第3章 第3节 基因工程的应用(Word教参)-【优化指导】2020-2021学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程(人教版)

第3节　基因工程的应用 课程内容标准 核心素养对接 举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。 1．举例说出植物基因工程、动物基因工程成果及其给人类带来的影响。(生命观念) 2．展开想象的翅膀，用图画、文字或音乐创造等，畅想基因工程的未来。(社会责任) 一、基因工程在农牧业方面的应用 1．美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家。转基因棉花、大豆、玉米的种植面积占相关作物种植面积的比例都超过90%。 2．2015年11月，第一种用于食用的转基因动物——转基因大西洋鲑在美国获得批准上市。 3．动植物品种的改良 (1)转基因抗虫植物：从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物，是目前防治作物虫害的一种发展趋势。 (2)转基因抗病植物：科学家将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物。 (3)转基因抗除草剂植物：将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。这样在喷洒除草剂时，田间杂草会被杀死而作物不会受到损伤。 4．改变植物的品质 (1)将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量，科学家培育的某种转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。 (2)我国科学家成功地将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了它的观赏价值。 5．提高动物的生长速度 由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快，因此科学家将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。 6．改善畜产品的品质 科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，用于解决部分人的乳糖不耐受问题。 二、基因工程在医药卫生领域的应用 1．对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们能够生产药物，是目前基因工程取得实际应用成果非常多的领域。这些药物包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等。 2．干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病。 3．科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。 4．基因工程技术还可能使建立移植器官工厂的设想成为现实。将猪的器官移植到人体最大的问题是免疫排斥。科学家正尝试利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 三、基因工程在食品工业方面的应用 1．科学家将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。 2．加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食品要用到的脂酶等也都可以通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产。 1．判正误 (1)“转基因抗虫植物”也可以用于抵抗各种植物疾病。(　×　) (2)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。(　×　) (3)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。(　√　) (4)基因工程所需目的基因只能来源于微生物。(　×　) (5)转基因生物的目的基因来自不同的物种，可见，基因工程可以打破物种间的生殖隔离。(　√　) 2．微思考 (1)乳腺生物反应器是如何形成的？可以生产什么产品？ 提示　科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，进而培育成转基因动物，进入泌乳期后，通过分泌的乳汁生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α－抗胰蛋白酶等。 (2)异体器官移植会产生什么反应？主要由哪种特异性免疫引起？现在科学家有何设想来改变这种现状？ 提示　免疫排斥。细胞免疫。科学家试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造，采用的方法是将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 任务驱动一　基因工程在农牧业方面的应用 下图为通过基因工程培育抗虫棉的过程，请回答： 1．图示的转化方法是那一种？其有何特点？ 提示　农杆菌转化法。将目的基因整合到受体细胞染色体上，可稳定遗传。 2．抗虫棉能抗病毒、细菌和真菌吗？为什么？ 提示　不能。抗虫基因具有专一性。 3．经上述过程培育的抗虫棉能否取得最后的成功，最简单的检测方法是什么？ 提示　做抗虫实验。 4．从环境保护角度岀发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在