2024-2025学年高二生物人教版选择性必修3 第3章 第3节 基因工程的应用.docx

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。

一、基因工程在农牧业方面的应用

1．转基因抗虫植物

(1)方法：从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。

(2)成果：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。

2．转基因抗病植物

(1)背景：许多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常规育种的方法很难培育出抗病的新品种。

(2)方法：科学家将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物。

(3)成果：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。

3．转基因抗除草剂植物

(1)背景：杂草常常危害农业生产，而大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作物，导致作物减产。

(2)方法：将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。

(3)成果：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。

4．改良植物的品质

优良基因

成果

必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因

富含赖氨酸的转基因玉米

与植物花青素代谢相关的基因

转基因矮牵牛

5.提高动物的生长速率

(1)基因：外源生长激素基因。

(2)成果：转基因鲤鱼。

6．改善畜产品的品质

(1)基因：肠乳糖酶基因。

(2)成果：转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。

判断正误

(1)转入外源生长素基因的转基因动物，生长速率更快()

(2)转基因抗虫棉的Bt抗虫蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌()

(3)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物()

答案(1)×(2)×(3)×

提示(1)转入外源生长激素基因(而非生长素基因)的转基因动物，生长速率更快。(2)抗虫棉能抵抗棉铃虫的侵害，提高棉花的产量和品质，但不能抵抗病毒、细菌、真菌。(3)体细胞中出现了新基因的植物不一定是转基因植物，基因突变也可能出现新基因，这样的植物不能称为转基因植物。

任务一：转基因植物和动物的培育

1．从环境保护角度出发，转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性表现在减少了化学农药的使用量，降低了环境污染；降低了生产成本(答出两点即可)。

2．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组能降低牛奶中的乳糖含量，机理是肠乳糖酶基因在奶牛乳腺细胞中表达出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。

3．转基因植物的制备用到的技术主要有基因工程、植物组织培养。转基因动物的制备用到的技术主要有基因工程、动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植。

1．转基因植物培育过程

2．转基因动物的培育过程(以转基因牛培育过程为例)

1．(2023·湖南，8)盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1蛋白通过调节细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影响H2O2的跨膜转运，如图所示。下列叙述错误的是()

A．细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的

B．PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促进H2O2外排，从而减轻其对细胞的毒害

C．敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力

D．从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径

答案B

解析由题图右侧的信息可知，AT1蛋白缺陷，可以促进PIP2s蛋白的磷酸化，进而促进H2O2排出膜外，A正确；据题图左侧的信息可知，AT1蛋白能够抑制PIP2s蛋白的磷酸化，减少了H2O2从细胞内输出到细胞外的量，导致抗氧化胁迫能力弱，不能减轻其对细胞的毒害，B错误；结合对A选项的分析可推测，敲除AT1基因或降低其表达，可提高禾本科农作物抗氧化胁迫(耐盐碱)的能力，进而提高其成活率，C正确；从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因，可通过基因工程技术改良农作物抗逆性，D正确。

2．下列有关目的基因的操作能够改善产品品质的是()

A．将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内

B．将肠乳糖酶的基因导入奶牛的基因组

C．将降解或抵抗某种除草剂的基因导入玉米

D．将Bt抗虫蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达

答案B

解析将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内是提高鲤鱼的生长速率，A不符合题意；导入肠乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量降低，改善了牛奶的品质，B符合题意；将降解或抵抗某种除草剂的基因导入玉米是转基因抗除草剂植物的应用，C不符合题意；Bt抗虫蛋白基因是抗虫基因，能够提高植物的抗虫能力，D不符合题意。

二、基因工程在医药卫生领域及食品工业方面的应用

1．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

成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。

(2)利用哺乳动物生产药物

①构建乳腺生物反应器

a．目的基因：药用蛋白基因。

b．启动子：乳腺中特异表达