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课题81：基因工程的应用
【课标要求】认识基因工程在遗传育种、疾病治疗和生态环境保护领域的应用；认识基因治疗的基本原理及应用前景；在“设计基因工程方案解决生活中疑难问题”的活动中培养学生解决问题能力和综合表达能力。
【考向瞭望】设计某一转基因生物的培育过程；基因工程的应用及取得成果的典型实例。
【知识梳理】
一、基因工程与遗传育种
类型 遗传育种 基因工程 实例
转基因植物 所需时间较长，无法完成远缘亲本的杂交 所需时间较短，无远缘亲本难杂交的限制 ①抗逆性，抗病虫害的植物②优良品质植物
转基因动物 费时，费力 所需时间较短 ①生长速度较快的转基因鱼、猪等②具有抗病能力的转基因鸡和牛等
二、基因工程与疾病治疗
（一）基因工程药物
药物 成分 用途 传统方法 基因工程
胰岛素 蛋白质 治疗胰岛素依赖型糖尿病 从猪和羊的胰腺中提取 通过基因工程技术利用大肠杆菌生产
干扰素 糖蛋白 治疗病毒性肝炎和肿瘤 从人血液中提取 通过人白细胞干扰素基因在受体细胞中的克隆和表达获取
乙型肝炎疫苗 蛋白质 预防乙型肝炎 无 通过基因工程技术利用酵母菌或哺乳动物细胞生产
（二）基因治疗
1、含义：向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。
2、事例：重度免疫缺陷症的基因治疗（如右图）。
三、基因工程与生态环境保护
（一）利用细菌发酵和转基因植物生产具有生物可降解的新型塑料。
（二）改造分解石油的细菌，提高分解石油能力。
（三）生产转基因微生物，吸收环境中的重金属，降解有毒化合物和处理工业废水。
【基础训练】
1、继哺乳动物乳腺生物反应器研究成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中，请回答：
（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是显微注射法。
（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入受精卵（或早期胚胎）中，原因是受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中得以表达。
（3）转基因小鼠的膀胱上皮细胞合成的人的生长激素的成分是蛋白质，此过程包括转录和翻译。
（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的膀胱上皮细胞中特异表达。
（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的细胞核转入去核的卵细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体，该技术称为核移植（或克隆）。
2、在人类的遗传病中，有一种重症联合免疫缺陷病（简称SCID），这种患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或病毒感染，就会发病死亡。经研究证实，SCID病人细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶（简称ADA）的基因ada发生了突变。目前，人们已经找到了治疗该疾病的方案。如图：
（1）载体必须具备的条件是（ ABC ）
A、能在宿主细胞中复制并保存
B、具有多个限制性核酸内切酶切割位点，以便与外源基因连接
C、具有标记基因，便于进行筛选
D、是环状形态的DNA分子
（2）在图示过程中，所用到的基因操作工具分别是限制性核酸内切酶、DNA连接酶、载体。
（3）研究人员将ADA注入淋巴细胞，而不是其他细胞，其原因是腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的，而淋巴细胞才能产生抗体等免疫物质。
（4）图中的治疗方法是体外（“体内”或“体外”）基因治疗法，这是对基因工程生物技术的应用。请列举除了在医学领域，该生物技术在其他领域的一些成就。（举两例）如抗虫转基因植物，抗逆转基因植物等。
3、干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5μg，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素。如图所示：
从上述方式中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是（ B ）
A、个体间的杂交 B、基因工程 C、细胞融合 D、器官移植
【高考模拟】
4、（2006广东生物23）下列关于基因工程应用的叙述，正确的是（ B ）
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、原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良
5、（2006江苏生物41）基因工程又叫基因拼接技术。（1）在该技术中，用人工合成方法获得目的基因的途径之一是：①以目的基因转录的信使RNA（mRNA）为模板，逆转录（反转录）成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA（目的基因）。
（2）基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌、动植物细胞。若将真核基因在原核细胞中表达，对该目的基因的基本要求是除去内含子。
（3）假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性核酸内切酶切割运载体与目的基因，将切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入DNA连接酶。连接产物至少有3种环状DNA分子，它们分别是运载体自连的、目的基因片段自连的、运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子。
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