第3节基因工程的应用 学案设计（一） ■■■学习目标 1举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。 2认同基因工程的应用价值 3关注基因工程的进展 ■■■自主预习 一、基因工程在农牧业方面的应用 ()技术方法从某些生物中分离出具有」 的基因，将它导入作物中培育出具有抗 虫性的作物。 (2)实例转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。 2.转基因抗病植物 ()技术方法将来源于」 等的抗病基因导入植物中，培有出转基因抗病植 (2)实例：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 3转基因抗除草剂植物 (1)技术方法将」 _的基因导入作物，可以培有出抗除草剂的作物品种。 (2)实例：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 4收启植物的品质 (1)技术方法将 编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含 量。 (2)实例转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。 5,提高动物的生长速率 1)技术方法：将 基因导入动物体内以提高动物的生长谏率 2)实例：转基因鲤鱼 6.改善畜产品的品质 (1)技术方法将 基因导入奶牛基因组。 (2)实例：乳汁中乳糖含量大大降低的转基因奶牛。 二、基因工程在医药卫生领域的应用 1技术方法 ①对微生物或动植物的细胞进行 使它们能够生产药物： ②利用乳腺生物反应器生产药物：将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等 调控元件重组在一起，通过 导入哺乳动物的受精卵中，培育出的转基因动 物通过 来生产所需要的药物。 ③培有移器官在器官供体的基因组中导入某种 以抑生制 因的表达，或设法除去 基因，然后再结合克隆技术，培有出不会引起 反应的转基因克隆器官。 2实例：重组人干扰素、促红细胞生成素、抗凝血酶、血清白蛋白等。 三、基因工程在食品工业方面的应用
第 3 节 基因工程的应用 学案设计(一) 学习目标 1.举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。 2.认同基因工程的应用价值。 3.关注基因工程的进展。 自主预习 一、基因工程在农牧业方面的应用 1.转基因抗虫植物 (1)技术方法:从某些生物中分离出具有 的基因,将它导入作物中培育出具有抗 虫性的作物。 (2)实例:转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。 2.转基因抗病植物 (1)技术方法:将来源于 等的抗病基因导入植物中,培育出转基因抗病植 物。 (2)实例:转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 3.转基因抗除草剂植物 (1)技术方法:将 的基因导入作物,可以培育出抗除草剂的作物品种。 (2)实例:转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 4.改良植物的品质 (1)技术方法:将 编码基因导入植物中,可以提高这种氨基酸的含 量。 (2)实例:转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高 30%。 5.提高动物的生长速率 (1)技术方法:将 基因导入动物体内,以提高动物的生长速率。 (2)实例:转基因鲤鱼。 6.改善畜产品的品质 (1)技术方法:将 基因导入奶牛基因组。 (2)实例:乳汁中乳糖含量大大降低的转基因奶牛。 二、基因工程在医药卫生领域的应用 1.技术方法 ①对微生物或动植物的细胞进行 ,使它们能够生产药物。 ②利用乳腺生物反应器生产药物:将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等 调控元件重组在一起,通过 导入哺乳动物的受精卵中,培育出的转基因动 物通过 来生产所需要的药物。 ③培育移植器官:在器官供体的基因组中导入某种 以抑制 基 因的表达,或设法除去 基因,然后再结合克隆技术,培育出不会引起 反应的转基因克隆器官。 2.实例:重组人干扰素、促红细胞生成素、抗凝血酶、血清白蛋白等。 三、基因工程在食品工业方面的应用
1.技术方法：利用基因工程菌生产食品工业用 等。例如将编码 牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过 批量生产凝 乳 2实例：淀粉酶、脂酶、天冬氨酸和苯丙氨酸。 ■■■课堂探究 乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别 比较内 乳牌生物反应器 程葡 容 含义 指让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利 指用基因工程的方法，使外源基因得到高效 用动物的乳腺组织生产药物蛋白 表达的南类细胞株系 受体基 因结 物与人 细菌和酵母菌的基因结构与人类的基因结超 动物基因结构与人类的基因结构基本相同 类基 有较大差异 结 差异 基因表 合成的药物蛋自与天然蛋自质相同 细菌合成的药物蛋自可能没有活性 大 受体细 动物受精卵 微生物细胞 目的基 导入方 显微注射法 感受态细胞法 生产深 不需严格灭菌，温度等外界条件对其影响不大 需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、 H、营养物质浓度等外界条件 物损 人动物乳汁中提取 人微生物细胞或其培养液中提取 生产设 畜牧业生产、提取设备 发酵生产、提取设备 二、为了生产药物，常把药用蛋白基因构建的表达载体导入大肠杆菌或酵母菌细胞中构 建工程菌，选用细菌或酵母菌作为受体细胞的优点有哪些？ 三、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成功。科 学家培有出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。在研 制膀胱生物反应器时，应使药用蛋白基因在什么细胞中特异表达它与乳腺生物反应器有什 么相同点和不同点
1.技术方法:利用基因工程菌生产食品工业用 和 等。例如将编码 牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中,再通过 批量生产凝 乳酶。 2.实例:淀粉酶、脂酶、天冬氨酸和苯丙氨酸。 课堂探究 一、乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别 比较内 容 乳腺生物反应器 工程菌 含义 指让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达,利 用动物的乳腺组织生产药物蛋白 指用基因工程的方法,使外源基因得到高效 表达的菌类细胞株系 受体基 因结 构与人 类基 因结构 差异 动物基因结构与人类的基因结构基本相同 细菌和酵母菌的基因结构与人类的基因结构 有较大差异 基因表 达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌合成的药物蛋白可能没有活性 受体细 胞 动物受精卵 微生物细胞 目的基 因 导入方 式 显微注射法 感受态细胞法 生产条 件 不需严格灭菌;温度等外界条件对其影响不大 需严格灭菌,严格控制工程菌所需的温度、 pH、营养物质浓度等外界条件 药物提 取 从动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取 生产设 备 畜牧业生产、提取设备 发酵生产、提取设备 二、为了生产药物,常把药用蛋白基因构建的表达载体导入大肠杆菌或酵母菌细胞中构 建工程菌,选用细菌或酵母菌作为受体细胞的优点有哪些? 三、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成功。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。在研 制膀胱生物反应器时,应使药用蛋白基因在什么细胞中特异表达?它与乳腺生物反应器有什 么相同点和不同点?
■■■■■核心素养专练 1.以下关于基因工程的应用的说法正确的是() A用基因工程培育的抗虫植物能抗病毒 B基因工程在畜牧业上的应用主要是培有体型百大、品质优良的动物 C基因工程可用来培有高、稳产、品质代良和抗逆性那的作物 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合成途径中某 种关键酶的活性，以提高氨基酸的含园 2若利用基因工程技术培有能固氮的新品种水稻，其在环境保护上的重要意义是( A减少氯肥使用量降低生产成本 B减少氨肥生产量节约能源 C避免使用过多氯肥引起的环境污染 D.改良土壤的群落结构 3抗病毒转基因在植物中成功表达后，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 4.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 B1毒蛋白基因 B抗病毒转基因细草 几丁质酸基因 C抗盐碱和抗干早植物 调节细胞渗诱压的基因 耐寒的番茄 一抗冻其因 5为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1)，拟将其与质 (图2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。下列操作不正确的是( EcoR I. 自动子 启动 质粒 终止子 C苯因 图1 图2 A用限制性内切核酸酶EcoR I和DNA连接酶构建重组质粒 B.重组质粒的构建依赖于碱基互补配对 C.在培养基中添加卡那霉素筛选被转化的菊花细胞 D.C基因导入受体细胞后，不一定能成功表达，需要进一步检测与鉴定 6.1982年，世界上第一例体型比普通小鼠大1.8倍的转基因“超级小鼠”培有成功。下列相 关叙述正确的是( A将含有目的基因的DNA直接注入小鼠体内 B该"超级小鼠的培有 用到了显微注射技术 C.采用的受体细胞是雌性动物的卵细胞 D.目的基因导入受体细胞前不用提纯 7.下列有关乳腺生物反应器的叙述错误的是(
核心素养专练 1.以下关于基因工程的应用的说法正确的是( ) A.用基因工程培育的抗虫植物能抗病毒 B.基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大、品质优良的动物 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合成途径中某 种关键酶的活性,以提高氨基酸的含量 2.若利用基因工程技术培育能固氮的新品种水稻,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.避免使用过多氮肥引起的环境污染 D.改良土壤的群落结构 3.抗病毒转基因在植物中成功表达后,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 4.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.抗盐碱和抗干旱植物——调节细胞渗透压的基因 D.耐寒的番茄——抗冻基因 5.为了增加菊花花色类型,研究者从其他植物中克隆出花色基因 C(图 1),拟将其与质粒 (图 2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。下列操作不正确的是( ) 图 1 图 2 A.用限制性内切核酸酶 EcoRⅠ和 DNA 连接酶构建重组质粒 B.重组质粒的构建依赖于碱基互补配对 C.在培养基中添加卡那霉素,筛选被转化的菊花细胞 D.C 基因导入受体细胞后,不一定能成功表达,需要进一步检测与鉴定 6.1982 年,世界上第一例体型比普通小鼠大 1.8 倍的转基因“超级小鼠”培育成功。下列相 关叙述正确的是( ) A.将含有目的基因的 DNA 直接注入小鼠体内 B.该“超级小鼠”的培育利用到了显微注射技术 C.采用的受体细胞是雌性动物的卵细胞 D.目的基因导入受体细胞前不用提纯 7.下列有关乳腺生物反应器的叙述错误的是( )
A.动物基因结构与人类基因结构基本相同 B乳腺生物反应器生产的药物是自然界没有的 C.可从具有目的基因的转基因雌性动物乳汁中提取药物 D.乳腺生物反应器是转基因技术在畜牧业中的应用 8应用基因工程的方法，可将酵母菌制造成“工程菌”，用于生产乙肝疫苗，在制造该“工程 菌时，应向酵母菌中导入( A.乙肝病毒的表面抗原 B抗乙肝病毒的抗体的基因 C抗乙肝病毒的抗体 D.乙肝病毒的表面抗原的基因 9.下列不属于基因工程成果的是( A利用到腺生物反应器生产药用蛋白 B.从大肠杆菌体内获得白细胞介素 C.从大肠杆菌内获得生长 D.用高产青霉菌生产青霉素 10.我国已能自行生产乙肝疫苗等基因工程药物，乙肝疫苗的生产方法是( A在受体细胞内大量增殖乙肝病毒 B在液体培养基中大量增殖乙肝病击 将乙肝病毒的全部基因导入受体 细胞并表达 D.将乙肝病毒的表面抗原的基因导入受体细胞并表达 11.(多选)科学家利用基因工程培有出了耐盐的转基因棉花新品系，下列相关叙述错误的 A可桶讨农杆菌感染法将面组质粒导入号体细胞 B.含耐盐基因的棉花细胞可经花药离体培养获得完整植株 C.可用较高浓度的盐水浇灌来鉴定棉花植株的耐盐性 D.若目的基因的核苷酸序列是完全未知的，可用PCR技术得到大量目的基因 12.(多选)如图表示利用基因工程生产胰岛素的三种途径，据图判断下列说法错误的是 人的虢岛素基因 受体细飞A受体细胞B受体细胞C 转基因单转基因莴苣转燕因大肠杆菌 乳汁中提取体细胞中提取培养液中提取 A过程①需要限制酶和DNA连接酶 B.常利用显微注射法将目的基因导入受体细胞A,受体细胞A可为乳腺细胞 C受体细胞B通常为葛昔的体细胞经歌分化形成完整个体 D.导入受体细胞C常用C+处理使大肠杆菌处于感受态 13.(多选)基因编辑是对4 物体基因组特定目标DNA单链进行修饰的一种基因工程技术 该技术的实施离不开Cas9的酶和向导RNA(gRNA),gRNA能将Cas9引导
A.动物基因结构与人类基因结构基本相同 B.乳腺生物反应器生产的药物是自然界没有的 C.可从具有目的基因的转基因雌性动物乳汁中提取药物 D.乳腺生物反应器是转基因技术在畜牧业中的应用 8.应用基因工程的方法,可将酵母菌制造成“工程菌”,用于生产乙肝疫苗,在制造该“工程 菌”时,应向酵母菌中导入( ) A.乙肝病毒的表面抗原 B.抗乙肝病毒的抗体的基因 C.抗乙肝病毒的抗体 D.乙肝病毒的表面抗原的基因 9.下列不属于基因工程成果的是( ) A.利用乳腺生物反应器生产药用蛋白 B.从大肠杆菌体内获得白细胞介素 C.从大肠杆菌内获得生长激素 D.用高产青霉菌生产青霉素 10.我国已能自行生产乙肝疫苗等基因工程药物,乙肝疫苗的生产方法是( ) A.在受体细胞内大量增殖乙肝病毒 B.在液体培养基中大量增殖乙肝病毒 C.将乙肝病毒的全部基因导入受体细胞并表达 D.将乙肝病毒的表面抗原的基因导入受体细胞并表达 11.(多选)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花药离体培养获得完整植株 C.可用较高浓度的盐水浇灌来鉴定棉花植株的耐盐性 D.若目的基因的核苷酸序列是完全未知的,可用 PCR 技术得到大量目的基因 12.(多选)如图表示利用基因工程生产胰岛素的三种途径,据图判断下列说法错误的是 ( ) A.过程①需要限制酶和 DNA 连接酶 B.常利用显微注射法将目的基因导入受体细胞 A,受体细胞 A 可为乳腺细胞 C.受体细胞 B 通常为莴苣的体细胞,经脱分化形成完整个体 D.导入受体细胞 C 常用 Ca2+处理使大肠杆菌处于感受态 13.(多选)基因编辑是对生物体基因组特定目标 DNA 单链进行修饰的一种基因工程技术。 该技术的实施离不开 Cas9 的酶和向导 RNA(gRNA),gRNA 能将 Cas9 引导
导RN 一目标DNA 到特定的DNA序列上进行切割。下列有关叙述正确的是( ACas9发挥切制作用要受温度、pH的影响 B.C9能切断磷酸和脱氧核糖之间的连接 C编辑 司基因所选用的RNA碱基序列相同 D.gRNA通过与DNA进行碱基互补配对发挥作用 14.(多选)研究发现1e1-7基因能影响癌基因R4S的表达，使肺癌细胞的增殖受到抑制，其 影响机理如图所示。下列相关叙述错误的是( -7基因 RAS基因 转最、加 转录、加 无能 RAS RNA 配对 翻译抑制 RAS蛋白 目的基因是否在受体细胞中转录可用抗原一抗体杂交技术来进行检测 B.Ie1-7基因转录的niRNA与RAS mRNA的配对遵循碱基互补配对原侧则 C肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中RAS mRNA含量减少引起的 D.le-7基因转录的miRNA无翻译功能是因为le-7基因缺少启动子 15糖尿病已经成为能害人类健唐的亚面疾实之 一，注射胰岛素是目前治疗糖尿病最为有 效的途径和手段。 如何生产优质而不昂贵的人胰岛素，是当下医药界急需攻克的科学难题 下图为利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图.请回答」 重复进行⑤ 8思mmM大量 8 (1)在基因表达载体中 是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因 转录出mRNA。 2)图中细胞1是 细胞。过程②必需的酶是 ·过程③④⑤为利用 技术扩增目的基因，此过程必需的酶是 村程③新开的是 键在体外排行 PCR操作时，实现该过程的处理方法是】 。能否利用人的皮肤细胞来完成过程①，为什 么？ 3)为便于重组DNA的鉴定和选择，图中C的组成必须有 :为使过程⑧更易进行， 可用 处理大肠杆菌。 (④)过程⑩得到的人胰岛素需要体外加工才具有生物活性，原因是大肠杆 16.人参是珍贵的药用植物，研究人员运用转基因技术构建乙肝病毒表面抗原(BsAg)的 人参细胞表达系统，为珍贵药用植物与疫苗联合应用开辟了新思路，其构建过程如图所示，图 中SmaI、SxI、EcoR V为限制酶。请回答相关问题
到特定的 DNA 序列上进行切割。下列有关叙述正确的是( ) A.Cas9 发挥切割作用要受温度、pH 的影响 B.Cas9 能切断磷酸和脱氧核糖之间的连接 C.编辑不同基因所选用的 gRNA 碱基序列相同 D.gRNA 通过与 DNA 进行碱基互补配对发挥作用 14.(多选)研究发现,let-7 基因能影响癌基因 RAS 的表达,使肺癌细胞的增殖受到抑制,其 影响机理如图所示。下列相关叙述错误的是( ) A.目的基因是否在受体细胞中转录,可用抗原—抗体杂交技术来进行检测 B.let-7 基因转录的 miRNA 与 RAS mRNA 的配对遵循碱基互补配对原则 C.肺癌细胞增殖受到抑制,可能是由于细胞中 RAS mRNA 含量减少引起的 D.let-7 基因转录的 miRNA 无翻译功能是因为 let-7 基因缺少启动子 15.糖尿病已经成为危害人类健康的严重疾病之一,注射胰岛素是目前治疗糖尿病最为有 效的途径和手段。如何生产优质而不昂贵的人胰岛素,是当下医药界急需攻克的科学难题。 下图为利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图,请回答: (1)在基因表达载体中, 是 RNA 聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因 转录出 mRNA。 (2)图中细胞 1 是 细胞。过程②必需的酶是 。过程③④⑤为利用 技术扩增目的基因,此过程必需的酶是 。过程③断开的是 键,在体外进行 PCR 操作时,实现该过程的处理方法是 。能否利用人的皮肤细胞来完成过程①,为什 么? 。 (3)为便于重组 DNA 的鉴定和选择,图中 C 的组成必须有 ;为使过程⑧更易进行, 可用 处理大肠杆菌。 (4)过程⑩得到的人胰岛素需要体外加工才具有生物活性,原因是大肠杆 菌 。 16.人参是珍贵的药用植物,研究人员运用转基因技术构建乙肝病毒表面抗原(HBsAg)的 人参细胞表达系统,为珍贵药用植物与疫苗联合应用开辟了新思路,其构建过程如图所示,图 中 SmaⅠ、Sst Ⅰ、EcoR V 为限制酶。请回答相关问题:
与人转至食 3 HBSAg基因 注：两种限制酶的识别序列 V:m1.Ccc (1)②的构建过程除限制降外还需要 _酶，想要从②中重新获得HBsAg基因， 所用的限制酶不能是EcoR V或SmaI,原因是 (2)将重组质粒转入农杆菌常用 处理细胞：要使目的基因成功整合到人参细胞的 :⑤的目的 (4)这种疫苗进入机体后可刺激机体产生能与乙肝病毒表面抗原特异性结合的 同时还能产生 使机体长期对乙肝病毒具有免疫力。 ☐参考答案 自主预习 一、1抗虫功能 2其此病毒、点黄 3.降解或抵抗某种除草剂 4必需氨基酸含量多的蛋白质 5.外源生长激素 6.肠乳糖酶 、1.①基因改造②显微注射的方法分泌乳汁③调节因子抗原决定抗原决定 免疫排 1.酶、氨基酸维生素工业发酵 课堂探究 二、细菌和酵母菌繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对少，生产能力大等。 三、应使药用蛋白基因在膀胱上皮细胞中特异表达。相同点是收集药用蛋白较容易且 不会对动物造成伤害。不同点是乳腺生物反应器必须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。 核心素养专练 1-5 CCBBC 6-10 BBDDD 11.BD 12.BC 13.ABD 14.ACD 15.(1)启动子(2人)騁岛B逆转录酶PCR Ta0或时高温的DNA聚合氢 加热（至90℃以上） 不能。皮肤细胞由的鞋岛素其因不 表达，不能形成胰岛素mRNA(3) 标记基因Ca2 (4)没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工 16.(I)DNA连接两平末端连接后的重组DNA序列不能再被EcoR V和SmaI识别(2) 钙离子(Ca2)T-DNA(3)氨苄青霉素抗性基因筛选出含有HB4g基因的人参细胞(4) 抗体记忆细胞
(1)②的构建过程除限制酶外还需要 酶;想要从②中重新获得 HBsAg 基因, 所用的限制酶不能是 EcoR V 或 SmaⅠ,原因是 。 (2)将重组质粒转入农杆菌常用 处理细胞;要使目的基因成功整合到人参细胞的 染色体 DNA 上,该过程所采用的质粒应含有 。 (3)分析图可知,②中应含有的标记基因是 ;⑤的目的 是 。 (4)这种疫苗进入机体后可刺激机体产生能与乙肝病毒表面抗原特异性结合的 , 同时还能产生 使机体长期对乙肝病毒具有免疫力。 参考答案 自主预习 一、1.抗虫功能 2.某些病毒、真菌 3.降解或抵抗某种除草剂 4.必需氨基酸含量多的蛋白质 5.外源生长激素 6.肠乳糖酶 二、1.①基因改造 ②显微注射的方法 分泌乳汁 ③调节因子 抗原决定 抗原决定 免疫排斥 三、1.酶、氨基酸 维生素 工业发酵 课堂探究 二、细菌和酵母菌繁殖快,多为单细胞,遗传物质相对少,生产能力大等。 三、应使药用蛋白基因在膀胱上皮细胞中特异表达。相同点是收集药用蛋白较容易,且 不会对动物造成伤害。不同点是乳腺生物反应器必须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。 核心素养专练 1—5 CCBBC 6—10 BBDDD 11.BD 12.BC 13.ABD 14.ACD 15.(1)启动子 (2)(人)胰岛 B 逆转录酶 PCR Taq 酶(或耐高温的 DNA 聚合酶) 氢 加热(至 90 ℃以上) 不能。皮肤细胞中的胰岛素基因不表达,不能形成胰岛素 mRNA (3) 标记基因 Ca2+ (4)没有内质网和高尔基体,不能对蛋白质进行加工 16. (1)DNA连接 两平末端连接后的重组DNA序列不能再被EcoR V和SmaⅠ识别 (2) 钙离子(Ca2+) T-DNA (3)氨苄青霉素抗性基因 筛选出含有 HBsAg 基因的人参细胞 (4) 抗体 记忆细胞
学案设计（二） ■■■■学习目标 1举例说明基因工程在农业、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。 2举说出植物因工程、动物基因工程成果及其给人举带来的影响。 3.展开想象的翅膀，用图画或文字创造等方式，畅想基因工程的未来 ■■自主预习 一、基因工程在农牧业方面的应用 1.转基因抗虫植物 从其些生物中分离出且有 的基因并导入作物，培有出具有抗虫性的作物，是目前 防治作物虫苦的 一种发展趋势。已问世的转基因抗虫植物有转基因抗虫棉花、 玉米、 水稻 大豆和马铃薯等 2.转基因抗病植物 科学家将来源于某些病毒、真菌等的 导入植物中，培育出转基因抗病植物，如转 基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 3转基因抗除草剂植物 大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作物，导致作物减产。将」 某种除 草剂的基因导入作物，可培育出抗除草剂的作物品种。这样在喷洒除草剂时，田间杂草会被杀 死而作物不会受到损伤。目前己经获得转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 4改良植物的品质 利用转基因技术改良植物的 等。例如将必需氨基酸含量多的 蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量，科学家培有的某种转基因玉米中考 氨酸的含量比对照高30%。我国科学家成功地将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛 中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了它的观赏价值。 5,提高动物的生长速率 料学家将 导入动物体内以提高动物的生长谏率。例如我国科学家将外源 生长激素基因导入鲤鱼，在同等养殖条件下，转基因 鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了 42%115% 6.改善畜产品的品质 有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后会出现腹泻等不适症 状这称为乳糖不耐受。我国约有1B的成年人对乳糖不耐受。科学家将 导入奶生基 因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。 基因工程在医药卫生领域的应用 1基因工程改造微生物或动植物的细胞生产药物 (1)常见药物类型： 。 2)应用：可以用米 和 一人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风 湿关节炎等。 (3)实例：我国生产的重组人干扰素、血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激 因子等。 2让转基因哺乳动物批量生产药物
学案设计(二) 学习目标 1.举例说明基因工程在农业、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。 2.举例说出植物基因工程、动物基因工程成果及其给人类带来的影响。 3.展开想象的翅膀,用图画或文字创造等方式,畅想基因工程的未来。 自主预习 一、基因工程在农牧业方面的应用 1.转基因抗虫植物 从某些生物中分离出具有 的基因并导入作物,培育出具有抗虫性的作物,是目前 防治作物虫害的一种发展趋势。已问世的转基因抗虫植物有转基因抗虫棉花、玉米、水稻、 大豆和马铃薯等。 2.转基因抗病植物 科学家将来源于某些病毒、真菌等的 导入植物中,培育出转基因抗病植物,如转 基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 3.转基因抗除草剂植物 大多数除草剂不仅能杀死田间杂草,还会损伤作物,导致作物减产。将 某种除 草剂的基因导入作物,可培育出抗除草剂的作物品种。这样在喷洒除草剂时,田间杂草会被杀 死而作物不会受到损伤。目前已经获得转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 4.改良植物的品质 利用转基因技术改良植物的 、 等。例如,将必需氨基酸含量多的 蛋白质编码基因导入植物中,可以提高这种氨基酸的含量,科学家培育的某种转基因玉米中赖 氨酸的含量比对照高 30%。我国科学家成功地将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛 中,使它呈现出自然界没有的颜色变异,大大提高了它的观赏价值。 5.提高动物的生长速率 科学家将 导入动物体内,以提高动物的生长速率。例如,我国科学家将外源 生长激素基因导入鲤鱼,在同等养殖条件下,转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了 42%~115%。 6.改善畜产品的品质 有些人由于乳糖酶分泌少,不能完全消化牛奶中的乳糖,食用牛奶后会出现腹泻等不适症 状,这称为乳糖不耐受。我国约有 1/3 的成年人对乳糖不耐受。科学家将 导入奶牛基 因组,使获得的转基因牛分泌的乳汁中,乳糖的含量大大降低,而其他营养成分不受影响。 二、基因工程在医药卫生领域的应用 1.基因工程改造微生物或动植物的细胞生产药物 (1)常见药物类型: 、 、 和 等。 (2)应用:可以用来 和 人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风 湿关节炎等。 (3)实例:我国生产的重组人干扰素、血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激 因子等。 2.让转基因哺乳动物批量生产药物
(1)实例：将药用蛋白基因与乳腺中 等调控元件重组在一起通过 的方法导入哺乳动物的 中，由这个受精卵发有成的转基因动物在进入泌乳期后，可 通过分泌乳汁来生产所需要的药物这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器 (2)应用：目前，已经在牛、山羊等动物乳腺生物反应器中，获得了抗凝血酶、血清白蛋白、 生长激素和α抗胰蛋白酶等重要的医药产品。 3.用转基因动物作为器官移植的供体 (1)实例：人体移植器官短缺是一个世界性难题。由于猪的内脏构造、 大小、血管分布与 人极为相似，猪体内隐藏的、 可导致人类 疾病的病毒远远少于灵长类动物，若用猪的器官来解 决人类器官移植的来源问题，实现的最大难题是 (2)改造方法：在器官供体的基因组中导入某种 ,以抑制抗原决定基因的表达 或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆 猪器官。 得到高效表达的菌类。利用基因工程菌 除了可以生产药物，还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。 2.优点基因工程获得的工业用酶的_ 基因工程使人们更容易培有出具有 的动植物品种，获得很多过去难以得 到的生物制品，甚至 有出可以降解多种污染物的 处理环境污染，利用 的微生物来生产能源。 ■■■■课堂探究 用流程图的形式写出乳腺生物反应器生产药物蛋白的过程 二、总结乳腺生物反应器与膀胱生物反应器的异同， 三、假如某位心脏病病人换上了经过改造的猪心脏后，过上了健康人的生活。在生活中， 他会遗到歧视吗？对此你怎么看？ ■■■■核心素养专练 1.有关基因工程的成果及应用的说法正确的是( A利用基因工程技术，将人胰岛素的基因转入大肠杆菌后，大肠杆菌内表达出的产物与人 的胰岛素结构相同 B.将某蛋白基因导入牛的乳腺细胞后形成乳腺生物反应器 C将转基因T淋巴细嗣注射到骨髓组织治疗SCD属于基因治行 D转基因技术应用在工程菌上不会带来生命伦理和安全问题 2.在某种生物中检测不到绿色荧光将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可 以检测到绿色荧光。由此可知( A该过程运用了基因突变原理 B绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达
(1)实例:将药用蛋白基因与乳腺中 等调控元件重组在一起,通过 的方法导入哺乳动物的 中,由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后,可 通过分泌乳汁来生产所需要的药物,这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。 (2)应用:目前,已经在牛、山羊等动物乳腺生物反应器中,获得了抗凝血酶、血清白蛋白、 生长激素和 α-抗胰蛋白酶等重要的医药产品。 3.用转基因动物作为器官移植的供体 (1)实例:人体移植器官短缺是一个世界性难题。由于猪的内脏构造、大小、血管分布与 人极为相似,猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物,若用猪的器官来解 决人类器官移植的来源问题,实现的最大难题是 。 (2)改造方法:在器官供体的基因组中导入某种 ,以抑制抗原决定基因的表达, 或设法除去抗原决定基因,然后再结合克隆技术,培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆 猪器官。 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 得到高效表达的菌类。利用基因工程菌 除了可以生产药物,还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。 2.优点:基因工程获得的工业用酶的 。 基因工程使人们更容易培育出具有 的动植物品种,获得很多过去难以得 到的生物制品,甚至还能培育出可以降解多种污染物的“ ”来处理环境污染,利用经 过 的微生物来生产能源。 课堂探究 一、用流程图的形式写出乳腺生物反应器生产药物蛋白的过程。 二、总结乳腺生物反应器与膀胱生物反应器的异同。 三、假如某位心脏病病人换上了经过改造的猪心脏后,过上了健康人的生活。在生活中, 他会遭到歧视吗?对此你怎么看? 核心素养专练 1.有关基因工程的成果及应用的说法正确的是( ) A.利用基因工程技术,将人胰岛素的基因转入大肠杆菌后,大肠杆菌内表达出的产物与人 的胰岛素结构相同 B.将某蛋白基因导入牛的乳腺细胞后形成乳腺生物反应器 C.将转基因 T 淋巴细胞注射到骨髓组织治疗 SCID 属于基因治疗 D.转基因技术应用在工程菌上不会带来生命伦理和安全问题 2.在某种生物中检测不到绿色荧光,将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后,结果可 以检测到绿色荧光。由此可知( ) A.该过程运用了基因突变原理 B.绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达
C该生物与水母有很折的辛缘关系 D改套绿色荧光蛋白基因的】个城基对就不能检别到绿色带光 3ACC合成酶是乙烯合成的关健酶乙烯的合成会影响番茄的储藏和运输 。下图为科学 家利用A©合成基因的反向连接构建体通过基因工程设计的耐储转基因番茄流程图】 过州 启动子 雨切位点1鞋切> 羊在素抗性恭因 像可 番茄组织培养 农杆菌 下列说法错误的是( A引物的特异性是能够从番茄DNA中获取ACC合成酶基因的关键 B.反向连接的ACC合成藓基因合成的mRNA通过与正常的ACC合成酶基因的mRNA 互补，限制了细胞内乙烯的合成 C可以在培养基中加入氨苄青霉素和四环素，存活下来的细胞内则含有携带目的基因的 质粒 D设计双酶切处理目的基因及载体是为了更好地保证目的基因的反向连接 4.关于乳腺生物反应器生产药物的叙述，下列说法错误的是( A构建乳腺生物反应器过程需要乳腺蛋白基因的启动子 B.构建乳腺生物反应器的过程要用到显微注射法 C可从具有目的基因的转基因雄性动物乳汁中提取药物 D.乳腺生物反应器具有成木低、产量高、易提取等优点 5.科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶蛋白。以下有关该基因工程的叙 述，错误的是( A采用逆转录的方法可得到目的基因 B.基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的 C马铃警的叶肉细胞可作为受体细胞 D.用不同种限制酶处理质粒和含有目的基因的DNA,可产生黏性末端而形成重组DNA 分子 6.将某病毒的外壳蛋白(L)基因与绿色荧光蛋白(GFP)基因连接构建L1-GFP融合基因， 再将融合基因与质粒连接构建下图所示的表达载体。图中限制酶E1~E4处理产生的黏性末端 均不相同。下列叙述错误的是( 启动子L林因GFP林因终止子 A构建L1-GFP融合基因需要用到的限制酶有E1、E、E4 B.E1、E4双酶切确保L1-GFP融合基因与载体的正确连接 C若受体细胞中现察到了绿色说明，基因己经表达 D.培有乳汁中含L1的转基因羊需将表达载体转入乳腺细胞 7.科学家将增强基因表达水平的调控因子导入野生型(WT)水稻体内，获得核基因HRD增 强表达的转基因植株HRDA和HRDB。在干早条件下，WT、HRDA、HRDB的根生物量（根 系干重)及叶片蒸腾速率的测定结果如图所示。下列说法错误的是(
C.该生物与水母有很近的亲缘关系 D.改变绿色荧光蛋白基因的 1 个碱基对,就不能检测到绿色荧光 3.ACC 合成酶是乙烯合成的关键酶,乙烯的合成会影响番茄的储藏和运输。下图为科学 家利用 ACC 合成酶基因的反向连接构建载体,通过基因工程设计的耐储转基因番茄流程图。 下列说法错误的是( ) A.引物的特异性是能够从番茄 DNA 中获取 ACC 合成酶基因的关键 B.反向连接的 ACC 合成酶基因合成的 mRNA 通过与正常的 ACC 合成酶基因的 mRNA 互补,限制了细胞内乙烯的合成 C.可以在培养基中加入氨苄青霉素和四环素,存活下来的细胞内则含有携带目的基因的 质粒 D.设计双酶切处理目的基因及载体是为了更好地保证目的基因的反向连接 4.关于乳腺生物反应器生产药物的叙述,下列说法错误的是( ) A.构建乳腺生物反应器过程需要乳腺蛋白基因的启动子 B.构建乳腺生物反应器的过程要用到显微注射法 C.可从具有目的基因的转基因雄性动物乳汁中提取药物 D.乳腺生物反应器具有成本低、产量高、易提取等优点 5.科学家通过基因工程的方法,能使马铃薯块茎含有人奶蛋白。以下有关该基因工程的叙 述,错误的是( ) A.采用逆转录的方法可得到目的基因 B.基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的 C.马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞 D.用不同种限制酶处理质粒和含有目的基因的 DNA,可产生黏性末端而形成重组 DNA 分子 6.将某病毒的外壳蛋白(L1)基因与绿色荧光蛋白(GFP)基因连接,构建 L1-GFP 融合基因, 再将融合基因与质粒连接构建下图所示的表达载体。图中限制酶 E1~E4 处理产生的黏性末端 均不相同。下列叙述错误的是( ) A.构建 L1-GFP 融合基因需要用到的限制酶有 E1、E2、E4 B.E1、E4 双酶切确保 L1-GFP 融合基因与载体的正确连接 C.若受体细胞中观察到了绿色,说明 L1 基因已经表达 D.培育乳汁中含 L1 的转基因羊需将表达载体转入乳腺细胞 7.科学家将增强基因表达水平的调控因子导入野生型(WT)水稻体内,获得核基因HRD增 强表达的转基因植株 HRDA 和 HRDB。在干旱条件下,WT、HRDA、HRDB 的根生物量(根 系干重)及叶片蒸腾速率的测定结果如图所示。下列说法错误的是( )
T HRDA HRDB图 HRDA HR AWT植株的叶肉细胞中都存在HRD基因 BHRD基因具有促进根细胞生长和调节气孔大小的功能 C.HRDA和HRDB植株的根细胞中HRD基因的表达水平不同 D与WT和HRDB相比HRDA更活应干县环墙 8在内源性血凝过程中凝血因子圃作为一种辅助因子参与凝血过程。我国科学家将含 有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育成的羊分泌的乳汁中 含有人的凝血因于 可用于 治疗血友。 下列叙述错误的是( A人的基因在羊的细胞中表达，说明人和羊共用一套遗传密码 B.该羊的乳腺细胞和其他体细胞中都可能含有人的凝血因子基因 C羊的乳腺细胞中产生人的凝血因子说明基因和性状的关系是一对应关系 D羊的乳腺细胞产生人的凝血因子是基因选择性表达的结果 9(多选)基因工程应用广 泛，成果丰硕。下列不属于 基因 程应用的是( A利用乳腺生物反应器生产药物 B经太空有种获得高产量的太空椒 C通过诱变有种培育一种能抗除草剂的农作物 D培有工程菌使其能够应生胰岛素 10.(多选)苏云金芽孢杆菌会合成Bt蛋白，在棉铃虫的碱性肠道环境中，B蛋白在特定的 酶作用下产生毒性，导致棉铃虫死亡。我国科学家利用农杆菌转化法培有转B蛋白基因的抗 虫棉。下列说法正确的是( A可根据苏云金芽孢杆菌的DNA特定序列设计引物，用PCR技术扩增获得B!基因 B.需要将B1基因整合到T质粒的T-DNA上，从而构建基因表达载体 CB基因可以整合到棉花染色体上，抗虫棉自交后代不会发生性状分离 D.Bt毒蛋白具有高度专 性对害虫 人畜均无毒性，在环境中易分解 11(多选)从红豆杉细胞中提取的紫杉醇是目前最好的抗肿瘤药物之一。为提高红豆杉细 胞培养物中紫杉醇的产量，研究人员构建紫杉醇合成关键酶基因Bp的超表达载体，并将其 导入红豆杉细胞具体流程如下图。相关说法正确的是( 红豆衫酸，能红豆老胞①农仟 A过程①和②使用的酶为逆转录酶和Tg酶 B.pl301载体上可能含有增强Bapt基因表达的序列 C检测过程⑤是否成功可使用Bap基因制成的探 D.改造的红豆杉细胞需组织培养至完整植株再进行紫杉醇提取 12.(多选)下列表示抗凝血酶乳腺生物反应器的制备 流凝血酵基因人爱体临可回发体说法正确的是(】一 A.该转基因牛中的抗凝血酶基因只存在于乳腺细胞中
图 1 图 2 A.WT 植株的叶肉细胞中都存在 HRD 基因 B.HRD 基因具有促进根细胞生长和调节气孔大小的功能 C.HRDA 和 HRDB 植株的根细胞中 HRD 基因的表达水平不同 D.与 WT 和 HRDB 相比,HRDA 更适应干旱环境 8.在内源性血凝过程中,凝血因子Ⅷ作为一种辅助因子,参与凝血过程。我国科学家将含 有人凝血因子基因的 DNA 片段注射到羊的受精卵中,由该受精卵发育成的羊分泌的乳汁中 含有人的凝血因子,可用于治疗血友病。下列叙述错误的是( ) A.人的基因在羊的细胞中表达,说明人和羊共用一套遗传密码 B.该羊的乳腺细胞和其他体细胞中都可能含有人的凝血因子基因 C.羊的乳腺细胞中产生人的凝血因子,说明基因和性状的关系是一一对应关系 D.羊的乳腺细胞产生人的凝血因子是基因选择性表达的结果 9.(多选)基因工程应用广泛,成果丰硕。下列不属于基因工程应用的是( ) A.利用乳腺生物反应器生产药物 B.经太空育种获得高产量的太空椒 C.通过诱变育种培育一种能抗除草剂的农作物 D.培育工程菌使其能够产生胰岛素 10.(多选)苏云金芽孢杆菌会合成 Bt 蛋白,在棉铃虫的碱性肠道环境中,Bt 蛋白在特定的 酶作用下产生毒性,导致棉铃虫死亡。我国科学家利用农杆菌转化法培育转 Bt 蛋白基因的抗 虫棉。下列说法正确的是( ) A.可根据苏云金芽孢杆菌的 DNA 特定序列设计引物,用 PCR 技术扩增获得 Bt 基因 B.需要将 Bt 基因整合到 Ti 质粒的 T-DNA 上,从而构建基因表达载体 C.Bt 基因可以整合到棉花染色体上,抗虫棉自交后代不会发生性状分离 D.Bt 毒蛋白具有高度专一性,对害虫天敌、人畜均无毒性,在环境中易分解 11.(多选)从红豆杉细胞中提取的紫杉醇是目前最好的抗肿瘤药物之一。为提高红豆杉细 胞培养物中紫杉醇的产量,研究人员构建紫杉醇合成关键酶基因 Bapt 的超表达载体,并将其 导入红豆杉细胞,具体流程如下图。相关说法正确的是( ) A.过程①和②使用的酶为逆转录酶和 Taq 酶 B.p1301 载体上可能含有增强 Bapt 基因表达的序列 C.检测过程⑤是否成功可使用 Bapt 基因制成的探针 D.改造的红豆杉细胞需组织培养至完整植株再进行紫杉醇提取 12.(多选)下列表示抗凝血酶乳腺生物反应器的制备过程,下列说法正确的是( ) A.该转基因牛中的抗凝血酶基因只存在于乳腺细胞中