高中生物第4章基因工程第3节基因工程的应用及产业化前

2.动物基因工程成果 (1)改良畜禽经济性状的新思路 ①快速生长动物：通过转基因技术，使受体动物合成某些必需的 氨基酸， 或改变动物的 生长调节系统，进而促进动物生长、提高饲料的利用率。 如把人的 生长激素基因导入猪的 受精卵 得到的转基因猪生长速度和饲 料利用效率显著提高。 ②抗病动物：将抗病基因导入动物体内，提高动物的抗病能力。
方式二 胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的胰岛素主要从 猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100 kg胰腺只能提取4～5 g胰岛素。用该 方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。1979年，科 学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并在大肠杆菌 内实现了表达。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素 投入市场，售价降低了30%～50%。可以看出利用转基因微生物生产药物 与传统的制药相比的优越性：无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大 量药品、降低生产成本，减少生产人员和管理人员，而且可以解决传统制 药中原料来源不足的问题。 基因工程取得了哪些丰硕成果，还有哪些进展，让我们一起来学习吧。
合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答下列问题：
(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是_显__微__注__射__法___。
解析 在基因工程中，若受体细胞是动物细胞，常采用显微注射的方法导
入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮细胞合成人的生长激素，在进行基因转
移时，当作受体细胞的通常是受精卵，其原因是受精卵具有全能性，可使
第4章 基因工程
第3节 基因工程的应用及产业化前景
目标导读 1.阅读教材P83～86内容，了解动植物基因工程成果。 2.分析教材P86～91图文，简述基因治疗和基因芯片。 重难点击 1.动植物基因工程成果。 2.基因治疗和基因芯片。
课堂导入 方式一 基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的几十年间，得到了飞 速的发展，目前已经成为生物科学的核心技术。基因工程在实际应用领 域——农牧业、工业、环境、能源和医疗卫生等方面，也展示出美好的前 景。我们今天就一起来分享一下它的成果吧！
(2)动物生物反应器为医药事业开辟了新途径 ①乳腺生物反应器的优势 a.乳腺是 外分泌 器官，乳汁不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。 b.从乳汁中获取的基因产物，不但 产量高，易提纯 ， 而 且 表 达 的 蛋 白 质经过充分的修饰加工，具有 稳定 的生物活性。 ②动物生物反应器生产的药物 α1－抗胰蛋白酶、凝血因子、 生长激素等。
内容索引
一、动植物基因工程成果 二、基因治疗和基因芯片 当堂检测
一、动植物基因工程成果
基础梳理
1.植物基因工程成果 (1)突破了传统杂交育种的局限性 ①传统杂交育种的不足：育种周期 长 ，易丢失 优良基因 。 ②转基因植物的实例 a.抗病植物：如抗病毒的烟草和马铃薯是导入了 抗病毒 基因。 b.抗虫植物：抗虫玉米和抗虫棉花是把 苏云金杆菌 体内的一种编码_毒__素_ 蛋白 的基因导入玉米和棉花，减少了喷洒农药造成的污染。
答案
4.抗虫棉的培育过程中，受体细胞一定也是受精卵吗？ 答案 不一定。也可以是体细胞。 5.抗虫棉培育成功后，其效果会不会持久不变？ 答案 不会，棉铃虫也会对其产生抗性。
答案
拓展应用
1.继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得
了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以
优点
操作简便
可以按照人的意愿改造生物，克服远缘杂交不 亲和的障碍，目的性强，科技含量高
缺点 育种时间长
技术复杂、操作繁琐
问题探究
应用生物工程技术可获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答 下列问题： 1.在培育转人生长激素基因牛 的过程中，①过程需要的工 具酶有哪些？②过程常用的 方法是什么？ 答案 限制性内切酶、DNA 连接酶；显微注射技术。
答案
二、基因治疗和基因芯片
基础梳理
1.基因治疗 (1)基本原理：将 健康和正常 的基因通过某种载体导入人体细胞中有 缺损或有变异基因 的部位，并使目的基因在机体内有效表达，达到防 治疾病的目的。 (2)操作程序： 目的基因 的选择和制备→ 运载体 的选择→靶细胞的 选择→目的基因进入 靶细胞 的方式→外源基因表达的 检测 。 (3)治疗对象： 血友病 、严重贫血、关节炎、心血管病、癌症、甚至 艾滋病等疑难顽症。
答案
2.该转基因牛的所有细胞中都有人的生长激素基因吗？为什么？ 答案 都有。因为该转基因牛的所有细胞都来自受精卵的有丝分裂。 3.要使转人生长激素基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素，在基因 表达载体中，应如何设计？ 答案 在人生长激素基因的上游连接上专一在乳腺细胞中表达的蛋白质基 因的启动子。
知识提炼 基因工程育种和传统杂交育种的比较
项目 原理
处理 方法
杂交育种 基因重组
基因工程育种 异源DNA(基因)重组
杂交→自交→筛选。先 提取→重组→导入→筛选→表达。
通过两个具有不同优良 即目的基因的获得→基因表达载
性状的纯种杂交得到F1，体的构建→目的基因的导入→目 然后再将F1自交，人工 的基因的检测与表达产物的测定 筛选获取所需品种
c.优质植物：把编码赖氨酸的基因转入小麦 基因组，培育出了富含赖氨 酸的小麦。 ③转基因技术的优点：克服了 远源种及种间杂交不育 或不能杂交的障 碍，使得生物界存在的抗病虫害基因、优良而培育出优良的品种，同时还缩短了 育种周期 。 (2)开辟了生产疫苗的新途径：科学家培育出一种可以生产 乙肝疫苗的 转 基因胡萝卜，通过生吃或榨汁食用 就可以达到接种疫苗的效果。
外源基因在相应组织细胞中得到表达。检测目的基因是否插入到受体细胞
的基因组，通常采用的是DNA分子杂交技术。
解析 答案
(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入__受__精__卵__(或__早__期__胚__胎__)__中， 原因是_受__精__卵__(_或__早__期__胚__胎__细__胞__)具__有__全__能__性__，__可__使__外__源__基__因__在__相__应__组__织__ __细__胞__中__表__达__。 (3)通常采用_分__子__杂__交__检__测___技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。 (4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的__膀__胱__上__皮__细胞中 特异表达。