資源簡介

第3節 基因工程的應用
1. 結合具體實例了解基因工程的應用
2. 聯系當地生產生活中的具體實例，思考用基因工程的方法解決實際問題
一、基因工程在農牧業方面的應用
基礎梳理
1. 轉基因抗蟲植物從某些生物中分離出具有 功能的基因，將它導入作物中培育出具有 的作物，是目前防治作物蟲害的一種發展趨勢。已問世的轉基因抗蟲植物有轉基因抗蟲棉花、 、大豆、 和 等。
2.轉基因抗病植物：許多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常規育種的方法很難培育出抗病的新品種。科學家將來源于某些 、 等的抗病基因導入植物中，培育出了轉基因抗病植物，如 、 和 等。
3.轉基因抗除草劑植物：雜草常常危害農業生產，而大多數除草劑不僅能殺死田間雜草，還會損傷作物，導致作物減產。將 某種除草劑的基因導入作物，可以培育出抗除草劑的作物品種。這樣在噴灑除草劑時，田間雜草會被殺死而作物不會受到損傷。目前已經獲得 、 、 和 等。
4.改良植物的品質：隨著生活水平的提高，人們越來越關注植物的營養價值、觀賞價值等，利用 可以改良這些品質。例如，將 導入植物中，可以提高這種氨基酸的含量，科學家培育的某種轉基因玉米中賴氨酸的含量比對照高30%。我國科學家成功地將與植物花青素代謝相關的基因導入矮牽牛中，使它呈現出自然界沒有的顏色變異，大大提高了它的觀賞價值
5.提高動物的生長速率：由于 的表達可以使轉基因動物生長得更快，因此科學家將這類基因導入動物體內，以提高動物的生長速率。例如，我國科學家將外源生長激素基因導入鯉魚，在同等養殖條件下，轉基因鯉魚的生長速率比非轉基因鯉魚提高了
6.改善畜產品的品質：有些人由于 分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后會出現腹瀉等不適癥狀，這稱為乳糖不耐受。我國約有1/3的成年人對乳糖不耐受。為了解決這一問題，科學家將 導入牛基因組，使獲得的轉基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他營養成分不受影響。
1.利用基因工程可以改良農作物的品質（ ）
2.由于抗蟲棉可以抵抗一切危害棉花植株的害蟲，所以抗蟲棉已經推廣（ ）
二、基因工程在醫藥衛生領域的應用
1. 基因工程藥物的種類：這些藥物包括 、抗體、 和
2. 基因工程藥物的作用：可以用來預防和治療人類腫瘤、 、傳染病、 和
等
3. 干擾素的概念：干擾素是一種具有 的糖蛋白，在臨床上被廣泛用于治療
4. 乳腺生物反應器的概念：科學家將 與 中特異表達的基因的啟動子等調控元件重組在一起，通過顯微注射的方法導入哺乳動物的受精卵中，由這個受精卵發育成的轉基因動物在進入泌乳期后，可以通過 來生產所需要的藥物，這稱為乳腺生物反應器或乳房生物反應器。
5.利用乳腺生物反應器取得的成果：目前，科學家已經在 、山羊等動物乳腺生物反應器中，獲得了 、血清白蛋白、 和 等重要的醫藥產品。
6.用轉基因動物生產藥物的優點：
7.選用豬器官作為人體一直器官替代品的原因：
（1）人體移植器官
（2）豬的內臟結構、 、 分布與人的極為相似
（3）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
8.對豬的器官進行改造的方法：在器官供體的基因組導入某種調節因子，以 抗原決定基因的表達，或 抗原決定基因，然后再結合 ，培育出不會引起
的轉基因克隆豬器官
1.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的藥品的生產問題（ ）
2.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，所以無法抑制抗原的合成
三、基因工程在食品工業方面的應用
1. 基因工程在食品工業方面的應用
（1）生產食品工業用酶：如 、 、 等
（2）生產 ：如阿斯巴甜
（3）生產
2.基因工程生產工業用酶的優點：工業用酶的 更高，而且它的生產成本 ，生產效率
隨堂訓練
1.利用基因工程技術可使大腸桿菌生產人的胰島素。下列相關敘述正確的是( )
A.只有用相同的限制性核酸內切酶處理含有目的基因的片段和質粒，才能形成重組質粒
B.DNA連接酶能在兩個相同粘性末端配對后的磷酸與脫氧核糖之間形成化學鍵
C.人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原有生物活性
D.人和大腸桿菌在合成胰島素原時，轉錄和翻譯的場所是相同的
2.蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因導入棉花細胞是否已表達，其檢測方法是( )
A.是否有抗生素抗性 B.是否能檢測到標記基因
C.是否有相應的性狀 D.是否能分離到目的基因
3.下列哪項不是轉基因技術的成果( )
A.能清除石油污染的假單孢桿菌 B.高產青霉素菌株
C.轉基因抗蟲棉 D.利用乳腺生物反應器生產生長激素
4.采用基因工程技術培育轉基因羊作為乳腺生物反應器，使其能合成人凝血因子且只存在于乳汁中。下列有關敘述，不正確的是( )
A.將人凝血因子基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調控元件重組在一起構建成基因表達載體
B.將含有人凝血因子基因的表達載體導入羊乳腺細胞中即可獲得乳腺生物反應器
C.該轉基因羊產生的生殖細胞中可能會含有人凝血因子基因
D.與乳腺生物反應器相比，膀胱生物反應器不受性別等限制，受體來源更廣泛
5.下列關于基因工程在食品工業方面的應用的敘述，錯誤的是( )
A.用于形成阿斯巴甜的主要氨基酸可以通過基因工程大規模生產
B.基因工程獲得凝乳酶時，需將編碼凝乳酶的基因導入受體菌的基因組中
C.相比從天然產物中提取的酶，用基因工程技術獲得的工業用酶的純度較低
D.生產淀粉酶和脂酶時，可通過構建工程菌，用發酵技術大量生產
6.下列有關基因工程的應用的敘述，錯誤的是( )
A. 利用基因工程可改良植物的品質，提高其營養價值
B. 通過乳腺生物反應器可生產抗凝血酶等重要的醫藥產品
C. 將正常基因導入受體細胞，以對21三體綜合征進行治療
D. 制備工程菌以實現對胰島素、血清白蛋白的大規模生產
7.下列關于轉基因技術的應用的敘述，不正確的是( )
A.可以將抗病蟲害、抗除草劑等基因轉入農作物使其具有相應的抗性
B.可以使用DNA重組技術，使微生物生產稀缺的藥物，如免疫球蛋白等
C.可以通過轉基因技術使奶牛變成生物反應器，使它們的奶中富含某種營養物質、珍貴藥材或人類所需要的蛋白質
D.將不同生物的DNA進行轉移和重組，會創造出新物種
8.轉基因技術可以改良動物品種，生產人類需要的藥用蛋白。下列符合生產藥用蛋白的是( )
A.養殖含生長激素基因的轉基因鮭魚 B.養殖能抗口蹄疫病毒的轉基因兔
C.養殖含腸乳糖酶基因的轉基因牛 D.從牛乳汁中獲得人血清白蛋白
答案以及解析
1.答案：B
解析：構建重組DNA分子時，一般用相同的限制酶處理含有目的基因的片段和質粒，以產生相同的粘性末端，也可以用能產生相同粘性末端的不同限制酶處理，A錯誤；DNA連接酶能在兩個相同粘性末端配對后的磷酸與脫氧核糖之間形成化學鍵（磷酸二酯鍵），B正確；大腸桿菌是原核生物，沒有內質網和高爾基體，不能對胰島素原進行加工，因此人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原沒有生物活性，C錯誤；人體胰島細胞在合成胰島素原時，轉錄在細胞核中進行，翻譯在細胞質的核糖體上進行，D錯誤。
2.答案：C
解析：本題容易將目的基因的檢測和表達混淆。載體上的標記基因用于篩選、檢測目的基因是否導入受體細胞。目的基因導入受體細胞后不一定能表達。轉基因成功的標志是目的基因在受體細胞內表達。檢測目的基因是否表達的方法有很多，最直觀可靠的是觀察受體細胞是否表現出目的基因控制的性狀。
3.答案：B
解析：高產青霉素菌株是人工誘變育種的成果，不是轉基因技術的成果。
4.答案：B
解析：培育轉基因羊作為乳腺生物反應器的過程中需將人凝血因子基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調控元件重組在一起構建成基因表達載體，再通過顯微注射技術將含有人凝血因子基因的表達載體導入羊受精卵中，A正確，B錯誤；培育該轉基因羊的受體細胞為受精卵，故其產生的生殖細胞中可能會含有人凝血因子基因，C正確；與乳腺生物反應器（只能選雌性）相比，膀胱生物反應器不受性別等限制，受體來源更廣泛，D正確。
5.答案：C
解析：阿斯巴甜主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，這兩種氨基酸可以通過基因工程大規模生產，A正確；基因工程獲得凝乳酶時，需將編碼凝乳酶的基因導入受體菌，如大腸桿菌、黑曲霉等的基因組中，B正確；相比從天然產物中提取的酶，用基因工程技術獲得的工業用酶的純度較高，C錯誤；生產淀粉酶和脂酶時，可通過構建工程菌，用發酵技術大量生產，D正確。
6.答案：C
解析：A、利用基因工程可以改良植物的品質，例如提高其 抗蟲、抗病的特性等，提高其營養價值，A正確；
B、將抗凝血酶基因與乳腺蛋白基因的啟動子聯系在一起，可以制備生產抗凝血酶的乳腺生物反應器，B正確；
C、21三體綜合征屬于染色體數目變異，本身不存在致病基因，不能使用基因治療來治病，C錯誤；
D、可用基因工程將胰島素基因或血清白蛋白基因導入微生物，制備工程菌，大量生成目的蛋白，D正確；
故選C。
7.答案：D
解析：將不同生物的DNA進行轉移和重組一般只會引起某些性狀發生改變，不會引起生殖隔離，可以創造出新品種，但一般不能產生新物種，D錯誤。
8.答案：D
解析：養殖含生長激素基因的轉基因鮭魚只能獲得體型更大的鮭魚，A錯誤；養殖能抗口蹄疫病毒的轉基因兔，只能獲得具有抗口蹄疫病毒能力的兔，B錯誤；養殖含腸乳糖酶基因的轉基因牛，只能使牛乳汁中乳糖含量降低，C錯誤；從牛乳汁中獲得人血清白蛋白，血清白蛋白可用于治療失血性休克、腦水腫、腎病等，是一種藥用蛋白，D正確。
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