新人教版高中生物选修三专题1基因工程填空版学生预习学案.docx

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新人教版高中生物选修三专题1基因工程填空版学生预习学案

新人教版高中生物选修三填空版学生预习学案

专题1基因工程

1.1DNA重组技术的基本工具

课前预习学案

1、预习目标

简述DNA重组技术所需的三种基本工具。

2、预习内容

1、基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过______________和_______等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

由于基因工程是在__________水平上进行设计和施工的，因此又叫做______________。

2、培育转基因抗虫棉的操作过程至少需要三种工具，即_________________的“手术刀”、_______________________的“缝合针”、将体外重组好的DNA导入受体细胞的“_________”。

3、切割DNA的工具是________________，又称______。

这类酶主要是从________中分离纯化而来的。

它们能够________________________________________，并且使每一条链中特定部位的_________________的____________断开。

DNA分子经过限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——________和____

__。

4、将切割下来的DNA片段拼接成新的D

NA分子，是靠____________来完成的。

根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：

一类是从________中分离得到的，称为E·coliDNA连接酶；另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为_____________

。

这两类酶都可以恢复被限制酶切开了的___________

_________________。

5、质粒是一种裸露的、________、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，并具有_________________的_______________分子。

它有一个至多个______________，供外源DNA片段插入其中。

携带外源DNA的质粒进入受体细胞后，停留在细胞中进行________，或者整合到染色体DNA上，随染色体DNA____________

。

它还有特殊的____________，如抗四环素、氨苄青霉素等标记基因，供重组DNA的__________。

在基因工程中所使用的运载体除质粒外，还有_________________、___________等。

三、提出疑惑

同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中

疑惑点

疑惑内容

课内探究学案

1、学习目标及重难点

1、简述DNA重组技术所需的三种基本工具。

2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。

学习重点：

DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。

学习难点：

基因工程载体需要具备的条件。

2、学习过程

1、基因工程的概念

回答：

什么是基因工程？

2、科技探索之路（基因工程是如何发展起来的？

阅读课本P2—3页）

思考并回答：

（1）基因工程是在哪些学科的基础上发展起来的？

（2）哪些基础理论的突破催生了基因工程？

（3）哪些技术发明促进了基因工程的实施？

（4）你觉得，基因工程的诞生和发展能否离不开理论研究和技术创新？

3、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”

思考并回答：

（1）从噬菌体侵染细菌的实验来看，细菌等单细胞原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有什么保护机制？

由此可知，限制酶可以从哪些生物中分离出来？

（2）限制酶是如何切割DNA分子的？

（3）参考课本P4图1—2，指出限制酶能破坏那个磷酸二酯键。

（4）以EcoRI为例，画出限制酶切割后形成的末端。

4、DNA连接酶——“分子缝合针”

思考并回答：

（1）DNA连接酶是怎么分类的？

（2）DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事儿吗？

有哪些区别？

（3）E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶作用效果一样大吗？

为什么？

5、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

思考并回答：

（1）载体的作用是什么？

为什么需要载体？

把单独的DNA片段导入受体细胞不行吗？

（2）我们选用从霍乱弧菌中分离出来的质粒做载体，可以吗？

为什么？

（3）我们能不能用肉眼直接观察到载体进入受体细胞？

那如何鉴定呢？

（4）如果载体上没有限制酶切割位点，能否把目的基因运输进入受体细胞？

6、活动：

模拟操作重组DNA分子

（分组进行；完成后小组之间进行交流）

3、反思总结

工具名称

种类

作用

限制酶

DNA连接酶

载体

4、当堂检测

1、下图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步需用到的工具是（）

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

2、依右图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是（）

A.切断a处的酶为限制性核酸内切酶

B.连接a处的酶为DNA连接酶

C.切断b处的酶为解旋酶

D.切断b处的酶为限制性核酸内切酶

3、以下说法正确的是

（）

　A．所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列

　B．质粒是基因工程中惟一的载体

　C．载体必备的条件之一是：

具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接

　D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复

4、不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）

　A．能复制　　　　B．有多个限制酶切点

　C．具有标记基因　D．它是环状DNA

5、科学家选用的细菌质粒往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性

基因的主要作用是（）

A．提高受体细胞在自然环境中的耐热性B．有利于检测目的基因否导入受体细胞

C．增加质粒分子的相对分子质量D．便于与外源基因连接

课后练习与提高

1、限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。

下图为四种限制酶BamHI，EcoRI，HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。

箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？

其正确的末端互补序列为何？

（）

A.BamHI和EcoRI；末端互补序列—AATT—

B.BamHI和HindⅢ；末端互补序列—GATC—

C.EcoRI和HindⅢ；末端互补序列—

AATT—

D.BamHI和BglII；末端互补序列—GATC—

2、在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸460个），放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是（）

A．540个B．7560个C．8100个D．17280个

3、基因工程是DNA分子水平的操作，下列有关基因工程的叙述中，错误的是（）

A、限制酶只用于切割获取目的基因

B、载体与目的基因必须用同一种限制酶处理

C、基因工程所用的工具酶是限制酶，DNA连接酶

D、带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测

4、下列关于DNA连接酶的叙述中，正确的是（）

A.DNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢键

B.DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖

C.DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和核糖

D.同一种DNA连接酶可以切出不同的黏性末端

5、与“限制性内切酶”作用部位完全相同的酶是：

（）

A．反转录酶       B．RNA聚合酶        C．DNA连接酶     D．解旋酶

6、下列有关质粒的叙述，正确的是（）

A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器

B．质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA分子

C．质粒只有在侵入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制

D．细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的

7、关于右图DNA分子片段的说法正确的是（）

…

A．限制性内切酶可作用于①部位，解旋酶作用于③部位

B．②处的碱基缺失导致染色体结构的变异

C．把此DNA放在含15N的培养液中复

制2代，子代中含15N的DNA占3/4

D．该DNA的特异性表现在碱基种类和（A+T）/（G+C）的比例上

8、下列有关基因工程的叙

述，正确的是：

（）

A．DNA连接酶的作用是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

9、限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？

以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段：

（1）…CTGCA   

（2）…AC   （3）GC…

   …G           …TG       CG…

（4）…G     （5）    G… （6）…GC

     …CTTAA    ACGTC…     …CG

（7）GT…       （8）AATTC…

    CA…             G…

请用DNA连接酶将它们连接起来:

______和_____能连接成______

___________________;

______和_____能连接成_________________________;

______和_____能连接成_________________________;

______和_____能连接成_________________________。

10、下图是利用基因工程办法生产人白细胞

干扰素的基本过程图，据图回答：

（1）①过程需要___________酶的参与。

（2）②物质是从大肠杆菌分离出的_________________。

其化学本质是________________，它必须能在宿主细胞中__________________________。

（3）③过程表明目的基因_____________

_________________________________。

1.2基因工程的基本操作程序

课前预习学案

1、预习目标

简述基因工程原理及基本操作程序。

2、预习内容

1、基因工程的基本操作程序主要包括

四个步骤：

_________________________、_____________________、_________________________、_____________________________。

2、目的基因的获取

目的基因可以从_

___________________________，也可以用_________________。

目的基因主要是指____________________，也可以是一些____________________________。

获取目的基因的方法有以下几种：

________________________、_____________________

__________、______________________________________。

3、基因表达载体的构建

基因工程的核心是___________________。

一个基因表达载体的组成除了________外，还必须有______、______以及________等。

2、将目的基因导入受体细胞

转化是指___________________________________________________________。

将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是______________，除此之外，还有________和______________等方法。

______________是转基因动物中采用最多，也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法。

大肠杆菌细胞最常用的转化方法是：

首先用_______处理细胞，使细胞处于一种___________________________________的生理状态，这种细胞称为__________。

3、目的基因的检测与鉴定

要检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因，非常关键，检测方法是_______________________。

以__________________________________________作为探针。

要检测目的基因是否转录出了mRNA，检测方法是___________。

检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是______________。

除了上述分子检测外，有的还需要进行____________________的鉴定。

三、提出疑惑

同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中

疑惑点

疑惑内容

课内探究学案

1、学习目标及重难点

1、简述基因工程原理及基本操作程序。

2、尝试设计某一转基因生物的研制过程。

学习重点：

基因工程基本操作程序的四个步骤。

学习难点：

（1）从基因文库中获取目的基因

（2）利用PCR技术扩增目的基因

2、学习过程

【温故】1、什么是基因工程？

2、DNA重组技术的基本工具有哪些？

3、运载体需要具备哪些条件？

【知新】

1、目的基因的获取（想一想，为什么要有这一步？

）

思考并回答：

（1）目的基因的获取方法有哪些？

（2）为什么要建立基因文库？

怎么建立的？

（3）如何从基因文库中获取目的基因？

（4）为什么要建立cDNA文库？

如何获取cDNA？

（5）PCR技术的原理是什么？

（6）如何获取引物？

（7）PCR技术扩增的过程是？

2、基因表达载体的构建

思考并回答：

（1）为什么要构建基因表达载体？

单独的DNA片段能不能稳定遗传？

（2）基因表达载体的构成包括哪些元件？

（绘制基因表达载体的模式图）

（3）什么是启动子、终止子？

他们位于哪里？

有什么作用？

（4）为什么要有标记基因？

它的作用是？

3、将目的基因导入受体细胞

（想一想，为什么要导入受体细胞？

在外界能不能维持稳定和表达？

）

思考并回答：

（1）什么是转化？

（2）将目的基因导入植物细胞的方法有哪些？

最常用的方法是？

哪些细胞可以作为受体细胞？

（结合示意图，了解农杆菌转化法的基本过程）

（3）将目的基因导入动物细胞的基本操作程序是？

要用到什么技术？

哪些细胞可以作为受体细胞？

（4）早期的基因工程为什么选择原核生物作为受体细

胞？

（5）大肠杆菌细胞最常用的转化方法是？

4、目的基因的检测与鉴定（为什么要检测和鉴定？

）

思考并回答：

（1）目的基因的检测与鉴定可以从什么水平来做？

（2）核酸杂交技术基本过程是？

什么是探针？

（3）如何检测目的基因是否翻译出蛋白质？

（4）如何从个体生物学水平鉴定转基因抗虫棉？

3、反思总结

基因工程的基本操作步骤

主要方法、技术或组成

步骤一：

步骤二：

步骤三：

导入植物细胞：

导入动物细胞：

导入微生物细胞：

步骤四：

四、当堂检测

1、基因工程的操作步骤：

①制备重组DNA分子

②转化受体细胞

③筛选出获得目的基因的受体细胞，培养受体细胞并诱导目的基因的表达

④获取目的基因

正确的操作顺序是（）

　A．

③②④①　　B．②④①③　C．④①②③　D．③④①②

2、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步骤是（）

　A．人工合成基因　　　　　B．制备重组DNA分子

　C．转化受体细胞D．目的基因的检测和表达

3、人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体加工合成。

通过转基因技术，可以使人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是（）

A．大肠杆菌B．酵母菌C．T4噬菌体D．质粒DNA

4、下列关于基因工程的叙述，正确的是：

（

）

A．基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因

B．细菌质粒是基因工程常用的运载体

C．通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA

D．为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体

5、下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答。

3、能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？

为什么？

。

（2）过程②必需的酶是酶，过程③必需的酶是酶。

（3）与人体细胞中胰岛素基因相比，通过②过程获得的目的基因不含有非编码区和。

（4）若A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，则③④⑤过程连续进行4次，至少需要提供胸腺嘧啶个。

（5）在利用AB获得C的过程中，必须用切割A和B，使它们产生，再加入，才可形成C。

（6）为使过程⑧更易进行，可用（药剂）处理D。

课后练习与提高

1、1976年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转入大肠杆菌，并获得表达，这是人类第一次

获得的转基因生物，此文中的表达是指该基因在大肠杆菌（）

A．能进行DN

A复制B．能进行转录和翻译

C．能控制合成抑制生长素释放因子D．能合成人的生长激素

2、科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。

以下有关基因工程的叙述，错误的是（）

A．采用反转录的方法得到的目的基因有内含子

B．基因非编码区对于目的基因在块茎细胞中的表达是不可缺少的

C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞

D．用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生相同的黏性末端，进而形成重组DNA分子

3、下列关于基因工程的叙述，错误的是（）

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无生物活性

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

4、钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的杰出成就而

获2008年诺贝尔

奖。

在某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光。

由此可知

（）

A．该生物的基因型是杂合的B．该生物与水母有很近的亲缘关系

C．绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达

D．改变绿色荧光蛋白基因的1个核苷酸对，就不能检测到绿色荧光

5、在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是（）

A.用限制性核酸内切酶切割烟草茶叶病毒的核酸

B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体

C.将重组DNA分子导入原生质体

D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细

胞

6、已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。

现在多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是（）

A．3B．4C．9D．12

7、图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tctR为四环素抗性基因，P为启动因子，T为终止子，ori为复制原点。

已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点。

（3）将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRI酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有___________________、

_______、________________________三种。

若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行。

（2）用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。

之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是；若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是。

（3）目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是，其合成的产物是

。

（4）在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是。

8、人体细胞内含有抑制癌症发生的p53基因，生物技术可对此类基因的变化进行检测。

（1）目的基因的获取方法通常包括__________________和__________________。

（2）上图表示从正常人和患者体内获取的p53基因的部分区域。

与正常人

相比，患者在该区域的碱基会发生改变，在上图中用方框圈出发生改变的碱基对；这种变异被称为____________________。

（3）已知限制酶E识别序列为CCGG，若用限制酶E分别完全切割正常人和患者的p53基因部分区域（见上图），那么正常人的会被切成______个片段；而患者的则被切割成长度为______对碱基和______对碱基的两种片段。

（4）如果某人的p53基因部分区域经限制酶E完全切割后，共出现170、220、290和460碱基对的四种片段，那么该人的基因型是________（以P+表示正常基因，P-表示异常基因）。

1.3基因工程的应用

课前预习学案

一、预习目标

1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。

2.关注基因工程的进展。

3.认同基因工程的应用促进生产力的提高

二、预习内容

选修3P17—P24

阅读课本填表

转基因生物与目的基因的关系

转基因生物

目的基因

目的基因从何来

抗虫棉

Bt毒蛋白基因

苏云金芽孢杆菌

抗真菌立枯丝

核菌的烟草

几丁质酶基因和抗毒素合成基因

抗盐碱和干旱作物

调节细胞渗透压的基因

耐寒的番茄

鱼

抗除草剂大豆

抗除草剂基因

增强甜味的水果

降低乳糖的奶牛

甜味基因

肠乳糖酶基因

生产胰岛素的工程菌

人

三、提出疑惑

同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中

疑惑点

疑惑内容

课内探究学案

一、学习目标

1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。

2.关注基因工程的进展。

3.认同基因工程的应用促进生产力的提高

二、学习重难点

1.重点：

基因工程在农业和医疗等方面的应用

2难点：

基因治疗

三、学习过程

Ⅰ、植物基因工程的成果：

植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力，以及改良农作物的

和利用植物生产等方面。

（一）抗虫转基因植物

1．杀虫基因种类：

Bt毒蛋白基因、抑制剂基因、抑制剂基因、植物凝集素基因等。

2．成果：

抗虫植物：

棉、玉米、马铃薯、番茄等。

（二）抗病转基因植物

1．植物的病原微生物：

、真菌和细菌等。

2．抗病基因种类

（1）抗病毒基因：

病毒基因和病毒的复制酶基因。

（2）抗真菌基因：

基因和抗毒素合成基因。

（3）成果：

烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。

（三）抗逆转基因