新人教版生物选修三：基因工程的应用

• 就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？
转基因动物的乳腺。
• 什么叫转基因动物？ 是指把人或哺乳动物的某种基因导入到
哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里， 目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞 分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使 每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表 达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产 品。这样一种新的个体，称为转基因动物。
• 为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场 所呢？
1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入 体内循环，不会影响转基因动物本身的生理 代谢反应。
2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高， 易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加 工，具有稳定的生物活性。
3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产 物的同时，转基因动物又可无限繁殖。
• DNA分子杂交原理：
DNA分子杂交是基因诊断最基本的方 法之一。其基本原理是：互补的DNA单链 能够在一定条件下结合成双链，即能够进行 杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基 互补配对进行。因此，当用一段已知基因的 核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触， 若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测 基因中含有已知的基因序列。
2）用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤 中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。
3）通过基因重组构建新的杀虫剂，取代生产 过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试 图通过基因工程回收和利用工业废物。
• 可利用什么方法来解决上述问题？ 利用基因工程方法制造“工程菌”，可
高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
基因工程药品 —— 胰岛素
胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临 床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰 腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰岛 素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂 贵，远不能满足社会需要。1979年，科学家 将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分 子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。1982 年，美国一家基因公司用基因工程方法生产 的胰岛素投入市场，售价降低了30%~50%。

第3节基因工程的应用【课程标准】举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。

【素养目标】1.科学思维:基于基因工程在农牧、医药和食品等行业应用的实例,说明基因工程给社会带来的巨大进步。

2.社会责任:基于基因工程在各方面发展的前景,理性看待基因工程的安全性。

你听说过转基因鲤鱼吗?转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%,它在142天后平均体重达到648 g。

除生长速度快,转基因鲤鱼对饵料的利用率也非常高,这两个因素使得转基因鲤鱼的养殖经济效益比非转基因鲤鱼提高125%。

观看视频《快速生长的转基因黄河鲤鱼》。

思考:1.提高鲤鱼生长速度的目的基因是什么?2.你还知道哪些转基因生物?基因工程有哪些方面的应用?一、基因工程在农牧业方面的应用连一连:基于基因工程在改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面的应用,将下列转基因生物和选用的目的基因连线。

【警示】转基因抗虫植物与转基因抗病植物是不同的,转基因抗病植物可以抵抗病毒、真菌等,但不能抗虫。

二、基因工程在医药卫生领域的应用判一判:基于基因工程在医药卫生领域的成果和应用,判断正误。

①对微生物或动植物的细胞进行基因改造,使它们能够生产药物。

(√)②乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。

(×)提示:需将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子重组在一起后导入受精卵中。

③转基因动物需要进入泌乳期才能成为“乳腺生物反应器”。

(√)④用转基因动物做器官移植的供体时,只能通过抑制供体动物抗原决定基因的表达来解决免疫排斥的问题。

(×)提示:还可以设法除去抗原决定基因。

思考:作为乳腺生物反应器的动物,对性别有怎样的要求?提示:应为雌性动物。

三、基因工程在食品工业方面的应用1.基因工程菌:用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类。

2.选一选:以下叙述属于基因工程在食品工业方面应用的是①③。

1.3基因工程的应用基础巩固1转基因动物是指( )A.提供基因的动物B.基因组成中转入了外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物D.能表达基因遗传信息的动物2若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种,其在环境保护上的重要意义是( )A.减少氮肥使用量,降低生产成本B.减少氮肥生产量,节约能源C.避免因施用氮肥过多引起的环境污染D.改良土壤的群落结构、海华水”,化引起淡水“赤洋,污染环境。

利用现象”“潮基因工程技术培育能固氮的水稻新品种,可减少氮肥施用量,避免水体富营养化,保护环境。

3下列哪项不是植物基因工程技术的主要应用?( )A.提高农作物的抗逆性B.生产某些天然药物C.改良农作物的品质D.作器官移植的供体项为动物基因工程技术的重要应用。

4基因治疗是指( )A.把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗疾病的目的B.对有基因缺陷的细胞进行修复,从而使其恢复正常,达到治疗疾病的目的C.运用人工诱变的方法,使有基因缺陷的细胞发生基因突变后恢复正常D.运用基因工程技术,把有缺陷的基因切除,达到治疗疾病的目的疗,其基本方法都是把相应的正常基因导入有基因缺陷的相关细胞中,从而使病人恢复正常。

5科学家运用转基因技术,将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因转到大白菜细胞中,培育出抗虫效果很好的优质大白菜,减少了农药的使用量,保护了环境。

下列说法正确的是( )A.抗虫基因中含有终止密码子B.抗虫基因能在大白菜细胞中正常表达C.转基因技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体D.限制酶识别的序列一定是GAATTC于终止密码子存在,子mRN不同的限制酶识别的序A,上。

载体不是酶。

限制酶有多种列大都不相同。

6以下关于抗病转基因植物成功表达抗病毒基因后的说法,正确的是( )A.可以抵抗所有病毒B.对病毒的抗性具有局限性或特异性C.可以抵抗害虫D.可以稳定遗传,不会变异,毒并不是所有病,也不可以抗虫。

抗病毒基因也会发生变异。

毒7下列不属于利用基因工程技术制取药物的是( )A.从大肠杆菌体内获取白细胞介素B.从酵母菌体内获得干扰素C.利用青霉菌获取青霉素D.从大肠杆菌体内获得胰岛素等如大肠杆菌、酵母菌(胞)中并使,该基因得到高效表达以产生药物,然后通过培养微生物来获得药物的一种技术。

小结：
提高生长速度(生长激素基因) 1、改良品种：
改善畜产品的品质
2、用转基因动物生产药物-----乳腺生物发生器
2、乳腺生物反应器的优点：产量高、质量好、成本低、 易提取。 3、乳腺成为基因药物最理想的表达场所的原因：
（1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循 环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。
（2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提 纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳 定的生物活性。
（三）其他抗逆转基因植物
1、哪些环境条件会造成农作物低产、减产？ 盐碱、干旱、低温和涝害等
2、盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？ 细胞内的渗透压调节
3、在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？ 调节细胞渗透压的基因
4、耐寒的转基因烟草和番茄中，目的基因是？ 鱼的抗冻蛋白基因
5、抗除草剂基因有何用途？
病毒外壳蛋白（coat protein，CP）基因； 病毒的复制酶基因 5、在抗真菌转基因植物中使用什么基因？ 几丁质酶基因和抗毒素合成基因
拓展：在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳 蛋白基因可以抗病毒侵染？
关于病毒外壳蛋白基因(CP基因)导入植物后的抗病毒机 理，目前有几种假说。一种假说认为：CP基因在植物细 胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞 后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核 酸分子的复制和翻译。另一种假说认为：植物细胞内积 累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分 子不能释放出来。然而最近的研究表明，如果将病毒的 外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将 外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体 上，转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性 机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后， 与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。