高二生物选修3 专题1 基因工程 基因工程的应用

 [教学目标]

    1、列举基因工程在植物、动物、微生物方面的具体应用及取得的丰硕成果。

2、关注基因工程的进展。

3、认同基因工程的应用促进生产力的提高。

[教学重点和难点]

    1、教学重点

    基因工程在农业和医疗等方面的应用； 

    2、教学难点

    基因治疗。

[教学过程]

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：棉、玉米、马铃薯、番茄等。

(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：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            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：烟草、大豆、番茄、玉米等。

(四)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。

2．成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。

例1、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，相关叙述中正确的是(    )

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

A．①②③④    B．①③④      C．②③④    D．①②④

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)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。

(四)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。

例2、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

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。

2．成果：将腺苷脱氢酶基因导入患者的淋巴细胞。

例3、基因治疗是指(  )

A．把健康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

课堂巩固：

    一、选择题：

1、切取某动物合成生长激素的基因，用某种方法将此基因转移到鲇鱼的受精卵中，从而鲇鱼比同类个体大3～4倍，此项研究遵循的原理是(    )

A．基因突变，DNA→RNA→蛋白质   B．基因工程，DNA→tRNA→蛋白质

C．细胞工程，DNA→RNA→蛋白质   D．基因重组，DNA→RNA→蛋白质

2、上海医学遗传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白蛋白提高了30多倍，这标志着我国转基因研究向产业化的目标迈进了一步。那么“转基因动物”是指(    )

A．提供基因的动物               B．基因组成中转人了外源基因的动物

C．能产生白蛋白的动物           D．能表达基因遗传信息的动物

3．下列各项不属于基因工程在实际中的应用的是(    )

A．转基因抗虫棉的培育成功      B．利用DNA探针检测饮用水中有无病毒

C．培育工程菌使之能产生胰岛素    D．将C4植物细胞内的叶绿体移入C3植物细胞内

4．有关基因工程的成果及应用的说法正确的是(    )

A．用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒

B．基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物

C．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物

D．目前，在发达国家，基因治疗已用于临床实践

5、运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt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，提高油菜产量，减少农药使用，保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是（    ）

A、Bt基因的化学成分是蛋白质          B、Bt基因中有菜青虫的遗传物质

     C、转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因

D、转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物

6、下列不属于基因工程方法生产的药品是（    ）

A.干扰素      B.白细胞介素—2      C.青霉素      D.乙肝疫苗

7．基因工程培育的“工程菌”通过发酵工程生产的产品，不包括(  )

A．白细胞介素一2    B．干扰素    C．聚乙二醇      D．重组乙肝疫苗

8、利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30％，体型大50％，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用(    )

A．乳腺细胞    B．体细胞        C．受精卵    D．精巢

9、基因治疗是指（    ）

A.用DNA探针修复缺陷基因                    B.用DNA探针检测疾病

C.将健康基因导入有基因缺陷的细胞中           D.将健康基因导入受体细胞

10、要彻底治疗白化病必须采用（  ）    

A．基因治疗     B．医学手术     C．射线照射      D．一般药物

11、基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述中不正确的是（    ）    

A、基因治疗可使人类遗传病得到根治

B、基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法

C、以正常基因替换致病基因属于基因治疗的一种方法

D、基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞

12、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0.5g，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。如下图所示：

从上述方式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

13．下列有关基因工程技术的应用中，对人类不利的是(  )

A．制造“工程菌”用于药品生产    B．创造“超级菌”分解石油、DDT

C．重组DNA诱发受体细胞基因突变  D．导人外源基因替换缺陷基因

14．“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的细胞株系

D．从自然界中选取的能迅速增殖的菌类

15．生产上培育无子番茄、青霉素高产菌株、杂交培育矮秆抗锈病小麦、抗虫棉的培育原理依次是(    )

①生长素促进果实发育  ②染色体变异  ③基因重组④基因突变⑤基因工程

A．①②③④    B．①④③②        C．①④②⑤    D．①④③③

（多选）16、用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于(    )

A．克隆技术可以快速繁育优良性状的家畜  

B．现代转基因技术可迅速改变生物的基因组成

C．现代生物技术迅速使新品种形成群落

D．现代生物技术可克服远缘杂交不亲和的障碍

（二）填空题：

    17、请阅读下列几段文字后回答：

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，此细菌就有生产蚕丝的本领。

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的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花的研究，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，以使处于           细胞状态，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（HGP）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；

    18．基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和沙漠改造方面显示了良好的前景，荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜菜、马铃薯等)中并获得有效表达，使“工程植物”增强耐旱性和耐寒性。

    (1)根据材料中表达，使“工程植物”增强耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：

    ①    ②    ，③    ，④    。

    (2)基因表达的含义                。

    (3)写出酶基因在植物体内的表达过程：            。

    (4)基因工程操作中的工具是    、          、           。

19、随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐年增加。但害虫的抗药性也不断增强，对农作物危害仍然很严重。如近年来，棉铃虫在我国大面积暴发成灾，造成经济损失每年达100亿以上。针对这种情况，江苏农科院开展“转基因抗虫棉”的科技攻关研究，成功地将某种细菌产生抗虫毒蛋白的抗虫基因导人棉花细胞中，得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80％以上。就以上材料，分析回答：

(1)抗虫基因之所以能导人植物体内，原因是                    。

(2)“转基因抗虫棉”具有抗害虫的能力，这表明棉花体内产生了抗虫的            物质。这个事实说明，害虫和植物共用一套            ，蛋白质合成的方式是                的。

(3)“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可表示为            。

(4)该项科技成果在环境保护上的作用是                                    

(5)科学家预言，此种“转基因抗虫棉”种植若干代以后，也将出现不抗虫的植株，此现象来源于                                                            

(6)基因导人工程技术已在多方面得到应用，请各举一例说明该技术的应用可能带来的正负面影响。

20、下图表示从苏云金芽孢杆菌分离出来的杀虫晶体蛋白质基因(简称Bt基因)及形成转  基因抗虫植物的图解。请回答：

(1)在下列含有ATP和有关的酶的试管中．大量而快捷地获取Bt基因的最佳方案是下图中(    )

(2)写出b过程表达式：                。

(3)活化的毒性物质应是一种            分子，活化的毒性物质全部或部分嵌合于昆虫的细胞膜上，使细胞膜产生孔道，导致细胞由于            平衡的破坏而破裂。

(4)我国在“863”计划资助下开展Bt抗虫棉育种等研究，这将对        、        和农业可持续发展产生巨大影响。

答案：

（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

（4）24   X  

18、海藻糖糖合成基因的获取   构建基因表达载体  将目的基因导入受体细胞  目的基因检测与鉴定   基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状  酶基因m RNA

海藻糖合成酶   酶  DNA连接酶  载体

19、细菌与棉花的DNA组成，结构相同  毒蛋白   密码子  相同

复制DNA（基因）RNA蛋白质    减少农药对环境的污染，保护生态环境或生态平衡  基因突变  

  正面：基因治疗和基因诊断，转基因动植物与农牧业、环境监测、净化污染、生物制药等

  负面：重组的基因可能使生物发生突变，生态遭受破坏，滥用基因工程制造生物武器、重组基因的生物可能产生一些难以预测的危害等。

20、 D    Bt基因m RNA原毒素  多肽  渗透   农业害虫防治  环境保护