資源簡介

第3節　基因工程的應用
學習目標：
1.舉例說出基因工程在農牧業、醫藥衛生和食品工業等方面的應用。
2.乳腺生物反應器的制備過程。
學習內容：
一、基因工程在農牧業方面的應用
1．改良植物品種
(1) 轉基因抗蟲植物
a.方法：從某些生物中分離出具有 的基因導入作物中。
b.實例：轉基因抗蟲 、玉米、大豆、 和馬鈴薯等。
(2)轉基因抗病植物
a.方法：將來源于某些 等的抗病基因導入植物。
b.實例：轉基因抗病毒 、番木瓜和煙草等。
(3)轉基因抗除草劑植物
a.方法：將 的基因導入作物。
b.實例：轉基因抗除草劑 、 、油菜和甜菜等。
(4)改良植物的品質
a.提高營養價值
方法：將必需氨基酸含量多的 編碼基因導入植物
實例： 含量提升30%的轉基因玉米
b.提高觀賞價值
方法：將與植物 代謝相關的基因導入矮牽牛
實例：轉基因矮牽牛呈現出自然界沒有的顏色變異
2.改良動物品種
(1)提高動物的生長速率
a.方法：將外源生長激素基因導入 。
b.實例： 提高42%-115%的轉基因鯉魚。
(2)改善畜產品的品質
a.方法：將 基因導入奶牛基因組。
b.實例：大降低牛奶中 的含量，解決乳糖不耐受問題。
二、基因工程在醫藥衛生領域的應用
1.利用微生物或動植物的細胞進行基因改造，生產藥物
(1)利用基因工程生產 、抗體、疫苗和激素等，用來預防和治療人類腫瘤、心血管疾病、傳染病、糖尿病和類風濕關節炎等。
(2)我國生產的重組人干擾素、 、促紅細胞生成素和 等基因工程藥物已投放市場。
2. 讓哺乳動物批量生產藥物——乳腺生物反應器
(1)將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達的基因的 等調控元件重組在一起→ 導入哺乳動物 →培育成轉基因動物→泌乳期后通過分泌乳汁生產藥物。
(2) 目前，科學家已經在牛、山羊等動物 中獲得了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和α-抗胰蛋白酶等藥物。
3. 建立移植器官工廠——用豬的器官來解決人類器官移植的來源不足問題
(1)理論基礎：豬的內臟 分布與人的極為相似與靈長類動物相比，豬體內隱藏的、可導致人類疾病的病毒要少得多。
(2)面臨難題： 反應。
(3)解決方法：在器官供體的基因組中導入某種調節因子,以抑制 的表達，或設法除去抗原決定基因→結合克隆技術，培育出不會引起免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官。
三、基因工程在食品工業方面的應用
1.工業用氨基酸
阿斯巴甜主要由 和 形成，這兩種氨基酸都可以通過基因工程大規模生產。
2.工業用酶
(1)將編碼生凝乳酶的基因導入 、 或 的基因組，通過工業發酵批量生產凝乳酶。
(2)通過構建基因工程菌，利用發酵技術大量生產 酶和 酶。
課堂練習：
1.利用轉基因山羊乳腺生物反應器生產丁酰膽堿酯酶，可治療有機磷中毒。下列敘述錯誤的是(　　)
A.應該用山羊乳腺中特異表達的基因的啟動子構建基因表達載體
B.通過體細胞克隆可將丁酰膽堿酯酶基因傳遞給子代
C.通過顯微注射法將基因表達載體導入山羊乳腺細胞
D.山羊乳腺細胞可將肽鏈加工成具有一定空間結構的丁酰膽堿酯酶
2．下列有關動物基因工程的說法，錯誤的是(　　)
A．將外源生長激素基因導入動物體內可提高動物生長速率
B．將腸乳糖酶基因導入奶牛基因組中，使獲得的轉基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低
C．利用基因工程技術，得到的乳腺生物反應器可以解決很多重要藥品的生產問題
D．用轉基因動物作為器官移植的供體時，由于導入的是調節因子，而不是目的基因，因此無法抑制抗原的合成
3．下列關于用轉基因動物作器官移植供體的研究的敘述，不正確的是(　　)
A．人體移植器官短缺和免疫排斥是目前制約人體器官移植的兩大難題
B．豬的內臟構造、大小和血管分布與人的極為相似
C．靈長類動物體內隱藏的、可導致人類疾病的病毒少于豬
D．無論以哪種動物作為供體，都需要在其基因組中導入某種調節因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因
4．科學家利用基因工程培育出了耐鹽的轉基因棉花新品系，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．可通過農桿菌轉化法將重組質粒導入受體細胞
B．含耐鹽基因的棉花細胞可經植物組織培養獲得完整植株
C．可用較高濃度的鹽水澆灌來鑒定棉花植株的耐鹽性
D．如果目的基因的核苷酸序列是全部未知的，可用PCR技術得到大量目的基因
答案
一、1．(1) a.抗蟲功能 b.棉花 水稻
(2)a.病毒、真菌 b.甜椒
(3)a.降解或抵抗某種除草劑 b.玉米、大豆
(4)a.蛋白質 賴氨酸 b.花青素
2.(1)a.鯉魚 b.生長速率
(2) a.腸乳糖酶 b.乳糖
二、1. (1)利細胞因子
(2)血小板生成素
2. (1)啟動子 顯微注射法 受精卵
(2) 乳腺生物反應器
3.(1)構造、大小、血管分
(2)免疫排斥
(3)抗原決定基因
三、1. 天冬氨酸 苯丙氨酸
2. (1)大腸桿菌 黑曲霍 酵母菌
(2) 淀粉 脂肪
課堂練習：
1.答案　C
解析　 要得到轉基因山羊乳腺生物反應器，在構建基因表達載體時需要乳腺中特異表達的基因的啟動子，使目的基因只在乳腺細胞中表達，A正確；通過體細胞克隆可將丁酰膽堿酯酶基因傳遞給子代，B正確；通過顯微注射法將基因表達載體導入山羊受精卵，C錯誤；山羊乳腺細胞含有內質網和高爾基體，可將肽鏈加工成具有一定空間結構的丁酰膽堿酯酶，D正確。
2.答案　D
解析　用轉基因動物作為器官移植的供體時，可將器官供體的基因組中導入某種調節因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因，再結合克隆技術，培育出不會引起免疫排斥反應的轉基因克隆動物器官。
3.答案　C
解析　豬的內臟構造、大小和血管分布與人的極為相似，且豬體內隱藏的、可導致人類疾病的病毒遠少于靈長類動物，B正確、C錯誤；無論以哪種動物作為供體，都需要在其基因組中導入某種調節因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因，再結合克隆技術，培育出不會引起免疫排斥反應的轉基因克隆動物器官，D正確。
4.答案　D
解析　棉花是雙子葉植物，可通過農桿菌轉化法將重組質粒導入棉花受體細胞，A正確；植物組織培養技術可以保持親本的優良性狀，含耐鹽基因的棉花細胞經植物組織培養可獲得耐鹽的植株，B正確；棉花植株是否耐鹽，主要看植株能否在高濃度的鹽溶液中生活，因此，可以用較高濃度的鹽水澆灌來鑒定棉花植株的耐鹽性，C正確；利用PCR技術獲得大量目的基因時，需要提供DNA的模板和引物，設計引物需要一段已知目的基因的核苷酸序列，D錯誤。

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