2018_2019学年高中生物第一章基因工程第3课时基因工程的应用学案浙科版选修3.doc
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1、1第 3 课时 基因工程的应用知识内容 要求 考情解读基因工程的应用 a活动:提出生活中的疑难问题,设计用基因工程技术解决的方案c1.举例说出基因工程在遗传育种、疾病治疗和生态环境保护方面的应用。2.举例说出基因治疗的基本原理(含义、概念)。3.活动:提出生活中的疑难问题,设计用基因工程技术解决的方案。一、基因工程与遗传育种1转基因植物(1)转基因农作物抗除草剂,如转基因烟草。抗害虫,如转基因棉花。抗植物病毒(耐贮存),如转基因番茄。(2)转基因花卉:改变花卉的颜色。2转基因动物(1)具有多种优良的遗传性状,如转基因鼠、牛、羊。(2)加快生长速度,如转基因鼠、鱼、猪。(3)具有抗病能力,如转基
2、因鸡、牛。2探究 1图示解读完善下图,体会转基因植物的优点:1过程2培育转基因植物应用了哪些技术?答案 转基因技术、植物组织培养技术。3转基因植物的培育原理有哪些?答案 基因重组、植物细胞的全能性。4外源基因与 Ti 质粒连接需要什么酶?答案 限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶。5转基因植物的培育优点有哪些?答案 培育优点Error!6传统育种方法的不足:培育新品种所需时间较长,而且远缘亲本难以杂交。探究 2理性思维填写下列转基因动物的过程,思考回答相关问题:1转基因动物的含义:转入了外源基因的动物。2转基因动物的培育优点:省时、省力。3基因工程技术与传统育种技术的区别种类项目 基因工程技术
3、传统育种技术3转移的基因 不受生物体间亲缘关系的限制 种内个体间基因转移操作水平 分子水平 个体水平特点后代的表现可准确预期,需要时间短后代的表现预见性较差,需要时间长例 1 (2017河西区一模)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是( )A、的操作中使用了限制性核酸内切酶和 DNA 聚合酶B过程利用了膜的结构特性,显微镜下观察细胞的 Ti 质粒是筛选标志之一C应用 DNA 探针技术,可检测细胞中目的基因是否表达D一般情况下只要表现出抗虫性状,就表明植株发生了可遗传变异答案 D解析 、的操作表示形成重组 DNA 分子,该过程中使用了限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶,
4、A 项错误;光学显微镜下无法观察到质粒,该基因工程可以利用个体水平进行鉴定,即植株的叶片是否具有抗虫效果,B 项错误;检测细胞中目的基因是否表达需要利用抗原抗体杂交技术或个体水平的检测,C 项错误;一般情况下只要表现出抗虫性状,就表明植株发生了可遗传变异,D 项正确。例 2 下图表示转基因动、植物的培育过程。据图分析下列有关叙述正确的是( )A在获得目的基因的过程中,需要使用限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶等工具酶B受体细胞 A、B 一定均为受精卵C目的基因导入受体细胞 A 中通常用显微注射法D将目的基因导入受体细胞 B 时常使用大肠杆菌作为工具去侵染植物细胞答案 C解析 获得目的基因的过程
5、中,需要使用限制性核酸内切酶,不需要 DNA 连接酶,A 错误;一般受体细胞 A 为受精卵,受体细胞 B 为受精卵或体细胞,B 错误;将目的基因导入动物细胞通常用显微注射法,C 正确;将目的基因导入受体细胞 B 时,常用土壤农杆菌作为工具去侵染植物细胞,D 错误。深化拓展 转基因动物、植物及微生物的培养流程4二、基因工程与疾病治疗、生态环境保护1基因工程药物用基因工程方法制造的“工程菌” ,可以高效率地生产各种药品,如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等。2基因治疗(1)概念:基因治疗是向目标细胞中引入正常功能的基因,以纠正或补偿基因的缺陷,达到治疗的目的。(2)原理:正常基因导入病人体内细胞并且表达产
6、物发挥作用。(3)成功的首例:重度免疫缺陷症的临床基因治疗。治疗过程如下图:克隆人体正常的腺苷酸脱氨酶基因 ada 有缺陷的 T 淋巴细胞 转 入 培养、转化患者的症状缓解患者的骨髓组织 T 淋巴细胞可以产生腺苷酸脱氨酶ADA 注 射 思考 研究人员将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的什么细胞?为什么不能转入其他的体细胞?答案 T 淋巴细胞。腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的,T 淋巴细胞中具有这种酶(ADA)才能使患者的免疫功能得到修复。3生态环境保护(1)为了解决废塑料污染问题:利用细菌发酵和转基因植物生产聚羟基烷酯,用于合成可降解的生物塑料。(2)为了清除石油污染:改造分解石油的细菌
7、,提高其分解石油的能力。5(3)利用转基因微生物吸收环境中的重金属,降解有毒化合物和处理工业废水。思考 基因治疗是对致病基因进行修复吗?答案 基因治疗是将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞,以正常基因产物掩盖有缺陷基因产物达到治疗疾病的目的。受体细胞一般为体细胞而不是受精卵,基因治疗后只有一部分细胞含有正常基因。基因治疗没有影响原有基因,所以细胞中两种基因同时存在。例 3 有关基因工程的成果及应用的说法中,正确的是( )A用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒B基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大、品质优良的动物C基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良
8、和具有抗逆性的农作物D目前,在发达国家,基因治疗已用于临床实践答案 C解析 运用基因工程方法培育的抗虫植物只能防御害虫,不能抵抗病毒;基因工程在畜牧业上应用的主要目的是用于改善畜牧产品的品质;基因治疗目前处于初期的临床试验阶段。例 4 人类基因治疗报道,在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力,并且没有严重的副作用。基因治疗是指( )A把健康外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗疾病的目的B对有缺陷的细胞进行修复,从而使其恢复正常,达到治疗疾病的目的C运用人工诱变方法,使有基因缺陷的细胞发生基因突变,从而恢复正常D运用基因工程技术,把有缺陷的基因切
9、除,达到治疗疾病的目的答案 A解析 基因治疗只是将正常的基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的,而细胞中的缺陷基因并未修复,和正常基因同时存在,基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变,因而 B、C、D 的说法都不符合基因治疗的概念。Error!1采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵,培育出了转基因羊。但是,人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。下列有关叙述,正确的是( )A如果人凝血因子基因的核苷酸序列已知,可用人工合成的方法获得该目的基因B人体细胞中凝血因子基因进入羊受精卵细胞后,其传递和表达不再遵循中心法则6C在该转基因羊体内,人凝血因子基因存在于乳
10、腺细胞中,而不存在于其他体细胞中D人凝血因子基因开始转录后,DNA 聚合酶以 DNA 分子的一条链为模板合成 mRNA答案 A解析 基因的表达包括转录和翻译,基因的传递和表达遵循中心法则;转基因羊体内人凝血因子基因存在于羊所有体细胞中;人凝血因子基因开始转录后,RNA 聚合酶以 DNA 分子的一条链为模板合成 mRNA。2目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉,以下说法正确的是( )A抗虫基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达B抗虫基因导入棉花叶肉细胞后,可通过传粉、受精的方法,使抗虫性状遗传下去C标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因D转基因抗虫棉经过种植,棉铃虫不会产
11、生抗性,这样可以有效消灭棉铃虫答案 C解析 苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后需用农杆菌转化法导入棉花的叶肉细胞,不能直接进入棉花的叶肉细胞表达,A 项错误;叶肉细胞是体细胞,其基因不能通过有性生殖进行遗传,可以通过植物组织培养技术,使抗虫性状遗传下去,B 项错误;构建好的重组 DNA 分子中必须含有标记基因,以便于确定目的基因是否进入受体细胞内,C 项正确;棉铃虫抗性的产生是基因突变的结果,但抗虫棉的自然选择会使棉铃虫的抗性基因频率升高,D 项错误。3(2016温州中学期末)据报道,深圳某生物制品公司将人的乙肝抗原基因导入酵母菌,生产出的乙型肝炎疫苗致使婴儿接种后发生疑似预防接种异常反应
12、,并已出现死亡病例。下列关于此乙肝疫苗的说法正确的是( )A乙肝抗原基因可从酵母菌基因文库中获得B转基因酵母菌生产乙肝疫苗的理论基础之一是生物共用一套遗传密码C转基因过程中用到的质粒是一种类似于染色体上链状 DNA 的遗传物质D将乙肝抗原基因导入酵母菌时用 CaCl2处理酵母菌,可增大细胞膜的通透性答案 B解析 乙肝抗原基因应从乙肝病毒中获得,A 错误;乙肝病毒的基因能在酵母菌中表达出乙肝病毒的蛋白质是因为生物共用一套遗传密码,B 正确;质粒是位于细胞质中的环状DNA,C 错误;用 CaCl2处理酵母菌,可增大细胞壁的通透性,D 错误。4番茄营养丰富,是人们喜爱的一类蔬菜。普通番茄细胞中含有多
13、聚半乳糖醛酸酶基因,控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶,该酶能破坏细胞壁,使番茄软化,不耐贮藏。科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶基因导入番茄细胞,获得了抗软化番茄。下列关于培育抗软化番茄的叙述中,错误的是( )7A载体常用质粒B受体细胞是番茄细胞C目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因D目的基因的表达延缓了细胞的软化答案 C解析 抗软化番茄的培育常用质粒作载体,将目的基因(抗多聚半乳糖醛酸酶基因)与质粒结合形成重组 DNA 分子,利用含重组 DNA 分子的土壤农杆菌去感染普通番茄,从而获得抗软化番茄。5(2017浙江 91 高中联盟期中节选)如图表示运用基因工程技术生产胰岛素的三条途径。据图结合所
14、学知识回答下列问题:(1)为了便于将含有目的基因的细胞筛选出来,所选择的质粒上应该具有_基因。(2)培育转基因羊的过程中,科研人员通过感染或_技术将重组质粒 M 转移到受体细胞 A 中,受体细胞 A 应该是_细胞。(3)受体细胞 B 应该是莴苣的_(填“体细胞” “卵细胞”或“受精卵”),导入该细胞后,需对该细胞进行培养,经_过程形成愈伤组织,以适当配比的_诱导愈伤组织,直到再生出新植株。(4)过程常用的方法是用_来处理大肠杆菌,使其易于接纳重组质粒 M。答案 (1)标记 (2)显微注射 受精卵 (3)体细胞 脱分化 营养物质和生长调节剂(4)氯化钙解析 (1)基因工程所用质粒上具有标记基因,
15、能够用于筛选含有目的基因的受体细胞。(2)将目的基因导入动物细胞,采用的方法为显微注射法,受体细胞为受精卵。(3)由于植物细胞具有全能性,因此受体细胞 B 应该是莴苣的体细胞,导入该细胞后,需对该细胞进行培养,经脱分化过程形成愈伤组织,以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导愈伤组织,直到再8生出新植株。(4)将目的基因导入微生物细胞中常用的方法是用氯化钙来处理,使其易于吸纳重组质粒 M。题组一 基因工程与遗传育种1(2017暨阳联谊学校联考)下列有关抗寒铁皮石斛的叙述错误的是( )A抗寒基因的提取和转移需要专用的工具酶和载体B将抗寒基因导入农杆菌细胞不涉及碱基互补配对C只要抗寒基因能够表达,不同
16、的转基因抗寒铁皮石斛植株的抗寒能力相差不大D抗寒铁皮石斛的抗寒基因可能传递到近缘作物,从而造成基因污染答案 C解析 抗寒基因的提取需要利用限制性核酸内切酶,转移需要载体,A 正确;转基因技术操作过程中,将重组 DNA 分子导入受体细胞不存在遗传信息的传递和表达,不涉及碱基互补配对,B 正确;不同品种石斛导入的抗寒基因表达能力可能不同,因此抗寒能力也会存在差异,C 错误;抗寒铁皮石斛中的抗寒基因可能通过花粉等传递到近缘作物中,从而造成基因污染,D 正确。2北极比目鱼中有抗冻基因,其编码的抗冻蛋白具有 11 个氨基酸的重复序列,该序列重复次数越多,抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示
17、意图,有关叙述正确的是( )A过程获取的目的基因,可用于基因工程和比目鱼基因组测序B将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因,不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C过程构建的重组质粒缺乏标记基因,需要转入农杆菌才能进行筛选D应用 DNA 探针技术,可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达答案 B解析 图中是获取目的基因的过程,获取的目的基因可用于基因工程,但不能用于比目鱼基因组测序,A 错误;将多个抗冻基因编码区相连形成的能表达的新基因不再是抗冻基因,所以不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白,B 正确;是重组 DNA 分子的构建过程,重组DNA 分子通常由启动子、目的基因、终止子和标记基因构
18、成,其中标记基因的作用是筛选重组质粒,利用农杆菌转化法只能将质粒导入受体细胞,不能对重组质粒进行筛选,C 错9误;利用 DNA 探针技术检测目的基因是否导入受体细胞,利用抗原抗体杂交技术检测目的基因是否表达,D 错误。3如图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图( ampr为抗氨苄青霉素基因),其中表示相关的操作步骤,甲、乙表示相关结构或细胞。 Pst 酶和 Sma 酶切割基因后将产生不同的粘性末端。据图分析下列说法错误的是( )A图中甲代表的是重组 DNA 分子,乙可代表番茄细胞B可用 Pst 酶和 Sma 酶切割鱼的抗冻蛋白基因以避免目的基因末端发生任意连接C若用 Pst 酶和 Sma 酶切割质
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