資源簡介

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第三章 基因工程
第二節 基因工程的應用價值
學習目標 學科核心素養
1.舉例說出基因工程在農牧業、醫
藥業和食品業等方面的應用價值。
2.闡明乳腺生物反應器的制備過
程。 1.生命觀念——舉例說出植物基因工程、動物
基因工程成果及其給人類帶來的影響。
2.社會責任——展開想象的翅膀，用圖畫或文
字創造等，暢想基因工程的未來。
教材預習·必備知識全過關
一、基因工程在農牧業中的應用價值
1. 轉基因生物：利用基因工程技術培育的、能穩定遺傳__________所決定的性狀的生
物稱為轉基因生物。
外源基因
2. 植物基因工程碩果累累
應用項目 轉入基因 成果舉例
轉基因抗病植物 病毒的________基因和衣殼
蛋白基因以及__________基
因、植物________基因 抗病的小麥、甜椒或番茄等新品種
轉基因抗蟲植物 編碼蘇云金桿菌__________
的基因 轉基因抗蟲棉，轉基因抗蟲水稻、玉
米、大豆、馬鈴薯、煙草、番茄、蘋
果、核桃、楊樹和菊花等抗蟲品種也
相繼問世
轉基因抗逆植物 編碼__________的基因、調
節____________的基因 轉基因抗凍番茄、抗鹽堿和抗干旱煙
草
復制酶
幾丁質酶
抗毒素
抗凍蛋白
細胞滲透壓
3. 動物基因工程顯示出誘人的應用前景
應用項目 轉入基因 成果
改善畜牧產品的品質 _____________________
基因 可產生較多 脂肪酸的轉
基因豬
提高動物的生長速度 ______________基因 轉基因綿羊、轉基因三文魚
外源生長激素
4. 優點：運用基因工程改良動植物品種，最突出的優點是能打破常規育種難以突破的
______之間的界限。
物種
二、基因工程在食品業中的應用價值
蛋白質
種類和含量
氨基酸
纖維素酶
蛋白酶
三、基因工程在醫藥業中的應用價值
1. 基因工程藥物
（1） 利用______________生產藥物
藥物來源 轉基因工程菌
成果 重組人胰島素、__________、抗體、疫苗、激素等
應用 可用于腫瘤、心血管病、傳染病、糖尿病、類風濕等疾病的預防和治療
轉基因工程菌
細胞因子
（2） 利用____________生產藥物
生物反應器
① 生物反應器的種類：乳腺生物反應器、______生物反應器、________生物反應器等。
膀胱
輸卵管
② 乳腺生物反應器的構建
啟動子
2. 基因治療
（1） 概念：利用正常基因置換或彌補缺陷基因的治療方法，包括基因診斷、_______
____、__________、目的基因導入等多項技術。
基因分離
載體構建
（2） 類型
種類 概念
體內基因
治療 將分離出來的帶有治療作用的基因通過載體轉入患者體內的某些細胞，
直接____________缺陷基因的功能
體外基因
治療 采用轉基因技術將帶有治療作用的基因導入病毒基因組，再用病毒感染
受體細胞，治療基因整合到受體基因組后，受體細胞經______培養、增
殖后導入患者體內
糾正或彌補
體外
（3） 基因診斷是采用多種方法確定和______________的過程。
定位病變基因
核心要點·能力素養全提升
要點一 利用乳腺生物反應器和工程菌生產藥物
1.乳腺生物反應器的操作過程
2.乳腺生物反應器與工程菌生產藥物的區別
比較內容 乳腺生物反應器 工程菌
含義 指讓外源基因在哺乳動物的乳
腺中特異表達，利用動物的乳
腺組織生產藥物蛋白 指用基因工程的方法，使外源基
因得到高效表達的菌類細胞株系
受體基因結構與人
類基因結構差異 動物基因結構與人類的基因結
構基本相同 細菌和酵母菌的基因結構與人類
有較大差異
基因表達 合成的藥物蛋白與天然蛋白質
相同 細菌合成的藥物蛋白可能沒有活
性
受體細胞 動物受精卵 微生物細胞
比較內容 乳腺生物反應器 工程菌
目的基因導入方式 顯微注射法 感受態細胞法
生產條件 不需嚴格滅菌；溫度等外界條
件對其影響不大 需嚴格滅菌，嚴格控制工程菌所
需的溫度、 、營養物質、濃度
等外界條件
藥物提取 從動物乳汁中提取 從微生物細胞或其培養液中提取
生產設備 畜牧業生產、提取設備 發酵生產、提取設備
續表
3.用二看法判斷基因工程藥物
典例1 動物基因工程前景廣闊，最令人興奮的是利用基因工程技術使哺乳動物成為乳
腺生物反應器，以生產所需要的藥品，如轉基因動物生產人的生長激素。科學家培養
轉基因動物成為乳腺生物反應器時( )
D
A.僅僅利用了基因工程技術
B.基因表達載體中不需要乳腺蛋白基因的啟動子
C.利用農桿菌轉化法將人的生長激素基因導入受精卵中
D.轉基因動物需要進入泌乳期才能成為“批量生產藥物的工廠”
[解析] 培育轉基因動物時，除利用了基因工程技術之外，還利用了胚胎和細胞工程技術，A項不符合題意；轉基因動物成為乳腺生物反應器時，基因表達載體中必須含有乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件，這樣目的基因才能在乳腺細胞中得以表達，B項不符合題意；將目的基因導入動物的受精卵中利用的是顯微注射法，C項不符合題意；乳腺生物反應器生產的藥物需從乳汁中提取，因此轉基因動物進入泌乳期才能成為“批量生產藥物的工廠”，D項符合題意。
對點演練1 蜘蛛絲（絲蛋白）被稱為“生物鋼”，有著超強的抗張強度，可制成防彈
背心、降落傘繩等。蜘蛛絲還可被制成人造韌帶和人造肌腱。科學家研究出集中生產
蜘蛛絲的方法——培育轉基因羊作為乳腺生物反應器。下列有關乳腺生物反應器的說
法，錯誤的是( )
B
A.將蜘蛛絲蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等結合在一起構建成表達載體
B.將含有絲蛋白基因的表達載體導入動物乳腺細胞中即可獲得乳腺生物反應器
C.與乳腺生物反應器相比，膀胱生物反應器不受性別等限制，受體來源更廣泛
D.轉基因動物產生的生殖細胞可能含有藥用蛋白基因
[解析] 將含有絲蛋白基因的表達載體導入動物的受精卵中才可獲得乳腺生物反應器，B項錯誤。
對點演練2 科學家在牛的乳腺生物反應器中獲得人的血清白蛋白。下列相關敘述不正
確的是( )
B
[解析] 乳腺細胞高度分化，難以表達全能性，一般以牛的受精卵作為受體細胞，B項錯誤。
典例2 應用基因工程的方法，可將酵母菌制造成“工程菌”，用于生產乙肝疫苗。在
制造該“工程菌”時，應向酵母菌中導入( )
D
A.乙肝病毒的表面抗原 B.抗乙肝病毒抗體的基因
C.抗乙肝病毒的抗體 D.乙肝病毒的表面抗原基因
[解析] 利用基因工程生產乙肝疫苗時，應該向酵母菌中導入乙肝病毒的表面抗原基因。
對點演練3 [2023江蘇蘇州昆山一中高二質量檢測]對微生物或動植物的細胞進行基因
改造，使它們能夠生產藥物，是目前基因工程取得實際應用成果非常多的領域。下列
不屬于基因工程藥物的是( )
C
A.從大腸桿菌體內獲取的白細胞介素 B.從酵母菌體內獲取的干擾素
C.從青霉菌體內獲取的青霉素 D.從大腸桿菌體內獲取的胰島素
[解析] 基因工程是使外源基因在受體細胞中表達生產基因產品的技術，A、B、D三項均為外源基因的表達，而青霉菌產生青霉素是一種正常基因的正常表達，故青霉素不屬于基因工程藥物。
要點二 基因治療的原理及過程
1.原理：利用正常基因置換或彌補缺陷基因的治療方法，即把正常基因導入病人體內，
使該基因的表達產物發揮功能，從而達到治療疾病的目的。
2.過程（如下圖）
典例3 《人類基因治療》報道，在美國佛羅里達大學基因治療中心接受基因治療的三
名遺傳性失明患者都重新獲得了一定的視力，并且沒有嚴重的副作用。基因治療是指
( )
A
A.把健康的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，達到治療疾病的目的
B.對有缺陷的細胞進行修復，從而使其恢復正常，達到治療疾病的目的
C.運用人工誘變方法，使有基因缺陷的細胞發生基因突變，從而恢復正常
D.運用基因工程技術，把有缺陷的基因切除，達到治療疾病的目的
[解析] 基因治療只是將正常的外源基因導入病人體內，使該基因的表達產物發揮功能，從而達到治療疾病的目的，而細胞中的缺陷基因并未修復，基因治療不是切除病變基因或誘發其突變，A符合題意。
對點演練4 基因治療是人類疾病治療的一種嶄新手段。下列有關敘述不正確的是
( )
B
A.基因治療是治療疾病的新途徑，其利用的是轉基因技術
B.基因治療是一種利用基因工程產品治療人類疾病的方法
C.可利用分離出來的功能正常的基因取代病變基因，或依靠其表達產物彌補病變基因帶來的生理缺陷
D.在沒有充分了解基因調控機制等機理之前，進行基因治療是十分困難的
[解析] 基因治療是指把正常基因導入病人體內有缺陷的細胞中，使該基因的表達產物發揮功能，從而達到治療疾病的目的，利用的是轉基因技術而非基因工程產品，A項正確，B項錯誤；基因治療時可利用分離出來的功能正常的基因取代病變基因，或依靠其表達產物彌補病變基因帶來的生理缺陷，C項正確；因基因治療的依據是轉基因技術，故在沒有充分了解基因調控機制等機理之前，進行基因治療是十分困難的，D項正確。
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