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1高中生物选修三学案（理科）专题1§1.3基因工程的应用知识目标：举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。能力目标：关注基因工程的进展，认同基因工程的应用促进生产力的提高。学习重点：基因工程在农业和医疗等方面的应用。学习难点：基因治疗。预习导学：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产生等方面。（一）抗虫转基因植物1、杀虫基因：、、、。2、成果：抗虫植物如水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄等。3、好处：减轻、有利人类、可以降低生产等。练习：转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的也应当。在大田中种植转基因抗虫棉的同时，间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物，供棉铃虫取食。这种做法的主要目的是（）A、维持棉田物种多样性B、减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度C、使食虫鸟有虫可食D、维持棉田生态系统中的能量流动（二）抗病转基因植物1、病原微生物：、、等。2、抗病基因种类：（1）抗病毒基因：、等。（2）抗真菌基因：、等。3、成果：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。（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；鱼的使作物耐寒能力提高；使作物抗除草剂等。2、成果：具抗寒能力的烟草、番茄，具抗除草剂的大豆、玉米等。练习：为了培育节水高产品种，科学家将大麦中与抗旱节水有关的基因导入小麦，其水分利用率提高了20％。这项技术的遗传学原理是（）A．基因突变B．基因重组C．基因复制D．基因分离（四）利用转基因改良植物品质1、优良基因：必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因等。2、成果：转基因玉米、转基因延熟番茄、转基因矮牵牛花等。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、转基因鲤鱼等。（二）改善畜产品的品质1、优良基因：肠基因。2、成果：转基因奶牛分泌的牛奶中减少。（三）用转基因动物生产药物21、基因来源：基因与乳腺蛋白基因的等调控组件重组在一起。2、成果：乳腺生物反应器或者乳房生物反应器。探究1：动物乳腺生物反应器有何优点？动物乳房之所以能作为反应器是因为它是一种高度分化的专门化腺体，合成蛋白质的能力非常强，尤其是一些经过长期的遗传改良，专门产奶的乳用动物品种。这种反应器有四大优点：（1）产量高，易获得目标产品；（2）目标产品质量好，因为乳腺组织具有一整套全面对蛋白质进行合成和加工的能力；（3）产品成本低；（4）从奶牛中提取产品，操作简单。探究2：利用基因工程如何实现动物乳腺生物反应器的操作过程？操作过程大致归纳为：获取目的基因→构建基因表达载体→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。（四）用转基因动物作器官移植供体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。三、基因工程药物1、药物来源：转基因――即用基因工程的方法，使外源基因得到表达的菌类细胞株系。2、药物品种：细胞因子、抗体、疫苗、激素（如人）等。3、作用：治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、传染病、糖尿病、类风湿等疾病。练习：下列不属于用基因工程方法生产的药物是（）A、干扰素B、白细胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗四、基因治疗1、定义：把正常导入病人体内，使该基因表达产物发挥功能，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。2、实例：治疗。3、方法：基因治疗和体内基因治疗。练习：如果通过转基因技术，成功改造了某血友病女性的造血干细胞，使其凝血功能全部恢复正常。那么她与正常男性结婚后所生子女中（）A、儿子、女儿全部正常B、儿子、女儿各有一半正常C、儿子全部有病、女儿全部正常D、儿子全部正常、女儿全部有病课后练习：1、科学家通过基因工程的方法，将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株――抗虫棉。其过程大致如图所示：3（1）Ti质粒是家杆菌中的一种质粒，其上有T－DNA，把目的基因插入Ti质粒的T－DNA中是利用T－DNA的的特点。（2）Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为。（3）将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，该题中涉及的是。（4）目的基因能否在棉株内稳定遗传的关键是。这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是。2.如图为利用生物技术获得生物新品种的过程（1）在基因工程中，A→B为技术，利用的原理是，其中①为过程。（2）加热至94℃的目的是使DNA中的键断裂，这一过程在细胞内是通过的作用来完成的。（3）当温度降低时，引物与模板末端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板链延伸，最终合成两条DNA分子，此过程中的原料是，遵循的原则是（4）目的基因导入绵羊受体细胞常用（5）B→D为抗虫棉的培育过程，其中④过程常用的方法是，要确定目的基因（抗虫基因）导入受体细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体生物学水平上的鉴定过程：3.请阅读下列几段文字后回答问题。A、有人把蚕的DNA分离出来，用一种酶“剪切”下制造丝蛋白的基因，再从细菌细胞中提取一种叫“质粒”的DNA分子，把它和丝蛋白基因拼接在一起再送回细菌细胞中，结果，此细菌就有了产生蚕丝的本领。B、法国科学家发现，玉米、烟草等植物含有类似人体血红蛋白的基因，如加入“Fe”原子，就可以制造出人的血红蛋白，从而由植物提供医疗中所需要的人体血液。C、1991年，我国复旦大学遗传所科学家成功地进行了世界上首例用基因疗法治疗血友病的临床实验。D、江苏农科院开展转基因抗虫棉的研究，得到的棉花新品种对棉铃虫等害虫毒杀效果高达80%――100%。（1）所有这些实验统称为工程，所有这些实验的结果，有没有生成前所未有的新型蛋白质？。（2）A段中实验结果的细菌能生产蚕丝，说明。在将质粒导入大肠杆菌时，一般要用处理该菌，使其处于态，以便吸收周围环境中的DNA分子。（3）B段中由玉米、烟草的基因生产人类血红蛋白为什么要加入Fe原子？，植物中含类似人类血红蛋白基因，从进化上看，说明。（4）人类基因组计划测定了人体中条染色体的双链DNA分子的脱氧核苷酸序列，C段中血友病基因疗法中有关的染色体是染色体。4（5）“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递可以表示为________，该项科技成果在环境保护上的重要作用是________，科学家们预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的植株，此现象来源于________________。4.干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从人的血液中提取，每升人的血液只能提取0.05μg，所以价格昂贵。为了降低成本，现在已经能够我用基因工程技术提取干扰素。（1）基因工程技术首先需要获得目的基因，即从人淋巴细胞中取出，再使目的基因同细菌质粒相结合，然后移植到受体细胞――酵母菌内，让酵母菌经过转录和翻译将目的基因的遗传信息表达出来，即让酵母菌合成。（2）由于酵母菌能进行生殖，快速繁殖后代，故能大量生产。这样不仅提高了产量，也降低了成本。（3）中国青年科学家陈炬成功地把人的干扰素基因移植到烟草的__________上，使烟草得到了抗病毒的能力，试分析：①人的基因所以能接到植物体内去，物质基础是____________________________。②烟草有了抗病能力，这表明烟草体内产生了__________。这个事实说明：人和植物共有一套__________，蛋白质合成的方式__________。5.继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是。（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入中，原因是。（3）通常采用技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的细胞中特异表达（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的转入细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为5答案：2.（1）PCRDNA复制DNA2）氢（3）4种脱氧核苷酸4（5）农杆菌转化法让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定性状1.1）可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体的DNA（2）农杆菌转化法（3）目的基因是否插入到受体细胞的染色体DNA上DNA3.(1)基因没有(2)蚕的丝蛋白基因在细菌体内得以表达cacl2感受态(3)人类的血红蛋白是一种含Fe的特殊蛋白质不同生物之间具有一定的亲缘关系(5)24X(6)DNA→RNA→蛋白质减轻农药对环境的污染基因突变4.1）干扰素基因//干扰素（2）出芽生殖干扰素（3）DNA①DNA结构基本相同②干扰素密码子基本相同5.（1）显微注射（2）受精卵（或早期胚胎）受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达（3）DNA分子杂交（核酸探针）（4）膀胱上皮（5）细胞核去核的卵核移植（或克隆）