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2019-2020年高中生物《基因工程的應用》教案2 新人教版選修3 【本節(jié)重難點】 重點：1.基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應用 難點：1.基因治療 【知識精講】 教材梳理 知識點一 植物基因工程的應用 植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力（如抗除草劑、抗蟲、抗病、抗干旱和抗鹽堿等）以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。 1.提高抗逆性 （1）常用抗蟲基因：用于抗蟲（殺蟲）的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等。 （2）常用抗病基因：a.抗病毒基因有：病毒外殼蛋白基因和病毒的復制酶基因；b.抗真菌基因有：幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因 （3）其他抗逆基因：環(huán)境條件對農(nóng)作物的生產(chǎn)會造成很大影響，并且這些影響是多方面的，因此，抗逆性基因也有多種多樣，如：抗鹽堿和干旱的調(diào)節(jié)細胞滲透壓基因、抗凍基因、抗除草劑基因等等。 2.改良植物品質(zhì) 由于人們的食品含有的營養(yǎng)不平衡，不能滿足人們對食品的要求，這樣，可以通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，使植物能夠合成某些本來不能合成的物質(zhì)。如科學家將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏校蛘吒淖冞@些氨基酸合成途徑中某種關(guān)鍵酶的活性，以提高氨基酸的含量。 3.生產(chǎn)藥物 基因工程不但促進了傳統(tǒng)技術(shù)的變革，也為人類提供了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)難以得到的許多昂貴藥品，并已形成基因工程制藥業(yè)的雛形。目前諸如人胰島素、人生長激素、人腦激素、 α－干擾素、乙肝疫苗、蛋白C、組織血纖維蛋白溶酶原激活劑等數(shù)十種基因工程藥物已實現(xiàn)商品化。此外，還有促紅細胞生成素、白細胞介素－2、腎素、心鈉素等一大批珍貴藥品正處于試用或臨床試驗階段。 知識點二 動物基因工程的應用 1.用于提高動物生長速度：由于外援生長激素基因的表達可以使轉(zhuǎn)基因動物生長得更快，將這類基因?qū)雱游矬w內(nèi)，以提高動物的生長速率。如：轉(zhuǎn)基因綿羊和轉(zhuǎn)基因鯉魚。 2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)：基因工程可用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)。如：有些人對牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后會出現(xiàn)過敏、腹瀉、惡心等不適癥狀，科學家將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，這樣所獲得的牛奶其成分不受影響，但乳糖的含量大大減低。 3.用轉(zhuǎn)基因動物做器官移植的供體：目前，人體移植器官短缺是一個世界性的難題，用其它動物的器官替代，又會出現(xiàn)免疫排斥現(xiàn)象，現(xiàn)在，科學家正試圖利用基因工程方法對一些動物的器官進行改造，培育出沒有免疫排斥反應的轉(zhuǎn)基因克隆器官。 知識點三 基因治療 1.概念：基因治療是把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，這是治療遺傳病的最有效的手段。 2.方法：體外基因治療和體內(nèi)基因治療 體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種相關(guān)細胞，進行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)，這種方法叫做體外基因治療。 體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細胞中轉(zhuǎn)移基因的治療方法叫做體內(nèi)基因治療。 說明：對于遺傳病的治療最根本的方法是進行基因替換或修復?；蛑委煹淖罴褧r期理論上是受精卵時期，這樣可以使個體的每個細胞都含有正?；?，但在現(xiàn)實生活中是不可能的，因為不可能人人在受精卵時期進行基因檢查。其次是對患者進行相關(guān)細胞的基因替換，如：對于遺傳性糖尿病患者，只對胰腺的B細胞進行基因替換，該個體就能正常分泌胰島素，糖尿病得以治療；但這種局部細胞的基因替換，并沒有改變其它部位細胞的基因，如精原細胞，其后代很大可能還會患遺傳性糖尿病。 教材拓展 拓展點一 該節(jié)內(nèi)容是對第2節(jié)知識的綜合運用，是近幾年及今后幾年高考的主考點。在學習這部分知識時，要注意以下幾點： 1.熟練、靈活掌握第2節(jié)的基礎知識，形成系統(tǒng)的、完善的知識體系 2.目的基因來自其他生物，目的基因和受體細胞的基因構(gòu)成基因重組，這是基因工程的原理。 3.常考知識為基因操作的基本步驟 4.相關(guān)知識為DNA的結(jié)構(gòu)和復制、基因控制蛋白質(zhì)的合成及對性狀的控制、基因突變、酶的性質(zhì)和作用、其他生物工程等 5.解決的方法是學好相關(guān)知識，達到靈活運用程度，進行知識遷移。 拓展點二 基因治療的過程（以鐮刀形細胞貧血癥的治療為例） 步驟 過程 獲取正常的血紅蛋白基因 用限制性核酸內(nèi)切酶從人的DNA分子中切取血紅蛋白基因 形成重組載體 用同一種限制性核酸內(nèi)切酶在載體DNA上切開一個切口，用DNA連接酶將正常血紅蛋白基因連接在載體DNA上，形成重組載體 重組載體的轉(zhuǎn)化與篩選 將攜帶正常血紅蛋白基因的重組載體導入患者的造血干細胞中，并將重組載體插入到染色體。用選擇培養(yǎng)基篩選出含重組質(zhì)粒的造血干細胞。 將含正常血紅蛋白基因的造血干細胞回輸給患者骨髓 將攜帶正常血紅蛋白基因的造血干細胞輸入患者骨髓中，此造血干細胞產(chǎn)生含正常血紅蛋白的紅細胞，以根治鐮刀形細胞貧血癥 拓展點三 利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性 所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因，構(gòu)建成表達載體后導入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性： 1.利用活細胞作為表達系統(tǒng)，表達效率高，無需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品。 2.可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。例如，胰島素是治療糖尿病患者的藥物，一名糖尿病患者每年需用的胰島素需要從40頭?；?0頭豬的胰臟中才能提取到。1978年科學家用2 000 L大腸桿菌發(fā)酵液得到100 g胰島素，相當于從1 000 kg豬胰臟中提取的量。又如，生長素是治療侏儒癥患者的藥物，治療一名侏儒癥患者每年需要從80具尸體的腦下垂體中提取生長素。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動物或人體上獲取原料。 3.降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。 【典題分類精析】 考點一、植物基因工程的應用 例1．下列說法正確的是 A．用基因工程方法培育抗蟲植物也能抗病毒 B．基因工程在畜牧業(yè)上應用的目的是培育體型巨大、品質(zhì)優(yōu)良的動物 C．任何一種假單孢桿菌都能分解四種石油成分，因此，假單孢桿菌是“超級細菌” D．基因工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗性的農(nóng)作物 分析：本題考查基因工程的應用。用基因工程方法培育的抗蟲植物(如抗蟲棉)不能抗病毒；科學家培養(yǎng)超級動物的更重要的目的是利用某些特定的外源基因在哺乳動物體內(nèi)表達，獲得人類所需要的各類物質(zhì)(如激素、酶、抗體等)；每一種假單孢桿菌只能分解石油中的某一種成分，科學家利用生物工程的方法，把能分解三個烴類的基因轉(zhuǎn)移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內(nèi)，創(chuàng)造出了能同時分解四種烴類的超級細菌。 答案：D 點評：抗蟲和抗病毒不是一回事，抗蟲棉轉(zhuǎn)入的基因能夠合成毒蛋白，害蟲吃了這種毒蛋白后，能抑制害蟲正常的新陳代謝，而對病毒不起作用，所以，抗蟲棉抗蟲而不抗病毒。（參見知識點1） 例2.金茶花是中國特有的觀賞品種，但易得枯萎病，降低觀賞價值。科學家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因，用轉(zhuǎn)基因方法培育出了抗枯萎病的新品種。請據(jù)圖回答： （1）獲得②一般用 的方法，①和②結(jié)合能形成③，最重要的是①和②經(jīng)處理后具有 。 （2）在⑤→⑥過程中，獲得抗病基因的金茶花細胞將經(jīng)歷 和 過程后才能形成⑦。 （3）抗枯萎病金茶花的培育成功說明一種生物的基因表達系統(tǒng)能夠識別來自另一種生物的DNA的___________。 （4）欲快速培育大量該抗病新品種，應該采用的技術(shù)是____________________。通過轉(zhuǎn)基因方法獲得的抗病金茶花，將來產(chǎn)生的配子中是否一定含有抗病基因？ 。 分析：要獲得具有抗病基因的重組載體，首先用限制性內(nèi)切酶切出抗病基因（目的基因），并用同一種限制性內(nèi)切酶在質(zhì)粒這一環(huán)狀DNA上切口，再用DNA連接酶將目的基因與質(zhì)粒連接在一起，形成重組載體。將重組載體導入茶花細胞中，由這一細胞發(fā)育成的植株就產(chǎn)生了抗病性，說明抗病基因已得到了表達。如果重組載體存在于茶花細胞的細胞質(zhì)中，則抗病基因在茶花的有性生殖中符合細胞質(zhì)遺傳，即產(chǎn)生的雌配子中含有抗病基因，而雄配子中一般不含有抗病基因。如果重組載體整合到了茶花細胞和中的DNA分子上，則抗病基因在茶花的有性生殖中基因發(fā)生重組，產(chǎn)生的配子中也不一定含有抗病基因。因此，保持后代都具有抗病性狀的最好方法是無性繁殖，如植物組織培養(yǎng)（克?。?。 答案：（1） 人工合成基因 相同的黏性末端 （2） 脫分化 再分化 （3）脫氧核苷酸序列（遺傳信息或堿基序列） （4） 植物組織培養(yǎng) 不一定 點評：絕大多數(shù)目的基因?qū)胧荏w細胞中后，跟染色體DNA結(jié)合，屬于核遺傳。 考點二、動物基因工程的應用 例3．原有基因通過DNA重組技術(shù)得以改造的動物稱為轉(zhuǎn)基因動物?，F(xiàn)在這一技術(shù)可使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)，人類控制蛋白質(zhì)合成的基因可以替代羊染色體上的相似基因，右圖表示了這一技術(shù)的基本過程。請回答： （1）人體蛋白質(zhì)基因之所以能“插入”到羊染色體內(nèi)，原因是 。 （2）從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是 。 將人體蛋白質(zhì)基因“插入”羊體細胞染色體中的酶是 。 （3）將人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蝮w內(nèi)并成功地表達，使羊產(chǎn)生新的性狀。這種變異屬于 。 （4）舉出兩例說明轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應用： ① ； ② 。 （5）假設人體蛋白質(zhì)基因含有1xx個堿基對，則該基因控制合成的蛋白質(zhì)共有 個氨基酸。 分析：本題考查識圖能力、理解能力、分析問題能力和表達水平。主要考查知識點是：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、基因?qū)π誀畹目刂?、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、蛋白質(zhì)的簡單計算、應用等知識點。（1）人體蛋白質(zhì)基因要能夠“插入”到羊染色體內(nèi)，必須要求人的DNA分子和羊染色體的DNA分子具有相同的空間結(jié)構(gòu)和化學組成。（2）基因的“剪刀”是限制性內(nèi)切酶，基因的“針線”是DNA連接酶。（3）通過將人的基因重新組合到羊的DNA分子中，從而使羊產(chǎn)生新的性狀，所以這種變異屬于基因重組。（4）實際的例子還有：培育抗蟲棉、培育“向日葵豆”植株、基因治療、在動物的乳腺細胞中培育人類需要的激素、抗體、酶等。（5）按照基因中每3對堿基決定1個氨基酸即可計算得出。 答案：（1）①人和羊DNA分子的空間結(jié)構(gòu)、化學組成相同；②有互補的堿基序列（答出其中一點即可） （2）限制性內(nèi)切酶；DNA連接酶（3）基因重組 （4）①培育轉(zhuǎn)基因超級動物；②提供器官移植的來源（其他合理答案亦給分）（5）4000 點評：目的基因?qū)胧荏w細胞后，絕大多數(shù)跟染色體DNA結(jié)合。 ——知識點2 考點三、基因治療 例4．如果通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，成功改造了某血友病女性的造血干細胞，使其凝血功能全部恢復正常。當她與正常男性結(jié)婚，婚后所生子女的表現(xiàn)型為 A．兒子、女兒全部正常 B．兒子、女兒中各一半正常 C．兒子全部有病，女兒全部正常 D．兒子全部正常，女兒全部有病 分析：通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造人的造血干細胞，就是將健康人的正?；?qū)牖颊唧w內(nèi)，合成凝血因子，恢復正常的凝血功能。 答案：C 點評：血友病為X染色體上的隱性遺傳病，本題中完成轉(zhuǎn)基因的細胞只有造血干細胞，而正常的體細胞和精原細胞沒有進行轉(zhuǎn)基因，女性患者所產(chǎn)生的卵細胞仍然含有血友病基因，所以，所生男孩都患病。這是做錯本題的主要原因。 例5. 18.1990年對一位缺乏腺苷脫氨酶基因，而患先天性體液兔疫缺陷病的美國女孩進行基因治療，其方法是首先將患者的白細胞取出作體外培養(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)的白細胞中，再將這些轉(zhuǎn)基因白細胞回輸?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。 （1）為使體外培養(yǎng)細胞的工作成功，必須考慮的培養(yǎng)條件是　　　，培養(yǎng)液須含有　　　　　　。 （2）在基因治療過程中，逆轉(zhuǎn)錄病毒的作用相當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　　　 　，目的基因的受體細胞是　　 　。 ?。?）將轉(zhuǎn)基因白細胞多次回輸?shù)交颊唧w內(nèi)后，兔疫能力趨于正常是由于產(chǎn)生了　　　　，產(chǎn)生這種物質(zhì)的兩個基本步驟是　　　　、　　　　。 分析：基因治療把健康的外源基因?qū)擞谢蛉毕莸募毎?，達到治療疾病的目的。導入的健康的基因能在受體細胞（白細胞）中通過轉(zhuǎn)錄和翻譯合成相應的基因產(chǎn)物（抗體），使病人體內(nèi)的抗體水平恢復正常，達到治療的目的。 答案：（1）pH滲透壓、溫度以及無菌等； 有機物、無機鹽、維生素、O2、水等 （2）運載體 腺苷脫氨酶基因 白細胞 （3）抗體（或腺苷脫氨酶） 轉(zhuǎn)錄 片翻譯 點評：抗體的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是通過轉(zhuǎn)錄和翻譯合成的。 考點四、生物防治與化學防治 例6．隨著科學技術(shù)的發(fā)展，化學農(nóng)藥的產(chǎn)量和品種逐年增加。但害蟲的抗藥性也不斷增強，對農(nóng)作物的危害仍然很嚴重，如近年來棉鈴蟲在我國大面積爆發(fā)成災，造成經(jīng)濟損失每年達100億元以上，針對這一情況，科學家開展了“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”的科技攻關(guān)研究，成功地將抗蟲基因?qū)嗣藁毎?，得到的棉花新品種對棉鈴蟲的毒殺效果高達80%以上。請回答下列問題： (1)害蟲抗藥性的增強是 的結(jié)果； (2)“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”抗害蟲的遺傳信息傳遞過程可以表示為 。 (3)該項科技成果在環(huán)境保護上的重要作用是 。 (4)科學家們預言，此種“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”獨立種植若干代以后，也將出現(xiàn)不抗蟲的植株，此現(xiàn)象來源于 。 分析：本題考查基因工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用。(1)農(nóng)藥對害蟲抗藥性的變異講行定向的選擇，使抗藥性強的個體生存下來，經(jīng)過逐代積累，使害蟲的抗藥性得以增強。 (2)基因是生物性狀的內(nèi)在控制因素，基因?qū)ι镄誀畹目刂七^程包括轉(zhuǎn)錄和翻譯過程：。(3)該項科技成果在環(huán)境保護上的重要作用是減少農(nóng)藥用量，減輕農(nóng)藥對環(huán)境的污染，保護生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 (4)此種轉(zhuǎn)基因抗蟲棉獨立種植若干代以后，也將出現(xiàn)不抗蟲的植株，說明基因發(fā)生了變化，此現(xiàn)象來源于基因突變。 答案：（1）農(nóng)藥對害蟲抗藥性的變異進行定向選擇 （2）（3）減少農(nóng)藥使用量，減輕農(nóng)藥對環(huán)境的污染，保護生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（4）基因突變 點評：轉(zhuǎn)基因生物的信息表達是通過基因控制蛋白質(zhì)的合成來實現(xiàn)的，轉(zhuǎn)基因生物要適應環(huán)境，同時對環(huán)境也會造成影響。 ——知識點1、拓展點1 考點五、利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性 例7.用大腸桿菌生產(chǎn)胰島素應用的生物工程的組合是 ①基因工程 ②細胞工程 ③發(fā)酵工程 ④酶工程 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 分析： 本題考查基因工程與其他工程之間的區(qū)別與聯(lián)系。一個產(chǎn)品的開發(fā)中，通常是由幾個工程彼此合作來完成的。用大腸桿菌生產(chǎn)胰島素直接是發(fā)酵工程；而把人的胰島素基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌，是由基因工程完成的；而基因工程所用的工具酶，來自酶工程。 答案：C 點評：各種工程的聯(lián)系：基因工程和細胞工程是上游工程，發(fā)酵工程和酶工程是下游工程，基因工程、細胞工程和發(fā)酵工程中所需要的酶，往往通過酶工程來獲得，酶工程中酶的生產(chǎn)，一般要通過微生物發(fā)酵的方法來進行。各種工程分支領(lǐng)域之間存在著交叉滲透的現(xiàn)象。 【針對性練習】 1.利用基因工程培育抗蟲作物的直接優(yōu)點是 A.減少蟲災的發(fā)生 B.減少能量消耗 C.減少農(nóng)藥的用量 D.凈化了環(huán)境 2.基因工程藥品的優(yōu)點 A.價值昂貴 B.采用復雜的基因工程技術(shù)獲得 C.生產(chǎn)效率高 D.直接利用生物特種基因 3.目前科學家把兔子血紅蛋白基因?qū)氲酱竽c桿菌細胞中，在大腸桿菌細胞中合成了兔子的血紅蛋白。下列所敘述的哪一項不是這一先進技術(shù)的理論依據(jù) A.所有生物共用一套遺傳密碼子 B.基因能控制蛋白質(zhì)的合成 C.兔子血紅蛋白基因與大腸桿菌的DNA都是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，都遵循堿基互補配對原則，都具有相同的空間結(jié)構(gòu) D.兔子與大腸桿菌有共同的原始祖先 4.基因工程在診斷遺傳病上發(fā)展尤為迅速，目前可以對幾十種遺傳病進行快速診斷，所采用的方法是 A.基因工程生產(chǎn)藥物 B.導入正常基因 C.合成DNA探針 D.用“工程菌”治療疾病 5. “工程菌”是指 A．用物理或化學方法誘發(fā)菌類自身某些基因得到高效表達的菌類細胞株系 B．用遺傳工程的方法，把相同種類不同株系的菌類通過雜交得到新細胞株系 C．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類細胞株系 D．從自然界中選取能迅速增殖的菌類 6．在煙草的葉片中含有大量的煙堿，當把煙草嫁接到番茄上時，煙草的葉就不含煙堿了。反之，嫁接到煙草上的番茄葉中卻含有煙堿。這說明 A．煙草根部能合成煙堿 B．煙草葉受番茄的影響，遺傳性狀發(fā)生改變 C．番茄葉受煙草的影響，遺傳性狀發(fā)生改變 D．只有依賴煙草根部吸收某種物質(zhì)，煙草葉片才能合成煙堿 7.基因工程培育的“工程菌”通過發(fā)酵工程生產(chǎn)的產(chǎn)品，不包括 A.白細胞介素－2 B.干擾素 C.聚乙二醇 D.乙肝疫苗 8.下列各項不屬于基因工程在實際中應用的是 A.轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育成功 B.利用DNA探針檢測飲用水中有無病毒 C.培育工程菌使之能產(chǎn)生胰島素 D.將一種植物細胞內(nèi)的葉綠體移入另一種植物細胞內(nèi) 9.下列有關(guān)基因工程技術(shù)的應用中，對人類不利的是 A.制造“工程菌”用于藥品生產(chǎn) B.創(chuàng)造“超級菌”分解石油、DDT C.重組DNA誘發(fā)受體細胞基因突變 D.導入外源基因替換缺陷基因 10.下列不屬于基因工程育種優(yōu)點的是 A.育種周期短 B.克服遠緣雜交不親和的障礙 C.據(jù)盲目性 D.目的性強 11.利用基因工程技術(shù)將生長激素基因?qū)刖d羊體內(nèi)，轉(zhuǎn)基因綿羊生長速率比一般的綿羊提高30%，體型大50%，在基因操作過程中生長激素基因的受體細胞最好采用 A.乳腺細胞 B.體細胞 C.受精卵 D.精巢 12.下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進行的是 ①我國科學家袁隆平利用雜交技術(shù)培育出超級水稻 ②我國科學家將蘇云金桿菌的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲棉 ③我國科學家通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒 ④科學工作者將豬的胰島素轉(zhuǎn)變成人的胰島素 ⑤將人的α－抗胰蛋白酶基因?qū)氲窖虻腄NA分子中 A.①②⑤ B.①②④⑤ C.②④⑤ D.①②③④⑤ 13.下列不屬于基因治療的是： A．用正常的基因去彌補有缺陷的基因 B．轉(zhuǎn)移基因以刺激免疫力，用于腫瘤和愛滋病的治療 C．將可抑制癌基因轉(zhuǎn)錄的DNA序列導入癌細胞，抑制其增殖 D．攝入“健康基因” 14.對腫瘤的論述錯誤的是： A．腫瘤的形成是遺傳因素與環(huán)境因素相互作用的結(jié)果 B．與腫瘤相關(guān)的基因包括癌基因、抑癌基因及DNA錯配修復基因等 C．腫瘤的發(fā)生只是基因表達與調(diào)控水平出現(xiàn)了變化 D．基因芯片技術(shù)對腫瘤能進行早期診斷 15.對基因治療安全性的問題敘述不當?shù)氖牵? A．基因治療中最常用的載體是病毒，它們能自我復制 B．在基因治療中，科學家抑制逆轉(zhuǎn)錄病毒的某種活性防止它們引起疾病，使之能被安全地使用 C．使用病毒載體運載基因，它們可能會更多地改變目標細胞 D．目的基因插入載體DNA的位置可能出現(xiàn)錯誤，導致癌癥和其他損傷的產(chǎn)生 16.糖尿病是一種常見病，且發(fā)病率有逐年增加的趨勢，以致發(fā)達國家把它列為第三號“殺手”。 圖甲 （1）目前對糖尿?、裥偷闹委?，大多采用激素療法，所用激素為_____________，由_________________細胞分泌。 （2）讓一健康人和糖尿病患者于空腹時同時口服葡萄糖，服用量按每人每千克體重1克計算，隨后每隔一段時間，測定各人的血糖濃度，如圖甲所示，圖中表示糖尿病患者的曲線是_______________________。 （3）這種治療用的激素過去主要是從動物的內(nèi)臟中提取，數(shù)量有限，20世紀70年代后，開始采用基因工程的方法生產(chǎn)，如圖乙所示，請回答： 圖乙 ①指出圖中2、4、6、7的名稱: 2_____________，4_____________，6_____________，7_____________。 ②一般獲取4采用的方法是_____________。 ③6的獲得必須用_____________切割3和4，使它們產(chǎn)生相同的_____________，再加入適量的_____________酶，才可形成。 17.下面是利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素的有關(guān)問題，請回答： （1）利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素必須應用____________和___________等工程學手段。 （2）為了獲得人的胰島素基因通常采用________________________________的方法， （3）大腸桿菌質(zhì)粒經(jīng)EcoRI（一種限制性核酸內(nèi)切酶）切割后所形成的黏性末端之一是 ，則EcoRI的識別序列和切點是___________（切點用箭頭標在序列上）。 （4）要將人的胰島素基因插入上述質(zhì)粒切口形成重組質(zhì)粒必須利用的工具酶是__ _。 18.1980年美國科學家應用DNA重組技術(shù)，制備出能生產(chǎn) 人胰島素的基因工程菌，讓其生產(chǎn)胰島素，用于治療糖尿病， 其生產(chǎn)過程如右圖： （1）大腸桿菌等微生物是基因工程最早的突破口和 常用的實驗材料，這是因為： ①大腸桿菌結(jié)構(gòu)簡單，容易從體內(nèi)取出和導入 ； ②大腸桿菌繁殖速度快，產(chǎn)量大，成本低。 （2）大腸桿菌(基因工程苗)生產(chǎn)人胰島素的原理是“目的基 因”與大腸桿菌的DNA分子結(jié)合，并在大腸桿菌繁殖時隨 DNA一起復制，形成的新大腸桿菌菌株，且“目的基因”在 大腸桿菌內(nèi)實現(xiàn)了遺傳信息成功的表達。請根據(jù)上述敘述回 答下列問題： ①圖中的大腸桿菌b不同于大腸桿菌a的特點是b含有 ，這種變異屬于可 遺傳變異類型中的 。 ②“目的基因”能在大腸桿菌內(nèi)表達功能，說明人和大腸桿菌共用一套 ，也說明 人和大腸桿菌具有 。 ③“目的基因”能在大腸桿菌內(nèi)實現(xiàn)遺傳信息成功的表達，說明大腸桿菌具有一種細胞器 是 。 （3）自然界中生物的變異是 的，而以上的基因工程技術(shù)使大腸桿菌按照人們 目的發(fā)生 的變異。 （4）有人提出“吃基因補基因”的觀點，你是否贊成，試從新陳代謝角度簡要說明理由。 19．人類基因組計劃（HGP）啟動于1990年，由美.英.法.日.德和中國的科學家合作進行研究。2000年6月26日，六國科學家繪制出人類基因組框架。今年2月12日，科學家對基因的面貌又有新的發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過初步測定和分析，人類基因組共有32億個堿基對，包含了大約3萬到4萬個蛋白編碼基因，研究還表明，人類蛋白質(zhì)基因有61%與果蠅同源， 43%與線蟲同源，46%與酵母同源。 人類17號染色體上的全部基因幾乎都可以在小鼠11號染色體上找到。根據(jù)以上材料回答以下問題： （1）人類基因組計劃需測定人類 條染色體上堿基的排列順序，它們分別是 。 （2）人類與小鼠，果蠅等生物有共同的基因，說明這些生物在進化上具有 。 （3）你認為完成人類基因給計劃有哪些意義？ 20.隨著科學技術(shù)的發(fā)展，化學農(nóng)藥的產(chǎn)量和品種逐年增加，但害蟲的抗藥性也不斷增強，對農(nóng)作物危害仍然很嚴重。如近年來，棉鈴蟲在我國大面積暴發(fā)成災，造成經(jīng)濟損失每年達100億以上。針對這種情況，江蘇農(nóng)科院開展“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”的科技攻關(guān)研究，成功地將某種能產(chǎn)生抗蟲毒蛋白細菌的抗蟲基因?qū)朊藁毎?，得到的棉花新品種對棉鈴蟲的毒殺效果高達80%以上。 就以上材料，分析回答： （1）抗蟲基因之所以能接到植物體內(nèi)去，原因是___________________。 （2）“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”具有抗害蟲的能力，這表明棉花體內(nèi)產(chǎn)生了抗蟲的_____________物質(zhì)。這個事實說明，害蟲和植物共用一套_____________，蛋白質(zhì)合成的方式是_____________的。 （3）“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”抗害蟲的遺傳信息傳遞過程可表示為___________________。 （4）該項科技成果在環(huán)境保護上的作用是___________________。 （5）科學家預言，此種“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”獨立種植若干代以后，也將出現(xiàn)不抗蟲的植株，此現(xiàn)象來源于___________。 （6）基因?qū)牍こ碳夹g(shù)已在多方面得到應用，請各舉一例說明該技術(shù)的應用可能帶來的正負面影響。 【課后答案點撥】 思考與探究（P25） 1.解析：基因工程可以生產(chǎn)人類需要的藥物，如胰島素、干擾素等。我們吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的抗蟲棉、抗病毒煙草、抗除草劑大豆等都已進入商品化生產(chǎn)，上述產(chǎn)品有些是常規(guī)方法難以生產(chǎn)的或者生產(chǎn)成本過高。 【拓展閱讀】我國基因治療癌癥水平世界領(lǐng)先 本報深圳10月22日電　記者易運文今天從深圳市政府召開的新聞發(fā)布會上獲悉：世界上首個基因治療藥物在中國領(lǐng)得“出生證”。由深圳市賽百諾基因技術(shù)有限公司研制開發(fā)的抗癌藥——“重組人p53腺病毒注射液”，10月16日獲得國家食品藥品監(jiān)督管理局頒發(fā)的新藥證書。這標志著我國在基因治療藥物研制和產(chǎn)業(yè)化方面已達世界領(lǐng)先 水平。 　　據(jù)悉，目前在臨床上使用“今又生”（Gendicine）已治療了頭頸部腫瘤等多種不同的腫瘤。臨床試驗結(jié)果表明，“今又生”使用安全、療效顯著，由于“今又生”屬缺陷性重組腺病毒，在體內(nèi)對細胞只發(fā)生一交性感染，不能繁殖，因此使用安全性高，腺病毒DNA不整合到人細胞基因組中，無長期毒性。 　　據(jù)有關(guān)專家介紹，目前已知的104種腫瘤中至少有56種惡性腫瘤是因為p53發(fā)生突變引起的。p53是一種抑制腫瘤的基因，是細胞內(nèi)關(guān)鍵的“看家基因”，可影響多種基因的表達，調(diào)節(jié)細胞生長，防止細胞癌變。高表達的p53蛋白質(zhì)能有效刺激機體的特異性抗腫瘤免疫反應，殺傷腫瘤細胞。 據(jù)了解，基因治療是指以改變?nèi)说倪z傳物質(zhì)為基礎的生物治療，因此基因治療針對的是疾病的根源——異常的基因本身，在癌癥、心血管病、遺傳病和艾滋病等治療方面有廣泛的應用前景，但自1990年美國的第一個人體基因治療試驗以來，一直沒有一種安全有效的基因治療藥物正式問世。 在未來幾十年中，以分子遺傳學為基礎的個體癌危險評估的有效性將提供更個體化的預防措施：當人們面臨個人的危險評估與以人群為基礎的危險評估相對立時，生活方式的改變比較容易實現(xiàn)。 　　事實上，生活方式的改變僅能預防某些腫瘤的發(fā)生，而目前不可能預測化學預防藥物何時能成為可有藥物。同時，分子遺傳學更進一步的澄清以及新腫瘤標記物的出現(xiàn)等最直接的結(jié)果僅可能使危險狀態(tài)下個體的憂慮增加，此類發(fā)展將最終導致治愈率的必善，但也可能使原發(fā)腫瘤定位不明的病例數(shù)大大增加。雖然要知道這些病人以后能否使用現(xiàn)有的細胞毒化學療法治療是很困難的，但在這種情況下，某種現(xiàn)實主義的樂觀態(tài)度是正確的，即使不清楚基因治療在未來是否能是藥物發(fā)展的新的黃金時代。 　　經(jīng)典的藥物篩選將逐漸被拋棄，并將被合理設計以干擾特殊目標的小分子取代，這些特殊目標涉及信號轉(zhuǎn)導、轉(zhuǎn)錄控制、有絲分裂的細胞凋亡、血管生成和轉(zhuǎn)移發(fā)生?，F(xiàn)在許多將成為合理的藥物設計基礎的相關(guān)基因已經(jīng)被分離出來。雖然BcrAb1酪氨酸激酶抑制劑ST1571在治療慢性骨髓性白血?。–ML）方面取得了初步的結(jié)果，但研究人員目前正在證明該結(jié)果將是第一個非常有前途的實例。在患有CML時，第9和第22條染色體的平衡易位造成融合蛋白Bcr—Ab1活性酪氨酸激酶的一種組成。目前還不能肯定這類“更聰明”的藥物是否將部或完全地區(qū)性取代傳統(tǒng)的細胞毒藥物。作者認為不會發(fā)生這種情況，但將會發(fā)生各種藥理學方法的聯(lián)合應用。例如細胞毒藥物可能仍被用于腫瘤抑制，或者某些新藥可能被用于對細胞毒藥物有耐藥性的腫瘤治療。 　　預計到2020年每年可有2千萬個新癌癥病例，其中大多數(shù)在發(fā)展中國家。這些國家十分貧窮，無力支付蛋白酶抑制劑和艾滋病的三重治療費用，這種情況可能很快便會在癌癥和其他變性疾病中重新發(fā)生?？紤]到世界經(jīng)濟和全球政治的狀況，可以確信這個總是將與人類一起走向可預知的未來。 【五年高考回放】 1．［xx廣東高考］下列關(guān)于基因工程應用的敘述，正確的是（ ） A.基因治療就是把缺陷基因誘變成正?；? B．基因診斷的基本原理是DNA分子雜交 C.一種基因探針能檢測水體中的各種病毒 D.原核基因不能用來進行真核生物的遺傳改良 答案：B 解析：基因治療是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎?達到治療的目的,并不是把缺陷基因誘變成正常基因;基因診斷是用放射性同 位素、熒光分子等標記的DNA分子做探針,利用DNA 分子雜交的原理,鑒定被檢測標本上的遺傳信息,達到檢測疾病的目的;基因探針具有專一性,一種基因探針只能檢測水體中的一種相應的病毒;原核生物的基因與真核生物一樣都為DNA,可以用于真核生物的遺傳改良。 2．［xx全國高考］玉米子粒的胚乳黃色（A）對白色（a）為顯性，非糯（B）對糯（b）為顯性。兩對性狀自由組合。今有兩種基因型純合的玉米子粒，其表現(xiàn)型為：黃色非糯、白色糯。 ⑴請用以上兩種玉米子粒作為親本，通過雜交試驗獲得4種子粒，表現(xiàn)型分別為黃色非糯、黃色糯、白色非糯、白色糯，比例接近1:1:1:1（用遺傳圖解回答）。若親本不變，要獲得上述4種子粒，但比例接近9:3:3:1，則這個雜交試驗與前一個雜交試驗的主要區(qū)別是什么？（用文字回答） 。 ⑵如果上述白色糯玉米不抗某種除草劑，純合黃色非糯玉米抗該除草劑，其抗性基因位于葉綠體DNA上，那么，如何用這兩種玉米 親本通過雜交試驗獲得抗該除草劑的白色糯玉米？ 。 ⑶現(xiàn)有多株白色糯玉米，對其花粉進行射線處理后，在進行自交。另一些白色糯玉米植株，花粉不經(jīng)射線處理，進行自交。結(jié)果，前者出現(xiàn)黃色糯子粒，后者全部結(jié)白色糯子粒。由此可推測，黃色子粒的出現(xiàn)是基因發(fā)生_______________的結(jié)果，其實質(zhì)是射線誘發(fā)_______________的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。 ⑷在適宜時期，取基因型雜合黃色非糯植株（體細胞染色體為20條）的花粉進行離體培養(yǎng)，對獲得的幼苗用_____________________進行處理，得到一批可育的植株，其染色體數(shù)為____________，這些植株均自交，所得子粒性狀在同一植株上表現(xiàn)____________（一致、不一致），在植株群體中表現(xiàn)_______________（一致、不一致）。 ⑸采用基因工程技術(shù)改良上述玉米的品質(zhì)時，選用大豆種子貯藏蛋白基因為目的基因。該目的基因與作為_____________________的質(zhì)粒組裝成為重組DNA分子時，需要用________________________和連接酶。為便于篩選獲得了目的基因的受體細胞，所用的質(zhì)粒通常具有________________________。將目的基因?qū)腚x體的玉米體細胞后，需要采用______________________________技術(shù)才能獲得具有目的基因的玉米植株。 答案：（1）AABB aabb F1 AaBb aabb F1 AaBb AaBb ：Aabb ：aaBb ：aabb 1 ： 1 ： 1 ： 1 前一個實驗是F1進行測交，后一個實驗讓F1進行自交。 （2）選擇黃色非糯玉米為母本，白色糯玉米為父本進行雜交，獲得F1。在以為F1母本，白色糯玉米為父本進行雜交，獲得的雜交后代中就會有抗除草劑的白色糯玉米。 或答： AABB♀ ♂ aabb F1 AaBb♀ ♂aabb F1 AaBb AaBb：Aabb：aaBb：aabb 第二次雜交后代中就會有抗除草劑的白色糯玉米 （3）突變 DNA（4）秋水仙素 20 一致 不一致 （5）運載體 限制性內(nèi)切酶 標記基因 植物組織培養(yǎng)。 解析：(1) 先讓純合親本進行雜交,得到Fl,再讓Fl與隱性純合子進行測交,可得到四種表現(xiàn)型的后代,且比例為 1 : 1 : 1 : 1, Fl自交可得到表現(xiàn)型比例為 9 : 3 : 3 : 1 的后代,注意遺傳圖解要規(guī)范書寫。 (2)選擇純合的黃色非糯玉米作母本,白色糯玉米為父本進行雜交,得到雜合的F1,再以Fl為母本，白色糯玉米為父本進行雜交,就可獲得符合要求的品種。 (3)射線 照射可以誘發(fā)基因突變,屬可遺傳變異。(4)花粉離體培養(yǎng)得到的單倍體用秋水仙素處理,可得到表現(xiàn)型不同的純合子,自交不會發(fā)生性狀分離。 (5)基因工程是通過基因操作把外源基因轉(zhuǎn)入適當?shù)纳矬w內(nèi),并在其中進行表達,在這一過程中,常用帶有標記基因的質(zhì)粒作為運載體，目的是便于檢測轉(zhuǎn)基因是否成功,常用的工具酶有限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶。 3．[xx北京高考]轉(zhuǎn)基因抗蟲棉可以有效地用于棉鈴蟲的防治。在大田中種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的同時，間隔種植少量非轉(zhuǎn)基因的棉花或其他作物，供棉鈴蟲取食。這種做法的主要目的是（ ） A．維持棉田物種多樣性 B．減緩棉鈴蟲抗性基因頻率增加的速度 C．使食蟲鳥有蟲可食 D．維持棉田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動 答案：B 解析：考查自然選擇對基因頻率的影響。生物進化 的過程實質(zhì)是基因頻率改變的過程,而基因頻率的改變速度取決于環(huán)境變化的劇烈程度,環(huán)境變化越劇烈?；蝾l率變化越迅速。就本題而言,在大田種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的同時,間隔種植非轉(zhuǎn)基因抗蟲棉或其他植物,目的是保持現(xiàn)有環(huán)境 與原來環(huán)境的少量相似性,以減緩因環(huán)境的劇烈變化對基因進行選擇而引起基因頻率變化的速度。 4. ［xx上海高考］為了培育節(jié)水高產(chǎn)品種，科學家將大麥中與抗旱節(jié)水有關(guān)的基因?qū)胄←?，其水分利用率提高?0％。這項技術(shù)的遺傳學原理是（ ） A、基因突變 B、基因重組 C、基因復制 D、基因分離 答案：B 解析：基因工程技術(shù)的操作原理是基因重組。 5.［xx山西高考］番茄在運輸和貯藏過程中，由于過早成熟而易腐爛。應用基因工程技術(shù)，通過抑制某種促進果實成熟的激素的合成能力，可使番茄貯藏時間延長。這種轉(zhuǎn)基因番茄已于1993年在美國上市。請回答： (1)促進果實成熟的重要激素是 。 (2)在培育轉(zhuǎn)基因番茄的基因操作中，所用的基因的“剪刀”是 ，基因的“針線”是 ，基因的“運載工具”是 。 (3)與雜交育種、誘變育種相比，通過基因工程培育新品種的主要優(yōu)點是 。 答案：（1）乙烯 （2）限制性內(nèi)切酶 DNA連接酶運載體 運載體 （3）目的性強、育種周期短、克服遠源雜交不親和的障礙 解析：能夠促進果實成熟的植物激素主要是乙烯。在基因操作中，基因的“剪刀”是限制基因的“針線”是DNA連接酶，基因的“運載工具”是運載體?；蚬こ痰闹饕獌?yōu)點是目的性強、育種周期短、克服遠源雜交不親和的障礙。