(教学指导) 基因工程的应用Word版含解析

第3节基因工程的应用课标内容要求核心素养对接

举例说明基因工程在农业、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。1.生命观念：举例说出植物基因工程、动物基因工程成果及其给人类带来的影响。

2．社会责任：展开想象的翅膀，用图画或文字创造等，畅想基因工程的未来。

1．转基因抗虫植物

(1)技术方法：从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中，培育出具有抗虫性的作物。

(2)实例：抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。

2．转基因抗病植物

(1)技术方法：将来源于病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。

(2)实例：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。

3．转基因抗除草剂植物

(1)技术方法：将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育抗除草剂的作物品种。

(2)实例：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。

4．改良植物的品质

(1)技术方法：将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。

(2)实例：转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。

5．提高动物的生长速率

(1)技术方法：将外源生长激素基因导入动物体内，提高动物的生长速率。

(2)实例：转基因鲤鱼。

6．改善畜产品的品质

(1)技术方法：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组。

(2)实例：乳汁中乳糖含量大大降低的转基因奶牛。

二、基因工程在医药卫生领域的应用

(1)技术方法

①对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们能够生产药物。

②利用乳腺生物反应器生产药物：将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射导入哺乳动物的受精卵中，培育出的转基因动物通过分泌乳汁生产所需要的药物。

③培育移植器官：在器官供体的基因组中导入某种调节因子抑制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官。

(2)实例：重组人干扰素、促红细胞生成素、抗凝血酶、血清白蛋白等。

三、基因工程在食品工业方面的应用

(1)技术方法：利用基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。例如将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过工业发酵生产凝乳酶。

(2)实例：淀粉酶、脂酶、天冬氨酸和苯丙氨酸。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．农业害虫不会对转基因抗虫作物产生抗性。(×)

提示：害虫仍会对抗虫作物产生抗性。

2．培育转基因抗病植物的目的基因主要来源于病毒、真菌。(√)

3．基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。(×) 提示：培育转基因动物时，所选用的受体细胞一般是受精卵；培育转基因植物时，所选用的受体细胞可以是受精卵，也可以是体细胞。

4．利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。(√)

5．乳腺反应器就是把药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。(×)

提示：应是把药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中。

利用乳腺生物反应器和工程菌生产药物

1．乳腺生物反应器的操作过程

2．乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别

菌或酵母菌细胞中构建工程菌，选用细菌或酵母菌作为受体细胞的优点有哪些？

提示：细菌和酵母菌繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对少，生产能力大等。

(2)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成功。科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。在研制膀胱生物反应器时，应使药用蛋白基因在什么细胞中特异表达？它与乳腺生物反应器有什么相同和不同点？

提示：应使药用蛋白基因在膀胱上皮细胞中特异表达。相同点是收集药用蛋白较容易，且不会对动物造成伤害。不同点是乳腺生物反应器必须是处于生殖期

的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。

1．人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下：

(1)htPA基因与载体用________切割后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，可采用________技术。

(2)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其________。采集的精子需要经过________，才具备受精能力。

(3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是________。为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行________。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这体现了早期胚胎细胞的________。

(4)若在转ht-PA基因母羊的羊乳中检测到________，说明目的基因成功表达。

[解析](1)用同种限制性内切核酸酶对目的基因和载体进行切割，以形成相同的黏性末端。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，常用PCR技术。

(2)对供体母羊注射促性腺激素可以使其超数排卵，采集的精子需要经过获能处理后才具备受精能力。

(3)将重组表达载体导入受精卵(动物细胞)常用的方法是显微注射法。为了获得母羊，需要对胚胎进行性别鉴定。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，依据的原理是早期胚胎细胞的全能性。

(4)目的基因成功表达的标志是在转基因母羊的羊乳中检测到htPA，即人组织纤溶酶原激活物。

[答案](1)同种限制性内切核酸酶(或同种限制酶)PCR(2)超数排卵获能(处理)(3)显微注射法性别鉴定全能性(4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物) 2．人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。

(1)为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取__________合成总cDNA，