《11孟德尔的豌豆杂交实验一》导学案 2.docx

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《11孟德尔的豌豆杂交实验一》导学案2

2012－2013学年高一生物必修二学案　编号：

01使用时间　2013年1月　日

班级_____________小组__________姓名____________教师评价_____________

编制人：

吕薇审核人：

吕薇包科领导：

《1.1孟德尔的豌豆杂交实验

（一）》导学案

【使用说明及学法指导】

1.利用大约25-30分钟时间认真预习，用红笔勾画疑惑点独立完成“合作探究”和课堂检测

2.扎实掌握课本知识，并能够独立、闭卷构建知识体系。

3.进行小组讨论，答疑解惑。

并自我检查预习效果，总结知识和能力缺漏。

【学习目标】

基因工程的基本原理和基本步骤；

能够体会基因工程在工、农业、医药、食品的应用；

关注转基因生物和转基因食品的安全性；

比较多种育种方法的优缺点及应用推广。

【教学重点】

生物变异在育种上的应用

2、转基因食品的安全

一、对比杂交育种和诱变育种

二、比较基因重组与基因工程

【教学难点】比杂交育种和诱变育种

二、比较基因重组与基因工程

【自主学习】第一单元基因工程

【重难点突破】

一、如何理解基因工程的概念和原理

1、操作环境是生物体外，典型过程是基因表达载体的构建。

2、基因工程的优点

（1）克服了远缘杂交不亲和的障碍。

基因工程和植物体细胞杂交一样，突破了有性生殖的局限。

（2）定向改造了生物性状。

与诱变育种相比较克服了诱变育种的突变的不定向性。

3、原理是基因重组。

4、操作层次：

是分子水平。

是获取某生物的DNA分子片段，把它与另一个DNA分子片段结合成一个DNA分子。

5、实质：

A种生物的某个基因通过一定方式导入B种生物体内并能进行基因表达。

基因没有改变，蛋白质没有改变，只是转录和翻译场所发生改变。

6、目的基因和载体能够形成重组DNA分子的基础是

（1）物质组成相同，都是四种脱氧核苷酸组成。

（2）空间结构相同，都是规则的双螺旋结构。

（3）结构和功能单位相同，基因是控制生物性状的结构和功能单位。

性状都是蛋白质表现的。

（4）遵循的基因表达原则相同，基因表达包括了基因的复制，转录和翻译，都遵循中心法则。

（5）遗传密码相同，所有生物共用一套遗传密码。

二、基因工程操作常用的工具有哪些？

1、限制酶又称限制性核酸内切酶

（1）化学本质：

蛋白质

（2）来源：

主要来源于原核生物，是原核生物切断入侵细胞内外源DNA的保护自身的工具。

（3）作用：

具有酶的共性催化作用外还用于对DNA分子的切割获取目的基因和对载体的切割。

（4）特异性，能够识别特定的脱氧核苷酸序列，并有特定的切割位点。

切割的化学键叫磷酸二酯键。

切割目的基因和载体时要用同一中限制酶。

（5）切割的结果有两种分别是粘性末端和平末端。

2、DNA连接酶

（1）种类：

E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。

（2）作用：

是连接两个DNA片段形成磷酸二酯键。

（3）适用对象：

E.coliDNA连接酶是连接粘性末端，T4DNA连接酶是连接粘性末端和平末端。

（4）与DNA聚合酶的比较：

相同点都可以形成磷酸二酯键；不同点是DNA连接酶是连接DNA片段形成重组DNA分子，DNA聚合酶是把游离的脱氧核苷酸按照碱基互补配对原则，连接在一条脱氧核苷酸链上形成新的DNA分子。

3、载体

（1）常用载体是质粒，本质是小型环状DNA；其他载体有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

（2）功能：

将目的基因导入受体细胞。

（3）载体必需具备的条件：

能够在宿主细胞内稳定保存并大量复制；有一个至多个限制酶的

切割位点，以便于与外源基因进行连接；有特殊的遗传标记基因，供重组DNA的检测和鉴定。

（4）特别注意：

①现在使用的载体多是人工改造的；②常见的标记基因有抗生素抗性基因、发光基因和产生特点颜色的表达产物基因等；③质粒可以在自身细胞、受体细胞或者体外环境都可以进行自我复制；④载体上最好是每种酶的切点只有一个；⑤细胞膜上的载体是蛋白质，具有运输作用。

三基因工程的操作程序有哪些？

1、目的基因的获取

技术：

限制酶切割—切割出粘性末端和平末端。

（1）从基因文库中获取目的基因；

文库类型cDNA文库基因组文库

文库大小小大

基因中的启动子无有

基因的多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因

物种之间的基因交流可以部分基因可以

说明基因文库的组建过程包含了基因工程的操作过程。

从基因文库获取目的基因的优点是操作简便；缺点是工作量大，具有一定的盲目性。

（2）利用PCR技术扩增目的基因；

PCR技术DNA复制

相

同

点原理DNA复制（碱基互补配对原则）

原料四种游离脱氧核苷酸

条件模板、ATP、酶、原料、引物

不解旋方式DNA在高温下解旋解旋酶催化

同

点

场所体外复制主要在细胞核内

酶Taq酶细胞内的DNA聚合酶

结果短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA分子

（3）人工合成。

常见的有反转录法和氨基酸序列合成法两种。

①反转录法：

是在核糖体合成多肽的旺盛时期，首先把含有目的基因的mRNA的多聚核糖体提取出来，分离出mRNA，然后以mRNA为模板，用反转录酶合成一个互补的DNA，即cDNA单链，再以此单链为模板合成出互补链，就成为双链DNA分子。

这种方法专一性强，但是操作过程比较麻烦，特别是mRNA很不稳定、生存时间短，所以要求的技术条件较高。

②氨基酸序列合成法，这种合成基因的方法还有一个很大的优点，就是可以人工合成自然界不存在的新基因，使生物产生新的性状以满足人类需求。

因此，这一方法今后将随着技术的不断改进而得到越来越广泛的应用。

2、基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。

（1）基因表达载体的结构组成：

启动子是启动转录的DNA片段；终止子是终止转录的DNA片段；目的基因；抗生素抗性基因是标记基因；复制原点DNA的复制有特定的起始位点。

（2）技术：

应用DNA连接酶连接末端。

3、将目的基因导入受体细胞

（1）导入双子叶植物一般用农杆菌转化法；农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位（受伤

【课堂检测】

2、能力提升（A、B层必做，C层选作）

附加题：

（A层必做，B、C层选作）

第一单元基因工程

【重难点突破】

一、如何理解基因工程的概念和原理

1、操作环境是生物体外，典型过程是基因表达载体的构建。

2、基因工程的优点

（1）克服了远缘杂交不亲和的障碍。

基因工程和植物体细胞杂交一样，突破了有性生殖的局限。

（2）定向改造了生物性状。

与诱变育种相比较克服了诱变育种的突变的不定向性。

3、原理是基因重组。

4、操作层次：

是分子水平。

是获取某生物的DNA分子片段，把它与另一个DNA分子片段结合成一个DNA分子。

5、实质：

A种生物的某个基因通过一定方式导入B种生物体内并能进行基因表达。

基因没有改变，蛋白质没有改变，只是转录和翻译吃场所发生改变。

6、目的基因和载体能够形成重组DNA分子的基础是

（1）物质组成相同，都是四种脱氧核苷酸组成。

（2）空间结构相同，都是规则的双螺旋结构。

（3）结构和功能单位相同，基因是控制生物性状的结构和功能单位。

性状都是蛋白质表现的。

（4）遵循的基因表达原则相同，基因表达包括了基因的复制，转录和翻译，都遵循中心法则。

（5）遗传密码相同，所有生物共用一套遗传密码。

【典题演示】

1、（2011温州十校）采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。

但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。

以下有关叙述，正确的是（）

A．如果人凝血因子基因的核苷酸序列已知，可用人工合成的方法获得该目的基因

B．人体细胞中凝血因子基因进入羊受精卵细胞后，其传递和表达不再遵循中心法则

C．在该转基因羊体内，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中

D．人凝血因子基因开始转录后，DNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA

【答案】A

【解析】掌握基因工程的原理是突破口。

当已知某种基因的核苷酸序列，可以进行人工合成；目的基因的表达仍然遵循中心法则；由于目的基因是导入受精卵，所有体细胞都含有目的基因，只有在乳腺细胞中表达，是因为目的基因连接了乳蛋白的基因的启动子；转录需要的酶是RNA聚合酶。

【变式训练1】

1、（2010临沂一模）转基因植物是通过基因工程拥有其他物种基因即外源基因的植物。

下列有关叙述中，正确的是（）

A．外源基因就是目的基因

B．外源基因的遗传都遵循孟德尔遗传定律

C．基因工程中的运载体质粒是细胞核内能够复制的DNA分子

D．通过基因工程，植物细胞也能合成某些细菌的蛋白质

【答案】D

【解析】掌握目的基因和外源基因的关系是突破口。

把插入到载体内的那个特定的片段基因称为外源基因，而将那些已被或者准备要被分离，表达的特定基因称为目的基因。

外源基因针对受体生物而言是受体生物不具有的基因，目的基因是针对人的需要而言。

外源基因如果存在线粒体、叶绿体、质粒或者原核细胞的DNA上是不遵循孟德尔的遗传规律的；质粒是存在细胞质的环状DNA；棉花的抗虫基因的表达证明植物细胞也能合成某些细菌的蛋白质。

【变式训练2】、（2010苏北四市三模）下列过程一定能够导致DNA分子结构发生改变的是

A．基因工程B．DNA分子扩增C．染色体变异D．交叉互换

【答案】A

【解析】正确掌握影响DNA分子结构的因素和方式是突破口。

DNA分子扩增是以DNA分子作为单位，进行半保留复制增加DNA分子数目；染色体的变异和交叉互换是发生在基因数量或者位置的改变，并没有影响DNA分子内部；只有基因工程是在一个DNA分子内部插入了另外一个DNA分子的片段。

【变式训练3】、（2010苏州中学）（多选）下列关于基因工程的叙述，正确的是

A.目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物

B.限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶

C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原有生物活性

D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达

【答案】AB

二、基因工程操作常用的工具有哪些？

1、限制酶又称限制性核酸内切酶

（1）化学本质：

蛋白质

（2）来源：

主要来源于原核生物，是原核生物切断入侵细胞内外源DNA的保护自身的工具。

（3）作用：

具有酶的共性催化作用外还用于对DNA分子的切割获取目的基因和对载体的切割。

（4）特异性，能够识别特定的脱氧核苷酸序列，并有特定的切割位点。

切割的化学键叫磷酸二酯键。

切割目的基因和载体时要用同一中限制酶。

（5）切割的结果有两种分别是粘性末端和平末端。

2、DNA连接酶

（1）种类：

E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。

（2）作用：

是连接两个DNA片段形成磷酸二酯键。

（3）适用对象：

E.coliDNA连接酶是连接粘性末端，T4DNA连接酶是连接粘性末端和平末端。

（4）与DNA聚合酶的比较：

相同点都可以形成磷酸二酯键；不同点是DNA连接酶是连接DNA片段形成重组DNA分子，DNA聚合酶是把游离的脱氧核苷酸按照碱基互补配对原则，连接在一条脱氧核苷酸链上形成新的DNA分子。

3、载体

（1）常用载体是质粒，本质是小型环状DNA；其他载体有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

（2）功能：

将目的基因导入受体细胞。

（3）载体必需具备的条件：

能够在宿主细胞内稳定保存并大量复制；有一个至多个限制酶的切割位点，以便于与外源基因进行连接；有特殊的遗传标记基因，供重组DNA的检测和鉴定。

（4）特别注意：

①现在使用的载体多是人工改造