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2020-2021学年高中生物-第3章-基因工程-3-基因工程的应用学案-新人教版选择性必修3.doc
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1、2020-2021学年高中生物 第3章 基因工程 3 基因工程的应用学案 新人教版选择性必修32020-2021学年高中生物 第3章 基因工程 3 基因工程的应用学案 新人教版选择性必修3年级:姓名:- 12 -第3节基因工程的应用 必备知识素养奠基一、基因工程在农牧业方面的应用1.发展:(1)农牧业:1996-2017年,全世界转基因作物的种植面积增加了一百多倍,美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家。2017年,我国转基因作物种植面积居世界第八位。(2)动物:第一种用于食用的转基因动物转基因大西洋鲑在美国获得批准上市。2.实例:连一连:基于基因工程在改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量
2、等方面的应用,将下列转基因生物和选用的目的基因连线 二、基因工程在医药卫生领域的应用1.生产药物:(1)常见的药物:细胞因子、抗体、疫苗和激素等。我国生产的重组人干扰素、血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子等基因工程药物均已投放市场。(2)批量生产药物:乳腺(房)生物反应器。目的基因:药用蛋白基因。启动子:乳腺中特异性表达的基因的启动子。受体细胞:受精卵。2.移植器官:在器官供体的基因组中导入某种调节因子,以抑制抗原决定基因的表达,或设法除去抗原决定基因,培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 培养乳腺生物反应器转基因动物时为什么要选用乳腺中特异性表达的基因的启动子?提示:
3、乳腺生物反应器通过分泌的乳汁提取相应的基因表达的产品,乳腺中特异性表达的启动子可让目的基因在乳腺细胞中表达。 三、基因工程在食品工业方面的应用1.氨基酸:利用转基因生物合成阿斯巴甜的原料天冬氨酸和苯丙氨酸。2.酶:利用转基因生物生产奶酪的凝乳酶;利用转基因生物加工转化糖浆的淀粉酶;利用转基因生物加工烘烤食品、制造生物能源的脂酶等。3.维生素。 关键能力素养形成知识点基因工程的应用1.三种转基因生物的培育过程:(1)转基因植物生产过程图解(以抗虫棉生产过程为例): (2)转基因动物生产过程图解(以转基因牛生产过程为例): (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):
4、2.乳腺生物反应器:(1)操作过程:获取目的基因(如人血清白蛋白基因、人生长激素基因等) 构建基因表达载体(目的基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控组件重组) 导入哺乳动物受精卵(显微注射技术) 进行早期胚胎培养后送入母体 发育成转基因动物 利用分泌的乳汁生产所需的药品(2)乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别:比较内容乳腺生物反应器工程菌含义指让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异性表达,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
5、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生产条件不需严格灭菌;温度等外界条件对其影响不大需严格灭菌,严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件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生产设备畜牧业生产、提取设备工业生产,设备精良【特别提醒】目的基因的来源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。 科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。大致过程如图所示。下列有关说法错误的是() A.通过形成
6、的重组质粒具有人的药用蛋白基因、乳腺中特异表达的基因的启动子、终止子和标记基因等B.通常采用农杆菌转化法C.在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达,因此可以从乳汁中提取药物D.该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取【解题导引】解答本题思维流程如下: 【解析】选B。要让药用蛋白基因在乳腺细胞内表达并分泌含药物的乳汁,重组质粒上还必须具有乳腺中特异表达的基因的启动子等调控组件,A项正确;转基因动物通常利用的受体细胞是受精卵,采用显微注射技术,B项错误;只有母牛到达泌乳期,乳腺细胞才会表达相应的药用蛋白基因,乳汁中含有药物,C正确;从乳汁里提取药物,优点突出,使动物本身成为“批量
7、生产药物的工厂”,D项正确。 【素养探究母题追问】(1)科学思维演绎与推理培育转基因牛,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)科学思维批判性思维某同学认为过程获得的精子和卵母细胞可以直接受精获得受精卵,你认为他的说法对吗?说明你的理由。提示:不正确,精子需要获能,卵母细胞需要发育到M才能具有受精的能力。 【素养迁移】下列有关动物基因工程的说法,错误的是()A.将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速率B.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中,使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低C.利用基因工程技术
8、,得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问题D.用转基因动物作为器官移植的供体时,由于导入的是调节因子,而不是目的基因,因此无法抑制抗原的合成【解析】选D。用转基因动物作为器官移植的供体时,可将器官供体基因组导入某种调节因子,以抑制抗原决定基因的表达,或设法除去抗原决定基因,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。【补偿训练】在实验室里用四环素培育转基因的雄性蚊子,这些蚊子与雌性蚊子交配的后代也需要四环素才能生存,但在环境中不可能找到,于是会慢慢死去。该技术有望减少登革热等疾病的发生。下列关于该技术的说法正确的是()A.转基因技术能定向改变蚊子的基因,属于基因突变B.
9、该转基因蚊子属于新的物种C.需要四环素才能生存这一特性是基因和环境共同作用的结果D.该技术的其中一个环节是构建基因表达载体,需要用到限制酶和DNA聚合酶【解析】选C。转基因技术能定向改变蚊子的基因,属于基因重组,A项错误;该转基因蚊子具有新的基因,但仍能与雌性蚊子交配产生后代,没有出现生殖隔离,所以不属于新的物种,B项错误;由于产生的后代需要四环素才能生存,说明这一特性是基因和环境共同作用的结果,C项正确;该技术的其中一个环节是构建基因表达载体,需要用到限制酶和DNA连接酶,D项错误。【课堂回眸】 课堂检测素养达标【概念诊断】1.基因工程20世纪70年代兴起后,得到飞速的发展,在农牧业、医药卫
10、生和食品工业等方面展示了广阔的前景,下列有关描述正确的是_。转基因抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品,如人的血清白蛋白、生长激素等科学家利用基因工程技术除去抗原决定基因培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官应用工程菌生产乙肝疫苗,在制造该工程菌时,应向酵母菌中导入乙肝病毒的表面抗原基因“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物【解析】选。转基因抗虫棉具有抗虫的特性,但不具有抗病毒、细菌和真菌的特性,错误;利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品,如人的血清白蛋白、生长激素等,正确;科学家利用基因工程技术除去抗原决定基因或者导入抑制因子抑制抗原决
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