人教版高中生物選修3.1.3

第三節(jié)基因工程的應(yīng)用一、基因工程與遺傳育種1.基因工程育種優(yōu)點所需時間_____，克服_________不親和的障礙。2.轉(zhuǎn)基因生物是指轉(zhuǎn)入了_________的生物。3.轉(zhuǎn)基因植物實例_________、抗蟲植物、____________、抗逆植物、營養(yǎng)價值高的植物。4.轉(zhuǎn)基因動物實例_____________的轉(zhuǎn)基因鼠、豬，具有_____能力的轉(zhuǎn)基因雞和牛。較短遠緣雜交外源基因抗病植物抗除草劑植物生長速度加快抗病【點撥】(1)抗病植物能抵抗病毒、細菌等病原體的侵染，但不能抵抗害蟲的取食。(2)培育轉(zhuǎn)基因生物，目的基因可能是控制該性狀的結(jié)構(gòu)蛋白基因，也可能是與該性狀有關(guān)的某種酶的基因。二、基因工程與疾病治療1.基因工程藥物研制利用基因工程，培育轉(zhuǎn)基因生物，利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種______、______的藥品，如______、干擾素、____________等。高質(zhì)量低成本胰島素乙型肝炎疫苗藥物成分用途傳統(tǒng)方法基因工程胰島素干擾素乙型肝炎疫苗蛋白質(zhì)治療胰島素依賴型糖尿病從豬和羊的胰腺中提取通過基因工程技術(shù)利用大腸桿菌生產(chǎn)糖蛋白治療病毒性肝炎和腫瘤從人血液中提取通過人白細胞干擾素基因在受體細胞中的克隆和表達獲取蛋白質(zhì)預防乙型肝炎無通過基因工程技術(shù)利用酵母菌或哺乳動物細胞生產(chǎn)2.基因治療(1)含義：向_________中引入正常功能的基因，以糾正或補償____________，達到____的目的。(2)實例：重度免疫缺陷癥的基因治療。目標細胞基因的缺陷治療T淋巴細胞的腺苷酸脫氨酶基因有缺陷的T淋巴細胞正常腺苷酸脫氨酶基因體內(nèi)的T淋巴細胞產(chǎn)生腺苷酸脫氨酶許多正常T淋巴細胞患者骨髓組織中培養(yǎng)轉(zhuǎn)化正常T淋巴細胞突變轉(zhuǎn)入注射培養(yǎng)三、基因工程與生態(tài)環(huán)境保護1.利用_________和___________生產(chǎn)生物可降解的新型塑料。2.改造______________，提高分解石油的能力。3.生產(chǎn)____________，吸收環(huán)境中的重金屬、降解有毒化合物和處理工業(yè)廢水。細菌發(fā)酵轉(zhuǎn)基因植物分解石油的細菌轉(zhuǎn)基因微生物基因工程與遺傳育種1.轉(zhuǎn)基因動植物的區(qū)別比較項目轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因動物受體細胞受精卵或體細胞一般為受精卵目的基因常用的導入方法土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射法獲得個體常用方式植物組織培養(yǎng)胚胎移植

目的為了獲得具有抗逆性、抗病蟲害的植物為了獲得生長速度快、有抗病能力的動物2.基因工程育種和傳統(tǒng)雜交育種的比較基因工程育種雜交育種原理處理方法提取→重組→導入→篩選→表達。即提取目的基因→形成重組DNA分子→重組DNA分子導入受體細胞→篩選含有目的基因的受體細胞→目的基因的表達雜交→自交→篩選。先通過兩個具有不同優(yōu)良性狀的純種雜交得到F1,然后再將F1自交,人工篩選獲取所需品種異源DNA(基因)重組基因重組基因工程育種雜交育種優(yōu)點缺點可以按人的意愿改造生物,克服遠緣雜交不親和的障礙,目的性強,科技含量高操作簡便技術(shù)復雜、操作繁瑣育種時間長【高考警示鐘】

1.乳腺生物反應(yīng)器受生物性別的限制，若從動物尿液中提取目的基因產(chǎn)物則不受性別影響。2.轉(zhuǎn)基因抗蟲植物與轉(zhuǎn)基因抗病植物不是一勞永逸的，種植一段時間后，害蟲或病原體可能對它們產(chǎn)生抗性?！镜淅柧?】如圖表示科學家通過基因工程培育抗蟲棉時，從蘇云金芽孢桿菌中提取抗蟲基因“放入”棉花細胞中與棉花的DNA分子結(jié)合起來而發(fā)揮作用的過程示意圖。請據(jù)圖回答下列有關(guān)問題：(1)圖中科學家在進行①操作時，要用同一種_______分別切割載體和目的基因，載體的粘性末端與目的基因DNA片段的粘性末端就可通過______________而結(jié)合。(2)圖中的Ⅲ是導入目的基因的受體細胞，經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗蟲特性的轉(zhuǎn)基因植株。經(jīng)分析，該植株含有一個攜帶目的基因的DNA片段，因此可以把它看作是雜合子。理論上，在該轉(zhuǎn)基因植株自交F1中，仍具有抗蟲特性的植株占總數(shù)的_____，原因是____________________________。(3)將上述抗蟲棉植株的后代種子種植下去后，往往有很多植株不再具有抗蟲性，原因是______________，要想獲得純合子，常采用的方法是______________。(4)科學家最初在做抗蟲棉實驗時，雖然用一定的方法已檢測出棉花的植株中含有抗蟲基因，但讓棉鈴蟲食用棉的葉片時，棉鈴蟲并沒有被殺死，這說明______________?？茖W家在研究的基礎(chǔ)上，又一次對棉花植株中的抗蟲基因進行了修飾，然后再讓棉鈴蟲食用棉的葉片，結(jié)果食用的第2天棉鈴蟲就死亡了。【解題指南】1.考查實質(zhì)：本題考查了運用基因工程來培育抗蟲棉的過程。2.解題關(guān)鍵：(1)明確F1中出現(xiàn)不抗蟲植株的原因；(2)明確目的基因成功導入不一定表達出相應(yīng)性狀的原因。【解析】(1)重組質(zhì)粒時，用同一種限制性核酸內(nèi)切酶去切割目的基因和載體，會得到相同的粘性末端；用DNA連接酶能把載體的粘性末端與目的基因DNA片段的粘性末端結(jié)合起來。(2)棉花是二倍體，如果該植株含有一個攜帶目的基因的DNA片段，可以把它看作是雜合子，而且抗蟲性狀為顯性性狀，該轉(zhuǎn)基因植株(雜合子)自交F1中，抗蟲植株∶普通植株=3∶1，即仍具有抗蟲特性的植株占總數(shù)的3/4，原因是雌、雄配子各有1/2含抗蟲基因，受精時雌、雄配子隨機結(jié)合。(3)將上述抗蟲棉植株的后代種子種植下去后，每一代都有性狀分離，會有很多植株不再具有抗蟲性；要想得到純合子，常采用連續(xù)自交，逐代淘汰，直到不再發(fā)生性狀分離為止。(4)讓棉鈴蟲食用棉的葉片時，棉鈴蟲并沒有被殺死，說明在棉花植株中雖然已經(jīng)檢測到抗蟲基因，但是抗蟲基因沒有在植株中表達，沒有表現(xiàn)出抗蟲性。答案：(1)限制性核酸內(nèi)切酶堿基互補配對(2)3/4雌、雄配子各有1/2含抗蟲基因；受精時雌雄配子隨機結(jié)合(3)發(fā)生性狀分離連續(xù)自交(4)抗蟲基因沒有在植株中表達【變式訓練】下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的敘述，不正確的是()A.受體細胞用植物的受精卵或體細胞均可B.害蟲也會對抗蟲植物產(chǎn)生抗性C.培育轉(zhuǎn)基因植物常通過土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法D.植物基因工程的目的是培育抗蟲和抗病植物【解析】選D。植物基因工程除培育抗蟲植物和抗病植物外，還有培育抗逆性植物，改良植物品質(zhì)的目的?；蛑委?.原理利用正常基因糾正或補償基因的缺陷，即把正常基因?qū)牖颊唧w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，而原有缺陷基因一般不作處理。2.現(xiàn)狀技術(shù)還不成熟，許多試驗尚未成功，許多理論和技術(shù)問題有待解決?！靖呖季剧姟?.基因治療并非把健康的外源基因?qū)牖颊叩乃屑毎?，而只是導入某些功能細胞中，且是體細胞。2.基因治療目前只是處于初期的臨床試驗階段，在臨床上未開展，未實現(xiàn)這方面的治療。【典例訓練2】基因治療是指()A.運用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細胞發(fā)生基因突變恢復正常B.對有基因缺陷的細胞進行修復，從而使其恢復正常，達到治療疾病的目的C.把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，達到治療疾病的目的D.運用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達到治療疾病的目的【解題指南】1.考查實質(zhì)：基因治療的本質(zhì)。2.解題關(guān)鍵：明確基因治療的實質(zhì)是使正?；蛟诩毎麅?nèi)表達，而不是替換缺陷基因?！窘馕觥窟xC。人工誘變和自然突變一樣，具有不定向性，很難使有基因缺陷的細胞發(fā)生基因突變恢復正常?！咀兪接柧殹肯佘账崦摪泵?ADA)基因缺陷癥是一種免疫缺陷癥，對患者采用基因治療的方法是：取出患者的T淋巴細胞，進行體外培養(yǎng)時轉(zhuǎn)入正常ADA基因，經(jīng)過培養(yǎng)、轉(zhuǎn)化后，再將這些T淋巴細胞注射入患者體內(nèi)，使其免疫功能增強，能正常生活。下列有關(guān)敘述中，正確的是()A.正常ADA基因替換了患者的缺陷基因B.正常ADA基因通過控制ADA的合成來影響免疫功能C.T淋巴細胞需在體外培養(yǎng)至能無限增殖時再注射入患者體內(nèi)，保證體內(nèi)有足量的攜帶正?；虻腡淋巴細胞D.體外培養(yǎng)T淋巴細胞時可以通過顯微注射技術(shù)將正常的ADA基因直接導入T淋巴細胞【解析】選B?；蛑委熓菍⒄５幕?qū)氲接谢蛉毕莸募毎校５腁DA基因可以控制合成正常的ADA來影響免疫功能；能無限增殖的T淋巴細胞已發(fā)生癌變，不能注射到患者體內(nèi)；向受體細胞導入目的基因時，必須先將目的基因和載體結(jié)合。1.利用基因工程培育抗蟲作物的直接優(yōu)點是()A.減少蟲害的發(fā)生B.害蟲不會產(chǎn)生抗性C.減少農(nóng)藥的用量D.作物不會染病【解析】選A。利用基因工程培育的抗蟲作物，對害蟲具有一定的抗性，減少了蟲害的發(fā)生；減少了農(nóng)藥的用量屬于間接優(yōu)點；種植抗蟲作物較長時間后，害蟲可能會出現(xiàn)抗性；抗蟲作物只能減少蟲害，對細菌、病毒等造成的病害不起作用。2.利用外源基因在受體細胞中表達，可生產(chǎn)人類所需的產(chǎn)品。下列選項中能說明目的基因完成表達的是()A.棉花細胞中檢測到載體上的標記基因B.山羊乳腺細胞中檢測到人生長激素的基因C.大腸桿菌中檢測到人胰島素基因的mRNAD.酵母菌細胞中提取到人的干擾素【解析】選D