第三節基因工程的應用

高頻考點突破基礎自主梳理命題視角剖析即時達標訓練第三節基因工程的應用基礎自主梳理一、基因工程與遺傳育種1．轉基因植物是指轉入了外源基因的植物。植物基因工程育種解決了植物傳統育種所需要的時間______，而且克服了遠緣親本難以雜交的缺陷，基因工程在植物方面的應用主要表現在兩個方面：首先通過基因工程獲得高產、優質的農作物；其次，用基因工程的方法培育出有各種_____的作物新品種。較長抗性2．轉基因動物指轉入了__________的動物，解決了傳統的雜交育種方法費時費力的缺陷。二、基因工程與疾病治療1．基因工程藥物如用工程菌生產人的胰島素、生長激素、干擾素和乙型肝炎疫苗等。2．基因治療(1)原理：利用正常基因糾正或補償基因的缺陷的方案，即把_________導入患者體內，使該基因的表達產物發揮功能，從而達到治療疾病的目的，而原有缺陷基因一般不作處理。外源基因正常基因(2)方法：有體外基因治療和體內基因治療，體外基因治療方法療效較好。如重度免疫缺陷癥的體外基因治療方法：體內基因治療：用基因工程的方法，直接向人體組織細胞中轉移基因。三、基因工程與生態環境保護科學家正在利用基因工程技術開發生物可降解的新型材料；培育了轉基因“超級細菌”提高__________的能力；利用轉基因微生物吸收環境中的重金屬等。分解石油思考感悟試舉例說明基因工程在實踐應用中的利弊？【提示】基因工程在藥物或人類疾病治療上存在廣泛的應用，其不利方面是可能造成生態的危害或對人體健康造成傷害，例如改變食物的營養成分，或影響人體的新陳代謝等。高頻考點突破考點一基因工程育種和傳統雜交育種的比較基因工程育種雜交育種原理異源DNA(基因)重組基因重組處理方法提取→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基因工程育種雜交育種優點可以按人的意志改造生物，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缺點技術復雜、操作繁瑣育種時間長即時應用(隨學隨練，輕松奪冠)1．下列哪項與基因工程無關(

)A.培養利用“工程菌”生產胰島素B.基因治療C.抗蟲棉的培育

D.雜交育種解析：選D。A與B都屬于基因工程的直接應用，而雜交育種無轉基因操作，與之無關。考點二基因工程的應用成果1．乳腺生物反應器與微生物生產的比較項目

乳腺生物反應器微生物生產基因結構動物基因結構與人類基因結構相同與人類基因結構不同基因表達與天然蛋白質活性沒有區別由于缺少內質網、高爾基體等細胞器，產物可能不具有生物活性類型項目

乳腺生物反應器微生物生產產物提取從乳汁中較易分離提取從細胞中提取，較為復雜生產設備畜牧業生產，加提取設備工業生產，設備精良類型【易誤警示】乳腺生物反應器受生物性別的限制，若從動物尿液中提取目的基因產物則不受性別限制。2．基因治療3．基因工程藥物藥物成分用途傳統方法基因工程胰島素蛋白質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利用大腸桿菌生產藥物成分用途傳統方法基因工程干擾素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乙型肝炎疫苗蛋白質預防乙型肝炎無通過基因工程技術利用酵母菌或哺乳動物細胞生產【易誤警示】在基因工程中，若受體細胞是原核生物(如大腸桿菌)，則生產的“干擾素”是不具備活性的，因為原核細胞內無內質網、高爾基體等細胞器，只有核糖體，因此只能合成相應的蛋白質，而無法添加糖基，若使“干擾素”具有活性，還必須人工處理加上糖基。即時應用(隨學隨練，輕松奪冠)A．這些雞是轉基因工程的產物B．這種變異屬于可遺傳的變異C．該過程運用了胚胎移植技術D．該技術可定向改造生物答案：C命題視角剖析視角1緊扣教材重點基因工程育種(2010年北京東城3月聯考)番茄的抗病(R)對感病(r)為顯性，高稈(D)對矮稈(d)為顯性，控制上述兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。為獲得純合高稈抗病番茄植株，研究人員采用了下圖所示的方法。例1(1)在①處育種工作者應采用的方法是________。(2)圖中A代表的個體叫做________。③過程常用________________處理萌發的種子或幼苗，過程②③的育種方法所依據的遺傳學原理是______________________。(3)過程④由導入抗病基因的葉肉細胞培養成轉基因植株需要利用__________________技術，依據的原理是__________________。對獲得的抗病基因常采用____________技術進行體外的大量擴增。構建抗病基因表達載體時，必須使用__________________________兩種工具酶。(4)過程⑤“航天育種”方法中主要的變異類型是________________________________。【嘗試解答】(1)自交(2)單倍體秋水仙素染色體(數目)變異(3)植物組織培養植物細胞的全能性PCR限制性核酸內切酶(或限制酶或限制性內切酶)和DNA連接酶(4)基因突變【解析】

①是雜交育種，原理是基因重組；②是單倍體育種，原理是染色體變異；④是轉基因技術，原理是基因重組；⑤是誘變育種，原理是基因突變。視角2洞察高考熱點基因工程藥物下圖是培育表達人乳鐵蛋白的乳腺生物反應器的技術路線。圖中tetR

表示四環素抗性基因，ampR表示氨芐青霉素抗性基因，BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ直線所示為三種限制酶的酶切位點。例2據圖回答：(1)圖中將人乳鐵蛋白基因插入載體，需用______________限制酶同時酶切載體和人乳鐵蛋白基因。篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在含__________的培養基上進行。(2)能使人乳鐵蛋白基因在乳腺細胞中特異性表達的調控序列是__________(填字母代號)。A．啟動子

B．tetRC．復制原點 D．ampR(3)過程①可采用的操作方法是__________(填字母代號)。A．農桿菌轉化 B．大腸桿菌轉化C．顯微注射 D．細胞整合(4)過程②采用的生物技術是__________。(5)對早期胚胎進行切割，經過程②可獲得多個新個體。這利用了細胞的__________性。(6)為檢測人乳鐵蛋白是否成功表達，可采用__________(填字母代號)技術。A．核酸分子雜交 B．基因序列分析C．抗原一抗體雜交 D．PCR【嘗試解答】(1)HindⅢ和BamHⅠ氨芐青霉素(2)A

(3)C

(4)胚胎移植(5)全能(6)C【解析】

(1)基因表達載體的構建過程中，將目的基因導入受體細胞之前，要用同一種限制性內切酶切割目的基因和載體。從圖中可以看出，在目的基因和載體中都有HindⅢ和BamHⅠ限制酶的切割位點，因此要用HindⅢ和BamHⅠ限制酶同時切割載體和人乳鐵蛋白基因；載體切割后四環素抗性基因被破壞，因此篩選時要在含氨芐青霉素的培養基上進行。(2)啟動子是一段有特殊序列的DNA片段，位于目的基因的首段，它是RNA聚合酶識別和結合的部位，在啟動子存在時才能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質。(3)將目的基因導入植物細胞常用的方法是農桿菌轉化法，將目的基因導入動物細胞常用的方法是顯微注射技術。(4)過程②是將早期胚胎移入受體母牛體內，用到的技術是胚胎移植技術。(5)胚胎分割是利用機械方法將早期胚胎等分，經移植后獲得同卵雙胎或多胎的技術，可以看做動物無性繁殖或克隆的方法，利用了細胞的全能性。(6)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，需要用相應的抗體進行抗原—抗體雜交，其他三項技術檢測的對象都是核酸。視角3突破易錯終點“基因診斷”和“基因治療”概念及應用1．基因診斷基因診斷是用放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被檢測標本上的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。2．基因治療把健康動物的正常基因導入含有缺陷基因的受體細胞中，存在基因缺陷的病人細胞中既含有缺陷基因，又含有通過基因工程導入的正常基因，在病人體內兩種基因都能表達，正常基因的表達產物掩蓋了缺陷基因的表達產物，從而治愈了有基因缺陷的疾病。自我挑戰(2011浙江溫州十校聯考)下列關于基因工程應用的敘述，錯誤的是(

)A．基因治療需要將正常基因導入有基因缺陷的細胞B．基因診斷的基本原理是DNA分子雜交C．一種基因探針只能檢測水體中的一種病毒D．原核基因不能用來進行真核生物的遺傳改良【嘗試解答】D【解析】基因治療是把正常基因導入病