基因工程及其应用---学案.doc

基因工程及其应用 学案编写 审核： 高一生物组 第 周学习目标1、简述基因工程的基本原理。来源:Z。xx。k.Com2、举例说出基因工程在农业，医药等领域的应用。3、关注转进因生物和转基因食品的安全性。学习重点（1） 基因工程的基本原理。 （2） 基因工程的安全问题。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学习过程一、基因工程的定义1、基因工程又叫_。它是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因_出来，加以饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，_生物的遗传性状。这是在DNA上进行的_水平的设计施工。基因工程需要的基本工具有“_”、“_”、“_。2、基因工程的优点是：可以按照人们的意愿直接_改变生物的性状，培育出新品种。【讨论展示】1、下有关基因工程的叙述，正确的是 （ ）A、基因工程是细胞水平上的生物工程 B、基因工程的产物对人类都是有益的C、基因工程产生的变异属于人工诱变 D、基因工程育种的优点之一是目的性强2、为什么不同生物的基因可以相互转移？转基因生物是否产生了新基因和新型蛋白质？二、基因工程的基本工具1、基因的“剪刀”：_（简称_）（1）存在：主要在微生物体内。（2）特性：一种限制酶只能识别（ ），并在（ ）切割DNA分子。（3）实例：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。（4）切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片断。（5）作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。【讨论展示】下列关于限制酶的说法不正确的是（ ）A限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布B一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C不同的限制酶切割DNA的切点不同D限制酶的作用是用来提取目的基因2、基因的“针线”：_，作用：连接_和_之间的缺口。DNA连接酶的作用是在DNA分子连接过程中，缝合脱氧核糖和磷酸之间的缺口。如果把DNA分子看成“梯子形”，DNA连接酶的作用是把梯子的扶手连接起来。【分析拓展】 DNA聚合酶是把单个的脱氧核苷酸连接成DNA片断；DNA连接酶把DNA片连接成DNA分子，两者都是连接脱氧核糖和磷酸之间的磷酸二酯键。3、基因的运载体（1）作用：将外源基因送入_。（2）种类：质粒、_等。质粒：存在于许多_以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够_的_。（3）条件 能在宿主细胞稳定保存并大量复制有多个限制酶切点，以便于外源基因相连。 有标记基因，便于筛选。【讨论展示】1、下列关于基因工程的叙述不正确的是（ ）A、基因工程的生物学原理是基因重组B、通过基因工程技术能够定向改造生物的遗传性状C、基因的针线是DNA连接酶D、基因工程中常用的运载体质粒在动植物细胞中广泛存在2、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 环状DNA 能“友好”地“借居”A、B、C、D、三、基因工程的步骤 提取目的基因 目的基因与运载体结合：用 切割质粒和目的基因，加入 ，形成 分子。 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和鉴定【讨论展示】目的基因和质粒为什么要用同一种限制酶切割？限制酶和DNA连接酶作用的位点相同吗？【分析拓展】不同DNA分子能够拼接在一起的原因：（1）都具有相同的物质组成，都具有规则的双螺旋结构。（2）都遵循碱基互补配对的原则来源:学.科.网Z.X.X.K来源:学_科_网【讨论展示】1、基因工程的操作步骤：使目的的基因与运载体相结合 将目的的基因导入受体细胞 检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 提取目的基因。正确的操作顺序是（ ）A、B、C、D、2、下列能说明目的基因完成了表达的是（ ）A、棉株中含有杀虫蛋白基因B、大肠杆菌中具有胰岛素基因C、土豆含有抗病毒的基因D、从酵母菌中提取到了干扰素四、基因工程的应用1、作物育种：利用基因工程的方法，获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育各种抗逆性作物新品种。如抗虫棉等。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、药物研制：利用基因工程的方法，培育转基因生物，利用转基因生物生产出各种_、_的药品。如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。3、环境保护：如利用转基因细菌降解有毒有害化合物，吸收环境重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等。五、转基因生物和转基因食品的安全性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_。通过学习，要认识到科学技术是一把双刃剑，认识到生命中许多事实还有待于人类去探索，科学发展中仍有许多问题有争议。【课堂检测】1、下列有关基因工程的叙述，正确的是（ ）A、DNA连接酶可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、下列关于质粒的叙述，正确的是（ ）A、质粒是广泛存在于细胞中的一种颗粒状细胞器B、质粒是细菌细胞中能自主复制的小型环状DAN分子C、质粒只有在侵入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制D、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的3、基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作步骤中，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中D、目的的基因的检测和表达4、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、5、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连接酶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6.下列黏性末端属于同一种限制性内切酶切割的是（ ）ABCD7、下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是 （） A B C D8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（C）9在遗传工程技术中，限制性内切酶主要用于 （）A目的基因的提取和导入 B目的基因的导入和检测C目的基因与运载体结合和导入 D目的基因的提取和与运载体结合来源:Zxxk.C参考答案：1-5 DBCDA 6-9 CD CD【课下作业】1、限制性内切酶的识别序列和切点是GGATCC，限制性内切酶的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶的切点。请画出质粒被限制酶切割后形成的黏性未端。_请画出目的基因两侧被限制酶切割后形成的黏性未端。_2、P106 练习 （一）【课外阅读】我国转基因生物的利用现状1981年，科学家第一次成功地将外源基因导入动物胚胎，创立了培育转基因动物的技术。1982年，科学家获得转基因小鼠。1983年，又获得转基因烟草、马铃薯。目前，国际上获得的转基因植物已达100种以上。以下列举了我国转基因生物的利用情况。基因工程药物 基因工程药物主要来自三个方面：一是微生物基因工程，即把目的基因导入大肠杆菌等工程菌中，通过微生物表达目的基因的产物；二是细胞基因工程，即用哺乳动物细胞株表达目的产物；三是转基因动物，即将目的基因直接导入鼠、兔、羊、猪体内，使目的基因在哺乳动物体内表达，从而获得目的产物。下表（表14）列举了部分利用基因工程技术研制的药品。表14 利用基因工程技术研制的部分药品产品名称菌株或细胞应用人胰岛素大肠杆菌治疗糖尿病人生长激素（GH）大肠杆菌治疗生长缺陷症表皮生长因子（EGF）大肠杆菌治疗烫伤、胃溃疡等肿瘤坏死因子大肠杆菌杀死某些肿瘤细胞白细胞介素-2（IL-2）大肠杆菌治疗某些癌症尿激酶原大肠杆菌治疗心脏病-干扰素酵母菌治疗癌症或病毒感染乙型肝炎疫苗酵母菌预防病毒性肝炎组织溶纤酶原激活剂（tPA）哺乳动物细胞治疗心脏病环境保护中的应用 人类活动造成的各种污染（包括工业废水、废气、各种废弃物、有毒化学物质、电磁和放射性物质等）对生态环境的破坏，已成为威胁人民生活的严重问题。生物技术在环境治理上发挥着不可替代的作用。美国培育的基因工程“超级菌”，几小时就可降解自然菌种需1年才能降解的水上浮油；日本将嗜油酸单胞杆菌的耐汞基因转入腐臭单胞杆菌，使该菌株既能有效处理环境中汞污染，又能将汞回收利用。目前，已成功培植出一种能高效地吸收重金属的转基因烟草，它对土壤中重金属具有很强的抵抗能力和吸附能力，如果把转基因的烟草种于被污染的土壤，就能利用它来