基因工程的應(yīng)用

1、專題1 1.3 基因工程的應(yīng)用一、 教學目標    1.舉例說出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。    2.關(guān)注基因工程的進展。    3.認同基因工程的應(yīng)用促進生產(chǎn)力的提高。    二、教學重點和難點    1.教學重點    基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用。    2.教學難點    基因治療。    三、教學策略 

2、;   1.加強收集信息和處理信息環(huán)節(jié)的指導。    基因工程的應(yīng)用是基因工程基本操作程序的一個必然結(jié)果。如果本節(jié)只作為成果的學習，那么就顯得思維力度不足了。為此，建議加強指導學生收集和處理信息這一環(huán)節(jié)。具體做法如下：    無論是學習轉(zhuǎn)基因植物方面的應(yīng)用，還是學習轉(zhuǎn)基因動物方面的應(yīng)用，乃至轉(zhuǎn)基因工程菌生產(chǎn)藥物方面的應(yīng)用，首先必須尋找目的基因。教師可利用表1-1，指導學生整理課本中提供的信息，填寫此表。這樣做既可以調(diào)動學生學習的積極性，也增強了他們分析和處理信息的能力。   表1-1

3、轉(zhuǎn)基因生物與目的基因的關(guān)系 轉(zhuǎn)基因生物目的基因目的基因從何來抗蟲棉Bt毒蛋白基因蘇云金芽孢桿菌抗真菌立枯絲核菌的煙草幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因   抗鹽堿和干旱作物調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因    耐寒的番茄抗凍蛋白基因魚抗除草劑大豆抗除草劑基因  增強甜味的水果甜味基因  降低乳糖的奶牛腸乳糖酶基因  生產(chǎn)胰島素的工程菌人胰島素基因人    指導學生提高處理信息的能力，還可以體現(xiàn)在對教材內(nèi)容的重組上。例如，我們可以解決當前世界上存在的重大問題作為主題，如以解決“糧食”、“環(huán)境污染”、“能

4、源危機”、“攻克不治之癥”等問題作為主題，讓學生將課文中的知識或?qū)W生知道的課外的基因工程應(yīng)用方面的知識進行重組。這樣的活動不僅培養(yǎng)了學生處理信息的能力，還會使學生感悟到肩負的社會責任，從而激發(fā)用科學技術(shù)報效祖國的志向。    2.課文中的一些難點，建議采用小組討論，師生共同歸納的方法學習。    課文中有幾處是學生學習感興趣的知識，但文字說明不多，學生學習有一定難度。例如 “什么叫乳腺生物反應(yīng)器”、 “什么叫工程菌”、 “什么是基因治療” 等。教師可創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學生討論，加深用已有知識認識新事物的能力。學生想不到的地方，可由師生共

5、同歸納。例如，學習乳腺生物反應(yīng)器時，學生提出“給我們講講乳腺生物反應(yīng)器究竟是怎么回事”。這時教師可提出以下問題，讓學生討論。    （1）用動物乳腺作為反應(yīng)器，生產(chǎn)高價值的蛋白質(zhì)（如教材中列舉的血清白蛋白、抗凝血酶等）比工廠化生產(chǎn)的優(yōu)越之處有哪些？    （2）用基因工程技術(shù)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程是怎樣的？    第一個問題，既可以解決乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)越性問題，而且顯示了社會需求是乳腺生物反應(yīng)器這一創(chuàng)新成果產(chǎn)生的動力。學生在充分討論和發(fā)表觀點的基礎(chǔ)上，師生共同歸納出乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點：產(chǎn)量高

6、；質(zhì)量好；成本低；易提取。    第二個問題，用基因工程技術(shù)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程與轉(zhuǎn)基因動物操作過程相同。而不同之處可由教師提出：為了將目標產(chǎn)品在奶中形成，需要使用乳腺組織中特異表達的啟動子，要在編碼目的蛋白質(zhì)的基因序列前加上乳腺組織中特異表達的啟動子構(gòu)建成表達載體。    操作過程大致歸納為：獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）構(gòu)建基因表達載體（在血清白蛋白基因前加特異表達的啟動子）顯微注射導入哺乳動物受精卵中形成胚胎將胚胎送入母體動物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性個體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達）。  

7、  關(guān)于工程菌的學習，也可結(jié)合基因工程操作程序，予以說明，并結(jié)合微生物生長和代謝的特點，說明工程菌生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性。    關(guān)于基因治療，可結(jié)合課文中的具體實例，歸納出大致治療過程。至于是否采用討論方式，可根據(jù)課堂時間而定。如果時間緊，也可采用教師引導學習的方法。    四、 答案和提示    思考與探究    根據(jù)所學內(nèi)容，試概括寫出基因工程解決了哪些生活、生產(chǎn)中難以解決的問題。    提示：基因工程可以生產(chǎn)人類需要的藥物，如胰島素、

8、干擾素等。我們吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的抗蟲棉、抗病毒煙草、抗除草劑大豆等都已進入商品化生產(chǎn)，上述產(chǎn)品有些是常規(guī)方法難以生產(chǎn)的或者生產(chǎn)成本過高。    五、 知識拓展    1.利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性何在?    所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因，構(gòu)建成表達載體后導入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：    （1）利用活細胞作為表達系統(tǒng)，表達效率高，無需大型裝置

9、和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品。    （2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。例如，胰島素是治療糖尿病患者的藥物，一名糖尿病患者每年需用的胰島素需要從40頭?；?0頭豬的胰臟中才能提取到。1978年科學家用2 000 L大腸桿菌發(fā)酵液得到100 g胰島素，相當于從1 000 kg豬胰臟中提取的量。又如，生長素是治療侏儒癥患者的藥物，治療一名侏儒癥患者每年需要從80具尸體的腦下垂體中提取生長素。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動物或人體上獲取原料。    （3）降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。   

10、; 2.在抗病毒轉(zhuǎn)基因植物中，為什么使用病毒外殼蛋白基因可以抗病毒侵染？    關(guān)于病毒外殼蛋白（coat protein，CP）基因?qū)胫参锖蟮目共《緳C理，目前有幾種假說。一種假說認為：CP基因在植物細胞內(nèi)表達積累后，當入侵的病毒裸露核酸進入植物細胞后，會立即被這些外殼蛋白重新包裹，從而阻止病毒核酸分子的復(fù)制和翻譯。另一種假說認為：植物細胞內(nèi)積累的病毒外殼蛋白會抑制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來。然而最近的研究表明，如果將病毒的外殼蛋白的AUG起始密碼缺失，使之不能被翻譯，或者將外殼蛋白基因變成反義RNA基因，整合到植物細胞染色體上，轉(zhuǎn)基因植物則有很好

11、的抗性。因此，有人認為抗性機理不是外殼蛋白在起作用，而是CP基因轉(zhuǎn)錄出RNA后，與入侵病毒RNA之間的相互作用起到了抗性作用。    利用CP介導的抗病毒性還存在一些問題：轉(zhuǎn)基因植物對病毒的抗性有局限性，僅限于特定的病毒（被使用CP基因的病毒）或密切相關(guān)的病毒；轉(zhuǎn)基因植物大多數(shù)只是發(fā)病延緩，一般為兩周，并非根治；潛在著植物表達的外殼蛋白包被與另一種病毒形成新的雜合病毒的危險。 經(jīng)典例題剖析1不屬于基因工程方法生產(chǎn)的藥物是A干擾素B白細胞介素C青霉素D乙肝疫苗【解析】 基因工程生產(chǎn)的藥物有胰島素、干擾素、白細胞介素、溶血栓劑、凝血因子、人造血液代用品、乙肝疫苗等。而

12、青霉素是發(fā)酵工程的產(chǎn)品之一?！敬鸢浮?C基礎(chǔ)試題訓練1若利用基因工程技術(shù)培育能固氮的水稻新品種，其在環(huán)保上的重要意義是（ ）A減少氮肥的使用量，降低生產(chǎn)成本 B減少氮肥的使用量，節(jié)約能源C避免氮肥過多引起環(huán)境污染 D改良土壤結(jié)構(gòu)2基因治療是指（ ） A.對有基因缺陷的細胞進行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，達到治療疾病的目的 B.把健康的外源基因?qū)氲接谢蛉毕莸募毎?，達到治療疾病的目的 C.運用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細胞發(fā)生基因突變恢復(fù)正常 D.運用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達到治療疾病的目的3療白化病、苯丙酮尿癥等人類遺傳病的根本途徑是（ ）A口服化學藥物 B注射化學藥物C. 采

13、用基因療法替換致病基因 D.利用輻射或藥物誘發(fā)致病基因突變4上海醫(yī)學遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍，轉(zhuǎn)基因動物是指（ ）A.提供基因的動物 B.基因組中增加外源基因的動物C.能產(chǎn)生白蛋白的動物 D.能表達基因信息的動物5在基因診斷技術(shù)中，所用的探針DNA分子中必須存在一定量的放射性同位素，后者的作用是 （ ）A為形成雜交的DNA分子提供能量B引起探針DNA產(chǎn)生不定向的基因突變C. 作為探針DNA的示蹤元素D增加探針DNA的分子量6診斷苯丙酮尿癥所用的探針是 （ ）A32P半乳糖甘轉(zhuǎn)移酶

14、基因 B熒光標記的苯丙氨酸羧化酶C. 熒光標記的珠蛋白基因 D3H苯丙氨酸羧化酶基因7基因工程生產(chǎn)胰島素的主要原因是 （ ） A.工藝簡單，容易操作 B.生產(chǎn)量大，價格較低C.所生產(chǎn)的胰島素可以用于口服 D.所生產(chǎn)的胰島素療效大大提高75年，科學家用基因工程的方法創(chuàng)造出了一種能分解石油的“超級細菌”，下列關(guān)于此種細菌的說法正確的是 （ ）A.與一般細菌相比它體積特別巨大 B.它是現(xiàn)在唯一能分解石油的細菌C.它同時能分解石油中的四種烴類 D.與一般細菌相比，它繁殖速度極快下說法正確的是 （ ）A所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B質(zhì)粒是基因工程中惟一的運載體C運載體必須具備的條件之一是：具

15、有多個限制酶切點，以便與外源基因連接D基因治療主要是對有缺陷的細胞進行修復(fù)1用于鑒定轉(zhuǎn)化于細胞是否含重組 DNA的最常用方法是A、抗藥性選擇   B、分于雜交選擇C、RNA反轉(zhuǎn)錄    D、免疫學方法11、（05江蘇）能夠使植物體表達動物蛋白的育種方法是A單倍體育種 B雜交育種 C基因工程育種 D多倍體育種12下列育種需要使用生物工程技術(shù)的是（多選）( ) 高產(chǎn)青霉素菌株 B.能分泌含抗體的乳汁的母牛 C.生長較快的鯉鯽魚 D.利于貯藏的白菜甘藍13下列關(guān)于基因工程成果的概述，正確的是（多選）( )在醫(yī)藥衛(wèi)生方面，主要用于診斷治療疾病

16、 在農(nóng)業(yè)上主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗性的農(nóng)作物在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上培育出了體型巨大、品質(zhì)優(yōu)良的動物 在環(huán)境保護方面主要用于環(huán)境監(jiān)測和對污染環(huán)境的凈化14、用現(xiàn)代生物技術(shù)培育生物新品種，其優(yōu)越性在于（多選） （ ）A克隆技術(shù)可以快速繁殖優(yōu)良形狀的家畜B現(xiàn)代轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)可以迅速改變生物的基因組成C現(xiàn)代生物技術(shù)可以迅速使新品種形成群落D現(xiàn)代生物技術(shù)可以克服遠源雜交不親和的障礙創(chuàng)新應(yīng)用訓練1、1990年對一位缺乏腺苷脫氨酶基因，而患先天性體液兔疫缺陷病的美國女孩進行基因治療，其方法是首先將患者的白細胞取出作體外培養(yǎng)，然后用逆轉(zhuǎn)錄病毒將正常腺苷脫氨酶基因轉(zhuǎn)入人工培養(yǎng)的白細胞中，再將這些轉(zhuǎn)基因白細

17、胞回輸?shù)交颊叩捏w內(nèi)，經(jīng)過多次治療，患者的免疫功能趨于正常。（1）在基因治療過程中，逆轉(zhuǎn)錄病毒的作用相當于基因工程中基因操作工具中的 ，此基因工程中的目的基因是 ，目的基因的受體細胞是 。（2）將轉(zhuǎn)基因白細胞多次回輸?shù)交颊唧w內(nèi)后，兔疫能力趨于正常是由于產(chǎn)生了 ，產(chǎn)生這種物質(zhì)的兩個基本步驟是 、 。2（14分）將人的抗病毒干擾基因“嫁接”到煙草的DNA分子中，可使煙草獲得抗病毒的能力，形成轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。試分析回答：（1）煙草轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的獲得屬于 （ ）A.基因工程 B.細胞工程 C.微生物工程 D.酶工程（2）人的基因工程之所以能接到植物體中去，原因是：。煙草具有抗病毒能力，說明煙草體內(nèi)產(chǎn)生：。不同

18、生物間基因移植成功，說明生物共有一套-，從進化的角度看，這些生物具有。煙草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某個基因，實際并不影響遺傳信息的表達功能。這說明。該工程應(yīng)用與、于實踐，將給農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域帶來革命，目前已取得了許多成就，請你列舉你所知道的或你所設(shè)想應(yīng)用該工程的三個具體實例：。有人認為，轉(zhuǎn)基因新產(chǎn)品也是一把雙刃劍，有如船能載舟也能覆舟，甚至可能帶來災(zāi)難性的后果，你是否支持這一觀點？如果支持，請你舉出一個可能出現(xiàn)的災(zāi)難性后果的實例：。干擾素是治療癌癥的重要物質(zhì)，人血液中每升只能提取005 mg干擾素，因而其價格昂貴，平民百姓用不起。但美國有一家公司用遺傳工程方法合成了價格低廉、藥性

19、一樣的干擾素，其具體做法是：（1）從人的淋巴細胞中提取能指導干擾素合成的       ，并使之與一種叫質(zhì)粒的DNA結(jié)合，然后移植到酵母菌內(nèi)，從而讓酵母素來 。（2）酵母菌能用方式繁殖，速度很快，所以能在較短的時間內(nèi)大量生產(chǎn)。利用這種方法不僅產(chǎn)量高，并且成本較低。（3）科學家陳炬在這方向也作出了突出貢獻，他成功地把人的干擾素基因嫁接到了煙草的DNA分子上，其物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是 。（4）煙草具有了抗病毒能力，這表明煙草體內(nèi)產(chǎn)生了        ，由此可見，煙草和人體合成蛋白質(zhì)的方式是，從進化的角度來考慮，證明了人和植物的起源。4、（05江蘇）在植物基因工程中，用土壤農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒作為運載體，把目的基因重組入Ti質(zhì)粒上的T-DNA片段中，再將重組的T-DNA插入植物細胞的染色體DNA中。（1）科學家在進行上述基因操作時，要用同一種分別切割質(zhì)粒和