《11孟德尔的豌豆杂交实验一》导学案 2.docx

1、11孟德尔的豌豆杂交实验一导学案 220122013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

2、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

3、。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

4、，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

5、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：现在使用的载体多是人工改造的；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；质粒可以在自身细胞、受体细胞或者体外环境都可以进

6、行自我复制；载体上最好是每种酶的切点只有一个；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

7、） 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。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

8、，所以要求的技术条件较高。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

9、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

10、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

11、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

12、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D

13、NA；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 BDNA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

14、、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

15、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：现在使用的载体多是人工改造