第3课时 基因工程的应用 学案(含答案)
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1、第第 3 课时课时 基因工程的应用基因工程的应用 学习目标 1.举例说出基因工程在遗传育种、疾病治疗和生态环境保护方面的应用。2.举例 说出基因治疗的基本原理(含义、概念)。3.活动:提出生活中的疑难问题,设计用基因工程技 术解决的方案。 一、基因工程与遗传育种 1.转基因植物 (1)传统育种方法的不足:培育新品种所需时间较长,而且远缘亲本难以杂交。 (2)植物基因工程的优势:能打破远缘亲本杂交不亲和的障碍。 (3)培育成功的转基因农作物:抗除草剂的转基因烟草、番茄和马铃薯;抗植物病毒的转基因 烟草、番茄、苜蓿和马铃薯;抗害虫的转基因棉、番茄、烟草、马铃薯、水稻和杨树;耐贮 存的转基因番茄等。
2、 2.转基因动物 (1)含义:转入了外源基因的动物。 (2)培育优点:省时、省力。 (3)转基因动物优良性状举例: 生长速度加快的转基因鼠、鱼和猪。 具有抗病能力的转基因鸡和牛等。 归纳总结 传统杂交育种与基因工程育种的区别 项目 传统杂交育种 基因工程育种 原理 基因重组 异源 DNA(基因)重组 处理 方法 杂交自交筛选。 先通过两个具有不 同优良性状的纯种杂交得到 F1,然后 再将 F1自交,人工筛选获取所需品种 提取重组导入筛选表达。 即提取目 的基因形成重组 DNA 分子重组 DNA 分子导入受体细胞筛选含有目的基因的 受体细胞目的基因的表达 优点 操作简便 可以按人的意愿改造生物,
3、 克服远缘杂交不 亲和的障碍,目的性强,科技含量高 缺点 育种时间长 技术复杂、操作繁琐 例 1 如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是( ) A.、的操作中使用了限制性核酸内切酶和 DNA 聚合酶 B.过程利用了膜的结构特性,显微镜下观察细胞的 Ti 质粒是筛选标志之一 C.应用 DNA 探针技术,可检测细胞中目的基因是否表达 D.一般情况下,只要表现出抗虫性状,就表明植株发生了可遗传变异 答案 D 解析 、的操作表示形成重组 DNA 分子,该过程中使用了限制性核酸内切酶和 DNA 连 接酶,A 项错误;光学显微镜下无法观察到质粒,该基因工程可以利用个体水平进行鉴定,
4、 即植株的叶片是否具有抗虫效果,B 项错误;检测细胞中目的基因是否表达需要利用抗原 抗体杂交技术或个体水平的检测,C 项错误;一般情况下,只要表现出抗虫性状,就表 明植株发生了可遗传变异,D 项正确。 特别提醒 有关转基因植物的 5 点提醒 (1)培育转基因植物应用的技术:转基因技术、植物组织培养技术。 (2)转基因植物的培育原理:基因重组、植物细胞的全能性。 (3)外源基因与 Ti 质粒连接需要限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶。 (4)转基因植物的培育优点 所需时间较短 克服远缘亲本难以杂交的缺陷 (5)传统育种方法的不足:培育新品种所需时间较长,而且远缘亲本难以杂交。 例 2 (2018
5、 杭州高二检测)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关。若从该植 物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。回答 下列问题: (1)理论上,基因文库含有这种生物的_(填“全部”或“部分”)基因。 (2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中_出所需 的_。 (3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物_的体细胞中,经过一 系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植 株中该基因的_,如果检测结果呈阳性,再在田间实验中检测植株的_ 是否得到提高。 (4)假如用得到的二倍体转基因耐
6、旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为 31 时, 则可推测该耐旱基因整合到了_(填“同源染色体的一条上”或“同 源染色体的两条上”)。 答案 (1)全部 (2)筛选 耐旱基因 (3)乙 表达产物 耐旱性 (4)同源染色体的一条上 解析 (1)基因文库含有生物的全部基因。(2)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因 有关,若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,然后再从中筛选出 所需的耐旱基因。(3)若从植物甲中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,通 常采用的方法是农杆菌转化法。将耐旱基因导入植物乙的体细胞后,经过植物组织培养得到 再生植株。要确认该耐旱
7、基因是否在再生植株中正确表达,应检测该耐旱基因是否合成了相 应的蛋白质,即检测此再生植株中该基因的表达产物,如果检测结果呈阳性,说明已经合成 了相应的蛋白质,这时再进行个体生物学检测,即在田间实验中检测植株的耐旱性是否得到 提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为 31,符合基因的分离定律,说明得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子,因此可推测该耐 旱基因整合到了同源染色体的一条上。 二、基因工程与疾病治疗、生态环境保护 1.基因工程药物 (1)来源:利用基因工程培育“工程菌”来生产的药品。 (2)几种药物比较 名称 成分 用途 传统方法 基因工程方法 胰
8、岛素 蛋白质 治疗胰岛素依赖 型(IDDM)糖尿病 从猪和羊的 胰腺中提取 通过大肠杆菌生产 干扰素 糖蛋白 治疗病毒性肝炎 和肿瘤 从人血液中 提取 通过基因工程, 使人白细胞干 扰素基因获得克隆和表达 乙型肝 炎疫苗 蛋白质 预防和治疗乙型 肝炎 通过基因工程利用酵母菌和 哺乳动物细胞生产 2.基因治疗 (1)概念:基因治疗是向目标细胞中引入正常功能的基因,以纠正或补偿基因的缺陷,达到治 疗的目的。 (2)原理:正常基因导入病人体内细胞并且表达产物发挥作用。 (3)成功的首例:重度免疫缺陷症的临床基因治疗。治疗过程如下图: s 克隆人体正常的腺苷 酸脱氨酶基因ada 转入 有缺陷的 T 淋
9、巴细胞 培养、转化 患者的症状缓解患者的骨髓组织 注射 T淋巴细胞可以产生 腺苷酸脱氨酶ADA 特别提醒 必须将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的 T 淋巴细胞而不能是其他的细胞。腺苷酸 脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的,T 淋巴细胞中具有这种酶(ADA)才能使患者 的免疫功能得到修复。 3.基因工程的应用与生态环境保护(连线) 归纳总结 归纳基因工程应用的 7 个易错点 (1)Bt 毒蛋白基因控制合成的 Bt 毒蛋白并无毒性, 进入昆虫消化道被分解为多肽后产生毒性。 (2)具有抗虫基因的作物并不能抗寒、抗旱和抵抗各种病虫害,因为基因具有特异性。 (3)动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质,
10、而不是为了产生体型巨大的个体。 (4)工程菌不能生产人类所需要的所有蛋白质:对于复杂的蛋白质,如干扰素属于糖蛋白,不 能利用细菌生产,可以通过酵母菌等真核生物生产。因为酵母菌为真核细胞,有内质网和高 尔基体等细胞器,可以对核糖体合成的多肽进行糖基化等加工处理,从而得到人类所需要的 蛋白质。 (5)青霉素是青霉菌产生的,不是通过基因工程产生的。 (6)并非所有个体都可作为乳腺生物反应器。操作成功的应该是雌性个体,个体本身的繁殖速 度、泌乳量、蛋白质含量等都是应该考虑的因素。 (7)基因治疗是将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞,以正常基 因产物掩盖有缺陷基因产物达到治疗疾病
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