秋高二生物学案选修三.docx
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秋高二生物学案选修三
专题1基因工程
1.1DNA重组技术的基本工具（1课时）
【学习目标】
1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用
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
【学习重难点】
1.DNA重组技术所需三种基本工具的作用
2.基因工程载体需要具备的条件
【预习与探究】
一、基因工程的定义和原理
思考：
基础理论和技术的发展催生了基因工程，为什么？
（1）20世纪中叶，基础理论取得了重大突破：
；
；。
（2）技术发明使基因工程的实施成为可能：
；
；；
；；；
。
二、基因工程的基本工具
1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
（1）来源：
主要是从中分离纯化出来的
（2）作用：
能够识别双链DNA分子的某种的核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开，因此具有性
（多数限制酶的识别序列由个核苷酸组成？
如、）
（3）切割过程：
举例：
（4）切割结果：
经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：
和
2．DNA连接酶——“分子缝合针”
（1）两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较：
①相同点：
都缝合键。
②区别：
E·coliDNA连接酶来源于，只能将双链DNA片段互补的之间的键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合，但连接平末端的之间的效率。
思考：
与DNA聚合酶作用的异同？
DNA聚合酶只能将加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接的末端，形成磷酸二酯键。
两者的本质都是。
3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
（1）作用：
将送入细胞中
（2）载体必须具备的条件：
（3）最常用的载体是,它是一种裸露的、结构简单的、独立于，并具有的双链DNA分子。
（4）其它载体：
思考：
1．为什么限制酶不剪切细菌自身的DNA？
2．天然的DNA分子可以直接用作基因工程的载体吗？
【课堂反馈】
1．以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．基因工程育种的优点之一是目的性强
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处的酶为限制核酸性内切酶
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处的为限制性内切酶
3．下列哪项通常不被用作基因工程的运载体
A．细菌质粒B．噬菌体C、动植物病毒D．细菌核区的DNA
4．（多选）下列关于基因工程的说法正确的是
A．基因工程的设计和施工都是在分子水平上进行的
B．目前基因工程中所有的目的基因都是从供体细胞直接分离得到的
C．基因工程能使科学家打破物种界限，定向地改造生物性状
D．只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功地进行表达
5．在基因工程中用来完成基因的剪接的工具是
A．限制酶和连接酶B．限制酶和水解酶C．限制酶和运载体D．连接酶和运载体
6．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运载体
C．运载体必须具备的条件之一是：
具有多个限制酶切点，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
7．下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是。
A．①②B．②③C．③④D．②④
8．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
9．下列关于各种酶作用的叙述，不正确的是。
A．DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接
B．RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录
C．一种DNA限制酶能识别多种核苷酸序列，切割出多种目的基因
D．胰蛋白酶能作用于离体的动物组织，使其分散成单个细胞
10．下列关于质粒的叙述，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够自主复制的小型环状DNA分子
C．质粒只有在导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
11．科学家常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
12．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
13．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—
14．研究人员想将生长激素基因通过质粒介导入大肠杆菌细胞内，以表达产生生长激素。
已知质粒中存在两个抗性基因：
A是抗链霉素基因，B是抗氨苄青霉素基因，且目的基因不插入到基因A、B中，而大肠杆菌不带任何抗性基因，则筛选获得“工程菌”的培养基中的抗抗生素首先应该
A．仅有链霉素B．仅有氨苄青霉素
C．同时有链霉素和氨苄青霉素 D．无链霉素和氨苄青霉素
15．镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。
检测这种碱基序列改变必须使用的酶是
A．解旋酶B．DNA连接酶C．限制性内切酶D．RNA聚合酶
16．番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂。
应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种。
这种转基因番茄已于1993年在美国上市，请回答：
（1）促进果实成熟的重要激素是 。
（2）在培育转基因番茄的操作中，所用的基因的“剪刀”是 ，基因的“针线”是 ，基因的“运输工具”是 。
（3）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是 、 和 。
问题反馈：
（编者：
孙永娟）
1.2基因工程的基本操作程序（第1课时）
【学习目标】
1.简述基因工程的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
【学习重难点】
1.基因工程基本操作程序的四个步骤
2.从基因文库中获取目的基因
3．利用PCR技术扩增目的基因
【预习与探究】
基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：
__________________、___________________、
_______________________________、_________________________________。
一、目的基因的获取
1．什么是目的基因？
举例？
。
2．获取目的基因常用的方法有哪几种？
（1）从基因文库中获取目的基因
基因组文库
部分基因文库
思考：
两者有何区别？
（2）利用PCR技术扩增目的基因
原理：
过程：
条件：
（3）利用化学方法人工合成
二、基因表达载体的构建
1．基因工程的核心是什么？
2．构建基因表达载体的目的：
使目的基因在受体细胞中，并且可以，使目的基因能够。
3．基因表达载体的组成：
（1）启动子：
是一段有特殊结构的，位于基因的，是识别和结合的部位，能驱动基因，最终获得所需的。
（2）终止子：
也是一段有特殊结构的，位于基因的。
（3）标记基因的作用：
是为了鉴定受体细胞中，从而将筛选出来。
常用的标记基因是。
（4）目的基因：
【课堂反馈】
1．基因工程技术可使大甩手杆菌合成人的蛋白质。
下列叙述不正确的是
A.常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒
B.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶
C.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒
D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达
2．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
3．不属于目的基因与运载体结合过程的是
A．用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端B．用同种限制酶切割目的基因露出黏性末端
C．将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处D．将重组DNA导入受体细胞中进行扩增
4．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是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．8100个 C．17280个 D．7560个
5.下列属于获取目的基因的方法是
A.从基因文库中直接获取B.根据已知氨基酸序列推测合成法
C.以mRNA为模板反转录D.转录法
问题反馈
（编者：
孙永娟）
1.2基因工程的基本操作程序（第2课时）
【学习目标】
1.简述基因工程的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
【学习重难点】
1.基因工程基本操作程序的四个步骤
2.从基因文库中获取目的基因
3．利用PCR技术扩增目的基因
【预习与探究】
三、将目的基因导入受体细胞
1.转化的概念：
2.常用的转化方法：
（1）将目的基因导入植物细胞的方法：
a农杆菌转化法
农杆菌特点：
原理（转化过程）：
适用对象：
思考：
课本15页思考与探究第2题
b基因枪法
C____________——国科学家独创的一种方法
（2）将目的基因导入动物细胞的方法
常用方法：
受体细胞：
具体操作程序：
（3）将目的基因导入微生物细胞的方法
原核生物特点：
大肠杆菌最常用的转化方法
四、目的基因的检测与鉴定
1.首先要检测，方法是采用。
2.其次还要检测，方法是采用。
3.最后检测，方法是从转基因生物中提取，用相应的进行。
4.有时还需进行的鉴定。
如。
备注：
1、2、3属于水平检测，4是属于水平检测。
思考：
课本15页思考与探究第4题
【课堂反馈】
1．（多选）科学家将含人的α－抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α－抗胰蛋白酶的奶。
这一过程涉及
A.DNA按照碱基互补配对原则自我复制B.DNA以其一条链为模板合成RNA
C.RNA以自身为模板自我复制D.按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
2．采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是
①将毒素蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉的受精卵中③将编码毒素蛋白的DNA序列，导入细菌用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养④将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵（）
A.①②B.②③C.③④D.④①
3．运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有（）
A.抗虫基因B.抗虫基因产物C.新的细胞核D.相应性状
4．转基因动物转基因时的受体细胞是（）
A.受精卵B.精细胞C.卵细胞D.体细胞
5．农业科技工作者在烟草中找到了一抗病基因，现拟采用基因工程技术将该基因转入棉花，培育抗病棉花品系。
请回答下列问题。
（1）要获得该抗病基因，可采用______________________、______________________等方法。
为了能把该抗病基因转入到棉花细胞中，常用的载体是______________________。
-AATTC-
G-
（2）要使载体与该抗病基因连接，首先应使用__________________进行切割。
假如载体被切割后，得到的分子末端序列为，则能与该载体连接的抗病基因分子末端是____________
（3）切割完成后，采用_________酶将载体与该抗病基因连接，连接后得到的DNA分子称为_____________。
（4）再将连接得到的DNA分子导入农杆菌，然后用该杆菌去__________棉花细胞，利用植物细胞具有的_______________性进行组织培养，从培养出的植株中_________出抗病的棉花。
（5）该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是 （ ）
A．淀粉 B．脂类 C．蛋白质 D．核酸
（6）转基因棉花获得的______________________是由该表达产物来体现的。
问题反馈
（编者：
孙永娟）
1.3基因工程的应用（1课时）
【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
【学习重难点】
1.基因工程在农业和医疗等方面的应用
2.基因治疗
【预习与探究】
一、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）抗逆转基因植物
1．抗逆基因：
调节细胞 基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。
2．成果：
烟草、大豆、番茄、玉米等。
（四）转基因改良植物品质
1．优良基因：
必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。
2．成果：
转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
二、动物基因工程前景广阔
1．用于提高动物生长速度
2．用于改善畜产品的品质
3．用转基因动物生产药物
举例：
乳腺（乳房）生物反应器：
将 基因与 等调控组件重组在一起，通过 等方法，导入哺乳动物的 中，然后，将 送入母体内，使其生长发育成转基因动物。
转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药品，因而称为______________________。
4．用转基因动物作器官移植的供体
为解决器官移植中的免疫排斥反应，科学家正在想办法对猪的器官进行改造，采用的方法是
或 。
三、基因工程药物异军突起
四、基因治疗曙光初照
【课堂反馈】
1.切取某动物合成生长激素的基因，用某种方法将此基因转移到鲇鱼的受精卵中，从而鲇鱼比同类个体大3～4倍，此项研究遵循的原理是
A．基因突变，DNA→RNA→蛋白质B．基因工程，DNA→tRNA→蛋白质
C．细胞工程，DNA→RNA→蛋白质D．基因重组，DNA→RNA→蛋白质
2.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。
他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的白蛋白提高了30多倍，这标志着我国转基因研究向产业化的目标迈进了一步。
那么“转基因动物”是指
A．提供基因的动物B．基因组成中转人了外源基因的动物
C．能产生白蛋白的动物D．能表达基因遗传信息的动物
3．下列各项不属于基因工程在实际中的应用的是
A．转基因抗虫棉的培育成功B．利用DNA探针检测饮用水中有无病毒
C．培育工程菌使之能产生胰岛素D．将C4植物细胞内的叶绿体移入C3植物细胞内
4．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．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
D．目前，在发达国家，基因治疗已用于临床实践
5.运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用，保护农业生态环境。
根据以上信息，下列叙述正确的是
A.Bt基因的化学成分是蛋白质C.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因
B.Bt基因中有菜青虫的遗传物质D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物
6.下列不属于基因工程方法生产的药品是
A.干扰素B.白细胞介素—2C.青霉素D.乙肝疫苗
7．基因工程培育的“工程菌”通过发酵工程生产的产品，不包括
A．白细胞介素一2B．干扰素C．聚乙二醇D．重组乙肝疫苗
8.利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30％，体型大50％，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用
A．乳腺细胞B．体细胞C．受精卵D．精巢
9.基因治疗是指
A.用DNA探针修复缺陷基因B.用DNA探针检测疾病
C.将健康基因导入有基因缺陷的细胞中D.将健康基因导入受体细胞
10.要彻底治疗白化病必须采用
A．基因治疗B．医学手术C．射线照射D．一般药物
11.基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述中不正确的是
A.基因治疗可使人类遗传病得到根治
B.基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法
C.以正常基因替换致病基因属于基因治疗的一种方法
D.基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞
12.干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5
g，所以价格昂贵。
美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素。
如下图所示：
从上述方式中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是
A．个体间的杂交B．基因工程C．细胞融合D．器官移植
13．下列有关基因工程技术的应用中，对人类不利的是（）
A．制造“工程菌”用于药品生产B．创造“超级菌”分解石油、DDT
C．重组DNA诱发受体细胞基因突变D．导人外源基因替换缺陷基因
14．生产上培育无子番茄、青霉素高产菌株、杂交培育矮秆抗锈病小麦、抗虫棉的培育原理依次是
①生长素促进果实发育②染色体变异③基因重组④基因突变⑤基因工程
A．①②③④B．①④③②C．①④②⑤D．①④③③
15.（多选）用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于
A．克隆技术可以快速繁育优良性状的家畜B．现代转基因技术可迅速改变生物的基因组成
C．现代生物技术迅速使新品种形成群落D．现代生物技术可克服远缘杂交不亲和的障碍16.下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是
A．①②③④ B．①②④③C．①④②③ D．①④③②
17.下图为用于基因工程的一个质粒示意图。
用EcoRI限制酶切割目的基因和该质粒，再用DNA连接酶连接形成重组质粒，然后导入大肠杆菌，最后将大肠杆菌放在四种培养基中培养：
a-无抗生素的培养基，b-含四环素的培养基，c-含氨苄青霉素的培养基，d-含四环素和氨苄青霉素的培养基。
含重组质粒的大肠杆菌能生长的是
A．a B．a和cC．a和b D．b和c
18.继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得一定进展。
最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。
请回答：
（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是。
（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入中，原因是。
（3）通常采用技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的细胞中特异表现。
19.下图表示从苏云金芽孢杆菌分离出来的杀虫晶体蛋白质基因（简称Bt基因）及形成转基因抗虫植物的图解。
请回答：
（1）在下列含有ATP和有关的酶的试管中．大量而快捷地获取Bt基因的最佳方案是下图中
（2）写出b过程表达式：
。
（3）活化的毒性物质应是一种分子，活化的毒性物质全部或部分嵌合于昆虫的细胞膜上，使细胞膜产生孔道，导致细胞由于平衡的破坏而破裂。
（4）我国在“863”计划资助下开展Bt抗虫棉育种等研究，这将对、和农业可持续发展产生巨大影响。
20.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编的碱基对，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，Pn表示异常基因）。
21．为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。
我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。
（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的________处，DNA连接酶作用于________处。
（填“a”或“b”）
（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和________法。
（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用________技术，该技术的核心是________和________。
（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的________作探针进行分子杂交检测，又要用________方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。
22
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