基因工程及其应用步步高

第2课时基因工程及其应用第四章第四节基因突变和基因重组1.结合教材图文，概述基因工程的基本原理和基本步骤。2.结合具体实例，了解基因工程的应用及其安全性。学习导航重难点击基因工程的基本原理和基本步骤。课堂导入科幻电影《蜘蛛侠》中的男主角意外被转基因的蜘蛛咬伤，蜘蛛的基因整合到了他的基因上，并且在他体内表达，从而使他成了具有特殊本领的超级英雄。现实中，我们已经运用类似的技术来改造生物的性状，获得人们所需要的品种，这就是基因工程。内容索引一、基因工程的原理二、基因工程的应用及其安全性当堂检测一、基因工程的原理知识梳理答案1.基因工程的概念(1)基因工程，又叫做DNA重组技术，是把在一个生物体内分离得到或人工合成的

导入另一个生物的细胞，定向地使后者获得新的___________或表达所需产物的技术。(2)基因工程是把一种生物的某种基因转移到另一种生物体的细胞内，基因的结构基本没有变化，只是位置发生了变化，所以应该属于

。2.基因工程的基本工具(1)限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶的作用特点是识别

序列，并在__________上切割DNA分子，形成许多DNA片段。目的基因遗传性状基因重组特定的核苷酸特定的切点答案(2)DNA连接酶：连接同种限制酶切割后产生的DNA片段。(3)运载体①作用：将外源基因送入

。②种类：质粒、

和动植物病毒等。质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。受体细胞噬菌体答案目的基因与运载体结合导入目的基因：主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法加入DNA连接酶答案检测与鉴定目的基因目的基因的表达：目的基因在受体细胞中表达，产生

蛋白质1.DNA解旋酶和限制酶都作用于DNA，试分析这两种酶的作用部位相同吗？合作探究答案答案不相同。DNA解旋酶作用于碱基之间的氢键，而限制酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键，即磷酸二酯键。2.切割运载体和目的基因为什么常用同一种限制酶？答案因为只有用同一种限制酶才能保证切割出相同的黏性末端，有利于目的基因与运载体结合。3.限制酶和DNA连接酶作用的化学键相同吗？答案相同，均作用于磷酸二酯键。4.若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，可能有哪些产物？答案答案产物可能有三种：目的基因与目的基因结合、运载体与运载体结合、目的基因与运载体结合。5.目的基因能够在受体细胞中表达的基础是什么？答案所有生物共用一套遗传密码。活学活用1.某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述，不正确的是(

)解析答案A.获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①B.连接基因a与运载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②C.基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，

传给子代细胞D.通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状解析限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键，即①处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键；目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。答案B一题多变从分子水平分析不同种生物之间的基因移植能够成功的主要原因是_____________________________________________，也说明了不同生物共用一套_________。返回不同生物的DNA分子化学组成和基本结构是相同的密码子答案二、基因工程的应用及其安全性知识梳理1.基因工程的应用(1)生产特殊

如胰岛素、生长激素等。(2)按照人们的意愿

动植物。(3)运用转基因技术进行环境保护。2.转基因生物的安全性答案蛋白质定向改造严格控制大范围推广安全性合作探究1.你所知道的我国转基因成果都有哪些？答案我国科学家培育的转基因猪、牛、鸡、鲤鱼等，还有大批具有抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等全新性状的农作物。答案2.转基因抗虫棉花在环境保护上的重要作用是什么？此种转基因棉花独立种植若干代后是否会出现不抗虫的植株，为什么？答案减少了农药使用对环境造成的污染。转基因生物独立种植若干代后，也会出现不抗虫的植株，因为害虫可能会发生基因突变，基因突变是不定向的，突变后的害虫可能对苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白不敏感。2.转基因成果令人叹为观止，下列不是转基因成果的一项是(

)A.抗虫棉花B.能清除石油污染的假单胞杆菌C.我国奶牛的主要品种——中国荷斯坦奶牛D.抗除草剂玉米活学活用解析答案解析转基因生物是指运用基因工程操作程序，即通过提取目的基因、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等获得的含有外源基因的生物。转基因生物包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。抗虫棉花、能清除石油污染的假单胞杆菌、抗除草剂玉米都属于转基因成果。我国奶牛的主要品种中国荷斯坦奶牛，是杂交育种技术的结果。C一题多变转基因成果令人叹为观止，但是带来的安全性问题也不能忽视。下列选项中是转基因生物引起的食物安全问题证据的是(

)A.世界上数以亿计的人口食用转基因农作物B.转基因生物合成的营养物质与天然品种没有差别C.转基因生物合成的某些蛋白质可能对某些人造成过敏反应D.转基因产品经过了多环节、严谨的安全性评价答案C课堂小结答案运载体限制酶DNA连接酶运载体返回当堂检测12345解析诱变育种、基因工程育种和杂交育种均可获得抗病基因，而单倍体育种不能。解析答案1.改良缺乏某种抗病性的棉花品种，不宜采用的方法是(

)A.诱变育种 B.单倍体育种C.基因工程育种

D.杂交育种B解析答案123452.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解析基因工程就是通过对生物体的基因进行修饰改造，使之按照人们的意愿表现出人们所需要的性状，产生人类所需要的基因产物，可见基因工程的目的是定向改造生物的遗传性状。D3.如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是(

)A.DNA连接酶和解旋酶B.DNA聚合酶和限制性核酸内

切酶C.限制性核酸内切酶和DNA连

接酶D.DNA聚合酶和RNA聚合酶解析答案解析如图所示为目的基因与运载体结合过程，需要基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶和基因的“针线”——DNA连接酶。此过程不涉及DNA复制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。12345C4.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因工程操作的基本步骤中，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D.目的基因的检测与鉴定12345C答案5.干扰素是一种糖蛋白，过去从人的血液中的白细胞中提取，产量很低。我国的科研人员侯云院士等一批人，成功运用基因工程技术提高了其产量，如图为其原理过程图。请据图回答下面的问题：(1)图中①过程叫做________________。(2)图中③物质的化学本质是______________________，它之所以能作为运载体，必须具备的特点是___________________________________________________________________________________________________________________________________(写出任两点)。1234512345解析答案返回(3)切割②和③过程所需的酶一般是相同的，其原因是__________________________。(4)该过程中，供体细胞是______________，受体细胞是______(填字母)，重组DNA分子是______(填序号)。(5)大肠杆菌等微生物是基因工程最常用的实验材料，这是因为_____________________________________________________________。(6)人的干扰素基因能在大肠杆菌内表达，其根本原因是____________________________。12345解析图中①②为目的基因的提取过程，采用的方法为酶切法；图中③为从大肠杆菌中提取的质粒；④表示重组DNA分子；切割②和③过程所需的酶叫限制酶，所用的酶相同，产生的黏性末端也相同，便于构建重组DNA分子。在该过程中，供体细胞是人的体细胞，受体细胞是大肠杆菌b，选择大肠杆菌作为受体细胞是因为其繁殖快、结构简单，其内的遗传物质少。人的基因能在大肠杆菌中表达是由于它们共用一