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成才之路生物,路漫漫其修远兮吾将上下而求索,人教版选修3,基因工程,专题一,第三节基因工程的应用,专题一,1举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。(重点)2了解基因工程的进展。3了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。,一、植物基因工程的成果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。(一)抗虫转基因植物1杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、_抑制剂基因、_抑制剂基因、植物凝集素基因等。2成果：抗虫植物如水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄等。,抗逆,品质,药物,蛋白酶,淀粉酶,(二)抗病转基因植物1植物的病原微生物：_、真菌和细菌等。2抗病基因种类(1)抗病毒基因：病毒_基因和病毒的复制酶基因。(2)抗真菌基因：_基因和抗毒素合成基因。(3)成果：抗烟草花叶病毒转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。,病毒,外壳蛋白,几丁质酶,(三)抗逆转基因植物1抗逆基因：调节细胞_的基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。2成果：具抗寒能力的烟草、番茄、具抗除草剂的大豆、玉米。(四)利用转基因改良植物品质1优良基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。2成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。,渗透压,二、动物基因工程的成果(一)提高动物的生长速度1生长基因：外源_基因。2成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。(二)改善畜产品的品质1优良基因：肠乳糖酶基因。2成果：转基因牛_含量少。(三)用转基因动物生产药物1基因来源：药用_基因_蛋白基因启动子。2成果：乳腺生物反应器。,生长激素,乳糖,蛋白,乳腺,(四)用转基因动物作器官移植的供体1器官供体：抑制或除去抗原决定基因。2成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。(五)基因工程药物1来源：转基因_。2成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。,工程菌,三、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，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病最有效的手段。2成果：将腺苷脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞，从而治疗复合型免疫缺陷症。,正常基因,思维激活1由细菌转化而来的工程菌合成的药物蛋白可能没有活性，为什么？2研究人员在进行复合型免疫缺陷症的基因治疗时，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？,答案1细菌属于原核生物，细胞内没有内质网、高尔基体等细胞器，核糖体合成的肽链不能被进一步加工和包装，因而产生的药物蛋白可能没有活性。2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，淋巴细胞只有具有这种酶才能产生抗体等免疫物质。,一、植物基因工程的应用,知识贴士：Bt毒蛋白基因产生Bt毒蛋白并无毒性，进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。青霉素是诱变后的高产青霉菌产生的，不是通过基因工程生产的。,以下关于抗病毒转基因植物的说法中正确的是()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，不会变异解析抗病毒转基因植物只可以抵抗某些病毒，不是所有病毒，不可以抗虫。抗病毒基因和植物体的其他基因一样存在基因突变的可能性。答案B,导学号65500044,金茶花是中国特有的观赏品种，但易被有害真菌感染得枯萎病，降低观赏价值。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，用转基因方法培育出了抗枯萎病的新品种。请据图回答：,导学号65500045,(1)将连接到上并形成，常用到的酶有_。(2)抗枯萎病的金茶花培育成功，从变异的角度来说，属于_。(3)通过检测，被侵染的金茶花叶片细胞具备了抗病性，这说明已经_。抗病基因是否表达可以从个体水平上做_实验，简述实验过程_。,答案(1)限制性内切酶、DNA连接酶(2)基因重组(3)表达抗病接种将普通金茶花和转基因金茶花分成两组，分别接种有害真菌，其他培养条件适宜且相同。培养一段时间观察两组金茶花的抗病情况，通过对照确定抗病基因是否表达。,解析是用限制性核酸内切酶切割质粒，是指目的基因的获取，是指目的基因与质粒在DNA连接酶的作用下形成重组质粒。(2)基因工程是在人为作用下将控制不同性状的基因重新组合从而改造生物性状，从本质上来说这种变异属于基因重组。(3)金茶花叶片细胞具备了抗病性，说明目的基因已在受体细胞中得到了表达。,二、动物基因工程的应用,知识贴士：动物基因工程的应用主要体现在提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物等方面。动物基因工程主要为了改善畜产品的品质，不是为了产生体型巨大的个体。,美国科学家运用基因工程的方法得到体型巨大的“超级小鼠”，运用的方法是()A把牛的生长激素基因和人的生长激素基因分别注入小白鼠体内B把牛的生长激素基因和人的生长激素基因分别注入小白鼠的受精卵中C把植物细胞分裂素基因和生长激素基因分别注入小白鼠的受精卵中D把人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注入小白鼠的卵细胞中,导学号65500046,解析外源的生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快。1982年，美国科学家将人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注射到小白鼠的受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”。答案B,下列说法中正确的是()A“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物B“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因C只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因在牛乳腺细胞中是纯合的D转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白答案D,导学号65500047,解析转基因动物是指细胞中被转入了外源基因的动物，而不是指出现新基因的动物，如发生基因突变可能会出现新基因，但发生了基因突变的动物不叫转基因动物；“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白，而不是人白蛋白基因；转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但由于基因的选择性表达，在肌肉细胞中该基因不表达，只能在牛乳腺细胞中表达并分泌到乳汁中，因而只能在转基因牛乳汁中获取人白蛋白。,三、基因治疗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，这是治疗遗传病的最有效的手段。1基因治疗种类和方法(1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞进行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。如腺苷酸脱氨酶基因的转移。(2)体内基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体组织细胞中转移基因。,2基因治疗现状基因治疗目前处于初期的临床试验阶段。可以说，在没有完全解释人类基因组的运转机制，充分了解基因控制机制和疾病的分子机理之前，进行基因治疗是十分困难的。另外，还存在着技术方面、伦理道德方面以及安全性方面的诸多困难。,3用于基因治疗的基因种类(1)从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代病变基因，或依靠其表达产物，来弥补病变基因带来的生理缺陷，如对血友病和地中海贫血病的治疗。(2)反义基因，即通过产生的mRNA分子，与病变基因产生的mRNA进行互补，来阻断蛋白质合成。(3)编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因，又叫做自杀基因。,下列关于基因工程应用的叙述，正确的是()A基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B基因诊断的基本原理是DNA分子杂交C一种基因探针能检测水体中的各种病毒D原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良,导学号65500048,解析基因治疗的常见类型是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，用健康的外源基因代替缺陷基因发挥作用，达到治疗疾病的目的。一种基因探针只能检测某种病毒，而不是各种病毒。原核基因可通过基因工程转移到真核生物体内，如抗虫棉的培育。答案B,下列有关基因治疗的说法正确的是()A把健康的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运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常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,导学号65500049,答案A解析目前实施的基因治疗措施有体外基因治疗和体内基因治疗，其基本方法都是把相应的正常基因导入有基因缺陷的相关细胞中，从而使病人恢复正常。,一、乳腺生物反应器和“工程菌”1乳腺生物反应器(1)优点：产量高、质量好、成本低、易提取。(2)操作方法：用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。为了使目标产品在乳腺中形成，需要使用乳腺蛋白基因的启动子等调控组件。,操作过程大致归纳为：获取目的基因(例如血清白蛋白基因)构建基因表达载体(在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子)显微注射导入哺乳动物受精卵中形成早期胚胎将胚胎移植到母体动物子宫内发育成转基因动物在雌性个体中使转入基因表达，从分泌乳汁中提取所需蛋白质。,2“工程菌”(1)用途：利用基因工程培育“工程菌”来生产药品。“工程菌”：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一般称为“工程菌”，如含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株，含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株都是“工程菌”。用基因工程生产的药品，从化学成分上分析都应该是蛋白质类。,(2)产品：利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。在基因工程中，若受体细胞是原核生物(如大肠杆菌)，则生产的“干扰素”是不具备活性的，因为原核细胞内无内质网、高尔基体等细胞器，只有核糖体，因此只能合成相应的蛋白质，而无法添加糖基，若使“干扰素”具有活性，还必须人工处理加上糖基。,二、转基因育种与传统杂交育种的比较,科学家们对一位因缺乏腺苷酸脱氨酶基因而患严重复合型免疫缺陷症的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的淋巴细胞取出，体外培养，然后，用反转录病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的淋巴细胞中，再将这些转基因淋巴细胞重新输入患者体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。,导学号65500050,请回答下列问题：(1)基因治疗是把健康的_导入有_的细胞内，以达到治疗疾病的目的。(2)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_。(3)上图甲所示的方法是从_的DNA中直接分离出基因，图乙所示的方法是用_方法人工合成基因。,解析图甲表示用限制酶将供体细胞的DNA切成许多片段，然后将片段通过载体转入不同的受体细胞，从中找到目的基因。图乙表示以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，再合成双链DNA，从而获得目的基因。答案(1)外源基因基因缺陷(2)载体腺苷酸脱氨酶基因淋巴细胞(3)供体细胞反转录,
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