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1、第三第三节节基因工程的基因工程的应应用用 高频考点突破高频考点突破基础自主梳理基础自主梳理命题视角剖析命题视角剖析即时达标训练即时达标训练第第三三节节基基因因工工程程的的应应用用基础自主梳理基础自主梳理一、基因工程与一、基因工程与遗传遗传育种育种1转转基因植物基因植物是是指指转转入入了了外外源源基基因因的的植植物物。植植物物基基因因工工程程育育种种解解决决了了植植物物传传统统育育种种所所需需要要的的时时间间_，而而且且克克服服了了远远缘缘亲亲本本难难以以杂杂交交的的缺缺陷陷，基基因因工工程程在在植植物物方方面面的的应应用用主主要要表表现现在在两两个个方方面面：首首先先通通过过基基因因工工程程获
2、获得得高高产产、优优质质的的农农作作物物；其其次次，用用基基因因工程的方法培育出有各种工程的方法培育出有各种_的作物新品种。的作物新品种。较长较长抗性抗性2转转基因基因动动物物指指转转入入了了_的的动动物物，解解决决了了传传统统的的杂杂交交育种方法育种方法费时费费时费力的缺陷。力的缺陷。二、基因工程与疾病治二、基因工程与疾病治疗疗1基因工程基因工程药药物物如如用用工工程程菌菌生生产产人人的的胰胰岛岛素素、生生长长激激素素、干干扰扰素素和乙型肝炎疫苗等。和乙型肝炎疫苗等。2基因治基因治疗疗(1)原原理理：利利用用正正常常基基因因纠纠正正或或补补偿偿基基因因的的缺缺陷陷的的方方案案，即即把把_导导
3、入入患患者者体体内内，使使该该基基因因的的表表达达产产物物发发挥挥功功能能，从从而而达达到到治治疗疗疾疾病病的的目目的的，而原有缺陷基因一般不作而原有缺陷基因一般不作处处理。理。外源基因外源基因正常基因正常基因(2)方方法法：有有体体外外基基因因治治疗疗和和体体内内基基因因治治疗疗，体体外外基基因因治治疗疗方方法法疗疗效效较较好好。如如重重度度免免疫疫缺缺陷陷症症的的体外基因治体外基因治疗疗方法：方法：体体内内基基因因治治疗疗：用用基基因因工工程程的的方方法法，直直接接向向人人体体组织细组织细胞中胞中转转移基因。移基因。三、基因工程与生三、基因工程与生态环态环境保境保护护科科学学家家正正在在利
4、利用用基基因因工工程程技技术术开开发发生生物物可可降降解解的的新新型型材材料料；培培育育了了转转基基因因“超超级级细细菌菌”提提高高_的的能能力力；利利用用转转基基因因微微生生物物吸吸收收环环境境中的重金属等。中的重金属等。分解石油分解石油思考感悟思考感悟试举试举例例说说明基因工程在明基因工程在实实践践应应用中的利弊？用中的利弊？【提提示示】基基因因工工程程在在药药物物或或人人类类疾疾病病治治疗疗上上存存在在广广泛泛的的应应用用，其其不不利利方方面面是是可可能能造造成成生生态态的的危危害害或或对对人人体体健健康康造造成成伤伤害害，例例如如改改变变食食物物的的营营养成分，或影响人体的新养成分，或
5、影响人体的新陈陈代代谢谢等。等。高频考点突破高频考点突破考点一考点一基因工程育种和传统杂交育种的比较基因工程育种和传统杂交育种的比较基因工程育种基因工程育种杂交育种杂交育种原原理理异源异源DNA(基因基因)重组重组基因重组基因重组处处理理方方法法提取提取重组重组导入导入筛选筛选表达。即提取目的基因表达。即提取目的基因形成重组形成重组DNA分子分子重重组组DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞筛选含有目的基因的受筛选含有目的基因的受体细胞体细胞目的基因的表达目的基因的表达杂交杂交自交自交筛选。先筛选。先通过两个具有不同优良通过两个具有不同优良性状的纯种杂交得到性状的纯种杂交得到F1，然后再将，然
6、后再将F1自交，人自交，人工筛选获取所需品种工筛选获取所需品种基因工程育种基因工程育种杂交育种杂交育种优点优点可以按人的意志改造可以按人的意志改造生物，克服远缘杂交生物，克服远缘杂交不亲和的障碍，目的不亲和的障碍，目的性强，科技含量高性强，科技含量高操作简便操作简便缺点缺点技术复杂、操作繁琐技术复杂、操作繁琐育种时间长育种时间长即即时应时应用用(随学随随学随练练，轻轻松松夺夺冠冠)1下列哪下列哪项项与基因工程无关与基因工程无关()A.培养利用培养利用“工程菌工程菌”生生产产胰胰岛岛素素B.基因治基因治疗疗C.抗虫棉的培育抗虫棉的培育 D.杂杂交育种交育种解解析析：选选D。A与与B都都属属于于基
7、基因因工工程程的的直直接接应应用用，而而杂杂交育种无交育种无转转基因操作，与之无关。基因操作，与之无关。考点二考点二基因工程的应用成果基因工程的应用成果1乳腺生物反乳腺生物反应应器与微生物生器与微生物生产产的比的比较较项目项目乳腺生物反应器乳腺生物反应器微生物生产微生物生产基因结构基因结构动物基因结构与人类动物基因结构与人类基因结构相同基因结构相同与人类基因结构不同与人类基因结构不同基因表达基因表达与天然蛋白质活性没与天然蛋白质活性没有区别有区别由于缺少内质网、高尔由于缺少内质网、高尔基体等细胞器，产物可基体等细胞器，产物可能不具有生物活性能不具有生物活性类类型型项目项目乳腺生物反应器乳腺生物
8、反应器微生物生产微生物生产产物提取产物提取从乳汁中较易分从乳汁中较易分离提取离提取从细胞中提取，较从细胞中提取，较为复杂为复杂生产设备生产设备畜牧业生产，加畜牧业生产，加提取设备提取设备工业生产，设备精工业生产，设备精良良类类型型【易易误误警警示示】乳乳腺腺生生物物反反应应器器受受生生物物性性别别的的限限制制，若若从从动动物物尿尿液液中中提提取取目目的的基基因因产产物物则则不不受性受性别别限制。限制。2基因治基因治疗疗3基因工程基因工程药药物物药物药物 成分成分用途用途传统方法传统方法基因工程基因工程胰岛胰岛素素蛋白蛋白质质治疗胰岛治疗胰岛素依赖型素依赖型糖尿病糖尿病从猪和羊从猪和羊的胰腺中的
9、胰腺中提取提取通过基因工程通过基因工程技术利用大肠技术利用大肠杆菌生产杆菌生产药物药物 成分成分用途用途传统方法传统方法基因工程基因工程干扰干扰素素糖蛋糖蛋白白治疗病毒治疗病毒性肝炎和性肝炎和肿瘤肿瘤从人血液从人血液中提取中提取通过人白细胞通过人白细胞干扰素基因在干扰素基因在受体细胞中的受体细胞中的克隆和表达获克隆和表达获取取乙型乙型肝炎肝炎疫苗疫苗蛋白蛋白质质预防乙型预防乙型肝炎肝炎无无通过基因工程通过基因工程技术利用酵母技术利用酵母菌或哺乳动物菌或哺乳动物细胞生产细胞生产【易易误误警警示示】在在基基因因工工程程中中，若若受受体体细细胞胞是是原原核核生生物物(如如大大肠肠杆杆菌菌)，则则生生
10、产产的的“干干扰扰素素”是是不不具具备备活活性性的的，因因为为原原核核细细胞胞内内无无内内质质网网、高高尔尔基基体体等等细细胞胞器器，只只有有核核糖糖体体，因因此此只只能能合合成成相相应应的的蛋蛋白白质质，而而无无法法添添加加糖糖基基，若若使使“干干扰扰素素”具有活性，具有活性，还还必必须须人工人工处处理加上糖基。理加上糖基。即即时应时应用用(随学随随学随练练，轻轻松松夺夺冠冠)A这这些些鸡鸡是是转转基因工程的基因工程的产产物物B这这种种变变异属于可异属于可遗传遗传的的变变异异C该过该过程运用了胚胎移植技程运用了胚胎移植技术术D该该技技术术可定向改造生物可定向改造生物答案：答案：C命题视角剖析
11、命题视角剖析视视角角1 紧紧扣教材重点扣教材重点基因工程育种基因工程育种(2010年年北北京京东东城城3月月联联考考)番番茄茄的的抗抗病病(R)对对感感病病(r)为为显显性性，高高秆秆(D)对对矮矮秆秆(d)为为显显性性，控控制制上上述述两两对对相相对对性性状状的的基基因因分分别别位位于于两两对对同同源源染染色色体体上上。为为获获得得纯纯合合高高秆秆抗抗病病番番茄茄植植株株，研研究究人人员员采用了下采用了下图图所示的方法。所示的方法。例例例例1 1(1)在在处处育种工作者育种工作者应应采用的方法是采用的方法是_。(2)图图中中A代代表表的的个个体体叫叫做做_。过过程程常常用用_处处理理萌萌发发
12、的的种种子子或或幼幼苗苗，过过程程的育种方法所依据的的育种方法所依据的遗传遗传学原理是学原理是_。(3)过过程程由由导导入入抗抗病病基基因因的的叶叶肉肉细细胞胞培培养养成成转转基基因因植植株株需需要要利利用用_技技术术，依依据据的的原原理理是是_。对对获获得得的的抗抗病病基基因因常常采采用用_技技术术进进行行体体外外的的大大量量扩扩增增。构构建建抗抗病病基基因因表表达达载载体体时时，必必须须使使用用_两种工具两种工具酶酶。(4)过过程程“航航天天育育种种”方方法法中中主主要要的的变变异异类类型型是是_。【尝尝试试解解答答】(1)自自交交(2)单单倍倍体体秋秋水水仙仙素素染染色色体体(数数目目)
13、变变异异(3)植植物物组组织织培培养养植植物物细细胞胞的的全全能能性性PCR限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶(或或限限制制酶酶或限制性内切或限制性内切酶酶)和和DNA连连接接酶酶(4)基因突基因突变变【解解析析】是是杂杂交交育育种种，原原理理是是基基因因重重组组；是是单单倍倍体体育育种种，原原理理是是染染色色体体变变异异；是是转转基基因因技技术术，原原理理是是基基因因重重组组；是是诱诱变变育育种种，原理是基因突原理是基因突变变。视视角角2 洞察高考洞察高考热热点点基因工程基因工程药药物物下下图图是是培培育育表表达达人人乳乳铁铁蛋蛋白白的的乳乳腺腺生生物物反反应应器器的的技技术术路路线线。图图中
14、中 tetR 表表示示四四环环素素抗抗性性基基因因，ampR表表示示氨氨苄苄青青霉霉素素抗抗性性基基因因，BamH、Hind、Sma 直直线线所所示示为为三三种种限限制制酶酶的的酶酶切切位点。位点。例例例例2 2据据图图回答：回答：(1)图图中中将将人人乳乳铁铁蛋蛋白白基基因因插插入入载载体体，需需用用_限限制制酶酶同同时时酶酶切切载载体体和和人人乳乳铁铁蛋蛋白白基基因因。筛筛选选含含有有重重组组载载体体的的大大肠肠杆杆菌菌首首先先需要在含需要在含_的培养基上的培养基上进进行。行。(2)能能使使人人乳乳铁铁蛋蛋白白基基因因在在乳乳腺腺细细胞胞中中特特异异性性表表达的达的调调控控序列是序列是_(
15、填字母代号填字母代号)。A启启动动子子BtetRC复制原点复制原点 DampR(3)过过程程可可采采用用的的操操作作方方法法是是_(填填字母代号字母代号)。A农农杆菌杆菌转转化化 B大大肠肠杆菌杆菌转转化化C显显微注射微注射 D细细胞整合胞整合(4)过过程程采用的生物技采用的生物技术术是是_。(5)对对早早期期胚胚胎胎进进行行切切割割，经经过过程程可可获获得得多多个个新新个体。个体。这这利用了利用了细细胞的胞的_性。性。(6)为为检检测测人人乳乳铁铁蛋蛋白白是是否否成成功功表表达达，可可采采用用_(填字母代号填字母代号)技技术术。A核酸分子核酸分子杂杂交交 B基因序列分析基因序列分析C抗原一抗
16、体抗原一抗体杂杂交交 DPCR【尝尝试试解解答答】(1)Hind和和 BamH氨氨苄苄青青霉霉素素(2)A(3)C(4)胚胎移植胚胎移植(5)全能全能(6)C【解解析析】(1)基基因因表表达达载载体体的的构构建建过过程程中中，将将目目的的基基因因导导入入受受体体细细胞胞之之前前，要要用用同同一一种种限限制制性性内内切切酶酶切切割割目目的的基基因因和和载载体体。从从图图中中可可以以看看出出，在在目目的的基基因因和和载载体体中中都都有有Hind和和BamH 限限制制酶酶的的切切割割位位点点，因因此此要要用用Hind和和BamH 限制限制酶酶同同时时切切割割载载体体和和人人乳乳铁铁蛋蛋白白基基因因；
17、载载体体切切割割后后四四环环素素抗抗性性基基因因被被破破坏坏，因因此此筛筛选选时时要要在在含含氨氨苄苄青青霉霉素的培养基上素的培养基上进进行。行。(2)启启动动子子是是一一段段有有特特殊殊序序列列的的DNA片片段段，位位于于目目的的基基因因的的首首段段，它它是是RNA聚聚合合酶酶识识别别和和结结合合的的部部位位，在在启启动动子子存存在在时时才才能能驱驱动动基基因因转转录录出出mRNA，最，最终获终获得所需要的蛋白得所需要的蛋白质质。(3)将将目目的的基基因因导导入入植植物物细细胞胞常常用用的的方方法法是是农农杆杆菌菌转转化化法法，将将目目的的基基因因导导入入动动物物细细胞胞常常用用的的方方法是
18、法是显显微注射技微注射技术术。(4)过过程程是是将将早早期期胚胚胎胎移移入入受受体体母母牛牛体体内内，用用到的技到的技术术是胚胎移植技是胚胎移植技术术。(5)胚胚胎胎分分割割是是利利用用机机械械方方法法将将早早期期胚胚胎胎等等分分，经经移移植植后后获获得得同同卵卵双双胎胎或或多多胎胎的的技技术术，可可以以看看做做动动物物无无性性繁繁殖殖或或克克隆隆的的方方法法，利利用用了了细细胞胞的的全能性。全能性。(6)检检测测目目的的基基因因是是否否翻翻译译成成蛋蛋白白质质，需需要要用用相相应应的的抗抗体体进进行行抗抗原原抗抗体体杂杂交交，其其他他三三项项技技术术检测检测的的对对象都是核酸。象都是核酸。视
19、视角角3 突破易突破易错终错终点点“基因基因诊诊断断”和和“基因治基因治疗疗”概念及概念及应应用用1基因基因诊诊断断基基因因诊诊断断是是用用放放射射性性同同位位素素(如如32P)、荧荧光光分分子子等等标标记记的的DNA分分子子做做探探针针，利利用用DNA分分子子杂杂交交原原理理，鉴鉴定定被被检检测测标标本本上上的的遗遗传传信信息息，达达到到检测检测疾病的目的。疾病的目的。2基因治基因治疗疗把把健健康康动动物物的的正正常常基基因因导导入入含含有有缺缺陷陷基基因因的的受受体体细细胞胞中中，存存在在基基因因缺缺陷陷的的病病人人细细胞胞中中既既含含有有缺缺陷陷基基因因，又又含含有有通通过过基基因因工工
20、程程导导入入的的正正常常基基因因，在在病病人人体体内内两两种种基基因因都都能能表表达达，正正常常基基因因的的表表达达产产物物掩掩盖盖了了缺缺陷陷基基因因的的表表达达产产物物，从从而而治愈了有基因缺陷的疾病。治愈了有基因缺陷的疾病。自自我我挑挑战战 (2011浙浙江江温温州州十十校校联联考考)下下列列关关于于基基因工程因工程应应用的叙述，用的叙述，错误错误的是的是()A基基因因治治疗疗需需要要将将正正常常基基因因导导入入有有基基因因缺缺陷陷的的细细胞胞B基因基因诊诊断的基本原理是断的基本原理是DNA分子分子杂杂交交C一种基因探一种基因探针针只能只能检测检测水体中的一种病毒水体中的一种病毒D原核基
21、因不能用来原核基因不能用来进进行真核生物的行真核生物的遗传遗传改良改良【尝试尝试解答解答】D【解解析析】基基因因治治疗疗是是把把正正常常基基因因导导入入病病人人有有基基因因缺缺陷陷的的细细胞胞内内，使使该该基基因因的的表表达达产产物物发发挥挥功功能能,从从而而达达到到治治疗疗疾疾病病的的目目的的。基基因因诊诊断断是是用用放放射射性性同同位位素素、荧荧光光分分子子等等标标记记的的DNA分分子子作作探探针针，利利用用DNA分分子子杂杂交交原原理理，鉴鉴定定被被检检测测标标本本上上的的遗遗传传信信息息，达达到到检检测测疾疾病病或或水水体体中中病病毒毒的的目目的的，因因此此一一种种基基因因探探针针只只能能检检测测相相应应的的遗遗传传信信息息。在在基基因因工工程程中中，由由于于DNA分分子子规规则则的的双双螺螺旋旋结结构构在在所所有有DNA分分子子中中相相同同，因因此此，可可以以在在任任何何不不同同DNA分分子子之之间间进进行行操操作作，如如抗抗虫虫棉棉中中的的抗抗虫虫基基因因就就是是来来自原核基因。自原核基因。