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1.3 基因工程的应用——学案编者：陆德平一、植物基因工程的成果：植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力，以及改良农作物的和利用植物生产等方面。
（一）抗虫转基因植物1．杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、抑制剂基因、抑制剂基因、植物凝集素基因等。
2．成果：抗虫植物：棉、玉米、马铃薯、番茄等。
（二）抗病转基因植物1．植物的病原微生物：主要有、真菌和细菌等。
2．抗病基因种类（1）抗病毒基因：病毒基因和病毒的复制酶基因。
（2）抗真菌基因：基因和抗毒素合成基因。
（3）成果：烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。
（三）其他抗逆转基因植物1．抗逆基因：调节细胞基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。
2．成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。
（四）转基因改良植物品质1．优良基因：必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。
2．成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
例1、科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体A．①②③④B．①③④C．②③④D．①②④二、动物基因工程的成果（一）提高动物的生长速度1．生长基因：外源基因。
2．成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。
（二）改善畜产品的品质1．优良基因：肠乳糖酶基因。
2．成果：转基因牛含量少。
（三）转基因动物生产药物1．基因来源：药用基因+ 蛋白基因的启动子。
2．成果：乳腺生物反应器或反应器。
（四）转基因动物作器官移植的供体1．器官供体：抑制或除去抗原决定基因。
2．成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。
（五）基因工程药物1．来源：转基因。
2．成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
例2、抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是A．抗病毒转基因植物，可以抵抗所有病毒B．抗病毒转基因植物，对病毒的抗性具有局限性或特异性C．抗病毒转基因植物可以抗害虫D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异三、基因治疗1．概念：把导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
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。
专题一 1.1 DNA重组技术的基本工具1、教材分析《DNA重组技术的基本工具》是人教版生物选修三专题一《基因工程》的第一节，本节内容主要是介绍了DNA重组技术的三种基本工具，是学习《基因工程的基本操作程序》的基础和前提。
2、教学目标1．知识目标：（1）简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。
（2）简述DNA重组技术所需的三种基本工具。
2．能力目标：运用所学DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型。
3．情感、态度和价值观目标：（1）关注基因工程的发展。
（2）认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
3、教学重点和难点1、教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2、教学难点基因工程载体需要具备的条件。
4、学情分析学生在必修课中已经学习过关于基因工程的基础知识，对于本部分内容已经有了初步了解，所以学习起来应该不会有太大的困难。
5、教学方法1、学案导学：见学案。
2、新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习6、课前准备1．学生的学习准备：预习《DNA重组技术的基本工具》，初步把握DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。
七、课时安排：1课时一、教学过程(一) 预习检查、总结疑惑。
检查学生落实预习情况并了解学生的疑惑，使教学具有针对性。
（二）情景导入、展示目标。
教师首先提问：A.我们以前在哪部分学习过基因工程？（必修二从杂交育种到基因工程）B.回想一下，转基因抗虫棉是怎样培育出来的？经过了哪些主要步骤？（实质是基因工程的基本操作程序：目的基因的获取，基因表达载体的构建，将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定）从这节课开始，我们将深入学习基因工程，今天我们来学习DNA重组技术的基本工具。
我们来看本节课的学习目标。
（多媒体展示学习目标，强调重难点）（三）合作探究、精讲点拨。
【优化设计】2018-2019 学年高中生物 1.3 基因工程的应用课后课时演练·促提升1.A.黑麦与六倍体普通小麦杂交,杂种通过秋水仙素或低温处理得到八倍体小黑麦B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株C.用紫外线照射青霉菌,使其 DNA 发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到细菌 DNA 上解析:A 选项八倍体小黑麦的培育利用的是染色体变异。
C 选项利用的原理是基因突变。
D 选项属于基因重组,但是发生在自然条件下,不符合基因工程“按照人们的愿望,进行严格的设计”的概念。
答案:B2.下列关于基因工程的说法中,正确的是( )A.基因工程的设计和施工是在细胞水平上进行的B.基因工程都是在生物体外完成的C.基因工程是对蛋白质进行的操作D.基因工程能打破物种间的界限,定向改造生物性状解析:基因工程是 DNA 分子水平上进行设计和施工的。
DNA 重组技术是在生物体外完成的,目的基因的表达是在细胞内完成的。
答案:D3.下列高科技成果中,根据基因重组原理进行的是( )①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻②我国科学家将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出抗虫棉③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒A.①B.①②C.①②③D.②③解析:自然界的基因重组发生在减数分裂过程中,同源染色体的两条非姐妹染色单体间的互换和非同源染色体间的自由组合都可以发生基因重组;人工的基因重组就是基因工程。
在题目给出的选项中:①袁隆平利用杂交技术培育出的超级水稻,其原理是自然界的基因重组。
②将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出的抗虫棉,属于通过基因工程进行的基因重组,该方法将目的基因移植到某种生物,整合到该生物的 DNA 分子中,并使目的基因得以表达,其最大优点就是克服了远缘杂交不亲和的障碍。
③是利用宇宙射线,诱发种子发生基因突变,从而培育出太空椒。
（完整版）⾼中⽣物选修3教案第⼀章基因⼯程⼀.基本⼯具(⼀)限制性核酸内切酶1.分布:原核⽣物2.作⽤:⼀种限制酶只能识别⼀种特定的核苷酸序列,并且在特定部位进⾏切割,使两个核苷酸间的磷酸⼆酯键断开。
3.作⽤结果：产⽣黏性末端或平末端（⼆）DNA连接酶1.分类（1）E.coliDNA连接酶来源：⼤肠杆菌功能：只能连接黏性末端（2）T4DNA连接酶来源：T4噬菌体功能：连接黏性末端和平末端2.作⽤：将DNA连接起来（三）基因进⼊受体细胞的载体1.条件（1）具有多个限制酶切割位点，供外源基因插⼊（2）可⾃我复制或整合到染⾊体DNA中进⾏同步复制。
（3）具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择2.种类：λ噬菌体的衍⽣物、动植物病毒、质粒质粒：双链环状DNA分⼦，最常⽤，要⼈⼯改造⼆。
基本操作程序（⼀）⽬的基因的获取1.⽬的基因：编码蛋⽩质的基因或具有调控作⽤的因⼦2.获取⽅法（1）从基因⽂库中获取**基因组⽂库，部分基因⽂库（2）利⽤PCR技术扩增⽬的基因（3）化学⽅法直接⼈⼯合成：基因⼩，核苷酸序列已知（⼆）基因表达载体的构建（核⼼步骤）1.⽬的(1)稳定存在，遗传给下⼀代（2）表达和发挥作⽤2.结构：启动⼦、⽬的基因、终⽌⼦、标记基因、复制原点**启动⼦：RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录**终⽌⼦：使转录在所需要的地⽅停⽌；**标记基因：鉴别受体细胞中是否含⽬的基因。
（三）将⽬的基因导⼊受体细胞1.转化：⽬的基因进⼊受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达2.将⽬的基因导⼊植物细胞（1）农杆菌转化法（2）基因枪法（3）花粉管通道法3.将⽬的基因导⼊动物细胞：显微注射法4.将⽬的基因导⼊微⽣物细胞：Ca+处理使细胞处于感受态**原核细胞特点：繁殖快，单细胞，遗传物质相对较少（四）⽬的基因的检测与鉴定1.分⼦⽔平的检测（1）检测受体细胞中是否插⼊了⽬的基因:DNA分⼦杂交技术（2）检测⽬的基因是否转录出了 mRNA：DNA分⼦杂交技术（3）检测⽬的基因是否翻译成蛋⽩质：抗原—抗体杂交法**检测成功会出现杂交带2.个体⽣物学⽔平的鉴定：接种实验三．基因⼯程的应⽤1.动物、植物基因⼯程的成果（1）植物：提⾼抗逆性、改良品质、⽣产药物；（2）动物：品种改良、建⽴⽣物反应器、器官移植；2.基因⼯程药物：细胞因⼦、抗体、疫苗、激素；3.基因治疗（1）概念：（2）⽅法体外基因治疗体内基因治疗四．蛋⽩质⼯程的崛起1.理论推测，⼈⼯合成2.基因⼯程，蛋⽩合成（⾃然界没有的蛋⽩质）第⼆章细胞⼯程⼀.细胞⼯程1.原理和⽅法:细胞⽣物学和分⼦⽣物学2.操作⽔平:细胞⽔平或细胞器⽔平3.⽬的:按照⼈们的意愿改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品4.分类:植物细胞⼯程和动物细胞⼯程⼆.植物细胞⼯程的基本技术(⼀)植物组织培养技术1.原理:植物细胞具有全能性2.条件(1)材料:离体(2)培养基:营养激素(3)外界条件:⽆菌等3.过程:离体组织器官脱分化愈伤组织再分化胚状体植株(⼆)植物体细胞杂交技术1.概念:不同种杂种细胞植物体2.原理：植物细胞具有全能性3.过程(1)制备原⽣质体⽅法①酶解法②酶:纤维素酶和果胶酶③结果:获得原⽣质体(2)诱导原⽣质体融合①⽅法:a物理法离⼼、振动、电激b化学法:聚⼄⼆醇(PEG)②标志:杂种细胞再⽣出细胞壁③结果：形成杂种细胞（3）杂种细胞的筛选：AA BB AB AB（4）植物组织培养：杂种细胞杂种植株4.意义：克服远缘杂交不亲和的障碍**⽣殖⽅式：⽆性⽣殖变异类型：染⾊体数⽬变异（三）实际应⽤1.植物繁殖的新途径（1）微型繁殖：植物组织培养（2）作物脱毒：茎尖组织培养（3）⼈⼯种⼦：胚状体、芽+ ⼈⼯薄膜**可加⼊固氮菌、抗⽣素、除草剂等有利于⽣长和提⾼产量2.作物新品种的培育（1）单倍体育种（2）突变体的利⽤3.细胞产物的⼯产化⽣产（1）细胞产物种类蛋⽩质、糖类、药物、⾹料、⽣物碱（2）⼀般为愈伤组织时期第⼆课时三．动物细胞⼯程（⼀）动物细胞培养的过程细胞株取材处理单个细胞培养细胞悬浮10代细胞原代培养1.取材：胚胎细胞或幼龄动物的组织器官2.处理：剪碎、胰蛋⽩酶或胶原蛋⽩酶3.培养：（1）培养基：液体培养基、合成培养基（2）条件①⽆菌⽆毒环境（灭菌抗⽣素更换）②营养:、、维⽣素、动物的⾎清、⾎浆③温度PH:36.5+/-0.5 7.2~7.4④⽓体环境：O2代谢所必需；CO2维持培养液PH4.原代培养：细胞贴壁、接触抑制、冷冻保存（1~10代）5.传代培养：①酶处理、分装；②细胞株：10~50代，正常③细胞系：50代以后，有癌变特点6.应⽤：⽪肤移植、⽣产蛋⽩质制品、有毒物质的检测、研究四.动物细胞核移植和克隆动物1.概念:核移植重组胚胎个体2.原理:动物细胞核具有全能性3.分类:胚胎细胞核移植和体细胞核移植4.过程:见课本5.应⽤与存在的问题(1)畜牧业、保护濒危物种、医药卫⽣、治疗疾病、器官移植(2)问题:成功率低健康问题⾷品安全问题五.动物细胞融合1.概念:2.原理:细胞膜的流动性3.⽅法(1)物理法(2)化学法(3)⽣物法：灭活的病毒4.意义：5.⽤途：制备单克隆抗体六.单克隆抗体1.概念:化学性质单⼀,特异性强的抗体2.制备过程(1)免疫动物：注⼊特定抗原(2)细胞融合：灭活病毒(3)筛选杂交瘤细胞①⽤选择培养基筛选出杂交瘤细胞②抗体—抗原杂交检测出能产⽣特定抗体的杂交瘤细胞(4)⽣产并提纯单克隆抗体①体内：动物腹腔②体外：液体培养基3.优点:特异性强灵敏度⾼能⼤量制备应⽤:(1)诊断(2)治疗:⽣物导弹第三章胚胎⼯程⼀．精⼦的发⽣1.场所：睾丸2.时间：初情期⽣殖机能衰退有丝分裂精原细胞3.过程：精原细胞MI MII 精细胞变形精⼦4.变形：细胞核头部⾼尔基体頂体中⼼体尾部线粒体线粒体鞘其他物质原⽣质滴（脱落）**精⼦的⼤⼩与动物体型的⼤⼩⽆关⼆．卵⼦的发⽣1.场所：卵巢输卵管2.时间：胎⼉期初情期3.过程：（1）胎⼉期卵原细胞有丝分裂卵原细胞复制卵泡形成：初级卵母细胞+ 卵泡细胞（卵巢）卵巢MI（2）初情期排卵次级卵母细胞+ 第⼀极体（输卵管）受精输卵管MII合⼦+ 第⼆极体**卵⼦发⽣过程中MI MII不连续**初级卵母细胞周围形成透明带**卵⼦受精的标志:卵细胞膜与透明带间可观察到两个极体**精卵发⽣的重要区别：胎⼉期卵泡的形成和储备三．受精1.场所：输卵管2.过程：（1）精⼦获能：场所为雌性⽣殖道内（2）卵⼦准备：发育⾄MII中期（3）受精阶段：①精⼦穿越放射冠和透明带a頂体反应：释放頂体酶b透明带反应：防⽌多精⼊卵受精（第⼀道屏障）②进⼊卵细胞膜a时间：精⼦⼊卵后b作⽤：防⽌多精⼊卵受精（第⼆道屏障）③原核形成和融合a精⼦头尾分离形成雄原核b受精后MII，排极体，形成雌原核c雄原核与雌原核融合四．胚胎发育（⼀）卵裂 1.受精卵：个体发育的起点2.桑椹胚：之前细胞具有全能性3.囊胚：开始分化内细胞团（个⼤) 滋养层(个⼩)具有囊胚腔***卵裂特点:有丝分裂细胞增多总体积不变或缩⼩***孵化:透明带破裂(⼆)原肠胚(1)内细胞团:外胚层内胚层原肠腔组织器官(2)滋养层:胎盘和胎膜第⼆课时胚胎⼯程⼀．体外受精五．卵母细胞的采集和培养1.⼩型动物（1）处理：促性腺激素超数排卵（2）场所：输卵管中冲取卵⼦2.⼤型动物（1）场所：卵巢（2）培养：⼈⼯培养⾄MII中期（⼆）精⼦的采集和获能1.收集精⼦的⽅法（1）假阴道法（2）⼿握法（3）电刺激法2.精⼦获能的⽅法（1）培养法：获能液（2）化学诱导法：肝素或钙离⼦载体A23187溶液+ 化学药物（三）受精：获能溶液或专⽤的受精溶液⼆．胚胎的早期培养1.发育培养液（1）成分：有⽆两素两酸⾎清（2）继续发育检查发育能⼒2.结果：早期胚胎三．胚胎移植的⽣理基础1.发情处理后，供体、受体⽣殖器官的⽣理变化相同2.早期胚胎处于游离状态，可收集3.受体对外来胚胎基本上不发⽣免疫排斥反应4.孕育过程中胚胎的遗传特性不受影响四．胚胎移植的基本程序1.对供体、受体的选择和处理（1）选择①供体：遗传性能和⽣产性能优秀②受体：体质和繁殖能⼒正常（2）处理①性激素：同期发情处理②促性腺激素：超数排卵2. 配种或⼈⼯受精3.对胚胎的收集、检查、培养或保存①收集：⼦宫中冲卵②检查：桑椹胚或囊胚③保存：-196℃液氮4.胚胎移植（1）⼿术法（2）⾮⼿术法5.妊娠检查、分娩****优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖能⼒五．胚胎分割1.概念：机械2n移植2.⽣殖⽅式：⽆性⽣殖3.仪器设备：实体显微镜和显微操作仪4.分割时期：发育良好形态正常的桑椹胚或囊胚**囊胚分割时注意将内细胞团均等分割**性别鉴定和胚胎分割取材部位不同5.意义：提⾼胚胎利⽤率六．胚胎⼲细胞1.来源：早期胚胎细胞和原始性腺2.特性（1）形态：细胞体积⼩、核⼤、核仁明显（2）功能：细胞具有全能性****体外培养只增殖⽽不分化3.应⽤：体外诱导分化治疗疾病⽤于研究。
基因工程的应用一、教材分析《基因工程的应用》是人教版高中生物教材选修3专题1基因工程中的第3节内容，是前一节《基因工程基本操作程序》的一个必然结果，本节内容的学习有助于加深学生对基因工程的了解，增强他们学习生物的兴趣。
对于基因工程的应用，除了可以从教材中获得相关资料，还可以要求学生搜集基因工程应用成果的资料，在课堂上加以展示。
二、教学目标1.知识目标（1）举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
（2）关注基因工程的进展。
（3）认同基因工程的应用对生产力的提高有促进作用。
2.过程与方法通过引导学生上网搜集资料，让学生主动参与活动，培养他们收集处理信息的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
3.情感态度与价值观（1）培养理论联系实际的良好学风，培养爱国主义热情。
（2）关注科学与社会。
三、教学重难点重点：基因工难点：乳腺生物反应器；基因治疗。
四、教学准备学生：搜集有关基因工程成果的资料。
教师：多媒体课件。
五、课时安排1课时。
六、教学过程创设情境、引入新课通过多媒体展示几张奇异动物的图片，激发学生的学习兴趣。
基因工程在短短的30年间，得到了飞速的发展。
这些图片虽然目前是经过电脑合成的，但是如果经过基因工程的操作，将基因进行重组，那么这些动物的出现也不是不可能的。
目前，基因工程在实际应用中已经非常的广泛，并且展示出了美好的前景。
我们现在就来一起学习基因工程的成果吧。
（一）植物基因工程硕果累累师：植物基因工程主要应用于那些方面？请负责搜集这方面资料的小组代表展示成果。
教师总结得出：1.培育抗虫转基因植物，例如抗虫的棉花、水稻、玉米；2.培育抗病转基因植物，例如抗病的甜椒、小麦、马铃薯；3.培育抗逆转基因植物，例如抗寒的烟草、番茄、抗除草剂的农作物、抗旱抗盐碱的农作物；4.利用转基因改良植物品质，例如转基因的高赖氨酸玉米、多种花色的牵牛花。
（二）动物基因工程前景广阔师：动物基因工程主要应用于那些方面？请负责搜集这方面资料的小组代表展示成果。
导学案课题：基因工程的应用编制人：张传龙审核人：领导签字：【学习目标】1.举例说出基因工程的应用及取得的成果。
2．关注基因工程的新进展。
3．认同基因工程的应用促进生产力的提高。
【学习重点】基因工程在农业和医疗等方面的应用。
【学习难点】基因治疗。
【教学建议】先研读教材，并从教材中勾画出要点，然后根据学案助读中的问题提示，思考并回答，遇有疑难，再查阅教材，加深理解，最后完成自测题。
课前预习案：【问题导学】【预习自测】1．继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胧生物反应器的研究也取得了一定进展。
最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胧上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。
请回答：(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是_______________。
(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转人___________中，原因是________________。
(3)通常采用__________技术检测外源基因是否插人了小鼠的基因组。
(4)在研制膀胧生物反应器时，应使外源基因在小鼠的___________细胞中特异表达。
2．基因治疗是指（）A．把健康的外源基因导人有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的B．对有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产生基因突变恢复正常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【我的疑惑】【课内探究案】探究点一动、植物及徽生物基因工程的成果基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的30年间，得到了飞速的发展，目前已成为生物科学的核心技术。
基因工程在实际应用领域－—农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等方面，也展示出美好的前景。
阅读教材相关内容填写下列表格。
1．植物基因工程的应用2.动物基因工程的应用3.生物反应器与工程菌在实际应用中的比较探究点二 基因治疗的原理、过程及途径1990年9月，美国对一名患有严重复合型免疫缺陷症的4岁女童，实施了基因治疗。
1.3 基因工程的应用一、选择题题型一植物基因工程的应用1．下列转基因植物与所选用的目的基因对应错误的是( )A．抗虫棉——Bt毒蛋白基因B．抗病毒转基因烟草——几丁质酶基因C．抗盐碱和抗旱植物——调节细胞渗透压的基因D．耐寒的番茄——抗冻基因答案 B解析抗病毒转基因植物常使用的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因，几丁质酶基因及抗毒素合成基因一般用作抗真菌转基因植物的目的基因，B错误。
2．我国转基因技术发展态势良好，下列关于转基因抗冻番茄和转基因水稻的叙述，不正确的是( )A．转基因抗冻番茄的目的基因来源于鱼B．转基因抗虫水稻减少了化学农药的使用，减轻了环境污染C．转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测D．转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因答案 D解析转基因抗冻番茄的目的基因来自于鱼的抗冻基因，转基因抗虫水稻的外源基因是Bt毒蛋白基因，而几丁质酶基因是抗真菌转基因植物常用的基因，A正确，D错误；转基因抗虫水稻减少了农药的使用，减轻了环境污染，同时降低了农业生产的成本，B正确；检测目的基因是否表达最简便的方法是进行个体水平的检测，故检测转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测，C正确。
3．以下有关基因工程应用的说法正确的是( )A．用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒B．转基因矮牵牛只能变异为自然界已存在的颜色类型C．基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物D．科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些氨基酸的合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量答案 C解析基因工程培育的抗虫棉只能抗某种虫害，不能抗病毒，A错误；转基因矮牵牛通过转入与花青素代谢有关的目的基因，可以使其呈现出自然界没有的颜色变异，B错误；想要提高植物的氨基酸含量，应将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，D错误。
题型二动物基因工程的应用4．下列有关乳腺生物反应器的说法中，不正确的是( )A．利用转基因哺乳动物乳腺的分泌功能生产产品B．构建的基因表达载体应该含有乳腺蛋白基因的启动子C．分泌的乳汁中含有目的基因D．乳腺生物反应器是将目的基因转入哺乳动物受精卵获得的答案 C解析利用转基因哺乳动物乳腺的分泌功能生产产品，获得高产量的外源蛋白质，A正确；表达载体含有乳腺蛋白基因的启动子才能保证目的基因只在乳腺细胞中表达，B正确；分泌的乳汁中含有目的基因控制合成的蛋白质，但不会含有目的基因，C错误；乳腺生物反应器是通过基因工程技术，将目的基因转入哺乳动物受精卵获得的，D正确。
高中生物《基因工程的应用》学案1 新人教版选修3【学习要求】1、举例说出基因工程的应用举例说出基因工程在农业、医疗、环境保护等方面的广泛应用及其发展前景2、关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高【知识结构】转基因生物：是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的、能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。
运用基因工程改良动植物品种，最突出的优点是能打破常规育种难以突破的物种之间的界限。
【自主学习】1、植物基因工程（1）抗虫转基因植物（2）抗病转基因植物（3）其他抗逆转基因植物（4）改良植物的品质2、动物基因工程（1）提高动物生长速度（2）改善畜产品的品质（3）用转基因动物生产药物（4）用转基因动物作器官移植的供体3、基因工程药物4、基因治疗表转基因生物与目的基因的关系转基因生物目的基因目的基因的来源抗虫棉抗真菌立枯丝核菌的烟草抗盐碱和干旱作物耐寒的番茄抗除草剂大豆增强甜味的水果生产胰岛素的工程菌转基因生物的安全问题与生物武器问题：转基因植物的安全性方面，除了要考虑转基因植物的食用安全性问题外，还需考虑其对生态系统的影响。
例如转基因植物的扩散对生物多样性有无影响；导入的目的基因是否会扩散到其他物种而导致自然界的混乱；若大面积种植转基因植物，其残体分解物、根际分泌物等是否会对生态环境造成大规模的负面效应等。
转基因动物也存在着一定的安全性问题如对人体健康的影响和对生态环境的影响等。
生物武器的危害性：利用转基因技术，在一些不致的微生物体内插入致病基因，或在一些致病的细菌或病毒中插入能对抗普通疫苗或药物的基因，就会培育出新的致病微生物或新的抗药性增强的致病微生物。
这些微生物可能被制造成容易储存、便于携带、毒性更强的生物武器。
此外，人类基因组计划的完成也为生物武器的研制创造了条件。
【例题分析】酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可作食用、药用等，是提取核苷酸、三磷酸腺苷等多种生化产品的原料，还可用于生产维生素、氨基酸等。
专题1基因工程1.1《DNA重组技术的基本工具》在自然条件下，噬菌体侵染大肠杆菌时能将其DNA注入大肠杆菌；土壤农杆菌侵染植物时，能将其质粒带入到宿主细胞。
20世纪50年代，有科学家将一种噬菌体分别于两种细菌共同培养,多次实验结果表明噬菌体只在一种细菌中成活。
经过研究，终于发现细菌中存在两种酶，一种是限制性内切酶，可切割降解外源DNA；另一种是修饰酶，能修饰DNA中的核苷酸，使得DNA不被限制性内切酶降解。
……由于基因工程的诞生，实现了在微生物、动物、植物之间的基因交流，人类以前不能实现的种种奇思妙想将变为现实。
一．问题1．限制酶主要是从何种生物中分离纯化得到的？2．限制酶能识别DNA的特定序列并在特定的部位进行切割，这体现了酶具有什么特点？3．不同限制酶切割形成的黏性末端能发生粘合吗？借助于什么来完成粘合？4．DNA连接酶与DNA聚合酶有何异同？5．生物体内细胞进行DNA复制过程中用到DNA连接酶吗？6．利用基因工程技术能否对生物的性状进行定向改造吗？这种技术应用了哪种可遗传变异原理？7．为什么基因工程载体要具有随染色体DNA进行同步复制的能力？8．基因工程诞生的理论基础是什么？二、练习1．下列粘性末端能用DNA连接酶将它们连接起来的是（）A．①②B．②③C．②④D．③④2．下列不．属于质粒被选为载体的理由是A．能复制 B．它是环状DNA C．具有标记基因 D．具有限制酶切点3．限制性内切酶的作用实际上就是把DNA上某些化学键打断，一种能对GAATTC专一识别的限制酶，打断的化学键是：（）A．G与A之间的键 B．G与C之间的键 C．A与T之间的键 D．磷酸与脱氧核糖之间的键4．科学家常选用的细菌质粒往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是A．提高受体细胞在自然环境中的耐热性 B．有利于鉴定目的基因否导入受体细胞C．增加质粒分子的相对分子质量 D．便于与外源基因连接5．下列关于限制酶的说法不正确的是A．限制酶主要从原核生物细胞中分离纯化B．不同的限制酶一般识别不同的核苷酸序列C．限制酶的作用只是用来提取目的基因D．限制酶能识别特定的核苷酸序列体现了酶的专一性6．下列不可作为基因工程中的标记基因的是（）A．抗性基因 B．发光基因 C．贮藏蛋白的基因 D．产物具有颜色反应的基因7．下面图中a、b、c、d代表的结构正确的是（）A．a—质粒RNA B．b—限制性外切酶 C．c—RNA聚合酶D．d—外源基因8．下图表示某限制酶切割某DNA的过程，据图判断该限制酶能识别的核苷酸序列及切点是（）A、CTTAAG，切点在C和T之间B、CTTAAG，切点在G和A之间C、GAATTC，切点在G和A之间D、CTTAAC，切点在C和T之间9．下图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步需用到的工具是A．限制酶和DNA连接酶 B．DNA聚合酶和限制酶C．DNA连接酶和解旋酶 D．DNA聚合酶和RNA聚合酶10．右图为双链DNA结构，下列叙述不正确的是A．连接a处的酶为DNA连接酶B．切断b处的酶为解旋酶C．切断a处的酶为限制性核酸内切酶D．切断b处的酶为限制性核酸内切酶11．下列关于限制酶的说法正确的是( )A．B．C．不同的限制酶切割DNA后都D．12．质粒之所以能做基因工程载体，是由于它( )A．B．C．是RNA D．13. ( )①限制酶②连接酶③解旋酶A．①②B．③④C．①④D．学案编号2 选修3 专题1基因工程1.2《基因工程的基本操作程序》编写人：高二生物组一．问题1、目的基因获取的方法有哪些？2、如何从基因文库中获取目的基因？3、PCR技术扩增目的基因需要哪些条件？4、结合DNA分子结构的知识，分析PCR技术中DNA解链温度（90℃～95℃）高低取决于什么？5、基因表达载体中启动子的作用是什么？6、重组质粒与质粒的主要区别是什么？7、基因表达载体的组成有哪些？8、可以将目的基因导入动物的体细胞来获得转基因动物吗？9、原核细胞作为受体细胞的优点有哪些？10、怎样检测目的基因是否插入转基因生物的染色体上？11、导入受体细胞中的目的基因是否一定能够成功表达？12、如何使目的基因表达的产物与天然产品相同？13、通过基因工程培育的抗虫棉在生产实践中有哪些优点？如何确定其抗性的程度呢？14、在基因工程的操作步骤中，哪一步是其核心？未发生碱基互补配对的步骤是哪一步？二、练习1、多聚酶链式反应（PCR）是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。
基因工程的应用1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。
(重点) 2.了解基因工程的进展。
3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。
(难点)一、植物基因工程的成果(阅读教材P 17～P 20) 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
1.抗虫和抗病转基因植物(1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。
(2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。
3．利用转基因改良植物的品质植物基因工程成果表现“三抗一优良”，三抗是指“抗虫”“抗病”和“抗逆”，一优良是指转入的优良基因表达的性状表现优良。
二、动物基因工程的前景(阅读教材P 20～P 21)21231.药物来源：转基因的“工程菌”。
2.成果：重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
四、基因治疗(阅读教材P23～P24)1.概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
2．成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。
3．方法(1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，如T淋巴细胞，进行培养。
然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。
(2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。
连一连判一判(1)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌。
(×)(2)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物。
(×)分析：转基因植物是指细胞中被转入了外源基因的植物，并非出现新基因。
(3)(2018·宿迁高二检测)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。
(×)(4)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。
(√)(5)(2018·绵阳高二期末)直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内基因治疗。
(×)(6)基因治疗又叫基因诊断。
(×)三种转基因生物的生产过程探究1 转基因植物生产过程图解探究2 转基因动物生产过程图解(以转基因牛生产过程为例)探究3 转基因微生物生产过程图解(以可生产干扰素的酵母菌的培育过程为例)转基因作物中的目的基因(1)目的基因都是来自其他生物的能表现出优良性状的外源基因，并不都是来自细菌、病毒等微生物，如抗冻蛋白基因来自鱼类。
(2)有的目的基因通过控制蛋白质的合成，直接控制生物的某种性状，这反映了基因与性状的直接关系；有的目的基因通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物的性状，这体现的是基因和性状的间接关系。
(3)注意“抗虫”和“抗病”的区别，二者可以分别通过害虫接种和病毒接种来进行个体水平的检测。
1．(2018·扬州高二检测)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。
下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，下列有关叙述正确的是( )A．过程①是获取抗冻基因的过程，用到的酶只有限制酶B．在重组质粒上，抗冻基因首端和末端一定具有启动子和终止子，启动和终止翻译的进程C．过程②用到的质粒是农杆菌的Ti质粒，要将重组质粒转入农杆菌才能进行筛选D．根据抗冻基因制作的DNA探针，可以用来检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在解析：选D。
据题图可知，该转基因技术操作中，获取目的基因的方法是利用抗冻基因(目的基因)的mRNA进行人工化学合成，需要的酶是逆转录酶和限制酶，A项错误；目的基因首端和末端的启动子和终止子均是DNA片段，分别启动和终止转录的进程，B项错误；重组质粒转入农杆菌的目的是通过农杆菌转化法将目的基因导入番茄细胞中，C项错误；检测目的基因是否导入受体细胞，通常是用DNA探针进行检测，即DNA分子杂交技术，D项正确。
2．(2018·广东潮南实验学校月考)干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5 μg，所以价格昂贵。
美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素。
从如图所示方式中可以看出，该公司生产干扰素运用的方法是( )A．个体间的杂交B．基因工程C．细胞融合D．器官移植解析：选B。
该过程将淋巴细胞中的干扰素基因转移到酵母菌中，并使其成功表达，是转基因技术。
基因工程应用中的“一、二、三、四”一：一个目的基因。
二：二种工具酶，二种末端，二个基因(目的基因和标记基因)。
三：三种工具，三种受体细胞，转基因植物三种转化方法，分子检测的三个方面。
四：四个步骤，基因表达载体的四个组成元件，检测的四个方面。
乳腺(房)生物反应器与基因治疗探究1 乳腺生物反应器资料：应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的个体，其乳腺组织可分泌生产“目的产品”，如具有药用价值的蛋白，这些蛋白进入乳汁中，再通过回收含转基因蛋白的动物乳汁，就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。
结合上述资料完善其操作过程：(1)培育转基因动物，为什么不选用体细胞而选用受精卵作为受体细胞？提示：动物已分化的体细胞全能性受到限制，而受精卵分化程度低，全能性容易表达。
(2)基因工程药物与传统意义上的药物有什么区别？提示：基因工程药物生产效率高、针对性强、成本低、价格便宜。
探究2 基因治疗的过程及途径(1)完善下面体外基因治疗过程(2)完善体外基因治疗与体内基因治疗的异同乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较基因诊断与基因治疗1．阅读材料，回答问题：材料一：科学家将蜘蛛丝蛋白基因转入山羊体内，然后从羊奶中提取蛋白质，抽成丝后坚如钢铁。
材料二：继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。
科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。
(1)检测受体细胞是否含有目的基因的技术方法是_______________________。
(2)为使目的基因在后代中长期保存，应将目的基因导入____________中。
(3)从分离蛋白质的角度分析，乳腺和膀胱哪一个作为转基因动物的生物反应器更好？________。
原因是__________________________________________________________。
解析：目的基因整合到细胞核中DNA分子上，能使目的基因在后代中长期保存。
从分离产物的角度分析：乳汁中含有较多的蛋白质，这样就给分离带来一定的麻烦，而正常的尿液中几乎不含有蛋白质，分离蛋白质的过程就会变得非常简单，另外，雌雄动物都产生尿液，而只有雌性动物能产生乳汁，所以用膀胱反应器更好。
答案：(1)DNA分子杂交技术(2)细胞核(3)膀胱正常尿液中蛋白质含量很少，所以从尿液中更容易提取分离产物，而且不受性别限制乳房生物反应器与膀胱生物反应器乳房生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，二者的优点是：收集药用蛋白比较容易，且不必对动物造成伤害。
但乳房生物反应器需是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。
2．《人类基因治疗》报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。
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．运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常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解析：选A。
基因治疗只是将正常的外源基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未得到修复，基因治疗不是切除病变基因或诱发其突变。
关于基因治疗的几个问题(1)基因治疗的现状——目前处于初期的临床试验阶段。
(2)用于基因治疗的基因种类：从健康人体分离得到正常的基因、反义基因、编码可以杀死癌细胞的蛋白酶基因。
(3)由于正常基因只是导入某些功能细胞中，且是体细胞，所以获得的性状不会遗传给下一代。
(4)基因治疗只是导入正常的基因，并未替换原来的基因，原有的致病基因与导入的正常基因都能表达。
如果导入的正常基因是作为显性基因存在，则有疗效，也就是说，基因治疗只可治疗隐性遗传病。
[随堂检测]1．(2018·甘肃天水检测)1987年，美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞并获得高水平的表达。
长成的烟草植株通体光亮，堪称自然界的奇迹。
这一研究成果表明( )①萤火虫与烟草的DNA结构基本相同②萤火虫与烟草共用一套遗传密码③烟草体内合成了荧光素④萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同A．①③B．②③C．①④ D．①②③④解析：选D。
萤火虫与烟草的遗传物质都是双链DNA，这是完成基因重组的基础，①正确；自然界的所有生物几乎都共用一套遗传密码，即无论在高等生物还是低等生物中，相同的密码子决定的氨基酸种类都相同，②正确；萤火虫的荧光素基因导入烟草细胞使得该植株通体光亮，可见荧光素基因在该植株中成功表达，③正确；基因的表达包括转录和翻译，最后合成出蛋白质，④正确。
2．(2018·盐城高二检测)下列关于植物、动物以及微生物在基因工程的应用方面的叙述，错误的是( )A．动物和微生物可以生产基因工程药物，植物不能B．三类生物技术操作中目的基因导入受体细胞的方式不同C．三类生物技术操作原理相同D．三类生物技术操作中用到的工具酶相同解析：选A。
除基因工程的第三步“将目的基因导入受体细胞”的方法不同外，三类生物在基因工程的应用中，从原理、使用工具到操作流程等基本一致，B、C、D项正确；三类转基因生物都可以用来生产基因工程药物，A项错误。
3．(2018·东北育才学校高二期中)科学家利用基因工程培育出了耐盐的转基因棉花新品系，下列相关叙述错误的是( )A．可通过农杆菌感染法将重组质粒导入受体细胞B．含耐盐基因的棉花细胞可经植物组织培养获得完整植株C．可用较高浓度的盐水浇灌来鉴定棉花植株的耐盐性D．如果目的基因的核苷酸序列是全部未知的，可用PCR技术得到大量目的基因解析：选D。
棉花是双子叶植物，通过农杆菌感染法可将重组质粒导入棉花受体细胞，A正确；植物组织培养技术可以保持亲本的优良性状，含耐盐基因的棉花细胞经植物组织培养可获得耐盐的植株，B正确；棉花植株是否耐盐，主要看植株能否在高浓度的盐溶液中生活，因此，可以用较高浓度的盐水浇灌来鉴定棉花植株的耐盐性，C正确；如果目的基因的核苷酸序列是全部未知的，可从基因文库中获取目的基因，D错误。
