《第四节 转基因生物和转基因食品》导学案.doc

第四节 转基因生物和转基因食品导学案知识1重组DNA技术1.概念又称转基因技术，指利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。2步骤(以转基因动物为例)(1)获取目的基因常用的方法有：直接提取法或人工合成法。(2)体外重组DNA分子常用的载体：细菌质粒或病毒DNA。常用的酶：限制性内切酶和DNA连接酶。(3)重组DNA分子导入受体细胞将重组DNA分子通过显微注射技术导入受体细胞(如受精卵)。(4)筛选和鉴定在全部受体细胞中，筛选出真正导入目的基因的受体细胞，并鉴定其是否表达了所需遗传性状或产物。思考交流1把一种生物的基因植入另一种生物体内后，该基因为什么能表达？【提示】因为不同生物基因的物质组成相同、空间结构相同，且所有生物在表达过程中共用一套密码子。知识2转基因生物和转基因食品的安全性1转基因生物可能对生物的多样性、生态环境和人类健康构成威胁。(1)可能把具抗性的基因转到野生亲缘种中，使之成为具抗性的杂草，或导致野生等位基因的丢失，造成遗传多样性降低。(2)可能与其他病毒重组，产生超级病毒，给生物界带来巨大灾难。(3)可能与土壤微生物相互作用，影响一些微生物的活动过程，从而影响地球化学循环。2转基因食品可能存在环境安全性和食用安全性。环境安全性集中体现在生产转基因食品时应用的转基因生物的安全性。食用安全性体现在转基因食品经过代谢后是否会产生一些有毒物质，危害人和动物健康；转基因食品是否会对肠道微生物产生影响。知识3基因组和人类基因组1.基因组：一个单倍体细胞核中、一个细胞器(如线粒体、叶绿体)中或一个病毒中所包含的全部DNA(或RNA)分子的总称。2基因组的分类基因组可分为核基因组、线粒体基因组、叶绿体基因组、病毒基因组等。3人类基因组(1)指单倍体细胞中24条染色体，即22条常染色体、一条X染色体和一条Y染色体所具有的全部DNA分子。(2)人类基因组的DNA序列分为编码序列和非编码序列，其中非编码序列远远多于编码序列。思考交流2人类基因组DNA序列的非编码序列有何数量特点？【提示】非编码序列远远多于编码序列，约占97%。知识4人类基因组计划1.目标(1)最初目标：测定人类基因组DNA分子的核苷酸排列次序，绘制成精细的DNA序列图，定位约10万个基因，并对其他生物进行类似研究。(2)终极目标：阐明人类基因组全部DNA序列，识别基因，建立储存这些信息的数据库，开发数据分析工具以及研究人类基因组计划实施所带来的伦理、法律和社会问题。2成就已经完成了人类基因组的测序任务，绘制完成了全基因组的DNA序列图谱。3后基因组在基因组的基础上，研究所有基因的表达、调控与功能，阐明执行生命活动的全部蛋白质的表达规律和生物功能。思考交流3在测定人类基因组组成时，应测多少条染色体上的DNA分子？【提示】24条。22条常染色体XY。正误判断1种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响。()【提示】转基因生物可能对生物的多样性、生态环境和人类健康构成威胁。2重组DNA技术可以定向改造生物的性状。()3转基因食品一定含有转移来的基因。()【提示】不一定。如食品成分是淀粉、蔗糖，不含有转移来的基因。4人类基因组是指配子细胞中整套染色体。()【提示】指单倍体细胞中的整套染色体。5目前，人类基因组计划的测序任务全部完成，科学家们阐明了人类基因组全部DNA序列。()【提示】测序的只是已知的部分基因，而非全部DNA序列。探究1利用重组DNA技术培育转基因动物的基本步骤【问题导思】什么是目的基因？获取方法有哪些？目的基因与载体结合形成重组DNA分子需要哪些酶处理？重组DNA分子导入受体细胞的方法有哪些？1提取目的基因(1)目的基因：指人们所需要的特定基因。(2)获取方法从目的基因所在的生物的体细胞中直接提取：直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。这种方法犹如用猎枪发射的散弹打鸟，无论哪一颗弹粒击中目标，都能把鸟打下来。鸟枪法的具体做法是：用限制性内切酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入载体，然后通过载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞所提供的DNA(外源DNA)的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制(在遗传学中叫做扩增)，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。如许多抗虫、抗病毒的基因都可以用上述方法获得。人工合成基因：目前人工合成基因的方法主要有两条途径。一条途径是以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。如人的血红蛋白基因、胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得。2目的基因与运载体结合(1)步骤：图中表示的是提取目的基因，图中表示的是目的基因与运载体的结合。(2)工具：限制酶：图中EcoR这种限制酶所识别的序列是GAATTC，切点位于G与A之间；从图中能够看出提取目的基因B和切开质粒A所用的是同一种限制酶。DNA连接酶：此酶用于质粒A与目的基因B的结合过程，形成重组DNA分子C。3将重组DNA分子导入受体细胞(受精卵)培育转基因动物的重组DNA技术中，我们采用的受体细胞是受精卵，通过感染或显微注射技术(即用口径为1 m的DNA注射器，将大量的目的基因片段注入到受精卵的核内)将重组DNA导入到动物受精卵中。而受体细胞如果是细菌，我们一般是将细菌用氯化钙处理，以增大细菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。4目的基因的筛选和鉴定完成以上步骤后，我们需要通过一定的手段检测受体细胞是否导入了目的基因，同时观察受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。对于培育转基因动物，我们还需要把带有目的基因的受精卵在体外培养，再通过胚胎移植的方法植入代孕母体的子宫内，由此产下的目的基因能够表达的个体就是转基因动物。名师点拨基因工程操作步骤中的有关问题分析1切割目的基因和运载体时需用同一种限制酶，以切割出相同的黏性末端。2四个操作步骤中，只有将目的基因导入受体细胞不涉及碱基互补配对。例1(2013菏泽高一检测)酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下图。(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传的变异的来源中属于_。(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是_。(3)要使载体与LTP1基因连接，首先应使用_对载体和含LTP1基因的DNA进行切割。(4)饮用转基因的酵母菌酿造的啤酒安全吗？_。【审题导析】正确解答本题须明确以下几点：(1)重组DNA技术的原理。 (2)重组DNA技术中用到的三种工具。(3)转基因食品的安全性问题。【精讲精析】(1)由于重组DNA技术利用定向技术克服远缘杂交不亲和的障碍，使原来不在一起的基因组合到一起，使生物具有特定性状，其原理应为基因重组。(2)载体取自大肠杆菌的质粒(见图)。(3)基因工程中的“剪刀”为限制性内切酶。(4)可以从正、反两个角度考虑。转基因的酵母菌酿造的啤酒对人类的健康有害，因为：转基因食物中的毒素可引起人类急、慢性中毒或产生致癌、致畸、致突变作用；食物中的免疫或致敏物质可使人类机体产生过敏反应。或答对人体安全，因为：两种食品成分相同，目前暂未找到不安全的证据。(合理即可)【答案】(1)基因重组(2)质粒(3)同一种限制性内切酶(4)反对观点：不安全，转基因食品可能会损伤人体的消化系统，破坏人体免疫系统赞成观点：安全，转基因食品与非转基因食品成分相同，经毒性分析其不对人体健康产生影响(目前还未找到不安全的证据，回答上述两种观点之一即可)探究2基因组和染色体组【问题导思】什么是基因组？基因组包括哪些类型？人类基因组需测定多少条染色体？1基因组是一个染色体组中所包含的全部遗传物质，研究的对象是DNA分子。染色体组是指一组形态、大小各不相同的染色体，对于二倍体生物来说，是指一个配子中的全部染色体，研究对象是染色体。2基因组包括核基因组、线粒体基因组、叶绿体基因组、病毒基因组，通常指核基因组。3对于二倍体生物来说，不是由性染色体决定性别的生物，如水稻，其基因组就是一个染色体组所包含的全部遗传信息；而对于性染色体决定性别的生物来说，其基因组为一个染色体组加另一条性染色体上的全部遗传信息，如人类基因组是指人的所有遗传信息的总和，人类基因组包括22条常染色体XY具有的全部DNA分子；而人的一个染色体组则包括23条染色体，即22X或22Y。名师点拨1XY型性别决定方式的生物基因组测序要测一个染色体组中的全部常染色体和X、Y两条性染色体。2ZW型性别决定方式的生物基因组测序要测一个染色体组中的全部常染色体和Z、W两条性染色体。3没有性染色体的生物基因组测序只需测一个染色体组中的全部染色体。例2下图为果蝇染色体图，若要对此果蝇进行染色体的脱氧核糖核苷酸序列的测定，那么需要测定的染色体是()A、YB、XC、X、Y D、X、Y【审题导析】正确解答本题须明确以下两点：(1)果蝇为XY型的性别决定方式。(2)果蝇体细胞共8条染色体，2个染色体组。【精讲精析】对果蝇染色体的测定应分别测定5条不同形态和大小的染色体。根据果蝇的染色体图可知，果蝇的体细胞含有2个染色体组，每一个染色体组中含有4条染色体，由于果蝇的性染色体是XY型，所以应分别对其进行测定。【答案】C本 课 知 识 小 结网 络 构 建基因重组DNA技术概念操作步骤成果