高考一轮复习选修3基因工程教案

1、精选优质文档-倾情为你奉上总第 节 选修三 现代生物技术专题1 基因工程第一课时 【考纲要求】(1)基因工程的诞生()(2)基因工程的原理及技术和PCR技术()【教学目标】 1知识与技能（1）识记基因工程的诞生()（2）理解基因工程的原理及技术和PCR技术()2过程与方法 通过指导学生归纳基因工程原理及应用，培养学生分析和推理能力。3情感态度与价值观 通过理解基因工程原理及应用，培养学生的科学素养。【教学重点】（1）理解基因工程的原理及技术和PCR技术()（2）理解基因工程的应用()【教学难点】（1）理解基因工程的原理及技术和PCR技术()（2）理解基因工程的应用(【教学过程】一，基础知识回顾

2、1基因工程（概念）2基因工程的基本工具限制酶DNA连接酶载体作用切割目的基因和载体拼接DNA片段，形成重组DNA携带目的基因进入受体细胞作用部位两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键作用特点(条件)(1)识别特定的核苷酸序列；(2)在特定位点上切割(1)E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端；(2)T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端(1)能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；(2)有多个限制酶切割位点；(3)具有特殊的标记基因2.基因工程的操作程序(1)目的基因的获取从基因文库中获取。利用PCR技术扩增：其实质是在体外对目的基因进行大量复制。用化学方法人工合成：a对于已知的核

3、苷酸序列直接人工合成。b可通过反转录法获取，即mRNA单链DNA双链DNA。(2)基因表达载体的构建基因表达载体的组成：目的基因启动子终止子标记基因。基因表达载体的构建方法(3)将目的基因导入受体细胞植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射技术感受态细胞法(Ca2处理)受体细胞受精卵、体细胞受精卵原核细胞(4)目的基因的检测和鉴定类型步骤检测内容方法结果显示分子检测第一步目的基因是否整合到受体细胞染色体的DNA上DNA分子杂交(DNA和DNA之间)是否成功显示出杂交带第二步目的基因是否转录出mRNA分子杂交技术(DNA和mRNA之间)第三步目的基因是否翻译

4、成蛋白质抗原抗体杂交个体水平鉴定根据目的基因表达出的性状判断，包括做抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度；对基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较，以确定功能是否相同二，要点讲析基因工程的基本工具及操作程序分析策略(1)限制酶及其切点的分析一个至多个限制酶切点：作为载体必须具有一个至多个限制酶切点，以便与外源基因连接。每种酶一个切点：每种酶的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别单一切点，若载体上有一个以上的酶切点，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则进入受体细胞后便不能自主复制。一个载体若只有某种限制酶的一个切点，则酶切后既能把环打开接纳外源DNA片

5、段，又不会丢失自己的片段。(2)从“基因表达”层面分析基因表达载体的必需条件基因表达载体的组成：目的基因启动子终止子标记基因复制原点。启动子和终止子：启动子是RNA聚合酶结合位点，启动转录；终止子是终止转录的位点。插入的目的基因只是结构基因部分，其表达需要调控序列，因而用作载体的质粒插入部位前需要有启动子，后需要有终止子。(3)根据受体种类确定基因工程受体细胞分析受体种类不同，所用的受体细胞种类也不相同。植物：由于植物细胞有全能性，植物体细胞经过植物组织培养能够形成生物体，所以植物的受体细胞一般是体细胞。动物：由于动物细胞没有全能性，不能由一个体细胞培养成一个个体，所以动物基因工程的受体细胞不

6、是体细胞，而是受精卵。微生物：多用原核生物细胞，因为原核生物繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少。三，例题及练习【例题1】基因工程又叫做基因拼接技术。该技术能够通过对生物的基因进行改造和重新组合，产生出人类所需要的基因产物。自20世纪70年代基因工程发展起来以后，人们开始采用高新技术生产各种基因产品。下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1和图2示基因工程部分操作过程：(1)从表中四种酶的切割位点看，可以切出平末端的酶是_。(2)将目的基因与质粒DNA缝合时，两条链上的磷酸、脱氧核糖在_酶的作用下连接起来，形成磷酸二酯键；两条链间的碱基对通过_连接起来。(3)图2中的质粒分子可被表中_

7、酶切割，切割后的质粒含有_个游离的磷酸基团。(4)若对图中质粒进行改造，插入的Sma 酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。(5)在相关酶的作用下，甲与乙能否拼接起来？并说明理由：_。答案：(1)Sma酶 (2)DNA连接氢键(3)EcoR2(4)高(5)能。二者具有相同的黏性末端【例题2】大豆花叶病毒(RNA病毒)是世界性大豆病害，是造成大豆减产的重要原因。某科研小组制备了大豆花叶病毒的空衣壳蛋白(CP蛋白)，生产过程大致如下，请回答问题：(1)图中的是指 _。(2)过程中应用的酶是 _。此过程中，先要在大豆花叶病毒的基因文库中查找_的核苷酸序列，以便合成特异性引物。(3)在上述生产流程中，_(

8、填序号)是基因工程生产CP衣壳蛋白的核心步骤。为检测样液中是否含有有效成分，在可使用_进行检测。答案：(1)RNA(2)热稳定DNA聚合酶(Taq酶)CP蛋白基因(控制CP蛋白合成的RNA片段)(3)CP蛋白的抗体【针对练习】1基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶的识别序列和切点是GGATCC，限制酶的识别序列和切点是GATC。根据图判断下列操作正确的是()A目的基因和质粒均用限制酶切割 B目的基因和质粒均用限制酶切割C质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割D质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割 答案D2下列关于基因工程中有关酶的叙述不正确的是()A限

9、制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断DNABDNA连接酶可将末端碱基互补的两个DNA片段连接CDNA聚合酶能够从引物末端延伸DNA或RNAD逆转录酶以一条RNA为模板合成互补的DNA答案C3如图是利用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中Pst、Sma、EcoR、Apa为四种限制性核酸内切酶。下列说法错误的是A图示过程是基因工程的核心步骤 B表达载体构建时需要用到限制酶 SmaC抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来D除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构答案B4下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶

10、切位点。请回答下列问题：限制酶BamH Hind EcoR Sma 识别序列及切割位点GGATCCCCTAGGAAGCTTTTCGAAGAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCC(1)一个图1所示的质粒分子经Sma 切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。(2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma 酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma切割，原因是_。(4)与只使用EcoR 相比较，使用BamH 和Hind两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_。(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_酶。(6)重组

11、质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在 _的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。 答案(1)0、2(2)高(3)Sma会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化(5)DNA连接(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞(7)蔗糖为唯一含碳营养物质【作业】【教学反思】总第 节 选修三 现代生物技术专题1 基因工程第二课时【考纲要求】 (3)基因工程的应用()(4) 蛋白质工程(5)DNA的粗提取与鉴定(实验)【教学目标】 1知识与技能（1）理解基

12、因工程的应用()（2）理解蛋白质工程()(3)掌握DNA的粗提取与鉴定(实验)2过程与方法 通过指导学生归纳基因工程原理及应用，培养学生分析和推理能力。3情感态度与价值观 通过理解基因工程原理及应用，培养学生的科学素养。【教学重点】（1）理解基因工程的原理及技术和PCR技术()（2）理解基因工程的应用()(3) 蛋白质工程(【教学难点】（1）理解基因工程的原理及技术和PCR技术()（2）理解基因工程的应用()(3) 蛋白质工程(【教学过程】考点三蛋白质工程1概念理解(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。(2)操作：基因修饰或基因合成。(3)结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白

13、质。(4)目的：满足人类的生产和生活的需求。2操作过程从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)基因表达产生需要的蛋白质。探究蛋白质工程与基因工程的区别和联系项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质的功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测相对应的脱氧核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质获取目的基因构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需要的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果生产自然界中没有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸

14、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，都必须通过基因修饰或基因合成来实现【例题】1干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子中的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可以在70 条件下保存半年，给广大患者带来了福音。(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产_的蛋白质，不一定符合_的需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过_

15、或_，对现有蛋白质进行_，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的_结构。(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现_原因是：_答案(1)预期的蛋白质功能预期的蛋白质结构应有的氨基酸序列相对应的脱氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在人类生产和生活基因修饰基因合成改造(3)空间(或高级)(4)应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造首先，任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是改造了蛋白质，并且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传给下一代。如果对蛋白质直接改造，即使改造

16、成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传；其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多【针对练习】现代生物技术并不是各自独立的，而是相互联系、相互渗透的。下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图，请分析回答下列问题：(1)该生产流程中应用到的现代生物技术有_、_(写出其中两种)。(2)图中A、B分别表示_、_。(3)为提高培育成功率，进行过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行_检测，对受体动物的处理是用_进行同期发情处理。(4)蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质，原因是_。答案(1

17、)蛋白质工程基因工程胚胎移植技术(任写两种)(2)推测应有的氨基酸序列基因表达载体(3)DNA(核酸)分子杂交促性腺激素(4)改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作)2应用：培育转基因植物和转基因动物，生产基因工程药物，进行基因治疗。技术名称应用植物基因工程培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物，利用转基因技术改良植物的品质动物基因工程提高动物生长速度，改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，用转基因动物作器官移植的供体基因治疗把正常基因导入病人体内，使其表达产物发挥功能，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗探究基因治疗与基因诊断的不同点原理操作过程进展基因治疗基因表达利

18、用正常基因导入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗临床实验基因诊断碱基互补配对制作特定DNA探针与病人样品DNA混合，分析杂交带情况临床应用1如图表示从苏云金芽孢杆菌中分离出来的杀虫晶体蛋白质基因(简称Bt基因)及形成转基因抗虫棉的图解。请回答：(1)图中a过程要用到的酶是_。(2)在进行图中b过程时，由我国科学家独创的十分简便经济的方法是_，此外，也经常采用_法。若要培育转基因绵羊，则此过程要用_的方法。(3)为确定抗虫棉是否培育成功，既要用放射性同位素标记的_作探针进行分子杂交测试，又要在个体水平上鉴定，后者具体过程是_。(4)活化的毒性物质应是一种_分子，可以全部或部分嵌合于昆虫的

19、细胞膜上，使细胞膜产生孔道，导致细胞因渗透平衡遭到破坏而破裂。(5)我国在“863”计划资助下开展Bt抗虫棉、抗虫水稻等研究，可以减少农药、杀虫剂的使用，这将对_起到重要作用。答案：(1)限制性核酸内切酶(或限制酶) (2)花粉管通道法 农杆菌转化 显微注射 (3)杀虫晶体蛋白质基因(或Bt基因、目的基因) 让昆虫吞食抗虫棉叶子，观察害虫的生存状态 (4)多肽(5)环境保护【针对练习】1如图表示从酵母菌中获取某植物需要的控制某种酶合成的基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：酵母菌,构建,分离(1)图中cDNA文库_(填“大于”“等于”或“小于”)基因组文库。(2)过程提取的DNA需要_的切割，B过程是_。(3)为在短时间内获得大量目的基因，可用_扩增的方法，其原理是_。(4)获取目的基因之后，需要进行_，其组成必须有_以及标记基因等，此步骤是基因工程的核心。(5)将该目的基因导入某双子叶植物细胞，其能否在此植物体内稳定遗传的关键是_。(6)如果要想使该酶活性更强或具有更强的耐受性，需要对现有蛋白质进行改造，这要通过蛋白质工程。首先要设计预期的_，再推测应有的氨基酸序列，找到相对应的_。(7)除植物基因工程硕果累累之外，基因工程在动物基因工程、基因工程药物和基因治疗等方面也取得了显