【推荐精选】2018-2019学年高中生物 专题1 基因工程 1.3 基因工程的应用学案 新人教版选修3

1.3 基因工程的应用

[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

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

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

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

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多倍，以下与此有关的叙述中，正确的是( ) A.“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物

B.“提高基因的表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因

C.只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的

D.转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白

解析体细胞中出现新基因有可能是基因突变导致的，故A错误；“提高基因的表达水平”是指增强白蛋白基因表达，白蛋白基因数目没有增多，故B错误；“转基因动物”一般用到的受体细胞是受精卵，发育个体的几乎所有细胞中都有相同的外源基因，故C错误；转基因牛的白蛋白基因也是选择性表达的，在肌肉细胞中不能表达，故D正确。

例4下列有关利用乳腺生物反应器与微生物生产药物的叙述，错误的是( )

A．前者在乳汁中提取药物，后者在细胞中提取

B．前者是在畜牧业中的应用，后者是在工业生产中的应用

C．前者合成的蛋白质可加工成熟，后者合成的蛋白质一般不能加工成熟

D．两者与人体基因结构均相同

答案 D

三、基因工程药物及基因治疗

1．基因工程药物

(1)概念：基因工程药物是指利用转基因的工程菌生产的药物。

(2)原理：通过基因工程技术，使外源基因在工程菌细胞内高效表达。

(3)成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。

(4)作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。2．基因治疗

(1)概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。

(2)成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞中。

(3)途径：分为体内基因治疗和体外基因治疗。

(4)现状：处于初期的临床试验阶段。

归纳总结

1．体外基因治疗和体内基因治疗的比较