高中生物专题1基因工程13基因工程的应用 教案 新人教版选修3 42.docx

1、高中生物专题1基因工程13基因工程的应用 教案 新人教版选修3 42基因工程的应用1.植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。2用于转基因植物的杀虫基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。3动物基因工程技术可以提高动物的生长速度、改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，还可以用转基因动物作器官移植的供体。4利用转基因的工程菌生产的药物包括细胞因子、抗体、疫苗、激素等。5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，是治疗遗传病最有效的手段。一、植物基因工程的应用1

2、抗虫转基因植物(1)杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。(2)成果：转基因抗虫棉、水稻等。(3)实例：结合抗虫棉的培育过程图填空从图中可以看出，目的基因是Bt毒蛋白基因，使用的载体是Ti质粒，将目的基因表达载体导入受体细胞的方法是农杆菌转化法。请写出两种检测目的基因是否表达的方法：抗原抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫。2抗病转基因植物(1)抗病基因种类：抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因等。抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因等。(2)成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草、抗病毒的转基因小麦等。3抗逆转基因植物连线4利用转基因改良植物的品

3、质连线二、动物基因工程的应用填表项目应用基因来源或处理成果提高动物的生长速度外源生长激素基因转基因绵羊、转基因鲤鱼改善畜产品的品质肠乳糖酶基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少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乳腺生物反应器转基因动物作器官移植的供体抑制或除去抗原决定基因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三、基因工程药物1来源：利用基因工程培育“工程菌”来生产的药品。2种类：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。3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。由于干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，因此它是一种抗病毒的特效药。四、基因治疗1概念：把正常基因导入

4、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。2类型：(1)体外基因治疗： (2)体内基因治疗：是直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。3成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞中，可治疗复合型免疫缺陷症。1我国科学家利用基因工程技术将海藻合成酶基因转移到甘蔗体内，获得了抗旱、高产、高糖的甘蔗新品种。以下关于植物基因工程的说法，正确的是()A我国转基因抗虫棉是转入了植物凝集素基因培育出来的B可用于转基因植物的抗虫基因只有植物凝集素基因和蛋白酶抑制剂基因C抗真菌转基因植物中，可使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因D提高作物的抗盐碱和抗干旱的能力，与调节渗透压的基因无关解析

5、：选C我国的抗虫棉是转入了Bt毒蛋白基因培育出来的；抗虫基因还有Bt毒蛋白基因、淀粉酶抑制剂基因等；利用可以调节细胞渗透压的基因，可提高作物抗盐碱和抗旱的能力。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抗病毒转基因植物常使用病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因作为目的基因；几丁质酶基因及抗毒素合成基因一般用于抗真菌转基因植物的目的基因。3工程菌是指()A用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系B用遗传工程的方法把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到新

6、细胞株系C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D从自然界中选取的能迅速增殖的菌类解析：选C工程菌是指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。4下列不属于利用基因工程技术制取的药物是()A在大肠杆菌体内制取白细胞介素B在酵母菌体内获得干扰素C在青霉菌内获取青霉素D在大肠杆菌内获取胰岛素解析：选C基因工程制药是利用外源基因在受体细胞中的表达生产基因药物的技术，A、B、D项所述均为外源基因在相应受体细胞中的表达，而青霉菌产生青霉素是其细胞中原有正常基因的正常表达，故不属于基因工程制药。5基因治疗是指()A把健康外源基因导入病人体内，达到治疗疾病的目的B对有缺陷的细胞进行

7、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析：选A基因治疗的方法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。抗虫转基因植物与抗病转基因植物的比较 类型项目抗虫转基因植物抗病转基因植物方法从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入植物中将抗病基因导入植物中基因种类Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因成果转基因抗虫棉、转基

8、因抗虫水稻等抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等意义减少化学农药的使用，降低生产成本，减轻环境污染，降低了对人体健康的损害题组冲关1运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt毒蛋白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。根据以上信息，下列叙述错误的是()A转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt毒蛋白基因B目的基因的受体细胞可以是油菜受精卵，也可以是体细胞C转基因抗虫油菜的种植过程中减少了农药等的使用量，降低了生产成本D转基因抗虫油菜种植时，菜青虫不会产生抗性，这样

9、可以彻底消灭菜青虫解析：选D将Bt毒蛋白基因转入油菜中，并使其在油菜中表达从而可产生对菜青虫有毒性作用的蛋白质；获得转基因植物时，可将目的基因导入植物的受精卵中，也可将其导入植物的体细胞中，然后，经过植物组织培养技术获得植株；抗虫油菜能大大减轻菜青虫对油菜的危害，这样在增加产量的同时，又减少了对农药等的使用，降低了生产成本；转基因抗虫植物在种植时，害虫在食用后会大量死亡，但同时会使害虫的抗性不断加强，因此不能彻底地消灭害虫。2菊天牛是菊花的主要害虫之一。科研人员将抗虫基因转入菊花，培育出抗虫菊花。下图是获得转基因菊花的技术流程，请据图回答：注：卡那霉素抗性基因(kanR)作为标记基因，菊花叶片

10、对卡那霉素高度敏感。(1)为了促进土壤农杆菌吸收重组质粒，可用_处理土壤农杆菌，使其处于感受态。(2)将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够_的特点，使目的基因进入受体细胞中，并插入到菊花细胞的_上，最终形成转基因植株。(3)将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和_的培养基中，在适宜条件下进行培养，筛选转基因菊花。(4)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据_的核苷酸序列设计特异引物，以_为模板进行第一轮扩增。解析：(1)用Ca2处理土壤农杆菌，使其处于感受态，易于吸收外源重组DNA分子。(2)农杆菌能够感染植物细胞，并将TDNA转移至受体细胞中，并插入到受体细胞的染色体

11、DNA上，利用这个特点实现导入目的基因。(3)利用添加卡那霉素的培养基可以筛选含卡那霉素抗性基因的转基因植株。(4)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据目的基因的核苷酸序列设计特异引物，以含目的基因的菊花DNA为模板进行第一轮扩增。答案：(1)Ca2(或CaCl2溶液)(2)感染菊花(或植物)细胞，并将TDNA转移至受体细胞染色体DNA(3)卡那霉素(4)抗虫基因(目的基因)转基因菊花的DNA(或含目的基因的菊花DNA)乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别比较内容乳腺生物反应器工程菌含义指将外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白指用基因工程的方法，使

12、外源基因得到高效表达的菌类细胞株系基因结构动物基因结构与人类的基因结构基本相同细菌和酵母菌的基因结构与人类有较大差异基因表达合成的药物蛋白与天然蛋白质相同细菌合成的药物蛋白可能没有活性受体细胞动物受精卵微生物细胞目的基因导入方式显微注射法感受态细胞法生产条件不需严格灭菌；温度等外界条件对其影响不大需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件药物提取从动物乳汁中提取从微生物细胞或其培养液中提取生产设备畜牧业生产、提取设备工业生产，设备精良题组冲关3下列有关动物基因工程的说法，错误的是()A将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速度B将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得

13、的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低C利用基因工程技术，得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问题D用转基因动物作为器官移植的供体时，由于导入的是调节因子，而不是目的基因，因此无法抑制抗原的合成解析：选D用转基因动物作为器官移植的供体时，可将某种调节因子导入器官供体基因组，以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器官。4人乳铁蛋白是一种重要的药用保健蛋白。下图表示利用乳腺生物反应器生产人乳铁蛋白的过程，图中Tetr表示四环素抗性基因，Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，五种限制酶的识别序列及切割位点如表所示，请回答以下问题：

14、 限制酶BamHHae BclSau3ANot识别序列及切割位点(1)过程常采用的方法是_。(2)构建基因表达载体时，需要将人乳铁蛋白基因嵌入到启动子和_之间。(3)要将人乳铁蛋白基因插入质粒，若只允许使用一种限制酶，应选择的限制酶是_。(4)据图分析，筛选含有重组质粒的受体细胞首先需要在含_(填“四环素”“氨苄青霉素”或“四环素或氨苄青霉素”)的培养基上进行，原因是_。(5)若BamH 酶切的DNA末端与Bcl 酶切的DNA末端连接起来，连接部位的6个碱基对序列为_，对于该部位，这两种酶_(填“都不能”或“只有一种能”)切开。解析：(1)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法。(2)

15、构建基因表达载体时，需要将人乳铁蛋白基因嵌入到启动子和终止子之间，这样人乳铁蛋白基因才能在乳腺细胞中表达。(3)根据表中五种酶的识别序列及切割位点可知，限制酶Sau3A 还可以切割限制酶Bcl 和限制酶BamH 的识别序列，因此要将人乳铁蛋白基因插入载体，在只允许使用一种限制酶的情况下，应选择限制酶Sau3A 。(4)据图分析可知，用限制酶Sau3A 切割后会破坏四环素抗性基因，但不会破坏氨苄青霉素抗性基因，因此导入重组质粒的受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生存下来。(5)根据表格中各种限制酶的识别序列和切割位点可知，若BamH 酶切的DNA末端与Bcl 酶切的DNA末端连接起来，连接部位

16、的6个碱基对序列为(或)，对于该部位，这两种酶都不能切开。答案：(1)显微注射法(2)终止子(3)Sau3A(4)氨苄青霉素用限制酶切割后破坏了Tetr基因，但不会破坏Ampr基因，导入重组质粒的受体细胞(对氨苄青霉素具有抗性)，能在含氨苄青霉素的培养基上生存下来(5)(或)都不能1基因治疗(1)原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即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。(2)过程：(3)途径：途径比较体外基因治疗体内基因治疗不同点方法从患者体内获得某种细胞体外完成基因转移筛选、细胞扩增输入体内直接向患者体内组织细胞中转移基因特点操作复杂，但效

17、果可靠方法较简单，但效果难以控制相同点都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床试验阶段2基因诊断与基因治疗的比较项目方法备注基因诊断制作相应探针，利用DNA分子杂交原理，快速、准确检测人类某种疾病临床应用阶段基因治疗把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，可分为体外基因治疗和体内基因治疗两种方法仅处于初期的临床试验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的发展名师点拨关于基因工程应用的五个易误点(1)Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并无毒性，进入昆虫消化道被分解成多肽后才具有毒性。(2)动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质，不是为了产生体型巨大的个体。(3)青霉素是诱变后

18、的高产青霉菌产生的，不是通过基因工程改造的工程菌产生的。(4)基因治疗目前还处于初期的临床试验阶段。(5)DNA分子制作探针进行检测时应检测单链，即需要将待测双链DNA分子打开。题组冲关5腺苷酸脱氨酶(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：取出患者的淋巴细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些淋巴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，错误的是()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淋巴细胞需在体外扩增后再注射入患者体内D腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病解析：选A基

19、因治疗是将正常的基因导入有基因缺陷的细胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能；为获得大量含ADA正常基因的淋巴细胞，需在体外扩增后再注入患者体内；腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是先天性免疫缺陷病。6人外周血单核细胞能合成白细胞介素2(IL2)。该蛋白可增强机体免疫功能，但在体内易被降解。研究人员将IL2基因与人血清白蛋白(HSA)基因拼接成一个融合基因，并在酵母菌中表达，获得具有IL2生理功能、且不易降解的IL2HSA融合蛋白，其技术流程如图所示。请回答下列问题：(1)培养人外周血单核细胞的适宜温度为_；图中表示_过程。(2)表达载体1中的位点_应为限制酶Bgl的识别位

20、点，才能成功构建表达载体2。(3)表达载体2导入酵母菌后，融合基因转录出的mRNA中，与IL2蛋白对应的碱基序列不能含有_(填“起始”或“终止”)密码子才能成功表达出IL2HSA融合蛋白。(4)应用_杂交技术可检测酵母菌是否表达出IL2HSA融合蛋白。解析：(1)人体的体温是37 左右，因此培养人体细胞的最适宜温度为37 左右。由mRNA到cDNA的过程是逆转录过程。(2)根据图解可知目的基因的两端分别是由限制酶EcoR 、Bgl 切割的，一般用同一限制酶切割才能形成相同的黏性末端，表达载体1中具有EcoR 的识别位点，位点a应为限制酶Bgl 的识别位点，才能成功构建表达载体2。(3)mRNA

21、中如果含有终止密码子，则会导致翻译终止，不能合成出目的蛋白。(4)抗原、抗体的结合具有特异性，抗原抗体杂交技术可以迅速检测出酵母菌是否表达出IL2HSA融合蛋白。答案：(1)37(或36.50.5)反(或逆)转录(2)a(3)终止(4)抗原抗体随堂基础巩固1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，不会变异解析：选B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。目的基因导入

22、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。2基因工程在诊断遗传病上发展尤为迅速，目前可以对几十种遗传病进行快速诊断，所采用的方法是()A基因工程生产药物 B导入正常基因C利用DNA探针诊断 D用“工程菌”治疗疾病解析：选C基因诊断是利用DNA分子作探针，检测标本的遗传信息，从而达到检测疾病的目的，其原理是DNA分子杂交。3动物基因工程前景广阔，最令人兴奋的是利用基因工程技术使哺乳动物成为乳腺生物反应器，以生产所需要的药品，如转基因动物生产人的生长激素。科学家培养转基因动物成为乳腺生物反应器时()A仅仅利用了基因工程技术B不需要乳腺蛋白基因的启动子C利用基因

23、枪法将人的生长激素基因导入受精卵中D需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”解析：选D科学家培养转基因动物时除涉及基因工程外，还涉及其他现代生物技术；生产生长激素时需要将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中，然后将受精卵送入母体内使其生长发育成转基因动物。4下列有关转基因植物的说法错误的是()A科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基因，来提高作物的抗盐碱和抗旱的能力B由于抗虫棉可以抵抗一切危害棉花植株的害虫，所以抗虫棉已经推广应用C科学家往往将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，以提高农作物的营养价值D引起植物生病的病原微生

24、物，主要有病毒、真菌和细菌等解析：选B由于盐碱和干旱对农作物的危害与细胞内渗透压的调节有关，所以目前科学家正在利用调节细胞渗透压的基因来提高农作物的抗盐碱和抗干旱的能力；转基因抗虫棉只是对棉铃虫有较强的抗性，并不是针对所有害虫；人体自身不能合成必需氨基酸，所以在改良植物品质上科学家更重视提高必需氨基酸的含量。5利用基因工程技术将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄，试图培育出耐寒能力强的番茄。下列相关说法错误的是()A可用PCR技术或逆转录法获得抗冻蛋白基因B将抗冻蛋白基因与相应载体连接构建基因表达载体C利用农杆菌转化法将基因表达载体导入受体细胞D检测到番茄细胞中具有抗冻蛋白基因，培育出的番茄一定具有抗寒

25、能力解析：选D获取目的基因的方法包括：从基因文库中获取、采用PCR技术体外扩增、人工化学合成(如逆转录法)；在培育转基因番茄的过程中，需要将抗冻蛋白基因与相应载体连接构建基因表达载体，再导入受体细胞；将目的基因导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法；番茄细胞中具有抗冻蛋白基因，但不一定能表达出该性状。6上海医学研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。以下与此有关的叙述正确的是()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

26、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只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解析：选D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。7中国科学家成功将人肝再生增强因子(hALR

27、)的基因导入羊的乳腺上皮细胞中，再利用核移植技术培育出了转基因克隆羊，其乳汁含有hALR。请回答下列问题：(1)从人的肝细胞中获取所有mRNA，并以此为模板反转录产生多种_片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，该受体菌群体叫做人的_文库，从该文库中获得hALR基因，这样获得的基因与人的肝细胞中的hALR基因相比_(填“有”或“没有”)区别。(2)得到hALR基因后，若要较快地得到大量的hALR基因，一般采用PCR技术扩增。扩增过程包括：目的基因解链为单链、_、在_酶作用下延伸，如此重复循环。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。(3)

28、目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是转基因生物的DNA上是否_。(4)人的hALR基因能够在羊乳腺细胞表达出相同的hALR，说明所有生物_。解析：(1)从人的肝细胞中获取所有mRNA，并以此为模板反转录可产生多种cDNA片段，由于肝细胞中只有部分基因转录形成mRNA，所以cDNA与载体连接后储存在受体菌群中，该受体菌群体叫做人的cDNA(部分DNA)文库。从该文库中获得hALR基因，这样获得的基因不含有启动子、终止子等序列，与人的肝细胞中的hALR基因相比有区别。(2)PCR技术扩增过程包括：目的基因解链为单链、引物与单链相应互补序列结合、在Taq或热稳定DNA聚合酶作用下延伸，如此重复循环。两种引物分别与目的基因两条单链的一端结合，反方向开始子链形成过程。(3)目的基因只有插入转基因生物的染色体DNA上才能在受体细胞中稳定遗传。(4)人的hALR基因能够在羊乳腺细胞表达出相同的hALR，说明所有生物共用一套遗传密码。答案：(1)cDNA或互补DNAcDNA(部分DNA)有(2)引物与单链相应互补序列结合Taq(或热稳定DNA聚合)如图所示：(3)插入了目的基因(4)共用一套密码子课时跟踪检测一、选择题1我国转基因抗虫棉是在棉花细胞中转入Bt毒蛋白基因培育出来的，它对棉铃虫具有较强的抗性。下列叙述错误的是()ABt毒蛋白基因是从苏云金