高中人教版 (新课标)专题1 基因工程1.3 基因工程的应用导学案

这是一份高中人教版 (新课标)专题1 基因工程1.3 基因工程的应用导学案，共4页。学案主要包含了植物基因工程硕果累累，动物基因工程前景广阔，基因治疗曙光初照等内容，欢迎下载使用。

一、植物基因工程硕果累累
（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：抗虫植物，如棉、玉米、马铃薯和番茄等。
学法一得
植物基因工程的成果都由两方面组成：一是外源基因来源；二是外源基因的表达成果。虽然教材内容繁多，但是，我们在学习时，只要抓住上述主线，就能轻松掌握这部分内容。
（1）植物的病原微生物：病毒、真菌和细菌等。
（2）抗病基因种类
①抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒复制酶基因。
②抗真菌基因：几丁质酶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、辣椒和番茄等。
（1）抗逆基因：调节细胞渗透压的基因，使作物抗盐碱、抗干旱；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。
（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。
深化升华 转基因生物与目的基因的关系
二、动物基因工程前景广阔
动物基因工程的成果就是由两方面组成：一是外源基因，如生长激素基因、肠乳糖酶基因、药用蛋白基因、抗原决定基因等；二是外源基因在动物体内的表达成果，如动物生长速率加快、转基因鲤鱼、乳腺生物发生器、没有免疫反应的克隆猪器官。
（1）生长基因：外源生长激素基因。
（2）成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。
（1）优良基因：肠乳糖酶基因。
（2）成果：转基因牛乳糖含量少。
（1）基因来源：药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因＋启动子。
（2）成果：乳腺生物反应器。
（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。
联想发散
基因技术的突破使科学家们得以用传统育种专家难以想象的方式改良农作物。例如，基因技术可以使农作物自己释放出杀虫剂，可以使农作物种植在旱地或盐碱地上，或者生产出营养更丰富的食品。科学家们还在开发可以生产出能够防病的疫苗和食品的农作物。
基因技术也使开发农作物新品种的时间大为缩短。利用传统的育种方法，需要七八年时间才能培育出一个新的植物品种，基因工程技术使研究人员可以将任何一种基因注入到一种植物中，从而培育出一种全新的农作物品种，时间则缩短一半。
基因工程药物，是重组Ｄ.Ａ的表达产物。广义地说，凡是在药物生产过程中涉及利用基因工程的，都可以称为基因工程药物。在这方面的研究具有十分诱人的前景。
基因工程药物研究的开发重点从蛋白质类药物，如胰岛素、人生长激素、促红细胞生成素等大分子蛋白质，转移到了寻找较小分子的药物上。这是因为蛋白质的分子一般都比较大，不容易穿过细胞膜，因而影响其药理作用的发挥，而小分子药物在这方面就具有明显的优越性。另一方面对疾病的治疗思路也开阔了，从单纯的用药发展到用基因工程技术或基因本身作为治疗手段。
知识拓展 现在，还有一个需要引起大家注意的问题，就是许多过去被征服的传染病，由于细菌产生了耐药性，又卷土重来。其中最值得注意的是结核病。据世界卫生组织报道，现已出现全球肺结核病危机。本来即将被消灭的结核病又死灰复燃，而且出现了多种耐药结核病。据统计，全世界现有17.22亿人感染了结核病菌，每年有900万新结核病人，约300万人死于结核病，相当于每10秒钟就有一人死于结核病。科学家还指出，在今后的一段时间里，会有数以百计的感染细菌性疾病的人将无药可治，同时病毒性疾病日益增多，防不胜防。
不过，与此同时，科学家们也探索了对付这些疾病的办法，他们在人体、昆虫和植物种子中找到一些小分子的抗微生物多肽，它们的相对分子质量小于4 000，仅由30多个氨基酸组成，具有强烈的广谱杀伤病原微生物的活力，对细菌、病菌和真菌等病原微生物能产生较强的杀伤作用，有可能成为新一代的“超级抗生素”。除了用它来开发新的抗生素外，这类小分子多肽还可以在农业上用于培育抗病作物的新品种。
四、基因治疗曙光初照
随着人类对基因研究的不断深入，发现许多疾病是由于基因结构与功能发生改变所引起的。科学家将不仅能发现有缺陷的基因，而且还能掌握如何进行基因诊断、修复、治疗和预防，这是生物技术发展的前沿。这项成果将给人类的健康和生活带来不可估量的利益。
所谓基因治疗是指用基因工程的技术方法，将正常基因转入病患者的细胞中，以取代病变基因，从而表达所缺乏的产物，或者通过关闭或降低异常表达的基因等途径，达到治疗某些遗传病的目的。目前，已发现的遗传病有6 500多种，其中由单基因缺陷引起的就有约3 000多种。因此，遗传病是基因治疗的主要对象。
第一例基因治疗是1990年在美国进行的。当时，两个4岁和9岁的小女孩由于体内腺苷脱氨酶缺乏而患了严重的联合免疫缺陷症。科学家对她们进行了基因治疗并取得了成功。这一开创性的工作标志着基因治疗已经从实验研究过渡到临床实验。1991年，我国首例B型血友病的基因治疗临床实验也获得了成功。
基因治疗的最新进展是有望将基因枪技术用于基因治疗。其方法是将特定的Ｄ.Ａ用改进的基因枪技术导入小鼠的肌肉、肝脏、脾、肠道和皮肤，获得成功的表达。这一成功预示着人们未来可能利用基因枪传送药物到人体内的特定部位，以取代传统的接种疫苗，并用基因枪技术来治疗遗传病。
目前，科学家们正在研究的是胎儿基因疗法。如果现在的实验疗效得到进一步确证的话，就有可能将胎儿基因疗法扩大到其他遗传病，以防止出生患遗传病症的新生儿，从而从根本上提高后代的健康水平。
问题·探究
问题1
动物乳腺生物反应器有何优点？
探究：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。
问题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？
探究：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）。
典题·热题
例1 以下说法正确的是( )
B.基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大，品质优良的动物
C.基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物
D.科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些氨基酸的合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量
解析：本题考查基因工程的应用。基因工程可定向改变生物的性状，可以将各种不同的生物的基因组合到不同生物体内，从而获得优良品种。基因工程培育的抗虫棉只能抗某种虫害，不能抗病毒，基因工程用于畜牧业是想获得优良品种，但不一定是巨大体型。导入氨基酸含量多的蛋白质，并不能提高此种植物将来的氨基酸含量。
答案：C
误区警示
基因工程是按照人们的主观意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，然后放入另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状，是通过对基因操作实现的。不能将人们的意愿人为地缩小、固定范围。
例2 为了研究用基因重组的方法所生产的干扰素对癌症的治疗效果，有人计划进行如下实验：
(1)从癌症患者体内取得癌细胞，并培养此种细胞；
（2）给培养中的癌细胞添加干扰素；
（3）观察干扰素是否对癌细胞的生长带来变化；
上述的实验计划中存在不足。下列可供选择的改进方法中，正确的是…( )
①将培养的癌细胞分成两组，一组添加干扰素，一组不添加干扰素，分别观察生长情况
②直接给癌症患者注射干扰素，进行临床实验
③设置一系列不同质量分数的干扰素，分别添加给培养中的癌细胞，观察生长情况
A.①B.①②
C.①③D.①②③
解析：本题主要考查生物学实验的基本原则。通常情况下，生物学实验应该设有明显的对照，以保证自变量唯一。
答案：C
拓展延伸
对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。
例3 下列不属于利用基因工程技术制取的药物是( )
解析：基因工程是使外源基因在受体细胞中表达生产基因产品的技术，A、B、D均为外源基因的表达，而青霉菌产生青霉素是一种正常基因的正常表达，故青霉素不属于基因工程药品。
答案：C
转基因生物
目的基因
目的基因从何来
抗虫棉
Bt毒蛋白基因
苏云金芽孢杆菌
抗真菌立枯丝核菌的烟草
几丁质酶基因和抗毒素合成基因
抗盐碱和干旱作物
调节细胞渗透压的基因
耐寒的番茄
抗冻蛋白基因
鱼
抗除草剂大豆
抗除草剂基因
增强甜味的水果
降低乳糖的奶牛
甜味基因
肠乳糖酶基因
生产胰岛素的工程菌
人胰岛素基因
人