3.3基因工程的应用导学案-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第三章第三节 基因工程的应用 导学案 【学习目标】 1.基于基因工程在农牧、医药和食品等行业应用的实例，说明基因工程给社会带来的巨大进步。 2.认同基因工程的应用价值 3.基于基因工程在各方面发展的前景，理性看待基因工程的安全性。 【重点难点】 1.重点：基因工程在农牧、医药和食品等行业的应用。 2.难点：乳腺生物反应器 --------〔感知教材〕-------- 一、基因工程在农牧业方面的应用 1.转基因抗虫植物： 从某些生物中分离出具有 的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。 2.转基因抗病植物： 将来源于某些病毒、真菌等的 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 的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。 4.改良植物的品质： ①将某种必需氨基酸含量多的蛋白质 导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。 ②将与植物 导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异。 5.提高动物的生长速率： 将 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： 将 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，而其他营养成分不受影响。 二、基因工程在医药卫生领域的应用 1.利用微生物或动植物的细胞进行基因改造，生产药物 成果： 、抗体、 、激素等。 2.利用哺乳动物批量生产药物 ①构建乳腺生物反应器 a．目的基因： 。 b．启动子： 的启动子。 c．受体细胞： 。 ②成果：利用乳腺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。 3.建立移植器官工厂 ①方法：在器官供体的基因组中导入某种 ，以抑制 的表达，或设法 抗原决定基因，再结合 ，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 ②优点：解决人体移植器官短缺问题；避免 反应。 三、基因工程在食品工业方面的应用 (1)氨基酸：利用转基因生物合成阿斯巴甜的原料—— 和 。 (2)酶：利用转基因生物获得生产奶酪需要的 ；利用转基因生物生产加工转化糖浆需要的 ；利用转基因生物生产加工烘烤食品要用到的 等。 (3)维生素。 （4）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 ，而且它的生产成本显著 ，生产效率较 。 四、其他方面的应用：利用“超级细菌”来处理 ，利用经过基因改造的微生物来 。 --------〔明辨是非〕-------- 1.利用基因工程培育的转基因抗虫植物能抗病毒吗? 2.用基因工程方法从大肠杆菌和酵母菌细胞内获得的干扰素结构和功能完全相同,是否正确? 3.乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中,是否正确? 4.可通过基因工程手段降低成人对乳糖的不耐受,是否正确? --------〔拓展深化〕-------- 1.如图为通过基因工程培育抗虫棉的过程，请回答下列有关问题。 (1)抗虫棉能抗病毒、细菌和真菌吗？为什么？ (2)对于基因工程生产的抗虫棉是否取得最后的成功，最简单的检测方法是什么？ (3)从环境保护角度出发，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。 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)与大肠杆菌相比，用酵母菌生产人的胰岛素有什么优势？ (2)药用蛋白基因存在于转基因动物的哪些细胞中？培育乳腺生物反应器时，为什么要选用乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件与药用蛋白基因重组在一起？ (3)与工厂化生产药用蛋白相比，用动物乳腺生物反应器生产药用蛋白的优势有哪些？ (4)继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了成功。科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。在研制膀胱生物反应器时，应使药用蛋白基因在什么细胞中特异表达？它与乳腺生物反应器有什么相同和不同点？ (5)什么是干扰素？其作用是什么？ --------〔强化重点〕-------- · 转基因生物的应用、外源基因类型及实例 应用 外源基因类型 实例 转基因抗虫植物 抗虫基因 抗虫棉花、玉米、大豆、马铃薯、水稻等 转基因抗病植物 抗病毒基因、抗真菌基因 抗病毒烟草、番木瓜、甜椒等 转基因抗除草剂植物 降解或抵抗某种除草剂的基因 抗除草剂的大豆、玉米、油菜和甜菜等 改良植物的品质 优良性状基因：提高必需氨基酸含量的蛋白质编码基因、与植物花青素代谢相关的基因 高赖氨酸玉米、新花色矮牵牛 提高动物的生长速率 生长激素基因 转基因鲤鱼 改善畜产品的品质 肠乳糖酶基因 转肠乳糖酶基因的奶牛 · 乳腺生物反应器培育过程 筛选与获取目的基因 (如人血清白蛋白基因、人生长激素基因等) ↓ 构建基因表达载体 (目的基因与乳腺中特异表达的基因的启动↓ 子等调控元件重组) 导入哺乳动物的受精卵中 (显微注射技术) ↓ 进行早期胚胎培养后送入母体 ↓ 发育成转基因动物 → 利用乳汁的分泌生产所需的药物 · 乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别(在生产人的药物蛋白方面) 比较内容 乳腺生物反应器 工程菌 基因结构 动物基因结构与人类的基因结构基本相同 细菌和酵母菌的基因结构与人类有较大差异 基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌合成的药物蛋白可能没有活性 生产条件 不需严格灭菌；温度等外界条件对其影响不大 需严格灭菌；严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件 药物提取 从动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取 --------〔教材习题〕-------- 到社会中去 1.提示：截至2019年年底，我国批准发放过转基因耐储藏番茄、转基因抗虫棉、改变花色的转基因矮牵牛、转基因抗病辣椒、转基因抗病番木瓜、转基因抗虫水稻、转植酸酶基因玉米和转基因抗除草剂大豆的生产应用安全证书;批准发放过转基因棉花、大豆、玉米、油菜、甜菜和番木瓜的进口安全证书，但我国进口的基本上是转基因棉花的纤维，其他进口转基因作物仅用作加工原料;我国没有批准任何一种转基因粮食作物种子进口到我国商业化种植。 2.提示 根据实际情况回答。 练习与应用 一、概念检测 1.C. 2.A。 二、拓展应用 1.(1)限制酶和DNA连接酶；矮牵牛；转基因矮牵牛对草甘膦产生了一定的抗性。 (2)对照组为非转基因矮牵牛；理论上增加转入的外源EPSP合酶基因的数量，矮牵牛体内 EPSP合酶的表达水平会升高，它对草甘膦的抗性会增强。 探究思路：将不同拷贝数的EPSP合酶基因分别转入矮牵牛细胞中，培育转基因植株，比较它们对草甘膦抗性的差异。 2.略。 学科网（北京）股份有限公司 $$