功能：能促进淋巴细胞活化和增殖 应用：主要用于治疗肿瘤和感染性疾病
生产：白细胞介素－2在大肠杆菌中的高效表达，发酵工程生产 干扰素：是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白 本质：可溶性糖蛋白（分布于血清和组织液）
来源：被病毒感染的组织细胞产生（非病毒基因表达产物）
功能：① 它是一种抗病毒的特效药，对细菌和真菌感染作用不大
② 几乎能抵抗所有病毒引起的感染，如水痘、肝炎、狂犬病等病毒引起的感染， ③ 干扰素对治疗乳腺癌、骨髓癌、淋巴癌等癌症和某些白血病也有一定疗效。 干扰素生产 来源 产量 比较 传统方法 从人血液中的白细胞内提取 1mg干扰素/300L血液 基因工程方法 大肠杆菌及酵母菌细胞内获得 20～40mg干扰素/1kg细菌培养物 基因工程方法生产产量高、效果稳定、成本低，适于工厂化生产 基因工程药物：
蛋白质产品：胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品等 疫苗产品：预防乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱、伤寒、疟疾等疾病的各类疫苗。 B.基因诊断与基因治疗
基因工程技术还可以直接用于基因的诊断和治疗。
（1）基因诊断：用放射性同位素（如P）、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。
基本原理：分子杂交
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诊断病例：
① 病毒性疾病：利用DNA探针可以迅速地检出肝炎患者的肝炎病毒、肠道病毒、单纯疱疹病毒等多种病毒。
② 诊断遗传性疾病：用β－珠蛋白的DNA探针检测出镰刀状细胞贫血症，苯丙氨酸羟化酶基因探针检测出苯丙酮尿症。
③ 肿瘤诊断中的应用：用白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA探针，可以用来检测白血病。
（2）基因治疗：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 病例试验：
半乳糖血症：常染色体单基因隐性遗传病 病理：乳糖代谢异常
由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，因此当乳糖分解成半乳糖后，不能继续转化为葡萄糖，过多的半乳糖在体内积聚，会引起肝、脑等功能受损
治疗：体外试验水平
用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了
结论：用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的 基因治疗并非对致病基因进行修复
用心 爱心 专心
该种治疗方法并不能稳定遗传 （五）基因工程与农牧业、食品工业
1. 主要应用：培育高产、优质或具有特殊用途的动植物新品种。
（1）通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。 如：用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。
实验：将菜豆储存蛋白的基因转移到向日葵中，培育出了“向日葵豆”植株
前景：如果以此作为技术基础，把大豆蛋白的基因转移到水稻、小麦等粮食作物中，就可以提高这些作物的蛋白质含量，改善它们的品质。
（2）用基因工程的方法培育出具有各种抗逆性的作物新品种。 原理：抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。
如抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等（自然界中细菌身上几乎可以找到植物所需要的各种抗性）
例如：抗虫的烟草、番茄、马铃薯、玉米、大豆、油菜、棉等作物，抗黄瓜花叶病毒、苜蓿花叶病毒的作物，以及抗除草剂的植物等
（3）基因工程在畜牧养殖业上的应用：
实验前景： ① 特殊动物：
将人生长素基因和牛生长素基因分别注射到小白鼠的受精卵，得到体型巨大的“超级小鼠”
② 乳房反应器
利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内的表达，从这些动物的乳腺细胞中获得人类所需要的各类物质，如激素、抗体及酶类等。
③ 开辟新的食物来源
可以用基因工程的方法从微生物中获得人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。 转基因西红柿：西红柿的成熟需要一种起催化作用的蛋白酶参与反应，他们先将编码这种蛋白酶的基因从西红柿植株中克隆出来，接着又克隆了它的互补基因，将互补基因转入西红柿植株后即转录生成了一种互补的mRNA，它与原来该蛋白酶基因正常转录的mRNA碱基互补配对形成双链片段，使后者不能正常地翻译合成催化西红柿成熟作用需要的蛋白酶，末成熟的西红柿有利于长期保存、保鲜和运输。需要供应市场时，只要用微量的乙烯气体对未成熟的西红柿熏一次，很快就能获得成熟的西红柿
用心 爱心 专心
（六）基因工程与环境保护
1. 用于环境监测——用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量
方法：使用一个特定的DNA片段制成探针，与被检测的病毒DNA杂交，从而把病毒检测出来
特点：快速、灵敏
（用传统方法进行检测，一次需要耗费几天或几个星期的时间，精确度也不高。用DNA探针只需要花费一天的时间，并且能够大幅度地提高检测精度，据报道，1t水中有10个病毒也能检测出来。）
2. 用于被污染环境的净化——工程菌分解环境污染物 “超级细菌”： 把能分解三种烃类的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”
假单胞杆菌：异养需氧型
【模拟试题】
一. 选择题
1. 科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴的生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是（ ）
A. 定向提取生物体DNA分子 B. 定向对DNA分子进行人工“剪切” C. 定向改造生物的遗传性状 D. 在生物体外对DNA分子进行改造
2. 下列哪项不是基因工程中用来运载目的基因的载体？（ ） A. 细菌质粒 B. 噬菌体 C. 动植物病毒 D. 细菌核区的DNA
3. 基因工程中，常用的细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是（ ） A. 结构简单，操作方便 B. 繁殖速度快
C. 遗传物质含量少 D. 性状稳定，变异少
4. 质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是（ ） ① 能自主复制 ② 不能自主复制 ③ 结构很小 ④ 蛋白质 ⑤ 环状RNA ⑥ 环状DNA ⑦ 能“友好”地“借居”
A. ①③⑤⑦ B. ②④⑥ C. ①③⑥⑦ D. ②③⑥⑦
用心 爱心 专心
5. 在基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是（ ） A. 限制酶和连接酶 B. 限制酶和水解酶 C. 限制酶和运载体 D. 连接酶和运载体 6. 有关基因工程的叙述正确的是（ ） A. 限制性内切酶只在获得目的基因时才用 B. 重组质粒的形成在细胞内完成 C. 质粒都可作运载体
D. 蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料 7. 不属于目的基因与运载体结合过程的是（ ） A. 用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端 B. 用同种限制酶切割目的基因露出黏性末端 C. 将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处 D. 将重组DNA导入受体细胞中进行扩增
8. 科学家将含有人的抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含抗胰蛋白酶的奶。这一过程涉及（ ）
① DNA按照碱基互补配对原则自我复制 ② DNA以其一条链为模板合成RNA ③ RNA以自身为模板自我复制
④ 按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
A. ①③ B. ③④ C. ①②③ D. ①②④
9. 实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。从大肠杆菌中提取的一种限制性内切酶ECORI，能识别DNA分子中的GAATTC序列，切点在G与A之间。这是应用了酶的（ ）
A. 高效性 B. 专一性 C. 多样性 D. 催化活性受外界条件影响
10. 基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（ ）
A. 人工合成目的基因 B. 目的基因与运载体结合 C. 将目的基因导入受体细胞 D. 目的基因的检测和表达 11. 下列有关基因工程技术的叙述中正确的是（ ）
A. 重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 B. 所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C. 选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D. 只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达 12. 下列说法正确的是（ ）
A. DNA连接酶最初是从人体细胞中发现的 B. 限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列
C. 质粒是基因工程中惟一用作运载目的基因的运载体
D. 利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆” 13. 下列关于限制酶的说法不正确的是（ ）
A. 限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布 B. 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C. 不同的限制酶切割DNA的切点不同 D. 限制酶的作用是用来提取目的基因
二. 非选择题
1. 番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成能力，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种，这种转基因番茄已于1993年在美国上市。请回答：
（1）促进果实成熟的重要激素是_______。
（2）在培育转基因番茄的基因操作中，所用的基因的“剪刀”是__________，基因的 “针线”是________，基因的“运输工具”是__________。
用心 爱心 专心
（3）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是________、 __________和_________。
2. 科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉的细胞中与棉的DNA结合起来并发挥作用，请回答下列有关问题：
（1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是______，此工具主要存在于______，其特点是______________ 。
（2）苏云金芽孢杆菌一个DNA分子上有许多基因，获得抗虫基因常采用的方法是“鸟 枪法”。具体做法是：用______将苏云金芽孢杆菌的_____切成许多片段，然后将这些片段再通过_________转入不同的受体细胞，让它们在各个受体细胞中大量__________，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把______分离出来。
（3）进行基因操作一般要经过的四个步骤是：_______、_______、_______、_______。 3. 干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0.05mg干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：
（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的_____ ，并使之与一种叫质粒的DNA 结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母菌来_____ 。
（2）酵母菌能用_____方式繁殖，速度很快，所以能在较短的时间内大量生产____。利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。
（3）科学家陈炬在这方面也做出突出贡献，他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟草 的DNA分子上，其物质基础和结构基础是 ___________。
（4）烟草具有了抗病毒能力，这表明烟草体内产生了 ___________，由此可见，烟草 和人体合成蛋白质的方式是 _________，从进化的角度来考虑，证明了人和植物的起源是 _____________。
4. 利用基因工程生产蛋白质药物，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，将人的基因转入活的动物体，饲养这些动物，从乳汁或尿液中提取药物。
（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 。
（2）人的基因能和异种生物的基因拼接在一起，是因为它们的分子都具有双螺旋结构， 都是由四种 构成，基因中碱基配对的规律都是 _____。
（3）人的基因在异种生物细胞中表达成蛋白质时，需要经过 和翻译两个步骤。在 翻译中需要的模板是 ，原料是氨基酸，直接能源是ATP，搬运工兼装配工是 ，将氨基酸的肽键连接成蛋白质的场所是 ，“翻译”可理解为将由 个“字母”组成的核酸“语言”翻译成由 个“字母”组成的蛋白质“语言”，从整体来看 在翻译中充任着“译员”。
（4）利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可直接饮用治病。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 动物都可生产药物。 5. 2001年5月，英国广播公司(BBCC)报道，“美国科学家创造了世界上第一批转基因婴儿，他们从年轻的健康妇女的卵细胞中提取出细胞质，然后注入年纪较大的不育妇女的卵细胞，主要是为了卵细胞注入健康的线粒体，以增加不育妇女的受孕机会。”请分析后回答：
（1）为什么在卵细胞内注入健康的线粒体，会增加年龄较大的不育妇女的受孕机会? （2）由此培育的婴儿，具有一父二母。这种说法对吗?为什么?试从生物学免疫加以分析。
（3）美国科学家谴责英国的报道，说他们称培育的婴儿是“转基因婴儿”是不正确的。你认为谁是谁非?
（4）美国在2000年10月已利用基因工程改造工程技术，培育出一名具有去除家族遗传病基因的婴儿，医生通过抽取其脐带血液来治疗其姐姐的先天性骨髓病。基因改造婴儿技术的问世，引起了世界各界的激烈争论。你是支持还是反对?试说明理由。 6. 中国科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素基因植入烟草的细胞中并“嫁接”到其DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力。试分析回答：
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高三生物基因工程的基本内容人教版知识精讲
