1、13基因工程的應用基因工程的應用課標領航課標領航1舉例說出基因工程的應用及取得的豐碩成果。舉例說出基因工程的應用及取得的豐碩成果。2了解基因工程的進展。了解基因工程的進展。3了解基因工程在農業和醫療等方面的應用。了解基因工程在農業和醫療等方面的應用。【重點】【重點】基因工程在農業和醫療等方面的應用。基因工程在農業和醫療等方面的應用。【難點】【難點】基因治療的方法。基因治療的方法。情景導航情景導航基因工程給人們帶來了福音，其基因工程給人們帶來了福音，其在農牧業、工業、環境、能源和在農牧業、工業、環境、能源和醫藥衛生等領域，展示出了美好醫藥衛生等領域，展示出了美好的應用前景。例如，將一個具有的應用

2、前景。例如，將一個具有殺蟲效果的基因轉移到棉花、水殺蟲效果的基因轉移到棉花、水稻等農作物中，這些轉基因作物就有了抗蟲能力稻等農作物中，這些轉基因作物就有了抗蟲能力,因此基因工程可被應用到農業領域；要是把抗蟲因此基因工程可被應用到農業領域；要是把抗蟲基因轉移到楊樹、松樹等樹木中，基因工程就可基因轉移到楊樹、松樹等樹木中，基因工程就可被應用到林業領域；要是把生物激素基因轉移到被應用到林業領域；要是把生物激素基因轉移到動物中去，這就與漁業和畜牧業有關了；如果利動物中去，這就與漁業和畜牧業有關了；如果利用微生物或動物細胞來生產多肽藥物，那么基因用微生物或動物細胞來生產多肽藥物，那么基因工程就可以應用到

3、醫學領域工程就可以應用到醫學領域 核心要點突破核心要點突破基礎自主梳理基礎自主梳理知能過關演練知能過關演練13基基因因工工程程的的應應用用基礎自主梳理基礎自主梳理一、植物基因工程的成果一、植物基因工程的成果1抗蟲轉基因植物抗蟲轉基因植物(1)殺蟲基因種類：殺蟲基因種類：Bt毒蛋白基因、毒蛋白基因、_抑制抑制劑基因、劑基因、 _ 抑制劑基因、植物凝集素基因抑制劑基因、植物凝集素基因等。等。(2)成果：抗蟲植物，如棉、玉米、馬鈴薯、番茄成果：抗蟲植物，如棉、玉米、馬鈴薯、番茄等。等。蛋白酶蛋白酶淀粉酶淀粉酶2抗病轉基因植物抗病轉基因植物(1)植物的病原微生物：植物的病原微生物：_、真菌和細菌等。、

4、真菌和細菌等。(2)抗病基因種類抗病基因種類抗病毒基因：病毒抗病毒基因：病毒_基因和病毒復制酶基因和病毒復制酶基因。基因。抗真菌基因：抗真菌基因：_酶基因和抗毒素合成基酶基因和抗毒素合成基因。因。成果：抗煙草花葉病毒的轉基因煙草和抗病毒的成果：抗煙草花葉病毒的轉基因煙草和抗病毒的轉基因小麥、甜椒、番茄等。轉基因小麥、甜椒、番茄等。病毒病毒外殼蛋白外殼蛋白幾丁質幾丁質3抗逆轉基因植物抗逆轉基因植物(1)抗逆基因：調節細胞抗逆基因：調節細胞_的基因，使作物抗的基因，使作物抗鹽堿、抗干旱；魚的抗凍蛋白基因使作物耐寒；抗鹽堿、抗干旱；魚的抗凍蛋白基因使作物耐寒；抗除草劑基因，使作物抗除草劑。除草劑基因

5、，使作物抗除草劑。(2)成果：煙草、大豆、番茄、玉米等。成果：煙草、大豆、番茄、玉米等。4轉基因改良植物品質轉基因改良植物品質(1)優良基因：必需優良基因：必需_的蛋白質編碼基的蛋白質編碼基因、控制番茄果實成熟的基因和植物花青素代謝有因、控制番茄果實成熟的基因和植物花青素代謝有關的基因。關的基因。(2)成果：轉基因玉米、轉基因延熟番茄和轉基因矮成果：轉基因玉米、轉基因延熟番茄和轉基因矮牽牛。牽牛。滲透壓滲透壓氨基酸含量多氨基酸含量多思考感悟思考感悟某研究小組在利用基因工程改造棉花時，發現轉某研究小組在利用基因工程改造棉花時，發現轉入的基因始終不表達，其原因可能是什么？入的基因始終不表達，其原因

6、可能是什么？【提示】【提示】構建基因表達載體時，沒有加入啟動構建基因表達載體時，沒有加入啟動子和終止子。子和終止子。二、動物基因工程的成果二、動物基因工程的成果1提高動物的生長速度提高動物的生長速度(1)生長基因：外源生長基因：外源_基因。基因。(2)成果：轉基因綿羊、轉基因鯉魚。成果：轉基因綿羊、轉基因鯉魚。2改善畜產品的品質改善畜產品的品質(1)優良基因：腸乳糖酶基因。優良基因：腸乳糖酶基因。(2)成果：轉基因牛分泌的乳汁中成果：轉基因牛分泌的乳汁中,_含量少。含量少。生長激素生長激素乳糖乳糖3轉基因動物生產藥物轉基因動物生產藥物(1)基因來源：藥用基因來源：藥用_基因基因 _蛋白基蛋白基

7、因的啟動子。因的啟動子。(2)成果：乳腺生物反應器。成果：乳腺生物反應器。4轉基因動物作器官移植的供體轉基因動物作器官移植的供體(1)器官供體：抑制或除去抗原決定基因。器官供體：抑制或除去抗原決定基因。(2)成果：利用克隆技術培育沒有免疫排斥反應的成果：利用克隆技術培育沒有免疫排斥反應的豬器官。豬器官。蛋白蛋白乳腺乳腺三、基因工程藥品三、基因工程藥品1來源：轉基因來源：轉基因_。2成果：人胰島素、細胞因子、抗體、疫苗、激素成果：人胰島素、細胞因子、抗體、疫苗、激素等。等。四、基因治療四、基因治療1概念：把概念：把_導入病人體內，使該基因的導入病人體內，使該基因的表達產物發揮功能，從而達到治療疾

8、病的目的。表達產物發揮功能，從而達到治療疾病的目的。2成果：將腺苷脫氨酶基因導入患者的淋巴細胞。成果：將腺苷脫氨酶基因導入患者的淋巴細胞。工程菌工程菌正常基因正常基因核心要點突破核心要點突破轉基因生物與目的基因的關系轉基因生物與目的基因的關系轉基因生物轉基因生物目的基因目的基因目的基因的來源目的基因的來源抗蟲棉抗蟲棉Bt毒蛋白基因毒蛋白基因蘇云金芽孢桿菌蘇云金芽孢桿菌抗真菌立枯絲抗真菌立枯絲核菌的煙草核菌的煙草幾丁質酶基因幾丁質酶基因和抗毒素合成和抗毒素合成基因基因抗鹽堿和干旱抗鹽堿和干旱作物作物調節細胞滲透調節細胞滲透壓的基因壓的基因轉基因生物轉基因生物目的基因目的基因目的基因的來源目的基因

9、的來源耐寒的番茄耐寒的番茄抗凍蛋白基因抗凍蛋白基因魚魚抗除草劑大豆抗除草劑大豆抗除草劑基因抗除草劑基因增強甜味的水果增強甜味的水果甜味基因甜味基因降低乳糖的奶牛降低乳糖的奶牛 腸乳糖酶基因腸乳糖酶基因生產胰島素的工生產胰島素的工程菌程菌人胰島素基因人胰島素基因人人 (2011年青島市高二檢測年青島市高二檢測)金花茶是中國特有金花茶是中國特有的觀賞品種，但易被有害真菌感染得枯萎病，降低的觀賞品種，但易被有害真菌感染得枯萎病，降低觀賞價值。科學家在某種植物中找到了抗枯萎病的觀賞價值。科學家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因，用轉基因方法培育出了抗枯萎病的新品種。基因，用轉基因方法培育出了抗枯萎病的新

10、品種。請據圖回答：請據圖回答：(1)將將連接到連接到上并形成上并形成，常用到的酶有，常用到的酶有_。(2)抗枯萎病的金花茶培育成功，從變異的角度來抗枯萎病的金花茶培育成功，從變異的角度來說屬于說屬于_。(3)經過轉基因方法獲得的抗病金花茶，將來產生經過轉基因方法獲得的抗病金花茶，將來產生的配子中是否一定含有抗病基因？的配子中是否一定含有抗病基因？ _。(4)通過檢測，被通過檢測，被侵染的金花茶葉片細胞具備了侵染的金花茶葉片細胞具備了抗病性，這說明抗病性，這說明已經已經_。從抗病基因是。從抗病基因是否表達可以從個體水平上做否表達可以從個體水平上做_實驗，簡述實驗，簡述實驗過程。實驗過程。【嘗試解

11、答】【嘗試解答】(1)限制性內切酶、限制性內切酶、DNA連接酶連接酶(2)基因重組基因重組(3)不一定不一定(4)表達抗病接種將普通金花茶和轉基因金花茶表達抗病接種將普通金花茶和轉基因金花茶分成兩組，分別接種有害真菌，其他培養條件適宜分成兩組，分別接種有害真菌，其他培養條件適宜且相同。培養一段時間觀察兩組金花茶的抗病情況且相同。培養一段時間觀察兩組金花茶的抗病情況,通過對照確定抗病基因是否表達。通過對照確定抗病基因是否表達。【解析】【解析】(1)是用限制性核酸內切酶切割質粒，是用限制性核酸內切酶切割質粒，是指目的基因的獲取，是指目的基因的獲取，是指目的基因與質粒在是指目的基因與質粒在DNA連接

12、酶的作用下形成重組質粒。連接酶的作用下形成重組質粒。(2)基因工程是在人為作用下將控制不同性狀的基因基因工程是在人為作用下將控制不同性狀的基因重新組合從而改造生物性狀，從本質上來說這種變重新組合從而改造生物性狀，從本質上來說這種變異屬于基因重組。異屬于基因重組。(3)轉基因方法獲得的抗病金花茶可能屬于雜合子如轉基因方法獲得的抗病金花茶可能屬于雜合子如Aa，將來產生的配子可能是，將來產生的配子可能是A或或a。(4)金花茶葉片細胞具備了抗病性，說明目的基因已金花茶葉片細胞具備了抗病性，說明目的基因已在受體細胞中得到了表達。在受體細胞中得到了表達。【誤區警示誤區警示】植物雜交和基因工程依據的原理植物

13、雜交和基因工程依據的原理都是基因重組。但基因工程中的基因重組不同于都是基因重組。但基因工程中的基因重組不同于雜交過程中的基因重組，主要表現在不經過減數雜交過程中的基因重組，主要表現在不經過減數分裂和有性生殖過程，而是在人為控制條件下定分裂和有性生殖過程，而是在人為控制條件下定向改變生物的性狀。向改變生物的性狀。跟蹤訓練跟蹤訓練運用現代生物技術的育種方法，將抗運用現代生物技術的育種方法，將抗菜青蟲的菜青蟲的Bt基因轉移到優質油菜中，培育出轉基基因轉移到優質油菜中，培育出轉基因抗蟲的油菜品種，這一品種在生長過程中能產因抗蟲的油菜品種，這一品種在生長過程中能產生特異的殺蟲蛋白，對菜青蟲有顯著抗性，能

14、大生特異的殺蟲蛋白，對菜青蟲有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲對油菜的危害，提高油菜產量，減大減輕菜青蟲對油菜的危害，提高油菜產量，減少農藥作用，保護農業生態環境。根據以上的信少農藥作用，保護農業生態環境。根據以上的信息，下列敘述正確的是息，下列敘述正確的是()ABt基因的化學成分是蛋白質基因的化學成分是蛋白質BBt基因中有菜青蟲的遺傳物質基因中有菜青蟲的遺傳物質C轉基因抗蟲油菜能產生殺蟲蛋白是由于轉基因抗蟲油菜能產生殺蟲蛋白是由于Bt基基因在其體內得以表達的結果。因在其體內得以表達的結果。D轉基因抗蟲油菜產生的殺蟲蛋白是無機物轉基因抗蟲油菜產生的殺蟲蛋白是無機物解析：解析：選選C。Bt基因也被稱為

15、基因也被稱為Bt毒蛋白基因，在毒蛋白基因，在該基因指導下表達出的蛋白質對害蟲有毒害作該基因指導下表達出的蛋白質對害蟲有毒害作用，能夠殺死害蟲，但對哺乳動物無害。該基用，能夠殺死害蟲，但對哺乳動物無害。該基因來自蘇云金芽孢桿菌。把該基因通過基因工因來自蘇云金芽孢桿菌。把該基因通過基因工程手段導入植物體內可培育成抗蟲植物，減少程手段導入植物體內可培育成抗蟲植物，減少農藥的使用量，既增加了農作物產量，也保護農藥的使用量，既增加了農作物產量，也保護了環境。了環境。動物乳腺生物反應器動物乳腺生物反應器1原理：利用基因工程技術，把動物的乳腺作原理：利用基因工程技術，把動物的乳腺作為生產工具，使目的基因在其

16、內表達，獲得人類為生產工具，使目的基因在其內表達，獲得人類需要的生物產品。需要的生物產品。2操作過程操作過程獲取目的基因獲取目的基因構建基因表達載體構建基因表達載體顯微注射進顯微注射進哺乳動物受精卵中哺乳動物受精卵中形成胚胎形成胚胎將胚胎送入母體將胚胎送入母體動物動物發育成轉基因動物發育成轉基因動物(只有在產下的雌性個只有在產下的雌性個體中，轉入的基因才能表達體中，轉入的基因才能表達)。3優點優點(1)產量高，易獲得目標產品。產量高，易獲得目標產品。(2)目標產品質量好，因為乳腺組織具有一整套全目標產品質量好，因為乳腺組織具有一整套全面對蛋白質進行合成和加工的能力。面對蛋白質進行合成和加工的能

17、力。(3)產品成本低。產品成本低。(4)從乳汁中提取產品，操作簡單。從乳汁中提取產品，操作簡單。 繼哺乳動物乳腺生物反應器研發成功后，繼哺乳動物乳腺生物反應器研發成功后，膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展。最近膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展。最近,科學家培育出一種轉基因小鼠科學家培育出一種轉基因小鼠,其膀胱上皮細胞可其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答：以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答：(1)將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞，常用將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞，常用方法是方法是_。(2)進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入進行基因轉移時，通常要將外源基

18、因轉入_中，原因是中，原因是_。(3)通常采用通常采用_技術檢測外源技術檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。基因是否插入了小鼠的基因組。(4)在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的鼠的_細胞中特異表達。細胞中特異表達。【嘗試解答】【嘗試解答】(1)顯微注射法顯微注射法(2)受精卵受精卵(或早期胚胎細胞或早期胚胎細胞)受精卵受精卵(或早期胚胎或早期胚胎細胞細胞)具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞表達表達(3)DNA分子雜交分子雜交(核酸探針核酸探針)(4)膀胱上皮膀胱上皮【解析】【解析】在基因工程中，若受體細

19、胞是動物細在基因工程中，若受體細胞是動物細胞，常采用顯微注射的方法導入目的基因。若要胞，常采用顯微注射的方法導入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮細胞合成人的生長激素，在進行使小鼠膀胱上皮細胞合成人的生長激素，在進行基因轉移時，當作受體細胞的通常是受精卵，其基因轉移時，當作受體細胞的通常是受精卵，其原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相應原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞中得到表達。檢測目的基因是否插入到組織細胞中得到表達。檢測目的基因是否插入到受體細胞的基因組，通常采用的是受體細胞的基因組，通常采用的是DNA分子雜交分子雜交技術。技術。【互動探究】【互動探究】(1)上述過程的原理

20、是什么？上述過程的原理是什么？(2)為何將目的基因導入膀胱上皮細胞更方便？為何將目的基因導入膀胱上皮細胞更方便？【提示】【提示】(1)基因重組。基因重組。(2)不受雌雄個體的限制。不受雌雄個體的限制。【拓展提升】【拓展提升】利用微生物生產蛋白質類藥物，利用微生物生產蛋白質類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質的編碼基因構建成是指將人們需要的某種蛋白質的編碼基因構建成表達載體后導入微生物，然后利用微生物發酵來表達載體后導入微生物，然后利用微生物發酵來生產蛋白質類藥物。與傳統的制藥相比有以下優生產蛋白質類藥物。與傳統的制藥相比有以下優越性：越性：(1)利用活細胞作為表達系統，表達效率高，無需利用活細胞

21、作為表達系統，表達效率高，無需大型裝置和大面積廠房就可以生產出大量藥品。大型裝置和大面積廠房就可以生產出大量藥品。(2)可以解決傳統制藥中原料來源不足的問題。可以解決傳統制藥中原料來源不足的問題。(3)降低生產成本，減少生產人員和管理人員。降低生產成本，減少生產人員和管理人員。基因檢測和基因治療基因檢測和基因治療1基因檢測與基因治療的比較基因檢測與基因治療的比較目的基因作用目的基因作用備注備注基因基因檢測檢測制作相應探針，利用制作相應探針，利用DNA分分子雜交原理，快速、準確檢子雜交原理，快速、準確檢測人類某種疾病測人類某種疾病臨床應用階段臨床應用階段基因基因治療治療把健康的外源基因導入有基把

22、健康的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，可分為體因缺陷的細胞中，可分為體外基因治療和體內基因治療外基因治療和體內基因治療兩種方法兩種方法僅處于初期的臨床試僅處于初期的臨床試驗階段，仍有許多問驗階段，仍有許多問題和困難制約該技術題和困難制約該技術的開展的開展2基因治療的原理、過程基因治療的原理、過程(1)原理：利用正常基因置換或彌補缺陷基因的治原理：利用正常基因置換或彌補缺陷基因的治療方法，即把正常基因導入病人體內，使該基因的療方法，即把正常基因導入病人體內，使該基因的表達產物發揮功能，從而達到治療疾病的目的。表達產物發揮功能，從而達到治療疾病的目的。(2)過程過程如圖所示為人體正常紅細胞和鐮刀型

23、細胞貧血癥如圖所示為人體正常紅細胞和鐮刀型細胞貧血癥患者紅細胞形態及鐮刀型細胞貧血癥的基因治療患者紅細胞形態及鐮刀型細胞貧血癥的基因治療過程，請回答以下問題：過程，請回答以下問題：(1)_圖細胞為鐮刀型細胞貧血癥的紅細圖細胞為鐮刀型細胞貧血癥的紅細胞，這種病是由于胞，這種病是由于_造成的。造成的。(2)寫出以下結構或物質的名稱：寫出以下結構或物質的名稱：A_；D._。(3)寫出以下過程的操作內容：寫出以下過程的操作內容：_；用攜帶正常基因的載體用攜帶正常基因的載體(病毒病毒)侵染造血干細胞；侵染造血干細胞；_；_。(4)該方法屬于該方法屬于_(填填“體內體內”或或“體外體外”)基因基因治療，其

24、特點是治療，其特點是_。(5)患者身體康復后，所生子女是否會帶有鐮刀型患者身體康復后，所生子女是否會帶有鐮刀型細胞貧血癥基因？請說明理由。細胞貧血癥基因？請說明理由。【嘗試解答】【嘗試解答】(1)乙基因突變乙基因突變(2)合成血紅蛋白的正常基因合成血紅蛋白的正常基因(目的基因目的基因) 造血干造血干細胞細胞(3)將正常基因導入到載體中將正常基因導入到載體中將載體將載體(攜帶正攜帶正常基因常基因)導入到造血干細胞染色體上導入到造血干細胞染色體上經過改造經過改造的造血干細胞輸入到患者骨髓中并產生正常的血的造血干細胞輸入到患者骨髓中并產生正常的血細胞細胞(4)體外操作復雜但效果較為可靠體外操作復雜但

25、效果較為可靠(5)如果該患者的鐮刀型細胞貧血癥是由于個體發如果該患者的鐮刀型細胞貧血癥是由于個體發育的受精卵時期基因突變引起的，子女會攜帶該育的受精卵時期基因突變引起的，子女會攜帶該致病基因；如果患者的鐮刀型細胞貧血癥是由于致病基因；如果患者的鐮刀型細胞貧血癥是由于個體發育過程中后天基因突變引起的，其生殖細個體發育過程中后天基因突變引起的，其生殖細胞中不含致病基因。因此不管是否經過基因治療胞中不含致病基因。因此不管是否經過基因治療,子女都不含該致病基因。子女都不含該致病基因。【解析】【解析】本題主要考查通過基因治療的措施來本題主要考查通過基因治療的措施來徹底治愈遺傳病的操作過程。徹底治愈遺傳病

26、的操作過程。(1)由于基因突變使紅細胞形態上成鐮刀狀而易破由于基因突變使紅細胞形態上成鐮刀狀而易破碎，如圖乙。碎，如圖乙。(2)在基因治療過程中，在基因治療過程中，A為目的基因，可以與載為目的基因，可以與載體結合后導入受體細胞中，體結合后導入受體細胞中，D作為受體細胞應為具作為受體細胞應為具有持續分裂能力的造血干細胞。有持續分裂能力的造血干細胞。 (3)基因治療過程應有四個步驟；其中基因治療過程應有四個步驟；其中為將基因為將基因表達載體導入受體細胞表達載體導入受體細胞D的染色體上，的染色體上，為將具有為將具有正常功能的造血干細胞轉移至體內，由此可知，此正常功能的造血干細胞轉移至體內，由此可知，此過程為體外基因治療。過程為體外基因治療。(4)基因突變若發生在體細胞內一般不遺傳給后代基因突變若發生在體細胞內一般不遺傳給后代,若發生在生殖細胞中可能遺傳給后代。若發生在生殖細胞中可能遺傳給后代。【探規尋律】【探規尋律】基因治療的途徑基因治療的途徑途徑途徑比較比較體外基因治療體外基因治療體內