1、第3课时 基因工程的应用,第一章 基因工程,选修3 现代 生物技术专题,一、基因工程与遗传育种,二、基因工程与疾病治疗、生态环境保护,达标检测,内容索引,一、基因工程与遗传育种,1.转基因植物 (1)转基因农作物 抗 ，如转基因烟草。 抗害虫，如转基因棉花。 抗植物 (耐贮存)，如转基因番茄。 (2)转基因 ：改变花卉的颜色。 2.转基因动物 (1)具有多种优良的 ，如转基因鼠、牛、羊。 (2)加快 速度，如转基因鼠、鱼、猪。 (3)具有 能力，如转基因鸡、牛。,新知导学,除草剂,病毒,花卉,遗传性状,生长,抗病,探究1图示解读 完善下图，体会转基因植物的优点：,互动探究,外源基因,农杆菌,1
2、.过程,重组DNA,目的基因,2.培育转基因植物应用了哪些技术？,答案 转基因技术、植物组织培养技术。,3.转基因植物的培育原理有哪些？,答案 基因重组、植物细胞的全能性。,4.外源基因与Ti质粒连接需要什么酶？,答案 限制性核酸内切酶和DNA连接酶。,5.转基因植物的培育优点有哪些？,答案 培育优点,所需时间较短 克服远缘亲本难以杂交的缺陷,答案,6.传统育种方法的不足：培育新品种所需时间 ，而且 亲本难以杂交。,较长,远缘,探究2理性思维 填写下列转基因动物的过程，思考回答相关问题：,1.转基因动物的含义：转入了 的动物。 2.转基因动物的培育优点： 。,重组DNA,受精卵,外源基因,省时
3、、省力,3.基因工程技术与传统育种技术的区别,亲缘关系,分子,个体,准确预期,长,例1 (2017河西区一模)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是 A.、的操作中使用了限制性核酸内切酶和DNA聚合酶 B.过程利用了膜的结构特性，显微镜下观察细胞的Ti质粒是筛选标志之一 C.应用DNA探针技术，可检测细胞中目的基因是否表达 D.一般情况下只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异,答案,解析,解析 、的操作表示形成重组DNA分子，该过程中使用了限制性核酸内切酶和DNA连接酶，A项错误； 光学显微镜下无法观察到质粒，该基因工程可以利用个体水平进行鉴定，即植株的叶片是否
4、具有抗虫效果，B项错误； 检测细胞中目的基因是否表达需要利用抗原抗体杂交技术或个体水平的检测，C项错误； 一般情况下只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异，D项正确。,例2 下图表示转基因动、植物的培育过程。据图分析下列有关叙述正确的是 A.在获得目的基因的过程中，需要使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶等工具酶 B.受体细胞A、B一定均为受精卵 C.目的基因导入受体细胞A中通常用显微注射法 D.将目的基因导入受体细胞B时常使用大肠杆菌作为工具去侵染植物细胞,答案,解析,解析 获得目的基因的过程中，需要使用限制性核酸内切酶，不需要DNA连接酶，A错误； 一般受体细胞A为受精卵，受体细胞B
5、为受精卵或体细胞，B错误； 将目的基因导入动物细胞通常用显微注射法，C正确； 将目的基因导入受体细胞B时，常用土壤农杆菌作为工具去侵染植物细胞，D错误。,转基因动物、植物及微生物的培养流程,二、基因工程与疾病治疗、生态环境保护,1.基因工程药物 用 方法制造的“工程菌”，可以高效率地生产各种药品，如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等。 2.基因治疗 (1)概念：基因治疗是向 中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。 (2)原理：正常基因导入病人体内细胞并且表达产物发挥作用。,新知导学,基因工程,目标细胞,克隆人体正常的腺苷酸脱氨酶基因(ada),有缺陷的_,培养、转化,患者的 症
6、状缓解,患者的 _, ,注射,T淋巴细胞可以产生 _,(3)成功的首例： 症的临床基因治疗。治疗过程如下图：,重度免疫缺陷,T淋巴细胞,骨髓组织,腺苷酸脱氨酶(ADA),研究人员将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的什么细胞？为什么不能转入其他的体细胞？,答案 T淋巴细胞。腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的，T淋巴细胞中具有这种酶(ADA)才能使患者的免疫功能得到修复。,思考,答案,3.生态环境保护 (1)为了解决废塑料污染问题：利用 发酵和 生产聚羟基烷酯，用于合成可降解的生物塑料。 (2)为了清除石油污染：改造分解石油的细菌，提高其 的能力。 (3)利用转基因微生物吸收环境中的 ，降解
7、和处理_。,细菌,转基因植物,分解石油,重金属,有毒化合物,工业,废水,基因治疗是对致病基因进行修复吗？,答案 基因治疗是将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞，以正常基因产物掩盖有缺陷基因产物达到治疗疾病的目的。受体细胞一般为体细胞而不是受精卵，基因治疗后只有一部分细胞含有正常基因。基因治疗没有影响原有基因，所以细胞中两种基因同时存在。,思考,答案,例3 有关基因工程的成果及应用的说法中，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的应用主要是培育体型巨大、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
8、的农作物 D.目前，在发达国家，基因治疗已用于临床实践,答案,解析,解析 运用基因工程方法培育的抗虫植物只能防御害虫，不能抵抗病毒；基因工程在畜牧业上应用的主要目的是用于改善畜牧产品的品质；基因治疗目前处于初期的临床试验阶段。,例4 人类基因治疗报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。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
9、的基因切除，达到治疗疾病的目的,解析 基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D的说法都不符合基因治疗的概念。,答案,解析,基因工程与遗传育种,转基因植物 转基因动物,基因工程与疾病治疗,基因工程药物： 、干扰素、疫苗,基因治疗：重度免疫缺陷症(ADA基因发生了突变,基因工程与生态环境保护,胰岛素,乙型肝炎,学习小结,达标检测,1.采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。下列有
10、关叙述，正确的是 A.如果人凝血因子基因的核苷酸序列已知，可用人工合成的方法获得该目的基因 B.人体细胞中凝血因子基因进入羊受精卵细胞后，其传递和表达不再遵循中心法则 C.在该转基因羊体内，人凝血因子基因存在于乳腺细胞中，而不存在于其他体细胞中 D.人凝血因子基因开始转录后，DNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA,答案,解析,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析 基因的表达包括转录和翻译，基因的传递和表达遵循中心法则；转基因羊体内人凝血因子基因存在于羊所有体细胞中；人凝血因子基因开始转录后，RNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA。,2.目前人类利用基因工程的方法
11、成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是 A.抗虫基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达 B.抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，使抗虫性状遗传下去 C.标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因 D.转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗性，这样可以有效消灭棉铃虫,答案,解析,1,2,3,4,5,解析 苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后需用农杆菌转化法导入棉花的叶肉细胞，不能直接进入棉花的叶肉细胞表达，A项错误； 叶肉细胞是体细胞，其基因不能通过有性生殖进行遗传，可以通过植物组织培养技术，使抗虫性状遗传下去，B项错误； 构建好的重组DNA分子中必须含有标记基因，以
12、便于确定目的基因是否进入受体细胞内，C项正确； 棉铃虫抗性的产生是基因突变的结果，但抗虫棉的自然选择会使棉铃虫的抗性基因频率升高，D项错误。,1,2,3,4,5,3.(2016温州中学期末)据报道，深圳某生物制品公司将人的乙肝抗原基因导入酵母菌，生产出的乙型肝炎疫苗致使婴儿接种后发生疑似预防接种异常反应，并已出现死亡病例。下列关于此乙肝疫苗的说法正确的是 A.乙肝抗原基因可从酵母菌基因文库中获得 B.转基因酵母菌生产乙肝疫苗的理论基础之一是生物共用一套遗传密码 C.转基因过程中用到的质粒是一种类似于染色体上链状DNA的遗传物质 D.将乙肝抗原基因导入酵母菌时用CaCl2处理酵母菌，可增大细胞膜
13、的通透性,答案,解析,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析 乙肝抗原基因应从乙肝病毒中获得，A错误； 乙肝病毒的基因能在酵母菌中表达出乙肝病毒的蛋白质是因为生物共用一套遗传密码，B正确； 质粒是位于细胞质中的环状DNA，C错误； 用CaCl2处理酵母菌，可增大细胞壁的通透性，D错误。,解析 抗软化番茄的培育常用质粒作载体，将目的基因(抗多聚半乳糖醛酸酶基因)与质粒结合形成重组DNA分子，利用含重组DNA分子的土壤农杆菌去感染普通番茄，从而获得抗软化番茄。,4.番茄营养丰富，是人们喜爱的一类蔬菜。普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番
14、茄软化，不耐贮藏。科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶基因导入番茄细胞，获得了抗软化番茄。下列关于培育抗软化番茄的叙述中，错误的是 A.载体常用质粒 B.受体细胞是番茄细胞 C.目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因 D.目的基因的表达延缓了细胞的软化,答案,解析,1,2,3,4,5,5.(2017浙江91高中联盟期中节选)如图表示运用基因工程技术生产胰岛素的三条途径。据图结合所学知识回答下列问题： (1)为了便于将含有目的基因的细胞筛选出来，所选择的质粒上应该具有_基因。,1,2,3,4,5,答案,解析,标记,解析 基因工程所用质粒上具有标记基因，能够用于筛选含有目的基因的受体细胞。,(2)培
15、育转基因羊的过程中，科研人员通过感染或_技术将重组质粒M转移到受体细胞A中，受体细胞A应该是_细胞。,1,2,3,4,5,答案,解析,显微注射,受精卵,解析 将目的基因导入动物细胞，采用的方法为显微注射法，受体细胞为受精卵。,(3)受体细胞B应该是莴苣的_(填“体细胞”“卵细胞”或“受精卵”)，导入该细胞后，需对该细胞进行培养，经_过程形成愈伤组织，以适当配比的_ _诱导愈伤组织，直到再生出新植株。,1,2,3,4,5,答案,解析,体细胞,脱分化,营养物质和生长,解析 由于植物细胞具有全能性，因此受体细胞B应该是莴苣的体细胞，导入该细胞后，需对该细胞进行培养，经脱分化过程形成愈伤组织，以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导愈伤组织，直到再生出新植株。,调节剂,(4)过程常用的方法是用_来处理大肠杆菌，使其易于接纳重组质粒M。,1,2,3,4,5,答案,解析,氯化钙,解析 将目的基因导入微生物细胞中常用的方法是用氯化钙来处理，使其易于吸纳重组质粒M。,
