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1.3 基因工程的应用,一、植物基因工程的成果 1.植物基因工程的应用领域： (1)提高农作物的_。 (2)改良_。 (3)利用植物_等。,抗逆能力,农作物的品质,生产药物,2.抗虫转基因植物： (1)方法：从某些生物中分离出具有_，将其 导入作物中。 (2)目的基因：Bt毒蛋白基因、_抑制剂基因、_ 抑制剂基因、植物凝集素基因等。 (3)成果：转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等。 (4)意义：减少_的使用，降低生产成本，减少环境 污染，降低对人体健康的危害。,杀虫活性的基因,蛋白酶,淀粉酶,化学农药,3.抗病转基因植物： (1)方法：将_导入植物中。 (2)目的基因。 抗病毒基因：病毒_基因和病毒的复制酶基因。 抗真菌基因：_基因和抗毒素合成基因。 (3)成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草，抗病毒的转基因 小麦、甜椒、番茄等。 (4)意义：能获得用常规育种方法很难培育出的_ _。,抗病基因,外壳蛋白,几丁质酶,抗病毒新,品种,4.抗逆转基因植物： 抗逆转基因植物的类型及其所需目的基因(连线),5.利用转基因改良植物的品质： 实例一：,将必需氨基酸含量多的_ _导入植物中； 改变相关氨基酸_中 某种_的活性,获得,某种氨基酸含量大大 提高的转基因作物,蛋白,质编码基因,合成途径,关键酶,实例二： 将控制番茄_ 导入番茄 实例三： 将与植物_ _导入矮牵牛获得,获得,转基因延熟番茄,转基因矮牵牛,获得,果实成熟的基因,花青素代谢有关的,基因,二、动物基因工程的应用,生长激素,肠乳糖酶,蛋白,乳腺,器官移植,抗原决定基因,克隆技术,免疫排斥反应,三、基因工程药物 1.来源：_。 2.成果：细胞因子、_、_、激素等。 3.作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、_、 各种传染病、_、类风湿等疾病。,转基因工程菌,抗体,疫苗,遗传病,糖尿病,四、基因治疗 1.概念：把_导入病人体内，使该基因的表达产物发 挥功能，达到治疗疾病的目的。 2.方法： (1)体外基因治疗：从病人体内获得_，进行培养，在 体外完成_，筛选出成功转移的细胞_，最后 重新_。 (2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中_。,正常基因,某种细胞,基因转移,扩增培养,输入患者体内,转移基因,3.实质：正常基因的表达掩盖病变基因的表达，达到治疗疾病 的目的。 4.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。,淋巴细胞,【微点拨】 1.抗虫基因为什么不能抗病毒、细菌和真菌？ 提示：因为每种基因都有特定的结构和功能，具有专一性。抗虫基因只能抗虫。 2.转基因育种与传统育种方法相比较有哪些优点？ 提示：(1)目的性强，定向改造生物性状。 (2)克服远缘杂交不亲和的障碍。 (3)育种周期短。,3.培育转基因动物，为什么不选用体细胞而选用受精卵作为受体细胞？ 提示：动物已分化的体细胞全能性受到限制，而受精卵分化程度低，全能性容易表达。 4.基因工程药物与传统意义上的药物有什么区别？ 提示：基因工程药物生产效率高、针对性强、成本低、价格便宜。 5.治疗遗传病最有效的手段是什么？ 提示：基因治疗。,1.目前，植物基因工程技术不能应用于以下哪个方面( ) A.提高农作物的抗逆性 B.生产某些天然药物 C.改良农作物的品质 D.作器官移植的供体,【解析】选D。植物基因工程的主要成果表现在三个方面，即提高农作物的抗逆能力、改良农作物的品质和利用植物生产药物；动物基因工程则主要应用于提高动物生长速度、改善畜产品的品质、利用转基因动物生产药物、转基因动物作器官移植的供体等方面。两者都可用来生产药物。D项为动物基因工程技术的重要应用。,2.下列转基因植物与所选用的目的基因对应错误的是( ) A.抗虫棉Bt毒蛋白基因 B.抗病毒转基因烟草几丁质酶基因 C.抗盐碱和抗旱植物调节细胞渗透压的基因 D.耐寒的番茄抗冻基因 【解析】选B。抗病毒转基因植物所采用的基因，常使用病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。几丁质酶基因及抗毒素合成基因一般用作抗真菌转基因植物的目的基因，故选项B错。,3.能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是( ) A.单倍体育种 B.杂交育种 C.基因工程育种 D.多倍体育种 【解析】选C。要让动物蛋白在植物体内表达，必须将控制动物蛋白合成的相关基因导入植物细胞中并让其表达，因此需要通过基因工程技术实现。,4.转基因技术可以改良动物品种，生产人类需要的药用蛋白。下列符合生产药用蛋白的是( ) A.养殖转生长激素基因鲤鱼 B.养殖抗口蹄疫病毒转基因兔 C.养殖转乳糖酶基因牛 D.从牛乳汁中获得人血清白蛋白 【解析】选D。转基因工程可以利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内的表达，从这些动物的乳腺细胞中获得人类所需要的各类物质，如激素、血清白蛋白等。,5.下列属于用基因工程方法生产的药物是( ) 干扰素 白细胞介素 青霉素 乙肝疫苗 A. B. C. D. 【解析】选C。用基因工程生产的药物都是蛋白质类的，通过基因工程生产的药物有胰岛素、干扰素、白细胞介素、生长激素、血清白蛋白、肿瘤坏死因子、乙肝疫苗等。青霉素是经诱变育种方法培育出高产青霉素菌种，然后再通过发酵工程生产的。,6.若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是( ) A.减少氮肥的使用量，降低生产成本 B.减少氮肥的使用量，节约能源 C.避免氮肥使用过多引起环境污染 D.改良土壤结构 【解析】选C。利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，可以减少氮肥的使用量，避免造成水体富营养化等。,7.科学家已能运用基因工程技术，让羊的乳腺细胞合成并分泌抗体。下列相关叙述中不正确的是( ) A.该技术将导致定向变异 B.DNA连接酶把目的基因与载体的黏性末端的碱基对连接起来 C.蛋白质中的氨基酸可为合成目的基因提供资料 D.受精卵是理想的受体,【解析】选B。在基因工程操作程序中，所用的DNA连接酶连接的不是目的基因与载体的黏性末端的碱基对，而是目的基因与载体DNA两条链的骨架，即脱氧核糖与磷酸的连接，也就是说，DNA连接酶只能催化断开的DNA双链重新形成磷酸二酯键。由蛋白质中的氨基酸序列可推知相应的mRNA中的核苷酸序列，进而可推测相应基因中的脱氧核苷酸序列，从而可以用化学合成方法人工合成目的基因。转基因羊的乳腺细胞及全身所有的组织细胞均来自受精卵的有丝分裂，遗传物质都与受精卵完全相同，而受精卵体积较大，操作较容易，也能保障发育成的个体所有细胞都含有外源基因。,一、植物基因工程的应用,【易错提醒】 有关Bt毒蛋白的两点提醒 (1)本身不具有毒性：Bt毒蛋白基因控制合成的毒蛋白本身没有毒性，只有被害虫摄食进入消化道被消化分解为多肽后才具有毒性。 (2)发挥抗虫作用的机理：Bt毒蛋白水解成的多肽与害虫的肠上皮细胞的特异性受体结合，导致其细胞膜穿孔，细胞肿胀裂解而使害虫死亡。,1.(2014青岛高二检测)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，减少农药作用，保护生态环境。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Bt基因在其体内得以表达的结果 D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物,【解题关键】解答本题的关键点： (1)明确Bt基因的本质是DNA，Bt基因的表达产物杀虫蛋白属于有机物。 (2)知道Bt基因表达能产生抗虫效果。 【解析】选C。Bt基因也被称为Bt毒蛋白基因，在该基因指导下表达出的蛋白质对害虫有毒害作用，能够杀死害虫，但对哺乳动物无害。该基因来自苏云金芽孢杆菌。把该基因通过基因工程手段导入植物体内可培育成抗虫植物，减少农药的使用量，既增加了农作物产量，也保护了环境。,2.(2013宁波高二检测)抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是( ) A.抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒 B.抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性 C.抗病毒转基因植物可以抗害虫 D.抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异,【解题关键】解答本题需要明确以下两点： (1)抗病毒转基因植物的培育原理和过程：将外源抗病毒基因导入植物受体细胞，并使其成为受体(细胞)遗传物质的一部分，因而与转基因植物原有遗传物质一样，具有遗传性和变异性。 (2)基因表达产物及其特点：某抗病毒基因合成的毒蛋白只能抗特定的某种病毒，而不能抗所有病毒，更不能抗害虫。,【解析】选B。抗病毒转基因植物是将外源抗病毒基因导入植物受体细胞，并使抗病毒基因在受体细胞中表达，然后通过组织培养，获得抗病毒转基因植物。由于外源抗病毒基因具有特异性，因而其表达产物具有特异性或局限性，只能抵抗某种或某类病毒，不可能抵抗所有病毒，更不能抗害虫，故选项B正确，而选项A、C错误。目的基因导入受体细胞后，可以随受体内的自身遗传物质稳定遗传，也会同自身遗传物质一样发生变异。,二、乳腺生物反应器与基因治疗 1.乳腺生物反应器： (1)操作过程：,(2)主要用途：生产多肽类药物、工程疫苗、抗体、营养品等。 (3)乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别：,2.基因治疗： (1)过程：,(2)途径：,(3)基因诊断与基因治疗的比较：,【易错提醒】 正常基因没有改变病变基因的表达途径 在基因治疗的过程中，正常基因、病变基因都可以表达，由于正常基因的表达掩盖了病变基因的表达，使病人表现正常，最终达到治疗疾病的目的。,1.(2014蚌埠高二检测)采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。但是人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中，以下有关叙述正确的是( ) A.人体细胞中凝血因子基因的碱基对数目小于凝血因子氨基酸数目的3倍 B.可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的DNA分子导入山羊的受精卵 C.在该转基因羊中，人凝血因子基因只存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中 D.人凝血因子基因开始转录时，在DNA连接酶的催化下以DNA的一条链为模板合成mRNA,【解题关键】解答本题需明确两个方面： (1)基因中碱基对数目与其控制合成的蛋白质中氨基酸数目的关系。 (2)只有羊的乳汁中含有人凝血因子是基因选择性表达的结果。,【解析】选B。凝血因子基因含有启动子和终止子，所以凝血因子基因的碱基对数目大于凝血因子中氨基酸数目的3倍，A项错误。动物基因工程中，常用显微注射技术，将含有目的基因的重组DNA分子导入受体细胞，B项正确。因为将目的基因导入的是受精卵，所以转基因羊的体细胞中都含有人凝血因子基因，C项错误。基因的转录需要RNA聚合酶，不需要DNA连接酶，D项错误。,2.人类基因治疗报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。基因治疗是指( ) A.把健康外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的 B.对有缺陷的细胞进行检测、修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的 C.运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常 D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的,【解题关键】解答本题注意突破以下两点： (1)正确理解基因治疗的原理。 (2)注意基因治疗和基因诊断的区别。基因诊断是在DNA水平上分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。,【解析】选A。基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D的说法都不符合基因治疗的概念。,【互动探究】 (1)题1中，乳汁中含人凝血因子的转基因羊称为什么？ 提示：乳腺(或乳房)生物反应器。 (2)题1中对培育成功的转基因羊有性别要求吗？为什么？ 提示：有。必须是雌性个体，否则导入的基因不能表达。,【方法规律】基因治疗的分析 (1)原理：将正常基因导入病人体内，治疗疾病。 (2)方法：体外基因治疗和体内基因治疗。 (3)受体细胞：特殊功能的体细胞。 (4)基因治疗不是修复、切除缺陷基因。,
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