1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。(重点) 2．了解基因工程在农业和医学等方面的应用。(难点)
| 基 因 工质粒构建 程 在 农 业 上 的 应 用 |
| 果尔除草剂 |
1．抗虫棉
(1)目的基因：苏云金杆菌的毒蛋白基因。
(2)培育过程：通过基因工程的四步操作将毒蛋白基因导入棉花细胞并且在棉花细胞内成功表达出毒蛋白。
(3)意义：抗虫作物的培育和种植，不但降低了作物的生产成本，使作物能稳产、高产，还降低了农药的使用，减少对环境的污染。
2．金米
(1)目的基因：有关胡萝卜素合成的酶的基因。
(2)培育过程：通过基因工程的四步操作将有关胡萝卜素合成的酶的基因导入水稻细胞中，并诱导它们在水稻细胞内得以表达，使水稻中的双香叶素二磷酸转化成β胡萝卜素。
(3)作用：人们食用“金米”后，其中的β胡萝卜素在人体内转化成维生素A，为深受维生素A缺乏症之苦的人们带来了“金希望”。
科学家通过基因工程的方法，将苏云金杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。其过程大致如下图所示。
探讨：Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有T—DNA，把目的基因插入Ti质粒的T—DNA中是利用T—DNA的什么特点？
提示：T—DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染体DNA上。
探讨：Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为什么？
提示：转化。
探讨：将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，该题中涉及的方法是什么？
提示：农杆菌转化法。
探讨：目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是什么？
提示：目的基因是否插入到受体细胞染体DNA上。
(1)方法：将从某些生物中分离出的具有杀虫活性的基因导入农作物中，使其具有抗虫性。
(2)杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
(3)成果：抗虫棉、抗虫水稻等。
(4)意义：减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染，降低了对人类健康的损害。
(1)病原微生物
(2)方法：将抗病基因导入植物中，使其具有抗病特性。
(3)抗病转基因植物实例：目前人们已获得抗烟草花叶病毒的转基因烟草、抗病毒的转基因小麦、转基因甜椒、转基因番茄等多种作物。
(4)目的基因：抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；抗真菌转基因植物中可以使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因。
【特别提示】 基因工程技术为培养作物抗病品种开辟了新途径。抗病转基因植物根据抗病原体的类型分为抗病毒转基因植物、抗真菌转基因植物和抗细菌转基因植物。
3．其他抗逆转基因植物
(1)不良环境条件的影响：盐碱、干旱、低温、涝害等不利环境条件是造成低产、减产的常见因素。
(2)方法：将抗逆基因导入植物，获得抗逆转基因作物。
(3)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因，可使作物抗盐碱、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。
(4)成果：抗盐抗旱烟草、抗寒番茄、耐除草剂玉米等。
4．利用转基因改良植物的品质
(1)利用转基因技术可以提高生物中氨基酸的含量、延长储存时间、改变花等，从而提高作物品质。
(2)成果：
实例一 我国科学家将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30%。
实例二 我国科学家将控制番茄果实成熟的基因导入番茄，获得转基因延熟番茄，储存时间可延长1～2个月，有的可达80多天。
实例三 我国科学家还成功地将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜变异，大大提高了花卉的观赏价值。
1．利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，在环保上的重要意义是( )
A．减少氮肥的使用量，降低生产成本
B．减少氮肥的使用量，节约能源
C．避免氮肥使用过多引起环境污染
D．改良土壤结构
【解析】 固氮水稻减少了氮肥的作用，避免了氮肥使用过多引起的富营养化。
【答案】 C
2．金茶花是中国特有的观赏品种，但易被有害真菌感染得枯萎病，降低观赏价值。科学家在某种植物中到了抗枯萎病的基因，用转基因方法培育出了抗枯萎病的新品种。请据图回答：
(1)将②连接到①上并形成③，常用到的酶有________________________。
(2)抗枯萎病的金茶花培育成功，从变异的角度来说属于________。
(3)经过转基因方法获得的抗病金茶花，将来产生的配子中是否一定含有抗病基因？________。
误判率
(4)通过检测，被③侵染的金茶花叶片细胞具备了抗病性，这说明②已经________。从抗病基因是否表达可以从个体水平上做________实验，简述实验过程。
________________________________________________________________
________________________________________________________________
【解析】 (1)①是用限制性内切酶切割质粒，②是指目的基因的获取，③是指目的基因与质粒在DNA连接酶的作用下形成重组质粒。(2)基因工程是在人为作用下将控制不同性状的基因重新组合从而改造生物性状，从本质上来说这种变异属于基因重组。(3)转基因方法获得的抗病金茶花可能属于杂合子如Aa，将来产生的配于可能是A或a，故将来产生的配子不一定含有抗病基因。(4)金茶花叶片细胞具备了抗病性，说明目的基因已在受体细胞中得到了表达。
【答案】 (1)限制性内切酶、DNA连接酶 (2)基因重组 (3)不一定 (4)表达 抗病接种 将普通金茶花和转基因金茶花分成两组，分别接种有害真菌，其他培养条件适宜且相同。培养一段时间观察两组金茶花的抗病情况，通过对照确定抗病基因是否表达。
1．基因工程药物
(1)化学成分：医用多肽和蛋白质类产品。
(2)实例：重组人胰岛素、重组人干扰素等。
(3)标志：重组胰岛素投放市场，标志着世界上第一种基因工程药物应用于临床医学。
2．基因工程疫苗
与传统疫苗相比最大的优点是：目的性强、安全性强，不会含有病毒或有害细菌以及它们的遗传物质。
3．基因
(1)对象：因基因异常导致的遗传疾病。
(2)概念：将正常基因或有作用的基因通过一定方式导入靶细胞内，可以纠正基因缺陷而达到疾病的目的。
(3)策略：基因置换、基因修复、基因增补、基因失活等。
探讨：干扰素是癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每300升人血中只能提取1 mg，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制药公司用如下方法生产干扰素(如下图所示)。
从上述方式中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是什么？
提示：基因工程。
查重探讨：请说出科学家制备基因工程疫苗的思路。
提示：首先到病毒或细菌中起关键作用的序列保守的蛋白质和编码它们的基因，然后利用基因工程的方法，由受体细胞来生产这些蛋白质。
探讨丁酮废气治理：1990年，医生对一位由于基因缺陷，导致体内缺乏腺苷酸脱氨酶而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行。医生首先采集患者的血液样品，从中分离出一些白细胞进行体外培养，然后用病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次，患者的免疫功能趋于正常。
(1)该病的属于基因工程技术运用中的什么手段？
提示：基因。
(2)上述实例中的目的基因、载体、受体细胞分别是什么？
提示：腺苷酸脱氨酶基因；病毒；白细胞。
龙牙星
1．基因工程药物
(1)利用工程菌生产基因工程药品
①工程菌：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一般称为“工程菌”，如含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株、含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株都是“工程菌”。
②产品：用基因工程方法制造的“工程菌”，可以高效率地生产各种高质量、低成本药品，如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等。基因工程药品是制药工业上的重大突破。
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