1．3 基因工程的应用1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。

(重点) 2.了解基因工程的进展。

3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。

(难点)一、植物基因工程的成果(阅读教材P17～P20)植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。

1.抗虫和抗病转基因植物抗虫转基因植物抗病转基因植物基因种类Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等(1)抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；(2)抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因成果水稻、棉花、玉米、马铃薯、番茄等抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等意义减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染等2.抗逆转基因植物(1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。

(2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。

3．利用转基因改良植物的品质植物基因工程成果表现“三抗一优良”，三抗是指“抗虫”“抗病”和“抗逆”，一优良是指转入的优良基因表达的性状表现优良。

二、动物基因工程的前景(阅读教材P20～P21)应用项目基因来源成果提高动物的生长速度外源生长激素基因转基因绵羊、转基因鲤鱼改善畜产品的品质肠乳糖酶基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少转基因动物生产药物药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子乳腺(房)生物反应器转基因动物作器官移植的供体抑制或除去抗原决定基因利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官三、基因工程药物(阅读教材P21～P23)1.药物来源：转基因的“工程菌”。

2.成果：重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。

四、基因治疗(阅读教材P23～P24)1.概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。

2．成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。

3．方法(1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，如T淋巴细胞，进行培养。

然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。

(2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。

连一连判一判(1)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌。

(×)(2)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物。

(×)分析：转基因植物是指细胞中被转入了外源基因的植物，并非出现新基因。

(3)(2018·宿迁高二检测)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。

(×)(4)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。

(√)(5)(2018·绵阳高二期末)直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内基因治疗。

(×)(6)基因治疗又叫基因诊断。

(×)三种转基因生物的生产过程探究1转基因植物生产过程图解探究2转基因动物生产过程图解(以转基因牛生产过程为例)探究3转基因微生物生产过程图解(以可生产干扰素的酵母菌的培育过程为例)转基因作物中的目的基因(1)目的基因都是来自其他生物的能表现出优良性状的外源基因，并不都是来自细菌、病毒等微生物，如抗冻蛋白基因来自鱼类。

(2)有的目的基因通过控制蛋白质的合成，直接控制生物的某种性状，这反映了基因与性状的直接关系；有的目的基因通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物的性状，这体现的是基因和性状的间接关系。

(3)注意“抗虫”和“抗病”的区别，二者可以分别通过害虫接种和病毒接种来进行个体水平的检测。

1．(2018·扬州高二检测)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。

下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，下列有关叙述正确的是()A．过程①是获取抗冻基因的过程，用到的酶只有限制酶B．在重组质粒上，抗冻基因首端和末端一定具有启动子和终止子，启动和终止翻译的进程C．过程②用到的质粒是农杆菌的Ti质粒，要将重组质粒转入农杆菌才能进行筛选D．根据抗冻基因制作的DNA探针，可以用来检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在[解析]选D。

据题图可知，该转基因技术操作中，获取目的基因的方法是利用抗冻基因(目的基因)的mRNA进行人工化学合成，需要的酶是逆转录酶和限制酶，A项错误；目的基因首端和末端的启动子和终止子均是DNA片段，分别启动和终止转录的进程，B项错误；重组质粒转入农杆菌的目的是通过农杆菌转化法将目的基因导入番茄细胞中，C项错误；检测目的基因是否导入受体细胞，通常是用DNA探针进行检测，即DNA分子杂交技术，D 项正确。

2．(2018·广东潮南实验学校月考)干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5 μg，所以价格昂贵。

美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素。

从如图所示方式中可以看出，该公司生产干扰素运用的方法是()A．个体间的杂交B．基因工程C．细胞融合D．器官移植[解析]选B。

该过程将淋巴细胞中的干扰素基因转移到酵母菌中，并使其成功表达，是转基因技术。

基因工程应用中的“一、二、三、四”一：一个目的基因。

二：二种工具酶，二种末端，二个基因(目的基因和标记基因)。

三：三种工具，三种受体细胞，转基因植物三种转化方法，分子检测的三个方面。

四：四个步骤，基因表达载体的四个组成元件，检测的四个方面。

乳腺(房)生物反应器与基因治疗探究1乳腺生物反应器资料：应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的个体，其乳腺组织可分泌生产“目的产品”，如具有药用价值的蛋白，这些蛋白进入乳汁中，再通过回收含转基因蛋白的动物乳汁，就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。

结合上述资料完善其操作过程：(1)培育转基因动物，为什么不选用体细胞而选用受精卵作为受体细胞？提示：动物已分化的体细胞全能性受到限制，而受精卵分化程度低，全能性容易表达。

(2)基因工程药物与传统意义上的药物有什么区别？提示：基因工程药物生产效率高、针对性强、成本低、价格便宜。

探究2基因治疗的过程及途径(1)完善下面体外基因治疗过程(2)完善体外基因治疗与体内基因治疗的异同体外基因治疗体内基因治疗不同点从患者体内获取某种细胞→体外完成基因转移→筛选细胞扩增培养→回输患者体内直接向患者体内组织细胞中转移基因相同点都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于初期临床试验阶段乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较项目乳腺生物反应器工程菌含义指将外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系受体基因结构与人类基因结构的差异动物基因结构与人类的基因结构基本相同细菌和酵母菌的基因结构与人类有较大差异基因表达合成的药物蛋白与天然蛋白质相同细菌合成的药物蛋白可能没有活性受体细胞动物受精卵微生物细胞目的基因导入方式显微注射法感受态细胞法药物提取从动物乳汁中提取从微生物细胞或其培养液中提取基因诊断与基因治疗项目方法目的基因诊断制作相应探针，利用______________原理检测人类某种遗传病基因治疗把健康的外源基因导入有__________的细胞中治疗疾病[答案]DNA分子杂交基因缺陷1．阅读材料，回答问题：材料一：科学家将蜘蛛丝蛋白基因转入山羊体内，然后从羊奶中提取蛋白质，抽成丝后坚如钢铁。

材料二：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。

科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。

(1)检测受体细胞是否含有目的基因的技术方法是_______________________。

(2)为使目的基因在后代中长期保存，应将目的基因导入____________中。

(3)从分离蛋白质的角度分析，乳腺和膀胱哪一个作为转基因动物的生物反应器更好？________。

原因是__________________________________________________________。

[解析]目的基因整合到细胞核中DNA分子上，能使目的基因在后代中长期保存。

从分离产物的角度分析：乳汁中含有较多的蛋白质，这样就给分离带来一定的麻烦，而正常的尿液中几乎不含有蛋白质，分离蛋白质的过程就会变得非常简单，另外，雌雄动物都产生尿液，而只有雌性动物能产生乳汁，所以用膀胱反应器更好。

[答案](1)DNA分子杂交技术(2)细胞核(3)膀胱正常尿液中蛋白质含量很少，所以从尿液中更容易提取分离产物，而且不受性别限制乳房生物反应器与膀胱生物反应器乳房生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，二者的优点是：收集药用蛋白比较容易，且不必对动物造成伤害。

但乳房生物反应器需是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。

2．《人类基因治疗》报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。

基因治疗是指() A．把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的B．对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的C．运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常D．运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的[解析]选A。

基因治疗只是将正常的外源基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未得到修复，基因治疗不是切除病变基因或诱发其突变。

关于基因治疗的几个问题(1)基因治疗的现状——目前处于初期的临床试验阶段。

(2)用于基因治疗的基因种类：从健康人体分离得到正常的基因、反义基因、编码可以杀死癌细胞的蛋白酶基因。

(3)由于正常基因只是导入某些功能细胞中，且是体细胞，所以获得的性状不会遗传给下一代。

(4)基因治疗只是导入正常的基因，并未替换原来的基因，原有的致病基因与导入的正常基因都能表达。

如果导入的正常基因是作为显性基因存在，则有疗效，也就是说，基因治疗只可治疗隐性遗传病。

核心知识小结[要点回眸] [答题必备]植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等)，改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。

动物基因工程技术可以提高动物的生长速度、改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，还可以用转基因动物作器官移植的供体。