小學教案比的應用

6.2第2節(jié)基因工作及其應用。

生物22

第2節(jié)基因工作及其應用

一、知識結構

二、教學目標

1、簡述基因工程的基本原理。

2、舉例說出基因工程在農業(yè)、醫(yī)藥等領域的應用。

3、關注轉基因生物和轉基因食品的安全性。

三、教學重點、難點及解決方法

1、教學重點及解決方法

[教學重點]

⑴基因工程的基本原理。

⑵基因工程的安全性問題。

[解決方法]

⑴以具體事例講述，學生制作模型，使學生切身體會基因工程剪、拼、接、轉的主要過程。

⑵搜集資料，采用思考、分析、想像、推斷和辯論等方法，討論轉基因食品和轉基因生物的安全性問題。

2、教學難點及解決方法

[教學難點]

⑴基因工程的基本原理。

⑵轉基因生物與轉基因食品的安全性。

[解決方法]

⑴以ECORI為例，構建重組DNA分子模型，體會基因的剪切、拼接和縫合的過程。

⑵把學生分組分別站在兩種觀點的立場上討論并分析安全性問題。

四、課時安排

2課時

五、教學方法

直觀教學法、討論法

六、教具準備

實物、資料、課件

七、學生活動

1、學生觀察，分組討論、匯報、交流、回答相關問題。

2、指導學生閱讀教材，找出需了解的知識點。

八、教學程序

（一）明確目標

（二）重點、難點的學習與目標完成過程

第1課時

教師通過圖片和音像資料展示基因工程產品，如種子、水果、疫苗或藥物等，引入課題。

教師利用問題探討，提出問題，組織學生討論、交流看法。

為什么能把一種生物的基因嫁接到另一種生物上？

推測這種嫁接怎樣才能實現？

這種嫁接對品種的改良有什么意義？

教師小結：從雜交育種的局限性切入，人類可以利用基因工程技術按照自己的意愿直接定向改變生物。說明本節(jié)教學目標。

教師肯定學生合理的想法，引發(fā)思考。

你的想法很好，可是用什么樣的方法才能實現你的設想呢？

教師用類比的方法引導學生思考基因工程的大致步驟和所需要的工具：剪刀、針線、運載體等。并用問題啟發(fā)學生：你能想像這種剪刀加漿糊式的嫁接工作在分子水平的操作，其難度會有多大嗎？

以ECORI為例，構建重組DNA分子模型，體會基因的剪切、拼接、縫合的道理。

教師交代清楚ECORI是已發(fā)現的500多種限制性內切酶中的一種，它是一種從細菌中發(fā)現的能在特定位置上切割DNA分子的酶。它的特殊性在于，它在DNA分子內部下剪刀，專門識別DNA分子中含有的GAATTC這樣的序列，一旦找到就從G和A之間剪斷（參考教科書插圖63）

用同一種限制性內切酶切割后的DNA片斷其末端可以用連接酶來縫合（參考教科書64）。這樣剪刀拼接就可以形成重組的DNA分子。

將學生分成4個人一組，發(fā)給所需材料，可將構建模型的文字指導，復印后發(fā)給各組。

教師提出問題：

1、在制作模型時用到的工具（剪刀和不干膠）各代表什么？比較剪切后的DNA片斷的末端切片，你發(fā)現有什么特點呢？

2、回顧在模型構建過程中，每一步的操作和所用到的工具以及形成的產品，你對重組DNA的操作有什么新的理解？

教師啟發(fā)學生思考重組后的DNA分子還需要特殊的搬運工具運載到受體細胞（如大腸桿菌、動植物細胞）中。

教師用圖片或課件動畫展示質粒的結構及特點。（教科書圖65）

細胞擬核之外的小的環(huán)狀DNA分子。

借宿于細菌、霉菌、酵母菌等細胞里，對細胞的正常生活幾乎沒有影響。

能夠自主復制。

可以容易地從細胞中取出或放入。

這些特點使它能夠勝任運載體的工作，攜帶目的基因進入細胞。

教師用多媒體課件或與教科書插圖66類似的示意圖，簡要歸納基因工程操作的基本步驟和大致過程。

啟發(fā)學生思考：想像科學家在分子水平上進行這一操作的精確性。

（三）總結

基因工程的別名

基因拼接技術或DNA重組技術

操作環(huán)境

生物體外

操作對象

基因

操作水平

DNA分子水平

操作工具

基因的剪刀、針線、運載體

基本過程

剪刀拼接導入表達

結果

人類需要的基因產物

（四）作業(yè)布置

1、搜集基因工程應用的事例及其價值的資料，搜集有關基因工程技術安全性方面的報道、法規(guī)等的資料。

2、材P106練習基礎題1、2、3，拓展題1。

（五）板書設計

第2節(jié)基因工程及其應用

第2課時

復習基因工程操作的基本步驟和重要工具。

檢查課前收集到的有關基因工程應用的資料。

導入新課：基因工程的應用。

指定幾名學生匯報，其他人補充。

學生閱讀教科書P104的內容。

教師總結，并從具體事例引入關于轉基因生物和轉基因食品安全性的爭議，啟發(fā)學生對其安全問題進行討論。

學生分組討論，教師強調支持某一觀點的論據要充分，要注意科學性、客觀性和邏輯性。

在學生討論的基礎上，與學生協商或按小組指派某個角色，安排角色扮演活動。

教師可將角色扮演的程序、規(guī)則和具體要求以及評價標準事先復印好，分發(fā)給各組，引導學生以小組為單位討論并形成陳述報告要點。

模擬聽證會

議題：近來，一些市民和媒體紛紛向市政府反映了他們對轉基因農產品或轉基因食品安全性的擔憂，呼吁市政府制定條例對轉基因生物及轉基因食品的生產和銷售加以控制。請你作為AF中的任一角色參加聽證會，就是否應當對轉基因生物與轉基因食品加以限制發(fā)表你的看法。

要求：觀點正確，論據充分，注意科學性，客觀性和邏輯性。

聽證會程序：

1、決策部門的主管陳述聽證會議題及議程（規(guī)則）；

2、控辯雙方分別陳述各自的主張；

3、辯論階段；

4、法律專家代表陳述我國和世界各主要國家和地區(qū)的有關法律法規(guī)；

5、表決有關條例決議案。

（三）總結

師生共同總結，對活動過程和結果做出合理評價。

一、基因工程的應用

1、農業(yè)上的應用

⑴獲得高產、穩(wěn)產和具有優(yōu)良品質的農作物。

⑵培育出具有各種抗逆性的作物新品種。

2、畜牧業(yè)上的應用

⑴培育各種具有優(yōu)良品質的動物。

⑵利用動物乳腺細胞獲得人類所需要的各種物質。

3、食品工業(yè)上的應用。

為人類開辟新的食物來源。

4、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生

⑴生產基因工程藥品。

⑵用于基因診斷與基因治療。

基因診斷：用放射性同位素、熒光分子等標記的DNA分子作探針，利用DNA分子雜交的原理，鑒定被檢測標本上的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。

基因治療：把健康的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，達到治療疾病的目的。

5、基因工程與環(huán)境保護

⑴用于環(huán)境檢測。

⑵用于被污染環(huán)境的凈化。

二、關注轉基因生物和轉基因食品的安全性

（五）板書設計

擴展閱讀

6.2《基因工程及其應用》教學案

一、基因工程的原理閱讀教材P102～103
1．基因工程的概念

2．基因工程的操作工具

3．基因工程操作的基本步驟
提取目的基因→目的基因與運載體結合→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定。
二、基因工程的應用及安全性閱讀教材P104～106
1．基因工程的應用
應用內容
作物
育種目的培育出具有各種抗逆性的作物新品種
實例抗棉鈴蟲的轉基因抗蟲棉
意義減少了農藥用量，而且還減少了農藥對環(huán)境的污染

藥物
研制目的高效生產高質量、低成本的藥品
實例生產人的胰島素
過程胰島素基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并在大腸桿菌內獲得成功的表達
環(huán)境
保護實例利用轉基因細菌降解有毒有害的化合物，吸收環(huán)境中的重金屬，分解泄漏的石油，處理工業(yè)廢水等
2.轉基因生物和轉基因食品的安全性
(1)觀點一：轉基因生物與轉基因食品不安全，要嚴格控制。
(2)觀點二：轉基因生物與轉基因食品是安全的，應該大范圍推廣。

重點聚焦
1.什么是基因工程？2.基因工程的原理是什么？3.基因工程有哪些應用？4.轉基因食品安全嗎？
[共研探究]
1．如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，請據圖分析：

(1)圖中表示的酶依次是：①限制酶，②DNA連接酶，③解旋酶，④DNA聚合酶。
(2)DNA解旋酶和限制酶都作用于DNA，這兩種酶的作用部位不同。DNA解旋酶作用于堿基之間的氫鍵，限制酶作用于磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵。
2．如圖表示一段DNA序列，請思考：

(1)限制酶和DNA連接酶作用的位點相同，均作用于磷酸二酯鍵(b部位)。
(2)若用DNA連接酶將目的基因與運載體兩兩結合時，產物可能有三種：目的基因與目的基因結合、運載體與運載體結合、目的基因與運載體結合。
3．如圖為運載體示意圖：

(1)常用的運載體有質粒、噬菌體和動植物病毒等。
(2)運載體與物質跨膜運輸中的載體化學本質不相同。運載體是小的DNA分子，載體是蛋白質。
(3)基因工程中運載體的特點
①能夠在宿主細胞中穩(wěn)定保存并大量復制，以保證外源基因在宿主細胞內長期穩(wěn)定存在并復制。
②具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接。
③具有某些標記基因，便于檢測運載體是否進入受體細胞。
4．轉基因抗蟲棉有性繁殖產生的后代不一定都具有抗蟲特性，因為性狀分離或變異，抗蟲棉的子代可能會失去抗蟲特性。

[總結升華]
1．基因工程操作工具
(1)限制性核酸內切酶(簡稱限制酶)
①特性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點上切割DNA分子。
②切割結果：產生兩個帶有黏性末端或平末端的DNA片段。
③作用：基因工程中重要的切割工具；能將外來的DNA切斷，對自己的DNA無損害。
(2)DNA連接酶
①作用對象：兩個具有相同黏性末端或平末端的DNA片段。
②位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。
③結果：形成重組DNA。
(3)常用的運載體——質粒
①本質：小型環(huán)狀DNA分子。
②作用：a.作為運載工具，將目的基因運送到受體細胞中去；b.用它在受體細胞內對目的基因進行大量復制。
③作為運載體具備的條件：a.能在受體細胞內穩(wěn)定保存并大量復制；b.有多個限制酶切點；c.有標記基因。
2．基因工程的操作步驟

操作步驟示意圖
3．基因工程的注意事項
(1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵，只是前者將其切開，后者將其連接。
(2)獲取目的基因、切割運載體需要用同一種限制酶，目的是產生相同的末端。
(3)將目的基因導入受體細胞，沒有涉及堿基互補配對。
　限制酶、DNA連接酶和DNA聚合酶的區(qū)別
不同點相同點
作用作用特點作用目標：
磷酸二酯鍵
限制酶切割具有特異性

DNA連接酶連接無特異性，將DNA片段連接成DNA分子

DNA聚合酶將單個的脫氧核苷酸連接成DNA片段

[對點演練]
1.判斷正誤
(1)基因工程能夠實現不同物種之間基因的重新組合。()
(2)基因工程的操作工具酶有限制酶、DNA連接酶及運載體。()
(3)所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列。()
解析：(2)運載體的本質是DNA不是酶。(3)不同的限制酶識別不同的核苷酸序列。
答案：(1)√　(2)×　(3)×
2．下列關于限制酶和DNA連接酶的說法，正確的是()
A．其化學本質都是蛋白質
B．DNA連接酶可以恢復DNA分子中的氫鍵
C．它們不能被反復使用
D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA連接酶
解析：選A　限制酶與DNA連接酶的化學本質都是蛋白質；DNA連接酶連接兩個DNA片段間的磷酸和脫氧核糖；酶在化學反應前后其數量、性質、功能均不發(fā)生改變，因此可以反復利用；DNA聚合酶在細胞內DNA分子復制時將單個的脫氧核苷酸連接成DNA片段，不能代替DNA連接酶。
[共研探究]
1．轉基因技術已經實現了將人的胰島素基因轉入細菌內，利用細菌(如圖)生產人的胰島素。
(1)運載體與目的基因結合成功的基礎
①基本單位相同：不同生物的DNA分子都是由脫氧核苷酸構成的。
②空間結構相同：不同生物的DNA分子都是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈形成的規(guī)則的雙螺旋結構。
③堿基配對方式相同：不同生物的DNA分子中兩條鏈之間的堿基配對方式都是A與T配對，G與C配對。
(2)基因工程中，目的基因在不同物種中均能成功表達，因為不同的生物體共用一套遺傳密碼。
2．基因工程育種的原理為基因重組，優(yōu)勢在于突破了物種間的界限，實現真正意義上的遠緣雜交；特點是能定向改造生物的遺傳性狀。

[總結升華]
1．五種常見育種方式的比較
原理常用方式優(yōu)點缺點舉例
雜交
育種基因
重組①使不同個體的優(yōu)良性狀集中在同一個個體上
②操作簡便①育種時間長
②局限于親緣關系較近的個體矮稈抗病小麥
誘變
育種基因
突變輻射、激光、空間誘變等提高變異頻率，加速育種進程，大幅度改良性狀有很大的盲目性，有利變異少，需大量處理實驗材料青霉素高產菌株
單倍
體育
種染色
體變
異花藥離體培養(yǎng)，秋水仙素處理①明顯縮短育種年限
②子代均為純合子技術復雜，需與雜交育種配合單倍體育種獲得矮稈抗病小麥
多倍
體育
種染色
體變
異用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗器官大，提高營養(yǎng)物質含量只適用于植物，發(fā)育延遲，結實率低三倍體無子西瓜
基因
工程
育種基因
重組將一種生物的特定基因轉移到另一種生物細胞中打破物種界限，定向改造生物的遺傳性狀技術復雜，生態(tài)安全問題較多轉基因抗蟲棉的培育

2．雜交育種和基因工程中“基因重組”的區(qū)別
(1)雜交育種：基因重組――→自然發(fā)生　同一物種的不同基因重新組合。
(2)基因工程：基因重組――→人為發(fā)生　不同物種之間的不同基因的重組。
　育種方案的選擇
育種目標育種方案
集中雙親優(yōu)良性狀單倍體育種(明顯縮短育種年限)
雜交育種(耗時較長，但簡便易行)
對原品系實施“定向”改造基因工程育種
讓原品系產生新性狀(無中生有)誘變育種(可提高變異頻率，加速育種進程)
對原品系營養(yǎng)器官“增大”或“加強”多倍體育種

[對點演練]
3．抗蟲棉在我國棉產區(qū)種植的面積占總面積的一半，抗蟲棉的種植，不僅有經濟效益，還有生態(tài)效益，以下敘述正確的是()
A．抗蟲棉的培育利用的是DNA重組技術，切取、導入棉花細胞的抗蟲基因是細菌的部分DNA分子
B．抗蟲棉也能抗病
C．基因工程利用了基因突變的原理
D．培育抗蟲棉所用的基因重組技術，不屬于基因重組
解析：選A　抗蟲棉的培育利用了基因工程，基因工程也叫DNA重組技術，切取的是蘇云金桿菌DNA分子中的抗蟲基因。

1．下列黏性末端由同一種限制酶切割而成的是()
①TCGAGCTTAA
②CAGTTCCA
③AATTCG
④AGCTTCAG
A．①②B．①③
C．①④D．②③
解析：選B　同一種限制酶切割出的黏性末端應是互補的，而且兩者的序列相同，①③是互補的，切點都是在G與A之間，識別序列為GAATTC。
2．質粒是基因工程中最常用的運載體，下列有關質粒的說法正確的是()
A．質粒不僅存在于細菌中，某些病毒也具有
B．細菌的基因只存在于質粒上
C．質粒為小型環(huán)狀DNA分子，存在于(擬)核外的細胞質基質中
D．質粒是基因工程中的重要工具酶之一
解析：選C　質粒存在于許多細菌以及酵母菌等生物中，是擬核或細胞核外能夠自主復制的很小的環(huán)狀DNA分子，在病毒、動植物細胞中是不存在的；細菌的基因只有少部分在質粒上，大部分在擬核中的DNA分子上。
3．下列關于基因工程的敘述，錯誤的是()
A．基因工程的生物學原理是基因重組
B．通過基因工程技術能夠定向改造生物的遺傳性狀
C．整個過程都需要酶的催化
D．基因工程屬于分子水平的操作
解析：選C　目的基因的導入及目的基因的檢測與鑒定等步驟可以不需要酶的催化。
4．中國新聞網報道，阿根廷科學家近日培育出了世界上第一頭攜帶有兩個人類基因的牛，因此有望生產出和人類母乳極其類似的奶制品。下列敘述正確的是()
①該技術將導致定向變異
②DNA連接酶將目的基因與運載體黏性末端的堿基對連接起來
③蛋白質中的氨基酸序列可為合成目的基因提供資料
④受精卵是理想的受體細胞
A．①②③④B．③④
C．②③④D．①③④
解析：選D　轉基因技術導致的變異屬于定向變異。DNA連接酶連接的是目的基因和運載體黏性末端的磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵，而不是堿基對之間的氫鍵。由蛋白質中的氨基酸序列可逆推出相應mRNA可能的堿基序列，進而為人工合成目的基因提供資料。動物的受精卵具有全能性，是理想的受體細胞。
5．酵母菌的維生素、蛋白質含量高，可用于生產食品和藥品等?？茖W家將大麥細胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，獲得的啤酒酵母菌可產生LTP1蛋白，并釀出泡沫豐富的啤酒?；镜牟僮鬟^程如圖所示：
(1)該技術定向改變了酵母菌的性狀，這在可遺傳變異的來源中屬于________。
(2)本操作中為了將LTP1基因導入酵母菌細胞內，所用的運載體是________。
(3)要使運載體與LTP1基因連接，首先應使用________進行切割。
(4)切割完成后，利用________將運載體與LTP1基因連接。
解析：圖中a表示目的基因的獲取，b是來自大腸桿菌的質粒，c是重組質粒，目的基因插入抗四環(huán)素基因內部。(1)基因工程可使原本不屬于同一物種的基因組合在一起，從而使轉基因生物產生特定的性狀，其原理屬于基因重組。(2)從圖示可以看出本實驗中的運載體是質粒。(3)重組質粒形成前，需用同種限制酶切割目的基因和質粒，得到相同的黏性末端。(4)切割完成后，再用DNA連接酶連接。
答案：(1)基因重組　(2)質?！?3)同種限制酶(限制性核酸內切酶)　(4)DNA連接酶

1．下列有關基因工程中限制酶的描述，錯誤的是()
A．一種限制酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列
B．限制酶的活性受溫度影響
C．限制酶能識別和切割RNA
D．限制酶可從原核生物中提取
解析：選C　限制酶只能識別和切割DNA，不能識別和切割RNA。
2．下列關于DNA連接酶的敘述，正確的是()
①催化具有互補配對的黏性末端的DNA片段之間的連接
②催化具有不同黏性末端的DNA片段之間的連接
③催化兩個黏性末端互補堿基間氫鍵的形成
④催化DNA分子兩條鏈的脫氧核糖與磷酸之間的磷酸二酯鍵的形成
A．①③B．②④
C．②③D．①④
解析：選D　在DNA重組技術中，兩個DNA片段之間必須有互補配對的黏性末端才能進行結合；對具有互補配對的黏性末端的DNA分子連接時，DNA連接酶的作用是催化DNA分子兩條鏈的脫氧核糖與磷酸之間的磷酸二酯鍵的形成。
3．基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的是()
A．人工合成目的基因
B．目的基因與運載體結合
C．將目的基因導入受體細胞
D．目的基因的檢測和表達
解析：選C　目的基因的合成、目的基因與運載體的結合以及目的基因的檢測和表達都進行堿基互補配對。
4．如圖為DNA分子的某一片段，其中①②③分別表示某種酶的作用部位，則相應的酶依次是()
A．DNA連接酶、限制性核酸內切酶、解旋酶
B．限制性核酸內切酶、解旋酶、DNA連接酶
C．解旋酶、限制性核酸內切酶、DNA連接酶
D．限制性核酸內切酶、DNA連接酶、解旋酶
答案：C
5．基因工程技術也稱DNA重組技術，其實施時需要的四個必要條件是()
A．目的基因、限制酶、運載體、體細胞
B．重組DNA、RNA聚合酶、內切酶、連接酶
C．模板DNA、信使RNA、質粒、受體細胞
D．工具酶、目的基因、運載體、受體細胞
解析：選D　基因工程必須用到限制酶、DNA連接酶等工具酶，需要將目的基因與運載體結合，并導入受體細胞，所以基因工程實施時需要的四個必要條件是工具酶、目的基因、運載體和受體細胞。
6．各種育種方法或技術都有其優(yōu)劣之處，下列相關敘述不正確的是()
A．傳統(tǒng)的育種方法周期長，可選擇的范圍有限
B．通過人工誘變，人們有目的地選育新品種，能避免育種的盲目性
C．雜交育種難以克服遠緣雜交不親和的障礙，耗時長，效率低
D．基因工程可以實現基因在不同物種之間的轉移，人們可以定向選育新品種
解析：選B　雜交育種的缺點：育種周期長，可選擇的范圍有限；誘變育種的原理是基因突變，突變是不定向的，避免不了盲目性；雜交育種必須選擇同種生物進行雜交，不能克服遠緣雜交不親和的障礙；基因工程可在不同物種之間進行基因轉移，定向地改造生物的某些性狀。
7．如圖是基因工程主要技術環(huán)節(jié)的一個基本步驟，這一步驟需用到的工具是()
A．DNA連接酶和解旋酶
B．DNA聚合酶和限制酶
C．限制酶和DNA連接酶
D．DNA聚合酶和RNA聚合酶
解析：選C　該步驟是基因工程的第二步——目的基因與運載體結合。切割質粒要用限制酶，目的基因與切割后的質粒結合要用DNA連接酶。
8．下列關于基因工程及轉基因食品的安全性的敘述，正確的是()
A．基因工程經常以抗生素抗性基因作為目的基因
B．通過轉基因技術可獲得抗蟲糧食作物，從而增加糧食產量，減少農藥使用
C．通常用一種限制性核酸內切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制性核酸內切酶處理運載體DNA
D．若轉入甘蔗中的外源基因來源于自然界，則生產出來的甘蔗不存在安全性問題
解析：選B　基因工程常以抗生素抗性基因作為標記基因；在基因工程的實驗操作中一定要用同一種限制性核酸內切酶來處理含目的基因的DNA和運載體DNA，使它們產生相同的末端；若轉基因甘蔗中的外源基因來源于自然界，則可能存在食品安全、環(huán)境安全等安全性問題。

9．水母發(fā)光蛋白由236個氨基酸構成，現已將編碼這種蛋白質的基因作為生物轉基因的標記，應用在轉基因技術中。這種蛋白質的作用是()
A．使目的基因順利導入受體細胞
B．使目的基因在宿主細胞中產生多個拷貝
C．使目的基因的轉移易被檢測出來
D．使目的基因成功表達后發(fā)出肉眼可見光波
解析：選C　發(fā)光蛋白由控制水母發(fā)光的基因合成，如通過基因工程將此基因轉入受體細胞后能使該生物發(fā)光，則說明整個的基因工程過程操作成功。
10．在用基因工程技術構建抗除草劑的轉基因煙草過程中，下列操作錯誤的是()
A．用限制酶切割煙草花葉病毒的核酸
B．用DNA連接酶連接經切割的抗除草劑基因和運載體
C．將重組DNA分子導入煙草原生質體
D．用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉基因煙草細胞
解析：選A　限制酶切割的是DNA，而煙草花葉病毒的遺傳物質為RNA；目的基因與運載體的連接由DNA連接酶催化；受體細胞為植物細胞，所以可以是煙草原生質體；目的基因為抗除草劑基因，所以篩選的時候應該用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉基因煙草細胞。
11．下圖表示一項重要生物技術的關鍵步驟，X是獲得外源基因并能夠表達的細胞。下列有關說法不正確的是()
A．X是能合成胰島素的細菌細胞
B．質粒應具有多個標記基因和多個限制酶切點
C．基因與運載體的重組只需要DNA連接酶
D．該細菌的性狀被定向改造
解析：選C　根據圖示，重組質粒導入的是細菌細胞，所以X是能合成胰島素的細菌細胞。質粒作為運載體需要有多個限制酶切點以便轉運多種目的基因，同時應具有標記基因以便于檢測目的基因是否導入受體細胞?；蚺c運載體的重組需要限制酶和DNA連接酶?；蚬こ痰奶攸c是能夠定向改造生物的遺傳性狀。
12．下列高科技成果中，根據基因重組原理進行的是()
①利用雜交技術培育出超級水稻?、谕ㄟ^返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒?、酆}卜經組織培養(yǎng)產生完整植株　④將蘇云金芽孢桿菌的某些基因轉移到棉花體內，培育出抗蟲棉
A．①③B．①②④
C．①④D．①②
解析：選C　通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒屬于誘變育種，其原理為基因突變；胡蘿卜經組織培養(yǎng)形成完整植株屬于無性生殖，體現了細胞的全能性。
13．在培育轉基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanR)常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。如圖為獲得抗蟲棉的技術流程，請據圖回答：
(1)基因工程的基本操作程序主要包括四個步驟：提取目的基因、______________、將目的基因導入受體細胞、
________________________。
(2)要使運載體與該抗蟲基因連接，A過程中首先應使用________進行切割。假如運載體被切割后，得到的分子末端序列為AATTCG，則能與該運載體連接的抗蟲基因分子的末端是()
A．CGTTAAB．AATCCT
C．GCTTTAD．TAAATC
(3)切割完成后，用________將運載體與該抗蟲基因連接，連接后得到的DNA分子稱為________________________________________________________________________。
(4)來自蘇云金桿菌的抗蟲基因能在植物體內成功表達，說明蘇云金桿菌和植物等生物共用________________________________________________________________________。
解析：(1)基因工程的四個步驟中，第二、四步分別是目的基因與運載體結合、目的基因的檢測與鑒定。(2)切割目的基因和運載體時用同一種限制酶，以便切出的黏性末端能夠完成堿基互補配對，并且能連接在一起。(3)目的基因和運載體結合時，用DNA連接酶催化該過程，形成的分子稱為重組DNA分子。(4)同一種基因在不同生物體內合成了相同的蛋白質，說明這些生物的密碼子與氨基酸的對應關系是相同的，即共用一套遺傳密碼。
答案：(1)目的基因與運載體結合　目的基因的檢測與鑒定　(2)限制酶　A　(3)DNA連接酶　重組DNA分子　(4)一套遺傳密碼
14．通過DNA重組技術使原有基因得以改造的動物稱為轉基因動物。運用這一技術可使羊奶中含有人體蛋白質，如圖表示這一技術的基本過程，在該工程中所用的基因“剪刀”能識別的序列和切點是—G↓GATCC—，請回答：
(1)從羊染色體中“剪下”羊的蛋白質基因的酶是________________________________________________________________________，
人體蛋白質基因“插入”后連接在羊染色體中需要的酶是____________。
(2)人體蛋白質基因之所以能連接到羊染色體DNA中，原因是________________________________________________________________________，
人體蛋白質基因導入羊細胞時常用的工具是__________________________。
(3)此過程中目的基因的檢測與表達中的表達是指________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)你認為此類羊產的奶安全可靠嗎？理由是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)剪取目的基因的酶是限制酶，將末端具有互補堿基的DNA片段連接起來的酶是DNA連接酶。(2)不同生物的DNA化學組成和空間結構相同，即具有相同的物質基礎和結構基礎。目的基因導入受體細胞需先與運載體結合，最常用的運載體是質粒，也可以用動物病毒的DNA。(3)基因的表達是指基因通過控制蛋白質的合成來控制生物的性狀，即通過轉錄和翻譯過程合成相應的蛋白質。(4)此題為開放性問題，理由與觀點相對應即可。
答案：(1)限制酶　DNA連接酶　(2)具有相同的物質基礎和結構基礎(有互補的堿基序列)　細菌質?；虿《尽?3)人體蛋白質基因在羊細胞內控制合成人體蛋白質　(4)安全，因為目的基因導入受體細胞后沒有改變，控制合成的人體蛋白質成分沒有改變(或不安全，因為目的基因導入受體細胞后，可能由于羊細胞中某些成分的影響，合成的蛋白質成分發(fā)生一定的改變)
15．如圖表示利用基因工程培育抗蟲棉過程的示意圖，請據圖回答下列有關問題：

(1)科學家在進行圖中[①]操作時，要用____________分別切割運載體和目的基因，還要用________將運載體和目的基因連接起來，形成________。
(2)經過[②]操作將目的基因導入________，然后經過組織培養(yǎng)形成抗蟲棉植株，此過程體現了質粒作為運載體必須具備的兩個條件是________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)下列是幾種氨基酸對應的密碼子，據此推斷圖中合成的多肽的前三個氨基酸的種類(按前后順序排列)____________________________________。
(幾種氨基酸對應的密碼子：甲硫氨酸(AUG)、甘氨酸(GGA)、絲氨酸(UCU)、酪氨酸(UAC)、精氨酸(AGA)、丙氨酸(GCU)。)
(4)經過培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗蟲特性的轉基因植株。經過分析，該植株細胞中含有一個攜帶目的基因的DNA片段，因此可以把它看作是雜合子。理論上，在該轉基因植株自交產生的F1中，仍具有抗蟲特性的植株占總數的________。將上述抗蟲棉植株的后代種子種植下去后，后代往往有很多植株不再具有抗蟲特性，原因是__________________。要想獲得純合子，常采用的方法是________________。
解析：(1)切割運載體和目的基因要用同一種限制性核酸內切酶，使運載體和目的基因形成相同的末端，然后用DNA連接酶將運載體和目的基因連接起來形成重組質粒。(2)將目的基因導入受體細胞，經過組織培養(yǎng)形成抗蟲棉植株。作為運載體必須具有標記基因，以便于進行篩選；能在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存，才能表達一定的性狀。(3)如圖Ⅳ合成多肽的起始密碼子是AUG，所以第一個氨基酸是甲硫氨酸，其余兩個依次是丙氨酸(GCU)和絲氨酸(UCU)。(4)該抗蟲棉植株是雜合子，根據基因分離定律，自交產生的F1中，具有抗蟲特性的植株占總數的3/4，需要進行連續(xù)自交，才能獲得穩(wěn)定遺傳的純合子。
答案：(1)同一種限制性核酸內切酶　DNA連接酶　重組質?！?2)受體細胞　具有標記基因　能在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存　(3)甲硫氨酸、丙氨酸、絲氨酸　(4)3/4　發(fā)生了性狀分離　連續(xù)自交

6.2基因工程及其應用 教學設計案例

一名優(yōu)秀負責的教師就要對每一位學生盡職盡責，教師要準備好教案，這是每個教師都不可缺少的。教案可以讓學生更容易聽懂所講的內容，使教師有一個簡單易懂的教學思路。關于好的教案要怎么樣去寫呢？小編特地為大家精心收集和整理了“6.2基因工程及其應用 教學設計案例”，相信能對大家有所幫助。

基因工程及其應用--案例

一、教學目標的確定

課程標準中與本節(jié)內容相對應的具體內容標準是：關注轉基因生物和轉基因食品的安全性，這也是本節(jié)要達成的主要教學目標。課程標準并未明確指出本章要講述基因工程的內容，考慮到本章教材知識體系的完整性，以及學生達成上述目標所需要的知識基礎，本節(jié)還將簡述基因工程的基本原理，舉例說出基因工程在農業(yè)、醫(yī)藥等領域的應用作為教學目標。

二、--思路

第一課時--流程圖如下。

第二課時--流程圖如下。

三、教學實施的程序

教師組織引導

學生活動

教學意圖

教師利用問題探討，提出問題，組織學生討論、交流看法。

為什么能把一種生物的基因嫁接到另一種生物上？

推測這種嫁接怎樣才能實現？

這種嫁接對品種的改良有什么意義？

教師小結：從雜交育種的局限性切入，人類可以利用基因工程技術按照自己的意愿直接定向改變生物。說明本節(jié)教學目標。

教師肯定學生合理的想法，引發(fā)思考。

你的想法很好，可是用什么樣的方法才能實現你的設想呢？

教師用類比的方法引導學生思考基因工程的大致步驟和所需要的工具：剪刀、針線、運載體等。并用問題啟發(fā)學生：你能想像這種剪刀加漿糊式的嫁接工作在分子水平的操作，其難度會有多大嗎？

以EcoRI為例，構建重組DNA分子模型，體會基因的剪切、拼接、縫合的道理。教師交代清楚EcoRI是已發(fā)現的500多種限制性內切酶中的一種，它是一種從細菌中發(fā)現的能在特定位置上切割DNA分子的酶。它的特殊性在于，它在DNA分子內部下剪刀，專門識別DNA分子中含有的GAATTC這樣的序列，一旦找到就從G和A之間剪斷（參考教科書插圖6-3）。

用同一種限制性內切酶切割后的DNA片斷其末端可以用連接酶來縫合（參考教科書插圖6?4）。這樣剪切拼接就可以形成重組的DNA分子。

將學生分成4個人一組，發(fā)給所需材料，可將構建模型的文字指導（參見選修3《現代生物科技專題》P.6重組DNA分子的模擬操作），復印后發(fā)給各組。

教師提出問題：

1.在制作模型時用到的工具（剪刀和不干膠）各代表什么？比較剪切后的DNA片斷的末端切片，你發(fā)現有什么特點呢？

2.回顧在模型構建過程中，每一步的操作和所用到的工具以及形成的產品，你對重組DNA的操作有什么新的理解？

教師啟發(fā)學生思考重組后的DNA分子還需要特殊的搬運工具運載到受體細胞（如大腸桿菌、動植物細胞）中。

教師用圖片或課件動畫展示質粒的結構及特點。（教科書圖6-5）

細胞擬核之外的小的環(huán)狀DNA分子。

借宿于細菌、霉菌、酵母菌等細胞里，對細胞的正常生活幾乎沒有影響。

能夠自主復制。

可以容易地從細胞中取出或放入。

這些特點使它能夠勝任運載體的工作，攜帶目的基因進入細胞。

教師用多媒體課件或與教科書插圖6-6類似的示意圖，簡要歸納基因工程操作的基本步驟和大致過程。

啟發(fā)學生思考：想像科學家在分子水平上進行這一操作的精確性。

教師小結本節(jié)內容。

布置學生課下搜集基因工程應用的事例及其價值的資料；搜集有關基因工程技術安全性方面的報道、法規(guī)等的資料。

課堂作業(yè)、課后練習：基礎題1、2、3；拓展題。

復習基因工程操作的基本步驟和重要工具。

檢查課前收集到的有關基因工程應用的資料。

導入新課：基因工程的應用。

指定幾名學生匯報，其他人補充。

學生閱讀教科書P.104的內容。

教師總結，并從具體事例引入關于轉基因生物和轉基因食品安全性的爭議，啟發(fā)學生對其安全性問題進行討論。

學生分組討論，教師強調支持某一觀點的論據要充分，要注意科學性、客觀性和邏輯性。

在學生討論的基礎上，與學生協商或按小組指派某個角色，安排角色扮演活動。

教師可將角色扮演的程序、規(guī)則和具體要求以及評價標準事先復印好，分發(fā)給各組，引導學生以小組為單位討論并形成陳述報告要點。

模擬聽證會

議題：近來，一些市民和媒體紛紛向市政府反映了他們對轉基因農產品或轉基因食品安全性的擔憂，呼吁市政府制定條例對轉基因生物及轉基因食品的生產和銷售加以控制。請你作為A-F中的任一角色參加聽證會，就是否應當對轉基因生物與轉基因食品加以限制發(fā)表你的看法。

要求：觀點正確，論據充分，注意科學性，客觀性和邏輯性。

聽證會程序：

1.決策部門的主管陳述聽證會議題及議程（規(guī)則）；

2.控辯雙方分別陳述各自的主張；

3.辯論階段；

4.法律專家代表陳述我國和世界各主要國家和地區(qū)的有關法律法規(guī)；

5.表決有關條例決議案。

師生共同總結，對活動過程和結果做出合理評價。

教師依據教科書P.107的本章小結，對本章內容進行簡要總結。

學生觀察、傳看。

學生列舉自己知道的基因工程產品及利用的例子。

學生分組討論。

學生設想用類似的方法來改造某種生物，使其符合人們某種特定需要，說出具體設想。各小組選派代表陳述觀點。

學生回憶并思考雜交育種的局限性以及基因工程的應用。

明確本節(jié)的學習目標。

學生頭腦中設想嫁接的過程。

學生跟隨教師的引導，思考基因工程的大致步驟：找到目的基因、剪切、拼接、縫合、轉移、表達、檢測，所用到的工具：基因剪刀、基因針線、基因的運載體。

試一試，動手來做一個重組DNA模型。在動手做之前，先要明白分子剪刀和分子針線的用途和使用方法。

學生討論模型構建的具體方法，按指導的方法步驟、依次完成模擬制作過程。并思考教師提出的問題。

學生回答并交流對重組DNA技術的理解。

學生觀看圖片或課件，了解質粒的特點及其運載體功能。

學生和教師一起歸納基因工程操作的幾個步驟。

回憶并回答教師提出的問題。

匯報并交流課前收集資料的情況。

匯報、交流。

學生分組，四人一組，對教科書P.105資料分析中的兩種觀點進行思考、討論，找出支持某一觀點的有力論據。

學生站在所扮演角色的立場上，收集證據，按規(guī)定程序陳述。

每個小組選擇其中一個角色，準備陳述提綱和辯論材料，做到尊重科學、體察民意、以理服人、客觀公正、民主決策。

學生參與總結和評價。

從具體的事例出發(fā)，集中學生注意力。

通過實例，激發(fā)學生想像，引起學生興趣。

由雜交育種到基因工程，體現了技術的發(fā)展和突破。

類比能使學生形象地理解剪、接、導的過程。

通過動手構建模型，加深對重組DNA技術基本原理的認識。

分組操作，便于合作交流。

不僅動手做，而且要動腦想，才能突出模擬制作的教育價值。

質粒的知識比較深，教師呈現并簡要介紹，學生聽取其特點，明白為什么質粒能被用來作為基因運載體。

只要歸納其大致過程即可，不必加深擴展。

為下節(jié)課的學習和討論做準備。

掌握學生課前準備的情況。

基因工程的應用最好由學生自己列舉，教師總結歸納。

通過討論，激發(fā)興趣，引起學生的關注。

通過角色扮演活動，擺事實、講道理，培養(yǎng)學生的民主意識和應用所學知識參與公共事務決策的公民意識。

體驗科學、技術對社會的影響。達到激趣、引思、導辯、表達、交流、傾聽等效果。

客觀公正的評價和總結有利于激發(fā)和調動學生參與課堂教學活動的積極性和主動性。

教師幫助學生理出本章的主線，強化STS教育。

第六章第2節(jié)基因工程及其應用

基因工程及其應用（2）學案

作為優(yōu)秀的教學工作者，在教學時能夠胸有成竹，作為高中教師就要早早地準備好適合的教案課件。教案可以讓學生更好的吸收課堂上所講的知識點，幫助高中教師提前熟悉所教學的內容。我們要如何寫好一份值得稱贊的高中教案呢？小編經過搜集和處理，為您提供基因工程及其應用（2）學案，歡迎閱讀，希望您能閱讀并收藏。

第6章（從雜交育種到基因工程）
第課時課題名稱
時間第周星期課型新授課主備課人張勤讓
目標1.舉例說出基因工程在農業(yè)、醫(yī)藥等領域的應用。
2.關注轉基因生物和轉基因食品的安全性。
重點基因工程在農業(yè)、醫(yī)藥等領域的應用二次備課
難點基因工程在農業(yè)、醫(yī)藥等領域的應用
自
主
學
習一、學生閱讀課本104-105頁第一段
依據課本歸納基因工程的應用兩個主要方面
1、基因工程與作物育種
（1）我國科學家培育抗棉鈴蟲的轉基因抗蟲棉的相關問題
（2）該科技成果在環(huán)保上的重要作用
（3）人們利用基因工程方法培育出了的轉基因作物和轉基因動物。
2、基因工程和藥物研制
轉基因藥物有那些？

二、學生閱讀課本105-106頁包括資料分析,明確:
1.什么是轉基因生物？

2.什么是轉基因食品？

3.討論：轉基因生物和轉基因食品的安全性

生成問題：
精
講
互
動下圖是利用基因工程技術生產人胰島素的操作過程示意圖，請據圖回答：
(1)能否利用人的皮膚細胞來完成①過程?___。為什么?______________________。
(2)過程②、③必需的酶分別是、。
(3)在利用AB獲得C的過程中，必須用___切割A和B，使它們產生相同的_，再加入，才可形成C。
(4)為使過程⑧更易進行，可用(藥劑)處理D。等
(5)圖中的B起到運載體的作用，它應該符合的條件為________，能起到這種作用的有等。圖中的D是基因工程中的__細胞,能作這種細胞的有等。

達
標
訓
練1．有關基因工程的成果及應用的說法，正確的是（）
A用基因工程方法培育的抗蟲植物也能抗病毒
B基因工程在畜牧業(yè)上應用的主要目的是培養(yǎng)體型巨大、品質優(yōu)良的動物
C目前任何一種藥物都可以運用在基因工程來生產。
D基因工程在農業(yè)上的應用主要是培育高產、穩(wěn)定、品質優(yōu)良和具有抗逆性的農作物。
2.下列關于基因工程的敘述，正確的是：（）
A．基因工程經常以抗菌素抗性基因為目的基因
B．細菌質粒是基因工程常用的運載體
C．通常用一種限制性內切酶處理含目的基因的DNA，用另一種處理運載體DNA
D．為育成抗除草劑的作物新品種，導入抗除草劑基因時只能以受精卵為受體
3．與“限制性內切酶”作用部位完全相同的酶是：（）
A．反轉錄酶B．RNA聚合酶C．DNA連接酶D．解旋酶
4．1987年，美國科學家將螢火蟲的螢光素基因轉入煙草植物細胞，獲得高水平的表達。長成的植物通體光亮，堪稱自然界的奇跡。這一研究成果表：（）
①螢火蟲與煙草植物的DNA結構基本相同
②螢火蟲與煙草植物共用一套遺傳密碼/
③煙草植物體內合成了螢光素
④螢火蟲和煙草植物合成蛋白質的方式基本相同
A．①和③B．②和③C．①和④D．①②③④
5．蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因導入棉花細胞是否已表達，其檢測方法是：（）
A．是否有抗生素抗性B．是否能檢測到標記基因
C．是否有相應的性狀D．是否能分離到目的基因
6．科學家通過基因工程培育抗蟲棉時，需要從蘇云金芽孢桿菌中提取出抗蟲基因，“放入”棉花的細胞中與棉花的DNA結合起來并發(fā)揮作用，請回答下列有關問題：
（1）從蘇云金芽孢桿菌中切割抗蟲基因所用的工具是，此工具主要存在于中，其特點是　。

（2）進行基因操作一般要經過的四個步驟
是、、　、。