2019-2020学年高中生物 第一章 基因工程 第二节 关注基因工程学案 苏教版选修3

第二节关注基因工程学习导航明目标、知重点难点举例说出基因工程的应用。(重、难点)关注转基因生物的安全性问题。(重点)举例说出生物武器的危害。(重点)一、阅读教材P21～27完成基因工程的应用1．植物基因工程：用于提高农作物的抗除草剂、抗虫、抗病和抗盐碱能力等方面，还用于改善农作物的品质和利用植物生产药物等方面。(1)抗虫和抗病转基因植物抗病转基因植物抗虫转基因植物转入基因病毒的复制酶基因、几丁质酶基因和抗毒素合成基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等成果举例抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等作物抗虫水稻、棉花、玉米、马铃薯、番茄等作物(2)抗逆转基因植物①抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。②成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。2．动物基因工程的前景应用项目基因来源成果提高动物的生长速率外源生长激素基因转基因绵羊、转基因鲑鱼续表应用项目基因来源成果改善畜产品的品质乳糖酶基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少转基因动物生产药物药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子乳腺(房)生物反应器3.基因工程和人类健康(1)基因工程药物①药物来源：转基因工程菌。②成果：重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。(2)基因诊断：又称为DNA诊断，采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体等。(3)基因治疗：是指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。二、阅读教材P28～29分析转基因生物的安全性问题1．转基因生物的安全性除了要考虑它们的食用安全问题外，还需考虑其对生态系统的影响。2．对于转基因生物及其产品，我们应当科学地认识、评估和利用，应保障公众对所购食品是否来源于转基因生物拥有知情权。国家应当建立相应的评估及预警机制。三、阅读教材P29～30分析生物武器的危害性1．利用转基因技术，在一些不致病的微生物体内插入致病基因，或在一些致病的细菌或病毒中插入能对抗普通疫苗或药物的基因，就会培育出新的致病微生物或新的抗药性增强的致病微生物，这些微生物可能被制造成容易储存、便于携带、毒性更强的生物武器。2．人类基因组计划的完成也为生物武器的研制创造了条件。例如，对不同种群的基因组成特性的阐明，就有可能被用于研制针对某一特定种群的生物武器。3．科学技术是一把“双刃剑”，生物科学技术也不例外，它既能在许多方面造福人类，也可能危害人类，我们相信生物科学将会朝着真正造福于人类的方向健康的发展。判一判(1)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌。(×)(2)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。(×)(3)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。(√)(4)直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内基因治疗。(×)(5)基因治疗又叫基因诊断。(×)连一连动、植物基因工程的应用[学生用书P13]基因工程近30年间，得到了飞速的发展，目前已成为生物科学的核心技术。基因工程在动、植物的应用方面，展示出美好的前景。结合教材P21第三段～P25第三段内容完成以下探究。探究1转基因生物与目的基因的关系转基因生物目的基因目的基因来源抗虫棉Bt毒蛋白基因苏云金芽孢杆菌抗真菌立枯丝核菌的烟草几丁质酶基因和抗毒素合成基因抗盐碱和干旱作物调节细胞渗透压的基因耐寒的番茄抗冻蛋白基因鱼抗除草剂大豆抗除草剂基因增强甜味的水果甜味基因降低乳糖的奶牛乳糖酶基因生产胰岛素的工程菌人胰岛素基因人探究2乳腺反应器生产基因药物的机理乳腺生物反应器中提取蛋白质，受体细胞必须是哪种性别个体？若不受此限制，试想受体细胞可以是哪种器官？提示：雌性个体。若受体细胞是膀胱，从尿液中提取目的基因的产物则不受此限制。基因工程应用成果误区分析(1)目的基因都是来自其他生物的能表现出优良性状的外源基因，并不都来自细菌、病毒等微生物，如抗冻蛋白基因来自鱼类。(2)植物基因工程打破了常规育种中难以突破的种间界限，实现了原核生物、动物与植物之间的基因交流，从而大幅度地改良植物的遗传特性，体现出基因工程巨大的优越性。(3)Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并无毒性，进入昆虫消化道被分解成多肽后才产生毒性。(4)抗虫植物不等于抗病植物：植物病害由病菌或病毒引起，抗虫植物能减少害虫的取食，但不能抵抗病菌或病毒的感染。(5)抗虫植物仍需使用一定量农药：抗虫植物一般只针对某种害虫，仍需使用一定量农药，以防止其他害虫的影响。(6)抗虫植物不是一劳永逸的：害虫会产生针对抗虫植物的抗性。(7)乳房生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，二者的优点是：收集药用蛋白比较容易，且不必对动物造成伤害。但乳房生物反应器需是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。突破1植物基因工程的应用1．下列有关转基因植物的说法中，正确的是()A．科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基因来提高作物的抗低温和抗涝害的能力B．由于抗虫棉可以抵抗所有危害棉花植株的害虫，所以得到推广C．科学家往往将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，以提高农作物的营养价值D．引起植物生病的病原微生物主要是病毒解析：选C。科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基因来提高作物的抗盐碱和抗干旱的能力，抗虫棉不能抵抗所有危害棉花植株的害虫，引起植物生病的是植物重要病原体(病毒、细菌、真菌)。突破2动物基因工程的应用2．上海医学研究所成功培育出第一头携带人蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药用蛋白含量多达30多倍，以下与此有关的叙述中正确的是()A．转基因动物是指体细胞中出现了新基因的动物B．提高基因表达水平是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人蛋白基因C．只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的D．转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不合成人白蛋白解析：选D。转基因动物是指利用基因工程手段导入目的基因并使其高效表达的动物，A错误；提高基因表达水平是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人蛋白，B错误；只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中选择性表达，C错误；因为基因的选择性表达，转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不合成人白蛋白，D正确。基因工程与人体健康[学生用书P14]基因工程和人类健康的关系十分密切，突出表现在基因工程药物、基因诊断和基因治疗等方面。观察下图，理解基因治疗的概念和机理。(1)完善下图关于ADA基因缺陷症基因治疗途径并归纳基因治疗的概念。可见基因治疗是指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。(2)观察下图，回答下面问题：在基因治疗过程中，适当的基因载体相当于基因操作工具中的载体。此基因工程中的目的基因是图中的正常基因，目的基因的受体细胞是离体细胞。基因诊断和基因治疗的比较目的基因作用备注基因诊断制作相应探针，利用DNA分子杂交原理，快速、准确检测人类某种疾病临床应用阶段基因治疗把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，可分为体外基因治疗和体内基因治疗两种方法仅处于初期的临床试验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的发展突破1基因治疗1．《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．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：选A。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得到修复，基因治疗不是切除病变基因或诱发其突变。不是所有的遗传病都能使用基因治疗的方法诊治。目前，基因治疗的方式主要为导入正常基因并使之表达，以此弥补基因缺陷。不能直接修复缺陷基因，也不能对基因直接替换。突破2基因诊断和基因治疗2．下列有关基因诊断和基因治疗的叙述，正确的是()A．基因工程可以直接在细胞内修复有问题的基因B．用基因替换的方法可以治疗21三体综合征C．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因D．应用基因探针可以检测出苯丙酮尿症解析：选D。苯丙酮尿症由常染色体上隐性基因控制，故可用基因探针检测；基因工程操作环境应在生物体外；21三体综合征为染色体数目变异；基因治疗是将健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中以达到治疗疾病的目的。转基因生物的安全性问题及生物武器的危害性[学生用书P15]随着转基因生物种类的不断增加，人们开始关注转基因生物的安全性问题及生物武器的危害性。结合教材P28～30内容完成以下探究。探究1观察下图，分析转基因生物安全性问题(1)对待转基因生物的态度①我们应该科学地认识、评估和利用转基因生物；②社会公众在购买相关产品时应享有知情权；③国家应建立相应的评估及预警机制，更加理性地利用转基因生物。(2)转基因植物对生态系统的影响①转基因植物的扩散对生物多样性有无影响；②导入的目的基因是否会扩散漂移到其他物种体内而导致自然界的混乱；③若大面积种植转基因植物，其残体分解物、根部分泌物等是否会对生态与环境造成大规模的负面效应等。(3)转基因动物的安全性①转基因动物对人体健康的影响；②转基因动物对生态系统的影响等。探究2完成下面问题，分析生物武器的危害性(1)致病微生物的危害与控制微生物名称危害控制方法炭疽杆菌能引发炭疽病，可能致命疫苗和抗生素可防治肉毒杆菌产生的毒素毒性强，能导致中毒而死亡抗毒素有时能阻止病情发展鼠疫耶尔森氏杆菌能引起黑死病，死亡率达90%疫苗和抗生素可防治埃博拉病毒极易传染、致死率很高至今尚无治疗方法(2)基因工程与生物武器研制的关系①利用转基因技术，在一些不致病的微生物体内插入致病基因，或在一些致病的细菌或病毒中插入能对抗普通疫苗或药物的基因，就会培育出新的致病微生物或新的抗药性增强的致病微生物。这些微生物可能被制造成容易储存、便于携带、毒性更强的生物武器。②人类基因组计划的完成也为生物武器的研制创造了条件。例如，对不同种群基因组成特性的阐明，就有可能被用于研制针对某一特定种群的生物武器。现已发现不同种族人群对HIV的易感性有一定的差别，而生物武器理论上的特异性识别能力远比HIV感染能力强。因此，针对某一种族人群基因组成特征制造的生物武器，便可以杀伤预想中的特定对象。突破1转基因生物的安全性1．下列关于转基因生物安全性的叙述中，错误的是()A．我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度B．国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害C．开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提D．生物安全是指担心转基因生物会影响到生物多样性解析：选B。为了加强对转基因生物的标识管理，保护消费者的知情权，我国对农业转基因生物实行了标识制度，A正确；国际上并非大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害，B错误；为了保障现代生物技术的安全性，需要开展风险评估、预警跟踪等措施，C正确；生物安全是指转基因生物体释放到环境中，可能会对生物多样性构成潜在的风险和威胁，D正确。突破2生物武器的危害性2．下列不属于生物武器特点的是()A．致病力强，传染性大B．污染面积大，危害时间长C．有潜伏期，传染途径多D．造价高，技术难度大解析：选D。生物武器致病力强，传染性大，污染面积大，危害时间长，有潜伏期，传染途径多，故A、B、C正确。有的造价不高，技术难度也不大，故D错误。生物武器的特点①单位面积效应大；②有特定的伤害对象；③致病力强，具有传染性；④危害时间久；⑤不易被发现和鉴定；⑥使用者本身易受伤害；⑦生物武器造价低，技术难度不大，隐秘性强，可以在任何地方研