2019-2020年高中生物 第4章 基因工程 第3節(jié) 基因工程的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景同步備課教學(xué)案 北師大版選修3.doc

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2019-2020年高中生物 第4章 基因工程 第3節(jié) 基因工程的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景同步備課教學(xué)案 北師大版選修3 [目標(biāo)導(dǎo)讀]　1.閱讀教材P83～86內(nèi)容，了解動(dòng)植物基因工程成果。2.分析教材P86～91圖文，簡述基因治療和基因芯片。 [重難點(diǎn)擊]　1.動(dòng)植物基因工程成果。2.基因治療和基因芯片。 方式一　基因工程自20世紀(jì)70年代興起后，在短短的幾十年間，得到了飛速的發(fā)展，目前已經(jīng)成為生物科學(xué)的核心技術(shù)?；蚬こ淘趯?shí)際應(yīng)用領(lǐng)域——農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源和醫(yī)療衛(wèi)生等方面，也展示出美好的前景。我們今天就一起來分享一下它的成果吧！ 方式二　胰島素是治療糖尿病的特效藥。一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100 kg胰腺只能提取4～5 g胰島素。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價(jià)格昂貴，遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)需要。1979年，科學(xué)家將動(dòng)物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實(shí)現(xiàn)了表達(dá)。1982年，美國一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投入市場，售價(jià)降低了30%～50%?？梢钥闯隼棉D(zhuǎn)基因微生物生產(chǎn)藥物與傳統(tǒng)的制藥相比的優(yōu)越性：無需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品、降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員，而且可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源不足的問題。 基因工程取得了哪些豐碩成果，還有哪些進(jìn)展，讓我們一起來學(xué)習(xí)吧。 一、動(dòng)植物基因工程成果 1．植物基因工程成果 (1)突破了傳統(tǒng)雜交育種的局限性 ①傳統(tǒng)雜交育種的不足：育種周期長，易丟失優(yōu)良基因。 ②轉(zhuǎn)基因植物的實(shí)例 a．抗病植物：如抗病毒的煙草和馬鈴薯是導(dǎo)入了抗病毒基因。 b．抗蟲植物：抗蟲玉米和抗蟲棉花是把蘇云金桿菌體內(nèi)的一種編碼毒素蛋白的基因?qū)胗衩缀兔藁?，減少了噴灑農(nóng)藥造成的污染。 c．優(yōu)質(zhì)植物：把編碼賴氨酸的基因轉(zhuǎn)入小麥基因組，培育出了富含賴氨酸的小麥。 ③轉(zhuǎn)基因技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：克服了遠(yuǎn)源種及種間雜交不育或不能雜交的障礙，使得生物界存在的抗病蟲害基因、優(yōu)良的品質(zhì)基因等都可以重組到植物染色體上，從而培育出優(yōu)良的品種，同時(shí)還縮短了育種周期。 (2)開辟了生產(chǎn)疫苗的新途徑：科學(xué)家培育出一種可以生產(chǎn)乙肝疫苗的轉(zhuǎn)基因胡蘿卜，通過生吃或榨汁食用就可以達(dá)到接種疫苗的效果。 2．動(dòng)物基因工程成果 (1)改良畜禽經(jīng)濟(jì)性狀的新思路 ①快速生長動(dòng)物：通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，使受體動(dòng)物合成某些必需的氨基酸，或改變動(dòng)物的生長調(diào)節(jié)系統(tǒng)，進(jìn)而促進(jìn)動(dòng)物生長、提高飼料的利用率。如把人的生長激素基因?qū)胴i的受精卵得到的轉(zhuǎn)基因豬生長速度和飼料利用效率顯著提高。 ②抗病動(dòng)物：將抗病基因?qū)雱?dòng)物體內(nèi)，提高動(dòng)物的抗病能力。 (2)動(dòng)物生物反應(yīng)器為醫(yī)藥事業(yè)開辟了新途徑 ①乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)勢 a．乳腺是外分泌器官，乳汁不會(huì)影響轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng)。 b．從乳汁中獲取的基因產(chǎn)物，不但產(chǎn)量高，易提純，而且表達(dá)的蛋白質(zhì)經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。 ②動(dòng)物生物反應(yīng)器生產(chǎn)的藥物 α1－抗胰蛋白酶、凝血因子、生長激素等。 知識(shí)提煉　基因工程育種和傳統(tǒng)雜交育種的比較 項(xiàng)目 雜交育種 基因工程育種 原理 基因重組 異源DNA(基因)重組 處理 方法 雜交→自交→篩選。先通過兩個(gè)具有不同優(yōu)良性狀的純種雜交得到F1，然后再將F1自交，人工篩選獲取所需品種 提取→重組→導(dǎo)入→篩選→表達(dá)。即目的基因的獲得→基因表達(dá)載體的構(gòu)建→目的基因的導(dǎo)入→目的基因的檢測與表達(dá)產(chǎn)物的測定 優(yōu)點(diǎn) 操作簡便 可以按照人的意愿改造生物，克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，目的性強(qiáng)，科技含量高 缺點(diǎn) 育種時(shí)間長 技術(shù)復(fù)雜、操作繁瑣 應(yīng)用生物工程技術(shù)可獲得人們需要的生物新品種或新產(chǎn)品。請據(jù)圖回答下列問題： 1．在培育轉(zhuǎn)人生長激素基因牛的過程中，①過程需要的工具酶有哪些？②過程常用的方法是什么？ 答案　限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶；顯微注射技術(shù)。 2．該轉(zhuǎn)基因牛的所有細(xì)胞中都有人的生長激素基因嗎？為什么？ 答案　都有。因?yàn)樵撧D(zhuǎn)基因牛的所有細(xì)胞都來自受精卵的有絲分裂。 3．要使轉(zhuǎn)人生長激素基因?？赏ㄟ^分泌的乳汁來生產(chǎn)人生長激素，在基因表達(dá)載體中，應(yīng)如何設(shè)計(jì)？ 答案　在人生長激素基因的上游連接上專一在乳腺細(xì)胞中表達(dá)的蛋白質(zhì)基因的啟動(dòng)子。 4．抗蟲棉的培育過程中，受體細(xì)胞一定也是受精卵嗎？ 答案　不一定。也可以是體細(xì)胞。 5．抗蟲棉培育成功后，其效果會(huì)不會(huì)持久不變？ 答案　不會(huì)，棉鈴蟲也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生抗性。 1．繼哺乳動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器研發(fā)成功后，膀胱生物反應(yīng)器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近，科學(xué)家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答下列問題： (1)將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用的方法是____________________。 (2)進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí)，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入__________中，原因是____________________。 (3)通常采用______________________技術(shù)檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。 (4)在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的____________細(xì)胞中特異表達(dá)。 答案　(1)顯微注射法　(2)受精卵(或早期胚胎)　受精卵(或早期胚胎細(xì)胞)具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞中表達(dá)　(3)分子雜交檢測　(4)膀胱上皮 解析　在基因工程中，若受體細(xì)胞是動(dòng)物細(xì)胞，常采用顯微注射的方法導(dǎo)入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮細(xì)胞合成人的生長激素，在進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí)，當(dāng)作受體細(xì)胞的通常是受精卵，其原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞中得到表達(dá)。檢測目的基因是否插入到受體細(xì)胞的基因組，通常采用的是DNA分子雜交技術(shù)。 二、基因治療和基因芯片 1．基因治療 (1)基本原理：將健康和正常的基因通過某種載體導(dǎo)入人體細(xì)胞中有缺損或有變異基因的部位，并使目的基因在機(jī)體內(nèi)有效表達(dá)，達(dá)到防治疾病的目的。 (2)操作程序：目的基因的選擇和制備→運(yùn)載體的選擇→靶細(xì)胞的選擇→目的基因進(jìn)入靶細(xì)胞的方式→外源基因表達(dá)的檢測。 (3)治療對(duì)象：血友病、嚴(yán)重貧血、關(guān)節(jié)炎、心血管病、癌癥、甚至艾滋病等疑難頑癥。 (4)存在的問題 ①目的基因的安全性問題 a．應(yīng)確認(rèn)目的基因進(jìn)入人體后不會(huì)產(chǎn)生有害的遺傳變異。 b．目的基因的表達(dá)應(yīng)有一定的可控性。 ②運(yùn)載體問題 運(yùn)載體 優(yōu)點(diǎn) 不足 脂質(zhì)體 導(dǎo)入效率低，無靶向性 病毒 逆轉(zhuǎn)錄病毒 安全；針對(duì)增殖的細(xì)胞 導(dǎo)入效率非常低 腺病毒 導(dǎo)入效率高；可以對(duì)生殖細(xì)胞進(jìn)行導(dǎo)入，便于治療遺傳病與代謝病 引起嚴(yán)重的免疫反應(yīng) ③致病多基因問題：對(duì)多基因遺傳病難以收到較好的療效。 2．基因芯片 (1)制作過程 將多個(gè)DNA片段粘在玻璃上，將每一個(gè)DNA片段的序列信息和所粘貼的位置貯存到計(jì)算機(jī)里。 (2)工作原理：分子雜交技術(shù)。 待測DNA樣品→熒光標(biāo)記→與基因芯片進(jìn)行分子雜交→信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)分析→檢測出待測樣品的DNA序列。 (3)優(yōu)點(diǎn)：一次可以檢測大量的基因。 (4)基因芯片的用途 ①監(jiān)測基因表達(dá)的變化、分析基因序列、尋找新的基因和新的藥物分子。 ②研究基因的功能以及生物體在進(jìn)化、發(fā)育、遺傳等過程中的規(guī)律。 復(fù)合型免疫缺陷癥是一種遺傳疾病，患者由于腺苷脫氨酶基因出現(xiàn)缺陷，造成體內(nèi)缺乏腺苷脫氨酶；而腺苷脫氨酶是人體免疫系統(tǒng)發(fā)揮正常功能作用所必需的，因此，患者不能抵抗病原微生物的威脅。下圖是用基因治療的方法治療該病的過程圖，請分析下列問題： 1．治療該病可不可以將正常人的免疫細(xì)胞直接輸入患者體內(nèi)？ 答案　不行。會(huì)發(fā)生排斥反應(yīng)，輸入的細(xì)胞無法存活。 2．研究人員將腺苷脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者的什么細(xì)胞？為什么不能轉(zhuǎn)入其他的體細(xì)胞？ 答案　淋巴細(xì)胞。腺苷脫氨酶是人體免疫系統(tǒng)發(fā)揮正常功能所必需的，淋巴細(xì)胞中具有這種酶才能產(chǎn)生免疫物質(zhì)。 3．經(jīng)基因治療的患者體內(nèi)是否還存在缺陷基因？ 答案　存在?；蛑委熤皇菍?dǎo)入正?；?，并沒有去除缺陷基因。 4．怎樣鑒定該患者是否治療成功？ 答案　鑒定患者產(chǎn)生抗體的能力是否明顯改善，免疫能力是否明顯提高。 知識(shí)拓展　體外基因治療和體內(nèi)基因治療的比較 途徑 比較　　 體外基因治療 體內(nèi)基因治療 不同點(diǎn) 方法 從患者體內(nèi)獲得某種細(xì)胞→細(xì)胞培養(yǎng)→體外完成基因轉(zhuǎn)移→篩選、細(xì)胞擴(kuò)增→輸入體內(nèi) 外源基因→載體攜帶體內(nèi)相應(yīng)組織細(xì)胞 特點(diǎn) 操作復(fù)雜，但效果可靠 方法較簡單，但效果難以控制 相同點(diǎn) 都是將外源基因?qū)氚屑?xì)胞，以糾正缺陷基因，目前兩種方法都處于臨床試驗(yàn)階段 2．基因治療是指(　　) A．用DNA探針修復(fù)缺陷基因 B．用DNA探針檢測疾病 C．將正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中 D．將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞 答案　C 解析　基因治療是指將人的正?；蚧蛴兄委熥饔玫幕蛲ㄟ^一定方式導(dǎo)入病人的靶細(xì)胞，以糾正基因的缺陷，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病目的的生物醫(yī)學(xué)新技術(shù)。 3．下列關(guān)于基因芯片的應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．對(duì)藥物進(jìn)行基因芯片檢測 B．只能對(duì)細(xì)胞分化的基因表達(dá)情況進(jìn)行分析 C．通過對(duì)正常和疾病狀態(tài)下基因表達(dá)情況的研究可以尋找和發(fā)現(xiàn)新基因 D．研究生物體在進(jìn)化、發(fā)育和遺傳過程中的規(guī)律 答案　B 解析　基因芯片可以用于監(jiān)測基因表達(dá)的變化、分析基因序列、尋找新的基因和新的藥物分子，還可以用來研究基因的功能以及生物體在進(jìn)化、發(fā)育、遺傳等過程中的規(guī)律。 1．能夠使植物體表達(dá)動(dòng)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 答案　C 解析　要讓動(dòng)物蛋白在植物體內(nèi)表達(dá)，必須將控制動(dòng)物蛋白合成的相關(guān)基因?qū)胫参锛?xì)胞中并讓其表達(dá)，因此需要通過基因工程技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。 2．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物成功表達(dá)后，以下說法正確的是(　　) A．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抵抗所有病毒 B．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物對(duì)病毒的抗性具有局限性或特異性 C．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抗害蟲 D．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳，不會(huì)變異 答案　B 解析　抗病毒轉(zhuǎn)基因植物只能抵抗某些病毒，不是所有病毒，不可以抗蟲，抗病毒基因和植物體其他基因一樣存在基因突變的可能。 3．科學(xué)家已能運(yùn)用基因工程技術(shù)，讓羊合成并由乳腺分泌抗體，下列相關(guān)敘述中，正確的是(　　) ①該技術(shù)將導(dǎo)致定向變異　②DNA連接酶把目的基因與運(yùn)載體黏性末端的堿基對(duì)連接起來?、鄣鞍踪|(zhì)中的氨基酸序列可為合成目的基因提供資料?、苁芫咽抢硐氲氖荏w A．①②③④ B．①③④ C．②③④ D．①②④ 答案　B 4．治療復(fù)合型免疫缺陷癥、白化病、囊性纖維化病等人類遺傳病的根本途徑是(　　) A．口服化學(xué)藥物 B．注射化學(xué)藥物 C．利用輻射或藥物誘發(fā)致病基因突變 D．采用基因治療法糾正或彌補(bǔ)缺陷基因帶來的影響 答案　D 解析　治療遺傳病的根本途徑是基因治療。 5．如圖所示為人體正常紅細(xì)胞和鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者紅細(xì)胞形態(tài)及鐮刀型細(xì)胞貧血癥的基因治療過程，請回答以下問題： (1)_________圖細(xì)胞為鐮刀型細(xì)胞貧血癥的紅細(xì)胞，這種病是由于________________造成的。 (2)寫出以下結(jié)構(gòu)或物質(zhì)的名稱： A．________________________；D.________________。 (3)寫出以下過程的操作內(nèi)容： ①________________________________________________________________________； ②用攜帶正?；虻倪\(yùn)載體(病毒)侵染造血干細(xì)胞； ③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________。 (4)該方法屬于__________(填“體內(nèi)”或“體外”)基因治療，其特點(diǎn)是_________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)乙　基因突變　(2)合成血紅蛋白的正?；?目的基因)　造血干細(xì)胞　(3)將正常基因?qū)氲竭\(yùn)載體中　將基因表達(dá)載體(攜帶正?；?導(dǎo)入到造血干細(xì)胞染色體上　將經(jīng)過改造的造血干細(xì)胞輸入到患者骨髓中產(chǎn)生正常的血細(xì)胞　(4)體外　操作復(fù)雜但效果較為可靠 解析　(1)由于基因突變使紅細(xì)胞在形態(tài)上呈鐮刀狀而易破碎，如圖乙。(2)在基因治療過程中，A為目的基因，可以與運(yùn)載體結(jié)合后導(dǎo)入受體細(xì)胞中，D作為受體細(xì)胞，應(yīng)為具有持續(xù)分裂能力的造血干細(xì)胞。(3)基因治療過程應(yīng)有四個(gè)步驟；其中③為將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞D的染色體上，④為將具有正常功能的造血干細(xì)胞轉(zhuǎn)移至體內(nèi)，由此可知，此過程為體外基因治療。 課時(shí)作業(yè) [基礎(chǔ)過關(guān)] 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)境保護(hù)上的重要意義是(　　) A．減少氮肥使用量，降低生產(chǎn)成本 B．減少氮肥生產(chǎn)量，節(jié)約能源 C．避免使用氮肥過多引起的環(huán)境污染 D．改良土壤的群落結(jié)構(gòu) 答案　C 解析　農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用氮肥容易造成水體富營養(yǎng)化，引起淡水“水華”、海洋“赤潮”現(xiàn)象，造成環(huán)境污染。利用基因工程技術(shù)培育能固氮的水稻新品種，可減少氮肥施用量，避免水體富營養(yǎng)化，保護(hù)環(huán)境。 2．運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法，將抗菜青蟲的Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)質(zhì)油菜里，培育出抗蟲的轉(zhuǎn)基因油菜品種。根據(jù)以上信息，下列敘述正確的是(　　) A．Bt毒蛋白基因的化學(xué)成分是蛋白質(zhì) B．Bt毒蛋白基因中會(huì)有菜青蟲的遺傳物質(zhì) C．轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜能產(chǎn)生殺蟲蛋白是由于具有Bt毒蛋白基因 D．轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜產(chǎn)生的殺蟲蛋白是無機(jī)物 答案　C 解析　轉(zhuǎn)基因油菜抗蟲性狀的出現(xiàn)，是通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)導(dǎo)入的外源Bt毒蛋白基因在油菜體內(nèi)表達(dá)的緣故。Bt毒蛋白基因?yàn)殡p鏈的DNA片段，來自原核生物，其中不含有菜青蟲的遺傳物質(zhì)。Bt毒蛋白基因表達(dá)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)是高分子有機(jī)化合物。 3．動(dòng)物乳腺反應(yīng)器是指(　　) A．利用微生物發(fā)酵原理生產(chǎn)乳汁代用品的發(fā)酵罐 B．通過細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)動(dòng)物乳腺細(xì)胞獲得其細(xì)胞產(chǎn)物的培養(yǎng)設(shè)備 C．乳汁中含有表達(dá)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物 D．安裝在哺乳動(dòng)物乳腺中的監(jiān)測儀器，用于研究乳汁中某些物質(zhì)的生成途徑 答案　C 4．基因治療是把健康的外源基因?qū)?　　) A．患者的所有細(xì)胞中 B．患者的某些功能細(xì)胞中 C．患者的DNA分子中 D．以上均不正確 答案　B 解析　基因治療是向目標(biāo)細(xì)胞(患者的某些功能細(xì)胞)中引入正常功能的基因，以糾正或補(bǔ)償基因的缺陷，達(dá)到治療目的。而不是把健康的外源基因?qū)胨械募?xì)胞或DNA分子中。 5．上海醫(yī)學(xué)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(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍。“轉(zhuǎn)基因動(dòng)物”是指(　　) A．提供基因的動(dòng)物 B．基因組中增加外源基因的動(dòng)物 C．能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物 D．能表達(dá)基因信息的動(dòng)物 答案　B 解析　轉(zhuǎn)基因生物是指利用基因工程技術(shù)導(dǎo)入外源基因培育出的能夠?qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指基因中增加了外源基因的動(dòng)物，如題目中的轉(zhuǎn)基因牛攜帶有外源的白蛋白基因。 6．由南開大學(xué)研發(fā)的“乙肝病毒基因診斷芯片”是具有450個(gè)點(diǎn)的基因芯片，記錄著429種肝炎病毒基因類型，每個(gè)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)一段病毒基因序列，可以檢測出患者的病毒類型和變異情況。下列有關(guān)基因芯片的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．該芯片含有429段基因序列 B．原理是DNA分子雜交技術(shù) C．DNA探針是待測樣品 D．一次可以檢測大量的基因 答案　A [能力提升] 7．番茄營養(yǎng)豐富，是人們喜愛的蔬菜。普通番茄細(xì)胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控制細(xì)胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細(xì)胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏?？茖W(xué)家通過基因工程將一種抗多聚半乳糖醛酸酶的基因?qū)敕鸭?xì)胞，獲得了抗軟化番茄。下列關(guān)于培育抗軟化番茄的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．運(yùn)載工具是質(zhì)粒 B．受體細(xì)胞是番茄細(xì)胞 C．目的基因?yàn)槎嗑郯肴樘侨┧崦富? D．目的基因的表達(dá)延緩了細(xì)胞的軟化 答案　C 解析　抗軟化番茄的培育是以質(zhì)粒作為運(yùn)載體，將目的基因(抗多聚半乳糖醛酸酶基因)與質(zhì)粒結(jié)合形成重組DNA，利用含重組DNA的土壤農(nóng)桿菌去感染普通番茄，目的基因進(jìn)入普通番茄細(xì)胞中的染色體DNA上，從而使多聚半乳糖醛酸酶基因不能表達(dá)。 8．科學(xué)家運(yùn)用基因工程技術(shù)，將人凝血因子基因?qū)肷窖虻腄NA中，培育出羊乳腺生物反應(yīng)器，使羊乳汁中含有人凝血因子。以下有關(guān)敘述，正確的是(　　) A．可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導(dǎo)入羊的受精卵中 B．在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子存在于乳腺細(xì)胞，而不存在于其他細(xì)胞 C．人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，DNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA D．科學(xué)家將人凝血因子基因與乳腺蛋白基因重組在一起，從而使人凝血因子基因只在乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá) 答案　A 解析　將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法，因此可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導(dǎo)入羊的受精卵，A正確；在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子存在于所有細(xì)胞中，但只在乳腺細(xì)胞中表達(dá)，B錯(cuò)誤；人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，RNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA，C錯(cuò)誤；科學(xué)家將人凝血因子基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，從而使人凝血因子基因只在乳腺細(xì)胞中特異表達(dá)，D錯(cuò)誤。 9．1996年10月，在上海奉新動(dòng)物實(shí)驗(yàn)場成功培育出5只整合了人凝血因子Ⅸ基因的轉(zhuǎn)基因羊(3只公羊A1、A2、A3,2只母羊B1、B2)，其中母羊B1于次年產(chǎn)下小羊羔進(jìn)入了泌乳期。下列各項(xiàng)，哪些可能含有人活性凝血因子Ⅸ蛋白(　　) ①母羊B1的乳汁中?、谖桂B(yǎng)轉(zhuǎn)基因羊乳汁的其他小羊細(xì)胞中?、酃駻1的體細(xì)胞中?、苣秆駼1產(chǎn)下的小羊羔身體中 A．①③ B．②④ C．①③④ D．①②③④ 答案　C 解析　培育出的5頭轉(zhuǎn)基因羊都能產(chǎn)生人凝血因子，但喂養(yǎng)了轉(zhuǎn)基因羊乳汁的小羊細(xì)胞內(nèi)沒有人凝血因子，因?yàn)槟蜃訉儆诘鞍踪|(zhì)，在羊的消化道內(nèi)被分解成了氨基酸，故排除②項(xiàng)。 10．腺苷脫氨酶(ADA)基因缺陷癥是一種免疫缺陷病，對(duì)患者采用基因治療的方法是：取出患者的淋巴細(xì)胞，進(jìn)行體外培養(yǎng)時(shí)轉(zhuǎn)入正常ADA基因，再將這些淋巴細(xì)胞注射入患者體內(nèi)，使其免疫功能增強(qiáng)，能正常生活。下列有關(guān)敘述中，不正確的是(　　) A．正常ADA基因替換了患者的缺陷基因 B．正常ADA基因通過控制ADA的合成來影響免疫功能 C．淋巴細(xì)胞需在體外擴(kuò)增后再注射入患者體內(nèi) D．腺苷脫氨酶(ADA)基因缺陷癥屬于先天性免疫缺陷病 答案　A 解析　基因治療是將正常的基因?qū)氲接谢蛉毕莸募?xì)胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA來影響免疫功能；為獲得大量含ADA正?；虻牧馨图?xì)胞，需在體外擴(kuò)增后再注入患者體內(nèi)；腺苷脫氨酶(ADA)基因缺陷癥屬于先天性免疫缺陷病。 11．利用基因工程生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物，經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。第一階段：將人的基因轉(zhuǎn)入細(xì)菌細(xì)胞；第二階段：將人的基因轉(zhuǎn)入小鼠等動(dòng)物的細(xì)胞。前兩個(gè)階段都是進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，提取藥物。第三階段：將人的基因轉(zhuǎn)入高等動(dòng)物體，飼養(yǎng)這些動(dòng)物，從乳汁、尿液等中提取藥物。請回答下列問題： (1)將人的基因轉(zhuǎn)入異種生物的細(xì)胞或個(gè)體內(nèi)，能夠產(chǎn)生藥物蛋白的原理是基因能控制__________________________________(以遺傳信息圖示表示)過程。 (2)為了獲得更多的目的基因，可以用______________技術(shù)使目的基因在生物體外大量擴(kuò)增。 (3)由于重組DNA分子成功導(dǎo)入受體細(xì)胞的頻率__________，所以在轉(zhuǎn)化后通常需要進(jìn)行__________操作。 (4)利用轉(zhuǎn)基因牛、羊乳汁提取藥物工藝簡單，甚至可以直接飲用治病。如果將藥物蛋白基因移到動(dòng)物如牛、羊的膀胱上皮細(xì)胞中，利用轉(zhuǎn)基因牛、羊尿液生產(chǎn)提取藥物比乳汁提取藥物的更大優(yōu)越性在于：處于不同發(fā)育時(shí)期的______________(填性別)動(dòng)物都可以產(chǎn)生藥物。 答案　(1)DNA→RNA→蛋白質(zhì)(性狀)　(2)PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))　(3)低　篩選　(4)雌、雄性 解析　基因工程成功的標(biāo)志是合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)，表達(dá)出相應(yīng)的性狀；在實(shí)驗(yàn)室中可以通過PCR技術(shù)對(duì)目的基因進(jìn)行擴(kuò)增；目前條件下，基因工程的成功率還是比較低的，所以要進(jìn)行逐步地篩選；在選擇基因表達(dá)生物時(shí)，要注意方便與可行性。 12．1990年科學(xué)家們對(duì)一位缺乏腺苷脫氨酶基因而患先天性體液免疫缺陷病的美國女孩進(jìn)行基因治療，其方法是首先將患者的白細(xì)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(xì)胞中，再將這些轉(zhuǎn)基因白細(xì)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。據(jù)材料回答下列問題： (1)基因治療是把健康的______________導(dǎo)入有______________的細(xì)胞中，以達(dá)到治療疾病的目的。 (2)在基因治療過程中，逆轉(zhuǎn)錄病毒的作用相當(dāng)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(xì)胞是________________。 (3)將轉(zhuǎn)基因白細(xì)胞多次回輸?shù)交颊唧w內(nèi)后，免疫能力趨于正常是由于白細(xì)胞中能合成______________。 (4)如圖中甲所示的方法是從______________的DNA中直接分離出基因，圖乙所示的方法是用____________的方法人工合成基因。 答案　(1)外源基因　基因缺陷(或變異基因)　(2)運(yùn)載體(或基因的運(yùn)輸工具)　腺苷脫氨酶基因　白細(xì)胞 (3)腺苷脫氨酶　(4)供體細(xì)胞　反轉(zhuǎn)錄 解析　第(4)小題中圖甲表示用限制性內(nèi)切酶將供體細(xì)胞的DNA切成許多片段，然后將片段通過運(yùn)載體轉(zhuǎn)入到不同的受體細(xì)胞，從中找到目的基因。圖乙表示用目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA，再合成雙鏈DNA，從而獲得目的基因。 13．閱讀材料，回答有關(guān)問題。 材料　可能成為世界首例實(shí)現(xiàn)商品化的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 誕生于武漢的能快速生長的轉(zhuǎn)基因鯉魚，可能成為世界上第一種走出實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)商品化的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。 轉(zhuǎn)基因鯉魚有兩種。一種是帶有草魚生長激素基因的轉(zhuǎn)基因鯉魚F1，和普通鯉魚不同的是，它的背部高高隆起，肌肉十分發(fā)達(dá)。另一種是具有草魚生長激素基因的轉(zhuǎn)基因三倍體鯉魚“吉鯉”，它長得酷似鯉魚，除了有兩套鯉魚染色體外，還多了一套鯽魚的染色體。 基因改造在它們身上顯示出巨大威力。據(jù)測算，飼養(yǎng)轉(zhuǎn)基因鯉魚F1和吉鯉，經(jīng)濟(jì)效益比普通鯉魚可分別提高12.6%和52.11%。 不過專家們也指出：盡管轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品帶來的農(nóng)業(yè)利益十分誘人，但不能不考慮其潛在的危險(xiǎn)性，如果把抗藥性基因、產(chǎn)生毒素的基因、致癌基因也導(dǎo)入到與人類有關(guān)的生物中，或?qū)嶒?yàn)室中培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)微生物中，如果它們逃逸出去，將是一場災(zāi)難。即使不是這樣，某些基因拼接出來的生物，其性狀也很難推測，它們的出現(xiàn)對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)是何種影響，也難以預(yù)料。因此，必須慎重對(duì)待。 最引人注目的是，吉鯉都是不能生育的。也就是說，不用擔(dān)心它在推廣過程中與其他動(dòng)物雜交引起生態(tài)危害。在中試基地，專家對(duì)轉(zhuǎn)基因魚進(jìn)行了嚴(yán)密的食品消費(fèi)安全性試驗(yàn)。 轉(zhuǎn)基因魚有望走上大眾餐桌。 (1)文中的“轉(zhuǎn)基因鯉魚”是指遺傳物質(zhì)中轉(zhuǎn)入了______________________基因的鯉魚。該基因最可能與鯉魚的__________結(jié)合在一起，成為鯉魚________的一部分。 (2)轉(zhuǎn)基因鯉魚F1可能是指__________。 A．用含有草魚生長激素基因的飼料喂養(yǎng)的鯉魚 B．轉(zhuǎn)基因鯉魚與普通鯉魚的雜交第一代 C．轉(zhuǎn)基因鯉魚與草魚的雜交第一代 D．轉(zhuǎn)基因鯉魚與鯽魚的雜交第一代 (3)從報(bào)道中可知，轉(zhuǎn)基因鯉魚F1，它的背部高高隆起，肌肉十分發(fā)達(dá)，這種變異屬于生物三種可遺傳變異類型中的______________。“吉鯉”屬于生物三種可遺傳變異類型中的________________。“吉鯉”體內(nèi)的草魚生長激素是在細(xì)胞的______________(細(xì)胞器)上合成的。 (4)培養(yǎng)不育的吉鯉，目的是為了避免______________________________________。 答案　(1)草魚生長激素　DNA　基因組　(2)B (3)基因重組　染色體變異　核糖體　(4)生態(tài)危害 解析　從材料中可知，轉(zhuǎn)基因鯉魚帶有草魚的生長激素基因，轉(zhuǎn)基因鯉魚F1有兩種獲得方式，一種是轉(zhuǎn)基因鯉魚間雜交，另一種是轉(zhuǎn)基因鯉魚與普通鯉魚雜交，在給出的選項(xiàng)中只能選B?！凹帯笔蔷哂胁蒴~生長激素基因的轉(zhuǎn)基因三倍體鯉魚，它除了有兩套鯉魚染色體外，還多了一套鯽魚的染色體，所以是三倍體，屬于染色體變異。生長激素是蛋白質(zhì)，所以是在核糖體上合成的。 [真題體驗(yàn)] 14．(xx江蘇，32)胰島素A、B鏈分別表達(dá)法是生產(chǎn)胰島素的方法之一。圖1是該方法所用的基因表達(dá)載體，圖2表示利用大腸桿菌作為工程菌生產(chǎn)人胰島素的基本流程(融合蛋白A、B分別表示β－半乳糖苷酶與胰島素A、B鏈融合的蛋白)。請回答下列問題： (1)圖1基因表達(dá)載體中沒有標(biāo)注出來的基本結(jié)構(gòu)是____________。 (2)圖1中啟動(dòng)子是____________酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能啟動(dòng)目的基因的表達(dá)；氨芐青霉素抗性基因的作用是__________________________________________________。 (3)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)必需的工具酶有____________________________。 (4)β－半乳糖苷酶與胰島素A鏈或B鏈融合表達(dá)，可將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點(diǎn)隱藏在內(nèi)部，其意義在于____________________________________________。 (5)溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵，用溴化氰處理相應(yīng)的融合蛋白能獲得完整的A鏈或B鏈，且β－半乳糖苷酶被切成多個(gè)肽段，這是因?yàn)開___________________。 (6)根據(jù)圖2中胰島素的結(jié)構(gòu)，請推測每個(gè)胰島素分子中所含游離氨基的數(shù)量。你的推測結(jié)果是__________，理由是___________________________________________________。 答案　(1)終止子　(2)RNA聚合　作為標(biāo)記基因，將含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌篩選出來　(3)限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶　(4)防止胰島素的A、B鏈被菌體內(nèi)蛋白酶降解　(5)β－半乳糖苷酶中含多個(gè)甲硫氨酸，而胰島素A、B鏈中不含甲硫氨酸　(6)至少2個(gè)　兩條肽鏈的一端各有一個(gè)游離的氨基，氨基酸R基團(tuán)中可能還含有游離的氨基 解析　基因表達(dá)載體包含啟動(dòng)子、終止子、目的基因和標(biāo)記基因等。啟動(dòng)子是RNA聚合酶的識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)。氨芐青霉素抗性基因可作為標(biāo)記基因。基因工程使用的工具酶包括限制酶和DNA連接酶。胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點(diǎn)隱藏起來，將無法被蛋白酶所識(shí)別，防止被水解。溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵，若經(jīng)溴化氰處理相應(yīng)融合蛋白能獲得完整的A鏈和B鏈，表明胰島素A鏈、B鏈上并無溴化氰作用位點(diǎn)，不能將其切斷；同理，β－半乳糖苷酶能被切成“多個(gè)肽段”，表明其具有多個(gè)切點(diǎn)(即“甲硫氨酸”)。胰島素分子含有兩條鏈，至少有2個(gè)游離氨基分別位于2條肽鏈的一端，并且R基團(tuán)中可能也含有游離的氨基。