小學(xué)教學(xué)教案

6.2《基因工程及其應(yīng)用》教學(xué)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(yùn)載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定。
二、基因工程的應(yīng)用及安全性閱讀教材P104～106
1．基因工程的應(yīng)用
應(yīng)用內(nèi)容
作物
育種目的培育出具有各種抗逆性的作物新品種
實(shí)例抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉
意義減少了農(nóng)藥用量，而且還減少了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染

藥物
研制目的高效生產(chǎn)高質(zhì)量、低成本的藥品
實(shí)例生產(chǎn)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(nèi)獲得成功的表達(dá)
環(huán)境
保護(hù)實(shí)例利用轉(zhuǎn)基因細(xì)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(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性
(1)觀點(diǎn)一：轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品不安全，要嚴(yán)格控制。
(2)觀點(diǎn)二：轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品是安全的，應(yīng)該大范圍推廣。

重點(diǎn)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(yīng)用？4.轉(zhuǎn)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(qǐng)據(jù)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(qǐng)思考：

(1)限制酶和DNA連接酶作用的位點(diǎn)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(yùn)載體兩兩結(jié)合時(shí)，產(chǎn)物可能有三種：目的基因與目的基因結(jié)合、運(yùn)載體與運(yùn)載體結(jié)合、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合。
3．如圖為運(yùn)載體示意圖：

(1)常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等。
(2)運(yùn)載體與物質(zhì)跨膜運(yùn)輸中的載體化學(xué)本質(zhì)不相同。運(yùn)載體是小的DNA分子，載體是蛋白質(zhì)。
(3)基因工程中運(yùn)載體的特點(diǎn)
①能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定保存并大量復(fù)制，以保證外源基因在宿主細(xì)胞內(nèi)長(zhǎng)期穩(wěn)定存在并復(fù)制。
②具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接。
③具有某些標(biāo)記基因，便于檢測(cè)運(yùn)載體是否進(jìn)入受體細(xì)胞。
4．轉(zhuǎn)基因抗蟲棉有性繁殖產(chǎn)生的后代不一定都具有抗蟲特性，因?yàn)樾誀罘蛛x或變異，抗蟲棉的子代可能會(huì)失去抗蟲特性。

[總結(jié)升華]
1．基因工程操作工具
(1)限制性核酸內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱限制酶)
①特性：一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)上切割DNA分子。
②切割結(jié)果：產(chǎn)生兩個(gè)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(duì)自己的DNA無損害。
(2)DNA連接酶
①作用對(duì)象：兩個(gè)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(jié)果：形成重組DNA。
(3)常用的運(yùn)載體——質(zhì)粒
①本質(zhì)：小型環(huán)狀DNA分子。
②作用：a.作為運(yùn)載工具，將目的基因運(yùn)送到受體細(xì)胞中去；b.用它在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。
③作為運(yùn)載體具備的條件：a.能在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制；b.有多個(gè)限制酶切點(diǎn)；c.有標(biāo)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(xiàng)
(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(yùn)載體需要用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生相同的末端。
(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，沒有涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)。
　限制酶、DNA連接酶和DNA聚合酶的區(qū)別
不同點(diǎn)相同點(diǎn)
作用作用特點(diǎn)作用目標(biāo)：
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(gè)的脫氧核苷酸連接成DNA片段

[對(duì)點(diǎn)演練]
1.判斷正誤
(1)基因工程能夠?qū)崿F(xiàn)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(yùn)載體。()
(3)所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸序列。()
解析：(2)運(yùn)載體的本質(zhì)是DNA不是酶。(3)不同的限制酶識(shí)別不同的核苷酸序列。
答案：(1)√　(2)×　(3)×
2．下列關(guān)于限制酶和DNA連接酶的說法，正確的是()
A．其化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)
B．DNA連接酶可以恢復(fù)DNA分子中的氫鍵
C．它們不能被反復(fù)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(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)；DNA連接酶連接兩個(gè)DNA片段間的磷酸和脫氧核糖；酶在化學(xué)反應(yīng)前后其數(shù)量、性質(zhì)、功能均不發(fā)生改變，因此可以反復(fù)利用；DNA聚合酶在細(xì)胞內(nèi)DNA分子復(fù)制時(shí)將單個(gè)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(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了將人的胰島素基因轉(zhuǎn)入細(xì)菌內(nèi)，利用細(xì)菌(如圖)生產(chǎn)人的胰島素。
(1)運(yùn)載體與目的基因結(jié)合成功的基礎(chǔ)
①基本單位相同：不同生物的DNA分子都是由脫氧核苷酸構(gòu)成的。
②空間結(jié)構(gòu)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(zhǎng)鏈形成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。
③堿基配對(duì)方式相同：不同生物的DNA分子中兩條鏈之間的堿基配對(duì)方式都是A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。
(2)基因工程中，目的基因在不同物種中均能成功表達(dá)，因?yàn)椴煌纳矬w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(shì)在于突破了物種間的界限，實(shí)現(xiàn)真正意義上的遠(yuǎn)緣雜交；特點(diǎn)是能定向改造生物的遺傳性狀。

[總結(jié)升華]
1．五種常見育種方式的比較
原理常用方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)舉例
雜交
育種基因
重組①使不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中在同一個(gè)個(gè)體上
②操作簡(jiǎn)便①育種時(shí)間長(zhǎng)
②局限于親緣關(guān)系較近的個(gè)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(jìn)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(shí)驗(yàn)材料青霉素高產(chǎn)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(shù)復(fù)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量只適用于植物，發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)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(zhuǎn)移到另一種生物細(xì)胞中打破物種界限，定向改造生物的遺傳性狀技術(shù)復(fù)雜，生態(tài)安全問題較多轉(zhuǎn)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(biāo)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(shí)較長(zhǎng)，但簡(jiǎn)便易行)
對(duì)原品系實(shí)施“定向”改造基因工程育種
讓原品系產(chǎn)生新性狀(無中生有)誘變育種(可提高變異頻率，加速育種進(jìn)程)
對(duì)原品系營(yíng)養(yǎng)器官“增大”或“加強(qiáng)”多倍體育種

[對(duì)點(diǎn)演練]
3．抗蟲棉在我國(guó)棉產(chǎn)區(qū)種植的面積占總面積的一半，抗蟲棉的種植，不僅有經(jīng)濟(jì)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(shù)，切取、導(dǎo)入棉花細(xì)胞的抗蟲基因是細(xì)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(shù)，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(shù)，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(yīng)是互補(bǔ)的，而且兩者的序列相同，①③是互補(bǔ)的，切點(diǎn)都是在G與A之間，識(shí)別序列為GAATTC。
2．質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體，下列有關(guān)質(zhì)粒的說法正確的是()
A．質(zhì)粒不僅存在于細(xì)菌中，某些病毒也具有
B．細(xì)菌的基因只存在于質(zhì)粒上
C．質(zhì)粒為小型環(huán)狀DNA分子，存在于(擬)核外的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中
D．質(zhì)粒是基因工程中的重要工具酶之一
解析：選C　質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中，是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子，在病毒、動(dòng)植物細(xì)胞中是不存在的；細(xì)菌的基因只有少部分在質(zhì)粒上，大部分在擬核中的DNA分子上。
3．下列關(guān)于基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是()
A．基因工程的生物學(xué)原理是基因重組
B．通過基因工程技術(shù)能夠定向改造生物的遺傳性狀
C．整個(gè)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(dǎo)入及目的基因的檢測(cè)與鑒定等步驟可以不需要酶的催化。
4．中國(guó)新聞網(wǎng)報(bào)道，阿根廷科學(xué)家近日培育出了世界上第一頭攜帶有兩個(gè)人類基因的牛，因此有望生產(chǎn)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(shù)將導(dǎo)致定向變異
②DNA連接酶將目的基因與運(yùn)載體黏性末端的堿基對(duì)連接起來
③蛋白質(zhì)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(xì)胞
A．①②③④B．③④
C．②③④D．①③④
解析：選D　轉(zhuǎn)基因技術(shù)導(dǎo)致的變異屬于定向變異。DNA連接酶連接的是目的基因和運(yùn)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(duì)之間的氫鍵。由蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可逆推出相應(yīng)mRNA可能的堿基序列，進(jìn)而為人工合成目的基因提供資料。動(dòng)物的受精卵具有全能性，是理想的受體細(xì)胞。
5．酵母菌的維生素、蛋白質(zhì)含量高，可用于生產(chǎn)食品和藥品等?？茖W(xué)家將大麥細(xì)胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，獲得的啤酒酵母菌可產(chǎn)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(shù)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?qū)虢湍妇?xì)胞內(nèi)，所用的運(yùn)載體是________。
(3)要使運(yùn)載體與LTP1基因連接，首先應(yīng)使用________進(jìn)行切割。
(4)切割完成后，利用________將運(yùn)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(zhì)粒，c是重組質(zhì)粒，目的基因插入抗四環(huán)素基因內(nèi)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(zhuǎn)基因生物產(chǎn)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(shí)驗(yàn)中的運(yùn)載體是質(zhì)粒。(3)重組質(zhì)粒形成前，需用同種限制酶切割目的基因和質(zhì)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(zhì)?！?3)同種限制酶(限制性核酸內(nèi)切酶)　(4)DNA連接酶

1．下列有關(guān)基因工程中限制酶的描述，錯(cuò)誤的是()
A．一種限制酶只能識(shí)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(shí)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(shí)別和切割DNA，不能識(shí)別和切割RNA。
2．下列關(guān)于DNA連接酶的敘述，正確的是()
①催化具有互補(bǔ)配對(duì)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(gè)黏性末端互補(bǔ)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(shù)中，兩個(gè)DNA片段之間必須有互補(bǔ)配對(duì)的黏性末端才能進(jìn)行結(jié)合；對(duì)具有互補(bǔ)配對(duì)的黏性末端的DNA分子連接時(shí)，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(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的是()
A．人工合成目的基因
B．目的基因與運(yùn)載體結(jié)合
C．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞
D．目的基因的檢測(cè)和表達(dá)
解析：選C　目的基因的合成、目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合以及目的基因的檢測(cè)和表達(dá)都進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)。
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(yīng)的酶依次是()
A．DNA連接酶、限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶
B．限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶、DNA連接酶
C．解旋酶、限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶
D．限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、解旋酶
答案：C
5．基因工程技術(shù)也稱DNA重組技術(shù)，其實(shí)施時(shí)需要的四個(gè)必要條件是()
A．目的基因、限制酶、運(yùn)載體、體細(xì)胞
B．重組DNA、RNA聚合酶、內(nèi)切酶、連接酶
C．模板DNA、信使RNA、質(zhì)粒、受體細(xì)胞
D．工具酶、目的基因、運(yùn)載體、受體細(xì)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(yùn)載體結(jié)合，并導(dǎo)入受體細(xì)胞，所以基因工程實(shí)施時(shí)需要的四個(gè)必要條件是工具酶、目的基因、運(yùn)載體和受體細(xì)胞。
6．各種育種方法或技術(shù)都有其優(yōu)劣之處，下列相關(guān)敘述不正確的是()
A．傳統(tǒng)的育種方法周期長(zhǎng)，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(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，耗時(shí)長(zhǎng)，效率低
D．基因工程可以實(shí)現(xiàn)基因在不同物種之間的轉(zhuǎn)移，人們可以定向選育新品種
解析：選B　雜交育種的缺點(diǎn)：育種周期長(zhǎng)，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(jìn)行雜交，不能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙；基因工程可在不同物種之間進(jìn)行基因轉(zhuǎn)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(shù)環(huán)節(jié)的一個(gè)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(yùn)載體結(jié)合。切割質(zhì)粒要用限制酶，目的基因與切割后的質(zhì)粒結(jié)合要用DNA連接酶。
8．下列關(guān)于基因工程及轉(zhuǎn)基因食品的安全性的敘述，正確的是()
A．基因工程經(jīng)常以抗生素抗性基因作為目的基因
B．通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可獲得抗蟲糧食作物，從而增加糧食產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用
C．通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制性核酸內(nèi)切酶處理運(yùn)載體DNA
D．若轉(zhuǎn)入甘蔗中的外源基因來源于自然界，則生產(chǎn)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(biāo)記基因；在基因工程的實(shí)驗(yàn)操作中一定要用同一種限制性核酸內(nèi)切酶來處理含目的基因的DNA和運(yùn)載體DNA，使它們產(chǎn)生相同的末端；若轉(zhuǎn)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(gè)氨基酸構(gòu)成，現(xiàn)已將編碼這種蛋白質(zhì)的基因作為生物轉(zhuǎn)基因的標(biāo)記，應(yīng)用在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中。這種蛋白質(zhì)的作用是()
A．使目的基因順利導(dǎo)入受體細(xì)胞
B．使目的基因在宿主細(xì)胞中產(chǎn)生多個(gè)拷貝
C．使目的基因的轉(zhuǎn)移易被檢測(cè)出來
D．使目的基因成功表達(dá)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(zhuǎn)入受體細(xì)胞后能使該生物發(fā)光，則說明整個(gè)的基因工程過程操作成功。
10．在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中，下列操作錯(cuò)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(jīng)切割的抗除草劑基因和運(yùn)載體
C．將重組DNA分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體
D．用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)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(zhì)為RNA；目的基因與運(yùn)載體的連接由DNA連接酶催化；受體細(xì)胞為植物細(xì)胞，所以可以是煙草原生質(zhì)體；目的基因?yàn)榭钩輨┗?，所以篩選的時(shí)候應(yīng)該用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞。
11．下圖表示一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，X是獲得外源基因并能夠表達(dá)的細(xì)胞。下列有關(guān)說法不正確的是()
A．X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞
B．質(zhì)粒應(yīng)具有多個(gè)標(biāo)記基因和多個(gè)限制酶切點(diǎn)
C．基因與運(yùn)載體的重組只需要DNA連接酶
D．該細(xì)菌的性狀被定向改造
解析：選C　根據(jù)圖示，重組質(zhì)粒導(dǎo)入的是細(xì)菌細(xì)胞，所以X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞。質(zhì)粒作為運(yùn)載體需要有多個(gè)限制酶切點(diǎn)以便轉(zhuǎn)運(yùn)多種目的基因，同時(shí)應(yīng)具有標(biāo)記基因以便于檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞?；蚺c運(yùn)載體的重組需要限制酶和DNA連接酶?；蚬こ痰奶攸c(diǎn)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(jù)基因重組原理進(jìn)行的是()
①利用雜交技術(shù)培育出超級(jí)水稻　②通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒　③胡蘿卜經(jīng)組織培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株?、軐⑻K云金芽孢桿菌的某些基因轉(zhuǎn)移到棉花體內(nèi)，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(jīng)組織培養(yǎng)形成完整植株屬于無性生殖，體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性。
13．在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanR)常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。如圖為獲得抗蟲棉的技術(shù)流程，請(qǐng)據(jù)圖回答：
(1)基因工程的基本操作程序主要包括四個(gè)步驟：提取目的基因、______________、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、
________________________。
(2)要使運(yùn)載體與該抗蟲基因連接，A過程中首先應(yīng)使用________進(jìn)行切割。假如運(yùn)載體被切割后，得到的分子末端序列為AATTCG，則能與該運(yùn)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(yùn)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(nèi)成功表達(dá)，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(gè)步驟中，第二、四步分別是目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、目的基因的檢測(cè)與鑒定。(2)切割目的基因和運(yùn)載體時(shí)用同一種限制酶，以便切出的黏性末端能夠完成堿基互補(bǔ)配對(duì)，并且能連接在一起。(3)目的基因和運(yùn)載體結(jié)合時(shí)，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(nèi)合成了相同的蛋白質(zhì)，說明這些生物的密碼子與氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系是相同的，即共用一套遺傳密碼。
答案：(1)目的基因與運(yùn)載體結(jié)合　目的基因的檢測(cè)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(shù)使原有基因得以改造的動(dòng)物稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。運(yùn)用這一技術(shù)可使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)，如圖表示這一技術(shù)的基本過程，在該工程中所用的基因“剪刀”能識(shí)別的序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，請(qǐng)回答：
(1)從羊染色體中“剪下”羊的蛋白質(zhì)基因的酶是________________________________________________________________________，
人體蛋白質(zhì)基因“插入”后連接在羊染色體中需要的酶是____________。
(2)人體蛋白質(zhì)基因之所以能連接到羊染色體DNA中，原因是________________________________________________________________________，
人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蚣?xì)胞時(shí)常用的工具是__________________________。
(3)此過程中目的基因的檢測(cè)與表達(dá)中的表達(dá)是指________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)你認(rèn)為此類羊產(chǎn)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(bǔ)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(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)相同，即具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞需先與運(yùn)載體結(jié)合，最常用的運(yùn)載體是質(zhì)粒，也可以用動(dòng)物病毒的DNA。(3)基因的表達(dá)是指基因通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物的性狀，即通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。(4)此題為開放性問題，理由與觀點(diǎn)相對(duì)應(yīng)即可。
答案：(1)限制酶　DNA連接酶　(2)具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(有互補(bǔ)的堿基序列)　細(xì)菌質(zhì)?；虿《尽?3)人體蛋白質(zhì)基因在羊細(xì)胞內(nèi)控制合成人體蛋白質(zhì)　(4)安全，因?yàn)槟康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞后沒有改變，控制合成的人體蛋白質(zhì)成分沒有改變(或不安全，因?yàn)槟康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞后，可能由于羊細(xì)胞中某些成分的影響，合成的蛋白質(zhì)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(qǐng)據(jù)圖回答下列有關(guān)問題：

(1)科學(xué)家在進(jìn)行圖中[①]操作時(shí)，要用____________分別切割運(yùn)載體和目的基因，還要用________將運(yùn)載體和目的基因連接起來，形成________。
(2)經(jīng)過[②]操作將目的基因?qū)隷_______，然后經(jīng)過組織培養(yǎng)形成抗蟲棉植株，此過程體現(xiàn)了質(zhì)粒作為運(yùn)載體必須具備的兩個(gè)條件是________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)下列是幾種氨基酸對(duì)應(yīng)的密碼子，據(jù)此推斷圖中合成的多肽的前三個(gè)氨基酸的種類(按前后順序排列)____________________________________。
(幾種氨基酸對(duì)應(yīng)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(jīng)過培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗蟲特性的轉(zhuǎn)基因植株。經(jīng)過分析，該植株細(xì)胞中含有一個(gè)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(zhuǎn)基因植株自交產(chǎn)生的F1中，仍具有抗蟲特性的植株占總數(shù)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(yùn)載體和目的基因要用同一種限制性核酸內(nèi)切酶，使運(yùn)載體和目的基因形成相同的末端，然后用DNA連接酶將運(yùn)載體和目的基因連接起來形成重組質(zhì)粒。(2)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，經(jīng)過組織培養(yǎng)形成抗蟲棉植株。作為運(yùn)載體必須具有標(biāo)記基因，以便于進(jìn)行篩選；能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存，才能表達(dá)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(gè)氨基酸是甲硫氨酸，其余兩個(gè)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(jù)基因分離定律，自交產(chǎn)生的F1中，具有抗蟲特性的植株占總數(shù)的3/4，需要進(jìn)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(nèi)切酶　DNA連接酶　重組質(zhì)粒　(2)受體細(xì)胞　具有標(biāo)記基因　能在宿主細(xì)胞中復(fù)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

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基因工程及其應(yīng)用（2）學(xué)案

作為優(yōu)秀的教學(xué)工作者，在教學(xué)時(shí)能夠胸有成竹，作為高中教師就要早早地準(zhǔn)備好適合的教案課件。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識(shí)點(diǎn)，幫助高中教師提前熟悉所教學(xué)的內(nèi)容。我們要如何寫好一份值得稱贊的高中教案呢？小編經(jīng)過搜集和處理，為您提供基因工程及其應(yīng)用（2）學(xué)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(shí)課題名稱
時(shí)間第周星期課型新授課主備課人張勤讓
目標(biāo)1.舉例說出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。
2.關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。
重點(diǎn)基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用二次備課
難點(diǎn)基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用
自
主
學(xué)
習(xí)一、學(xué)生閱讀課本104-105頁(yè)第一段
依據(jù)課本歸納基因工程的應(yīng)用兩個(gè)主要方面
1、基因工程與作物育種
（1）我國(guó)科學(xué)家培育抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的相關(guān)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(zhuǎn)基因作物和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。
2、基因工程和藥物研制
轉(zhuǎn)基因藥物有那些？

二、學(xué)生閱讀課本105-106頁(yè)包括資料分析,明確:
1.什么是轉(zhuǎn)基因生物？

2.什么是轉(zhuǎn)基因食品？

3.討論：轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性

生成問題：
精
講
互
動(dòng)下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答：
(1)能否利用人的皮膚細(xì)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(yù)和B，使它們產(chǎn)生相同的_，再加入，才可形成C。
(4)為使過程⑧更易進(jìn)行，可用(藥劑)處理D。等
(5)圖中的B起到運(yùn)載體的作用，它應(yīng)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(xì)胞,能作這種細(xì)胞的有等。

達(dá)
標(biāo)
訓(xùn)
練1．有關(guān)基因工程的成果及應(yīng)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(yīng)用的主要目的是培養(yǎng)體型巨大、品質(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物
C目前任何一種藥物都可以運(yùn)用在基因工程來生產(chǎn)。
D基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)定、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗逆性的農(nóng)作物。
2.下列關(guān)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?yàn)槟康幕?br> B．細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程常用的運(yùn)載體
C．通常用一種限制性內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種處理運(yùn)載體DNA
D．為育成抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵為受體
3．與“限制性內(nèi)切酶”作用部位完全相同的酶是：（）
A．反轉(zhuǎn)錄酶B．RNA聚合酶C．DNA連接酶D．解旋酶
4．1987年，美國(guó)科學(xué)家將螢火蟲的螢光素基因轉(zhuǎn)入煙草植物細(xì)胞，獲得高水平的表達(dá)。長(zhǎng)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(jié)構(gòu)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(nèi)合成了螢光素
④螢火蟲和煙草植物合成蛋白質(zhì)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?qū)朊藁?xì)胞是否已表達(dá)，其檢測(cè)方法是：（）
A．是否有抗生素抗性B．是否能檢測(cè)到標(biāo)記基因
C．是否有相應(yīng)的性狀D．是否能分離到目的基因
6．科學(xué)家通過基因工程培育抗蟲棉時(shí)，需要從蘇云金芽孢桿菌中提取出抗蟲基因，“放入”棉花的細(xì)胞中與棉花的DNA結(jié)合起來并發(fā)揮作用，請(qǐng)回答下列有關(guān)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(diǎn)是　。

（2）進(jìn)行基因操作一般要經(jīng)過的四個(gè)步驟
是、、　、。

第2節(jié)(學(xué)案)　基因工程及其應(yīng)用

學(xué)習(xí)導(dǎo)航

1.學(xué)習(xí)目標(biāo)

（1）簡(jiǎn)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(lǐng)域的應(yīng)用。

（3）關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。

2.學(xué)習(xí)建議

（1）本節(jié)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)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(chǔ)上，記住限制酶和質(zhì)粒的特點(diǎn)以及基因工程的操作過程：用“工具”對(duì)目的基因進(jìn)行“提、剪、拼、接、導(dǎo)、檢”。從而進(jìn)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(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。

（2）對(duì)幾種常用育種方法進(jìn)行列表比較，總結(jié)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(diǎn)

實(shí)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(yīng)用的基礎(chǔ)上，理解基因工程應(yīng)用的利與弊。并搜集有關(guān)資料，進(jìn)行思考，以分析、想像、推斷和辯論相結(jié)合的方法，圍繞基因工程的利與弊，分析討論是否需要關(guān)注轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因生物。

自我測(cè)評(píng)

一、選擇題

1.下列有關(guān)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?yàn)槟康幕?/p>

B.細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程常用的運(yùn)載體

C.通常用一種限制性內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制性內(nèi)切酶處理運(yùn)載體DNA

D.為育成抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵為受體

2.下列有關(guān)質(zhì)粒的敘述中，正確的是（）。

A.質(zhì)粒是廣泛存在于細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的一種顆粒狀細(xì)胞器

B.質(zhì)粒是僅存于細(xì)菌細(xì)胞中能自我復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子

C.質(zhì)粒只有在侵入宿主細(xì)胞后才能復(fù)制

D.質(zhì)粒的復(fù)制過程一定是在宿主細(xì)胞外獨(dú)立地進(jìn)行

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

A.定向提取生物體DNA分子　B.定向?qū)NA分子進(jìn)行人工“剪切”

C.定向改造生物的遺傳性狀　D.在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造

4.采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)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　②將編碼毒素蛋白的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(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng)?、軐⒕幋a毒素蛋白的DNA序列，與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵

A.①②　B.②③　C.③④　D.①④

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

A.能進(jìn)行DNA復(fù)制B.能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯

C.能合成生長(zhǎng)抑制素因子D.能合成人的生長(zhǎng)激素

6.要將目的基因與運(yùn)載體連接起來，在基因操作中應(yīng)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(guó)科學(xué)工作者培育成的抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)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(nèi)的線蟲基因D.蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因

8.實(shí)施基因工程第一步的一種方法是把所需的基因從供體細(xì)胞內(nèi)分離出來，這要利用限制性內(nèi)切酶。從大腸桿菌中提取的一種限制性內(nèi)切酶EcorI，能識(shí)別DNA分子中的GAATTC序列，切點(diǎn)在G與A之間。這是應(yīng)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(xì)菌、酵母菌等微生物作為受體細(xì)胞，原因是（）。

A.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便B.繁殖速度快

C.遺傳物質(zhì)含量少D.性狀穩(wěn)定，變異少

10.下列各項(xiàng)中，說明目的基因完成了表達(dá)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?qū)胪炼辜?xì)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(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍?！稗D(zhuǎn)基因動(dòng)物”是指（）。

A.提供基因的動(dòng)物B.基因組中增加外源基因的動(dòng)物

C.能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物D.能表達(dá)基因信息的動(dòng)物

13.下列關(guān)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(shí)別一種特定的核苷酸序列

C.不同的限制酶切割DNA的切點(diǎn)不同

D.限制酶的作用是用來提取目的基因

14.下列各項(xiàng)中，與基因工程無關(guān)的是（）。

A.選擇“工程菌”來生產(chǎn)胰島素B.培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉

C.人工誘導(dǎo)多倍體D.利用DNA探針檢測(cè)飲用水是否含有病毒

15.基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的，在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是（）。

A.人工合成目的基因　B.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合

C.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D.目的基因的檢測(cè)和表達(dá)

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(jiǎn)稱Bt基因)及形成轉(zhuǎn)基因抗蟲植物的圖解。請(qǐng)根據(jù)圖回答下面的問題。

（1）在下列含有ATP、有關(guān)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(dá)式：　。

（3）由于不同的Bt菌株產(chǎn)生的晶體蛋白質(zhì)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(jié)構(gòu)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(zhì)應(yīng)是一種　分子，活化的毒性物質(zhì)全部或部分嵌合于昆蟲的細(xì)胞膜上，使細(xì)胞膜產(chǎn)生孔道，導(dǎo)致細(xì)胞由于平衡的破壞而破裂。

（5）任何科學(xué)技術(shù)都是雙刃劍，談?wù)勣D(zhuǎn)基因技術(shù)的利與弊：

17.右圖是將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)爰?xì)菌D細(xì)胞內(nèi)，產(chǎn)生“工程菌”的示意圖。所用的基因運(yùn)載體為質(zhì)粒A。若已知細(xì)菌D細(xì)胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因，質(zhì)粒A導(dǎo)入細(xì)菌后能正常表達(dá)。

(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(dǎo)入細(xì)菌的效率不高，在導(dǎo)入前一般要用處理細(xì)菌，以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性。

(3)在導(dǎo)入完成后得到的細(xì)菌，實(shí)際上有的根本沒有導(dǎo)入質(zhì)粒，有的導(dǎo)入了普通質(zhì)粒，只有少數(shù)導(dǎo)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(zhì)粒中插入的位置，完成此步驟的最好方法是。

(4)若將C導(dǎo)入細(xì)菌D后，目的基因在“工程菌”中表達(dá)成功的標(biāo)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?wù)劵蚬こ痰膬?yōu)點(diǎn):

。

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(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)造抗病、抗蟲、抗旱、抗除草劑、抗污染的植物新品種；轉(zhuǎn)基因動(dòng)物為人類器官移植提供廣闊的前景。弊：制造超級(jí)雜草、超級(jí)細(xì)菌，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、轉(zhuǎn)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(zhì)粒(重組DNA)DNA限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶(2)CaCl2

(3)目的基因的檢測(cè)和表達(dá)選擇對(duì)氨芐青霉素敏感的細(xì)菌(4)“工程菌”能合成生長(zhǎng)激素(5)基因重組　基因工程實(shí)現(xiàn)了生物定向變異，克服了不同物種之間遠(yuǎn)緣雜交不親和性

基因工程的應(yīng)用

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

輔導(dǎo)教案
基礎(chǔ)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(gè)或多個(gè)________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(shù)叫雜交育種。通過誘變技術(shù)，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(diǎn)，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(xì)胞中的________在結(jié)構(gòu)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(xì)胞補(bǔ)上丟失的基因或________，以達(dá)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(zhì)
2．改變病變的基因
三、遺傳
聚焦科技掃描知識(shí)
隨著基因工程的誕生和技術(shù)的發(fā)展，目前基因工程已成為生物科學(xué)的核心技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)牧業(yè)和醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域，并取得了巨大成就。
一、基因工程與遺傳育種
1．轉(zhuǎn)基因植物(transgenicplant)
(1)優(yōu)點(diǎn)：克服了遠(yuǎn)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(shí)還縮短了育種周期。
缺點(diǎn)：技術(shù)難度大，技術(shù)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(dá)成果。

①抗性轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因)如大麥、番茄等。
抗旱植物：調(diào)節(jié)細(xì)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(zhì)
轉(zhuǎn)基因延熟番茄和轉(zhuǎn)基因矮牽牛。
2.轉(zhuǎn)基因動(dòng)物(transgenicanimal)
提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度，導(dǎo)入的是生長(zhǎng)激素基因而不是生長(zhǎng)素基因。ks5u

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指轉(zhuǎn)入了外源基因的動(dòng)物。
(1)提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速度的基因：外源生長(zhǎng)激素基因。
(2)成果：轉(zhuǎn)基因鼠、轉(zhuǎn)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(dá)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(zhuǎn)基因培育的工程菌(如大腸桿菌)生產(chǎn)人胰島素、人生長(zhǎng)激素、干擾素、乙肝疫苗等。
(1)胰島素
①化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)。
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(xué)本質(zhì)：糖蛋白。
②作用：抗病毒、抗細(xì)胞分裂和免疫調(diào)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(yù)防病毒性肝炎，可通過疫苗增強(qiáng)人體的免疫能力。
下面以人胰島素為例，圖示轉(zhuǎn)基因藥物的生產(chǎn)過程。
2．基因治療
(1)含義：向目標(biāo)細(xì)胞中引入正常功能的基因，以糾正或補(bǔ)償基因的缺陷，達(dá)到治療的目的。
(2)實(shí)例：第一例基因治療是美國(guó)在1990年進(jìn)行的。當(dāng)時(shí)，有個(gè)小女孩由于體內(nèi)腺苷酸脫氨酶缺乏而患了嚴(yán)重的復(fù)合型免疫缺陷癥?？茖W(xué)家對(duì)她進(jìn)行了基因治療并取得了成功。這一開創(chuàng)性的工作標(biāo)志著基因治療已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)研究過渡到臨床實(shí)驗(yàn)。1991年，我國(guó)首例B型血友病的基因治療臨床實(shí)驗(yàn)也獲得了成功。

基因治療的實(shí)質(zhì)是把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，并不是直接修復(fù)缺陷基因。

(3)基因治療進(jìn)行的程序
若T淋巴細(xì)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(xì)胞得到修復(fù)，成千上萬的轉(zhuǎn)基因T淋巴細(xì)胞注射到患者體內(nèi)，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(jí)階段。
三、基因工程與生態(tài)環(huán)境保護(hù)
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(shù)對(duì)自然界存在的能夠分解石油的細(xì)菌進(jìn)行改造，大大提高分解石油的效率。
(2)用轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)
基因工程自誕生以來，已經(jīng)創(chuàng)造出了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥和醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域也展示出了美好的前景。[Ks5u]
突破難點(diǎn)化解疑點(diǎn)
1．以鐮刀型細(xì)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(nèi)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(nèi)切酶在載體DNA上切開一個(gè)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(zhuǎn)化與篩選將攜帶正常血紅蛋白基因的重組載體導(dǎo)入患者的造血干細(xì)胞中，用選擇培養(yǎng)基篩選出含重組質(zhì)粒的造血干細(xì)胞
將含正常血紅蛋白基因的造血干細(xì)胞回輸給患者將攜帶正常血紅蛋白基因的造血干細(xì)胞輸入患者骨髓中，此造血干細(xì)胞產(chǎn)生含正常血紅蛋白的紅細(xì)胞，以根治鐮刀型細(xì)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(dǎo)入基因的穩(wěn)定高效表達(dá)
導(dǎo)入的方法、使用的受體細(xì)胞等都會(huì)影響到基因?qū)氲男屎突虻谋磉_(dá)，因此在基因工程操作時(shí)要進(jìn)行篩選和培養(yǎng)。骨髓作為受體細(xì)胞使用的最多，對(duì)它進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)、干細(xì)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(dá)。
(2)導(dǎo)入基因的安全性
導(dǎo)入的基因是否引起重要基因的失活或更嚴(yán)重地激活一個(gè)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(huì)倫理道德
體細(xì)胞基因治療是符合倫理道德的，但試圖糾正生殖細(xì)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(zhēng)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(zhì)類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)基因，導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：
(1)利用活細(xì)胞作為表達(dá)系統(tǒng)，表達(dá)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(jià)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(dòng)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)：

基因工程的應(yīng)用教案