第二节基因工程及其应用导学案.doc

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第六章第二节基因工程及其应用

【课标要求】1、简述基因工程的基本原理。

2、举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。

3、关注转基因生物和转基因食品的安全性。

【课标解读】基因工程的有关内容在必修部分侧重基因工程的原理和操作工具的学习，至于基因工程的操作步骤则不作要求。

因此，同学们要注重基因工程的原理和用到的三种工具的作用和来源，同时能举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用，关注转基因食品的安全性。

【学习过程】

学习目标一、基因工程的原理

胰岛素是治疗糖尿病的唯一激素

去哪里要胰岛素？

从猪等动物身上获得的胰岛素太少，不能满足需求

生产胰岛素，可它是一种蛋白质，怎样生产？

设法让大肠杆菌来生产

从人体提取胰岛素基因

将胰岛素基因导入大肠杆菌细胞内

大肠杆菌合成胰岛素，获得胰岛素

单倍体育种、多倍体育种、杂交育种和诱变育种这四种育种方法，在育种过程中生物所发生的变异都是不定向的，不能随心所欲地按照人的意愿来改变生物的性状。

基因工程将能实现这个愿望，先看下面的例子：

结合课本102页的“基因工程原理”这个内容分析：

这个过程涉及到种生物，提供基因的生物是，接受基因的生物是。

没导入胰岛素基因前，大肠杆菌能合成胰岛素吗？

。

大肠杆菌发生变异了吗？

。

它的这个变异是自己发生的还是按人的意愿发生的?

。

根据第五章的学习，推测大肠杆菌的变异是属于（填基因突变、基因重组或染色体变异）。

现在你应该知道基因工程是什么了，请写出来

。

【练习】实施基因工程的最终目的是（）

A.提取生物体DNA分子

B.对DNA分子进行人工“剪切”

C.定向改造生物的遗传性状

D.在生物体外对DNA分子进行改造

学习目标二、基因工程的操作工具和步骤

请结合学习目标一里面的图，推测基因工程中人要做的工作至少有：

一是将胰岛素基因从人的细胞DNA上中剪下来；二是将胰岛素基因导入、运输到大肠杆菌细胞中；三是导入过程要先把胰岛素基因装到合适的运输工具上才能完成导入。

这些操作的对象都是胰岛素基因，它的尺寸只有几纳米那么大，无法用我们生活中的剪刀剪，运输工具不能是汽车，也不能由人装卸，要用到特殊的工具。

1、基因的“剪刀”——限制性内切酶

（1）简称：

。

（2）化学本质：

。

（3）存在：

主要在微生物体内。

（4）作用：

将人需要的基因从DNA分子上切割下来。

一种限制酶只能识别，并在切割DNA分子。

例如：

EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切割。

请结合课本，写出EcoRI限制酶切割DNA的示意图：

据此特性推测，同一种限制酶切割不同的DNA分子将会产生（填相同或不同）的粘性末端；不同种限制酶切割同一个DNA将会产生（填相同或不同）的粘性末端。

（5）切割结果：

产生2个能进行碱基互补配对的黏性末端

【练习】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”——DNA连接酶

（1）作用：

像针一样将两个不同的DNA分子缝合起来。

（2）化学本质：

。

（3）缝合的部位：

和交替连接而成的DNA分子基本骨架。

也就是连接

和之间的化学键。

3、基因的运载体

（1）作用：

将基因送入受体细胞（接受基因的细胞）。

（2）常用的运载体：

、和等。

（3）存在：

质粒存在于

（4）化学本质：

4、基因工程操作的基本步骤：

提取目的基因（即人需要的基因）、、

、。

最终的结果是，目的基因在受体细胞中表达，合成蛋白质。

请写出目的基因的表达过程：

目的基因

mRNA

蛋白质

【练习】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、DNA连接酶的重要功能是（）

A.DNA复制时母链与子链之间形成氢键B.黏性末端碱基之间形成氢键

C.两个DNA粘性末端之间的缝隙连接起来D.ABC都不正确

学习目标三、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。

学习目标四、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。

【知识总结】1、基因工程获得成功，将一种生物的基因转到另一种生物的体内能够成功表达，说明所有的生物共用一套遗传密码子。

2、同种限制酶切割不同DNA分子会得到相同的粘性末端，不同种限制酶切割同一个DNA会得到不同的粘性末端。

【课本106页练习答案】基础题：

1、基因工程的四个基本步骤：

一是提取目的基因，利用限制酶将含有目的基因的DNA分子切割，获得目的基因；二是将目的基因与运载体结合，先用限制酶切割目的基因和运载体，让它们产生能进行碱基互补配对的粘性末端，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接；三是将目的基因和运载体一起导入受体细胞；四是目的基因的检测和鉴定，看目的基因是否成功在受体细胞内表达。

2、先将互补链写出来，再将识别位点圈出来，最后找到切割部位：

ATCTCGAGACTGATTGGCCTTAAGCTCGAGATGACCATGGCCAGGCTCGAGCTGATGA

TAGAGCACTGACTAACCGGAATTCGAGCTCTACTGGTACCGGTCCGAGCTCGACTACT

3、常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒，其中最常用的是质粒。

【课后作业】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、基因工程育种使生物发生定向变异

2、1993年，我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源

A.普通棉花的基因突变B.棉铃虫变异形成的致死基因

C.寄生在棉铃虫体内的线虫D.苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因

3．下图表示限制酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是

A.CTTAAG，切点在C和T之间　　　B.CTTAAG，切点在G和A之间

C.GAATTC，切点在G和A之间　　　D.GAATTC，切点在C和T之间

4、切取人的生长激素基因，用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中，从而获得了“超级鼠”，结果“超级鼠”合成了人的生长激素。

此项技术遵循的原理是

A.基因突变：

DNA→RNA→蛋白质　　B.基因工程：

RNA→RNA→蛋白质

C.细胞工程：

DNA→RNA→蛋白质　　D.基因重组：

DNA→RNA→蛋白质

5、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

6、萤火虫能发光是因为萤火虫体内可以通过荧光素酶催化一系列反应。

如果荧光素酶存在于植物体内，也可使植物体发光。

一直以来，荧光素酶的唯一来源是从萤火虫腹部提取。

但加利福尼亚大学的一组科学家成功地通过转基因技术实现了将荧光素酶基因导入到大肠杆菌体内，并在大肠杆菌体内产生荧光素酶。

请你根据已有的知识回答下列有关问题：

（1）在此转基因工程中，目的基因是_______________。

（2）在该过程中需要多种酶的参与，其中包括________________等。

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