13 基因工程的应用Word文件下载.docx
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Bt毒蛋白水解成的有毒多肽与肠上皮细胞结合，形成细胞膜穿孔，细胞肿胀裂解死亡
苏云金芽孢杆菌
棉花
蛋白酶抑制剂基因
与害虫消化道内的蛋白酶结合形成复合物，降低蛋白酶活性，影响消化；
此复合物还能刺激昆虫分泌过量的消化酶，引起厌食反应
广泛存在于植物中
水稻、玉米、棉花、马铃薯等
淀粉酶抑制剂基因
抑制淀粉酶的活性，影响消化
植物凝集素基因
植物凝集素为糖蛋白，可与肠粘膜结合，影响营养物质的吸收和利用
注意：
A.抗虫基因的产物能抗虫，但不抗病毒、细菌等
B.Bt毒蛋白本身并无毒性，进入昆虫消化道被降解成的多肽有毒性
②方法：
将某生物中分离出的具有杀虫活性的基因导入农作物中，使其具有抗虫性
探究1.在种植转基因作物时，一般要将转基因作物与非转基因作物进行间行种植，其目的是什么？
降低害虫种群中抗性基因频率的增长速率
③种植转基因作物的优点：
减少农药的使用，降低生产成本，减轻环境污染。
（2）抗病转基因植物
①植物的病原微生物：
引起植物生病的微生物，主要有病毒、真菌、细菌等
②抗病基因种类：
A.抗病毒基因：
病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因
B.抗真菌基因：
几丁质酶基因和抗毒素合成基因
③意义：
许多作物没有抗病毒基因，能获得杂交育种无法获得的抗病毒新品种
（3）抗逆转基因植物
①抗逆性：
指抵抗不良环境的能力，如盐碱、干旱、低温、涝害等
②抗逆基因的种类及作用机理
抗逆基因
转基因作物
调节细胞渗透压基因
改变细胞渗透压，提高抗盐碱、抗旱能力
抗盐碱、抗旱烟草
抗冻蛋白基因
提高耐寒能力
抗寒番茄、烟草
抗除草剂基因
抗除草剂（杀死杂草而不损伤作物）
抗除草剂大豆、玉米
（4）利用转基因改良植物的品质
优良基因
必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因
将某些氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物或改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性
含赖氨酸的蛋白质编码基因的玉米
控制番茄果实成熟的基因
延迟番茄成熟
转基因延熟番茄
与植物花青素代谢有关的基因
改变花瓣颜色
转基因矮牵牛
小结：
基因工程育种的优点：
1目的性强②定向改变生物性状③育种周期短④克服远源杂交不亲和的障碍
【基础训练】
1.下列关于基因工程的叙述,正确的是
A.基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因B.细菌质粒是基因工程常用的运载体
C.通常用一种限制酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制酶处理运载体DNA
D.DNA连接酶的主要功能是将黏性末端碱基之间的氢键连接起来
2.用基因工程可使大肠杆菌合成人的蛋白质，下列叙述不正确的是
A.常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒
B.DNA连接酶和RNA聚合酶是重组质粒形成过程必需的工具酶
C.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒
D.导人大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达
3.某质粒上有标记基因如右所示。
外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因插入位置（插入点有a、b、c），请根据表中提供细菌的生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是
细菌在含青霉素培养基上生长情况
细菌在含四环素培养基上生长情况
①
能生长
②
不能生长
③
A.①是c；
②是b；
③是a B.①是a和b；
②是a；
③是b
C.①是a和b；
③是a D.①是c；
4.下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，有关的叙述中错误的是
A.基因工程的核心是基因表达载体的构建B.可以利用人的皮肤细胞来完成①过程
C.过程②必需的酶是逆转录酶，过程③必需的酶是解旋酶
D.在利用AB获得C的过程中，必须用同一种限制性内切酶切割A和B，使它们产生相同的黏性末端
5.为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。
我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。
（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的_________处，DNA连接酶作用于_________处。
（填“a”或“b”）
（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的最常用方法是法。
（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用___________技术。
该技术的核心过程是诱导_____________和___________。
（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的____________作探针进行分子杂交检测，又要用方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。
6.科学家已经将鱼的抗冻蛋白基因成功的导入到番茄体内，培育出具有很强耐寒能力的番茄。
请回答：
（1）要获得该抗冻蛋白基因，可采用
等方法。
从鱼的体内切割该抗冻蛋白基因所用的工具是
，其特点是
。
（2）某种细菌中的一种叫做EcoRI的限制酶，能够专一识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开。
假如用限制酶EcoRI处理以下的DNA序列片段，请先写出下面DNA的互补链，然后在图的右边画出限制酶EcoRI处理后的黏性末端。
GATTGGCCTTAAGCTCGA
（3）切割完成后，采用
酶将运载体和该抗冻蛋白基因连接，连接后得到的DNA分子称为
然后，一般采用
法将其导入番茄细胞内。
（4）再利用植物组织培养技术培养出的符合要求的植株，这其中所依据的原理是
（5）将鱼的抗冻蛋白基因“嫁接”到番茄上，并不影响番茄体内其他基因的表达，这说明
【拓展提升】
7．已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指。
如果在该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。
现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是A.3
B.4
C.9
D.12
8.现有一长度为1000碱基对的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoRI酶切后得到的DNA分子仍是1000碱基对，用KpnI单独酶切得到400碱基对和600碱基对两种长度的DNA分子，用EcoRI、KpnI同时酶切后得到200碱基对和600碱基对两种长度的DNA分子。
该DNA分子的酶切图谱正确的是
9.某质粒上有SalⅠ、HindⅢ、BamHI三种限制酶切割位点，同时还含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。
利用此质粒获得转基因抗盐烟草的过程如图所示请回答下列问题
（1）将含有目的基因的DNA与质粒分别用SalI酶切，酶切产物用______________催化连接后，两个DNA片段的连接结果有_____________种。
（2）在构建重组质粒时，应选用_两种酶对进行切割，以保证重组DNA序列的唯一性。
（3）为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应采用的酶是。
（4）为筛选出导入了重组质粒的农杆菌，应在培养基中加入，理由是
。
（5）将转入抗盐基因的烟草细胞培育成完整的植株需要用_______________技术，愈伤组织经__________ 进而形成完整植株，此过程除营养物质外还必须向培养基中添加______________。
（参考答案）
5．⑴aa⑵农杆菌转化法⑶植物组织培养脱分化再分化⑷耐盐基因一定浓度盐水浇灌
6.⑴从基因文库中获取目的基因（或利用PCR技术扩增目的基因或通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成）
限制性内切酶
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子
⑵（3分）CTAACCGGAATTCGAGCT
GATTGGCCTTAA
GCTCGA
CTAACCGG
AATTCGAGCT
⑶DNA连接酶
重组DNA
农杆菌转化法
⑷植物细胞的全能性
⑸不同生物的DNA在结构上具有统一性（或基因是生物的遗传物质结构和功能的基本单位）（2分）
8.⑴DNA连接酶3 ⑵SalⅠ、HindⅢ质粒和含抗盐基因的DNA（3）SalⅠ、HindⅢ
⑶氨苄青霉素重组质粒中含抗氨苄青霉素基因而抗四环素基因被破坏
⑷植物组织培养细胞增殖和分化（细胞分裂和再分化） 植物激素（或答“生长调节剂”、“生长素和细胞分裂素”）
9.⑴限制酶
DNA连接酶
导入酿酒酵母菌
⑵DNA分子杂交技术
抗原-抗体杂交或淀粉酶活性
该工程菌产生的淀粉酶可分泌至培养基，水解淀粉后的区域，遇碘不再变蓝色，产生透明圈
⑶测定相同培养条件下不同工程菌菌株的淀粉酶活性或酒精产量（2分）
⑷①工具酶主要来自微生物；
②最重要的目的基因供体库之一；
③目的基因的载体之一；
④作为受体细胞；
⑤提供用于发酵的工程菌（任选3条，每条1分，共3分）
【二次备课】
【作业布置】
【教学后记】
第2课时总第课时
二、动物基因工程前景广阔
1.转基因动物常用的方法：
显微注射法、精子介导的基因转移
常用的受体细胞：
受精卵
2.应用
应用
目的基因
转基因动物
提高动物的生长速度
外源生长激素基因
促进生长，提高生长速度
转基因绵羊、鲤鱼
改善畜产品的品质
肠乳糖酶基因
将乳糖分解，降低转基因牛奶中乳糖的含量
转基因奶牛
用转基因动物生产药物
药用蛋白基因+乳腺蛋白基因的启动子等调控组件
培育转基因动物，分泌乳汁来生产相应药品
转基因牛、山羊
药品有抗凝血酶、血清蛋白、生长激素等
用转基因动物作器官移植的供体
①某种调节因子
②设法除去抗原决定基因
①抑制抗原决定基因的表达
②不能合成相应的抗原
没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官
探究2.讨论交流：
乳腺生物反应器的生产流程及其优点。
①生产流程：
药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组，通过显微注射导入哺乳动物的受精卵中，然后培育成转基因动物
②优点：
产量高、质量好、成本低、易提取
探究3.讨论：
培育没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官的方法及其优势。
①制备流程：
将某种调节因子导入到供体动物基因组，抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官
②转基因克隆器官优势：
A.为移植器官的来源增加了新途径
B.克服了不同种生物器官移植的免疫排斥
探究4.器官移植是一个世界性难题，现在科学家发现可以用猪器官代替人的器官进行移植，其原因是什么？
猪的内脏构造、大小、血管分布与人类的极为相似，而且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远少于灵长目动物。
三、基因工程药物异军突起
1.来源：
转基因工程菌
工程菌是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系
探究4.选择微生物细胞作为受体细胞的原因有哪些？
2.成果：
利用“工程菌”可生产人的胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素、干扰素、乙肝疫苗等
①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干扰素：
是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白，它几乎可以抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药（抗生素是抗细菌的特效药）
③科学家用基因工程的方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素
四、基因治疗
1.定义：
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。
（基因治疗是指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）
将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞中，使淋巴细胞能够产生腺苷酸脱氨酶。
3.基因治疗的种类：
体外基因治疗和体内基因治疗
4.用于基因治疗的基因种类
①替代基因：
用正常基因替代病变基因，或依赖表达产物，来弥补病变基因带来的生理缺陷
②反义基因：
通过目的基因产生的mRNA与病变基因转录的mRNA互补，来阻断非正常蛋白质的合成
③自杀基因：
编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因
基因治疗目前都只处于初期的临床试验阶段
探究：
基因治疗是否可治疗所有疾病？
实施基因治疗就是用健康基因取代患病基因，对吗？
基因治疗只是针对遗传病的治疗方法。
是用正常基因去替代细胞内异常的基因，使正常基因的表达产物发挥功能，而非替换基因本身，另外替换以后性状可以发生改变，但由于正常基因只是导入某些功能细胞中，且是体细胞，所以获得的性状不会遗传给下一代。
思维拓展：
基因诊断
又称DNA诊断，是采用基因检测的方法来判断患者是否患有出现了基因异常（如
遗传病患者的基因缺陷）或携带病原体（如乙肝病毒）等
2.方法：
制作相应探针，利用DNA分子杂交原理，快速准确检测人类某种遗传病。
1.下列有关基因工程的叙述正确的是
A.DNA连接酶和质粒都是构建重组质粒必需的工具酶B.基因工程常以抗菌素抗性基因为目的基因
C.畜牧业上主要目的是培育体型巨大、品质优良的动物
D.蛋白质的结构可以为合成目的基因提供材料
2.科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体。
①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体细胞。
相关叙述中，正确的是
A.①②③④
B.①③④
C.②③④
D.①②④
3.基因治疗是指
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回复正常
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
4.下列关于基因工程应用的叙述，正确的是
A.基因治疗的实质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 D.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良
5.腺苷脱氨酶（ADA）基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是：
取出患者的白细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些白细胞注射入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。
下列有关叙述中，正确的是
A.正常ADA基因替换了患者的缺陷基因B.正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能
C.ADA基因缺陷症属于获得性免疫缺陷病D.白细胞需在体外培养成细胞系后再注射入患者体内
6.科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。
但在进行基因工程的操作过程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。
已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—，据图回答：
（1）过程①表示的是采取
的方法来获取目的基因。
（2）根据图示分析，在构建基因表达载体过程中，应用限制酶
切割质粒，用限制酶
切割目的基因。
用限制酶切割目的基因和运载体后形成的黏性末端通过
原则进行连接。
（3）人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，原因是
。
（4）人体的生长激素基因能在细菌体内成功表达是因为
写出目的基因导入细菌中表达的过程
（5）将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的，说明已导入了
，反之则没有导入。
7.在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。
下图为获得抗虫棉的技术流程。
请据图回答：
（1）A过程需要的酶有__________________。
（2）要把重组质粒导入土壤农杆菌，首先必须用
处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为
态；
然后将
在缓冲液中混合培养完成转化过程。
（3）含有重组质粒的土壤农杆菌侵染离体棉花叶片组织后，将离体棉花叶片组织培养成再生植株要经过[C]
和[E]
如要确保再生植株中含有抗虫基因，可在C过程的培养基中加
（4）如想利用分子杂交技术检测再生植株中的抗虫基因是否转录，应该用放射性同位素标记的目的基因作为探针与__________杂交。
8.利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。
2005年我省青岛“崂山奶山羊乳腺生物反应器的研制”项目通过鉴定，该项目生产的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品，造福人类健康。
下图为利用生物技术获得生物这一新品种和抗虫棉的过程，据图回答：
（1）在基因工程中，A表示
，如果直接从苏云金杆菌中获得抗虫基因，①过程使用的酶区别于其他酶的特点是
，B表示
（2）研究人员首先从相关基因组中获取了目的基因，并采用____
技术对目的基因进行了扩增，然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。
在重组载体的构建过程中需要的工具酶有______________。
（3）基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基因表达载体至少包括
部分。
（4）将目的基因导入受体细胞的过程中，在③过程中一般是采用
方法，在②过程中一般采用
方法，受体细胞一般是
（5）由于转基因表达产物存在于山羊的乳汁中，检测其体内是否出现药用蛋白，在分子水平上的检测方法及结果是什么?
（6）利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可直接饮用治病。
如果将药物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：
处于不同发育时期的 动物都可生产药物。
9.菊花的紫花和白花性状是由一对等位基因控制的，紫色（R）对白色（r）显性。
现已克隆到控制紫色的基因R，如果你打算利用上述材料开展研究，那么下表选项中，合理的是
选项
实验方案
实验目的
A
用白花植株与紫花植株杂交
判断显隐性
B
将控制开紫花的基因转入其他植物中
改变受体植物花的颜色
C
将R基因转入大肠杆菌并大量表达紫色蛋白
生产紫色蛋白用作染料
D
用紫花杂合子的嫩芽组织培养获得纯合子植株
用于育种
10.下图是获得抗虫棉的技术流程示意图。
卡那霉素抗性基因（kanr）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。
下列叙述正确的是
A.构建重组质粒过程中需要限制性内切酶和DNA连接酶
B.愈伤组织的分化产生了不同基因型的植株
C.卡那霉素抗性基因（kanr）中有该过程所利用的限制性内切酶的识别位点
D.抗虫棉有性生殖后代能保持抗虫性状的稳定遗传
11.基因敲除是应用DNA重组原理发展起来的一门新兴技术。
“基因敲除细胞”的构建过程如下：
第一步：
从小鼠囊胚中分离出胚胎干细胞（ES），在培养基中扩增。
这些细胞中需要改造的基因称为“靶基因”。
第二步：
构建基因表达载体。
取与靶基因序列同源的目的基因（同源臂），在同源臂上接入新霉素抵抗基因等。
由于同源臂与靶基因的DNA正好配对，所以能像“准星”一样，将表达载体准确地带到靶基因的位置。
第三步：
将表达载体导入胚胎干细胞，并与其内靶基因同源重组，完成胚胎干细胞的基因改造。
第四步：
基因改造后的胚胎干细胞增殖、筛选。
基本原理如下图所示：
请根据上述资料，回答下列问题：
（1）在把与靶基因序列同源的目的基因导入受体细胞前，应首先完成
，在这过程中所需要的工具
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