选修3 《基因工程》第3节 基因工程的应用

第3节基因工程的应用

【本节重难点】

重点：1.基因工程在农业和医疗等方面的应用

难点：1.基因治疗

【知识精讲】

教材梳理

知识点一植物基因工程的应用

植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。

1.提高抗逆性

（1）常用抗虫基因：用于抗虫（杀虫）的基因主要是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）常用抗病基因：a.抗病毒基因有：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；b.抗真菌基因有：几丁质酶基因和抗毒素合成基因

（3）其他抗逆基因：环境条件对农作物的生产会造成很大影响，并且这些影响是多方面的，因此，抗逆性基因也有多种多样，如：抗盐碱和干旱的调节细胞渗透压基因、抗冻基因、抗除草剂基因等等。

2.改良植物品质

由于人们的食品含有的营养不平衡，不能满足人们对食品的要求，这样，可以通过转基因技术，使植物能够合成某些本来不能合成的物质。如科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量。

3.生产药物

基因工程不但促进了传统技术的变革，也为人类提供了传统产业难以得到的许多昂贵药品，并已形成基因工程制药业的雏形。目前诸如人胰岛素、人生长激素、人脑激素、

α－干扰素、乙肝疫苗、蛋白C、组织血纤维蛋白溶酶原激活剂等数十种基因工程药物已实现商品化。此外，还有促红细胞生成素、白细胞介素－2、肾素、心钠素等一大批珍贵药品正处于试用或临床试验阶段。

知识点二动物基因工程的应用

1.用于提高动物生长速度：由于外援生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快，将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。如：转基因绵羊和转基因鲤鱼。

2.用于改善畜产品的品质：基因工程可用于改善畜产品的品质。如：有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状，科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，这样所获得的牛奶其成分不受影响，但乳糖的含量大大减低。

3.用转基因动物做器官移植的供体：目前，人体移植器官短缺是一个世界性的难题，用其它动物的器官替代，又会出现免疫排斥现象，现在，科学家正试图利用基因工程方法对一些动物的器官进行改造，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。

知识点三基因治疗

1.概念：基因治疗是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，这是治疗遗传病的最有效的手段。

2.方法：体外基因治疗和体内基因治疗

体外基因治疗：先从病人体内获得某种相关细胞，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，这种方法叫做体外基因治疗。

体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方法叫做体内基因治疗。

说明：对于遗传病的治疗最根本的方法是进行基因替换或修复。基因治疗的最佳时期理论上是受精卵时期，这样可以使个体的每个细胞都含有正常基因，但在现实生活中是不可能的，因为不可能人人在受精卵时期进行基因检查。其次是对患者进行相关细胞的基因替换，如：对于遗传性糖尿病患者，只对胰腺的B细胞进行基因替换，该个体就能正常分泌胰岛素，糖尿病得以治疗；但这种局部细胞的基因替换，并没有改变其它部位细胞的基因，如精原细胞，其后代很大可能还会患遗传性糖尿病。

教材拓展

拓展点一该节内容是对第2节知识的综合运用，是近几年及今后几年高考的主考点。在学习这部分知识时，要注意以下几点：

1.熟练、灵活掌握第2节的基础知识，形成系统的、完善的知识体系

2.目的基因来自其他生物，目的基因和受体细胞的基因构成基因重组，这是基因工程的原理。

3.常考知识为基因操作的基本步骤

4.相关知识为DNA的结构和复制、基因控制蛋白质的合成及对性状的控制、基因突变、酶的性质和作用、其他生物工程等

5.解决的方法是学好相关知识，达到灵活运用程度，进行知识迁移。

拓展点三利用微生物生产药物的优越性

所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以下优越性：

1.利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。

2.可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学家用2 000 L大肠杆菌发酵液得到100 g胰岛素，相当于从1 000 kg猪胰脏中提取的量。又如，生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。

3.降低生产成本，减少生产人员和管理人员。

【典题分类精析】

考点一、植物基因工程的应用

例1．下列说法正确的是

A．用基因工程方法培育抗虫植物也能抗病毒

B．基因工程在畜牧业上应用的目的是培育体型巨大、品质优良的动物

C．任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分，因此，假单孢杆菌是“超级细菌”

D．基因工程在农业生产上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物

分析：本题考查基因工程的应用。用基因工程方法培育的抗虫植物(如抗虫棉)不能抗病毒；科学家培养超级动物的更重要的目的是利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达，获得人类所需要的各类物质(如激素、酶、抗体等)；每一种假单孢杆菌只能分解石油中的某一种成分，科学家利用生物工程的方法，把能分解三个烃类的基因转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的超级细菌。

答案：D

点评：抗虫和抗病毒不是一回事，抗虫棉转入的基因能够合成毒蛋白，害虫吃了这种毒蛋白后，能抑制害虫正常的新陈代谢，而对病毒不起作用，所以，抗虫棉抗虫而不抗病毒。（参见知识点1）

例2.金茶花是中国特有的观赏品种，但易得枯萎病，降低观赏价值。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，用转基因方法培育出了抗枯萎病的新品种。请据图回答：

（1）获得②一般用的方法，①和②结合能形成③，最重要的是①和②经处理后具有。

（2）在⑤→⑥过程中，获得抗病基因的金茶花细胞将经历和过程后才能形成⑦。

（3）抗枯萎病金茶花的培育成功说明一种生物的基因表达系统能够识别来自另一种生物的DNA的___________。

（4）欲快速培育大量该抗病新品种，应该采用的技术是____________________。通过转基因方法获得的抗病金茶花，将来产生的配子中是否一定含有抗病基因？。

分析：要获得具有抗病基因的重组载体，首先用限制性内切酶切出抗病基因（目的基因），并用同一种限制性内切酶在质粒这一环状DNA上切口，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起，形成重组载体。将重组载体导入茶花细胞中，由这一细胞发育成的植株就产生了抗病性，说明抗病基因已得到了表达。如果重组载体存在于茶花细胞的细胞质中，则抗病基因在茶花的有性生殖中符合细胞质遗传，即产生的雌配子中含有抗病基因，而雄配子中一般不含有抗病基因。如果重组载体整合到了茶花细胞和中的DNA分子上，则抗病基因在茶花的有性生殖中基因发生重组，产生的配子中也不一定含有抗病基因。因此，保持后代都具有抗病性状的最好方法是无性繁殖，如植物组织培养（克隆）。

答案：（1）人工合成基因相同的黏性末端（2）脱分化再分化

（3）脱氧核苷酸序列（遗传信息或碱基序列）（4）植物组织培养不一定

点评：绝大多数目的基因导入受体细胞中后，跟染色体DNA结合，属于核遗传。

考点二、动物基因工程的应用

例3．原有基因通过DNA重组技术得以改造的动物称为转基因动物。现在这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，人类控制蛋白质合成的基因可以替代羊染色体上的相似基因，右图表示了这一技术的基本过程。请回答：

（1）人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊染色体内，原因是。

（2）从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是。

将人体蛋白质基因“插入”羊体细胞染色体中的酶是。

（3）将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达，使羊产生新的性状。这种变异属于

。

（4）举出两例说明转基因技术的应用：

①；

②。

（5）假设人体蛋白质基因含有12000个碱基对，则该基因控制合成的蛋白质共有个氨基酸。

分析：本题考查识图能力、理解能力、分析问题能力和表达水平。主要考查知识点是：蛋白质的结构、基因对性状的控制、转基因技术、蛋白质的简单计算、应用等知识点。（1）人体蛋白质基因要能够“插入”到羊染色体内，必须要求人的DNA分子和羊染色体的DNA分子具有相同的空间结构和化学组成。（2）基因的“剪刀”是限制性内切酶，基因的“针线”是DNA连接酶。（3）通过将人的基因重新组合到羊的DNA分子中，从而使羊产生新的性状，所以这种变异属于基因重组。（4）实际的例子还有：培育抗虫棉、培育“向日葵豆”植株、基因治疗、在动物的乳腺细胞中培育人类需要的激素、抗体、酶等。（5）按照基因中每3对碱基决定1个氨基酸即可计算得出。

答案：（1）①人和羊DNA分子的空间结构、化学组成相同；②有互补的碱基序列（答出其中一点即可）（2）限制性内切酶；DNA连接酶（3）基因重组（4）①培育转基因超级动物；②提供器官移植的来源（其他合理答案亦给分）（5）4000

点评：目的基因导入受体细胞后，绝大多数跟染色体DNA结合。——知识点2

考点三、基因治疗

例4．如果通过转基因技术，成功改造了某血友病女性的造血干细胞，使其凝血功能全部恢复正常。当她与正常男性结婚，婚后所生子女的表现型为

A．儿子、女儿全部正常

B．儿子、女儿中各一半正常

C．儿子全部有病，女儿全部正常

D．儿子全部正常，女儿全部有病

分析：通过转基因技术改造人的造血干细胞，就是将健康人的正常基因导入患者体内，合成凝血因子，恢复正常的凝血功能。

答案：C

点评：血友病为X染色体上的隐性遗传病，本题中完成转基因的细胞只有造血干细胞，而正常的体细胞和精原细胞没有进行转基因，女性患者所产生的卵细胞仍然含有血友病基因，所以，所生男孩都患病。这是做错本题的主要原因。

例5. 18.1990年对一位缺乏腺苷脱氨酶基因，而患先天性体液兔疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷脱

氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。

（1）为使体外培养细胞的工作成功，必须考虑的培养条件是，培养液须含有。

（2）在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的，此基因工程中的目的基因是，目的基因的受体细胞是。（3）将转基因白细胞多次回输到患者体内后，兔疫能力趋于正常是由于产生了，产生这种物质的两个基本步骤是、。

分析：基因治疗把健康的外源基因导人有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。导入的健康的基因能在受体细胞（白细胞）中通过转录和翻译合成相应的基因产物（抗体），使病人体内的抗体水平恢复正常，达到治疗的目的。

答案：（1）pH渗透压、温度以及无菌等；有机物、无机盐、维生素、O2、水等

（2）运载体腺苷脱氨酶基因白细胞（3）抗体（或腺苷脱氨酶）转录片翻译

点评：抗体的化学本质是蛋白质，蛋白质是通过转录和翻译合成的。

考点四、生物防治与化学防治

例6．随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐年增加。但害虫的抗药性也不断增强，对农作物的危害仍然很严重，如近年来棉铃虫在我国大面积爆发成灾，造成经济损失每年达100亿元以上，针对这一情况，科学家开展了“转基因抗虫棉”的科技攻关研究，成功地将抗虫基因导人棉花细胞中，得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。请回答下列问题：

(1)害虫抗药性的增强是的结果；

(2)“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可以表示为。

(3)该项科技成果在环境保护上的重要作用是

。

(4)科学家们预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的植株，此现象来源于。

分析：本题考查基因工程在农业生产上的应用。(1)农药对害虫抗药性的变异讲行定向的选择，使抗药性强的个体生存下来，经过逐代积累，使害虫的抗药性得以增强。 (2)基因是生物性状的内在控制因素，基因对生物性状的控制过程包括转录和翻译过程：

。(3)该项科技成果在环境保护上的重要作用是减少农药用量，减轻农药对环境的污染，保护生态系统的稳定性。 (4)此种转基因抗虫棉独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的植株，说明基因发生了变化，此现象来源于基因突变。

答案：（1）农药对害虫抗药性的变异进行定向选择

（2）（3）减少农药使用量，减轻农药对环境的污染，保护生态系统的稳定性（4）基因突变

点评：转基因生物的信息表达是通过基因控制蛋白质的合成来实现的，转基因生物要适应环境，同时对环境也会造成影响。——知识点1、拓展点1

考点五、利用微生物生产药物的优越性

例7.用大肠杆菌生产胰岛素应用的生物工程的组合是

①基因工程②细胞工程③发酵工程④酶工程

A．①②③B．①②④ C．①③④ D．②③④

分析：本题考查基因工程与其他工程之间的区别与联系。一个产品的开发中，通常是由几个工程彼此合作来完成的。用大肠杆菌生产胰岛素直接是发酵工程；而把人的胰岛素基因转入大肠杆菌，是由基因工程完成的；而基因工程所用的工具酶，来自酶工程。

答案：C

点评：各种工程的联系：基因工程和细胞工程是上游工程，发酵工程和酶工程是下游工程，基因工程、细胞工程和发酵工程中所需要的酶，往往通过酶工程来获得，酶工程中酶的生产，一般要通过微生物发酵的方法来进行。各种工程分支领域之间存在着交叉渗透的现象。

【针对性练习】

1.利用基因工程培育抗虫作物的直接优点是

A.减少虫灾的发生

B.减少能量消耗

C.减少农药的用量

D.净化了环境

2.基因工程药品的优点

A.价值昂贵

B.采用复杂的基因工程技术获得

C.生产效率高

D.直接利用生物特种基因

3.目前科学家把兔子血红蛋白基因导入到大肠杆菌细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。下列所叙述的哪一项不是这一先进技术的理论依据

A.所有生物共用一套遗传密码子

B.基因能控制蛋白质的合成

C.兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成，都遵循碱基互补配对原则，都具有相同的空间结构

D.兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先

4.基因工程在诊断遗传病上发展尤为迅速，目前可以对几十种遗传病进行快速诊断，所采用的方法是

A.基因工程生产药物

B.导入正常基因

C.合成DNA探针

D.用“工程菌”治疗疾病

5. “工程菌”是指

A．用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系

B．用遗传工程的方法，把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到新细胞株系

C．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系

D．从自然界中选取能迅速增殖的菌类

6．在烟草的叶片中含有大量的烟碱，当把烟草嫁接到番茄上时，烟草的叶就不含烟碱了。反之，嫁接到烟草上的番茄叶中却含有烟碱。这说明

A．烟草根部能合成烟碱

B．烟草叶受番茄的影响，遗传性状发生改变

C．番茄叶受烟草的影响，遗传性状发生改变

D．只有依赖烟草根部吸收某种物质，烟草叶片才能合成烟碱

7.基因工程培育的“工程菌”通过发酵工程生产的产品，不包括

A.白细胞介素－2

B.干扰素

C.聚乙二醇

D.乙肝疫苗

8.下列各项不属于基因工程在实际中应用的是

A.转基因抗虫棉的培育成功

B.利用DNA探针检测饮用水中有无病毒

C.培育工程菌使之能产生胰岛素

D.将一种植物细胞内的叶绿体移入另一种植物细胞内

9.下列有关基因工程技术的应用中，对人类不利的是

A.制造“工程菌”用于药品生产

B.创造“超级菌”分解石油、DDT

C.重组DNA诱发受体细胞基因突变

D.导入外源基因替换缺陷基因

10.下列不属于基因工程育种优点的是

A.育种周期短

B.克服远缘杂交不亲和的障碍

C.据盲目性

D.目的性强

11.利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30%，体型大50%，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用

A.乳腺细胞

B.体细胞

C.受精卵

D.精巢

12.下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是

①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻②我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒④科学工作者将猪的胰岛素转变成人的胰岛素⑤将人的α－抗胰蛋白酶基因导入到羊的DNA分子中

A.①②⑤

B.①②④⑤

C.②④⑤

D.①②③④⑤

13.下列不属于基因治疗的是：

A．用正常的基因去弥补有缺陷的基因

B．转移基因以刺激免疫力，用于肿瘤和爱滋病的治疗

C．将可抑制癌基因转录的DNA序列导入癌细胞，抑制其增殖

D．摄入“健康基因”

14.对肿瘤的论述错误的是：

A．肿瘤的形成是遗传因素与环境因素相互作用的结果

B．与肿瘤相关的基因包括癌基因、抑癌基因及DNA错配修复基因等

C．肿瘤的发生只是基因表达与调控水平出现了变化

D．基因芯片技术对肿瘤能进行早期诊断

15.对基因治疗安全性的问题叙述不当的是：

A．基因治疗中最常用的载体是病毒，它们能自我复制

B．在基因治疗中，科学家抑制逆转录病毒的某种活性防止它们引起疾病，使之能被安全地使用

C．使用病毒载体运载基因，它们可能会更多地改变目标细胞

D．目的基因插入载体DNA的位置可能出现错误，导致癌症和其他损伤的产生

16.糖尿病是一种常见病，且发病率有逐年增加的趋势，以致发达国家把它列为第三号“杀手”。

图甲

（1）目前对糖尿病Ⅰ型的治疗，大多采用激素疗法，所用激素为_____________，由_________________细胞分泌。

（2）让一健康人和糖尿病患者于空腹时同时口服葡萄糖，服用量按每人每千克体重1克计算，随后每隔一段时间，测定各人的血糖浓度，如图甲所示，图中表示糖尿病患者的曲线是_______________________。

（3）这种治疗用的激素过去主要是从动物的内脏中提取，数量有限，20世纪70年代后，开始采用基因工程的方法生产，如图乙所示，请回答：

图乙

①指出图中2、4、6、7的名称:

2_____________，4_____________，6_____________，7_____________。

②一般获取4采用的方法是_____________。

③6的获得必须用_____________切割3和4，使它们产生相同的_____________，再加入适

量的_____________酶，才可形成。

17.下面是利用大肠杆菌生产人胰岛素的有关问题，请回答：

（1）利用大肠杆菌生产人胰岛素必须应用____________和___________等工程学手段。

（2）为了获得人的胰岛素基因通常采用________________________________的方法，

（3）大肠杆菌质粒经EcoRI（一种限制性核酸内切酶）切割后所形成的黏性末端之一是

，则EcoRI的识别序列和切点是___________（切点用箭头标在序列上）。

（4）要将人的胰岛素基因插入上述质粒切口形成重组质粒必须利用的工具酶是__ _。

18.1980年美国科学家应用DNA重组技术，制备出能生产

人胰岛素的基因工程菌，让其生产胰岛素，用于治疗糖尿病，

其生产过程如右图：

（1）大肠杆菌等微生物是基因工程最早的突破口和

常用的实验材料，这是因为：

①大肠杆菌结构简单，容易从体内取出和导入；

②大肠杆菌繁殖速度快，产量大，成本低。

（2）大肠杆菌(基因工程苗)生产人胰岛素的原理是“目的基

因”与大肠杆菌的DNA分子结合，并在大肠杆菌繁殖时随

DNA一起复制，形成的新大肠杆菌菌株，且“目的基因”在

大肠杆菌内实现了遗传信息成功的表达。请根据上述叙述回

答下列问题：

①图中的大肠杆菌b不同于大肠杆菌a的特点是b含有，这种变异属于可

遗传变异类型中的。

②“目的基因”能在大肠杆菌内表达功能，说明人和大肠杆菌共用一套，也说明

人和大肠杆菌具有。

③“目的基因”能在大肠杆菌内实现遗传信息成功的表达，说明大肠杆菌具有一种细胞器

是。

（3）自然界中生物的变异是的，而以上的基因工程技术使大肠杆菌按照人们目的发生的变异。

（4）有人提出“吃基因补基因”的观点，你是否赞成，试从新陈代谢角度简要说明理由。19．人类基因组计划（HGP）启动于1990年，由美.英.法.日.德和中国的科学家合作进行研究。2000年6月26日，六国科学家绘制出人类基因组框架。今年2月12日，科学家对基因的面貌又有新的发现，经过初步测定和分析，人类基因组共有32亿个碱基对，包含了大约3万到4万个蛋白编码基因，研究还表明，人类蛋白质基因有61%与果蝇同源，

43%与线虫同源，46%与酵母同源。人类17号染色体上的全部基因几乎都可以在小鼠11号染色体上找到。根据以上材料回答以下问题：

（1）人类基因组计划需测定人类条染色体上碱基的排列顺序，它们分别是。

（2）人类与小鼠，果蝇等生物有共同的基因，说明这些生物在进化上具有

。

（3）你认为完成人类基因给计划有哪些意义？

20.随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐年增加，但害虫的抗药性也不断增强，对农作物危害仍然很严重。如近年来，棉铃虫在我国大面积暴发成灾，造成经济损失每年达100亿以上。针对这种情况，江苏农科院开展“转基因抗虫棉”的科技攻关研究，成功地将某种能产生抗虫毒蛋白细菌的抗虫基因导入棉花细胞中，得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。

就以上材料，分析回答：

（1）抗虫基因之所以能接到植物体内去，原因是___________________。

（2）“转基因抗虫棉”具有抗害虫的能力，这表明棉花体内产生了抗虫的_____________物质。这个事实说明，害虫和植物共用一套_____________，蛋白质合成的方式是_____________的。

（3）“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可表示为___________________。（4）该项科技成果在环境保护上的作用是___________________。

（5）科学家预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的植株，此现象来源于___________。

（6）基因导入工程技术已在多方面得到应用，请各举一例说明该技术的应用可能带来的正负面影响。

【课后答案点拨】

思考与探究（P25）

1.解析：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。

【拓展阅读】我国基因治疗癌症水平世界领先

本报深圳10月22日电记者易运文今天从深圳市政府召开的新闻发布会上获悉：世界上首个基因治疗药物在中国领得“出生证”。由深圳市赛百诺基因技术有限公司研制开发的抗癌药——“重组人p53腺病毒注射液”，10月16日获得国家食品药品监督管理局颁发的新药证书。这标志着我国在基因治疗药物研制和产业化方面已达世界领先

水平。

据悉，目前在临床上使用“今又生”（Gendicine）已治疗了头颈部肿瘤等多种不同的肿瘤。临床试验结果表明，“今又生”使用安全、疗效显著，由于“今又生”属缺陷性重组腺病毒，在体内对细胞只发生一交性感染，不能繁殖，因此使用安全性高，腺病毒DNA不整合到人细胞基因组中，无长期毒性。

据有关专家介绍，目前已知的104种肿瘤中至少有56种恶性肿瘤是因为p53发生突变引起的。p53是一种抑制肿瘤的基因，是细胞内关键的“看家基因”，可影响多种基因的表达，调节细胞生长，防止细胞癌变。高表达的p53蛋白质能有效刺激机体的特异性抗肿瘤免疫反应，杀伤肿瘤细胞。

据了解，基因治疗是指以改变人的遗传物质为基础的生物治疗，因此基因治疗针对的是疾病的根源——异常的基因本身，在癌症、心血管病、遗传病和艾滋病等治疗方面有广泛的应用前景，但自1990年美国的第一个人体基因治疗试验以来，一直没有一种安全有效的基因治疗药物正式问世。

在未来几十年中，以分子遗传学为基础的个体癌危险评估的有效性将提供更个体化的预防措施：当人们面临个人的危险评估与以人群为基础的危险评估相对立时，生活方式的改变比较容易实现。

事实上，生活方式的改变仅能预防某些肿瘤的发生，而目前不可能预测化学预防药物何时能成为可有药物。同时，分子遗传学更进一步的澄清以及新肿瘤标记物的出现等最直接的结果仅可能使危险状态下个体的忧虑增加，此类发展将最终导致治愈率的必善，但也可能使原发肿瘤定位不明的病例数大大增加。虽然要知道这些病人以后能否使用现有的细胞毒化学疗法治疗是很困难的，但在这种情况下，某种现实主义的乐观态度是正确的，即使不清楚基因治疗在未来是否能是药物发展的新的黄金时代。

经典的药物筛选将逐渐被抛弃，并将被合理设计以干扰特殊目标的小分子取代，这些特殊目标涉及信号转导、转录控制、有丝分裂的细胞凋亡、血管生成和转移发生。现在许多将成为合理的药物设计基础的相关基因已经被分离出来。虽然BcrAb1酪氨酸激酶抑制剂ST1571在治疗慢性骨髓性白血病（CML）方面取得了初步的结果，但研究人员目前正在证明该结果将是第一个非常有前途的实例。在患有CML时，第9和第22条染色体的平衡易位造成融合蛋白Bcr—Ab1活性酪氨酸激酶的一种组成。目前还不能肯定这类“更聪明”的药物是否将部或完全地区性取代传统的细胞毒药物。作者认为不会发生这种情况，但将会发生各种药理学方法的联合应用。例如细胞毒药物可能仍被用于肿瘤抑制，或者某些新药可能被用于对细胞毒药物有耐药性的肿瘤治疗。

预计到2020年每年可有2千万个新癌症病例，其中大多数在发展中国家。这些国家十分贫穷，无力支付蛋白酶抑制剂和艾滋病的三重治疗费用，这种情况可能很快便会在癌症和其他变性疾病中重新发生。考虑到世界经济和全球政治的状况，可以确信这个总是将与人类一起走向可预知的未来。

【五年高考回放】

1．［2006广东高考］下列关于基因工程应用的叙述，正确的是（）

A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因

B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交

C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒

D.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良

答案：B

解析：基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗的目的,并不是把缺陷基因诱变成正常基因;基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子做探针,

利用DNA 分子杂交的原理,鉴定被检测标本上的遗传信息,达到检测疾病的目的;基因探针

具有专一性,一种基因探针只能检测水体中的一种相应的病毒;原核生物的基因与真核生物

一样都为DNA,可以用于真核生物的遗传改良。

2．［2006全国高考］玉米子粒的胚乳黄色（A）对白色（a）为显性，非糯（B）对糯（b）

为显性。两对性状自由组合。今有两种基因型纯合的玉米子粒，其表现型为：黄色非糯、白

色糯。

⑴请用以上两种玉米子粒作为亲本，通过杂交试验获得4种子粒，表现型分别为黄色非糯、

黄色糯、白色非糯、白色糯，比例接近1:1:1:1（用遗传图解回答）。若亲本不变，要获得

上述4种子粒，但比例接近9:3:3:1，则这个杂交试验与前一个杂交试验的主要区别是什么？

（用文字回答）

。

⑵如果上述白色糯玉米不抗某种除草剂，纯合黄色非糯玉米抗该除草剂，其抗性基因位于叶

绿体DNA上，那么，如何用这两种玉米亲本通过杂交试验获得抗该除草剂的白色糯玉米？

。

⑶现有多株白色糯玉米，对其花粉进行射线处理后，在进行自交。另一些白色糯玉米植株，

花粉不经射线处理，进行自交。结果，前者出现黄色糯子粒，后者全部结白色糯子粒。由此

可推测，黄色子粒的出现是基因发生_______________的结果，其实质是射线诱发

_______________的分子结构发生了改变。

⑷在适宜时期，取基因型杂合黄色非糯植株（体细胞染色体为20条）的花粉进行离体培养，

对获得的幼苗用_____________________进行处理，得到一批可育的植株，其染色体数为

____________，这些植株均自交，所得子粒性状在同一植株上表现____________（一致、不

一致），在植株群体中表现_______________（一致、不一致）。

⑸采用基因工程技术改良上述玉米的品质时，选用大豆种子贮藏蛋白基因为目的基因。该目

的基因与作为_____________________的质粒组装成为重组DNA分子时，需要用

________________________和连接酶。为便于筛选获得了目的基因的受体细胞，所用的质粒

通常具有________________________。将目的基因导入离体的玉米体细胞后，需要采用

______________________________技术才能获得具有目的基因的玉米植株。

答案：（1）AABB × aabb F1 AaBb × aabb

F1 AaBb AaBb ：Aabb ：aaBb ：aabb 1 ： 1 ： 1 ： 1

前一个实验是F1进行测交，后一个实验让F1进行自交。

（2）选择黄色非糯玉米为母本，白色糯玉米为父本进行杂交，获得F1。在以为F1母本，白

色糯玉米为父本进行杂交，获得的杂交后代中就会有抗除草剂的白色糯玉米。

或答：

AABB♀×♂ aabb F1 AaBb♀×♂aabb

F1 AaBb AaBb：Aabb：aaBb：aabb

第二次杂交后代中就会有抗除草剂的白色糯玉米

（3）突变 DNA（4）秋水仙素 20 一致不一致

（5）运载体限制性内切酶标记基因植物组织培养。

解析：(1) 先让纯合亲本进行杂交,得到Fl,再让Fl与隐性纯合子进行测交,可得到四种表现

型的后代,且比例为 1 : 1 : 1 : 1, Fl自交可得到表现型比例为 9 : 3 : 3 : 1 的后代,注意遗传图解要规范书写。 (2)选择纯合的黄色非糯玉米作母本,白色糯玉米为父本进行杂交,得到杂合的F1,再以Fl为母本，白色糯玉米为父本进行杂交,就可获得符合要求的品种。

(3)射线照射可以诱发基因突变,属可遗传变异。(4)花粉离体培养得到的单倍体用秋水仙素处理,可得到表现型不同的纯合子,自交不会发生性状分离。 (5)基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内,并在其中进行表达,在这一过程中,常用带有标记基因的质粒作为运载体，目的是便于检测转基因是否成功,常用的工具酶有限制性内切酶和DNA连接酶。3．[2004北京高考]转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的防治。在大田中种植转基因抗虫棉的同时，间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物，供棉铃虫取食。这种做法的主要目的是（）

A．维持棉田物种多样性 B．减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度

C．使食虫鸟有虫可食D．维持棉田生态系统中的能量流动

答案：B

解析：考查自然选择对基因频率的影响。生物进化的过程实质是基因频率改变的过程,而基因频率的改变速度取决于环境变化的剧烈程度,环境变化越剧烈。基因频率变化越迅速。就本题而言,在大田种植转基因抗虫棉的同时,间隔种植非转基因抗虫棉或其他植物,目的是保持现有环境与原来环境的少量相似性,以减缓因环境的剧烈变化对基因进行选择而引起基因频率变化的速度。

4. ［2002上海高考］为了培育节水高产品种，科学家将大麦中与抗旱节水有关的基因导入小麦，其水分利用率提高了20％。这项技术的遗传学原理是（）

A、基因突变

B、基因重组

C、基因复制

D、基因分离

答案：B

解析：基因工程技术的操作原理是基因重组。

5.［2000山西高考］番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟的激素的合成能力，可使番茄贮藏时间延长。这种转基因番茄已于1993年在美国上市。请回答：

(1)促进果实成熟的重要激素是。

(2)在培育转基因番茄的基因操作中，所用的基因的“剪刀”是，基因的“针线”是，基因的“运载工具”是。

(3)与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程培育新品种的主要优点是

。

答案：（1）乙烯（2）限制性内切酶 DNA连接酶运载体运载体（3）目的性强、育种周期短、克服远源杂交不亲和的障碍

解析：能够促进果实成熟的植物激素主要是乙烯。在基因操作中，基因的“剪刀”是限制基因的“针线”是DNA连接酶，基因的“运载工具”是运载体。基因工程的主要优点是目的性强、育种周期短、克服远源杂交不亲和的障碍。