普通高中课程标准实验教科书——生物选修3[人教版]1.3 基因工程的应用学习目标1．举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果2．关注基因工程的进展3．认同基因工程的应用促进生产力的提高4．从基因文库中获取目的基因5．利用PCR技术扩增目的基因学习方法本节课先预习教材后归纳知识，并通过小组讨论协作分析事例、达到学习目标新知探究 1．基础知识基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的几十年间，得到了飞速的发展，目前已成为生物科学的核心技术基因工程在实际应用领域也展示出美好的前景二）进行新课[自学]学生自学本节内容，最好提前预习并利用网络等途径获取基因工程应用的相关知识[生讲]学生讲解基因工程在植物、动物、基因治疗等方面的应用[总结]师总结：无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因转基因生物与目的基因的关系转基因生物目的基因目的基因从何来抗虫棉Bt毒蛋白基因苏云金芽孢杆菌抗真菌立枯丝核菌的烟草几丁质酶基因和抗毒素合成基因 抗盐碱和干旱作物调节细胞渗透压的基因 耐寒的番茄抗冻蛋白基因鱼抗除草剂大豆抗除草剂基因 增强甜味的水果降低乳糖的奶牛 甜味基因肠乳糖酶基因 生产胰岛素的工程菌人胰岛素基因人[思考]思考以下问题：1．什么叫乳腺生物反应器？ [生答]因为转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药品。
2．用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质比工厂化生产的优越之处有哪些？[生答] ①产量高；②质量好；③成本低；④易提取3．用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？获取目的基因（例如血清白蛋白基因）→构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）4．什么叫工程菌？[生答] 用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系称为工程菌5．什么是基因治疗，基因治疗的过程是怎样的？[生答]基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功效，从而达到治疗疾病的目的是治疗遗传病的最有效手段基因治疗的方法：（1）体外基因治疗：从病人体内获得某种细胞进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内2）体内基因治疗：利用经过修饰的腺病毒作载体，成功地将正常基因转入患者组织细胞内[讲解]基因诊断、基因芯片与基因治疗：通过基因诊断可以对肿瘤、遗传病等进行早期诊断基因芯片能够通过尽可能少的样品和尽可能少的检测次数，检测出尽可能多的基因差别，其应用有发现病症的相关基因、用于传染病的检测等。
基因治疗是把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段三）课堂总结、点评 抗虫转基因植物 抗病转基因植物转基因植物 抗虫逆转基因植物 改良植物品质 提高动物生长速度 改善畜产品的品质 转基因动物 用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体基因工程药物 基因治疗（四）实例探究［例］不属于基因工程方法生产的药物是A．干扰素 B．白细胞介素C．青霉素 D．乙肝疫苗【解析】 基因工程生产的药物有胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品、乙肝疫苗等而青霉素是发酵工程的产品之一答案】 C五）巩固练习1．若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其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．避免氮肥过多引起环境污染 D．改良土壤结构2．基因治疗是指（ ） A．对有基因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 B．把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的 C．运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常 D．运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的3．疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是（ ）A．口服化学药物 B．注射化学药物C．采用基因疗法替换致病基因 D．利用辐射或药物诱发致病基因突变4．应用基因工程技术诊断疾病的过程中，必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。
基因探针所利用的原理是（ ） A．DNA分子杂交原理 B．DNA能自我复制 C．DNA分子上有许多基因 D．基因在体细胞中成对存在5．在基因诊断技术中，所用的探针DNA分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作用是（ ）A．为形成杂交的DNA分子提供能量B．引起探针DNA产生不定向的基因突变 C. 作为探针DNA的示踪元素 D．增加探针DNA的分子量6．下列关于基因工程应用的叙述，正确的是（ ） A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因 B．一种基因探针能检测水体中的各种病毒 C．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交D．原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良7．采用基因工程的方法培育抗棉虫，下列导入目的基因的作法正确的是（ ） ①将毒素蛋白注射到棉受精卵中 ②将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中 ③将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养 ④将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵 A．①② B．②③ C．③④ D．④①8．科学家能利用基因工程技术培育出特殊的西红柿、香蕉，食用后人体内可产生特定的抗体，这说明这些西红柿、香蕉中的某些物质至少应（ ） A．含有丰富的免疫球蛋白 B．含有某种抗原决定簇 C．含有一些生活的病菌 D．能刺激人体内的效应T细胞分泌抗体9．在培育转基因植物研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。
下图为获得抗虫棉的技术流程导入抗虫基因 B培养选择 A构建含重组质粒土壤农杆菌重组质粒土壤农杆菌含kan质粒侵染 C诱导选择分化 D检测离体棉花叶片组织再生植株愈伤组织转基因抗虫植株 （1）A过程需要的酶有______________________、_______________________ （2）B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是①_________________________________________________________ ，②_________________________________________________________ （3）C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入________________ （4）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律①若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为_ ___②若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占____________%。
10．基因工程是在现代生物学、化学和工程学基础上建立和发展起来的，并有赖于微生物学理论和技术的发展运用基因工程基本操作流程如下图，请据图分析回答：（1）图中A是 ；在基因工程中，需要在 酶的作用下才能完成剪接过程 （2）在下图基因工程的操作过程中，可以遵循碱基互补配对原则的步骤有 用图中序号表示） （3）从分子水平分析不同种生物之间的基因移植成功的主要原因是 ，也说明了不同生物共用一套 （4）研究中发现，番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，导致害虫无法消化食物而被杀死，人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内，玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，玉米这种变异的来源是 （5）科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，并用基因工程的方法将该基因导入金茶花叶片细胞的染色体DNA上，经组织培养长成的植株具备了抗病性，这说明 答案：1、Ｃ ２、B ３、Ｃ ４Ｂ ５、Ｃ 6、C 7、Ｃ 8、B9．（1）限制性内切酶 DNA连接酶 （2）具有标记基因 能在宿主细胞中复制并稳定保存 （3）卡那霉素 （4）①3：1 ②10010．（1）载体 限制性核酸内切酶和DNA连接 （2）②④ （①②④） （3）不同生物的DNA分子基本结构是相同的 密码子 （4）基因重组 （5）目的基因（产物）在受体细胞内已表达[三星训练]★每题2分，★★每题3分，★★★每题5分。
去伪存真：锦上添花：★资料袋★资料袋利用微生物生产药物的优越性所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物与传统的制药相比有以下优越性：（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品2）可以解决传统制药中原料来源的不足例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到1978年科学家用2 000 L大肠杆菌发酵液得到100 g胰岛素，相当于从1 000 kg猪胰脏中提取的量又如，生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长素利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？1,3,5关于病毒外壳蛋白（coat protein，CP）基因导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说一种假说认为：CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。
另一种假说认为：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来然而最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用利用CP介导的抗病毒性还存在一些问题：①转基因植物对病毒的抗性有局限性，仅限于特定的病毒（被使用CP基因的病毒）或密切相关的病毒；②转基因植物大多数只是发病延缓，一般为两周，并非根治；③潜在着植物表达的外壳蛋白包被与另一种病毒形成新的杂合病毒的危险评价与反思旧知回顾得分：新知探究得分：三星训练得分：总 分： 1．自我评价： 2.课后反思。