选修三
专题1 1.3 基因工程的应用
一、 学习目标
1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。 2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。 二、教学建议
1.课时数：本节教学建议用1课时。 2.课时侧重点：
（1）基因工程在农业和医疗等方面的应用。 3.教学策略
（1）加强收集信息和处理信息环节的指导。
基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果。如果本节只作为成果的学习，那么就显得思维力度不足了。为此，建议加强指导学生收集和处理信息这一环节。具体做法如下：
无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。教师可利用表1-1，指导学生整理课本中提供的信息，填写此表。这样做既可以调动学生学习的积极性，也增强了他们分析和处理信息的能力。
表1-1 转基因生物与目的基因的关系
转基因生物 抗虫棉 抗真菌立枯丝核菌的烟草 抗盐碱和干旱作物 耐寒的番茄 抗除草剂大豆 增强甜味的水果 甜味基因 生产胰岛素的工程菌 目的基因 Bt毒蛋白基因 几丁质酶基因和抗毒素合成基因 调节细胞渗透压的基因 抗冻蛋白基因 抗除草剂基因 降低乳糖的奶牛 肠乳糖酶基因 人胰岛素基因 目的基因从何来 苏云金芽孢杆菌 鱼 人 指导学生提高处理信息的能力，还可以体现在对教材内容的重组上。例如，我们可以解决当前世界上存在的重大问题作为主题，如以解决“粮食”、“环境污染”、“能源危机”、“攻克不治之症”等问题作为主题，让学生将课文中的知识或学生知道的课外的基因工程应用方面的知识进行重组。这样的活动不仅培养了学生处理信息的能力，还会使学生感悟到肩负的社会责任，从而激发用科学技术报效祖国的志向。
（2）课文中的一些难点，建议采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。
课文中有几处是学生学习感兴趣的知识，但文字说明不多，学生学习有一定难度。例如 “什么叫乳腺生物反应器”、 “什么叫工程菌”、 “什么是基因治疗” 等。教师可创设问题情境，让学生讨论，加深用已有知识认识新事物的能力。学生想不到的地方，可由师生共同归纳。例如，学习乳腺生物反应器时，学生提出“给我们讲讲乳腺生物反应器究竟是怎么回事”。这时教师可提出以下问题，让学生讨论。
①用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列举的血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？
②用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？
第一个问题，既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而且显示了社会需求是乳腺生物反应器这一创新成果产生的动力。学生在充分讨论和发表观点的基础上，师生共同归纳出乳腺生物反应器的优点：产量高、质量好、成本低、易提取。
第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。而不同之处可由教师提出：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。
操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）→构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。
关于工程菌的学习，也可结合基因工程操作程序，予以说明，并结合微生物生长和代谢的特点，说明工程菌生产药物的优越性。
关于基因治疗，可结合课文中的具体实例，归纳出大致治疗过程。至于是否采用讨论方式，可根据课堂时间而定。如果时间紧，也可采用教师引导学习的方法。 三、达标检测
1．下列关于基因工程应用的叙述中，错误的是
A．提高植物的抗性 B．提高产品产量和品质 C．提高植物的光合作用效率 D．保护生物多样性，维持生态平衡
2．运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt毒蛋白基因转移到优质油菜里，培育出抗
虫的转基因油菜品种。根据以上信息，下列叙述正确的是 A．Bt毒蛋白基因的化学成分是蛋白质 B．Bt毒蛋白基因中会有菜青虫的遗传物质
C．转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt毒蛋白基因 D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物
3．番茄营养丰富，是人们喜爱的蔬菜。普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控
制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞，获得了抗软化番茄。下列关于培育抗软化番茄的叙述，错误的是 A．运载工具是质粒 B．受体细胞是番茄细胞
C．目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因 D．目的基因的表达延缓了细胞的软化
4．上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提
高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。“转基因动物”是指
( )
( )
( )
( )
A．提供基因的动物
B．基因组中增加外源基因的动物
C．能产生白蛋白的动物 D．能表达基因信息的动物
5．转基因技术可以改良动物品种，生产人类需要的药用蛋白。下列符合生产药用蛋白的是
( )
A．养殖转生长激素基因鲑鱼 B．养殖抗口蹄疫病毒转基因兔 C．养殖转乳糖酶基因牛 D．从牛乳汁中获得人血清蛋白
6．关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是
A．器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题 B．猪的内脏构造、大小和血管分布与人极为相似
C．灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪
D．无论以哪种动物作为供体，都需在其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
7．下列不属于基因工程药物的是
( )
( )
A．从大肠杆菌体内获取的白细胞介素 B．从酵母菌体内获取的干扰素 C．从青霉菌体内获取的青霉素 D．从大肠杆菌体内获取的胰岛素
8．治疗复合型免疫缺陷症、白化病、囊性纤维化病等人类遗传病的根本途径是 ( )
A．口服化学药物 B．注射化学药物
C．利用辐射或药物诱发致病基因突变
D．采用基因治疗法纠正或弥补缺陷基因带来的影响 9．“工程菌”是指
( )
A．用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系 B．用遗传工程的方法，把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到的新细胞体系 C．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 D．从自然界中选取能迅速增殖的菌类 10．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度
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，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，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
11．下列关于基因工程应用的叙述，正确的是
A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因 B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交 C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒
( )
D．利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中 12．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是
A．用限制酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体 C．将重组DNA分子导入烟草原生质体 D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
13．利用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段：将人的基因转入细菌细
胞；第二阶段：将人的基因转入小鼠等动物的细胞。前两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。第三阶段：将人的基因转入高等动物体，饲养这些动物，从乳汁、尿液等中提取药物。
(1)将人的基因转入异种生物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是基因能控制________________过程(以遗传信息图示表示)。
(2)为了获得更多的目的基因，可以用________________技术使目的基因在生物体外大量扩增。
(3)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率______，所以在转化后通常需要进行__________操作。
(4)利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可以直接饮用治病。如果将药物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛、羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：处于不同发育时期的______________(填性别)动物可产生药物。
14．如图所示为人体正常红细胞和镰刀型细胞贫血症患者红细胞形态及镰刀型细胞贫血症的基
因治疗过程，请回答以下问题：
( )
(1)________图细胞为镰刀型细胞贫血症的红细胞，这种病是由于________造成的。 (2)写出以下结构或物质的名称：
A．____________________________；D.__________________________。
(3)写出以下过程的操作内容：
①________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； ②用携带正常基因的载体(病毒)侵染造血干细胞；
③________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(4)该方法属于________(填“体内”或“体外”)基因治疗，其特点是_______________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
答案
1．D 2．C 3．C 4．B 5．D 6．C 7．C 8．D 9．C 10．D 11．B 12．A 13．(1)DNA→RNA→蛋白质(性状)
(2)PCR(聚合酶链式反应) (3)低 筛选 (4)雌性、雄性 14．(1)乙 基因突变
(2)合成血红蛋白的正常基因(目的基因) 造血干细胞
(3)①将正常基因导入到载体中 ③将载体(携带正常基因)导入到造血干细胞染色体上 ④经过改造的造血干细胞输入到患者骨髓中产生正常的血细胞 (4)体外 操作复杂但效果较为可靠