高中生物人教版選修31.3基因工程的應用教案

1.3基因工程的應用[學習目標]1.舉例說出基因工程的應用。2.關注基因工程的發(fā)展。3.認同基因工程的應用促進生產(chǎn)力的提高。知識點一植物基因工程的應用知識梳理(1)提高農(nóng)作物的eq\o(□,\s\up4(01))抗逆能力。(2)改良eq\o(□,\s\up4(02))農(nóng)作物的品質。(3)利用植物生產(chǎn)eq\o(□,\s\up4(03))藥物等。2．抗蟲轉基因植物與抗病轉基因植物3．抗逆轉基因植物4．利用轉基因改良植物品質(1)利用轉基因技術可以提高生物中eq\o(□,\s\up4(01))營養(yǎng)成分的含量、eq\o(□,\s\up4(02))延長蔬菜儲存時間、改變花色等，從而改良作物品質。(2)成果：轉基因玉米、轉基因延熟番茄和轉基因矮牽牛花。eq\a\vs4\al([問題探究])1.轉基因抗蟲棉的目的基因是什么？從哪種生物獲取的？提示：Bt毒蛋白基因。從蘇云金芽孢桿菌體內提取出來的。2．種植轉基因抗蟲棉若干年后，害蟲會不會對轉基因抗蟲棉產(chǎn)生抗性，為什么？提示：會。害蟲會因基因突變產(chǎn)生對轉基因抗蟲棉的抗性。典題分析題型一植物基因工程應用[例1]我國科學家利用基因工程技術將海藻合成酶基因轉移到甘蔗體內，獲得了抗旱、高產(chǎn)、高糖的甘蔗新品種。以下關于植物基因工程的說法，正確的是()A．我國轉基因抗蟲棉是轉入了植物凝集素基因培育出來的B．可用于轉基因植物的抗蟲基因只有植物凝集素基因和蛋白酶抑制劑基因C．抗真菌轉基因植物中，可使用的基因有幾丁質酶基因和抗毒素合成基因D．提高作物的抗鹽堿和抗干旱的能力，與調節(jié)滲透壓的基因無關解題分析我國的轉基因抗蟲棉是轉入了Bt毒蛋白基因培育出來的，A錯誤；抗蟲基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等，B錯誤；利用可以調節(jié)細胞滲透壓的基因，可提高作物抗鹽堿和抗干旱的能力，D錯誤。答案C知識拓展幾種殺蟲基因的比較殺蟲基因基因產(chǎn)物作用機理Bt毒蛋白基因Bt毒蛋白在害蟲的消化道內降解為有毒的多肽，與腸上皮細胞的特異性受體結合，導致細胞膜穿孔，造成害蟲死亡蛋白酶抑制劑基因蛋白酶抑制劑與害蟲消化道中的蛋白酶結合，使害蟲不能正常消化食物中的蛋白質，并引起厭食反應淀粉酶抑制劑基因淀粉酶抑制劑抑制害蟲消化道中的淀粉酶活性，使害蟲不能消化所攝取的淀粉，阻斷害蟲的能量來源植物凝集素基因植物凝集素與害蟲腸道黏膜上的某種物質結合，從而影響害蟲對營養(yǎng)物質的吸收和利用知識點二動物基因工程的應用與基因工程制藥知識梳理2．基因工程藥物(1)基因工程藥物的來源：利用轉基因工程菌生產(chǎn)藥物。轉基因工程菌是指用基因工程的方法，eq\o(□,\s\up4(01))使外源基因得到高效率表達的菌類細胞株系。(2)基因工程藥物的成果：第一種基因工程藥物是eq\o(□,\s\up4(02))重組人胰島素?，F(xiàn)在利用轉基因的工程菌生產(chǎn)的藥物已有60多種，包括eq\o(□,\s\up4(03))細胞因子、eq\o(□,\s\up4(04))抗體、eq\o(□,\s\up4(05))疫苗、激素等。(3)基因工程藥物的作用：可用于預防和治療人類腫瘤、心血管疾病、eq\o(□,\s\up4(06))遺傳病、各種傳染病、eq\o(□,\s\up4(07))糖尿病、類風濕等疾病。eq\a\vs4\al([問題探究])1.動物乳腺生物反應器的優(yōu)點及限制有哪些？提示：優(yōu)點：①產(chǎn)量高，且易收獲目標產(chǎn)品，可以隨乳汁分泌而排到動物體外；②產(chǎn)品質量好；③成本低；④易提取。限制：受性別的限制，若從動物尿液中提取目的基因產(chǎn)物則不受性別限制。2．在培育動物乳腺生物反應器時，為什么將目的基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件重組在一起？提示：為了保證目的基因只在乳腺細胞中表達。3．干擾素的定義及作用分別是什么？提示：干擾素是動物或人體細胞受到病毒侵染后產(chǎn)生的一種糖蛋白，它是一種抗病毒的特效藥，對治療某些癌癥也有一定療效。典題分析題型二乳腺生物反應器的分析[例2]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(chǎn)所需要的藥品，如轉基因動物生產(chǎn)人的生長激素?？茖W家培養(yǎng)轉基因動物成為乳腺生物反應器時()A．僅僅利用了基因工程技術B．不需要乳腺蛋白基因的啟動子C．利用基因槍法將人的生長激素基因導入受精卵中D．需要進入泌乳期才能成為“批量生產(chǎn)藥物的工廠”解題分析培育轉基因動物時，除了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錯誤；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錯誤；將目的基因導入動物受精卵中利用的是顯微注射法，C錯誤；乳腺生物反應器生產(chǎn)的藥品需從乳汁中提取，因此轉基因動物進入泌乳期才能成為“批量生產(chǎn)藥物的工廠”，D正確。答案D[例3]下列有關乳腺生物反應器與大腸桿菌生產(chǎn)藥物的敘述錯誤的是()A．前者在乳汁中提取藥物，后者在細胞中或細胞產(chǎn)物中提取B．前者生產(chǎn)藥物的過程不需要嚴格滅菌，后者需要嚴格滅菌C．前者合成的蛋白質可加工成熟，后者合成的蛋白質一般不可加工成熟D．兩者的基因與人體基因結構均相同解題分析動物基因的結構與人類基因的結構基本相同，大腸桿菌基因的結構與人類基因的結構不同，D錯誤。答案D題后歸納乳腺生物反應器與工程菌比較知識點三基因治療與基因診斷知識梳理(1)概念：把eq\o(□,\s\up4(01))正?；驅氩∪梭w內，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。(2)分類①體外基因治療a．方法：先從病人體內獲得eq\o(□,\s\up4(02))某種細胞，如T淋巴細胞，進行培養(yǎng)，然后，在eq\o(□,\s\up4(03))體外完成基因轉移，再篩選成功轉移的細胞eq\o(□,\s\up4(04))擴增培養(yǎng)，最后重新eq\o(□,\s\up4(05))輸入患者體內。b．特點：操作復雜，但效果較為可靠。c．成果：將腺苷酸脫氨酶基因轉入患者eq\o(□,\s\up4(06))淋巴細胞或造血干細胞中，治療復合型免疫缺陷癥。②體內基因治療a．方法：直接向人體組織細胞中轉移eq\o(□,\s\up4(07))基因的治療方法。b．特點：方法簡便，但效果難以控制。c．成果：1994年美國科學家利用經(jīng)過修飾的腺病毒作載體，成功地將治療遺傳性囊性纖維化病的正常基因轉入患者肺組織中。(3)用于基因治療的基因種類：①正?；?；②反義基因；③自殺基因。(4)現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗階段。2．基因診斷(1)概念：也稱eq\o(□,\s\up4(01))DNA診斷，即在DNA水平上分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。(2)過程：用eq\o(□,\s\up4(02))放射性同位素(如32P)或eq\o(□,\s\up4(03))熒光分子標記的DNA分子做探針，利用eq\o(□,\s\up4(04))DNA分子雜交的原理，鑒定被檢測標本上的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。(3)特點：準確性高、eq\o(□,\s\up4(05))不受細胞類型和發(fā)病年齡的限制，可用于遺傳病的診斷。eq\a\vs4\al([問題探究])1.經(jīng)基因治療的患者體內是否還存在缺陷基因？提示：存在?；蛑委熤皇菍胝；颍]有去除缺陷基因。2．基因治療把健康的外源基因導入患者的哪些細胞中？提示：基因治療并非把健康的外源基因導入患者的所有細胞中，而只是導入某些功能細胞中，且是體細胞。3．基因治療是利用基因工程產(chǎn)品治療人類疾病嗎？提示：基因治療只是將正常的基因導入病人體內，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，并沒有利用基因工程生產(chǎn)藥物。典題分析題型三基因診斷與基因治療的區(qū)分[例4]下列關于基因工程應用的敘述，正確的是()A．基因治療就是把缺陷基因誘變成正常基因B．基因診斷的基本原理是DNA分子雜交C．一種基因探針能檢測水體中的各種病毒D．利用基因工程生產(chǎn)乙肝疫苗時，目的基因存在于人體B淋巴細胞的DNA中解題分析基因治療就是把健康的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，使基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能達到治療疾病的目的，A錯誤；基因診