1.3 基因工程的应用

1．3 基因工程的应用1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。

(重点) 2.了解基因工程的进展。

3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。

(难点)一、植物基因工程的成果(阅读教材P17～P20)植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。

1.抗虫和抗病转基因植物2.(1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。

(2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。

3．利用转基因改良植物的品质植物基因工程成果表现“三抗一优良”，三抗是指“抗虫”“抗病”和“抗逆”，一优良是指转入的优良基因表达的性状表现优良。

二、动物基因工程的前景(阅读教材P20～P21)三、基因工程药物(阅读教材P21～P23)1.药物来源：转基因的“工程菌”。

2.成果：重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。

四、基因治疗(阅读教材P23～P24)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淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。

3．方法(1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，如T淋巴细胞，进行培养。

然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。

(2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。

连一连判一判(1)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、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。

(×)分析：转基因植物是指细胞中被转入了外源基因的植物，并非出现新基因。

(3)(2018·宿迁高二检测)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。

(×)(4)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。

(√)(5)(2018·绵阳高二期末)直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内基因治疗。

(×)(6)基因治疗又叫基因诊断。

(×)三种转基因生物的生产过程探究1 转基因植物生产过程图解探究2 转基因动物生产过程图解(以转基因牛生产过程为例)探究3 转基因微生物生产过程图解(以可生产干扰素的酵母菌的培育过程为例)转基因作物中的目的基因(1)目的基因都是来自其他生物的能表现出优良性状的外源基因，并不都是来自细菌、病毒等微生物，如抗冻蛋白基因来自鱼类。

(2)有的目的基因通过控制蛋白质的合成，直接控制生物的某种性状，这反映了基因与性状的直接关系；有的目的基因通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物的性状，这体现的是基因和性状的间接关系。

(3)注意“抗虫”和“抗病”的区别，二者可以分别通过害虫接种和病毒接种来进行个体水平的检测。

1．(2018·扬州高二检测)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。

下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，下列有关叙述正确的是( )A．过程①是获取抗冻基因的过程，用到的酶只有限制酶B．在重组质粒上，抗冻基因首端和末端一定具有启动子和终止子，启动和终止翻译的进程C．过程②用到的质粒是农杆菌的Ti质粒，要将重组质粒转入农杆菌才能进行筛选D．根据抗冻基因制作的DNA探针，可以用来检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在解析：选D。

据题图可知，该转基因技术操作中，获取目的基因的方法是利用抗冻基因(目的基因)的mRNA进行人工化学合成，需要的酶是逆转录酶和限制酶，A项错误；目的基因首端和末端的启动子和终止子均是DNA片段，分别启动和终止转录的进程，B项错误；重组质粒转入农杆菌的目的是通过农杆菌转化法将目的基因导入番茄细胞中，C项错误；检测目的基因是否导入受体细胞，通常是用DNA探针进行检测，即DNA分子杂交技术，D项正确。

2．(2018·广东潮南实验学校月考)干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5 μg，所以价格昂贵。

美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素。

从如图所示方式中可以看出，该公司生产干扰素运用的方法是( )A．个体间的杂交B．基因工程C．细胞融合D．器官移植解析：选B。

该过程将淋巴细胞中的干扰素基因转移到酵母菌中，并使其成功表达，是转基因技术。

基因工程应用中的“一、二、三、四”一：一个目的基因。

二：二种工具酶，二种末端，二个基因(目的基因和标记基因)。

三：三种工具，三种受体细胞，转基因植物三种转化方法，分子检测的三个方面。

四：四个步骤，基因表达载体的四个组成元件，检测的四个方面。

乳腺(房)生物反应器与基因治疗探究1 乳腺生物反应器资料：应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的个体，其乳腺组织可分泌生产“目的产品”，如具有药用价值的蛋白，这些蛋白进入乳汁中，再通过回收含转基因蛋白的动物乳汁，就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。

结合上述资料完善其操作过程：(1)培育转基因动物，为什么不选用体细胞而选用受精卵作为受体细胞？提示：动物已分化的体细胞全能性受到限制，而受精卵分化程度低，全能性容易表达。

(2)基因工程药物与传统意义上的药物有什么区别？提示：基因工程药物生产效率高、针对性强、成本低、价格便宜。

探究2 基因治疗的过程及途径(1)完善下面体外基因治疗过程(2)完善体外基因治疗与体内基因治疗的异同乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较基因诊断与基因治疗1．阅读材料，回答问题：材料一：科学家将蜘蛛丝蛋白基因转入山羊体内，然后从羊奶中提取蛋白质，抽成丝后坚如钢铁。

材料二：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。

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。

(1)检测受体细胞是否含有目的基因的技术方法是_______________________。

(2)为使目的基因在后代中长期保存，应将目的基因导入____________中。

(3)从分离蛋白质的角度分析，乳腺和膀胱哪一个作为转基因动物的生物反应器更好？________。

原因是__________________________________________________________。

解析：目的基因整合到细胞核中DNA分子上，能使目的基因在后代中长期保存。

从分离产物的角度分析：乳汁中含有较多的蛋白质，这样就给分离带来一定的麻烦，而正常的尿液中几乎不含有蛋白质，分离蛋白质的过程就会变得非常简单，另外，雌雄动物都产生尿液，而只有雌性动物能产生乳汁，所以用膀胱反应器更好。

答案：(1)DNA分子杂交技术(2)细胞核(3)膀胱正常尿液中蛋白质含量很少，所以从尿液中更容易提取分离产物，而且不受性别限制乳房生物反应器与膀胱生物反应器乳房生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，二者的优点是：收集药用蛋白比较容易，且不必对动物造成伤害。

但乳房生物反应器需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。

2．《人类基因治疗》报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。

基因治疗是指( )A．把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的B．对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的C．运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常D．运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的解析：选A。

基因治疗只是将正常的外源基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未得到修复，基因治疗不是切除病变基因或诱发其突变。

关于基因治疗的几个问题(1)基因治疗的现状——目前处于初期的临床试验阶段。

(2)用于基因治疗的基因种类：从健康人体分离得到正常的基因、反义基因、编码可以杀死癌细胞的蛋白酶基因。

(3)由于正常基因只是导入某些功能细胞中，且是体细胞，所以获得的性状不会遗传给下一代。

(4)基因治疗只是导入正常的基因，并未替换原来的基因，原有的致病基因与导入的正常基因都能表达。

如果导入的正常基因是作为显性基因存在，则有疗效，也就是说，基因治疗只可治疗隐性遗传病。

[随堂检测]1．(2018·甘肃天水检测)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．①④ D．①②③④解析：选D。

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。

2．(2018·盐城高二检测)下列关于植物、动物以及微生物在基因工程的应用方面的叙述，错误的是( )A．动物和微生物可以生产基因工程药物，植物不能B．三类生物技术操作中目的基因导入受体细胞的方式不同C．三类生物技术操作原理相同D．三类生物技术操作中用到的工具酶相同解析：选A。

除基因工程的第三步“将目的基因导入受体细胞”的方法不同外，三类生物在基因工程的应用中，从原理、使用工具到操作流程等基本一致，B、C、D项正确；三类转基因生物都可以用来生产基因工程药物，A项错误。

3．(2018·东北育才学校高二期中)科学家利用基因工程培育出了耐盐的转基因棉花新品系，下列相关叙述错误的是( )A．可通过农杆菌感染法将重组质粒导入受体细胞B．含耐盐基因的棉花细胞可经植物组织培养获得完整植株C．可用较高浓度的盐水浇灌来鉴定棉花植株的耐盐性D．如果目的基因的核苷酸序列是全部未知的，可用PCR技术得到大量目的基因解析：选D。

棉花是双子叶植物，通过农杆菌感染法可将重组质粒导入棉花受体细胞，A正确；植物组织培养技术可以保持亲本的优良性状，含耐盐基因的棉花细胞经植物组织培养可获得耐盐的植株，B正确；棉花植株是否耐盐，主要看植株能否在高浓度的盐溶液中生活，因此，可以用较高浓度的盐水浇灌来鉴定棉花植株的耐盐性，C正确；如果目的基因的核苷酸序列是全部未知的，可从基因文库中获取目的基因，D错误。