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人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用集体备课课件ppt
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这是一份人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用集体备课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了课前·新知导学，动植物品种，作物和畜产，品的产量，抗虫功能，抗虫性，抗虫棉花，抗病基因，与植物花青素代谢，外源生长激素等内容，欢迎下载使用。
基因工程在农牧业方面的应用基因工程技术广泛用于改良______________、提高____________ ____________等方面。1．转基因抗虫植物(1)过程：从某些生物中分离出__________的基因，将它导入作物中培育出具有__________的作物，是目前防治作物虫害的一种发展趋势。(2)成果：__________、玉米、大豆、水稻、马铃薯等。
2．转基因抗病植物(1)过程：将来源于某些病毒、真菌等的____________导入植物中，培育出转基因抗病植物。(2)成果：转基因抗病毒甜椒、番木瓜、烟草等。3．转基因抗除草剂植物(1)过程：将______________________的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。(2)成果：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。
降解或抵抗某种除草剂
4．改良植物的品质(1)将____________________________编码基因导入植物中，可以提高这些氨基酸的含量。如科学家培育的某种转基因玉米中赖氨酸的含量提高30%。(2)将____________________相关的基因导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了它的观赏价值。
必需氨基酸含量多的蛋白质
5．提高动物的生长速率(1)过程：将________________基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。(2)成果：转基因超级鲤鱼。6．改善畜产品的品质(1)乳糖不耐受：有些人由于________分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后会出现________等不适症状。(2)解决措施：将__________基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，______的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。
转基因抗虫棉的目的基因是什么？是从哪种生物获取的？
【答案】Bt抗虫蛋白基因。从苏云金杆菌体内提取出来的。
关于转基因抗病毒植物，以下说法正确的是( )A．转基因抗病毒植物可以抵抗所有病毒B．转基因抗病毒植物对病毒的抗性具有局限性或特异性C．转基因抗病毒植物可以抗害虫D．转基因抗病毒植物可以稳定遗传，不会变异【答案】B
【解析】每一种抗病毒的基因只能抗一种病毒，即转基因抗病毒植物对病毒的抗性具有局限性或特异性，A错误、B正确；转基因抗病毒植物能抵抗某种病毒，但不能抗害虫，C错误；转基因抗病毒植物可以稳定遗传，也会发生变异，D错误。
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作为受体细胞生产药物(1)方法：对微生物或动植物进行__________，使它们能够生产药物。(2)药物种类：细胞因子、________、________和激素等。(3)用途：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、________、糖尿病和_______________等。
2．利用哺乳动物批量生产药物(1)过程：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，通过____________的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物进入__________后，可以通过__________来生产所需要的药物，这称为__________________________ __________。(2)成果：抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等。
乳腺生物反应器或乳房生物
3．器官移植(1)器官移植面临的问题：器官短缺和_____________。(2)解决措施：在器官供体的基因组中导入某种____________，以抑制________________的表达，或设法除去________________，然后再结合克隆技术，培育出不会引起_______________的转基因克隆器官。
在培育动物乳腺生物反应器时，为什么将目的基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起？
【答案】为了保证目的基因只在乳腺细胞中表达。
动物基因工程技术有可能使建立移植器官工厂的设想成为现实，科学家正试图利用基因工程的方法对猪的器官进行改造，对猪的器官改造后所达到的要求是( )A．能够提高猪的生长速率 B．没有免疫排斥反应C．改善猪器官的品质D．能够生产药物【答案】B
【解析】器官短缺和免疫排斥是制约器官移植的两大难题。目前，科学家正试图利用基因工程方法对猪器官进行改造，采用的方法是给器官供体猪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，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物器官。所以对猪的器官改造后所达到的要求是没有免疫排斥反应，B正确。
基因工程在食品工业方面的应用(1)基因工程菌：用基因工程的方法，使___________得到高效表达的菌类。(2)成果：生产食品工业用酶、___________和维生素等。(3)甜味剂阿斯巴甜主要由___________和___________形成，可以通过____________实现大规模生产。
(4)奶酪的生产：将编码牛__________的基因导入____________、黑曲霉或酵母菌的基因组中，通过____________批量生产凝乳酶。(5)淀粉酶、脂酶也可以通过构建________________，然后用发酵技术生产。
利用工程菌生产食品工业用酶时，目的基因是直接导入受体细胞吗？
【答案】不是，必须先构建基因表达载体。
奶酪是一种被广泛食用的发酵奶制品。大多数奶酪的生产需要使用凝乳酶来凝聚固化奶中的蛋白质。传统的制备凝乳酶的方法不能满足市场的需求，下列选项中属于大量生产凝乳酶方法的是( )A．细胞融合技术 B．转基因技术C．组织培养技术D．人工诱变【答案】B【解析】大量生产凝乳酶可以将凝乳酶基因导入大肠杆菌等微生物中，通过工业发酵批量生产，B正确。
基因工程在农牧业方面的应用
1．基因工程在农牧业方面的应用(1)改良动植物品种。(2)提高作物和畜产品的产量。
2．转基因植物在农业方面的应用
3．转基因动物在畜牧业方面的应用
下图为抗虫棉的培育过程，分析并回答下列问题：
(1)该过程中的目的基因和载体分别是什么？(2)该实例中，采用什么方法导入目的基因？为什么目的基因可以整合到染色体的DNA上？(3)该实例中，检测目的基因是否成功表达的常用方法有哪些？提示：(1)目的基因是Bt抗虫蛋白基因，载体是Ti质粒。(2)采用的方法是农杆菌转化法。由于Ti质粒上的T－DNA转入受体细胞后能整合到受体细胞的染色体DNA上，而目的基因又插入到了T－DNA上，所以目的基因可以整合到受体细胞的染色体DNA上。(3)抗原－抗体杂交法。用棉花叶饲喂棉铃虫。
素养达成：本重难点通过学习基因工程在农牧业方面的应用，培养“科学思维”“社会责任”素养。
1．人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是( )A．苏云金杆菌的抗虫蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达B．抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，使抗虫性状遗传下去
C．标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因D．转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗性，这样可以有效消灭棉铃虫【答案】C
【解析】 苏云金杆菌的抗虫蛋白基因与质粒结合后需用农杆菌转化法导入棉花的叶肉细胞，不能直接进入棉花的叶肉细胞表达，A错误；叶肉细胞是体细胞，其基因不能通过有性生殖进行遗传，可以通过植物组织培养技术，使抗虫性状遗传下去，B错误；构建好的基因表达载体中必须含有标记基因，以便于确定目的基因是否进入受体细胞内，C正确；棉铃虫抗性的产生是基因突变的结果，但抗虫棉的自然选择会使棉铃虫的抗性基因频率升高，D错误。
2．下列关于基因工程在农牧业上的应用，说法正确的是( )A．用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒B．基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体形巨大、品质优良的动物C．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物D．噬菌体作为载体可以将重组 DNA 导入动物细胞获得转基因动物【答案】C
【解析】抗虫基因的产物是抗虫蛋白，只能对害虫起作用，不能抗病毒，A错误；基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养生长速度快、品质优良的动物，B错误；基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物，C正确； 噬菌体是细菌病毒，不能作为载体将重组 DNA 导入动物细胞，D错误。
1．基因工程在医药卫生领域的应用
基因工程在医药卫生和食品工业的应用
2．基因工程在食品工业方面的应用
1．动物乳腺生物反应器的优点及缺点有哪些？提示：优点：①产量高，且易收获目标产品，可以随乳汁分泌而排到动物体外；②产品质量好；③成本低；④易提取。缺点：受性别的限制，而且必须要动物处于泌乳期才能获得基因产物。
2．干扰素的定义及作用分别是什么？提示：干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白，可用于治疗病毒感染性疾病，对治疗某些癌症也有一定疗效。
素养达成：本重难点通过学习基因工程在医药卫生和食品工业方面的应用，培养“科学思维”“社会责任”素养。
1．目前市场上最主要的胰岛素产品是第二代胰岛素，相比第一代的动物源胰岛素，第二代胰岛素采用基因工程技术生产，其结构与人体内自身的胰岛素结构一致，最为安全有效。有关第二代胰岛素生产过程的叙述，错误的是( )
A．需用适当的酶对载体与人胰岛素基因进行切割与连接B．若将基因表达载体导入大肠杆菌，需用Ca2＋处理大肠杆菌C．可通过检测受体细胞是否含有胰岛素基因来检测目的基因是否导入成功D．人胰岛素基因必须能在受体细胞内进行复制与转录，才能合成胰岛素【答案】D
【解析】基因工程中需要用限制酶切割外源DNA分子和载体，其次需要用DNA连接酶将目的基因与载体连接形成重组DNA分子，A正确；将目的基因导入微生物细胞可用Ca2＋处理法，使之成为感受态细胞，容易吸收外源DNA分子，B正确；可通过检测受体细胞是否含有胰岛素基因来检测目的基因是否导入成功，C正确；人胰岛素基因必须能在受体细胞内进行复制、转录和翻译，才能合成胰岛素，D错误。
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，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【答案】D
【解析】外源生长激素基因在动物体内表达可促进动物生长，A正确；将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，肠乳糖酶基因表达产物是乳糖酶，可分解乳糖，使乳糖含量降低，B正确；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，C正确；利用基因工程方法对转基因动物的器官进行改造，采用的方法是将器官供体的基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物器官，D错误。
易错易混：乳腺生物反应器与工程菌的比较
例1 下列有关乳腺生物反应器与大肠杆菌生产药物的叙述错误的是( )A．前者在乳汁中提取药物，后者在细胞中或细胞产物中提取B．前者生产药物的过程不需要严格灭菌，后者需要严格灭菌C．前者合成的蛋白质可加工成熟，后者合成的蛋白质一般未加工成熟D．两者的基因与人类基因结构均相同【答案】D
【解析】乳腺生物反应器生产药物从乳汁中提取，大肠杆菌生产药物从细胞或细胞产物中提取，A正确；乳腺生物反应器生产药物是在动物体内合成的，不需要严格灭菌，大肠杆菌生产药物涉及微生物的培养，需要严格灭菌，B正确；乳腺生物反应器生产的药物是在真核生物细胞内进行的，蛋白质药物可加工成熟，大肠杆菌生产药物是在大肠杆菌细胞内进行的，大肠杆菌属于原核生物，无内质网和高尔基体，不能对其合成的蛋白质进行加工，C正确；动物基因的结构与人类基因的结构基本相同，大肠杆菌基因的结构与人类基因的结构不同，D错误。
错因分析：一是对两种方式生产的药物提取方式掌握不牢；二是对两种方式生产的过程和条件理解不到位；三是对两种生物的细胞结构区分不清，对分泌蛋白的加工、运输掌握不牢；四是对两种方式中受体基因结构与人类基因结构区分不清。
解题技巧：实验设计的解题程序例2 苏云金杆菌含抗虫蛋白基因和抗虫蛋白，寄生在棉铃虫体内时会导致棉铃虫死亡。科学家从苏云金杆菌中提取抗虫蛋白基因并导入棉花细胞而成功培育出转基因抗虫棉。有人为验证转基因抗虫棉的抗虫效果与棉铃虫种群密度的关系，设计了以下实验。请你把实验补充完整。
(1)实验目的是______________。(2)实验中自变量是________，因变量是________________。(3)实验步骤。①实验组：将一定数量的________的棉铃虫幼虫放养在5株________上。②对照组：将________相同的同种棉铃虫幼虫放养在等量且长势相同的________上。
(4)实验结果及结论。①实验结果：实验组________，对照组______________________。②实验结论：____________________________。【答案】(1)验证转基因抗虫棉能使棉铃虫种群密度降低(2)供棉铃虫采食的棉花植株的种类 棉铃虫种群密度的变化(3)①未接触过转基因抗虫棉 转基因抗虫棉 ②等量、生理状况 普通棉花植株(4)①棉铃虫种群密度降低 棉铃虫种群密度基本不变 ②转基因抗虫棉可杀死棉铃虫的幼虫，从而使棉铃虫种群密度降低
审题流程：第一步 阅读题干信息，获得有用信息由题干信息“验证转基因抗虫棉的抗虫效果与棉铃虫种群密度的关系”可以看出：①本实验的目的是研究转基因抗虫棉的抗虫效果；②本实验的自变量是供棉铃虫采食的棉花植株的种类，因变量是棉铃虫种群密度的变化；③本实验结果已知，是验证性实验。
第二步 结合实验解题方法，分析实验本题考查了实验目的的确定，自变量、因变量的判断，实验步骤的设计及分析实验结果，得出结论。本题设计实验的目的是验证转基因抗虫棉能使棉铃虫种群密度降低，故确定是让棉铃虫采食转基因抗虫棉还是普通棉作为实验的自变量；棉铃虫的生活状况(用种群密度的变化表示)为因变量。为验证转基因抗虫棉的抗虫效果，应放养没有接触过转基因抗虫棉的棉铃虫。另外要注意单一变量原则和对照原则。
实验步骤：①实验组为将一定数量的未接触过转基因抗虫棉的棉铃虫幼虫放养在5株转基因抗虫棉上；②对照组为将等量、生理状况相同的同种棉铃虫幼虫放养在等量且长势相同的普通棉花植株上。结果及结论：实验组结果是棉铃虫种群密度降低，对照组结果是棉铃虫种群密度基本不变。结论是转基因抗虫棉可杀死棉铃虫的幼虫，从而使棉铃虫种群密度降低。
第三步 结合小题，正确解答实验设计题解题归纳：口诀：先看目的和原理，提示材料与试剂；设置对照分步骤，标号定量铭记心。现象结果写具体，结论叙述扣目的；验证实验要唯一，探究实验需讨论。
具体步骤：1．判断实验的类型根据实验的目的或结果判断，若实验目的或结果已知则为验证性实验；若实验目的或结果未知则为探究性实验。2．确定实验的自变量和因变量一般根据实验的目的就可以确定自变量和因变量。
3．实验步骤的设计实验步骤的设计要遵循对照原则、等量原则、单一变量原则和科学性原则等，有数据测量的实验还要遵循平行重复原则。具体步骤一般分为三步：第一步是取材、分组、编号。为排除无关变量的干扰，取材要具有统一性，分组要具有随机性。第二步是施加实验变量。自变量施加时要注意“等量”。第三步是培养观察。为排除无关变量的干扰，实验组和对照组应该在相同且适宜条件下培养；观察时要确立可观可测的观察指标。
4．实验结果和结论的预测实验结果就是对实验现象的描述，实验结论是由特殊的实验结果推测出的具有一般性的结论。验证性实验的结果与结论是唯一的；探究性的结果与结论有多种可能，注意不能遗漏，一个可能的实验结果对应一个可能的实验结论。书写时注意先写实验结果，再写实验结论。
1．下列转基因植物与所选用的目的基因对应错误的是( )A．抗虫棉——Bt抗虫蛋白基因B．抗除草剂作物——对除草剂敏感的基因C．抗盐碱和抗旱植物——调节细胞渗透压的基因D．耐寒的番茄——抗冻基因【答案】B【解析】 抗除草剂作物的目的基因是对除草剂有抵抗作用的基因，故B错误。
2．下列哪一项不是动物基因工程的应用前景( )A．转入外源生长激素基因的鲤鱼B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组C．乳腺生物反应器生产医药产品D．利用工程菌生产干扰素【答案】D
【解析】 转入外源生长激素基因的鲤鱼是动物基因工程在提高动物生长速率方面的应用，A不符合题意；将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组是动物基因工程在改善畜产品品质方面的应用，B不符合题意；乳腺生物反应器生产医药产品是动物基因工程在药物生产上的应用，C不符合题意；利用工程菌生产干扰素是基因工程制药的实例，属于微生物基因工程的应用，不属于动物基因工程的应用，D符合题意。
3．运用基因工程技术，可让羊合成并由乳腺分泌抗体。相关叙述正确的是( )①该技术将定向改造生物的性状 ②限制酶和DNA聚合酶是构建基因表达载体必需的工具酶 ③受精卵是理想的受体细胞 ④目的基因与运载体混合后，只能得到一种重组DNA分子A．①③ B．①④C．③④ D．①②【答案】A
【解析】 基因工程可以定向改造生物的性状，①正确。限制酶和DNA连接酶是构建基因表达载体必需的工具酶，②错误。转基因动物中常用的受体细胞是受精卵，③正确。目的基因与运载体混合后，可能得到三种DNA分子：外源DNA自连、重组DNA、运载体DNA自连。④错误，故A正确。
4．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．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【答案】C
【解析】器官移植的面临的两大难题就是器官短缺和免疫排斥，A正确；猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似，B正确；猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物，C错误；为解决免疫排斥问题，无论以哪种动物作为供体，都需要在供体器官基因组中导入某种调节因子，或设法除去抗原决定基因，以培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官，D正确。
5．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，以生产所需要的药物，如转基因动物生产人的生长激素。下列有关利用乳腺生物反应器生产药物的叙述正确的是( )A．仅仅利用了基因工程技术B．不需要乳腺中特异性表达的基因的启动子C．利用Ca2＋处理法将人的生长激素基因导入受精卵中D．需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”【答案】D
【解析】培育转基因动物时，除了基因工程技术之外，还利用了胚胎工程和细胞工程技术，A错误；培育乳腺生物反应器时，基因表达载体中必须含有乳腺中特异性表达的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表达，B错误；将目的基因导入动物受精卵中利用的是显微注射法，C错误；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正确。
基因工程在农牧业方面的应用基因工程技术广泛用于改良______________、提高____________ ____________等方面。1．转基因抗虫植物(1)过程：从某些生物中分离出__________的基因，将它导入作物中培育出具有__________的作物，是目前防治作物虫害的一种发展趋势。(2)成果：__________、玉米、大豆、水稻、马铃薯等。
2．转基因抗病植物(1)过程：将来源于某些病毒、真菌等的____________导入植物中，培育出转基因抗病植物。(2)成果：转基因抗病毒甜椒、番木瓜、烟草等。3．转基因抗除草剂植物(1)过程：将______________________的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。(2)成果：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。
降解或抵抗某种除草剂
4．改良植物的品质(1)将____________________________编码基因导入植物中，可以提高这些氨基酸的含量。如科学家培育的某种转基因玉米中赖氨酸的含量提高30%。(2)将____________________相关的基因导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了它的观赏价值。
必需氨基酸含量多的蛋白质
5．提高动物的生长速率(1)过程：将________________基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。(2)成果：转基因超级鲤鱼。6．改善畜产品的品质(1)乳糖不耐受：有些人由于________分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后会出现________等不适症状。(2)解决措施：将__________基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，______的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。
转基因抗虫棉的目的基因是什么？是从哪种生物获取的？
【答案】Bt抗虫蛋白基因。从苏云金杆菌体内提取出来的。
关于转基因抗病毒植物，以下说法正确的是( )A．转基因抗病毒植物可以抵抗所有病毒B．转基因抗病毒植物对病毒的抗性具有局限性或特异性C．转基因抗病毒植物可以抗害虫D．转基因抗病毒植物可以稳定遗传，不会变异【答案】B
【解析】每一种抗病毒的基因只能抗一种病毒，即转基因抗病毒植物对病毒的抗性具有局限性或特异性，A错误、B正确；转基因抗病毒植物能抵抗某种病毒，但不能抗害虫，C错误；转基因抗病毒植物可以稳定遗传，也会发生变异，D错误。
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作为受体细胞生产药物(1)方法：对微生物或动植物进行__________，使它们能够生产药物。(2)药物种类：细胞因子、________、________和激素等。(3)用途：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、________、糖尿病和_______________等。
2．利用哺乳动物批量生产药物(1)过程：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，通过____________的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物进入__________后，可以通过__________来生产所需要的药物，这称为__________________________ __________。(2)成果：抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等。
乳腺生物反应器或乳房生物
3．器官移植(1)器官移植面临的问题：器官短缺和_____________。(2)解决措施：在器官供体的基因组中导入某种____________，以抑制________________的表达，或设法除去________________，然后再结合克隆技术，培育出不会引起_______________的转基因克隆器官。
在培育动物乳腺生物反应器时，为什么将目的基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起？
【答案】为了保证目的基因只在乳腺细胞中表达。
动物基因工程技术有可能使建立移植器官工厂的设想成为现实，科学家正试图利用基因工程的方法对猪的器官进行改造，对猪的器官改造后所达到的要求是( )A．能够提高猪的生长速率 B．没有免疫排斥反应C．改善猪器官的品质D．能够生产药物【答案】B
【解析】器官短缺和免疫排斥是制约器官移植的两大难题。目前，科学家正试图利用基因工程方法对猪器官进行改造，采用的方法是给器官供体猪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，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物器官。所以对猪的器官改造后所达到的要求是没有免疫排斥反应，B正确。
基因工程在食品工业方面的应用(1)基因工程菌：用基因工程的方法，使___________得到高效表达的菌类。(2)成果：生产食品工业用酶、___________和维生素等。(3)甜味剂阿斯巴甜主要由___________和___________形成，可以通过____________实现大规模生产。
(4)奶酪的生产：将编码牛__________的基因导入____________、黑曲霉或酵母菌的基因组中，通过____________批量生产凝乳酶。(5)淀粉酶、脂酶也可以通过构建________________，然后用发酵技术生产。
利用工程菌生产食品工业用酶时，目的基因是直接导入受体细胞吗？
【答案】不是，必须先构建基因表达载体。
奶酪是一种被广泛食用的发酵奶制品。大多数奶酪的生产需要使用凝乳酶来凝聚固化奶中的蛋白质。传统的制备凝乳酶的方法不能满足市场的需求，下列选项中属于大量生产凝乳酶方法的是( )A．细胞融合技术 B．转基因技术C．组织培养技术D．人工诱变【答案】B【解析】大量生产凝乳酶可以将凝乳酶基因导入大肠杆菌等微生物中，通过工业发酵批量生产，B正确。
基因工程在农牧业方面的应用
1．基因工程在农牧业方面的应用(1)改良动植物品种。(2)提高作物和畜产品的产量。
2．转基因植物在农业方面的应用
3．转基因动物在畜牧业方面的应用
下图为抗虫棉的培育过程，分析并回答下列问题：
(1)该过程中的目的基因和载体分别是什么？(2)该实例中，采用什么方法导入目的基因？为什么目的基因可以整合到染色体的DNA上？(3)该实例中，检测目的基因是否成功表达的常用方法有哪些？提示：(1)目的基因是Bt抗虫蛋白基因，载体是Ti质粒。(2)采用的方法是农杆菌转化法。由于Ti质粒上的T－DNA转入受体细胞后能整合到受体细胞的染色体DNA上，而目的基因又插入到了T－DNA上，所以目的基因可以整合到受体细胞的染色体DNA上。(3)抗原－抗体杂交法。用棉花叶饲喂棉铃虫。
素养达成：本重难点通过学习基因工程在农牧业方面的应用，培养“科学思维”“社会责任”素养。
1．人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是( )A．苏云金杆菌的抗虫蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达B．抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，使抗虫性状遗传下去
C．标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因D．转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗性，这样可以有效消灭棉铃虫【答案】C
【解析】 苏云金杆菌的抗虫蛋白基因与质粒结合后需用农杆菌转化法导入棉花的叶肉细胞，不能直接进入棉花的叶肉细胞表达，A错误；叶肉细胞是体细胞，其基因不能通过有性生殖进行遗传，可以通过植物组织培养技术，使抗虫性状遗传下去，B错误；构建好的基因表达载体中必须含有标记基因，以便于确定目的基因是否进入受体细胞内，C正确；棉铃虫抗性的产生是基因突变的结果，但抗虫棉的自然选择会使棉铃虫的抗性基因频率升高，D错误。
2．下列关于基因工程在农牧业上的应用，说法正确的是( )A．用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒B．基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体形巨大、品质优良的动物C．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物D．噬菌体作为载体可以将重组 DNA 导入动物细胞获得转基因动物【答案】C
【解析】抗虫基因的产物是抗虫蛋白，只能对害虫起作用，不能抗病毒，A错误；基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养生长速度快、品质优良的动物，B错误；基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物，C正确； 噬菌体是细菌病毒，不能作为载体将重组 DNA 导入动物细胞，D错误。
1．基因工程在医药卫生领域的应用
基因工程在医药卫生和食品工业的应用
2．基因工程在食品工业方面的应用
1．动物乳腺生物反应器的优点及缺点有哪些？提示：优点：①产量高，且易收获目标产品，可以随乳汁分泌而排到动物体外；②产品质量好；③成本低；④易提取。缺点：受性别的限制，而且必须要动物处于泌乳期才能获得基因产物。
2．干扰素的定义及作用分别是什么？提示：干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白，可用于治疗病毒感染性疾病，对治疗某些癌症也有一定疗效。
素养达成：本重难点通过学习基因工程在医药卫生和食品工业方面的应用，培养“科学思维”“社会责任”素养。
1．目前市场上最主要的胰岛素产品是第二代胰岛素，相比第一代的动物源胰岛素，第二代胰岛素采用基因工程技术生产，其结构与人体内自身的胰岛素结构一致，最为安全有效。有关第二代胰岛素生产过程的叙述，错误的是( )
A．需用适当的酶对载体与人胰岛素基因进行切割与连接B．若将基因表达载体导入大肠杆菌，需用Ca2＋处理大肠杆菌C．可通过检测受体细胞是否含有胰岛素基因来检测目的基因是否导入成功D．人胰岛素基因必须能在受体细胞内进行复制与转录，才能合成胰岛素【答案】D
【解析】基因工程中需要用限制酶切割外源DNA分子和载体，其次需要用DNA连接酶将目的基因与载体连接形成重组DNA分子，A正确；将目的基因导入微生物细胞可用Ca2＋处理法，使之成为感受态细胞，容易吸收外源DNA分子，B正确；可通过检测受体细胞是否含有胰岛素基因来检测目的基因是否导入成功，C正确；人胰岛素基因必须能在受体细胞内进行复制、转录和翻译，才能合成胰岛素，D错误。
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，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【答案】D
【解析】外源生长激素基因在动物体内表达可促进动物生长，A正确；将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，肠乳糖酶基因表达产物是乳糖酶，可分解乳糖，使乳糖含量降低，B正确；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，C正确；利用基因工程方法对转基因动物的器官进行改造，采用的方法是将器官供体的基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物器官，D错误。
易错易混：乳腺生物反应器与工程菌的比较
例1 下列有关乳腺生物反应器与大肠杆菌生产药物的叙述错误的是( )A．前者在乳汁中提取药物，后者在细胞中或细胞产物中提取B．前者生产药物的过程不需要严格灭菌，后者需要严格灭菌C．前者合成的蛋白质可加工成熟，后者合成的蛋白质一般未加工成熟D．两者的基因与人类基因结构均相同【答案】D
【解析】乳腺生物反应器生产药物从乳汁中提取，大肠杆菌生产药物从细胞或细胞产物中提取，A正确；乳腺生物反应器生产药物是在动物体内合成的，不需要严格灭菌，大肠杆菌生产药物涉及微生物的培养，需要严格灭菌，B正确；乳腺生物反应器生产的药物是在真核生物细胞内进行的，蛋白质药物可加工成熟，大肠杆菌生产药物是在大肠杆菌细胞内进行的，大肠杆菌属于原核生物，无内质网和高尔基体，不能对其合成的蛋白质进行加工，C正确；动物基因的结构与人类基因的结构基本相同，大肠杆菌基因的结构与人类基因的结构不同，D错误。
错因分析：一是对两种方式生产的药物提取方式掌握不牢；二是对两种方式生产的过程和条件理解不到位；三是对两种生物的细胞结构区分不清，对分泌蛋白的加工、运输掌握不牢；四是对两种方式中受体基因结构与人类基因结构区分不清。
解题技巧：实验设计的解题程序例2 苏云金杆菌含抗虫蛋白基因和抗虫蛋白，寄生在棉铃虫体内时会导致棉铃虫死亡。科学家从苏云金杆菌中提取抗虫蛋白基因并导入棉花细胞而成功培育出转基因抗虫棉。有人为验证转基因抗虫棉的抗虫效果与棉铃虫种群密度的关系，设计了以下实验。请你把实验补充完整。
(1)实验目的是______________。(2)实验中自变量是________，因变量是________________。(3)实验步骤。①实验组：将一定数量的________的棉铃虫幼虫放养在5株________上。②对照组：将________相同的同种棉铃虫幼虫放养在等量且长势相同的________上。
(4)实验结果及结论。①实验结果：实验组________，对照组______________________。②实验结论：____________________________。【答案】(1)验证转基因抗虫棉能使棉铃虫种群密度降低(2)供棉铃虫采食的棉花植株的种类 棉铃虫种群密度的变化(3)①未接触过转基因抗虫棉 转基因抗虫棉 ②等量、生理状况 普通棉花植株(4)①棉铃虫种群密度降低 棉铃虫种群密度基本不变 ②转基因抗虫棉可杀死棉铃虫的幼虫，从而使棉铃虫种群密度降低
审题流程：第一步 阅读题干信息，获得有用信息由题干信息“验证转基因抗虫棉的抗虫效果与棉铃虫种群密度的关系”可以看出：①本实验的目的是研究转基因抗虫棉的抗虫效果；②本实验的自变量是供棉铃虫采食的棉花植株的种类，因变量是棉铃虫种群密度的变化；③本实验结果已知，是验证性实验。
第二步 结合实验解题方法，分析实验本题考查了实验目的的确定，自变量、因变量的判断，实验步骤的设计及分析实验结果，得出结论。本题设计实验的目的是验证转基因抗虫棉能使棉铃虫种群密度降低，故确定是让棉铃虫采食转基因抗虫棉还是普通棉作为实验的自变量；棉铃虫的生活状况(用种群密度的变化表示)为因变量。为验证转基因抗虫棉的抗虫效果，应放养没有接触过转基因抗虫棉的棉铃虫。另外要注意单一变量原则和对照原则。
实验步骤：①实验组为将一定数量的未接触过转基因抗虫棉的棉铃虫幼虫放养在5株转基因抗虫棉上；②对照组为将等量、生理状况相同的同种棉铃虫幼虫放养在等量且长势相同的普通棉花植株上。结果及结论：实验组结果是棉铃虫种群密度降低，对照组结果是棉铃虫种群密度基本不变。结论是转基因抗虫棉可杀死棉铃虫的幼虫，从而使棉铃虫种群密度降低。
第三步 结合小题，正确解答实验设计题解题归纳：口诀：先看目的和原理，提示材料与试剂；设置对照分步骤，标号定量铭记心。现象结果写具体，结论叙述扣目的；验证实验要唯一，探究实验需讨论。
具体步骤：1．判断实验的类型根据实验的目的或结果判断，若实验目的或结果已知则为验证性实验；若实验目的或结果未知则为探究性实验。2．确定实验的自变量和因变量一般根据实验的目的就可以确定自变量和因变量。
3．实验步骤的设计实验步骤的设计要遵循对照原则、等量原则、单一变量原则和科学性原则等，有数据测量的实验还要遵循平行重复原则。具体步骤一般分为三步：第一步是取材、分组、编号。为排除无关变量的干扰，取材要具有统一性，分组要具有随机性。第二步是施加实验变量。自变量施加时要注意“等量”。第三步是培养观察。为排除无关变量的干扰，实验组和对照组应该在相同且适宜条件下培养；观察时要确立可观可测的观察指标。
4．实验结果和结论的预测实验结果就是对实验现象的描述，实验结论是由特殊的实验结果推测出的具有一般性的结论。验证性实验的结果与结论是唯一的；探究性的结果与结论有多种可能，注意不能遗漏，一个可能的实验结果对应一个可能的实验结论。书写时注意先写实验结果，再写实验结论。
1．下列转基因植物与所选用的目的基因对应错误的是( )A．抗虫棉——Bt抗虫蛋白基因B．抗除草剂作物——对除草剂敏感的基因C．抗盐碱和抗旱植物——调节细胞渗透压的基因D．耐寒的番茄——抗冻基因【答案】B【解析】 抗除草剂作物的目的基因是对除草剂有抵抗作用的基因，故B错误。
2．下列哪一项不是动物基因工程的应用前景( )A．转入外源生长激素基因的鲤鱼B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组C．乳腺生物反应器生产医药产品D．利用工程菌生产干扰素【答案】D
【解析】 转入外源生长激素基因的鲤鱼是动物基因工程在提高动物生长速率方面的应用，A不符合题意；将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组是动物基因工程在改善畜产品品质方面的应用，B不符合题意；乳腺生物反应器生产医药产品是动物基因工程在药物生产上的应用，C不符合题意；利用工程菌生产干扰素是基因工程制药的实例，属于微生物基因工程的应用，不属于动物基因工程的应用，D符合题意。
3．运用基因工程技术，可让羊合成并由乳腺分泌抗体。相关叙述正确的是( )①该技术将定向改造生物的性状 ②限制酶和DNA聚合酶是构建基因表达载体必需的工具酶 ③受精卵是理想的受体细胞 ④目的基因与运载体混合后，只能得到一种重组DNA分子A．①③ B．①④C．③④ D．①②【答案】A
【解析】 基因工程可以定向改造生物的性状，①正确。限制酶和DNA连接酶是构建基因表达载体必需的工具酶，②错误。转基因动物中常用的受体细胞是受精卵，③正确。目的基因与运载体混合后，可能得到三种DNA分子：外源DNA自连、重组DNA、运载体DNA自连。④错误，故A正确。
4．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．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【答案】C
【解析】器官移植的面临的两大难题就是器官短缺和免疫排斥，A正确；猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似，B正确；猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物，C错误；为解决免疫排斥问题，无论以哪种动物作为供体，都需要在供体器官基因组中导入某种调节因子，或设法除去抗原决定基因，以培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官，D正确。
5．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，以生产所需要的药物，如转基因动物生产人的生长激素。下列有关利用乳腺生物反应器生产药物的叙述正确的是( )A．仅仅利用了基因工程技术B．不需要乳腺中特异性表达的基因的启动子C．利用Ca2＋处理法将人的生长激素基因导入受精卵中D．需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”【答案】D
【解析】培育转基因动物时，除了基因工程技术之外，还利用了胚胎工程和细胞工程技术，A错误；培育乳腺生物反应器时，基因表达载体中必须含有乳腺中特异性表达的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表达，B错误；将目的基因导入动物受精卵中利用的是显微注射法，C错误；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正确。
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