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第3节　基因工程的应用
学习目标：
1.举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。
2.乳腺生物反应器的制备过程。
学习内容：
一、基因工程在农牧业方面的应用
1．改良植物品种
(1) 转基因抗虫植物
a.方法：从某些生物中分离出具有 的基因导入作物中。
b.实例：转基因抗虫 、玉米、大豆、 和马铃薯等。
(2)转基因抗病植物
a.方法：将来源于某些 等的抗病基因导入植物。
b.实例：转基因抗病毒 、番木瓜和烟草等。
(3)转基因抗除草剂植物
a.方法：将 的基因导入作物。
b.实例：转基因抗除草剂 、 、油菜和甜菜等。
(4)改良植物的品质
a.提高营养价值
方法：将必需氨基酸含量多的 编码基因导入植物
实例： 含量提升30%的转基因玉米
b.提高观赏价值
方法：将与植物 代谢相关的基因导入矮牵牛
实例：转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异
2.改良动物品种
(1)提高动物的生长速率
a.方法：将外源生长激素基因导入 。
b.实例： 提高42%-115%的转基因鲤鱼。
(2)改善畜产品的品质
a.方法：将 基因导入奶牛基因组。
b.实例：大降低牛奶中 的含量，解决乳糖不耐受问题。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
1.利用微生物或动植物的细胞进行基因改造，生产药物
(1)利用基因工程生产 、抗体、疫苗和激素等，用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等。
(2)我国生产的重组人干扰素、 、促红细胞生成素和 等基因工程药物已投放市场。
2. 让哺乳动物批量生产药物——乳腺生物反应器
(1)将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的 等调控元件重组在一起→ 导入哺乳动物 →培育成转基因动物→泌乳期后通过分泌乳汁生产药物。
(2) 目前，科学家已经在牛、山羊等动物 中获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等药物。
3. 建立移植器官工厂——用猪的器官来解决人类器官移植的来源不足问题
(1)理论基础：猪的内脏 分布与人的极为相似与灵长类动物相比，猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要少得多。
(2)面临难题： 反应。
(3)解决方法：在器官供体的基因组中导入某种调节因子,以抑制 的表达，或设法除去抗原决定基因→结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
三、基因工程在食品工业方面的应用
1.工业用氨基酸
阿斯巴甜主要由 和 形成，这两种氨基酸都可以通过基因工程大规模生产。
2.工业用酶
(1)将编码生凝乳酶的基因导入 、 或 的基因组，通过工业发酵批量生产凝乳酶。
(2)通过构建基因工程菌，利用发酵技术大量生产 酶和 酶。
课堂练习：
1.利用转基因山羊乳腺生物反应器生产丁酰胆碱酯酶，可治疗有机磷中毒。下列叙述错误的是(　　)
A.应该用山羊乳腺中特异表达的基因的启动子构建基因表达载体
B.通过体细胞克隆可将丁酰胆碱酯酶基因传递给子代
C.通过显微注射法将基因表达载体导入山羊乳腺细胞
D.山羊乳腺细胞可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶
2．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降低
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
3．下列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．人体移植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的极为相似
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，都需要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
4．科学家利用基因工程培育出了耐盐的转基因棉花新品系，下列相关叙述错误的是(　　)
A．可通过农杆菌转化法将重组质粒导入受体细胞
B．含耐盐基因的棉花细胞可经植物组织培养获得完整植株
C．可用较高浓度的盐水浇灌来鉴定棉花植株的耐盐性
D．如果目的基因的核苷酸序列是全部未知的，可用PCR技术得到大量目的基因
答案
一、1．(1) a.抗虫功能 b.棉花 水稻
(2)a.病毒、真菌 b.甜椒
(3)a.降解或抵抗某种除草剂 b.玉米、大豆
(4)a.蛋白质 赖氨酸 b.花青素
2.(1)a.鲤鱼 b.生长速率
(2) a.肠乳糖酶 b.乳糖
二、1. (1)利细胞因子
(2)血小板生成素
2. (1)启动子 显微注射法 受精卵
(2) 乳腺生物反应器
3.(1)构造、大小、血管分
(2)免疫排斥
(3)抗原决定基因
三、1. 天冬氨酸 苯丙氨酸
2. (1)大肠杆菌 黑曲霍 酵母菌
(2) 淀粉 脂肪
课堂练习：
1.答案　C
解析　 要得到转基因山羊乳腺生物反应器，在构建基因表达载体时需要乳腺中特异表达的基因的启动子，使目的基因只在乳腺细胞中表达，A正确；通过体细胞克隆可将丁酰胆碱酯酶基因传递给子代，B正确；通过显微注射法将基因表达载体导入山羊受精卵，C错误；山羊乳腺细胞含有内质网和高尔基体，可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶，D正确。
2.答案　D
解析　用转基因动物作为器官移植的供体时，可将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，再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆动物器官。
3.答案　C
解析　猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似，且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远少于灵长类动物，B正确、C错误；无论以哪种动物作为供体，都需要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，再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆动物器官，D正确。
4.答案　D
解析　棉花是双子叶植物，可通过农杆菌转化法将重组质粒导入棉花受体细胞，A正确；植物组织培养技术可以保持亲本的优良性状，含耐盐基因的棉花细胞经植物组织培养可获得耐盐的植株，B正确；棉花植株是否耐盐，主要看植株能否在高浓度的盐溶液中生活，因此，可以用较高浓度的盐水浇灌来鉴定棉花植株的耐盐性，C正确；利用PCR技术获得大量目的基因时，需要提供DNA的模板和引物，设计引物需要一段已知目的基因的核苷酸序列，D错误。

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