3.3 基因工程的应用导学案-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

学科 生物 年级 高二 时间 课题 3.4 基因工程的应用 课型 新授课 课时 第1课时 主备教师 学习目标 （1）基于基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面应用的实例，说明基因工程给社会带来的巨大进步。 （2）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。 一、基因工程在农牧业方面的应用 1．转基因抗虫植物 (1)方法：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。 (2)成果：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。 2．转基因抗病植物 (1)方法：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。 (2)成果：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 思考与讨论：转基因抗虫植物与转基因抗病植物的研究意义？ 3．转基因抗除草剂植物 (1)方法：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。 (2)成果：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 4．改良植物的品质 (1)提高营养价值 ①方法：将某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中。 ②成果：赖氨酸含量提升30%的转基因玉米。 (2)提高观赏价值 ①方法：将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛中。 ②成果：转基因矮牵牛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．提高动物的生长速率 (1)方法：将外源生长激素基因导入动物体内。 (2)成果：生长速率提高42%～115%的转基因鲤鱼。 ★主要是为了提高动物的生长速率，而不是为了产生体型巨大的个体，也并没有改善品质。 6．改善畜产品的品质 (1)背景：有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后会出现腹泻等不适症状。 (2)方法：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组。 (3)成果：大大降低牛奶中乳糖含量，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 可用于预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病、类风湿关节炎等疾病。 1.对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使其生产药物 成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 ★青霉素是青霉菌产生的，是青霉菌自身基因的正常表达，不是通过基因工程产生的。 ★干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白。传统方法是从人血液中的白细胞内提取，1980-1982年用基因工程的方法从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得。在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病，对治疗某些癌症也有一定疗效。 2.转基因哺乳动物批量生产药物　 （1）构建乳腺生物反应器 ①目的基因：药用蛋白基因。 ②启动子： ③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、生长激素和 α－抗胰蛋白酶等。 （3）特点： 优点：产量高、质量好、成本低、易提取。 缺点：该方法必须培育雌性动物，利用其乳腺分泌乳汁获取药物，因此还受生长期限制。 拓展应用：膀胱生物反应器：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一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。 思考与讨论： 1.研制膀胱生物反应器时，应如何处理目的基因？ 将目的基因与膀胱上皮细胞中 等调控元件重组在一起。 2.膀胱生物反应器相比乳腺生物反应器的优点是什么？ 3.建立移植器官工厂——转基因动物作器官移植的供体(设想) （1）方法：在器官供体的基因组中导入调控基因表达的DNA序列，以抑制 的表达，或设法除去抗原决定基因，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。 （2）优点：解决人体移植器官短缺问题；避免 。 三、基因工程在食品工业方面的应用 ★基因工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。 1.工业用酶： （1）实例： ①凝乳酶：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。用于生产奶酪。 ②淀粉酶、脂肪酶等：构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产。分别用于生产加工转化糖浆、烘烤食品。 （2）优点：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。 2.工业用氨基酸：阿斯巴甜是一种普遍使用的甜味剂，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸可以通过基因工程实现大规模生产。 3.维生素 四、基因工程在其他方面的应用： 1.培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染。 2.利用经过基因改造的微生物生产能源等。 练一练： 1．通过基因工程育种与其他育种方法相比较，其突出的优点是( ) A．育种周期短 B．能够定向地改造物种 C．操作过程简单 D．技术要求和生产成本低 2．下列有关转基因植物的说法错误的是( ) A．科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基因，来提高作物的抗盐碱和抗旱的能力 B．由于抗虫棉可以抵抗一切危害棉花植株的害虫，所以抗虫棉已经推广应用 C．科学家往往将某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中提高农作物的营养价值 D．植物体内的病原微生物主要有病毒、真菌和细菌等 3．以下说法正确的是( ) A．种植基因工程培育的转基因抗病毒甜椒时无须施用农药 B．基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大、品质优良的动物 C．基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物 D．科学家将某种必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量 4．下列有关乳腺生物反应器的叙述，错误的是( ) A．在培育转基因动物的过程中，应用到显微注射法 B．乳腺生物反应器生产的药物是自然界中没有的 C．可从含有目的基因的转基因雌性动物的乳汁中提取药物 D．乳腺生物反应器主要用于生产药用蛋白 5．下列有关利用乳腺生物反应器与微生物生产药物的叙述，错误的是( ) A．前者在乳汁中提取药物，后者在细胞或培养液中提取 B．两者都是基因工程在医药卫生领域的应用 C．前者合成的蛋白质可加工成熟，后者合成的蛋白质一般不能加工成熟 D．动物和微生物的基因结构与人体的基因结构均相同 6．下列不属于基因工程药物的是( ) A．从大肠杆菌体内获取的白细胞介素 B．从酵母菌体内获取的干扰素 C．从青霉菌体内获取的青霉素 D．从大肠杆菌体内获取的胰岛素 7．下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是( ) A．器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题 B．猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似 C．灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪 D．无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某调控基因表达的DNA序列以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因 8．1988年，美国默克公司以仅700万美元的价格，向我国全部转让当时最先进的重组乙肝疫苗的生产技术。该技术利用酿酒酵母来表达乙肝病毒的表面抗原(HBsAg)，然后将表面抗原(HBsAg)纯化后混合佐剂制成乙肝疫苗。下列相关说法，正确的是( ) A．传统乙肝疫苗的生产方式是在培养液中培养乙肝病毒，再对乙肝病毒进行减毒或灭活处理 B．HBsAg基因能成功插入到酵母的染色体DNA中，是由于酵母和乙肝病毒共用一套遗传密码 C．科学家不选大肠杆菌作受体，可能是因为HBsAg需要依赖内质网和高尔基体进行后期加工和包装 D．该技术的原理是基因重组，通过该技术生产出的疫苗，化学本质是DNA而非蛋白质 3.4蛋白质工程的原理和应用--第1课时1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $