高中生物教案必修三

第三節(jié)基因工程與轉基因生物。

第三節(jié)基因工程與轉基因生物

一：學習目標

1.閱讀基因工程中抗蟲棉的獲取過程，理解基因工程的概念，感受科學實驗探究的過程，感悟科學家在實驗中嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。

2．理解基因工程的基本過程也就是四個基本操作步驟。

3．理解基因工程的應用以及可能帶來的安全問題。

二、學習重點：

1．基因工程概念中的例子（抗蟲棉的獲取過程）

2.基因工程的基本過程也就是四個基本操作步驟(人生長激素制造的過程)

3.轉基因生物（微生物、植物、動物基因工程成果展示）

三、學習難點：

1.限制酶和DNA連接酶

2.重組DNA

3.基因工程的基本步驟

四、知識精要

1、基因工程的概念：基因工程是指依據(jù)預先設計的藍圖，用人工方法將某種生物的基因，接合到另一種生物的基因組DNA中并使其表達，使后者獲得新的遺傳性狀，產(chǎn)生出人類所需要的產(chǎn)物，或創(chuàng)造出新的生物類型的現(xiàn)代生物技術。2、抗蟲棉的獲取過程所需要的三種工具:(1)是切割DNA分子獲得抗蟲基因的酶，俗稱“化學剪刀”；(2)是連接抗蟲基因和運載體的酶，俗稱“化學漿糊”；(3)是將重組DNA導入細胞中的運載體，俗稱“分子運輸車”。3、基因工程中的四個基本操作步驟：(1)獲取目的基因；(2)目的基因與運載體重組；(3)重組DNA導入受體細胞；(4)篩選含目的基因的受體細胞。4、轉基因技術的應用：(1)微生物基因工程；(2)植物基因工程，“抗病毒煙草”等；(3)動物基因工程，“巨型小鼠”等。5、轉基因生物產(chǎn)品的安全性：(1)轉基因生物本身是否會對生態(tài)環(huán)境造成不利的影響；(2)轉基因生物產(chǎn)品是否會對人類的健康造成損害。五、學習過程指導

1、基因工程的概念

在學習新知識時，，先復習舊知識（基因的概念？DNA是如何傳遞遺傳信息的？中心法則的內容？）再思考問題：是否可以將一種生物的基因轉移到另一種生物的基因組中，并使其表達出具有特定用途的產(chǎn)物或創(chuàng)造出新的生物類型呢？（用實驗事實證明）●怎樣解決農(nóng)民棉花蟲害問題？●抗蟲棉的獲取過程●基因工程中的三種操作工具：①；②；③?；蚬こ讨匈|粒作為運載體的條件是：（1）(能裝載目的基因)（2）（能為受體細胞所接納）（3）(能自我復制)（4）(帶有可供識別的標志基因)●基因工程的操作步驟：

操作對象：

操作水平：

基本過程：結果：實質：

基　因

DNA分子水平　

剪切

重組

導入

篩選

人類需要的基因產(chǎn)物

基因重組

●轉基因技術的應用：

●轉基因生物產(chǎn)品的安全性：

鞏固性練習：（課堂完成，檢測課堂學習效果）

1、生物學家通過基因工程培育出了能夠通過乳房生物反應器生產(chǎn)人的血清蛋白。

（1）在基因工程的操作中，目的基因是怎樣獲取的？

（2）“分子手術刀”__，（3）“分子縫合針”，（4）“分子運輸車”。（5）操作步驟：從人的____________獲取目的基因；目的基因與____________結合構建基因表達載體；在基因表達載體中還應插入___________和終止子。然后把基因表達載體導入牛的____________，通過發(fā)育形成的牛體細胞含人的_________________，成熟的牛產(chǎn)的的奶中含有___________________，證明基因操作成功。(6)人的基因在牛體內能表達,說明人和牛___________2、基因操作的基本操作程序

①基因操作一般要經(jīng)歷四個基本步驟：①；②；③；④。

②目的基因獲取的方法主要有和兩種。

3、基因工程是DNA分子水平的操作，下列有關基因工程的敘述中，錯誤的是
A.所用的工具酶是限制酶，DNA連接酶B.載體與目的基因必須用同一種限制酶處理
C.限制酶只用于切割獲取目的基因D.帶有目的基因的載體是否進入受體細胞需檢測

4、“轉基因動物”是指（）A．含有可利用基因的動物B.基因組中插入外源基因的動物C．本身具有抗體蛋白類的動物D.能表達基因信息的動物5、想要獲得既高產(chǎn)又抗病毒、抗寒、抗旱、抗除草劑等多重優(yōu)點的農(nóng)作物，以下哪種方法能做到（）A．細胞融合技術B.轉基因技術C.組織培養(yǎng)技術D.人工誘變6、下列哪項不是轉基因成果（）A．清除石油污染的假單抱桿菌B．轉基因抗蟲棉C．高產(chǎn)青霉素菌株D．巨型小鼠7、下列關于質粒的敘述，正確的是（）

A、質粒是廣泛存在于細菌細胞中的一種顆粒狀細胞器

B、質粒是細菌細胞質中能夠自主復制的小型環(huán)狀DNA分子

C、質粒只有在導入宿主細胞后才能在宿主細胞內復制

D、細菌質粒的復制過程一定是在宿主細胞外獨立進行的

答案：1、（1）從人的基因組文庫獲得（2）限制性內切酶（或限制酶）（3）DNA連接酶（4）基因進入受體細胞的載體（5）基因組文庫載體啟動子受精卵血清蛋白基因人的血清蛋白（6）共用一套密碼子2、略3、C4、B5、B6、C7、B拓展性練習：（課后完成，形成知識遷移）

1、下列關于各種酶作用的敘述，不正確的是（）
A．DNA連接酶能使不同脫氧核苷酸的磷酸與脫氧核糖連接
B．RNA聚合酶能與基因的特定位點結合，催化遺傳信息的轉錄
C．一種DNA限制酶能識別多種核苷酸序列，切割出多種目的基因
D．胰蛋白酶能作用于離體的動物組織，使其分散成單個細胞
2、根據(jù)mRNA的信息推出獲取目的基因的方法是（）
A.用DNA探針測出目的基因B.用mRNA探針測出目的基因
C.用mRNA反轉錄形成目的基因D.用PCR技術擴增mRNA

3、堿基互補配對發(fā)生在下列哪些生理過程或生物技術中：（）
①種子的萌發(fā)②病毒的增殖過程③細菌的二分裂過程④目的基因與運載體的結合⑤DNA探針的使用⑥分泌蛋白的加工和運輸
A．①②③④⑤B．①②③④⑤⑥

C．②④⑤D．②③⑤⑥
4、以下關于蛋白質工程的說法正確的是（）
A.蛋白質工程只能生產(chǎn)天然的蛋白質B.蛋白質工程就是酶工程的延伸
C.蛋白質工程就是用蛋白酶對蛋白質進行改造D.蛋白質工程以基因工程為基礎

5、轉基因抗蟲棉可以有效地用于棉鈴蟲的防治。在大田中種植轉基因抗蟲棉的同時，間隔種植少量非轉基因的棉花或其他作物，供棉鈴蟲取食。這種做法的主要目的是

A.維持棉田物種多樣性

B.減緩棉鈴蟲抗性基因頻率增加的速度

C.使食蟲鳥有蟲可食

D.維持棉田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動

6、試管嬰兒、試管苗和克隆羊三者均屬于生物工程技術的杰出成果，下面敘述正確的是

A都屬于無性生殖能保持母本性狀

B都是細胞工程的技術范圍

C都充分體現(xiàn)了體細胞的全能性

D都不會發(fā)生基因重組和變異

答案：1、C2、C34、D5、B6、B

1、DNA聚合酶與DNA連接酶的區(qū)別

①DNA連接酶:用于連接各種DNA片段，使不同基因重組。將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復被限制酶切開了的磷酸二酯鍵

②DNA聚合酶：用于合成DNA片段及制備DNA探針，連接部位和DNA連接酶相同，但連接的對象是游離的脫氧核苷酸。

訓練1：酶是生物體內具有催化作用的一類有機物，下列有關不同酶作用的敘述，正確的是（）

A．DNA連接酶能使不同脫氧核苷酸的脫氧核糖與含氮堿基連接起來

B．DNA聚合酶能將兩條脫氧核苷酸鏈間的磷酸二脂鍵連接起來

C．一種限制酶只能識別一種核苷酸序列，切割出兩個相同的末端

D．DNA連接酶和DNA聚合酶作用相同，都是連接氫鍵

2、切割目的基因與切割運載體用同一種限制酶

限制性核酸內切酶：用于有規(guī)律地切割DNA，把提供的DNA原材料切割成具有特定末端的DNA片段，同種限制酶切割得到的末端相同，作用部位是兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。

訓練2：(2003年江蘇高考題)下列關于基因工程的敘述，正確的是（）

A、基因工程經(jīng)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、通常用一種限制性核酸內切酶處理含目的基因的DNA，用另一種處理運載體DNA

D、為培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載體

3、體內DNA自我復制與體外PCR的區(qū)別與聯(lián)系

解旋酶

溫度

DNA聚合酶

DNA復制

需要

恒溫

普通DNA聚合酶

PCR技術

不需要，加熱解旋

溫度不斷變化

熱穩(wěn)定DNA聚合酶

訓練3：聚合酶鍵式反應（PCR）是生物學家在實驗室以少量制品制備大量DNA的生化技術，反應中新合成的DNA又可以作為下一輪循環(huán)的模板。其過程如下：

（1）在制備DNA的反應系統(tǒng)中應該加入的物質是

。

（2）此過程與生物體內DNA的復制都需要解旋，

試說明它們的不同之處。

（3）舉出此過程與轉錄的不同點（試舉兩例）

①；

②。

：

1、C2、B

3、（1）引物、模板DNA、四種脫氧核苷酸、熱穩(wěn)定DNA聚合酶

（2）此過程所需溫度為90~95℃，不需解旋酶參與，所需DNA聚合酶需耐高溫；DNA復制過程是在正常全溫下進行，需DNA解旋酶和普通DNA聚合酶參與。

（3）

項目

模板

原料

酶

PCR

DNA的兩條鏈

四種脫氧核苷酸

熱穩(wěn)定DNA聚合酶

轉錄

DNA的一條鏈

四種核糖核苷酸

解旋酶、RNA聚合酶

學習性自我形成評價：

1、對這節(jié)課的主要知識內容，我掌握的程度是：（）

A、完全掌握；B、基本掌握；C、部分掌握；D、未掌握。

2、對課堂作業(yè)，我完成的程度是（）

A、獨立完成；B、討論后完成；C、只能完成小部分；D、不能完成

3、這節(jié)課我的收獲與感悟：

4、我還沒弄懂的地方是：

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基因工程的應用

古人云，工欲善其事，必先利其器。教師要準備好教案，這是教師工作中的一部分。教案可以讓學生們能夠更好的找到學習的樂趣，幫助教師能夠井然有序的進行教學。那么一篇好的教案要怎么才能寫好呢？下面的內容是小編為大家整理的基因工程的應用，希望對您的工作和生活有所幫助。

輔導教案
基礎鏈接溫故知新
一、遺傳變異與育種
1．利用________的原理，有目的地將兩個或多個________的優(yōu)良性狀組合在一起，再通過選擇和培育，創(chuàng)造新品種的技術叫雜交育種。通過誘變技術，使生物發(fā)生________，創(chuàng)造新的基因和基因型，從而改良生物品種。
2．單倍體育種的特點，其一，________，僅用2年即可獲得可育純種；其二，________，提高效率。多倍體育種常用的方法是用________處理萌發(fā)的種子或幼苗。
二、遺傳與人類健康
1．由細胞中的________在結構或功能上發(fā)生了改變引起的人類疾病，稱為遺傳病。
2．基因治療遺傳病的一種方法是為細胞補上丟失的基因或________，以達到治療的目的。
三、生物多樣性
生物多樣性包括生態(tài)系統(tǒng)多樣性、物種多樣性和________多樣性。
一、1.基因重組　(優(yōu)良)品種　基因突變
2．縮短育種年限　排除顯隱性干擾　秋水仙素
二、1.遺傳物質
2．改變病變的基因
三、遺傳
聚焦科技掃描知識
隨著基因工程的誕生和技術的發(fā)展，目前基因工程已成為生物科學的核心技術，已經(jīng)廣泛應用于農(nóng)牧業(yè)和醫(yī)藥衛(wèi)生等領域，并取得了巨大成就。
一、基因工程與遺傳育種
1．轉基因植物(transgenicplant)
(1)優(yōu)點：克服了遠緣種及種間雜交不育或不能雜交的障礙，產(chǎn)生我們所需要的優(yōu)良性狀。同時還縮短了育種周期。
缺點：技術難度大，技術要求高。
(2)產(chǎn)生過程：
ks5u
(3)成果：
植物基因工程的成果都是由兩方面組成：一是外源基因來源；二是外源基因的表達成果。

①抗性轉基因植物
抗蟲植物：(殺蟲基因)如棉、玉米、馬鈴薯、番茄等。
抗病植物：(抗菌蛋白基因)如煙草、番茄、苜蓿、馬鈴薯等。
抗除草劑植物：(抗除草劑基因)如煙草、番茄、馬鈴薯等。
抗鹽堿植物：(調節(jié)細胞滲透壓的基因)如大麥、番茄等。
抗旱植物：調節(jié)細胞滲透壓的基因)如小麥、玉米、大豆。
抗寒植物：(抗凍蛋白基因)如番茄。
②改良植物品質
轉基因延熟番茄和轉基因矮牽牛。
2.轉基因動物(transgenicanimal)
提高動物生長速度，導入的是生長激素基因而不是生長素基因。ks5u

轉基因動物是指轉入了外源基因的動物。
(1)提高動物的生長速度的基因：外源生長激素基因。
(2)成果：轉基因鼠、轉基因鯉魚。
二、基因工程與疾病治療
1．基因工程藥物
基因工程藥物，是重組DNA的表達產(chǎn)物。廣義地說，凡是在藥物生產(chǎn)過程中涉及用基因工程的，都可以稱為基因工程藥物。
青霉素是由青霉菌產(chǎn)生的，不是通過基因工程生產(chǎn)的。

利用基因工程培育“工程菌”來生產(chǎn)藥品，是基因工程的低成本高效益的工程產(chǎn)業(yè)，可以通過轉基因培育的工程菌(如大腸桿菌)生產(chǎn)人胰島素、人生長激素、干擾素、乙肝疫苗等。
(1)胰島素
①化學本質：蛋白質。
②合成過程：
③作用：降血糖(治療依賴型糖尿病的有效藥物)。
(2)干擾素
①化學本質：糖蛋白。
②作用：抗病毒、抗細胞分裂和免疫調節(jié)等，治療病毒性肝炎和腫瘤的藥物。
(3)乙型肝炎疫苗：可用來預防病毒性肝炎，可通過疫苗增強人體的免疫能力。
下面以人胰島素為例，圖示轉基因藥物的生產(chǎn)過程。
2．基因治療
(1)含義：向目標細胞中引入正常功能的基因，以糾正或補償基因的缺陷，達到治療的目的。
(2)實例：第一例基因治療是美國在1990年進行的。當時，有個小女孩由于體內腺苷酸脫氨酶缺乏而患了嚴重的復合型免疫缺陷癥。科學家對她進行了基因治療并取得了成功。這一開創(chuàng)性的工作標志著基因治療已經(jīng)從實驗研究過渡到臨床實驗。1991年，我國首例B型血友病的基因治療臨床實驗也獲得了成功。

基因治療的實質是把正?；驅氩∪梭w內，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，并不是直接修復缺陷基因。

(3)基因治療進行的程序
若T淋巴細胞中腺苷酸脫氨酶基因(ada)發(fā)生了突變，不能合成腺苷酸脫氨酶(ADA)，從而不能產(chǎn)生抗體，造成免疫功能低下，不能抵抗病原微生物的威脅。
通過基因治療，使缺陷細胞得到修復，成千上萬的轉基因T淋巴細胞注射到患者體內，癥狀得到緩解。
(4)研究現(xiàn)狀
有了一定的成果，但仍處于初級階段。
三、基因工程與生態(tài)環(huán)境保護
基因工程可用于被污染環(huán)境的凈化。
(1)利用基因工程技術對自然界存在的能夠分解石油的細菌進行改造，大大提高分解石油的效率。
(2)用轉基因開發(fā)具有生物可降解的新塑料，如聚羥基烷酯。
(3)利用轉基因微生物吸收環(huán)境中的重金屬、降解有毒化合物和處理工業(yè)廢水。
綱舉目張理清結構
基因工程自誕生以來，已經(jīng)創(chuàng)造出了巨大的經(jīng)濟效益。在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥和醫(yī)學、環(huán)境保護等領域也展示出了美好的前景。[Ks5u]
突破難點化解疑點
1．以鐮刀型細胞貧血癥的治療過程為例，說明基因治療的過程。
探究發(fā)現(xiàn)：ks5u
步驟過程ks5u
獲取正常的血紅蛋白基因用限制性核酸內切酶從人的DNA分子中切取血紅蛋白基因
形成重組載體DNA用同一種限制性核酸內切酶在載體DNA上切開一個切口，用DNA連接酶將正常血紅蛋白基因連接在載體DNA上，形成重組載體
重組載體的轉化與篩選將攜帶正常血紅蛋白基因的重組載體導入患者的造血干細胞中，用選擇培養(yǎng)基篩選出含重組質粒的造血干細胞
將含正常血紅蛋白基因的造血干細胞回輸給患者將攜帶正常血紅蛋白基因的造血干細胞輸入患者骨髓中，此造血干細胞產(chǎn)生含正常血紅蛋白的紅細胞，以根治鐮刀型細胞貧血癥

我的發(fā)現(xiàn)：

2．分析說明基因治療存在的問題與倫理。
探究發(fā)現(xiàn)：(1)導入基因的穩(wěn)定高效表達
導入的方法、使用的受體細胞等都會影響到基因導入的效率和基因的表達，因此在基因工程操作時要進行篩選和培養(yǎng)。骨髓作為受體細胞使用的最多，對它進行細胞培養(yǎng)、干細胞分化、使用造血因子等方法可增加基因的穩(wěn)定高效表達。
(2)導入基因的安全性
導入的基因是否引起重要基因的失活或更嚴重地激活一個原癌基因，目前還不十分清楚，因此要重視基因的安全性問題。
(3)基因治療與社會倫理道德
體細胞基因治療是符合倫理道德的，但試圖糾正生殖細胞遺傳缺陷或通過遺傳工程手段來改變正常人的遺傳特征卻引起爭議。
我的發(fā)現(xiàn)：

3．利用微生物生產(chǎn)藥物有何優(yōu)越性？
探究發(fā)現(xiàn)：所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質基因，導入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質類藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：
(1)利用活細胞作為表達系統(tǒng)，表達效率高，無需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量的藥品。
(2)可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。例如，傳統(tǒng)的胰島素生產(chǎn)方式是從豬和羊的胰腺中提取，獲得1g胰島素大約需要100kg的豬胰臟，生產(chǎn)成本高，價格昂貴；但利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)即能大量生產(chǎn)(1000L大腸桿菌發(fā)酵液可得到100g胰島素)，又不需要從動物或人體上獲取原料。
(3)降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。
我的發(fā)現(xiàn)：

遺傳和基因工程

一名優(yōu)秀的教師在教學方面無論做什么事都有計劃和準備，作為教師就要精心準備好合適的教案。教案可以讓上課時的教學氛圍非?；钴S，有效的提高課堂的教學效率。寫好一份優(yōu)質的教案要怎么做呢？下面是小編幫大家編輯的《遺傳和基因工程》，僅供您在工作和學習中參考。

選修本
第12課時　遺傳和基因工程——基因工程簡介

知識精華
1、基因工程的概念：又叫________技術或DNA重組技術。它是按照人們意愿，把一種生物的基因導入到另一種生物的細胞中，定向的改變生物性狀。
2、基因操作的工具
（1）基因的__________――――限制性內切酶。
（2）基因的__________――――DNA連接酶。
（3）基因的__________――運載體。
3、基因操作的基本步驟
（1）提取____________________――直接分離基因和人工合成基因。
（2）目的基因與__________結合――使目的基因載入到運載體中，形成重組DNA。
（3）將目的基因導入______細胞――常采用顯微注射技術和感染法
（4）目的基因的________與表達――據(jù)運載體上的標記基因判斷導入與否，據(jù)受體細胞表現(xiàn)出特定的性狀，判斷目的基因表達與否。
4、基因工程的成果與發(fā)展前景
（1）醫(yī)藥衛(wèi)生：生產(chǎn)基因工程藥品；基因診斷（DNA探針）；基因治療。
（2）農(nóng)牧業(yè)及食品工業(yè)：農(nóng)業(yè)上獲得具抗性能力的新品種；畜牧養(yǎng)殖業(yè)培養(yǎng)優(yōu)良品種的轉基因動物；食品業(yè)為人類開辟新的食物來源。
（3）環(huán)境保護：環(huán)境監(jiān)測；環(huán)境的凈化

例題領悟
例1、下列關于質粒的敘述，正確的是（）
A、質粒是廣泛存在于細菌細胞中的一種顆粒狀細胞器
B、質粒是細菌細胞質中能夠自主復制的小型環(huán)狀DNA分子
　C、質粒只有在導入宿主細胞后才能在宿主細胞內復制
　D、細菌質粒的復制過程一定是在宿主細胞外獨立進行的
解析：從兩個方面分析，（1）質粒是一個小型環(huán)狀DNA分子，它可以進入細菌細胞，存在于細胞內，但它不是宿主細胞的細胞器；（2）質粒是一個重要的運載體，通常利用質粒與目的基因結合，形成重組質粒。答案：B
例2、下列不屬于獲得目的基因的方法是?。ǎ?br> 　A、“鳥槍法”B、轉錄法
　C、反轉錄法D、根據(jù)已知氨基酸序列合成法
解析：從兩個方面分析，（1）獲取目的基因的途徑有兩條：一條是直接分離基因；另一條是人工合成基因。直接合成基因也就是“鳥槍法”；人工合成基因又有兩條途徑，一條是“逆轉錄法”，另一條是根據(jù)已知的氨基酸序列合成基因；（2）所謂轉錄是指以DNA的一條鏈為模板，遵循堿基互補配對原則合成ｍRNA的過程，此過程不能獲得DNA（基因）。答案：B

自我評價
一、選擇題
1、從浩瀚的“基因海洋”中獲得特定的目的基因的方法有（）
①從供體細胞的DNA中直接分離基因?、趶氖荏w細胞的DNA中直接分離基因?、廴斯ず铣苫颌軓椭?br> A、①②B、①③C、③④D、②④
2、下列說法正確的是（）
A、質粒是基因工程中唯一的運載工具
B、人工合成基因可以以RNA為模板
C、檢測到標記基因所表達出來的性狀，則說明受體細胞中的目的基因已成功表達
D、重組的DNA分子必須含有抗藥性基因，即標記基因。
3、下列說法正確的是（）
A、基因治療主要是對缺陷的細胞進行修復
B、基因工程的產(chǎn)品是獲得大量的目的基因
C、用苯丙氨酸羥化酶基因探針可以檢測出鐮刀型細胞貧血癥
D、用DNA探針檢測飲水中病毒的含量，可精確到10個病毒每噸水
4、下列說法不正確的是?。ǎ?br> A、基因的運載體從本質上來看是一種分子量較小的DNA分子
B、蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因可以通過基因工程在棉花細胞中表達
C、基因工程的產(chǎn)品往往是一些蛋白質類物質
D、“工程菌”是從自然界分離出來，可作為基因工程中的受體細胞
5、基因工程中科學家常采用細菌、酵母菌等微生物作為受體細胞的原因是
A、結構簡單，操作方便B、繁殖速度快　（）
C、遺傳物質含量少，易操作D、性狀穩(wěn)定，變異少
二、簡答題
6、中國科學家陳炬成功地把人的抗病毒干擾素基因植入煙草的細胞中并“嫁接”到其DNA分子上，使煙草獲得了抗病毒的能力。試分析回答：
（1）人的抗病毒干擾素的化學本質是＿＿＿＿＿＿＿。
（2）在該實驗操作過程用到的工具酶有＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。
（3）人的抗病毒干擾素基因之所以能“嫁接”到植物的DNA分子上去，是因為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（4）煙草有了抗病毒的能力，這表明煙草體內產(chǎn)生了＿＿＿＿＿＿＿＿。這個事實說明，人和植物共同有一套＿＿＿＿＿＿＿＿，蛋白質的合成方式＿＿＿＿＿＿＿＿。
（5）這個事實也說明，現(xiàn)代地球上的生物是由共同的原始祖先經(jīng)過漫長的地質年代進化而來,它們之間有著或遠或近的＿＿＿＿＿＿＿關系。

自我評價答案
一、1、B　2、B　3、D　4、D　5、B
二、6、（1）蛋白質　
（2）限制性內切酶　DNA連接酶
（3）人和植物的DNA分子，具有相同的結構（雙螺旋結構）和化學組成（基本組成單位）
（4）人的干擾素基因　遺傳密碼　轉錄和翻譯
（5）親緣

基因工程的應用教案

第2節(jié)(學案)　基因工程及其應用

學習導航

1.學習目標

（1）簡述基因工程的基本原理。

（2）舉例說出基因工程在農(nóng)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。

2.學習建議

（1）本節(jié)學習的重點是基因工程的基本原理和大致過程。在理解基因工程的基本原理的基礎上，記住限制酶和質粒的特點以及基因工程的操作過程：用“工具”對目的基因進行“提、剪、拼、接、導、檢”。從而進一步明確基因工程就是按照人們的意愿，把一種生物的基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。

（2）對幾種常用育種方法進行列表比較，總結從雜交育種到基因工程發(fā)展的歷程（見下表）。

育種方法

處理方法

原理

優(yōu)缺點

實例

雜交育種

基因重組

誘變育種

基因突變

單倍體育種

染色體變異

多倍體育種

染色體變異

基因工程育種

基因重組

（3）在了解基因工程各種應用的基礎上，理解基因工程應用的利與弊。并搜集有關資料，進行思考，以分析、想像、推斷和辯論相結合的方法，圍繞基因工程的利與弊，分析討論是否需要關注轉基因食品和轉基因生物。

自我測評

一、選擇題

1.下列有關基因工程的敘述中，正確的是（）。

A.基因工程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，用另一種限制性內切酶處理運載體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

2.下列有關質粒的敘述中，正確的是（）。

A.質粒是廣泛存在于細菌細胞內的一種顆粒狀細胞器

B.質粒是僅存于細菌細胞中能自我復制的小型環(huán)狀DNA分子

C.質粒只有在侵入宿主細胞后才能復制

D.質粒的復制過程一定是在宿主細胞外獨立地進行

3.科學家們經(jīng)過多年的努力，創(chuàng)立了一種新興的生物技術——基因工程，實施該工程的最終目的是（）。

A.定向提取生物體DNA分子　B.定向對DNA分子進行人工“剪切”

C.定向改造生物的遺傳性狀　D.在生物體外對DNA分子進行改造

4.采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基因的做法中，正確的是(　)。

①將毒素蛋白注射到棉受精卵中?、趯⒕幋a毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中

③將編碼毒素蛋白的DNA序列，與質粒重組，導入細菌，用該細菌感染棉的體細胞，再進行組織培養(yǎng)?、軐⒕幋a毒素蛋白的DNA序列，與細菌質粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵

A.①②　B.②③　C.③④　D.①④

5.1976年，人類首次獲得轉基因生物，即將人的生長抑制素因子的基因轉入大腸桿菌，并獲得表達。這里的表達是指該基因在大腸桿菌內（）。

A.能進行DNA復制B.能進行轉錄和翻譯

C.能合成生長抑制素因子D.能合成人的生長激素

6.要將目的基因與運載體連接起來，在基因操作中應選用（）。

A.只需DNA連接酶B.同一種限制酶和DNA連接酶

C.只需限制酶　D.不同的限制酶和DNA連接酶

7.我國科學工作者培育成的抗棉鈴蟲的轉基因抗蟲棉，其抗蟲基因來源于（）。

A.普通棉的突變基因　B.棉鈴蟲變異形成的致死基因

C.寄生在棉鈴蟲體內的線蟲基因D.蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因

8.實施基因工程第一步的一種方法是把所需的基因從供體細胞內分離出來，這要利用限制性內切酶。從大腸桿菌中提取的一種限制性內切酶EcorI，能識別DNA分子中的GAATTC序列，切點在G與A之間。這是應用了酶的（）。

A.高效性B.專一性C.多樣性D.催化活性受外界條件影響

9.基因工程中常采用細菌、酵母菌等微生物作為受體細胞，原因是（）。

A.結構簡單，操作方便B.繁殖速度快

C.遺傳物質含量少D.性狀穩(wěn)定，變異少

10.下列各項中，說明目的基因完成了表達的是（）。

A.棉株中含有殺蟲蛋白基因B.大腸桿菌中具有胰島素基因

C.酵母菌中產(chǎn)生了干擾素　D.抗病毒基因導入土豆細胞中

11.下列黏性末端屬于同一種限制酶切割而成的是（）。

A.①②B.①③C.①④D.②③

12.上海醫(yī)學遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達水平的新方法，使轉基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍。“轉基因動物”是指（）。

A.提供基因的動物B.基因組中增加外源基因的動物

C.能產(chǎn)生白蛋白的動物D.能表達基因信息的動物

13.下列關于限制酶的說法中，不正確的是（）。

A.限制酶廣泛存在于各種生物中，微生物中很少分布

B.一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列

C.不同的限制酶切割DNA的切點不同

D.限制酶的作用是用來提取目的基因

14.下列各項中，與基因工程無關的是（）。

A.選擇“工程菌”來生產(chǎn)胰島素B.培育轉基因抗蟲棉

C.人工誘導多倍體D.利用DNA探針檢測飲用水是否含有病毒

15.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步驟是（）。

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

二、非選擇題

16.下圖為表示從蘇云金桿菌分離出來的殺蟲晶體蛋白基因(簡稱Bt基因)及形成轉基因抗蟲植物的圖解。請根據(jù)圖回答下面的問題。

（1）在下列含有ATP、有關的酶的試管中，大量而快捷獲取Bt基因最佳方案是（）。

（2）寫出b過程的表達式：　。

（3）由于不同的Bt菌株產(chǎn)生的晶體蛋白質不同，其根本原因是由于組成不同菌株DNA的（）。

A.脫氧核苷酸種類不同　B.空間結構不同

C.脫氧核苷酸排列順序不同　D.合成方式不同

（4）活化的毒性物質應是一種　分子，活化的毒性物質全部或部分嵌合于昆蟲的細胞膜上，使細胞膜產(chǎn)生孔道，導致細胞由于平衡的破壞而破裂。

（5）任何科學技術都是雙刃劍，談談轉基因技術的利與弊：

17.右圖是將人的生長激素基因導入細菌D細胞內，產(chǎn)生“工程菌”的示意圖。所用的基因運載體為質粒A。若已知細菌D細胞內不含質粒A，也不含質粒A上的基因，質粒A導入細菌后能正常表達。

(1)圖中利用A和B產(chǎn)生的C稱，它通常在體外完成，完成此過程使用的工具酶有。

(2)目前將C導入細菌的效率不高，在導入前一般要用處理細菌，以增大細菌細胞壁的通透性。

(3)在導入完成后得到的細菌，實際上有的根本沒有導入質粒，有的導入了普通質粒，只有少數(shù)導入的是C。所以在基因工程的操作步驟中必須要有步驟。根據(jù)目的基因在質粒中插入的位置，完成此步驟的最好方法是。

(4)若將C導入細菌D后，目的基因在“工程菌”中表達成功的標志是。

(5)通過基因工程獲得的工程菌D表現(xiàn)出一定的變異性，這種變異屬于，試談談基因工程的優(yōu)點:

。

參考答案

一、選擇題

1.B　2.C　3.C　4.C　5.C　6.B　7.D　8.B　9.B　10.C　11.B　12.B　13.A　14.C　15.C

二、非選擇題

16.（1）D

（2）

（3）C（4）多肽　滲透（5）此題為開放型，答案合理即可。提示：利：通過轉基因技術創(chuàng)造抗病、抗蟲、抗旱、抗除草劑、抗污染的植物新品種；轉基因動物為人類器官移植提供廣闊的前景。弊：制造超級雜草、超級細菌，轉基因動物、轉基因植物的出現(xiàn)引發(fā)物種入侵，有可能破壞原有的生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

17.(1)重組質粒(重組DNA)DNA限制性內切酶、DNA連接酶(2)CaCl2

(3)目的基因的檢測和表達選擇對氨芐青霉素敏感的細菌(4)“工程菌”能合成生長激素(5)基因重組　基因工程實現(xiàn)了生物定向變異，克服了不同物種之間遠緣雜交不親和性