺陷而達(dá)到治療疾病的目的,這種技術(shù)稱為基因治療.（2)基因治療的策略：基因置換、基因修復(fù)、基因增補(bǔ)、基因失活等。(3)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的治療方案：獲取編碼血紅蛋白的正常基因→正常血紅蛋白基因與載體結(jié)合→將重組載體導(dǎo)入患者造血干細(xì)胞的染色體DNA中→將重組造血干細(xì)胞回輸?shù)讲∪说墓撬柚小a(chǎn)生正常血紅蛋白.思考基因治療是萬無一失的嗎？提示：不是。在基因治療的臨床試驗(yàn)中，有的已獲得初步成功，也有的失敗.1．如何培育轉(zhuǎn)基因植物？(1）過程.(2)技術(shù)：轉(zhuǎn)基因技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù)。（3）原理：基因重組、植物細(xì)胞的全能性。2．如何生產(chǎn)基因工程藥物?(1）一般過程。(2）技術(shù)：轉(zhuǎn)基因技術(shù)、微生物培養(yǎng)技術(shù)。3．如何生產(chǎn)基因工程疫苗？（比如乙肝疫苗的生產(chǎn)過程）4．基因治療的實(shí)例以鐮刀型細(xì)胞貧血癥的治療過程為例。步驟過程獲取正常的血紅蛋白基因用限制性內(nèi)切酶從人的DNA分子中獲取編碼血紅蛋白的正?；蛐纬芍亟M載體用同一種限制性內(nèi)切酶在載體DNA上切開一個(gè)切口，用DNA連接酶將正常血紅蛋白基因連接在載體DNA上，形成重組載體重組載體的轉(zhuǎn)化與篩選將攜帶正常血紅蛋白基因的重組載體導(dǎo)入患者的造血干細(xì)胞中，隨后，重組載體插入到患者染色體DNA上。用選擇培養(yǎng)基篩選出含重組載體的造血干細(xì)胞將含正常血紅蛋白基因的造血干細(xì)胞回輸給患者將攜帶正常血紅蛋白基因的造血干細(xì)胞回輸?shù)交颊吖撬柚校嗽煅杉?xì)胞能產(chǎn)生正常的血細(xì)胞，以根治鐮刀型細(xì)胞貧血癥題型一基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用【例1】為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開發(fā)利用備受關(guān)注.我國科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。（1)獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性內(nèi)切酶作用于圖中的________處,DNA連接酶作用于________處。（填“a"或“b”)（2）將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有花粉管通道法和________法.（3）為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的________作探針進(jìn)行分子雜交檢測,又要用________的方法從個(gè)體水平鑒定水稻植株的耐鹽性.解析:限制性內(nèi)切酶的切點(diǎn)選擇很嚴(yán)格，只會(huì)切斷某段特定DNA序列中的某個(gè)特定位點(diǎn)的磷酸二酯鍵，而DNA連接酶可以將該鍵連接起來。重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法還有基因槍法和花粉管通道法。轉(zhuǎn)基因是否成功，可測定是否有轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物產(chǎn)生，也可通過改變條件觀察植物性狀的變化來加以確定.答案：（1）aa（2）基因槍(3）耐鹽基因（目的基因)一定濃度鹽水澆灌（移栽到鹽堿地中）反思領(lǐng)悟：“基因手術(shù)刀"限制性內(nèi)切酶能夠?qū)Ｒ蛔R(shí)別特定的核苷酸序列，具有專一酶切位點(diǎn)?！盎蚩p紉針"DNA連接酶連接的是磷酸二酯鍵，而不是堿基對(duì)之間的氫鍵。題型二基因工程在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用【例2】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.最近，科學(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激素并分泌到尿液中。請(qǐng)回答下列問題。（1）將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用的方法是________。（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）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)。解析:(1）將外源基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞的常用方法是顯微注射法;（2）動(dòng)物體細(xì)胞的全能性會(huì)隨著動(dòng)物細(xì)胞分化程度的提高而逐漸受到限制,分化潛能逐漸變?nèi)酰鳛槭荏w細(xì)胞以受精卵或早期胚胎細(xì)胞最好,因?yàn)槿苄砸妆磉_(dá)，而外源基因隨個(gè)體發(fā)育也在相應(yīng)的組織細(xì)胞中表達(dá)；（3)乳房生物反應(yīng)器，應(yīng)使外源基因在乳腺細(xì)胞中表達(dá);而膀胱生物反應(yīng)器,應(yīng)使外源基因在膀胱上皮細(xì)胞中特異表達(dá).答案：（1）顯微注射法（2)受精卵（或早期胚胎）受精卵（或早期胚胎細(xì)胞）具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞中表達(dá)（3）膀胱上皮反思領(lǐng)悟：基因工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是構(gòu)建重組載體，重組載體導(dǎo)入植物受體細(xì)胞的方法有基因槍法、花粉管通道法。重組基因載體導(dǎo)入動(dòng)物受體細(xì)胞的方法是顯微注射法。1轉(zhuǎn)基因抗蟲棉可以有效地用于棉鈴蟲的防治.在大田中種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的同時(shí),間隔種植少量非轉(zhuǎn)基因的棉花或其他作物，供棉鈴蟲取食.這種做法的主要目的是(）A．維持棉田物種的多樣性B．減緩棉鈴蟲抗性基因突變?cè)黾拥乃俾蔆．使食蟲鳥有蟲可食D．維持棉田生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)解析：在大田中種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉時(shí)間久了，有抗性的害蟲數(shù)量會(huì)越來越多，且抗性程度越來越高.在大田中間隔種植少量非轉(zhuǎn)基因的棉花，可以減緩害蟲抗性基因突變的速率。答案：B2（多選)下列實(shí)例中，涉及基因重組的是()A．我國著名育種專家袁隆平利用雜交技術(shù)培育出超級(jí)水稻品種B．英國科學(xué)家利用細(xì)胞核移植技術(shù)克隆出綿羊多莉C．荷蘭科學(xué)家將人乳高鐵蛋白基因移植到牛體內(nèi)并成功表達(dá)D．乘宇宙飛船上過太空的辣椒種子發(fā)育成的植株結(jié)出的果實(shí)較平常的大一倍以上解析:袁隆平培育出的超級(jí)水稻品種是利用雜交技術(shù)根據(jù)基因重組原理培育成功的。C項(xiàng)屬于基因工程,基因工程也是利用基因重組原理，把一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi),定向地改造生物的遺傳性狀，即把不同種生物的基因組合在一起，并得以表達(dá)的過程。B項(xiàng)克隆羊多利的產(chǎn)生是無性生殖的過程，無基因重組現(xiàn)象。太空育種是利用的是基因突變?cè)?。答案：AC3基因治療是指（）A．把健康的外源基因?qū)氲接谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的B．對(duì)有基因缺陷的細(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)到治療疾病的目的答案：A4用基因工程生產(chǎn)胰島素的主要原因是（）A．工藝簡單，容易操作B．生產(chǎn)量大，價(jià)格較低C．所生產(chǎn)的胰島素可以口服D．所生產(chǎn)的胰島素療效大大提高解析：胰島素是治療糖尿病的有效藥物，過去從豬、牛等的胰臟中提取，產(chǎn)量低、價(jià)格高。用基因工程的方法可大量生產(chǎn)胰島素，成本隨之下降，價(jià)格也較低。答案：B5（2011·四川高考理綜）北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個(gè)氨基酸的重復(fù)序列，該序列重復(fù)次數(shù)越多,抗凍能力越強(qiáng)。下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過程示意圖，有關(guān)敘述正確的是（）A．過程①獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚基因組測序B．將多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達(dá)的新基因，不能得到抗凍性增強(qiáng)的抗凍蛋白C．過程②構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標(biāo)記基因，需要轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進(jìn)行篩選D．應(yīng)用DNA探針技術(shù),可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因