新版高中生物第3節(jié) 基因工程的應(yīng)用

第3節(jié)基因工程的應(yīng)用人教版高中生物

胰島素是治療糖尿病的特效藥物。傳統(tǒng)生產(chǎn)胰島素的方法是從豬、牛等動物的胰腺中提取。曾經(jīng)生產(chǎn)供一位糖尿病病人使用一年的胰島素，需要上千頭牛，生產(chǎn)的成本非常高。1978年，科學(xué)家將鳊碼人胰島素的基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞中，使大腸桿菌表達(dá)重組人胰島素。我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的基因工程藥物——重組人胰島素已經(jīng)研制成功并得到廣泛應(yīng)用。除了生產(chǎn)胰島素，基因工程還有哪些應(yīng)用呢?從社會中來一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用1．轉(zhuǎn)基因抗蟲植物(1)技術(shù)方法：從某些生物中分離出具有_____________________的基因，將它導(dǎo)入作物中，培育出具有抗蟲性的作物?？瓜x功能(2)實(shí)例：抗蟲棉花、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等。2．轉(zhuǎn)基因抗病植物(1)技術(shù)方法：將來源于________________________的抗病基因?qū)胫参镏校嘤鲛D(zhuǎn)基因抗病植物。病毒、真菌等(2)實(shí)例：轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。3．轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物(1)技術(shù)方法：將________________________________的基因?qū)胱魑?，可培育抗除草劑的作物品種。降解或抵抗某種除草劑(2)實(shí)例：轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。4．改良植物的品質(zhì)(1)技術(shù)方法：將_______________________________________編碼基因?qū)胫参镏?，可以提高這種氨基酸的含量。必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)(2)實(shí)例：轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對照高30%。5．提高動物的生長速率(1)技術(shù)方法：將___________________基因?qū)雱游矬w內(nèi)，提高動物的生長速率。外源生長激素(2)實(shí)例：轉(zhuǎn)基因鯉魚。6．改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)(1)技術(shù)方法：將_______________________基因?qū)肽膛；蚪M。腸乳糖酶(2)實(shí)例：乳汁中乳糖含量大大降低的轉(zhuǎn)基因奶牛。二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用(1)技術(shù)方法①對微生物或動植物的細(xì)胞進(jìn)行__________________，使它們能夠生產(chǎn)藥物?；蚋脑膦诶萌橄偕锓磻?yīng)器生產(chǎn)藥物：將_________________基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的__________________等調(diào)控元件重組在一起，通過_____________________導(dǎo)入哺乳動物的受精卵中，培育出的轉(zhuǎn)基因動物通過___________________生產(chǎn)所需要的藥物。藥用蛋白啟動子顯微注射分泌乳汁

假如某位心臟病病人換上經(jīng)過改造的豬心臟后，過上了健康人的生活。在生活中，他會遭到歧視嗎?對此你怎么看?提示：生命和健康是人最寶貴的東西，如果一個病人換上了經(jīng)過改造的就心勝后重獲了健康，我們不僅不能歧視他。還應(yīng)該從他身上看到現(xiàn)代生物技術(shù)在維持人體健康、治療疾病等方面的應(yīng)用價值。異想天開乳腺生物反應(yīng)器的操作過程獲取目的基因（如血清蛋白白基因）構(gòu)建基因表達(dá)載體（在血清白蛋白基因前家乳腺蛋白基因的啟動子）顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中形成胚胎將胚胎送入母體動物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性個體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的區(qū)別比較內(nèi)容乳腺生物反應(yīng)器工程菌含義受體基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu)差異基因表達(dá)指讓外源基因在哺乳動物的乳腺中特異表達(dá)，利用動物的乳腺組織生產(chǎn)藥物蛋白指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類細(xì)胞株系動物基因結(jié)構(gòu)與人類的基因結(jié)構(gòu)基本相同細(xì)菌和酵母菌的基因結(jié)構(gòu)與人類有較大差異合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同細(xì)菌合成的藥物蛋白可能沒有活性受體細(xì)胞目的基因?qū)敕绞缴a(chǎn)條件藥物提取生產(chǎn)設(shè)備動物受精卵微生物細(xì)胞顯微注射法感受態(tài)細(xì)胞法不需嚴(yán)格滅菌；溫度等外界條件對其影響不大需嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件從動物乳汁中提取從微生物細(xì)胞或其培養(yǎng)液中提取畜牧業(yè)生產(chǎn)、提取設(shè)備發(fā)酵生產(chǎn)、提取設(shè)備③培育移植器官：在器官供體的基因組中導(dǎo)入某種_______________抑制___________________基因的表達(dá)或設(shè)法除去__________________基因，然后再結(jié)合___________技術(shù)，培育出不會引起________________反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆器官。調(diào)節(jié)因子抗原決定抗原決定克隆免疫排斥(2)實(shí)例：重組人干擾素、促紅細(xì)胞生成素、抗凝血酶、血清白蛋白等。三、基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用(1)技術(shù)方法：利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用___________、氨基酸和_________________等。例如將編碼牛凝乳酶的基因?qū)氪竽c桿菌、黑曲霉或酵母菌的基因組中，再通過_________________生產(chǎn)凝乳酶。酶維生素工業(yè)發(fā)酵(2)實(shí)例：淀粉酶、脂酶、天冬氨酸和苯丙氨酸。到社會中來

轉(zhuǎn)基因技術(shù)自誕生以來，發(fā)展迅速，研發(fā)對象已涵蓋至少35科、200多種的植物，涉及大豆、玉米和棉花等重要作物，以及牧草、花卉和林木等。請調(diào)查:1.目前我國批準(zhǔn)發(fā)放了哪些轉(zhuǎn)基因作物的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書和進(jìn)口安全證書?提示：截至2019年年底，我國批準(zhǔn)發(fā)放過轉(zhuǎn)基因耐儲藏番描、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、改變花色的轉(zhuǎn)達(dá)因矮牽牛、轉(zhuǎn)基因抗病辣椒、轉(zhuǎn)基因抗病番木瓜、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻、轉(zhuǎn)植酸麟基因玉米以及轉(zhuǎn)基因耐除草劑大豆的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書；批準(zhǔn)了轉(zhuǎn)基因棉花、大豆、玉米、油菜、甜菜和番木瓜的進(jìn)口安全證書，但我國進(jìn)口的基本上是轉(zhuǎn)基因棉花的纖維，其他進(jìn)口轉(zhuǎn)基因作物的用途僅限于用作加工原料;我國沒有批準(zhǔn)任何一種轉(zhuǎn)基因糧食作物種子進(jìn)口到我國境內(nèi)商業(yè)化種植。1．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物成功表達(dá)后，以下說法正確的是(

)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)基因植物可以抗害蟲D．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳，不會變異總結(jié)和練習(xí)提示：由于外源抗病毒基因具有特異性，因而其表達(dá)產(chǎn)物具有特異性或局限性，只能抵抗某種或某類病毒，不可能抵抗所有病毒，更不能抗害蟲。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，可以隨受體內(nèi)的自身遺傳物質(zhì)穩(wěn)定遺傳，也會同自身遺傳物質(zhì)一樣發(fā)生變異。B2．下列有關(guān)乳腺生物反應(yīng)器的敘述錯誤的是(

)A．動物基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu)相同B．乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)的藥物是自然界沒有的C．可從具有目的基因的轉(zhuǎn)基因雌性動物乳汁中提取藥物D．乳腺生物反應(yīng)器是轉(zhuǎn)基因技術(shù)在畜牧業(yè)中的應(yīng)用B提示：乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)的藥物在自然界中可以找到，只不過在轉(zhuǎn)基因動物體內(nèi)更容易提取到較大量的藥物。3.糖尿病已經(jīng)成為危害人類健康的嚴(yán)重疾病之一，注射胰島素是目前治療糖尿病最為有效的途徑和手段。如何生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)而不昂貴的人胰島素，是當(dāng)下醫(yī)藥界急需攻克的科學(xué)難題。下圖為利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖，請回答：(1)在基因表達(dá)載體中，______________________是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。啟動子(2)圖中細(xì)胞1是___________細(xì)胞。過程②必需的酶是______________。過程③④⑤為利用___________技術(shù)擴(kuò)增目的基因，此過程必需的酶是____________。過程③斷開的是_____________鍵，在體外進(jìn)行PCR操作時，實(shí)現(xiàn)該過程的處理方法是__________________________。能否利用人的皮膚細(xì)胞來完成過程①，為什么？____________________________________________________________