必修二第六章章第2节基因工程及应用.doc
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1、第六章第2节 基因工程及其应用 第I部分 课前预习一、预习目标预习基因工程及其应用,初步掌握基因工程的原理、工具及操作步骤。二、预习内容(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
2、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_。三、提出疑惑同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中疑惑点疑惑内容 第II部分 课堂探究一、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。学习重点: 1. 基因工程的基本原
3、理;2. 基因工程的安全性问题。学习难点: 1. 基因工程的基本原理;2. 转基因生物与转基因食品的安全性。二、学习过程(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?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?(二)、基因工程的应用举例说明基因工程在作物育种、药物研制、环境保护中的应用。三、反思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四、当堂检测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
4、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有关基因工程的叙述中,错误的是 ( )ADNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B限制性内切酶用于目的基因的获得C目的基因须由运载体导入受体细胞 D人工合成目的基因不
5、用限制性内切酶 6、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7、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7中国青年科学家陈大炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上,使烟草获得了抗病毒的能力,试分析回答:(1)人的基因之所以能接到植物体上,原因是_(2)烟草具有抗病毒能力,说明烟草体内产生了_。(3)不同生物间的基因移植成功,说明生物共有一套_,从进化的角度来看,这些生物具有_。(4)烟草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某个基因
6、,实际上并不影响遗传信息的表达功能。这说明_。 第III部分 提升运用名师拓展基因工程的操作工具及基本步骤一、操作工具1基因的“剪刀”限制性核酸内切酶(简称限制酶)(1)分布:主要在微生物体内。(2)特性:一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子。2基因的“针线”DNA连接酶(1)催化对象:两个具有相同黏性末端的DNA片段。(2)催化位置:脱氧核糖与磷酸之间的缺口。(3)催化结果:形成重组DNA。3常用的运载体质粒(1)本质:小型环状DNA分子(2)作用(3)条件二、操作步骤将目的基因导入受体细胞:主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞 的方法知识拓展:1、基因工程的三种工
7、具中,限制性核酸内切酶、DNA连接酶是基因操作过程中的酶工具,化学本质是蛋白质。但它们的功能不同,前者切割磷酸二酯键,后者连接磷酸二酯键。而运载体可能是质粒或病毒,它不是酶工具。2、限制性核酸内切酶、DNA连接酶都是一类酶,不是一种酶。3、质粒是最常用的运载体,不要把质粒同运载体等同,除此之外,噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。运载体的化学本质为DNA,其基本单位为脱氧核苷酸。4、要想从DNA上切下某个基因,应切2个切口,产生4个黏性末端。5、微生物常被用做受体细胞的原因是其具有繁殖快、代谢快、目的基因产物多的特点。6、动物受体细胞一般选用受精卵,植物受体细胞可以是体细胞,但需与植物组织培养技
8、术相结合。例2、下列叙述符合基因工程概念的是()AB淋巴细胞与肿瘤细胞融合,杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因B将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株C用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株D自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上变式训练2、(2011哈尔滨九中测试)通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质,下图表示了这一技术的基本过程,在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是GGATCC,请回答:(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是_。人体
9、蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是_。 (2)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内,原因是_ _。(3)将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达,使羊产生新的性状。这种变异属于_,这里“成功地表达”的含义是_ _。(4)你认为此类羊产生的奶安全可靠吗?理由是什么?基因重组与基因工程完成理解基因重组与基因工程比较表:比较项目基因重组基因工程不同点概念在生物体进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因的重新组合按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状重组基因同一物种的不同基因不同物种间的不同基因繁殖方式有
10、性生殖无性生殖变异大小小大意义是生物变异的来源之一,对生物进化有重要意义使人类有可能按自己的意愿直接定向地改造生物,培育出新品种相同点都实现了新品种不同基因间的重新组合,都能使生物产生变异知识拓展1基因重组发生于有性生殖中,不能打破生殖隔离,而基因工程则可实现异种生物的基因转移。2基因工程可使受体获得新的基因,表现出新的性状,该技术可看作是一种广义的基因重组。3转基因动、植物的培育,因其细胞全能性不同,外源基因的受体细胞也不同。培育转基因动物的受体细胞一般为受精卵;培育转基因植物的受体细胞可用生殖细胞,也可用体细胞。基因工程常需与其他工程技术配合,才能实现目的。例3、下列高科技成果中,根据基因
11、重组原理进行的是()利用杂交技术培育出超级水稻通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒通过体细胞克隆技术培养出克隆牛将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出抗虫棉将健康人的正常基因植入病人体内治疗基因病用一定浓度的生长素处理,获得无子番茄A BC D变式训练3、继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后,膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近,科学家培育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答下列问题。(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞,常用方法是_法。(2)进行基因转移时,通常要将外源基因转入_中,原因是_。(3)通常采用_技术检测外源基因是否插入了小鼠
12、的基因组。(4)在研制膀胱生物反应器时,应使外源基因在小鼠的_细胞中特异表达。(5)为使外源基因在后代长期保持,可将转基因小鼠体细胞的_转入_细胞中构成重组细胞,使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为_。课后练习与提高基础巩固1科学家们经过多年的努力,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分子进行人工“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2(2011年福州高一检测)下列物质,不属于基因工程所需最基本的工具是()AX射线BDNA连接酶C质粒 D限制性核酸内切酶3下列关于DNA连接酶的叙述,正确的是
13、()ADNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢键BDNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖CDNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和核糖D同一种DNA连接酶可以切出不同的黏性末端4下列能正确表示基因工程操作“四步曲”的是()A提取目的基因将目的基因导入受体细胞目的基因与运载体结合目的基因的检测与鉴定B目的基因的检测与鉴定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C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D目的基因与运载体结合提取目的基因将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定5用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列
14、叙述不正确的是()A常用相同的限制酶切割目的基因和质粒BDNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达6(2011年淮北高一检测)如图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图,所用运载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A,也不含质粒A上的基因,质粒A导入细菌B后,其上的基因能得到表达。(1)图中质粒A与目的基因结合产生重组质粒的过程通常是在体外完成的,此过程必须用到的工具酶为_。(2)在导入完成后得到的细菌,实际上有的根本没有导入质粒,所以在基因工程的操作步骤中必须要有_这一
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