基因工程(打印版)导学稿.doc

扎实推进课改，再铸教育辉煌 三元整合导学模式生物学科导学稿（学生版）编号 SW3001主编人： 审稿人： 定稿日：2014.02.13协编人： 使用人：高二年级一、课题：基因工程二、课型与课时：陈述性知识课 4课时三、考纲要求：基因工程的诞生（） 基因工程的原理及技术（） 基因工程的应用（）蛋白质工程（）四、学习目标1什么叫基因工程？2基因工程研究的理论基础是什么？3说出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用是什么？4说出基因工程基本操作程序的四个步骤5简述目的基因的获得、运载体的构建、目的基因的导入与检测等常用的方法6举例说出基因工程在农业、医疗、环境保护等方面的广泛应用及其发展前景7查询基因工程的发展状况，说说基因工程的应用促进了那些方面生产重点：1 DNA重组的3种工具2基因工程操作4步骤3基因工程的具体应用4蛋白质工程原理难点：1载体所需具备的条件2基因文库3 PCR操作过程五、学习内容及程序（一）基础知识回顾1、基因是的DNA片段2、中心法则描述过程名称12345（二）课前自主学习内容与要求【活动1】请结合教材P4-7进行以下探究知识点 DNA重组技术的基本工具1基因工程的概念：是指按照，进行严格的设计，通过和技术，赋予生物以，创造出的新的生物类型和生物产品。基因工程是在水平上进行设计和施工的，又叫做。2DNA重组技术的基本工具（1）“分子手术刀” （简称：）来源：主要是从中分离纯化出来的。功能：能够识别双链DNA分子的某种的核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开，因此具有性。结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：和。（2）“分子缝合针” 作用：将连接起来两种DNA连接酶（EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较：相同点：都缝合键。区别：EcoliDNA连接酶来源于，只能将双链DNA片段互补的之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶来源于，它能缝合，但连接平末端之间的效率较。与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接的末端，形成磷酸二酯键。（3）“分子运输车”基因进入受体细胞的载体具备的条件：a. 能在并。b.具有，供插入。c.具有基因，供的鉴定和选择。d.对宿主的生存没有决定性的作用最常用的载体是,它是一种裸露的、结构简单的、独立于，并具有能力的双链DNA分子。其它载体：、【合作探究】1. 联系已有知识解释为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA? 2. 天然DNA分子可以直接做基因工程的载体吗？为什么？【针对练习】 1.限制性内切酶的作用实际上就是把DNA上某些化学键打断，一种能对GAATTC专一识别的限制酶，打断的化学键是：（ ）AG与A之间的键 BG与C之间的键CA与T之间的键 D磷酸与脱氧核糖之间的键2.下面图中a、b、c、d代表的结构正确的是：（ ）Aa质粒RNABb限制性外切酶CcRNA聚合酶Dd外源基因【活动2】请结合教材P8-16页完成以下内容。知识点 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：、。1.目的基因的获取（1）目的基因：主要是指，也可以是一些（2）获取目的基因的途径：从获取、利用获得、用DAN合成仪（3）PCR技术扩增目的基因原理：前提：要有一段，以便根据这一序列合成引物。过程：第一步：加热至9095，；第二步：冷却到5560，结合；第三步：加热至7075，在作用下从引物起始互补链的合成2. 基因表达载体的构建（基因工程的）（1）目的：使目的基因在受体细胞中，并且可以，使目的基因能够和（2）组成：启动子：是一段有特殊结构的，位于基因的，是识别和结合的部位，能驱动基因，最终获得所需的。终止子：也是一段有特殊结构的，位于基因的。标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中，从而将筛选出来。常用的标记基因是（3）过程用一定的限制性内切酶切割质粒，露出用切断目的基因，使其产生将切下的目的基因的片断插入质粒的切口处，质粒的粘性末端与目的基因的粘性末端因 而结合，再加入适量的，形成3.将目的基因导入受体细胞（1）转化的概念：是目的基因进入内，并且在内和的过程。（2）常用的转化方法：受体种类不同，转化方法不同目的基因导入植物细胞的方法：、和。采用最多的方法是。a.农杆菌特点：易感染植物和裸子植物，对大多数植物没有感染力；Ti质粒的可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。b.转化：目的基因插人 农杆菌导入植物细胞目的基因整合到植物细胞染色体上目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。：是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高：这是我国科学家独创的一种方法，是一种十分的方法。（我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的）将目的基因导入动物细胞的方法：最常用且有效的方法是。此方法的受体细胞多是。操作程序：目的基因表达载体取卵(受精卵) 显微注射注射了目的基因的受精卵经后移植到性动物的或内发育新性状动物。将目的基因导入微生物细胞的方法：a. 原核生物特点：快、多为细胞、相对较少等。b. 大肠杆菌最常用的转化方法是：处理细胞细胞表达载体与感受态细胞混合细胞吸收DNA分子（3）重组目的基因导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是4. 目的基因的检测与鉴定（1）首先要检测，方法是采用。此方法使用的探针是（2）其次还要检测，方法是采用。（3）最后检测，方法是从转基因生物中提取，用相应的进行。若有出现，表明目的基因已形成蛋白质产品。（4）有时还需进行的鉴定。如对抗虫植物做抗虫的接种实验。【合作探究】1. 因工程的载体，只需还有目的基因就可以完成任务了吗？为什么？2. 农杆菌一般不感染单子叶植物的原因？若利用农杆菌将以抗病基因导入单子叶植物应如何操作？【针对练习】1.除下列哪一项外，转基因工程的运载体必须具备的条件是：（ ）A能在宿主细胞中复制并保存 B具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接C具有标记基因，便于进行筛选 D是环状形态的DNA分子2.苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞是否已表达，其检测方法是：（ ）A是否有抗生素抗性 B是否能检测到标记基因 C是否有相应的性状 D是否能分离到目的基因3.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【活动3】请结合教材P17-25页完成以下内容。知识点 基因工程的应用1植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力，以及改良农作物的和利用植物生产等方面。（1）抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是和；抗真菌转基因植物中可使用的基因有和。（2）在培育抗逆转基因植物中，使用来提高农作物的抗盐碱和抗干旱的能力；将鱼的基因导入烟草和番茄，提高它们的耐寒能力；将基因导入作物，使作物抗除草剂。（3）在利用转基因改良植物的品质方面，我国科学家将导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30%。2动物基因工程从诞生那天起，就在、等很方面显示了广阔的前景。（1）乳腺生物反应器的操作过程为：将基因与等调控组件重组在一起，通过等方法，导入哺乳动物的中，然后，将送入母体内，使其生长发育成转基因动物。（2）为解决器官移植中的免疫排斥反应，科学家正在想办法对猪的器官进行改造，采用的方法是：将导入某种调节因子，以抑制或设法除去，结合技术，培育出的转基因克隆猪器官。（3）基因治疗：是把导入病人体内，使发挥作用，从而达到治疗疾病的目的。其方法可以分为和。【合作探究】 1 你的想象力用图画文字或音乐来畅想基因工程的未来【针对练习】1. 如果科学家通过转基因工程，成功地把一名女性血友病患者的造血细胞进行改造，使其凝血功能恢复正常。那么，她后来所生的儿子中：（ ）A全部正常 B一半正常 C全部有病 D不能确定2. 1987年，美国科学家将萤火虫的萤光素基因转入烟草植物细胞，获得高水平的表达。长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表：（ ）萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码/烟草植物体内合成了萤光素萤火虫和烟草植物合成蛋白质的方式基本相同A和 B和 C和D3.应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是指：（ ）A人工合成的免疫球蛋白的DNA分子B人工合成的苯丙氨酸羟化酶的DNA分子C用放射性同位素或荧光分子等标记的蛋白质分子D用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子【活动4】请结合教材P26-28页完成以下内容。知识点 蛋白质工程的崛起1蛋白质工程的概念：是指以及其与的关系作为基础，通过或，对现有蛋白质进行，或制造一种，以满足人们生产和生活的需求。2蛋白质工程的目标：根据人们对的特定需求，对进行分子设计。3基本途径：从预期的出发设计预期的推测应有的序列找到相对应的序列（基因）4与基因工程合成的蛋白质的主要区别是：基因工程只能合成自然界的蛋白质，而蛋白质工程可合成一些自然界中的蛋白质。5.蛋白质工程与基因工程的比较项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测脱氧核苷酸序列 合成DNA 表达出蛋白质获取目的基因构建重组载体导入受体细胞目的基因的检测与鉴定实质改造或生产人类所需改造生物的，以获得人类所需的生物类型或生物产品（基因的异体表达）结果生产自然界的蛋白质生产自然界中的蛋白质联系蛋白质工程是在的基础上，延伸出来的第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过或实现【合作探究】 1. 请简述蛋白质工程与基因工程，蛋白质工程与酶工程有什么区别？【针对练习】1.全世界每年有成百上千人由于吃毒蘑菇而身亡，其中鹅膏草碱就是一种毒菇的毒素，它是一种环状八肽。若20种氨基酸的平均分子量为128，则鹅膏草碱的分子量约为：（ ）A1024 B898 C880 D862【随堂训练】 一选择题（1-11单选）（12-13多选）1.下列有关基因工程的叙述，正确的是：（ ）ADNA连接酶的作用是将两个黏性末端的碱基连接起来B目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变C目的基因与运载体结合的过程发生在细胞外D常使用的运载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等2下列关于基因工程的叙述，正确的是：（ ）A基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因B细菌质粒是基因工程常用的运载体C通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNAD为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体3与“限制性内切酶”作用部位完全相同的酶是：（ ）A反转录酶 BRNA聚合酶 CDNA连接酶 D解旋酶4目的基因与运载体结合所需的条件是：（ ）同一种限制酶 具有标记基因的质粒 RNA聚合酶 目的基因DNA连接酶 四种脱氧核苷酸 ATPA B5下列关于染色体和质粒的叙述，正确的是：（ ）A染色体只存在于真核生物细胞中，质粒只存在于原核生物细胞中B在基因工程中染色体和质粒均可以作为运载体C染色体和质粒均与生物的遗传有关D染色体和质粒的化学本质相同6下列不可作为基因工程中的标记基因的是：（ ）A抗性基因 B发光基因 C产物具有颜色反应的基因 D贮藏蛋白的基因72003年我国科学工作者用基因工程迅速研制出“非典”诊断盒。其作用及机理是：（ ）A治疗“非典”,利用的是抗原抗体反应 B诊断“非典”,利用的是DNA分子杂交原理C诊断“非典”，利用的是抗原抗体反应D治疗“非典”，利用的是DNA分子杂交原理8随着转基因技术的发展,基因污染也逐渐产生。下列有关基因污染的说法不正确的是：（ ）A转基因作物可通过花粉扩散到它的近亲作物上，从而污染生物基因库B杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性C基因污染是一种不能增殖的污染D基因污染较难清除9多聚酶链式反应（PCR）是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述三十多次循环：95下使模板DNA变性、解链55下复性（引物与DNA模板链结合）72下引物链延伸（形成新的脱氧核苷酸链）。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是：（ ）A变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现B复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成C延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸DPCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高10DNA探针能检测到标本上的：（ ）A遗传密码 B遗传信息 C蛋白质序列 D细胞结构11DNA探针能用于检测：（ ）A地方性甲肿病患者 B乙肝患者 C骨质软化病患者 D缺铁贫血病患者12目前，欧洲、亚洲许多国家都发现了禽流感疫情，并引起了人体感染，造成多人死亡。科学工作者经研究，发现了数种快速检验禽流感病原体的方法，以正确诊断禽流感，以下与禽流感病原体研究、诊断有关的是（多选题）：（ ）A镜检法：在光学显微镜下直接观察病人的痰液或血液，以发现病原体BPCR：体外基因复制技术，可在几十分钟内把病原体的基因扩展到数百万倍C酶联法：用特殊制备的病原体蛋白质与病人血清中的相关抗体特异性结合，通过酶联反应，以发现病原体DDNA探针技术：用放射性同位素、荧光因子等标记的DNA 分子做探针，利用DNA分子杂交原理来检测病原体13在基因工程中使用的运载体（多选题）：（ ）A能在宿主细胞中进行复制 B具有1个或多个特异性限制酶切点C能在宿主细胞中稳定地保存 D只含标记基因，不含其它基因【高考链接】 1（8分）聚合酶链式反应(PCR技术)是在实验室中以少量样品DNA制备大量DNA的生化技术，反应系统中包括微量样品DNA、DNA聚合酶、引物、足量的4种脱氧核苷酸及ATP等。