2019-2020年高中生物 第4章 基因工程 第3節(jié) 基因工程的應用及產(chǎn)業(yè)化前景同步備課教學案 北師大版選修3.doc

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2019-2020年高中生物 第4章 基因工程 第3節(jié) 基因工程的應用及產(chǎn)業(yè)化前景同步備課教學案 北師大版選修3 [目標導讀]　1.閱讀教材P83～86內(nèi)容，了解動植物基因工程成果。2.分析教材P86～91圖文，簡述基因治療和基因芯片。 [重難點擊]　1.動植物基因工程成果。2.基因治療和基因芯片。 方式一　基因工程自20世紀70年代興起后，在短短的幾十年間，得到了飛速的發(fā)展，目前已經(jīng)成為生物科學的核心技術(shù)?；蚬こ淘趯嶋H應用領(lǐng)域——農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源和醫(yī)療衛(wèi)生等方面，也展示出美好的前景。我們今天就一起來分享一下它的成果吧！ 方式二　胰島素是治療糖尿病的特效藥。一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100 kg胰腺只能提取4～5 g胰島素。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價格昂貴，遠不能滿足社會需要。1979年，科學家將動物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實現(xiàn)了表達。1982年，美國一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投入市場，售價降低了30%～50%。可以看出利用轉(zhuǎn)基因微生物生產(chǎn)藥物與傳統(tǒng)的制藥相比的優(yōu)越性：無需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品、降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員，而且可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源不足的問題。 基因工程取得了哪些豐碩成果，還有哪些進展，讓我們一起來學習吧。 一、動植物基因工程成果 1．植物基因工程成果 (1)突破了傳統(tǒng)雜交育種的局限性 ①傳統(tǒng)雜交育種的不足：育種周期長，易丟失優(yōu)良基因。 ②轉(zhuǎn)基因植物的實例 a．抗病植物：如抗病毒的煙草和馬鈴薯是導入了抗病毒基因。 b．抗蟲植物：抗蟲玉米和抗蟲棉花是把蘇云金桿菌體內(nèi)的一種編碼毒素蛋白的基因?qū)胗衩缀兔藁?，減少了噴灑農(nóng)藥造成的污染。 c．優(yōu)質(zhì)植物：把編碼賴氨酸的基因轉(zhuǎn)入小麥基因組，培育出了富含賴氨酸的小麥。 ③轉(zhuǎn)基因技術(shù)的優(yōu)點：克服了遠源種及種間雜交不育或不能雜交的障礙，使得生物界存在的抗病蟲害基因、優(yōu)良的品質(zhì)基因等都可以重組到植物染色體上，從而培育出優(yōu)良的品種，同時還縮短了育種周期。 (2)開辟了生產(chǎn)疫苗的新途徑：科學家培育出一種可以生產(chǎn)乙肝疫苗的轉(zhuǎn)基因胡蘿卜，通過生吃或榨汁食用就可以達到接種疫苗的效果。 2．動物基因工程成果 (1)改良畜禽經(jīng)濟性狀的新思路 ①快速生長動物：通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，使受體動物合成某些必需的氨基酸，或改變動物的生長調(diào)節(jié)系統(tǒng)，進而促進動物生長、提高飼料的利用率。如把人的生長激素基因?qū)胴i的受精卵得到的轉(zhuǎn)基因豬生長速度和飼料利用效率顯著提高。 ②抗病動物：將抗病基因?qū)雱游矬w內(nèi)，提高動物的抗病能力。 (2)動物生物反應器為醫(yī)藥事業(yè)開辟了新途徑 ①乳腺生物反應器的優(yōu)勢 a．乳腺是外分泌器官，乳汁不會影響轉(zhuǎn)基因動物本身的生理代謝反應。 b．從乳汁中獲取的基因產(chǎn)物，不但產(chǎn)量高，易提純，而且表達的蛋白質(zhì)經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。 ②動物生物反應器生產(chǎn)的藥物 α1－抗胰蛋白酶、凝血因子、生長激素等。 知識提煉　基因工程育種和傳統(tǒng)雜交育種的比較 項目 雜交育種 基因工程育種 原理 基因重組 異源DNA(基因)重組 處理 方法 雜交→自交→篩選。先通過兩個具有不同優(yōu)良性狀的純種雜交得到F1，然后再將F1自交，人工篩選獲取所需品種 提取→重組→導入→篩選→表達。即目的基因的獲得→基因表達載體的構(gòu)建→目的基因的導入→目的基因的檢測與表達產(chǎn)物的測定 優(yōu)點 操作簡便 可以按照人的意愿改造生物，克服遠緣雜交不親和的障礙，目的性強，科技含量高 缺點 育種時間長 技術(shù)復雜、操作繁瑣 應用生物工程技術(shù)可獲得人們需要的生物新品種或新產(chǎn)品。請據(jù)圖回答下列問題： 1．在培育轉(zhuǎn)人生長激素基因牛的過程中，①過程需要的工具酶有哪些？②過程常用的方法是什么？ 答案　限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶；顯微注射技術(shù)。 2．該轉(zhuǎn)基因牛的所有細胞中都有人的生長激素基因嗎？為什么？ 答案　都有。因為該轉(zhuǎn)基因牛的所有細胞都來自受精卵的有絲分裂。 3．要使轉(zhuǎn)人生長激素基因?？赏ㄟ^分泌的乳汁來生產(chǎn)人生長激素，在基因表達載體中，應如何設(shè)計？ 答案　在人生長激素基因的上游連接上專一在乳腺細胞中表達的蛋白質(zhì)基因的啟動子。 4．抗蟲棉的培育過程中，受體細胞一定也是受精卵嗎？ 答案　不一定。也可以是體細胞。 5．抗蟲棉培育成功后，其效果會不會持久不變？ 答案　不會，棉鈴蟲也會對其產(chǎn)生抗性。 1．繼哺乳動物乳腺生物反應器研發(fā)成功后，膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展。最近，科學家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答下列問題： (1)將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細胞，常用的方法是____________________。 (2)進行基因轉(zhuǎn)移時，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入__________中，原因是____________________。 (3)通常采用______________________技術(shù)檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。 (4)在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的____________細胞中特異表達。 答案　(1)顯微注射法　(2)受精卵(或早期胚胎)　受精卵(或早期胚胎細胞)具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞中表達　(3)分子雜交檢測　(4)膀胱上皮 解析　在基因工程中，若受體細胞是動物細胞，常采用顯微注射的方法導入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮細胞合成人的生長激素，在進行基因轉(zhuǎn)移時，當作受體細胞的通常是受精卵，其原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞中得到表達。檢測目的基因是否插入到受體細胞的基因組，通常采用的是DNA分子雜交技術(shù)。 二、基因治療和基因芯片 1．基因治療 (1)基本原理：將健康和正常的基因通過某種載體導入人體細胞中有缺損或有變異基因的部位，并使目的基因在機體內(nèi)有效表達，達到防治疾病的目的。 (2)操作程序：目的基因的選擇和制備→運載體的選擇→靶細胞的選擇→目的基因進入靶細胞的方式→外源基因表達的檢測。 (3)治療對象：血友病、嚴重貧血、關(guān)節(jié)炎、心血管病、癌癥、甚至艾滋病等疑難頑癥。 (4)存在的問題 ①目的基因的安全性問題 a．應確認目的基因進入人體后不會產(chǎn)生有害的遺傳變異。 b．目的基因的表達應有一定的可控性。 ②運載體問題 運載體 優(yōu)點 不足 脂質(zhì)體 導入效率低，無靶向性 病毒 逆轉(zhuǎn)錄病毒 安全；針對增殖的細胞 導入效率非常低 腺病毒 導入效率高；可以對生殖細胞進行導入，便于治療遺傳病與代謝病 引起嚴重的免疫反應 ③致病多基因問題：對多基因遺傳病難以收到較好的療效。 2．基因芯片 (1)制作過程 將多個DNA片段粘在玻璃上，將每一個DNA片段的序列信息和所粘貼的位置貯存到計算機里。 (2)工作原理：分子雜交技術(shù)。 待測DNA樣品→熒光標記→與基因芯片進行分子雜交→信號輸入計算機統(tǒng)計分析→檢測出待測樣品的DNA序列。 (3)優(yōu)點：一次可以檢測大量的基因。 (4)基因芯片的用途 ①監(jiān)測基因表達的變化、分析基因序列、尋找新的基因和新的藥物分子。 ②研究基因的功能以及生物體在進化、發(fā)育、遺傳等過程中的規(guī)律。 復合型免疫缺陷癥是一種遺傳疾病，患者由于腺苷脫氨酶基因出現(xiàn)缺陷，造成體內(nèi)缺乏腺苷脫氨酶；而腺苷脫氨酶是人體免疫系統(tǒng)發(fā)揮正常功能作用所必需的，因此，患者不能抵抗病原微生物的威脅。下圖是用基因治療的方法治療該病的過程圖，請分析下列問題： 1．治療該病可不可以將正常人的免疫細胞直接輸入患者體內(nèi)？ 答案　不行。會發(fā)生排斥反應，輸入的細胞無法存活。 2．研究人員將腺苷脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者的什么細胞？為什么不能轉(zhuǎn)入其他的體細胞？ 答案　淋巴細胞。腺苷脫氨酶是人體免疫系統(tǒng)發(fā)揮正常功能所必需的，淋巴細胞中具有這種酶才能產(chǎn)生免疫物質(zhì)。 3．經(jīng)基因治療的患者體內(nèi)是否還存在缺陷基因？ 答案　存在?；蛑委熤皇菍胝；?，并沒有去除缺陷基因。 4．怎樣鑒定該患者是否治療成功？ 答案　鑒定患者產(chǎn)生抗體的能力是否明顯改善，免疫能力是否明顯提高。 知識拓展　體外基因治療和體內(nèi)基因治療的比較 途徑 比較　　 體外基因治療 體內(nèi)基因治療 不同點 方法 從患者體內(nèi)獲得某種細胞→細胞培養(yǎng)→體外完成基因轉(zhuǎn)移→篩選、細胞擴增→輸入體內(nèi) 外源基因→載體攜帶體內(nèi)相應組織細胞 特點 操作復雜，但效果可靠 方法較簡單，但效果難以控制 相同點 都是將外源基因?qū)氚屑毎?，以糾正缺陷基因，目前兩種方法都處于臨床試驗階段 2．基因治療是指(　　) A．用DNA探針修復缺陷基因 B．用DNA探針檢測疾病 C．將正?；?qū)胗谢蛉毕莸募毎? D．將外源基因?qū)胧荏w細胞 答案　C 解析　基因治療是指將人的正常基因或有治療作用的基因通過一定方式導入病人的靶細胞，以糾正基因的缺陷，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病目的的生物醫(yī)學新技術(shù)。 3．下列關(guān)于基因芯片的應用的敘述，錯誤的是(　　) A．對藥物進行基因芯片檢測 B．只能對細胞分化的基因表達情況進行分析 C．通過對正常和疾病狀態(tài)下基因表達情況的研究可以尋找和發(fā)現(xiàn)新基因 D．研究生物體在進化、發(fā)育和遺傳過程中的規(guī)律 答案　B 解析　基因芯片可以用于監(jiān)測基因表達的變化、分析基因序列、尋找新的基因和新的藥物分子，還可以用來研究基因的功能以及生物體在進化、發(fā)育、遺傳等過程中的規(guī)律。 1．能夠使植物體表達動物蛋白的育種方法是(　　) A．單倍體育種 B．雜交育種 C．基因工程育種 D．多倍體育種 答案　C 解析　要讓動物蛋白在植物體內(nèi)表達，必須將控制動物蛋白合成的相關(guān)基因?qū)胫参锛毎胁⒆屍浔磉_，因此需要通過基因工程技術(shù)才能實現(xiàn)。 2．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物成功表達后，以下說法正確的是(　　) A．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抵抗所有病毒 B．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物對病毒的抗性具有局限性或特異性 C．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抗害蟲 D．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳，不會變異 答案　B 解析　抗病毒轉(zhuǎn)基因植物只能抵抗某些病毒，不是所有病毒，不可以抗蟲，抗病毒基因和植物體其他基因一樣存在基因突變的可能。 3．科學家已能運用基因工程技術(shù)，讓羊合成并由乳腺分泌抗體，下列相關(guān)敘述中，正確的是(　　) ①該技術(shù)將導致定向變異?、贒NA連接酶把目的基因與運載體黏性末端的堿基對連接起來?、鄣鞍踪|(zhì)中的氨基酸序列可為合成目的基因提供資料?、苁芫咽抢硐氲氖荏w A．①②③④ B．①③④ C．②③④ D．①②④ 答案　B 4．治療復合型免疫缺陷癥、白化病、囊性纖維化病等人類遺傳病的根本途徑是(　　) A．口服化學藥物 B．注射化學藥物 C．利用輻射或藥物誘發(fā)致病基因突變 D．采用基因治療法糾正或彌補缺陷基因帶來的影響 答案　D 解析　治療遺傳病的根本途徑是基因治療。 5．如圖所示為人體正常紅細胞和鐮刀型細胞貧血癥患者紅細胞形態(tài)及鐮刀型細胞貧血癥的基因治療過程，請回答以下問題： (1)_________圖細胞為鐮刀型細胞貧血癥的紅細胞，這種病是由于________________造成的。 (2)寫出以下結(jié)構(gòu)或物質(zhì)的名稱： A．________________________；D.________________。 (3)寫出以下過程的操作內(nèi)容： ①________________________________________________________________________； ②用攜帶正?；虻倪\載體(病毒)侵染造血干細胞； ③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________。 (4)該方法屬于__________(填“體內(nèi)”或“體外”)基因治療，其特點是_________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)乙　基因突變　(2)合成血紅蛋白的正常基因(目的基因)　造血干細胞　(3)將正?；?qū)氲竭\載體中　將基因表達載體(攜帶正常基因)導入到造血干細胞染色體上　將經(jīng)過改造的造血干細胞輸入到患者骨髓中產(chǎn)生正常的血細胞　(4)體外　操作復雜但效果較為可靠 解析　(1)由于基因突變使紅細胞在形態(tài)上呈鐮刀狀而易破碎，如圖乙。(2)在基因治療過程中，A為目的基因，可以與運載體結(jié)合后導入受體細胞中，D作為受體細胞，應為具有持續(xù)分裂能力的造血干細胞。(3)基因治療過程應有四個步驟；其中③為將基因表達載體導入受體細胞D的染色體上，④為將具有正常功能的造血干細胞轉(zhuǎn)移至體內(nèi)，由此可知，此過程為體外基因治療。 課時作業(yè) [基礎(chǔ)過關(guān)] 1．若利用基因工程技術(shù)培育能固氮的水稻新品種，其在環(huán)境保護上的重要意義是(　　) A．減少氮肥使用量，降低生產(chǎn)成本 B．減少氮肥生產(chǎn)量，節(jié)約能源 C．避免使用氮肥過多引起的環(huán)境污染 D．改良土壤的群落結(jié)構(gòu) 答案　C 解析　農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用氮肥容易造成水體富營養(yǎng)化，引起淡水“水華”、海洋“赤潮”現(xiàn)象，造成環(huán)境污染。利用基因工程技術(shù)培育能固氮的水稻新品種，可減少氮肥施用量，避免水體富營養(yǎng)化，保護環(huán)境。 2．運用現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法，將抗菜青蟲的Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)質(zhì)油菜里，培育出抗蟲的轉(zhuǎn)基因油菜品種。根據(jù)以上信息，下列敘述正確的是(　　) A．Bt毒蛋白基因的化學成分是蛋白質(zhì) B．Bt毒蛋白基因中會有菜青蟲的遺傳物質(zhì) C．轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜能產(chǎn)生殺蟲蛋白是由于具有Bt毒蛋白基因 D．轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜產(chǎn)生的殺蟲蛋白是無機物 答案　C 解析　轉(zhuǎn)基因油菜抗蟲性狀的出現(xiàn)，是通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)導入的外源Bt毒蛋白基因在油菜體內(nèi)表達的緣故。Bt毒蛋白基因為雙鏈的DNA片段，來自原核生物，其中不含有菜青蟲的遺傳物質(zhì)。Bt毒蛋白基因表達產(chǎn)生的蛋白質(zhì)是高分子有機化合物。 3．動物乳腺反應器是指(　　) A．利用微生物發(fā)酵原理生產(chǎn)乳汁代用品的發(fā)酵罐 B．通過細胞培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)動物乳腺細胞獲得其細胞產(chǎn)物的培養(yǎng)設(shè)備 C．乳汁中含有表達產(chǎn)物的轉(zhuǎn)基因哺乳動物 D．安裝在哺乳動物乳腺中的監(jiān)測儀器，用于研究乳汁中某些物質(zhì)的生成途徑 答案　C 4．基因治療是把健康的外源基因?qū)?　　) A．患者的所有細胞中 B．患者的某些功能細胞中 C．患者的DNA分子中 D．以上均不正確 答案　B 解析　基因治療是向目標細胞(患者的某些功能細胞)中引入正常功能的基因，以糾正或補償基因的缺陷，達到治療目的。而不是把健康的外源基因?qū)胨械募毎駾NA分子中。 5．上海醫(yī)學遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍?！稗D(zhuǎn)基因動物”是指(　　) A．提供基因的動物 B．基因組中增加外源基因的動物 C．能產(chǎn)生白蛋白的動物 D．能表達基因信息的動物 答案　B 解析　轉(zhuǎn)基因生物是指利用基因工程技術(shù)導入外源基因培育出的能夠?qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。轉(zhuǎn)基因動物是指基因中增加了外源基因的動物，如題目中的轉(zhuǎn)基因牛攜帶有外源的白蛋白基因。 6．由南開大學研發(fā)的“乙肝病毒基因診斷芯片”是具有450個點的基因芯片，記錄著429種肝炎病毒基因類型，每個點分別對應一段病毒基因序列，可以檢測出患者的病毒類型和變異情況。下列有關(guān)基因芯片的敘述錯誤的是(　　) A．該芯片含有429段基因序列 B．原理是DNA分子雜交技術(shù) C．DNA探針是待測樣品 D．一次可以檢測大量的基因 答案　A [能力提升] 7．番茄營養(yǎng)豐富，是人們喜愛的蔬菜。普通番茄細胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控制細胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏。科學家通過基因工程將一種抗多聚半乳糖醛酸酶的基因?qū)敕鸭毎?，獲得了抗軟化番茄。下列關(guān)于培育抗軟化番茄的敘述，錯誤的是(　　) A．運載工具是質(zhì)粒 B．受體細胞是番茄細胞 C．目的基因為多聚半乳糖醛酸酶基因 D．目的基因的表達延緩了細胞的軟化 答案　C 解析　抗軟化番茄的培育是以質(zhì)粒作為運載體，將目的基因(抗多聚半乳糖醛酸酶基因)與質(zhì)粒結(jié)合形成重組DNA，利用含重組DNA的土壤農(nóng)桿菌去感染普通番茄，目的基因進入普通番茄細胞中的染色體DNA上，從而使多聚半乳糖醛酸酶基因不能表達。 8．科學家運用基因工程技術(shù)，將人凝血因子基因?qū)肷窖虻腄NA中，培育出羊乳腺生物反應器，使羊乳汁中含有人凝血因子。以下有關(guān)敘述，正確的是(　　) A．可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導入羊的受精卵中 B．在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子存在于乳腺細胞，而不存在于其他細胞 C．人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，DNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA D．科學家將人凝血因子基因與乳腺蛋白基因重組在一起，從而使人凝血因子基因只在乳腺細胞中特異性表達 答案　A 解析　將目的基因?qū)雱游锛毎钣行У姆椒ㄊ秋@微注射法，因此可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導入羊的受精卵，A正確；在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子存在于所有細胞中，但只在乳腺細胞中表達，B錯誤；人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，RNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA，C錯誤；科學家將人凝血因子基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控組件重組在一起，從而使人凝血因子基因只在乳腺細胞中特異表達，D錯誤。 9．1996年10月，在上海奉新動物實驗場成功培育出5只整合了人凝血因子Ⅸ基因的轉(zhuǎn)基因羊(3只公羊A1、A2、A3,2只母羊B1、B2)，其中母羊B1于次年產(chǎn)下小羊羔進入了泌乳期。下列各項，哪些可能含有人活性凝血因子Ⅸ蛋白(　　) ①母羊B1的乳汁中?、谖桂B(yǎng)轉(zhuǎn)基因羊乳汁的其他小羊細胞中?、酃駻1的體細胞中?、苣秆駼1產(chǎn)下的小羊羔身體中 A．①③ B．②④ C．①③④ D．①②③④ 答案　C 解析　培育出的5頭轉(zhuǎn)基因羊都能產(chǎn)生人凝血因子，但喂養(yǎng)了轉(zhuǎn)基因羊乳汁的小羊細胞內(nèi)沒有人凝血因子，因為凝血因子屬于蛋白質(zhì)，在羊的消化道內(nèi)被分解成了氨基酸，故排除②項。 10．腺苷脫氨酶(ADA)基因缺陷癥是一種免疫缺陷病，對患者采用基因治療的方法是：取出患者的淋巴細胞，進行體外培養(yǎng)時轉(zhuǎn)入正常ADA基因，再將這些淋巴細胞注射入患者體內(nèi)，使其免疫功能增強，能正常生活。下列有關(guān)敘述中，不正確的是(　　) A．正常ADA基因替換了患者的缺陷基因 B．正常ADA基因通過控制ADA的合成來影響免疫功能 C．淋巴細胞需在體外擴增后再注射入患者體內(nèi) D．腺苷脫氨酶(ADA)基因缺陷癥屬于先天性免疫缺陷病 答案　A 解析　基因治療是將正常的基因?qū)氲接谢蛉毕莸募毎?，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA來影響免疫功能；為獲得大量含ADA正常基因的淋巴細胞，需在體外擴增后再注入患者體內(nèi)；腺苷脫氨酶(ADA)基因缺陷癥屬于先天性免疫缺陷病。 11．利用基因工程生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物，經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段：將人的基因轉(zhuǎn)入細菌細胞；第二階段：將人的基因轉(zhuǎn)入小鼠等動物的細胞。前兩個階段都是進行細胞培養(yǎng)，提取藥物。第三階段：將人的基因轉(zhuǎn)入高等動物體，飼養(yǎng)這些動物，從乳汁、尿液等中提取藥物。請回答下列問題： (1)將人的基因轉(zhuǎn)入異種生物的細胞或個體內(nèi)，能夠產(chǎn)生藥物蛋白的原理是基因能控制__________________________________(以遺傳信息圖示表示)過程。 (2)為了獲得更多的目的基因，可以用______________技術(shù)使目的基因在生物體外大量擴增。 (3)由于重組DNA分子成功導入受體細胞的頻率__________，所以在轉(zhuǎn)化后通常需要進行__________操作。 (4)利用轉(zhuǎn)基因牛、羊乳汁提取藥物工藝簡單，甚至可以直接飲用治病。如果將藥物蛋白基因移到動物如牛、羊的膀胱上皮細胞中，利用轉(zhuǎn)基因牛、羊尿液生產(chǎn)提取藥物比乳汁提取藥物的更大優(yōu)越性在于：處于不同發(fā)育時期的______________(填性別)動物都可以產(chǎn)生藥物。 答案　(1)DNA→RNA→蛋白質(zhì)(性狀)　(2)PCR(聚合酶鏈式反應)　(3)低　篩選　(4)雌、雄性 解析　基因工程成功的標志是合成相應的蛋白質(zhì)，表達出相應的性狀；在實驗室中可以通過PCR技術(shù)對目的基因進行擴增；目前條件下，基因工程的成功率還是比較低的，所以要進行逐步地篩選；在選擇基因表達生物時，要注意方便與可行性。 12．1990年科學家們對一位缺乏腺苷脫氨酶基因而患先天性體液免疫缺陷病的美國女孩進行基因治療，其方法是首先將患者的白細胞取出作體外培養(yǎng)，然后用逆轉(zhuǎn)錄病毒將正常腺苷脫氨酶基因轉(zhuǎn)入人工培養(yǎng)的白細胞中，再將這些轉(zhuǎn)基因白細胞回輸?shù)交颊叩捏w內(nèi)，經(jīng)過多次治療，患者的免疫功能趨于正常。據(jù)材料回答下列問題： (1)基因治療是把健康的______________導入有______________的細胞中，以達到治療疾病的目的。 (2)在基因治療過程中，逆轉(zhuǎn)錄病毒的作用相當于基因工程中基因操作工具中的______________，此基因工程中的目的基因是______________，目的基因的受體細胞是________________。 (3)將轉(zhuǎn)基因白細胞多次回輸?shù)交颊唧w內(nèi)后，免疫能力趨于正常是由于白細胞中能合成______________。 (4)如圖中甲所示的方法是從______________的DNA中直接分離出基因，圖乙所示的方法是用____________的方法人工合成基因。 答案　(1)外源基因　基因缺陷(或變異基因)　(2)運載體(或基因的運輸工具)　腺苷脫氨酶基因　白細胞 (3)腺苷脫氨酶　(4)供體細胞　反轉(zhuǎn)錄 解析　第(4)小題中圖甲表示用限制性內(nèi)切酶將供體細胞的DNA切成許多片段，然后將片段通過運載體轉(zhuǎn)入到不同的受體細胞，從中找到目的基因。圖乙表示用目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈DNA，再合成雙鏈DNA，從而獲得目的基因。 13．閱讀材料，回答有關(guān)問題。 材料　可能成為世界首例實現(xiàn)商品化的轉(zhuǎn)基因動物 誕生于武漢的能快速生長的轉(zhuǎn)基因鯉魚，可能成為世界上第一種走出實驗室，實現(xiàn)商品化的轉(zhuǎn)基因動物。 轉(zhuǎn)基因鯉魚有兩種。一種是帶有草魚生長激素基因的轉(zhuǎn)基因鯉魚F1，和普通鯉魚不同的是，它的背部高高隆起，肌肉十分發(fā)達。另一種是具有草魚生長激素基因的轉(zhuǎn)基因三倍體鯉魚“吉鯉”，它長得酷似鯉魚，除了有兩套鯉魚染色體外，還多了一套鯽魚的染色體。 基因改造在它們身上顯示出巨大威力。據(jù)測算，飼養(yǎng)轉(zhuǎn)基因鯉魚F1和吉鯉，經(jīng)濟效益比普通鯉魚可分別提高12.6%和52.11%。 不過專家們也指出：盡管轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品帶來的農(nóng)業(yè)利益十分誘人，但不能不考慮其潛在的危險性，如果把抗藥性基因、產(chǎn)生毒素的基因、致癌基因也導入到與人類有關(guān)的生物中，或?qū)嶒炇抑信囵B(yǎng)的實驗微生物中，如果它們逃逸出去，將是一場災難。即使不是這樣，某些基因拼接出來的生物，其性狀也很難推測，它們的出現(xiàn)對地球生態(tài)系統(tǒng)是何種影響，也難以預料。因此，必須慎重對待。 最引人注目的是，吉鯉都是不能生育的。也就是說，不用擔心它在推廣過程中與其他動物雜交引起生態(tài)危害。在中試基地，專家對轉(zhuǎn)基因魚進行了嚴密的食品消費安全性試驗。 轉(zhuǎn)基因魚有望走上大眾餐桌。 (1)文中的“轉(zhuǎn)基因鯉魚”是指遺傳物質(zhì)中轉(zhuǎn)入了______________________基因的鯉魚。該基因最可能與鯉魚的__________結(jié)合在一起，成為鯉魚________的一部分。 (2)轉(zhuǎn)基因鯉魚F1可能是指__________。 A．用含有草魚生長激素基因的飼料喂養(yǎng)的鯉魚 B．轉(zhuǎn)基因鯉魚與普通鯉魚的雜交第一代 C．轉(zhuǎn)基因鯉魚與草魚的雜交第一代 D．轉(zhuǎn)基因鯉魚與鯽魚的雜交第一代 (3)從報道中可知，轉(zhuǎn)基因鯉魚F1，它的背部高高隆起，肌肉十分發(fā)達，這種變異屬于生物三種可遺傳變異類型中的______________?！凹帯睂儆谏锶N可遺傳變異類型中的________________?！凹帯斌w內(nèi)的草魚生長激素是在細胞的______________(細胞器)上合成的。 (4)培養(yǎng)不育的吉鯉，目的是為了避免______________________________________。 答案　(1)草魚生長激素　DNA　基因組　(2)B (3)基因重組　染色體變異　核糖體　(4)生態(tài)危害 解析　從材料中可知，轉(zhuǎn)基因鯉魚帶有草魚的生長激素基因，轉(zhuǎn)基因鯉魚F1有兩種獲得方式，一種是轉(zhuǎn)基因鯉魚間雜交，另一種是轉(zhuǎn)基因鯉魚與普通鯉魚雜交，在給出的選項中只能選B?！凹帯笔蔷哂胁蒴~生長激素基因的轉(zhuǎn)基因三倍體鯉魚，它除了有兩套鯉魚染色體外，還多了一套鯽魚的染色體，所以是三倍體，屬于染色體變異。生長激素是蛋白質(zhì)，所以是在核糖體上合成的。 [真題體驗] 14．(xx江蘇，32)胰島素A、B鏈分別表達法是生產(chǎn)胰島素的方法之一。圖1是該方法所用的基因表達載體，圖2表示利用大腸桿菌作為工程菌生產(chǎn)人胰島素的基本流程(融合蛋白A、B分別表示β－半乳糖苷酶與胰島素A、B鏈融合的蛋白)。請回答下列問題： (1)圖1基因表達載體中沒有標注出來的基本結(jié)構(gòu)是____________。 (2)圖1中啟動子是____________酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能啟動目的基因的表達；氨芐青霉素抗性基因的作用是__________________________________________________。 (3)構(gòu)建基因表達載體時必需的工具酶有____________________________。 (4)β－半乳糖苷酶與胰島素A鏈或B鏈融合表達，可將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點隱藏在內(nèi)部，其意義在于____________________________________________。 (5)溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵，用溴化氰處理相應的融合蛋白能獲得完整的A鏈或B鏈，且β－半乳糖苷酶被切成多個肽段，這是因為____________________。 (6)根據(jù)圖2中胰島素的結(jié)構(gòu)，請推測每個胰島素分子中所含游離氨基的數(shù)量。你的推測結(jié)果是__________，理由是___________________________________________________。 答案　(1)終止子　(2)RNA聚合　作為標記基因，將含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌篩選出來　(3)限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶　(4)防止胰島素的A、B鏈被菌體內(nèi)蛋白酶降解　(5)β－半乳糖苷酶中含多個甲硫氨酸，而胰島素A、B鏈中不含甲硫氨酸　(6)至少2個　兩條肽鏈的一端各有一個游離的氨基，氨基酸R基團中可能還含有游離的氨基 解析　基因表達載體包含啟動子、終止子、目的基因和標記基因等。啟動子是RNA聚合酶的識別和結(jié)合位點。氨芐青霉素抗性基因可作為標記基因。基因工程使用的工具酶包括限制酶和DNA連接酶。胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點隱藏起來，將無法被蛋白酶所識別，防止被水解。溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵，若經(jīng)溴化氰處理相應融合蛋白能獲得完整的A鏈和B鏈，表明胰島素A鏈、B鏈上并無溴化氰作用位點，不能將其切斷；同理，β－半乳糖苷酶能被切成“多個肽段”，表明其具有多個切點(即“甲硫氨酸”)。胰島素分子含有兩條鏈，至少有2個游離氨基分別位于2條肽鏈的一端，并且R基團中可能也含有游離的氨基。