資源簡(jiǎn)介

3.3基因工程的應(yīng)用學(xué)案
【預(yù)習(xí)新知】
（一）基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用
1．改良植物品種
(1) 轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物
a.方法：從某些生物中分離出具有 的基因?qū)胱魑镏小?br/>b.實(shí)例：轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng) 、玉米、大豆、 和馬鈴薯等。
(2)轉(zhuǎn)基因抗病植物
a.方法：將來(lái)源于某些 等的抗病基因?qū)胫参铩?br/>b.實(shí)例：轉(zhuǎn)基因抗病毒 、番木瓜和煙草等。
(3)轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物
a.方法：將 的基因?qū)胱魑铩?br/>b.實(shí)例：轉(zhuǎn)基因抗除草劑 、 、油菜和甜菜等。
(4)改良植物的品質(zhì)
a.提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值
方法：將必需氨基酸含量多的 編碼基因?qū)胫参?br/>實(shí)例： 含量提升30%的轉(zhuǎn)基因玉米
b.提高觀賞價(jià)值
方法：將與植物 代謝相關(guān)的基因?qū)氚珷颗?br/>實(shí)例：轉(zhuǎn)基因矮牽牛呈現(xiàn)出自然界沒(méi)有的顏色變異
2.改良動(dòng)物品種
(1)提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率
a.方法：將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)? 。
b.實(shí)例： 提高42%-115%的轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)。
(2)改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)
a.方法：將 基因?qū)肽膛；蚪M。
b.實(shí)例：大降低牛奶中 的含量，解決乳糖不耐受問(wèn)題。
（二）基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用
1.基因工程改造微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞生產(chǎn)藥物
（1）常見(jiàn)藥物類(lèi)型：________、抗體、疫苗和激素等。
（2）應(yīng)用：可以用來(lái)____和____人類(lèi)腫瘤、心血管疾病、傳染病、糖尿病和類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等。
（3）實(shí)例：我國(guó)生產(chǎn)的重組人干擾素、血小板生成素、促紅細(xì)胞生成素和粒細(xì)胞集落刺激因子等。
【資料卡·干擾素】干擾素是一種具有____________作用的________，在臨床上被廣泛用于治療病毒感染性疾病。此外，干擾素對(duì)于治療乳腺癌、淋巴癌、多發(fā)骨髓瘤和某些白血病等也有一定的療效。傳統(tǒng)生產(chǎn)干擾素的方法是從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。1980—1982年，科學(xué)家用基因工程方法從大腸桿菌及酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素，從1Kg培養(yǎng)物中可以得到20～40mg干擾素。1993年我國(guó)批準(zhǔn)生產(chǎn)重組人干擾素α-1b，它是我國(guó)批準(zhǔn)生產(chǎn)的第一個(gè)基因工程藥物，目前主要用于治療慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等。
2.讓轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物
（1）實(shí)例：將________基因與乳腺中____________________等調(diào)控元件重組在一起，通過(guò)____________的方法導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的________中，由這個(gè)________發(fā)育成的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在進(jìn)入泌乳期后，可通過(guò)分泌乳汁來(lái)生產(chǎn)所需要的藥物，這稱(chēng)為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。
（2）應(yīng)用：目前，已經(jīng)在牛、山羊等動(dòng)物的乳腺生物反應(yīng)器中，獲得了抗凝血酶、血清白蛋白、生長(zhǎng)激素和α-抗胰蛋白酶等重要的醫(yī)藥產(chǎn)品。
3.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作為器官移植的供體
（1）實(shí)例：人體移植器官_____是世界性難題。由于豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人極為相似，豬體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類(lèi)疾病的病毒遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物，若用豬的器官來(lái)解決器官的來(lái)源問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)的最大難題是__________。
（2）改造方法：在器官供體的基因組中導(dǎo)入某種__________，以_____抗原決定基因的表達(dá)；或設(shè)法_____抗原決定基因，然后再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會(huì)引起__________反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。
【思考】假如某位心臟病病人換上經(jīng)過(guò)改造的豬心臟后，過(guò)上健康人的生活，在生活中，他會(huì)遭到歧視嗎？對(duì)此你怎么看？
（三）基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用
基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用
生產(chǎn)食品工業(yè)用酶：如 、 、 等
生產(chǎn) ：如阿斯巴甜
生產(chǎn)
2.基因工程生產(chǎn)工業(yè)用酶的優(yōu)點(diǎn)：工業(yè)用酶的 更高，而且它的生產(chǎn)成本 ，生產(chǎn)效率
【鞏固訓(xùn)練】
1.基因工程是一項(xiàng)過(guò)程復(fù)雜、方法多樣的系統(tǒng)工程，“篩選”是基因工程中常用的技術(shù)手段。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.pmi基因編碼的蛋白質(zhì)可使細(xì)胞在特殊培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，可用于含目的基因細(xì)胞的篩選
B.構(gòu)建乳腺生物反應(yīng)器需先將目的基因與乳腺中特異性表達(dá)基因的啟動(dòng)子連接到質(zhì)粒上
C.對(duì)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉進(jìn)行個(gè)體水平的鑒定時(shí)，需用PCR技術(shù)或抗原—抗體雜交的方法
D.基因工程中完成轉(zhuǎn)化后，利用標(biāo)記基因可以將含有目的基因的受體細(xì)胞篩選出來(lái)
2.下列關(guān)于植物基因工程應(yīng)用的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是( )
A.將動(dòng)物的某種蛋白質(zhì)基因?qū)胫参矬w中用來(lái)生產(chǎn)該蛋白質(zhì)
B.植物基因工程可用來(lái)培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和抗逆性強(qiáng)的作物
C.利用基因工程可以改造植物細(xì)胞的基因，使其能夠生產(chǎn)人類(lèi)所需要的藥物
D.通過(guò)植物基因工程培育的抗蟲(chóng)植物必然可以抗病毒
3.蘇云金桿菌會(huì)合成Bt抗蟲(chóng)蛋白，在棉鈴蟲(chóng)的堿性腸道環(huán)境中，Bt抗蟲(chóng)蛋白在特定酶的作用下產(chǎn)生毒性，導(dǎo)致棉鈴蟲(chóng)死亡。我國(guó)科學(xué)家利用花粉管通道法成功培育出轉(zhuǎn)Bt基因的抗蟲(chóng)棉。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.可根據(jù)蘇云金桿菌的DNA特定序列設(shè)計(jì)引物，用PCR技術(shù)擴(kuò)增獲得Bt基因B.需要構(gòu)建含Bt基因的基因表達(dá)載體，然后將基因表達(dá)載體導(dǎo)入棉花細(xì)胞
C.Bt基因可以整合到棉花染色體上，抗蟲(chóng)棉自交后代不會(huì)發(fā)生性狀分離
D.Bt抗蟲(chóng)蛋白具有高度專(zhuān)一性，對(duì)害蟲(chóng)天敵、人畜均無(wú)毒性，在環(huán)境中易分解
4.中國(guó)科學(xué)家將黃肥尾蝎的神經(jīng)毒素基因（AaIT基因）導(dǎo)入能寄生在許多害蟲(chóng)體內(nèi)的綠僵菌中，增強(qiáng)了綠僵菌致死害蟲(chóng)的效應(yīng)，從而可有效控制蟲(chóng)害；將長(zhǎng)穗偃麥草的Fhb7基因?qū)诵←湥浔磉_(dá)產(chǎn)物可減輕赤霉菌對(duì)小麥的感染。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.將Fhb7基因?qū)胄←湥刹捎棉r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法
B.將Fhb7基因?qū)胄←湥捎绊懗嗝咕鷮?duì)小麥的寄生能力
C.只有將目的基因?qū)朔乐螌?duì)象，才能達(dá)到生物防治目的
D.用綠僵菌工程菌減少蟲(chóng)害，不改變綠僵菌與害蟲(chóng)的種間關(guān)系
5.下列關(guān)于基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是( )
A.用于形成阿斯巴甜的主要氨基酸可以通過(guò)基因工程大規(guī)模生產(chǎn)
B.基因工程獲得凝乳酶時(shí)，需將編碼凝乳酶的基因?qū)胧荏w菌的基因組中
C.相比從天然產(chǎn)物中提取的酶，用基因工程技術(shù)獲得的工業(yè)用酶的純度較低
D.生產(chǎn)淀粉酶和脂酶時(shí)，可通過(guò)構(gòu)建工程菌，用發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)
6.科學(xué)家培養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因奶牛的乳腺細(xì)胞能夠合成并分泌人凝血因子，這是動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器研究的重大進(jìn)展。下列敘述正確的是( )
A.在該轉(zhuǎn)基因牛中，人凝血因子基因只存在于乳腺細(xì)胞，而不存在于其他體細(xì)胞中
B.“提高基因表達(dá)水平”是指設(shè)法使牛的乳腺細(xì)胞中含有更多的人凝血因子基因
C.人凝血因子基因開(kāi)始轉(zhuǎn)錄后，DNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA
D.轉(zhuǎn)基因奶牛需要進(jìn)入泌乳期才能批量生產(chǎn)人凝血因子
7.下列關(guān)于用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植供體的研究的敘述,錯(cuò)誤的是( )
A.器官短缺和免疫排斥是目前制約人體器官移植的兩大難題
B.豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小和血管分布與人的極為相似
C.靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類(lèi)疾病的病毒少于豬
D.科學(xué)家正試圖在器官供體基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子以抑制抗原決定基因的表達(dá),或設(shè)法除去抗原決定基因
8.下列生物技術(shù)操作對(duì)遺傳物質(zhì)的改造，不會(huì)遺傳給子代的是( )
A.將胰島素基因表達(dá)載體轉(zhuǎn)入大腸桿菌，篩選獲得基因工程菌
B.將花青素代謝基因?qū)胫参矬w細(xì)胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得花色變異的植株
C.將腸乳糖酶基因?qū)肽膛Ｊ芫眩嘤霎a(chǎn)低乳糖牛乳的奶牛
D.將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入淋巴細(xì)胞后回輸患者體內(nèi)，進(jìn)行基因治療
9.有關(guān)基因工程的成果及應(yīng)用的說(shuō)法,錯(cuò)誤的是( )
A.用基因工程方法培育的抗蟲(chóng)植物也能抗病毒
B.基因工程可提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率是由于外源生長(zhǎng)激素基因的表達(dá)
C.外源基因在乳腺細(xì)胞中表達(dá)可讓哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物
D.基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要是培育高產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗逆性的農(nóng)作物
10.黑曲霉廣泛分布于土壤、空氣中，可引起谷物和果蔬等腐敗變質(zhì)，但在發(fā)酵工程和基因工程中，黑曲霉得到了泛的應(yīng)用。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.通過(guò)黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)的檸檬酸，是一種廣泛應(yīng)用的食品酸度調(diào)節(jié)劑
B.以大豆為主要原料，可利用黑曲霉發(fā)酵制成醬油產(chǎn)品
C.在中性和弱堿性條件下，可利用黑曲霉發(fā)酵得到谷氨酸，進(jìn)一步制成味精
D.將編碼牛凝乳酶的基因?qū)牒谇沟幕蚪M中，經(jīng)發(fā)酵可批量生產(chǎn)牛凝乳酶
參考答案
1.答案：C
解析：pmi基因編碼的蛋白質(zhì)可使細(xì)胞在特殊培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，說(shuō)明pmi基因是標(biāo)記基因，可用于含目的基因細(xì)胞的篩選，A正確；構(gòu)建乳腺生物反應(yīng)器需先將目的基因與乳腺中特異性表達(dá)基因的啟動(dòng)子連接到質(zhì)粒上，通過(guò)顯微注射的方法導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中，由這個(gè)受精卵發(fā)育成的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在進(jìn)入泌乳期后，可以通過(guò)分泌乳汁來(lái)生產(chǎn)所需要的藥物，B正確；對(duì)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉進(jìn)行個(gè)體水平的鑒定時(shí)，通過(guò)采摘抗蟲(chóng)棉的葉片飼喂棉鈴蟲(chóng)來(lái)確定B基因是否賦予了棉花抗蟲(chóng)特性以及抗性的程度，C錯(cuò)誤；基因工程中完成轉(zhuǎn)化說(shuō)明重組質(zhì)粒導(dǎo)入了受體細(xì)胞中，可以利用標(biāo)記基因?qū)⒑心康幕虻氖荏w細(xì)胞篩選出來(lái)，D正確。
2.答案：D
解析：所有生物共用一套遺傳密碼，因此將動(dòng)物的某種蛋白質(zhì)基因?qū)胫参矬w中可生產(chǎn)該蛋白質(zhì)，A正確；可以將抗逆性強(qiáng)、高產(chǎn)等基因?qū)胫参矬w內(nèi)，培育出具有相應(yīng)優(yōu)良性狀的作物，B正確；利用基因工程可以改造植物細(xì)胞的基因，使其能夠生產(chǎn)人類(lèi)所需要的藥物，例如紫草寧等，C正確；通過(guò)基因工程培育的抗蟲(chóng)植物只能抗某種或某類(lèi)蟲(chóng)害，不能抗病毒，D錯(cuò)誤。
3.答案：C
解析：蘇云金桿菌會(huì)合成Bt抗蟲(chóng)蛋白，所以可以根據(jù)蘇云金桿菌的DNA特定序列設(shè)計(jì)引物，用PCR技術(shù)擴(kuò)增獲得Bt基因，A正確；為了使Bt基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用，需要構(gòu)建基因表達(dá)載體，然后將基因表達(dá)載體導(dǎo)入棉花細(xì)胞，B正確；Bt基因可以整合到棉花染色體上，由于只有1條染色體上含有抗蟲(chóng)基因，因此該抗蟲(chóng)棉自交后代會(huì)發(fā)生性狀分離，C錯(cuò)誤;Bt抗蟲(chóng)蛋白在特定酶的作用下產(chǎn)生毒性，具有高度專(zhuān)一性，對(duì)害蟲(chóng)天敵、人畜均無(wú)毒性，其本質(zhì)是蛋白質(zhì)，所以在環(huán)境中易分解，D正確。
4.答案：C
解析：將Fhb7基因?qū)胄←溈捎棉r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，A正確；將Fhb7基因?qū)胄←湥浔磉_(dá)產(chǎn)物可減輕赤霉菌對(duì)小麥的感染，所以影響了赤霉菌對(duì)小麥的寄生能力， B正確；要想達(dá)到生物防治的目的，不一定要將目的基因?qū)敕乐螌?duì)象，如題干所述，可將目的基因?qū)肽芗纳诙喾N害蟲(chóng)體內(nèi)的綠僵菌中，這種方法同樣可以達(dá)到生物防治的目的，C錯(cuò)誤；生物的種間關(guān)系是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果，通過(guò)綠僵菌工程菌減少蟲(chóng)害，不改變綠僵菌與害蟲(chóng)的種間關(guān)系，D正確。
5.答案：C
解析：阿斯巴甜主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，這兩種氨基酸可以通過(guò)基因工程大規(guī)模生產(chǎn)，A正確；基因工程獲得凝乳酶時(shí)，需將編碼凝乳酶的基因?qū)胧荏w菌，如大腸桿菌、黑曲霉等的基因組中，B正確；相比從天然產(chǎn)物中提取的酶，用基因工程技術(shù)獲得的工業(yè)用酶的純度較高，C錯(cuò)誤；生產(chǎn)淀粉酶和脂酶時(shí)，可通過(guò)構(gòu)建工程菌，用發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)，D正確。
6.答案：D
解析：根據(jù)題意，在該轉(zhuǎn)基因工程中，人凝血因子基因?qū)氲氖荏w細(xì)胞是牛的受精卵，由該受精卵發(fā)育形成的個(gè)體的各種體細(xì)胞（成熟的紅細(xì)胞除外）中都存在人凝血因子基因，A錯(cuò)誤；“提高基因表達(dá)水平”是指設(shè)法使牛的乳腺細(xì)胞合成更多的人凝血因子，B錯(cuò)誤；人凝血因子基因開(kāi)始轉(zhuǎn)錄后，RNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA，C錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)基因奶牛需要進(jìn)入泌乳期才能批量生產(chǎn)人凝血因子，D正確。
7.答案：C
解析：豬體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類(lèi)疾病的病毒遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物,C錯(cuò)誤;為解決免疫排斥問(wèn)題,科學(xué)家正試圖除去器官供體基因組中的抗原決定基因,或在其基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子,以抑制抗原決定基因的表達(dá),D正確。
8.答案：D
解析：將胰島素基因表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)入大腸桿菌，獲得的工程菌中含有相應(yīng)的遺傳物質(zhì)并可以遺傳給后代，A符合題意；將花青素代謝基因?qū)胫参矬w細(xì)胞，獲得的植株花色變異，說(shuō)明花青素代謝基因成功表達(dá)，此性狀可通過(guò)無(wú)性繁殖遺傳給后代，B符合題意；向奶牛受精卵中導(dǎo)入腸乳糖酶基因，培育出的奶牛可合成乳糖酶，并分解乳糖，使牛乳中乳糖含量降低，說(shuō)明乳糖酶基因成功表達(dá)，該基因也能遺傳給子代，C符合題意；將腺苷酸脫氨酶基因?qū)肓馨图?xì)胞，不影響生殖細(xì)胞中的基因，故不能遺傳給后代，D不符合題意。
9.答案：A
解析：用基因工程方法培育的抗蟲(chóng)植物只能抗蟲(chóng)，不能抗病毒，A錯(cuò)誤；可將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞內(nèi)，使動(dòng)物細(xì)胞合成、分泌生長(zhǎng)激素，從而提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率，B正確；將外源基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起可制得乳腺生物反應(yīng)器，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，外源基因在乳腺細(xì)胞中可以表達(dá)，產(chǎn)生相應(yīng)的基因產(chǎn)物，從而使哺乳動(dòng)物本身變?yōu)椤芭可a(chǎn)藥物的工廠”，C正確；基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗逆性的農(nóng)作物，滿(mǎn)足人類(lèi)的生產(chǎn)生活需要，D正確。
10.答案：C
解析：檸檬酸是一種應(yīng)用廣泛的食品酸度調(diào)節(jié)劑，可以淀粉為原料，通過(guò)黑曲霉發(fā)酵制得，A正確；以大豆為主要原料，利用產(chǎn)生蛋白酶的霉菌（如黑曲霉），將原料中的蛋白質(zhì)水解成小分子的肽和氨基酸，然后經(jīng)淋洗、調(diào)制可以制成醬油產(chǎn)品，B正確；在中性和弱堿性條件下，可利用谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵得到谷氨酸，進(jìn)一步制成味精，C錯(cuò)誤；將編碼牛凝乳酶的基因?qū)氪竽c桿菌、黑曲霉或酵母菌的基因組中，通過(guò)工業(yè)發(fā)酵可批量生產(chǎn)牛凝乳酶，D正確。

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