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第27课时基因工程及其应用(Ⅱ)目标导航1.举例说出基因工程的应用。2.关注转基因生物和转基因食品的安全性。3.尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案。一、基因工程的应用1．基因工程与作物育种(1)目的：把各种________基因通过基因工程导入生物体内，从而改变生物的________性状，培育出新品种。①培育高产、稳定和具有优良品质的农作物，如各种抗虫植物的培育。②培育各种抗逆性的作物新品种。(2)优点：降低________________，减少________对环境造成的污染，提高农作物对不良环境的________能力。2．基因工程与药物研制把控制产生药物的________通过基因工程转移到另一种生物(一般是微生物)体内，从而获得各种高质量、低成本的药物，如胰岛素、干扰素，以及预防乙肝的疫苗等。二、转基因生物和转基因食品的安全性基因工程具有重要的实践意义。但是基因工程也会给人类带来严重的灾难。1．可以制造________________、超级杂草等。2．制造出难以制取的____________、________________。3．转基因动植物的出现引发生物入侵，有可能破坏原有的________________，对原有物种产生威胁。4．转基因食品也可能存在____________问题，以下是它的一些优缺点。(1)优点①解决粮食短缺问题；②减少农药使用，从而减少环境污染；③节省生产成本，降低粮食售价；④增加食物营养，提高附加值；⑤增加食物种类，提升食物品质；⑥促进生产效率，带动相关产业发展。(2)缺点①可能产生____________和________________；②可能产生________________；③可能使疾病的散播跨越物种障碍；④可能会损害农作物的生物多样性；⑤可能干扰生态系统的稳定性。5．转基因生物和转基因食品的安全性存在两种观点：一种认为不安全，要严格控制；一种认为安全，应该大范围推广。知识点一基因工程的应用1．下列关于基因工程成果的叙述，错误的是()A．在医药卫生方面，主要用于生产药品和诊断治疗疾病B．在农业上主要是培育高产、稳定、品质优良和具有抗性的农作物C．在畜牧业上培育了体型巨大、品质优良的动物D．在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化2．利用外源基因在受体细胞中表达，可以生产人类所需要的产品。下列选项中，能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是()A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白知识点二转基因生物和转基因食品的安全性3．1999年《自然》杂志刊登了美国康奈尔大学Losey等人的实验结果：将转Bt基因玉米的花粉撒在苦荬菜上，喂食非靶生物黑脉金斑蝶幼虫，4天后幼虫死亡率达44%，而对照组无一死亡。该实验说明()A．该转基因玉米对非靶生物有毒B．转基因生物均有一定的毒性C．转基因食品不能食用D．Bt基因对所有害虫均有毒性4．科学家发现栽种含有抗除草剂基因的农作物后，会使附近的与其亲缘关系较近的野生植物也获得抗除草剂基因。野生植物获得该基因最可能的途径是()A．基因突变B．染色体变异C．自然选择D．自然杂交基础落实1．钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的杰出成就而获2008年诺贝尔奖。在某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光。由此可知()A．该生物的基因型是杂合的B．该生物与水母有很近的亲缘关系C．绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达D．改变绿色荧光蛋白基因的1个核苷酸对，就不能检测到绿色荧光2．采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是()①将毒素蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白的DNA序列与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养④将编码毒素蛋白的DNA序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵A．①②B．②③C．③④D．④①3．为了防止转基因作物的目的基因通过花粉转移到自然界中的其他植物中，科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中，其原因是()A．叶绿体基因组不会进入到生殖细胞中B．受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞C．转基因植物与其他植物间不能通过花粉发生基因交流D．植物杂交的后代不会出现一定的性状分离比4．干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5μg，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素。如图所示：从上述过程中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是()A．个体间的杂交B．基因工程C．细胞融合D．器官移植能力提升5．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了30多倍。以下与此有关的叙述中正确的是()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，故不合成人白蛋白题号123456答案7.豇豆对多种害虫具有抗虫能力，根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因(CpTI基因)。科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不佳，主要原因是CpTI蛋白质的积累量不足。经过在体外对CpTI基因进行修饰后，CpTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。修饰和表达过程如图所示：根据以上材料，回答下列问题：(1)CpTI基因是该基因工程中的__________基因，“信号肽”序列及“内质网滞留信号”序列的基本单位是四种脱氧核苷酸，在①过程中，首先要用________切开，暴露出________，再用__________连接。(2)在该基因工程中，供体是________，受体是____________。(3)检测修饰后的CpTI基因是否表达的最好方法是___________________________________________________________________________________________________。8．棉铃虫是一种严重危害棉花的害虫。我国科学工作者发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而这种毒蛋白对人畜无害。通过基因工程方法，我国已将该蛋白基因转入棉花植株并成功表达。由于棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会造成死亡，所以该棉花新品种在1998年推广后，已取得了很好的经济效益。请根据上述材料回答下列问题：(1)毒蛋白对人畜无害，但能使棉铃虫致死，从蛋白质特性来看，蛋白质具有__________性。(2)利用苏云金杆菌防治棉铃虫属于生物防治，它突出的优点是_________________。(3)转基因棉花的抗虫变异来源，属于可遗传变异类型中的________________。(4)从苏云金杆菌中切割抗虫基因所用的工具是________，此工具主要存在于__________中，其特点__________________________________。(5)苏云金杆菌的DNA分子上有许多基因，获得抗虫基因常采用的方法是“鸟枪法”。具体做法是：用__________酶将苏云金杆菌的______________切成许多片段，然后将这些片段______________，再通过______________转入不同的受体细胞，让它们在各个受体细胞中大量_____________________，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把____________________________分离出来。(6)“毒蛋白基因转入棉花植株内并成功表达”的含义是___________________。答案知识清单一、1.(1)优良遗传(2)生产成本农药适应2．基因二、1.超级细菌2．病原体生物武器3．生态平衡4．安全性(2)①新毒素新过敏原②抗除草剂的杂草对点训练1．C[基因工程技术在畜牧业上应用的主要目的是能产生人们所需要的各种品质优良的动物，如具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量皮毛等品质的动物，而不是要求动物的体型巨大。]2．D[基因表达的产物是蛋白质，因此，只有在受体细胞中检测或提取到相应蛋白质，才能证明目的基因在受体细胞中完成了表达。A、C项只能说明完成了目的基因的导入，B项只能说明完成了目的基因的导入和目的基因的转录过程。]3．A[该实验没有对其他所有非靶生物进行对比实验，不能说明转基因生物对所有生物都有毒性。]4．D[亲缘关系近的植物可通过杂交完成基因转移。]课后作业1．C[某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光，说明绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达。]2．C[基因工程一般要经历四个步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞及目的基因的检测与鉴定。所以在导入目的基因前，首先要获得目的基因即本题中的编码毒素蛋白的DNA序列，然后要将目的基因与运载体结合即与细菌质粒重组。完成上述两步以后才能将目的基因导入受体细胞即棉的体细胞或受精卵，目的基因导入受体细胞后，可随受体细胞的繁殖而复制，所以上述③、④操作是正确的。①没有获得目的基因；②没有将目的基因与受体细胞结合，所以①、②操作是错误的。]3．B[目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中，只会随卵细胞细胞质遗传而不会随花粉遗传。]4．B5．B[基因工程是生物工程技术的核心内容，能够按照人们的意愿，定向地改造生物的遗传性状。基因治疗是把正常的基因导入有基因缺陷的细胞，从而使其表达，达到治疗目的。基因诊断常用基因探针来进行，其遵循的原理是DNA分子杂交。基因探针具有很强的特异性，因此一种探针只能检测水体中的一种(类)病毒。所有生物共用一套遗传密码，所以原核基因也能用来进行真核生物的遗传改良。]6．D[转基因动物的受体细胞是受精卵，所以含有转基因的受精卵在形成个体时，所有细胞都会含有转入的基因。但在机体发育过程中，基因要进行选择性表达。]7．(1)目的限制酶黏性末端DNA连接酶(2)豇豆水稻(3)让多种害虫食用水稻叶片观察害虫变化解析由题图中看出“信号肽”序列和“内质网滞留信号”序列可以与CpTI基因拼接在一起，因此，它们应为DNA片段。豇豆是供体，CpTI基因为目的基因，若受体细胞是水稻的体细胞，可通过组织培养来获得抗虫水稻。检测CpTI基因表达的最简单的方法是让害虫食用水稻叶片，观察害虫变化。8．(1)特异(2)减少了农药用量，减少了环境污染(3)基因重组(4)限制酶微生物一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点进行切割(5)限制DNA分别载入运载体运载体复制带有目的基因的DNA片段(6)棉花细胞产生了毒蛋白