第2节 基因工程及其延伸技术应用广泛（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程（浙科版2019）

第二节　基因工程及其延伸技术应用广泛 课程内容标准 核心素养对接 1.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。 2．概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质。 3．举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。 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．尝试通过蛋白质工程技术，根据人类需要的蛋白质结构，设计或改造某一蛋白质的设计流程。(科学思维) 3．认同蛋白质工程的重要意义。(社会责任) [对应学生用书P84] 1． 2．哺乳动物的乳腺作为生物反应器生产蛋白质类药物有以下优点： ①乳汁可以连续合成； ②频繁采集不会对动物产生危害； ③乳汁成分相对简单、明确，便于药物的提纯。 3．大肠杆菌等微生物遗传物质简单、操作方便，可以在价格低廉的培养基中快速生长，因此转基因微生物成为理想的合成蛋白质的分子工厂。 4．除了同卵双胞胎外，我们每个人都拥有自己独特的DNA。经过限制酶剪切、电泳、与标记的探针进行核酸分子杂交，得到的图谱也是特异的，就像人的指纹一样，所以科学家称之为DNA指纹。 1．目的：通过设计和改造编码蛋白质的基因获得特定功能的蛋白质。 2．基本思路 三、以测序为基础建立的基因数据库是人类共有的财富 1．2003年人类基因组计划测序完成及测序技术的发展，使得人类获得了海量的生物数据。 2．科学家也能通过比对核酸或蛋白质的序列重新审视生命进化的历程，深度解码个人的遗传信息。 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)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构。(×) (6)通过蛋白质工程改造后的蛋白质仍然是天然蛋白质。(×) 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、4—抗胰蛋白酶的酶等。 (2) 蛋白质工程需直接改造基因，为什么不直接改造蛋白质？ 提示　①任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且可以遗传下去。如果对蛋白质直接进行改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也是无法遗传的。②对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造更容易操作，难度要小得多。 [对应学生用书P85] 任务驱动一　基因工程的应用 1．下图为通过基因工程培育抗虫棉的过程，请回答 (1)图示的转化方法是哪一种？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害虫防治方面的优越性？ 提示　减少了化学农药的使用量，降低了环境污染。 (5)种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性？为什么？ 提示　会。害虫会因遗传物质发生改变产生对转基因抗虫棉的抗性。 2．基因工程在医药卫生领域和食品工业方面有广泛的应用。请分析回答下列问题： (1)为什么生产乳腺生物反应器构建基因表达载体时必须把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？ 提示　只有连接了乳腺蛋白基因的启动子，才能保证相应的目的基因在其乳腺细胞内得以表达。 (2)乳腺生物反应器的优点有哪些？ 提示　乳腺生物反应器的优点有产量高、质量好、成本低、易提取等。 (3)在食品工业中，可以构建基因工程菌，然后利用发酵工程生产各种工业用酶。相比从天然产物中提取，用基因工程技术提取的酶有何优点？ 提示　相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶的纯度更高，而且它的生产成本显著降低，生产效率较高。 1．转基因作物中的目的基因的三点提醒 (1)目的基因并非都来自微生物：目的基因都是来自其他生物的能表现出优良性状的外源基因，并不都是来自细菌、病毒等微生物，如抗冻蛋白基因来自鱼类。 (2)目的基因对性状的控制：有的目的基因控制蛋白质的合成，直接控制生物的某种性状，这反映了基因与性状的直接关系；有的目的基因通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物的性