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第三章 基因工程
第二节 基因工程的应用价值
学习目标 学科核心素养
1.举例说出基因工程在农牧业、医
药业和食品业等方面的应用价值。
2.阐明乳腺生物反应器的制备过
程。 1.生命观念——举例说出植物基因工程、动物
基因工程成果及其给人类带来的影响。
2.社会责任——展开想象的翅膀，用图画或文
字创造等，畅想基因工程的未来。
教材预习·必备知识全过关
一、基因工程在农牧业中的应用价值
1. 转基因生物：利用基因工程技术培育的、能稳定遗传__________所决定的性状的生
物称为转基因生物。
外源基因
2. 植物基因工程硕果累累
应用项目 转入基因 成果举例
转基因抗病植物 病毒的________基因和衣壳
蛋白基因以及__________基
因、植物________基因 抗病的小麦、甜椒或番茄等新品种
转基因抗虫植物 编码苏云金杆菌__________
的基因 转基因抗虫棉，转基因抗虫水稻、玉
米、大豆、马铃薯、烟草、番茄、苹
果、核桃、杨树和菊花等抗虫品种也
相继问世
转基因抗逆植物 编码__________的基因、调
节____________的基因 转基因抗冻番茄、抗盐碱和抗干旱烟
草
复制酶
几丁质酶
抗毒素
抗冻蛋白
细胞渗透压
3. 动物基因工程显示出诱人的应用前景
应用项目 转入基因 成果
改善畜牧产品的品质 _____________________
基因 可产生较多 脂肪酸的转
基因猪
提高动物的生长速度 ______________基因 转基因绵羊、转基因三文鱼
外源生长激素
4. 优点：运用基因工程改良动植物品种，最突出的优点是能打破常规育种难以突破的
______之间的界限。
物种
二、基因工程在食品业中的应用价值
蛋白质
种类和含量
氨基酸
纤维素酶
蛋白酶
三、基因工程在医药业中的应用价值
1. 基因工程药物
（1） 利用______________生产药物
药物来源 转基因工程菌
成果 重组人胰岛素、__________、抗体、疫苗、激素等
应用 可用于肿瘤、心血管病、传染病、糖尿病、类风湿等疾病的预防和治疗
转基因工程菌
细胞因子
（2） 利用____________生产药物
生物反应器
① 生物反应器的种类：乳腺生物反应器、______生物反应器、________生物反应器等。
膀胱
输卵管
② 乳腺生物反应器的构建
启动子
2. 基因治疗
（1） 概念：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，包括基因诊断、_______
____、__________、目的基因导入等多项技术。
基因分离
载体构建
（2） 类型
种类 概念
体内基因
治疗 将分离出来的带有治疗作用的基因通过载体转入患者体内的某些细胞，
直接____________缺陷基因的功能
体外基因
治疗 采用转基因技术将带有治疗作用的基因导入病毒基因组，再用病毒感染
受体细胞，治疗基因整合到受体基因组后，受体细胞经______培养、增
殖后导入患者体内
纠正或弥补
体外
（3） 基因诊断是采用多种方法确定和______________的过程。
定位病变基因
核心要点·能力素养全提升
要点一 利用乳腺生物反应器和工程菌生产药物
1.乳腺生物反应器的操作过程
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
比较内容 乳腺生物反应器 工程菌
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、 、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 发酵生产、提取设备
续表
3.用二看法判断基因工程药物
典例1 动物基因工程前景广阔，最令人兴奋的是利用基因工程技术使哺乳动物成为乳
腺生物反应器，以生产所需要的药品，如转基因动物生产人的生长激素。科学家培养
转基因动物成为乳腺生物反应器时( )
D
A.仅仅利用了基因工程技术
B.基因表达载体中不需要乳腺蛋白基因的启动子
C.利用农杆菌转化法将人的生长激素基因导入受精卵中
D.转基因动物需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”
[解析] 培育转基因动物时，除利用了基因工程技术之外，还利用了胚胎和细胞工程技术，A项不符合题意；转基因动物成为乳腺生物反应器时，基因表达载体中必须含有乳腺蛋白基因的启动子等调控组件，这样目的基因才能在乳腺细胞中得以表达，B项不符合题意；将目的基因导入动物的受精卵中利用的是显微注射法，C项不符合题意；乳腺生物反应器生产的药物需从乳汁中提取，因此转基因动物进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”，D项符合题意。
对点演练1 蜘蛛丝（丝蛋白）被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，可制成防弹
背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产
蜘蛛丝的方法——培育转基因羊作为乳腺生物反应器。下列有关乳腺生物反应器的说
法，错误的是( )
B
A.将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建成表达载体
B.将含有丝蛋白基因的表达载体导入动物乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器
C.与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛
D.转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因
[解析] 将含有丝蛋白基因的表达载体导入动物的受精卵中才可获得乳腺生物反应器，B项错误。
对点演练2 科学家在牛的乳腺生物反应器中获得人的血清白蛋白。下列相关叙述不正
确的是( )
B
[解析] 乳腺细胞高度分化，难以表达全能性，一般以牛的受精卵作为受体细胞，B项错误。
典例2 应用基因工程的方法，可将酵母菌制造成“工程菌”，用于生产乙肝疫苗。在
制造该“工程菌”时，应向酵母菌中导入( )
D
A.乙肝病毒的表面抗原 B.抗乙肝病毒抗体的基因
C.抗乙肝病毒的抗体 D.乙肝病毒的表面抗原基因
[解析] 利用基因工程生产乙肝疫苗时，应该向酵母菌中导入乙肝病毒的表面抗原基因。
对点演练3 [2023江苏苏州昆山一中高二质量检测]对微生物或动植物的细胞进行基因
改造，使它们能够生产药物，是目前基因工程取得实际应用成果非常多的领域。下列
不属于基因工程药物的是( )
C
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
[解析] 基因工程是使外源基因在受体细胞中表达生产基因产品的技术，A、B、D三项均为外源基因的表达，而青霉菌产生青霉素是一种正常基因的正常表达，故青霉素不属于基因工程药物。
要点二 基因治疗的原理及过程
1.原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即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.过程（如下图）
典例3 《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
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] 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修复，基因治疗不是切除病变基因或诱发其突变，A符合题意。
对点演练4 基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段。下列有关叙述不正确的是
( )
B
A.基因治疗是治疗疾病的新途径，其利用的是转基因技术
B.基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法
C.可利用分离出来的功能正常的基因取代病变基因，或依靠其表达产物弥补病变基因带来的生理缺陷
D.在没有充分了解基因调控机制等机理之前，进行基因治疗是十分困难的
[解析] 基因治疗是指把正常基因导入病人体内有缺陷的细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，利用的是转基因技术而非基因工程产品，A项正确，B项错误；基因治疗时可利用分离出来的功能正常的基因取代病变基因，或依靠其表达产物弥补病变基因带来的生理缺陷，C项正确；因基因治疗的依据是转基因技术，故在没有充分了解基因调控机制等机理之前，进行基因治疗是十分困难的，D项正确。
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