第六章第2节基因工程及其应用.doc

蒙阴一中高二生物学案 编制：刘玉美 审核：公茂梅 时间：2012-12-05第六章第2节 基因工程及其应用【学习目标】1. 简述基因工程的基本原理；2. 举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用；3. 关注转基因生物和转基因食品的安全性。【课前自主学习】一、基因工程的原理1. 基因工程的概念：基因工程又叫 技术或 技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的 提取出来，加以 ，然后放到另一种 生物的细胞里， 地改造生物的 。基因工程是在 上进行的 水平的设计施工，需要有专门的工具。基因工程最基本的工具有：“ ”、“ ”、“ ”。2.基因工程的工具 （1）、基因的“剪刀”：_（简称_）（2）、基因的“针线”：_（3）、基因的 ：基因工程中，目前常用的运载体有_、_和_等。3. 基因工程的操作步骤：基因工程操作的一般步骤为：_、目的基因与_结合、将目的基因导入_、目的基因的_和_。二、基因工程的应用1、抗虫基因作物的使用，不仅减少了_，大大降低了生产成本，而且还减少了_。2、基因工程生产药品有_、_、_等。3、目前关于转基因生物和转基因产品的安全性，有两种观点，一种观点是转因生物和转基因食品不安全，_；另一种观点_。【课前预习自测】1要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是 （ ） 限制酶连接酶解旋酶还原酶 2基因工程的正确操作步骤是 （ ）使目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的表达和检测 提取目的基因 3科学家们经过多年努力，创立了一种新兴生物技术基因工程，实施该工程的最终目的是 （ ）A定向提取生物体的DNA分子 B定向地对DNA分子进行“剪切”C在生物体外对DNA分子进行改造 D定向地改造生物的遗传性状4下列哪项不是基因工程中经常使用的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DNA5、不属于基因工程方法生产的药物是 （ ）A、干扰素B、白细胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗6、下列哪一组生物都是通过基因工程方法培育成功的 （ ）A、转基因奶牛与无籽西瓜B、超级小鼠与高产青霉菌C、超级绵羊与无籽番茄 D、超级绵羊与抗虫棉【课堂探究】一、基因工程的原理1.基因工程育种与杂交育种、诱变育种相比，主要优点是什么？其原理是什么？2.限制酶有什么特点？DNA酶、DNA连接酶和DNA聚合酶有社么区别？3. 目的基因能否直接导入受体细胞？4切割运载体和目的基因往往是用同一种限制酶还是两种？5. 基因工程的操作步骤？有哪些应用？二、总结基因工程的别名操作环境操作对象操作水平操作工具基本过程结果【当堂达标】1、下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是供体剪刀针线运载体受体A质粒限制性内切酶DNA连接酶提供目的基因的生物大肠杆菌等B提供目的基因的生物DNA连接酶限制性内切酶质粒大肠杆菌等C提供目的基因的生物限制性内切酶DNA连接酶质粒大肠杆菌等D大肠杆菌等DNA连接酶限制性内切酶提供目的基因的生物 质粒2、下列有关基因工程技术的叙述，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3、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，这要利用限性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和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4、1993年，我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源（ ）A.普通棉花的基因突变 B.棉铃虫变异形成的致死基因C.寄生在棉铃虫体内的线虫 D.苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因5下图表示限制酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是 ( )A.CTTAAG，切点在C和T之间B.CTTAAG，切点在G和A之间C.GAATTC，切点在G和A之间D.GAATTC，切点在C和T之间6切取牛的生长激素和人的生长激素基因，用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中，从而获得了“超级鼠”，此项技术遵循的原理是 ( )A.基因突变：DNARNA蛋白质B.基因工程：RNARNA蛋白质C.细胞工程：DNARNA蛋白质D.基因重组：DNARNA蛋白质7、下列关于DNA连接酶的叙述正确的是 （ ）催化相同黏性末端的DNA片断之间的连接 催化不同黏性末端的DNA片断这间的连接 催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成 催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸间键的形成A、 B、 C、 D、8质粒是基因工程最常用的运载体，它的主要特点是 （）能自主复制 不能自主复制 结构很小 蛋白质 环状RNA分子环状DNA 能“友好”地“借居”A. B. C. D.【课后巩固】1、关于右图DNA分子片段的说法正确的是 （ ）A限制性内切酶可作用于部位，解旋酶作用于部位GCATATGCATAT15N14NB处的碱基缺失导致染色体结构的变异C把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代 中含15N的DNA占3/4D该DNA的特异性表现在碱基种类和（A+T）/（G+C）的比例上2、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3、下列不属于利用基因工程技术制取的药物是 （ ） A、从大肠杆菌体内制取白细胞介素 B、在酵母菌体内获得的干扰素 C、在青霉菌体内提取青霉素 D、在肠杆菌体内获得胰岛素4、依图示有关工具酶功能的叙述，不正确的是（ ）A、连接b处的酶为RNA聚合酶B、连接a处的酶为DNA聚合酶C、切断b处的酶为解旋酶D、切断a处的酶为限制性核酸内切酶5.下列黏性末端属于同一种限制性内切酶切割的是 （ ）ABCD6、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7、利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是 （ ）A棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列 D酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白8、下列有关基因操作的工具的说法，正确的是 （ ）A限制性内切酶是作用于DNA的酶，其化学本质是RNAB一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，并在特定位置进行切割C一个DNA分子用不同的限制酶处理，得到的黏性末端一定不同D在DNA连接酶的催化下，可以形成磷酸二脂键，因此DNA连接酶和DNA聚合酶的作用完全相同9据调查,随着化学农药的产量和品种逐年增加,害虫的抗药性也不断增强,危害很严重,如近年来,棉铃虫在我国大面积爆发成灾,造成经济损失每年达100亿元以上.针对这种情况,我国科学工作者经研究发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死,而此毒蛋白对人畜无害。通过科技攻关，我国科技工作者已成功地将该毒蛋白基因导入到棉花植株内并成功实现表达。由于棉铃虫吃了新品种“转基因抗虫棉”植株后会死亡，所以该棉花新品种在1998年推广后，取得了很好的经济效益。请据上述材料回答下列问题：（1）害虫抗药性的增强是 的结果。（2）“转基因”抗虫棉新品种的培育应用了 新技术。（3）在培养转基因抗虫棉新品种过程中，所用的基因的“剪刀”是 ，基因的针线是 ，基因的运载工具是 。（4）将毒蛋白转入棉花植株内的操作步骤是 _(5)”转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可以表示为 (6)该科技成果在环保上的重要作用是 第六章第2节 基因工程及其应用参考答案答案【课前预习学案】（一） 基因工程的原理1. 基因工程的概念：基因拼接 DNA重组 某种基因 修饰改造 定向 生物的遗传性状2. 基因工程的工具 ：限制性核酸内切酶（限制酶） DNA连接酶 运载体 质粒 噬菌体 动植物病毒3. 基因工程的操作步骤：提取目的基因 运载体 受体细胞 检测 鉴定（二）、基因工程的应用1.农药的用量 农药对环境的污染2.胰岛素 干扰素 乙肝疫苗3.要严格控制 转因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广【课堂探究】一、基因工程的原理1.目的性强，育种周期短，克服远缘杂交不亲的障碍2.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸系列，并在特定的切点上切割DNA分子。3.不能4.同一种5. 提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。二、反思总结基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象DNA或基因操作水平DNA分子水平操作工具限制性核酸内切酶、DNA连接酶、运载体基本过程（1）提取目的基因（2）目的基因与运载体结合 （3）将目的基因导入受体细胞（4）目的基因的表达和检测结果人类需要的基因产物【课前预习自测】 ACDDCD【当堂达标】 1-5 CCBDC 6-8 DDC【课后巩固】 1-5 ABCAC 6-8 CDB9.答案：（1）自然选择 （2）基因工程 （3）限制性内切酶 DNA连接酶 运载体(4)提取目的基因,苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因 将目的基因毒蛋白基因与运载体结合 将目的基因导入棉花植株目的基因的监测和表达(5)抗虫基因RNA毒蛋白 (6)减少农药对环境的污染、保护生态平衡课本答案提示（一）问题探讨 提示：此节“问题探讨”以基因工程菌的实例，引导学生思考基因工程的原理。为启发学生思考，教师可引导学生回忆前面学过的遗传学知识，如不同生物的DNA在结构上的统一性、几乎所有的生物都共用一套遗传密码等。 （二）练习 基础题 1.基因工程的操作通常包括以下4步：（1）获得目的基因（外源基因）；（2）目的基因与运载体结合，形成重组DNA分子；（3）将重组DNA分子导入受体细胞；（4）目的基因的检测与表达。2、    3.常用的运载体有质粒、噬菌体、农杆菌、动植物病毒等。拓展题 1.提示：这是因为在基因水平上，人和细菌的遗传机制是一致的。细菌和人的遗传物质都是DNA，都使用同一套遗传密码子，都遵循中心法则。因此，通过基因重组，细菌能够合成人体的某些蛋白质。 2.提示：例如，可以向客户说明农场具备相应的安全检测设施和措施，已经领取了农业转基因生物安全证书，产品中所含有的成分都是自然界天然存在的物质，产品经过试用表明对人体无害等。 3.提示：例如，“转基因土豆肝炎患者的希望！”等。自我检测的答案和提示 一、概念检测 连线题 1B，2C，3E，4D，5F，6A。判断题1.×。2.。3.。4.。画概念图二、知识迁移 提示：此题是一道开放性题目，答案从略。三、技能应用 提示：这是一幅具有讽刺意味的卡通图。画面中两位研究人员在培养室中面对人工栽培的人形大头菜，说道：“看来我们把太多的人基因转移到大头菜里了。”暗示他们已能够运用基因工程技术随心所欲地把人的基因转入蔬菜中生产出“人形”大头菜。本题属于开放型题目，手法夸张，教师应启发学生充分发挥想像力，运用本章所学知识对此作出评价，并且认识到理智地运用科学技术成果的必要性。四、思维拓展 提示：很多生物的基因组目前并不清楚，因此，寻找目的基因仍是十分艰巨的工作。此外，基因的提取、分离和转移需要昂贵的仪器设备。而杂交育种和诱变育种作为常规育种方法，操作简便易行，是基因工程技术所不能取代的。