生物人教版必修2学案互动课堂第六章第2节基因工程及其应用

互动课堂疏导引导1.对基因工程概念的理解基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。基因工程有两个重要的特征，第一是可把来自任何生物的基因转移到与其毫无关系的任何其他受体细胞中，因此可以实现按照人们的愿望，改造生物的遗传特性，创造出生物的新性状；第二是某一段DNA可在受体细胞内进行复制，为准备大量纯化的DNA片段提供了可能，拓宽了分子生物学的研究领域。2.基因工程的工具基因工程是在DNA上进行的分子水平的设计施工，需要专门的工具：“剪刀”限制性内切酶、“针线”DNA连接酶、动载体。a：限制性核酸内切酶（简称限制酶）已发现的限制酶达200多种，一种限制酶只能识别一定的核苷酸序列，并能在特定的切点上切割DNA分子。不同的限制酶切割DNA分子的切点不同，丰富的限制酶系为专一性切割DNA分子中的不同基因提供了条件。b：DNA连接酶DNA连接酶的作用是在DNA分子连接过程中，催化磷酸二酯键的形成。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。c：运载体运载体是基因的运输工具，在基因操作过程中，使用运载体有两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。3.基因工程操作的基本步骤（1）提取目的基因的两条途径直接分离基因和人工合成基因。（2）目的基因与运载体结合用同一种限制酶处理目的基因和运载体，而后加入DNA连接酶，使目的基因载入到运载体中，形成重组DNA。（3）将目的基因导入受体细胞重组DNA导入受体细胞。（4）目的基因的表达与检测根据标记基因判断目的基因导入与否；根据受体细胞特定的性状判断目的基因表达与否。4.基因工程的应用a：基因工程与作物育种：①在农业上获得了高产、稳产、具有优良品质的农作物。②培养出了各种抗逆性的作物新品种。如：转基因抗虫棉等抗虫基因作物可减少农药对环境的污染，大大降低了生产成本。b：基因工程与药物研制基因工程可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗、白细胞介素溶血栓剂、凝血因子，以及霍乱、伤寒疟疾疫苗。c.基因工程与基因治疗基因治疗：顾名思义，是指在基因水平上对人类疾病进行治疗。具体地说，它是利用基因转移或基因调控的手段，将正常基因转入疾病患者机体细胞内，取代致病的突变基因，表达所缺乏的基因产物。或者是通过基因调控的手段，有目的地抑制异常基因表达或重新开启已关闭的基因，达到治疗遗传病、肿瘤、艾滋病、心血管等疾病的目的。d：基因工程与环保如超级菌可以降解泄漏的石油等。5.转基因食品的优、缺点优点：（1）解决粮食短缺问题；（2）减少农药使用，从而减少环境污染；（3）节省生产成本，降低粮食售价；（4）增加食物营养，提高附加价值；（5）增加食物种类，提升食物品质；（6）促进生产效率，带动相关产业发展。缺点：（1）可能产生新毒素和新过敏源；（2）可能产生抗除草剂的杂草；（3）可能使疾病的散播跨越物种障碍；（4）可能会损害农作物的生物多样性；（5）可能干扰生态系统的稳定性。提示：以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。经过多年的研究和应用，科学家并没有发现它和一般食品有明显的差别。活学巧用1.下列何种技术能有效地打破物种的界限，定向地改造生物的遗传性状，培育新的农作物优良品种（）A.基因工程技术B.诱变育种技术C.杂交育种技术D.组织培养技术解析：杂交育种技术和诱变育种技术都是不定向的育种方式；组织培养技术是定向培养动植物、微生物的组织细胞，但没有改变生物的遗传性状；只有基因工程技术才能打破物种之间的界限，定向改造生物的遗传性状。答案：A2.图示限制酶切割某DNA分子过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列是（）解析：每种限制酶只能识别某种特定的核苷酸序列，并只能在特定的位点切割DNA分子，从图中可知，该酶识别的核苷酸序列为GAATTc，并在G与A之间将这段序列切开。答案：C3.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，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.目的基因的检测和表达解析：合成目的基因及其与运载体的结合都有碱基互补配对；目的基因的检测实质是标记基因的表达，也有碱基互补配对；与目的基因的表达道理一样。答案：C4.有关基因工程的成果及应用的说法正确的是（）A.用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒B.基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大品质优良的动物C.任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分，所以假单孢杆菌是超级菌D.基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物解析：用基因工程方法培育的抗虫植物只是杀死害虫而对病毒无效；基因工程在畜牧业上的应用不仅是培养体型巨大、品质优良的动物，更重要的是利用某些特定外源基因在哺乳动物体内的表达。从这些动物的乳腺细胞中获得人类所需要的各类物质；每种假单孢杆菌只能分解石油中的一种成分，“超级菌”是用基因工程方法把能分解三种烃类的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌体内，创造出的能同时分解四种烃类的细菌。所以A、B、C都不正确。答案：D世纪70年代创立了一种新兴生物技术——基因工程，其最主要的目的是（）A.定向提取生物D