人教版 选修3 基因工程的应用 学案

人教版选修3 基因工程的应用学案

[学习目标] 1.说出植物基因工程取得的成果。2.关注动物基因工程的应用前景。3.了解基因工程药物和基因治疗。

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！

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。

一、植物基因工程硕果累累

1．抗虫转基因植物

(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：转基因抗虫棉、水稻等。

2．抗病转基因植物

(1)抗病基因种类：

①抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因等。

②抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因等。

(2)成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草、抗病毒的转基因小麦等。

3．抗逆转基因植物

抗逆基因作用成果调节细胞渗透压基因

改变细胞内渗透压，提高抗盐碱、抗

干旱能力

抗盐、抗旱烟草抗冻蛋白基因提高耐寒能力耐寒番茄

抗除草剂基因抗除草剂抗除草剂玉米4.利用转基因改良植物的品质(连线)

归纳总结抗虫转基因植物与抗病转基因植物

项目抗虫转基因植物抗病转基因植物

方法

从某些生物中分离出具有杀虫活性

的基因，将其导入作物中

将抗病基因导入植物中基因种类

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

①抗病毒基因：病毒外壳蛋白

基因和病毒的复制酶基因

②抗真菌基因：几丁质酶基因

和抗毒素合成基因

成果转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等

抗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

意义

减少了化学农药的使用，降低了生产成本，减少了环境污染，降低

了对人体健康的损害

例1目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是( ) A．苏云金芽孢杆菌的毒蛋白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 C

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；构建好的基因表达载体中必须含有标记基因，以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。

例2以下关于植物基因工程应用的说法，正确的是( )

A．我国转基因抗虫棉是转入了植物凝集素基因培育出来的

B．可用于转基因植物的抗虫基因只有植物凝集素基因和蛋白酶抑制剂基因

C．抗真菌转基因植物中，可使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因

D．提高作物的抗盐碱和抗干旱的能力，与调节渗透压的基因无关

答案 C

解析我国的抗虫棉是转入了Bt毒蛋白基因培育出来的；抗虫基因主要有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；利用可以调节细胞渗透压的基因，可提高作物抗盐碱和抗干旱的能力。

二、动物基因工程的前景

项目

应用

基因来源或处理成果提高动物的生长速度外源生长激素基因转基因绵羊、转基因鲤鱼

改善畜产品的品质肠乳糖酶基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少

转基因动物生产药物药用蛋白基因＋乳腺蛋白基

因的启动子等

乳腺(房)生物反应器

转基因动物作器官移植的供体抑制或除去抗原决定基因

结合克隆技术培育出没有免

疫排斥反应的转基因克隆猪

器官

归纳总结

1．乳腺生物反应器

(1)乳腺(房)生物反应器：科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，然后，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药品，因而称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。

(2)过程(如图所示)

2．列表比较乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别

比较内容乳腺生物反应器工程菌

基因结构

动物基因结构与人类的基因结构基

本相同

细菌和酵母菌的基因结构与人类有较

大差异

基因表达合成的药物蛋白与天然蛋白质相同细菌合成的药物蛋白可能没有活性生产条件

不需严格灭菌；温度等外界条件对其

影响不大

需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温

度、pH、营养物质浓度等外界条件

药物提取从动物乳汁中提取从微生物细胞或其培养液中提取

例3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药用蛋白含量提高了30多