高中生物第4章基因工程第3节基因工程的应用及产业化前景同步备课教学案北师大版选修3

高中生物第4章基因工程第3节基因工程的应用及产业化前景同步备课教学案北师大版选修3

第 3 节 基因工程的应用及产 业化前景 [目标导读] 1.阅读教材 P83～86 内容，了解动植物基因工程成果。2.分析教材 P86～91 图文，简 述基因治疗和基因芯片。 [重难点击] 1.动植物基因工程成果。2.基因治疗和基因芯片。 方式一 基因工程自 20 世纪 70 年代兴起后，在短短的几十年间，得到了飞速的发展，目前 已经成为生物科学的核心技术。基因工程在实际应用领域——农牧业、工业、环境、能源和 医疗卫生等方面，也展示出美好的前景。我们今天就一起来分享一下它的成果吧！ 方式二 胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰 腺中提取，每 100 kg 胰腺只能提取 4～5 g 胰岛素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂 贵，远不能满足社会需要。1979 年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌 DNA 分子 重组，并在大肠杆菌内实现了表达。1982 年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰 岛素投入市场，售价降低了 30%～50%。可以看出利用转基因微生物生产药物与传统的制药 相比的优越性：无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品、降低生产成本，减少生 产人员和管理人员，而且可以解决传统制药中原料来源不足的问题。 基因工程取得了哪些丰硕成果，还有哪些进展，让我们一起来学习吧。 一、动植物基因工程成果 1．植物基因工程成果 (1)突破了传统杂交育种的局限性 ①传统杂交育种的不足：育种周期长，易丢失优良基因。 ②转基因植物的实例 a．抗病植物：如抗病毒的烟草和马铃薯是导入了抗病毒基因。 b．抗虫植物：抗虫玉米和抗虫棉花是把苏云金杆菌体内的一种编码毒素蛋白的基因导入玉 米和棉花，减少了喷洒农药造成的污染。 c．优质植物：把编码赖氨酸的基因转入小麦基因组，培育出了富含赖氨酸的小麦。 ③转基因技术的优点：克服了远源种及种间杂交不育或不能杂交的障碍，使得生物界存在的 抗病虫害基因、优良的品质基因等都可以重组到植物染色体上，从而培育出优良的品种，同 时还缩短了育种周期。 (2)开辟了生产疫苗的新途径：科学家培育出一种可以生产乙肝疫苗的转基因胡萝卜，通过 生吃或榨汁食用就可以达到接种疫苗的效果。 2．动物基因工程成果 (1)改良畜禽经济性状的新思路 ①快速生长动物：通过转基因技术，使受体动物合成某些必需的氨基酸，或改变动物的生长 调节系统，进而促进动物生长、提高饲料的利用率。如把人的生长激素基因导入猪的受精卵 得到的转基因猪生长速度和饲料利用效率显著提高。 ②抗病动物：将抗病基因导入动物体内，提高动物的抗病能力。 (2)动物生物反应器为医药事业开辟了新途径 ①乳腺生物反应器的优势 a．乳腺是外分泌器官，乳汁不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。 b．从乳汁中获取的基因产物，不但产量高，易提纯，而且表达的蛋白质经过充分的修饰加 工，具有稳定的生物活性。 ②动物生物反应器生产的药物 α1－抗胰蛋白酶、凝血因子、生长激素等。 知识提炼 基因工程育种和传统杂交育种的比较 项目 杂交育种 基因工程育种 原理 基因重组 异源 DNA(基因)重组 处理 方法 杂交→自交→筛选。先通过两个 具有不同优良性状的纯种杂交 得到 F1，然后再将 F1 自交，人工 筛选获取所需品种 提取→重组→导入→筛选→表达。即 目的基因的获得→基因表达载体的构 建→目的基因的导入→目的基因的检 测与表达产物的测定 优点 操作简便 可以按照人的意愿改造生物，克服远 缘杂交不亲和的障碍，目的性强，科 技含量高 缺点 育种时间长 技术复杂、操作繁琐 应用生物工程技术可获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题： 1．在培育转人生长激素基因牛的过程中，①过程需要的工具酶有哪些？②过程常用的方法 是什么？ 答案 限制性内切酶、DNA 连接酶；显微注射技术。 2．该转基因牛的所有细胞中都有人的生长激素基因吗？为什么？ 答案 都有。因为该转基因牛的所有细胞都来自受精卵的有丝分裂。 3．要使转人生长激素基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素，在基因表达载体中，应 如何设计？ 答案 在人生长激素基因的上游连接上专一在乳腺细胞中表达的蛋白质基因的启动子。 4．抗虫棉的培育过程中，受体细胞一定也是受精卵吗？ 答案 不一定。也可以是体细胞。 5．抗虫棉培育成功后，其效果会不会持久不变？ 答案 不会，棉铃虫也会对其产生抗性。 1．继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，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。 请回答下列问题： (1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是____________________。 (2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入__________中，原因是____________________。 (3)通常采用______________________技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。 (4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的____________细胞中特异表达。 答案 (1)显微注射法 (2)受精卵(或早期胚胎) 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表达 (3)分子杂交检测 (4)膀胱上皮 解析 在基因工程中，若受体细胞是动物细胞，常采用显微注射的方法导入目的基因。若要 使小鼠膀胱上皮细胞合成人的生长激素，在进行基因转移时，当作受体细胞的通常是受精卵， 其原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中得到表达。检测目的基因是否 插入到受体细胞的基因组，通常采用的是 DNA 分子杂交技术。 二、基因治疗和基因芯片 1．基因治疗 (1)基本原理：将健康和正常的基因通过某种载体导入人体细胞中有缺损或有变异基因的部 位，并使目的基因在机体内有效表达，达到防治疾病的目的。 (2)操作程序：目的基因的选择和制备→运载体的选择→靶细胞的选择→目的基因进入靶细 胞的方式→外源基因表达的检测。 (3)治疗对象：血友病、严重贫血、关节炎、心血管病、癌症、甚至艾滋病等疑难顽症。 (4)存在的问题 ①目的基因的安全性问题 a．应确认目的基因进入人体后不会产生有害的遗传变异。 b．目的基因的表达应有一定的可控性。 ②运载体问题 运载体 优点 不足 脂质体 导入效率低，无靶向性 病 毒 逆转录病毒 安全；针对增殖的细胞 导入效率非常低 腺病毒 导入效率高；可以对生殖细胞进行导 入，便于治疗遗传病与代谢病 引起严重的免疫反应 ③致病多基因问题：对多基因遗传病难以收到较好的疗效。 2．基因芯片 (1)制作过程 将多个DNA片段粘在玻璃上，将每一个DNA片段的序列信息和所粘贴的位置贮存到计算机里。 (2)工作原理：分子杂交技术。 待测 DNA 样品→荧光标记→与基因芯片进行分子杂交→信号输入计算机统计分析→检测出 待测样品的 DNA 序列。 (3)优点：一次可以检测大量的基因。 (4)基因芯片的用途 ①监测基因表达的变化、分析基因序列、寻找新的基因和新的药物分子。 ②研究基因的功能以及生物体在进化、发育、遗传等过程中的规律。 复合型免疫缺陷症是一种遗传疾病，患者由于腺苷脱氨酶基因出现缺陷，造成体内缺乏腺苷 脱氨酶；而腺苷脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能作用所必需的，因此，患者不能抵抗病 原微生物的威胁。下图是用基因治疗的方法治疗该病的过程图，请分析下列问题： 1．治疗该病可不可以将正常人的免疫细胞直接输入患者体内？ 答案 不行。会发生排斥反应，输入的细胞无法存活。 2．研究人员将腺苷脱氨酶基因转入患者的什么细胞？为什么不能转入其他的体细胞？ 答案 淋巴细胞。腺苷脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的，淋巴细胞中具有这种 酶才能产生免疫物质。 3．经基因治疗的患者体内是否还存在缺陷基因？ 答案 存在。基因治疗只是导入正常基因，并没有去除缺陷基因。 4．怎样鉴定该患者是否治疗成功？ 答案 鉴定患者产生抗体的能力是否明显改善，免疫能力是否明显提高。 知识拓展 体外基因治疗和体内基因治疗的比较 途径 比较 体外基因治疗 体内基因治疗 不 同 点 方法 从患者体内获得某种细胞→细胞 培养→体外完成基因转移→筛 选、细胞扩增→输入体内 外源基因→载体携带――→转移 体内相应 组织细胞 特点 操作复杂，但效果可靠 方法较简单，但效果难以控制 相同点 都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床 试验阶段 2．基因治疗是指( ) A．用 DNA 探针修复缺陷基因 B．用 DNA 探针检测疾病 C．将正常基因导入有基因缺陷的细胞中 D．将外源基因导入受体细胞 答案 C 解析 基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入病人的靶细胞， 以纠正基因的缺陷，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病目的的生物医学新技 术。 3．下列关于基因芯片的应用的叙述，错误的是( ) A．对药物进行基因芯片检测 B．只能对细胞分化的基因表达情况进行分析 C．通过对正常和疾病状态下基因表达情况的研究可以寻找和发现新基因 D．研究生物体在进化、发育和遗传过程中的规律 答案 B 解析 基因芯片可以用于监测基因表达的变化、分析基因序列、寻找新的基因和新的药物分 子，还可以用来研究基因的功能以及生物体在进化、发育、遗传等过程中的规律。 1．能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是( ) A．单倍体育种 B．杂交育种 C．基因工程育种 D．多倍体育种 答案 C 解析 要让动物蛋白在植物体内表达，必须将控制动物蛋白合成的相关基因导入植物细胞中 并让其表达，因此需要通过基因工程技术才能实现。 2．抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是( ) A．抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒 B．抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性 C．抗病毒转基因植物可以抗害虫 D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异 答案 B 解析 抗病毒转基因植物只能抵抗某些病毒，不是所有病毒，不可以抗虫，抗病毒基因和植 物体其他基因一样存在基因突变的可能。 3．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，下列相关叙述中，正确的 是( ) ①该技术将导致定向变异 ②DNA 连接酶把目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来 ③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料 ④受精卵是理想的受体 A．①②③④ B．①③④ C．②③④ D．①②④ 答案 B 4．治疗复合型免疫缺陷症、白化病、囊性纤维化病等人类遗传病的根本途径是( ) A．口服化学药物 B．注射化学药物 C．利用辐射或药物诱发致病基因突变 D．采用基因治疗法纠正或弥补缺陷基因带来的影响 答案 D 解析 治疗遗传病的根本途径是基因治疗。 5．如图所示为人体正常红细胞和镰刀型细胞贫血症患者红细胞形态及镰刀型细胞贫血症的 基因治疗过程，请回答以下问题： (1)_________图细胞为镰刀型细胞贫血症的红细胞，这种病是由于________________造成 的。 (2)写出以下结构或物质的名称： A．________________________；。 (3)写出以下过程的操作内容： ①________________________________________________________________________； ②用携带正常基因的运载体(病毒)侵染造血干细胞； ③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________。 (4)该方法属于__________(填“体内”或“体外”)基因治疗，其特点是_________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)乙 基因突变 (2)合成血红蛋白的正常基因(目的基因) 造血干细胞 (3)将正 常基因导入到运载体中 将基因表达载体(携带正常基因)导入到造血干细胞染色体上 将 经过改造的造血干细胞输入到患者骨髓中产生正常的血细胞 (4)体外 操作复杂但效果较 为可靠 解析 (1)由于基因突变使红细胞在形态上呈镰刀状而易破碎，如图乙。(2)在基因治疗过程 中，A 为目的基因，可以与运载体结合后导入受体细胞中，D 作为受体细胞，应为具有持续 分裂能力的造血干细胞。(3)基因治疗过程应有四个步骤；其中③为将基因表达载体导入受 体细胞 D 的染色体上，④为将具有正常功能的造血干细胞转移至体内，由此可知，此过程为 体外基因治疗。 课时作业 [基础过关] 1．若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环境保护上的重要意义是( ) A．减少氮肥使用量，降低生产成本 B．减少氮肥生产量，节约能源 C．避免使用氮肥过多引起的环境污染 D．改良土壤的群落结构 答案 C 解析 农业生产中大量使用氮肥容易造成水体富营养化，引起淡水“水华”、海洋“赤潮” 现象，造成环境污染。利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，可减少氮肥施用量，避 免水体富营养化，保护环境。 2．运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的 Bt 毒蛋白基因转移到优质油菜里，培育出 抗虫的转基因油菜品种。根据以上信息，下列叙述正确的是( ) A．Bt 毒蛋白基因的化学成分是蛋白质 B．Bt 毒蛋白基因中会有菜青虫的遗传物质 C．转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有 Bt 毒蛋白基因 D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物 答案 C 解析 转基因油菜抗虫性状的出现，是通过转基因技术导入的外源 Bt 毒蛋白基因在油菜体 内表达的缘故。Bt 毒蛋白基因为双链的 DNA 片段，来自原核生物，其中不含有菜青虫的遗 传物质。Bt 毒蛋白基因表达产生的蛋白质是高分子有机化合物。 3．动物乳腺反应器是指( ) A．利用微生物发酵原理生产乳汁代用品的发酵罐 B．通过细胞培养技术培养动物乳腺细胞获得其细胞产物的培养设备 C．乳汁中含有表达产物的转基因哺乳动物 D．安装在哺乳动物乳腺中的监测仪器，用于研究乳汁中某些物质的生成途径 答案 C 4．基因治疗是把健康的外源基因导入( ) A．患者的所有细胞中 B．患者的某些功能细胞中 C．患者的 DNA 分子中 D．以上均不正确 答案 B 解析 基因治疗是向目标细胞(患者的某些功能细胞)中引入正常功能的基因，以纠正或补偿 基因的缺陷，达到治疗目的。而不是把健康的外源基因导入所有的细胞或 DNA 分子中。 5．上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，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物蛋白含量提高 30 多倍。“转基 因动物”是指( ) A．提供基因的动物 B．基因组中增加外源基因的动物 C．能产生白蛋白的动物 D．能表达基因信息的动物 答案 B 解析 转基因生物是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的能够将新性状稳定地遗传 给后代的基因工程生物。转基因动物是指基因中增加了外源基因的动物，如题目中的转基因 牛携带有外源的白蛋白基因。 6．由南开大学研发的“乙肝病毒基因诊断芯片”是具有 450 个点的基因芯片，记录着 429 种肝炎病毒基因类型，每个点分别对应一段病毒基因序列，可以检测出患者的病毒类型和变 异情况。下列有关基因芯片的叙述错误的是( ) A．该芯片含有 429 段基因序列 B．原理是 DNA 分子杂交技术 C．DNA 探针是待测样品 D．一次可以检测大量的基因 答案 A [能力提升] 7．番茄营养丰富，是人们喜爱的蔬菜。普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因， 控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。科学家通过 基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞，获得了抗软化番茄。下列关于培 育抗软化番茄的叙述，错误的是( ) A．运载工具是质粒 B．受体细胞是番茄细胞 C．目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因 D．目的基因的表达延缓了细胞的软化 答案 C 解析 抗软化番茄的培育是以质粒作为运载体，将目的基因(抗多聚半乳糖醛酸酶基因)与质 粒结合形成重组 DNA，利用含重组 DNA 的土壤农杆菌去感染普通番茄，目的基因进入普通番 茄细胞中的染色体 DNA 上，从而使多聚半乳糖醛酸酶基因不能表达。 8．科学家运用基因工程技术，将人凝血因子基因导入山羊的 DNA 中，培育出羊乳腺生物反 应器，使羊乳汁中含有人凝血因子。以下有关叙述，正确的是( ) A．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组 DNA 分子导入羊的受精卵中 B．在该转基因羊中，人凝血因子存在于乳腺细胞，而不存在于其他细胞 C．人凝血因子基因开始转录后，DNA 聚合酶以 DNA 分子的一条链为模板合成 mRNA D．科学家将人凝血因子基因与乳腺蛋白基因重组在一起，从而使人凝血因子基因只在乳腺 细胞中特异性表达 答案 A 解析 将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法，因此可用显微注射技术将含有 人凝血因子基因的重组 DNA 分子导入羊的受精卵，A 正确；在该转基因羊中，人凝血因子存 在于所有细胞中，但只在乳腺细胞中表达，B 错误；人凝血因子基因开始转录后，RNA 聚合 酶以 DNA 分子的一条链为模板合成 mRNA，C 错误；科学家将人凝血因子基因与乳腺蛋白基因 的启动子等调控组件重组在一起，从而使人凝血因子基因只在乳腺细胞中特异表达，D 错误。 9．1996 年 10 月，在上海奉新动物实验场成功培育出 5 只整合了人凝血因子Ⅸ基因的转基 因羊(3 只公羊 A1、A2、A3,2 只母羊 B1、B2)，其中母羊 B1 于次年产下小羊羔进入了泌乳期。 下列各项，哪些可能含有人活性凝血因子Ⅸ蛋白( ) ①母羊 B1 的乳汁中 ②喂养转基因羊乳汁的其他小羊细胞中 ③公羊 A1 的体细胞中 ④母 羊 B1 产下的小羊羔身体中 A．①③ B．②④ C．①③④ D．①②③④ 答案 C 解析 培育出的 5 头转基因羊都能产生人凝血因子，但喂养了转基因羊乳汁的小羊细胞内没 有人凝血因子，因为凝血因子属于蛋白质，在羊的消化道内被分解成了氨基酸，故排除②项。 10．腺苷脱氨酶(ADA)基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是：取出 患者的淋巴细胞，进行体外培养时转入正常 ADA 基因，再将这些淋巴细胞注射入患者体内， 使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述中，不正确的是( ) A．正常 ADA 基因替换了患者的缺陷基因 B．正常 ADA 基因通过控制 ADA 的合成来影响免疫功能 C．淋巴细胞需在体外扩增后再注射入患者体内 D．腺苷脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病 答案 A 解析 基因治疗是将正常的基因导入到有基因缺陷的细胞中，正常的 ADA 基因可以控制合成 正常的 ADA 来影响免疫功能；为获得大量含 ADA 正常基因的淋巴细胞，需在体外扩增后再注 入患者体内；腺苷脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病。 11．利用基因工程生产蛋白质类药物，经历了三个发展阶段。第一阶段：将人的基因转入细 菌细胞；第二阶段：将人的基因转入小鼠等动物的细胞。前两个阶段都是进行细胞培养，提 取药物。第三阶段：将人的基因转入高等动物体，饲养这些动物，从乳汁、尿液等中提取药 物。请回答下列问题： (1)将人的基因转入异种生物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是基因能控制 __________________________________(以遗传信息图示表示)过程。 (2)为了获得更多的目的基因，可以用______________技术使目的基因在生物体外大量扩增。 (3)由于重组 DNA 分子成功导入受体细胞的频率__________，所以在转化后通常需要进行 __________操作。 (4)利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可以直接饮用治病。如果将药物蛋白基 因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛、羊尿液生产提取药物比乳汁提取药 物的更大优越性在于：处于不同发育时期的______________(填性别)动物都可以产生药物。 答案 (1)DNA→RNA→蛋白质(性状) (2)PCR(聚合酶链式反应) (3)低 筛选 (4)雌、雄 性 解析 基因工程成功的标志是合成相应的蛋白质，表达出相应的性状；在实验室中可以通过 PCR 技术对目的基因进行扩增；目前条件下，基因工程的成功率还是比较低的，所以要进行 逐步地筛选；在选择基因表达生物时，要注意方便与可行性。 12．1990 年科学家们对一位缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进 行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷 脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次 治疗，患者的免疫功能趋于正常。据材料回答下列问题： (1)基因治疗是把健康的______________导入有______________的细胞中，以达到治疗疾病 的目的。 (2) 在 基 因 治 疗过 程 中 ， 逆 转 录 病 毒 的作 用 相 当 于 基 因 工 程 中基 因 操 作 工 具 中 的 ______________，此基因工程中的目的基因是______________，目的基因的受体细胞是 ________________。 (3)将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于白细胞中能合成 ______________。 (4)如图中甲所示的方法是从______________的 DNA 中直接分离出基因，图乙所示的方法是 用____________的方法人工合成基因。 答案 (1)外源基因 基因缺陷(或变异基因) (2)运载体(或基因的运输工具) 腺苷脱氨 酶基因 白细胞 (3)腺苷脱氨酶 (4)供体细胞 反转录 解析 第(4)小题中图甲表示用限制性内切酶将供体细胞的 DNA 切成许多片段，然后将片段 通过运载体转入到不同的受体细胞，从中找到目的基因。图乙表示用目的基因转录成的信使 RNA 为模板，反转录成互补的单链 DNA，再合成双链 DNA，从而获得目的基因。 13．阅读材料，回答有关问题。 材料 可能成为世界首例实现商品化的转基因动物 诞生于武汉的能快速生长的转基因鲤鱼，可能成为世界上第一种走出实验室，实现商品化的 转基因动物。 转基因鲤鱼有两种。一种是带有草鱼生长激素基因的转基因鲤鱼 F1，和普通鲤鱼不同的是， 它的背部高高隆起，肌肉十分发达。另一种是具有草鱼生长激素基因的转基因三倍体鲤鱼 “吉鲤”，它长得酷似鲤鱼，除了有两套鲤鱼染色体外，还多了一套鲫鱼的染色体。 基因改造在它们身上显示出巨大威力。据测算，饲养转基因鲤鱼 F1 和吉鲤，经济效益比普 通鲤鱼可分别提高%和%。 不过专家们也指出：尽管转基因产品带来的农业利益十分诱人，但不能不考虑其潜在的危险 性，如果把抗药性基因、产生毒素的基因、致癌基因也导入到与人类有关的生物中，或实验 室中培养的实验微生物中，如果它们逃逸出去，将是一场灾难。即使不是这样，某些基因拼 接出来的生物，其性状也很难推测，它们的出现对地球生态系统是何种影响，也难以预料。 因此，必须慎重对待。 最引人注目的是，吉鲤都是不能生育的。也就是说，不用担心它在推广过程中与其他动物杂 交引起生态危害。在中试基地，专家对转基因鱼进行了严密的食品消费安全性试验。 转基因鱼有望走上大众餐桌。 (1)文中的“转基因鲤鱼”是指遗传物质中转入了______________________基因的鲤鱼。该 基因最可能与鲤鱼的__________结合在一起，成为鲤鱼________的一部分。 (2)转基因鲤鱼 F1 可能是指__________。 A．用含有草鱼生长激素基因的饲料喂养的鲤鱼 B．转基因鲤鱼与普通鲤鱼的杂交第一代 C．转基因鲤鱼与草鱼的杂交第一代 D．转基因鲤鱼与鲫鱼的杂交第一代 (3)从报道中可知，转基因鲤鱼 F1，它的背部高高隆起，肌肉十分发达，这种变异属于生物 三种可遗传变异类型中的______________。“吉鲤”属于生物三种可遗传变异类型中的 ________________。“吉鲤”体内的草鱼生长激素是在细胞的______________(细胞器)上合 成的。 (4)培养不育的吉鲤，目的是为了避免______________________________________。 答案 (1)草鱼生长激素 DNA 基因组 (2)B (3)基因重组 染色体变异 核糖体 (4)生态危害 解析 从材料中可知，转基因鲤鱼带有草鱼的生长激素基因，转基因鲤鱼 F1 有两种获得方 式，一种是转基因鲤鱼间杂交，另一种是转基因鲤鱼与普通鲤鱼杂交，在给出的选项中只能 选 B。“吉鲤”是具有草鱼生长激素基因的转基因三倍体鲤鱼，它除了有两套鲤鱼染色体外， 还多了一套鲫鱼的染色体，所以是三倍体，属于染色体变异。生长激素是蛋白质，所以是在 核糖体上合成的。 [真题体验] 14．(2015·江苏，32)胰岛素 A、B 链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图 1 是该方法 所用的基因表达载体，图 2 表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋 白 A、B 分别表示β－半乳糖苷酶与胰岛素 A、B 链融合的蛋白)。请回答下列问题： (1)图 1 基因表达载体中没有标注出来的基本结构是____________。 (2)图 1 中启动子是____________酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达； 氨苄青霉素抗性基因的作用是__________________________________________________。 (3)构建基因表达载体时必需的工具酶有____________________________。 (4)β－半乳糖苷酶与胰岛素 A 链或 B 链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐 藏在内部，其意义在于____________________________________________。 (5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整 的 A 链或 B 链，且β－半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为____________________。 (6)根据图 2 中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结 果是__________，理由是___________________________________________________。 答案 (1)终止子 (2)RNA 聚合 作为标记基因，将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来 (3) 限制性内切酶和 DNA 连接酶 (4)防止胰岛素的 A、B 链被菌体内蛋白酶降解 (5)β－半乳 糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素 A、B 链中不含甲硫氨酸 (6)至少 2 个 两条肽链的一 端各有一个游离的氨基，氨基酸 R 基团中可能还含有游离的氨基 解析 基因表达载体包含启动子、终止子、目的基因和标记基因等。启动子是 RNA 聚合酶的 识别和结合位点。氨苄青霉素抗性基因可作为标记基因。基因工程使用的工具酶包括限制酶 和 DNA 连接酶。胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏起来，将无法被蛋白酶所识别，防止被 水解。溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，若经溴化氰处理相应融合蛋白能获得完 整的 A 链和 B 链，表明胰岛素 A 链、B 链上并无溴化氰作用位点，不能将其切断；同理，β －半乳糖苷酶能被切成“多个肽段”，表明其具有多个切点(即“甲硫氨酸”)。胰岛素分子 含有两条链，至少有 2 个游离氨基分别位于 2 条肽链的一端，并且 R 基团中可能也含有游离 的氨基。