生物學(xué)案：第章第節(jié)基因工程的應(yīng)用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第二節(jié)基因工程的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)重難點(diǎn)1.能舉例說明基因工程的應(yīng)用.2．會(huì)分析轉(zhuǎn)基因生物存在的安全性問題。3．能分析出生物武器的危害性.重點(diǎn)：1．能分析出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)方面的廣泛應(yīng)用。2．會(huì)分析生物武器的特點(diǎn)、局限性等方面的問題。難點(diǎn):能解決基因工程應(yīng)用中出現(xiàn)的問題。一、基因工程的應(yīng)用1．現(xiàn)在已經(jīng)培育出抗豬瘟病毒的__________和抗口蹄疫病毒的__________等；轉(zhuǎn)__________基因鮭魚明顯大于野生鮭魚；轉(zhuǎn)________基因牛的乳汁不含可使一些人過敏的______；奶牛等泌乳動(dòng)物的______是公認(rèn)的生產(chǎn)藥用蛋白的理想器官。將外源____________轉(zhuǎn)入泌乳動(dòng)物體內(nèi)，______就成了大量生產(chǎn)藥用蛋白的“反應(yīng)器”.2。__________又稱DNA診斷，它是采用__________的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體；__________是指利用正?；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法。例如,1990年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院就用__________基因治愈了一位患有重度復(fù)合免疫缺陷癥的女孩。3．利用基因工程技術(shù)導(dǎo)入__________培育出的、能夠?qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地遺傳給______的生物，就叫做轉(zhuǎn)基因生物。運(yùn)用基因工程改良動(dòng)植物品種，最突出的優(yōu)點(diǎn)是能打破常規(guī)育種難以突破的__________的界限.預(yù)習(xí)交流簡(jiǎn)述基因治療的基本步驟。二、轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題1．對(duì)轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品，應(yīng)科學(xué)地認(rèn)識(shí)、________和________，應(yīng)保障公眾對(duì)所購(gòu)食品是否來自轉(zhuǎn)基因生物的________。為了避免轉(zhuǎn)基因食品可能對(duì)人體產(chǎn)生的威脅，應(yīng)在轉(zhuǎn)基因食品上加上特殊標(biāo)識(shí)，以尊重消費(fèi)者的____________。2．在轉(zhuǎn)基因植物的安全方面,除了要考慮轉(zhuǎn)基因植物的__________問題外，還需考慮對(duì)__________的影響。如，轉(zhuǎn)基因植物的擴(kuò)散對(duì)____________有無影響;若大面積種植轉(zhuǎn)基因植物，其殘?bào)w分解物、根際分泌物等是否會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成大規(guī)模的__________等.轉(zhuǎn)基因動(dòng)物也存在著一定的安全性問題，如轉(zhuǎn)基因動(dòng)物對(duì)__________和__________的影響等。3．由于轉(zhuǎn)基因生物安全問題涉及人類社會(huì)的科學(xué)、______、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和________等各方面，因此，國(guó)家應(yīng)建立相應(yīng)的評(píng)估及預(yù)警機(jī)制，更加理性地______轉(zhuǎn)基因生物。預(yù)習(xí)交流下圖表示我國(guó)科學(xué)家培育的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因鯉魚。其肉質(zhì)細(xì)嫩、味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鯽魚和鯉魚，而且生長(zhǎng)迅速。但是,科學(xué)家們卻千方百計(jì)地將其由正常二倍體變?yōu)槿扼w。請(qǐng)說明這樣做的主要理由。三、生物武器的危害性1．許多細(xì)菌，如霍亂弧菌和__________;病毒如埃博拉病毒和__________等微生物均具有強(qiáng)大的感染力和致病力.當(dāng)這些致病微生物被用作__________時(shí)，具有極大的危險(xiǎn)性。例如,埃博拉病毒可在7d內(nèi)使______的感染者死亡。2．利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，在一些不致病的微生物體內(nèi)插入__________，或在一些致病細(xì)菌或病毒中插入能對(duì)抗__________或______的基因，就會(huì)培育出新的致病微生物或新的抗藥性增強(qiáng)的致病微生物.這些微生物可能被制造成容易儲(chǔ)存、便于攜帶、毒性更強(qiáng)的__________。3．人類基因組計(jì)劃的完成也為生物武器的______創(chuàng)造了新的條件。例如，不同種群基因組成的特性的闡明，就有可能被用于研制針對(duì)__________的生物武器.預(yù)習(xí)交流1974年河北某縣農(nóng)民在實(shí)施大型農(nóng)田工程時(shí),挖出一些當(dāng)時(shí)侵華日軍埋藏的盛有微生物的金屬罐。當(dāng)上級(jí)組織得到報(bào)告后，立即派有關(guān)人員對(duì)該地區(qū)進(jìn)行了封鎖戒嚴(yán)。其理由是什么呢？答案：一、1。轉(zhuǎn)基因豬轉(zhuǎn)基因兔生長(zhǎng)激素乳糖酶乳糖乳腺蛋白基因乳腺2．基因診斷基因檢測(cè)基因治療腺苷脫氨酶3．外源基因后代物種之間預(yù)習(xí)交流：答案：基本步驟包括：目的基因的轉(zhuǎn)移、目的基因的表達(dá)、安全措施的實(shí)施。二、1.評(píng)估利用知情權(quán)選擇權(quán)利2．食用安全生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性負(fù)面效應(yīng)人體健康生態(tài)系統(tǒng)3．健康道德倫理利用預(yù)習(xí)交流：答案：轉(zhuǎn)基因鯉魚雖然具有很多優(yōu)點(diǎn),但其遺傳物質(zhì)和一些性狀發(fā)生了一定變化，不知其是否會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性等造成負(fù)面影響,故應(yīng)限制其繁殖能力，而將其由二倍體變?yōu)榉庇芰艿偷娜扼w生物,就是有效方法之一。三、1.炭疽桿菌天花病毒生物武器90%2．致病基因普通疫苗藥物生物武器3．研制特定種群預(yù)習(xí)交流：答案：這些盛有微生物的金屬罐是日本當(dāng)年研制的生物武器，罐中的微生物有強(qiáng)大的感染力和致病力。對(duì)發(fā)現(xiàn)地實(shí)行封鎖戒嚴(yán)，是為了防止病原體擴(kuò)散.在預(yù)習(xí)中還有哪些問題需要你在聽課時(shí)加以關(guān)注？請(qǐng)?jiān)谙铝斜砀裰凶鰝€(gè)備忘吧！我的學(xué)困點(diǎn)我的學(xué)疑點(diǎn)一、基因工程的主要應(yīng)用舉例總結(jié)基因工程在動(dòng)物、植物醫(yī)學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。下圖是獲得抗蟲棉的技術(shù)流程示意圖?？敲顾乜剐曰?kanr）常作為標(biāo)記基因,只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng).下列敘述正確的是（).A．構(gòu)建重組質(zhì)粒過程中需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶B．愈傷組織的分化產(chǎn)生了不同基因型的植株C．卡那霉素抗性基因（kanr）中有該過程所利用的限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)D．抗蟲棉有性生殖后代能保持抗蟲性狀的穩(wěn)定遺傳二、生物武器及其特點(diǎn)概述生物武器的特點(diǎn),以及生物武器的局限性.蠟狀桿菌可以被改造成像炭疽桿菌一樣的致病菌，通常用的方法是（）。A．轉(zhuǎn)基因技術(shù)B．克隆技術(shù) C．細(xì)胞雜交 D．分子雜交利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)制造的全新致病菌比一般生物武器危害性大，其原因是人類從未接觸過這種致病菌，體內(nèi)無相應(yīng)的抗體和記憶細(xì)胞，而且無藥可治.答案：?jiǎn)栴}導(dǎo)學(xué)活動(dòng)與探究一:答案：（1）動(dòng)物基因工程的應(yīng)用。①提高抗病能力：提高動(dòng)物對(duì)疾病的抗性,是動(dòng)物品種改良的一個(gè)重要方面?，F(xiàn)在已經(jīng)培育出抗豬瘟病毒的轉(zhuǎn)基因豬和抗口蹄疫病毒的轉(zhuǎn)基因兔等。②提高產(chǎn)品產(chǎn)量：轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因動(dòng)物的成功培育，為提高產(chǎn)品產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。如轉(zhuǎn)基因鮭魚明顯大于野生鮭魚。③改善產(chǎn)品品質(zhì)：在某些方面轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的產(chǎn)品品質(zhì)明顯改善。如有些人會(huì)對(duì)牛奶中乳糖過敏或消化不良，但在轉(zhuǎn)基因牛乳腺細(xì)胞中有乳糖酶基因，生產(chǎn)的牛奶中無乳糖。④生產(chǎn)藥用蛋白：乳腺是公認(rèn)的生產(chǎn)藥用蛋白的理想器官。將外源蛋白基因轉(zhuǎn)入牛等泌乳動(dòng)物的體內(nèi)，乳腺就成了“反應(yīng)器”，能大量生產(chǎn)藥用蛋白。(2）植物基因工程的應(yīng)用。①提高植物的光合作用效率:改造光合作用中起關(guān)鍵作用的CO2固定酶，能提高植物對(duì)CO2的固定效率，還能通過增強(qiáng)植物對(duì)光能的吸收與轉(zhuǎn)化效率來提高光合作用效率，提高作物的產(chǎn)量.②延長(zhǎng)果實(shí)的儲(chǔ)藏期:乙烯是催熟果實(shí)的一種激素，在其形成過程中需要乙烯形成酶.通過基因工程可以獲得能抑制乙烯形成酶基因表達(dá)的植物新品種，這些轉(zhuǎn)基因植物的果實(shí)既保持了原有的品質(zhì)，又延長(zhǎng)了儲(chǔ)藏期。③提高植物次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)率:通過基因工程可以提高植物次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)率。例如，將產(chǎn)堿桿菌的有關(guān)基因轉(zhuǎn)入擬南芥，轉(zhuǎn)基因擬南芥會(huì)產(chǎn)生大量的用于生產(chǎn)可降解塑料的物質(zhì)，對(duì)消除白色污染有重大意義.④提高植物的抗性：將蘇云金桿菌抗蟲毒素蛋白基因轉(zhuǎn)入植物，使轉(zhuǎn)基因植物（如煙草）具有殺蟲能力，害蟲在取食含有殺蟲蛋白的植物后會(huì)中毒死亡.（3）基因工程在醫(yī)學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用.①基因診斷與基因治療：基因診斷是采用基因檢測(cè)的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異常（如遺傳病患者的基因缺陷）或攜帶病原體（如乙肝病毒）等。基因治療是指利用正?；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法，這是治療遺傳病的最有效的手段.②基因工程藥物的生產(chǎn)：自20世紀(jì)80年代初，第一種基因工程藥物-—重組人胰島素投放市場(chǎng)以來，利用轉(zhuǎn)基因工程菌生產(chǎn)的藥物已有60多種。這些藥物包括細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。例如我國(guó)自己生產(chǎn)的白細(xì)胞介素-2、干擾素、乙肝疫苗等.遷移與應(yīng)用：A解析:基因工程是一種能定向改造生物遺傳性狀的一種育種方式。質(zhì)粒與目的基因結(jié)合時(shí)需要用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割，用DNA連接酶連接;愈傷組織由相同的細(xì)胞分裂形成，分化后產(chǎn)生相同基因型的植株；卡那霉素抗性基因作為標(biāo)記基因不可能有限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點(diǎn)；抗蟲棉有性生殖后代可能會(huì)發(fā)生性狀分離，抗蟲性狀不一定能穩(wěn)定遺傳.活動(dòng)與探究二：答案:特點(diǎn):擁有生命力，能夠在宿主體內(nèi)繁殖，并隨宿主移動(dòng)散布到不同的地方。局限性：①生物武器主要指病源微生物，所以它們的生存、繁殖、死亡易受環(huán)境條件的影響；②受地形、風(fēng)向等多種條件影響；③生物武器使用不易控制，使用不當(dāng)可危害本方安全.遷移與應(yīng)用：A解析：轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以定向地改造生物的性狀，所以被一些別有用心的人利用來制造新型生物武器.用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可將炭疽桿菌的致病基因轉(zhuǎn)入蠟狀桿菌內(nèi)，使蠟狀桿菌被改造成致病菌。1．下列關(guān)于抗病毒轉(zhuǎn)基因植物成功表達(dá)后的說法，正確的是（)。A．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抵抗所有病毒B．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物對(duì)病毒的抗性具有局限性或特異性C．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抵抗害蟲D．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳，不會(huì)變異2．(2012·江蘇，13）下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物安全性的敘述，錯(cuò)誤的是（）.A．種植轉(zhuǎn)基因作物應(yīng)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植區(qū)隔離B．轉(zhuǎn)基因作物被動(dòng)物食用后,目的基因會(huì)轉(zhuǎn)入動(dòng)物體細(xì)胞中C．種植轉(zhuǎn)基因植物有可能因基因擴(kuò)散而影響野生植物的遺傳多樣性D．轉(zhuǎn)基因植物的目的基因可能轉(zhuǎn)入根際微生物3．基因治療是指（）。A．利用正?；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法B．對(duì)有缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，達(dá)到治療疾病的目的C．運(yùn)用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞產(chǎn)生基因突變恢復(fù)正常D．運(yùn)用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達(dá)到治療疾病的目的4．上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍?！稗D(zhuǎn)基因動(dòng)物”是指（).A．提供基因的動(dòng)物 B．基因組中增加外源基因的動(dòng)物C．能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物 D．能表達(dá)基因信息的動(dòng)物5．要從根本上治療白化病須采用（）。A．基因治療B．醫(yī)學(xué)手術(shù) C．射線照射D．一般藥物答案：1．B解析:抗病毒轉(zhuǎn)基因植物只可以抵抗某些病毒，并不是所有病毒，也不可以抗蟲?？共《净虻拇嬖诳赡軙?huì)增大變異的可能性。2．B解析：為了防止在雜交過程中轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物將某些基因傳遞到近緣物種，應(yīng)將其與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植區(qū)隔離；動(dòng)物食入轉(zhuǎn)基因植物后，其消化系統(tǒng)能將植物基因分解成小分子物質(zhì)，基因不能轉(zhuǎn)入動(dòng)物體細(xì)胞中；轉(zhuǎn)基因生物的花粉可能將某些基因傳遞到一些親緣關(guān)系較近的物種中，從而影響到野生植物的遺傳多樣性；某些微生物能侵入到轉(zhuǎn)基因植物的根系而使基因擴(kuò)散到這些根際微生物。3．A解析：基因治療只是將正常的基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能,從而達(dá)到治療疾病的目的，而細(xì)胞中的缺陷基因并未修復(fù)，和正?；蛲瑫r(shí)存在；基因治療也不是切除病變基因或誘發(fā)其