新教材 精品生物 选择性必修三 第3章 第3节 基因工程的应用

第3节基因工程的应用一、基因工程在农牧业方面的应用1．转基因抗虫植物(1)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)成果：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。

2．转基因抗病植物(1)背景：许多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常规育种的方法很难培育出抗病新品种。

(2)方法：将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，培育出转基因抗病植物。

(3)成果：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)背景：杂草常常危害农业生产，而大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作物，导致作物减产。

(2)方法：将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。

(3)成果：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。

4．改良植物的品质优良基因成果必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因富含赖氨酸的转基因玉米与植物花青素代谢有关的基因转基因矮牵牛5.提高动物的生长速率(1)基因：外源生长激素基因。

(2)成果：转基因鲤鱼。

6．改善畜产品的品质(1)基因：肠乳糖酶基因。

(2)成果：转基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，而其他营养成分不受影响。

(1)转基因抗虫棉的Bt抗虫蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌()(2)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物()答案(1)×(2)×1．从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性。

提示减少了化学农药的使用量，降低了环境污染。

2．种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性？为什么？提示会；害虫会因遗传物质发生改变产生对转基因抗虫棉的抗性。

二、基因工程在医药卫生领域的应用1．利用微生物或动植物细胞生产药物成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。

2．利用哺乳动物生产药物(1)方法：将药用蛋白基因和乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由该受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物。

(2)成果：利用乳腺生物反应器生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α­抗胰蛋白酶等。

3．建立移植器官工厂(1)方法：在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以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猪器官。

(2)优点：解决移植器官短缺问题；避免免疫排斥。

(1)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中()(2)利用基因工程菌可生产人的胰岛素等()答案(1)×(2)√请完善构建乳腺生物反应器的流程图。

三、基因工程在食品工业方面的应用1．基因工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。

2．成果(1)凝乳酶：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，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。

(2)淀粉酶、脂酶等：构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产；产品纯度更高，生产成本显著降低，生产效率较高。

3．其他应用：利用“超级细菌”来处理环境污染，利用经过基因改造的微生物生产能源。

1．乳腺生物反应器的构建过程是将药用蛋白基因和乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中；由这个受精卵发育成的转基因动物通过分泌乳汁来生产所需要的药物。

2．利用基因工程解决移植器官短缺问题并可避免免疫排斥。

3．利用基因工程菌除了可以生产药物，还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。

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，即可通过传粉、受精，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．转基因抗虫棉即使经过多代种植，棉铃虫也不会产生抗性，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，需要将重组质粒先导入农杆菌，运用农杆菌转化法将目的基因导入棉花的叶肉细胞中再表达，A项错误；抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，只有将叶肉细胞通过植物组织培养才可将该基因传给后代，由于生殖细胞中无抗虫基因，凭借传粉、受精的有性生殖方法无法将其抗虫性状遗传给后代，B项错误；标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，C项正确；转基因抗虫棉经过多代种植后，棉铃虫可能会产生抗性，使抗虫效果有所下降，D项错误。

2．下列有关目的基因的操作能够改善产品品质的是()A．将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内B．将肠乳糖酶的基因导入奶牛的基因组C．将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达D．将Bt抗虫蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达答案 B解析将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内是提高鲤鱼的生长速率；导入肠乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量降低，改善了牛奶的品质；将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达是乳腺生物反应器的应用；Bt抗虫蛋白基因是抗虫基因，能够提高植物的抗虫能力。

3．在实验室里用四环素培育转基因的雄性蚊子，这些蚊子与雌性蚊子交配的后代也需要四环素才能生存，但实质上不可能找到，于是会慢慢死去。

该技术有望减少登革热等疾病的发生。

下列关于该技术的说法正确的是()A．转基因技术能定向改变蚊子的基因，属于基因突变B．该转基因蚊子属于新的物种C．需要四环素才能生存这一特性是基因和环境共同作用的结果D．该技术的其中一个环节是构建基因表达载体，需要用到限制酶和DNA聚合酶解析转基因技术能定向改变蚊子的基因，属于基因重组，A项错误；该转基因蚊子具有新的基因，但仍能与雌性蚊子交配产生后代，没有出现生殖隔离，所以不属于新的物种，B项错误；该技术的其中一个环节是构建基因表达载体，需要用到限制酶和DNA连接酶，D项错误。

4．动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵，进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。

科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品，其大致过程如图所示。

下列有关说法错误的是()A．通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、启动子、终止子和标记基因即可B．④通常采用显微注射技术C．在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达，因此可以从乳汁中提取药物D．该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取答案 A解析要让药用蛋白基因在乳腺细胞内表达并分泌含药物的乳汁，重组质粒上必须具有乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件，A项错误；转基因动物通常利用的受体细胞是受精卵，采用显微注射技术，B项正确；只有母牛到达泌乳期，乳腺细胞才会表达相应的药用蛋白基因，乳汁中含有药物，C项正确；从乳汁里提取药物，优点突出，使动物本身成为“批量生产药物的工厂”，D项正确。

5．下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是()A．器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题B．猪的内脏构造、大小和血管分布与人极为相似C．灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪D．无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某种调节因子以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因解析目前，人体移植器官短缺是一个世界性难题，为此，人们不得不把目光移向寻求可替代的移植器官；由于猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似，而且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要远远少于灵长类动物，科学家由此提出是否可以用猪的器官来解决人类器官来源不足的问题。

实现这一目标的最大难题是免疫排斥，选项A、B正确，选项C错误；目前科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造，采用的方法是将器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官，选项D正确。

6．在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值。

如图所示是获得转基因莴苣的技术流程，请据图回答下列问题：(1)获取目的基因的主要途径包括通过构建基因文库来获取目的基因和__________________。

(2)如果受体细胞C1是土壤农杆菌，则将目的基因导入它的____________上，使目的基因进入受体细胞C2，并将其插入受体细胞C2中的__________上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，形成转基因莴苣，经②过程获得的转基因莴苣中的目的基因是否表达，在分子水平上可用________________法进行检测。

(3)基因工程的应用除了以上之外还有很多，如用转基因动物作器官移植的供体，其主要优点是避免________反应。

答案(1)利用PCR获取和扩增目的基因(2)Ti质粒的T-DNA染色体DNA抗原—抗体杂交(3)免疫排斥解析(2)将目的基因导入植物受体细胞最常用的方法是农杆菌转化法，将目的基因导入它的Ti质粒的T-DNA上，使目的基因进入受体细胞C2，并将其插入受体细胞C2中的染色体DNA 上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，形成转基因莴苣。

检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交。

A组基础对点练题组一基因工程在农牧业方面的应用1．下表有关基因表达的选项中，不可能的是()答案 D解析兔成熟红细胞没有细胞核和众多细胞器，无法表达出兔的血红蛋白，D错误。

2．能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是()A．单倍体育种B．杂交育种C．基因工程育种D．多倍体育种答案 C解析要让动物蛋白在植物体内表达，必须将控制动物蛋白合成的相关基因导入植物细胞中并让其表达，因此需要通过基因工程技术才能实现。

3．1987年，美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞并获得高水平的表达。

长成的烟草植株通体光亮，堪称自然界的奇迹。

这一研究成果表明()①萤火虫与烟草的DNA结构基本相同②萤火虫与烟草共用一套遗传密码③烟草体内合成了荧光素④萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同A．①③B．②③C．①④D．①②③④答案 D解析萤火虫与烟草的遗传物质都是双链DNA，这是完成基因重组的基础，①正确；自然界的所有生物几乎都共用一套遗传密码，即无论在高等生物还是低等生物中，相同的密码子决定的氨基酸种类都相同，②正确；萤火虫的荧光素基因导入烟草细胞使得该植株通体光亮，可见荧光素基因在该植株中成功表达，③正确；基因的表达包括转录和翻译，最后合成出蛋白质，④正确。