学年高中生物苏教版选修3教学案第一章 第二节 关注基因工程 Word版含答案.docx

1、学年高中生物苏教版选修3教学案第一章 第二节 关注基因工程 Word版含答案第二节关注基因工程1.植物基因工程不仅应用于提高农作物的抗性，还用于改善农作物的品质及生产药物。2动物基因工程主要应用于提高动物生长速度、改善畜产品品质、生产药物和获得器官移植供体等方面。3转基因生物是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的、能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。4基因工程和人类健康关系密切，突出表现在基因工程药物、基因诊断和基因治疗方面。5转基因生物的安全性问题主要体现在食用安全和对生态系统的影响两方面。6生物科学技术既能在许多方面造福人类，也可能因用于制造生物武器而造成灾难。基因工程的应用1植

2、物基因工程已经获得了迅猛发展转基因植物抗病植物抗虫棉抗冻番茄抗除草剂大豆含外源基因抗病基因Bt毒蛋白基因抗冻蛋白基因抗除草剂基因2.动物基因工程的应用前景连线3转基因生物(1)概念：指利用基因工程技术导入外源基因培育出的、能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。(2)优点：能打破常规育种难以突破的物种之间的界限，使生物之间的遗传物质相互重组和转移成为可能。4基因工程和人类健康关系密切(1)基因工程药物：利用转基因工程菌已生产出了多种药物，并用于多种疾病的治疗。(2)基因诊断：又称DNA诊断。方法：基因检测。目的：判断患者是否出现了基因异常或携带病原体等。(3)基因治疗：方法：利用正常基因置

3、换或弥补缺陷基因。步骤：包括目的基因的转移、目的基因的表达和安全措施的实施。1动物乳腺生物反应器生产药物有什么优点与限制？提示：优点：产量高、质量好、成本低、易提取。局限：受动物性别和是否处于生殖期的限制。2转基因抗虫烟草的目的基因是什么？是从哪种生物获取的？抗虫烟草能抗病毒、细菌、真菌吗？提示：目的基因为苏云金杆菌抗虫毒素蛋白基因。是从苏云金杆菌中获取的。不能，因为抗虫基因具有特异性，其控制合成的抗虫毒素蛋白也具有特异性。3从环境保护角度出发，分析转基因抗虫烟草与普通烟草相比，在害虫防治方面有哪些优越性？提示：减少化学农药的使用量，降低环境污染。4基因治疗的实质是利用外源基因替换了原基因本身

4、，还是代替了原基因的功能？治疗后的性状能否遗传给后代？提示：代替了原基因的功能。基因治疗只是改变了病人体细胞的遗传物质，所以恢复的正常性状不会遗传给子女。1乳腺(房)生物反应器的原理、操作及应用(1)原理：应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的个体，其乳腺组织可分泌生产“目的产品”，如具有药用价值的蛋白，这些蛋白进入乳汁中，再通过回收含转基因蛋白的动物乳汁，就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。(2)操作过程：(3)主要用途：生产多肽类药物、基因工程疫苗、抗体、营养品等。特别提醒利用乳腺生物反应器生产蛋

5、白质，受性别和发育时期的限制，而利用膀胱生物反应器生产蛋白质则不受此限制，而且产品的提取更简便、高效。2转基因植物与转基因动物的区别和联系项目转基因植物转基因动物区别受体细胞受精卵或体细胞一般为受精卵目的基因常用的导入方法土壤农杆菌转化法显微注射法获得个体常用方式植物组织培养胚胎移植目的为了获得具有抗逆性、抗病虫害的植物为了获得生长速度快、有抗病能力的动物联系流程和技术环节基本一致；所用的工具和操作原理基本相同目的都是不仅仅产生体型巨大的个体，更重要的是改善产品的品质最突出的优点都是能打破常规育种难以突破的物种之间的界限，定向培育生物新品种3.基因治疗(1)原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因

6、的治疗方法，即把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。(2)过程：(3)途径：途径比较体外基因治疗体内基因治疗不同点方法从患者体内获得某种细胞体外完成基因转移筛选、细胞扩增输入体内直接向患者体内组织细胞中转移基因特点操作复杂，但效果可靠方法较简单，但效果难以控制相同点都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床试验阶段4基因诊断与基因治疗的比较项目方法备注基因诊断制作相应探针，利用DNA分子杂交原理，快速、准确检测人类某种疾病临床应用阶段基因治疗把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，可分为体外基因治疗和体内基因治疗两种方法仅处于初期的临

7、床试验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的发展特别提醒DNA分子制作探针进行检测时应检测单链，即需将待测的双链DNA分子打开。转基因生物的安全性问题1转基因植物的安全性问题(1)食用安全问题：长期食用某种转基因食品可能会导致某种毒素在人体内积累。(2)对生态系统的影响：转基因植物的扩散对生物多样性有无影响。导入的目的基因是否会扩散漂移到其他物种体内而导致自然界的混乱。若大面积种植转基因植物，其残体分解物、根际分泌物等是否会对生态与环境造成大规模的负面效应等。2转基因动物的安全性问题(1)对人体健康的影响。(2)对生态系统的影响。3应对转基因生物安全性问题的态度和措施(1)科学地认识、评估和利用

8、。(2)保障公众对所购食品是否来源于转基因生物拥有知情权；同时应在转基因食品上加上特殊标识以尊重消费者的选择权利。(3)国家应建立相应的评估及预警机制。1关于转基因生物安全性的争论有哪些？提示：食物的安全对人体健康的影响；对生物圈中其他生物的影响；生物安全对生物圈中生态环境的影响。2你认为种植某种抗虫转基因农作物后农田是否还需要进行防虫管理？理由是什么？提示：需要。某种转基因抗虫农作物只对某种或某一类害虫有抗性，但不一定能抵抗农田中的所有害虫。3原英国首相布莱尔发表了一篇文章，文中说：“毫无疑问，转基因作物对人类健康和环境有可能带来危害。保护公众和环境的安全，现在是，将来也是政府的首要任务。但

9、与此同时，这种新的科技成果将给人类带来更多的利益，这也是毋庸置疑的。”这段话表明，我们在转基因生物安全性问题上应采取什么措施？提示：科学家必须在现有知识与技术的基础上尽量考虑转基因作物可能存在的风险并采取相应的防范措施。国家必须对转基因作物的研究制定相应的法律法规，并进行严格管理与有效控制。1转基因生物的安全性问题(1)食品安全问题：安全性检测问题。担心出现新的过敏原。担心营养成分的改变。(2)对生态系统的影响：打破自然物种的原有界限，改变了生态系统中能量流动和物质循环。重组微生物可能对人类的生活环境造成二次污染。重组DNA与微生物杂交，可能产生有害的病原微生物。转基因植物花粉中的有毒物质可通

10、过蜜蜂进入蜂蜜，再经过食物链传递给人类。2转基因生物对生物多样性可能造成的危害(1)竞争。转基因生物可能有很强的繁殖、抗逆能力，与处于同一环境中的其他生物产生竞争，若其竞争能力强，则会导致其他生物减少，甚至灭绝。(2)转基因生物可能会与一些其他生物杂交，可能产生新的性状，这些新的性状可能会对其他生物不利。(3)转基因生物若造成生态系统中某种生物灭绝，可能造成食物链的破坏。3转基因生物存在安全性问题的原因(1)目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。(2)目的基因往往是异种生物的基因。(3)外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。特别提醒若把动物蛋白基因转入农作物，则可能侵犯宗教

11、信仰者或素食者的权益。生物武器的危害性1被用作生物武器的致病微生物(1)细菌：霍乱弧菌、炭疽杆菌等。(2)病毒：埃博拉病毒、天花病毒等。2生物武器的危害具有强大的感染力和致病力，具有极大的危险性。3制作生物武器的方法(1)将致病基因插入不致病的微生物体内。(2)将能对抗普通疫苗或药物的基因插入致病的细菌或病毒中。(3)用于研制针对某一特定种群的生物武器。1生物武器为什么具有极大的危险性？提示：生物武器的病原体多是传染性极强的致病微生物，其毒性大，感染力和致病性强，尤其是转基因生物武器，毒性更强，极少量病原体就会导致人或动物致病。2生物武器对装备和建筑物是否有破坏作用？提示：生物武器可以使人、牲

12、畜感染得病，并能危及生命，但不破坏无生命物体。1生物武器的杀伤特点(1)致病力强，多数具有传染性：某些生物战剂只需少数病原体侵入人体，就能引起发病，如几十个热杆菌侵入人体就能致病。某些生物战剂，如鼠疫杆菌等，有很强的传染性，在一定条件下能在人员之间传播，长期流行。(2)污染面积广：生物战剂致病力强，气溶胶可随风飘散，在气象、地理条件适宜时，可造成大面积污染。(3)不易被发现：生物战剂气溶胶无色无味，加之多在黄昏、夜间、拂晓、多雾时秘密施放，不易被人发现。(4)有一定的潜伏期：生物战剂致病需经几小时至几天的时间，在这期间相关人员不会很快减弱工作能力。(5)传播途径多：呼吸、饮食、皮肤接触、昆虫叮

13、咬等。(6)受自然条件影响大：风速、气温对气溶胶传播有影响，大雪、低温、干燥、日晒等能加速病菌的消亡。2生物武器的局限性(1)生物武器主要指病原微生物，所以它们的生存、繁殖、死亡易受环境条件的影响。温度：适宜温度37 左右。a过高：4050 ，细胞停止繁殖；5070 ，死亡；但芽孢必须在100 以上条件下才会死亡。b过低：一般会停止生长、繁殖，但不会死亡。湿度：大多数在干燥的空气中容易死亡，如霍乱弧菌；少数在干燥环境中仍较易存活，如结核杆菌。(2)生物武器的使用受地形、风向等多种因素的影响。(3)生物武器的使用不易控制，使用不当可能会威胁己方的安全。3生物武器的传播途径(1)吸入。生物战剂污染

14、空气，可以通过呼吸道吸入，感染致病。(2)误食。食用被生物战剂污染的水、食物而得病(如霍乱、痢疾等疾病)。(3)皮肤接触。生物战剂，如炭疽杆菌等，或带菌物品上的病毒可直接或间接经皮肤、黏膜、伤口进入人体。(4)昆虫叮咬。人被带有生物战剂的昆虫叮咬后，会使血液被感染而致病。4生物武器的防范(1)生物武器的防护主要是针对生物战剂气溶胶和敌投媒介生物进行防护。(2)生物战剂气溶胶主要经呼吸道侵入人体。因此，保护好呼吸道非常重要，防护方法有戴防毒面具、防护口罩等。此外，还需要保护好皮肤，以防有害微生物通过皮肤侵入人体。通常采用的方法有穿隔绝式防毒衣或防疫衣以及带防护眼镜等。(3)对敌人投放的带菌昆虫、

15、鼠类及其他小动物，可以采用人工扑杀、烧燎熏蒸、喷洒药液等方法进行消灭。(4)制定禁止生物武器公约。结合基因工程的操作程序，考查动植物基因工程的应用例11抗胰蛋白酶缺乏症是北美常见的一种单基因遗传病，患者成年后会出现肺气肿及其他疾病，严重者甚至死亡。利用基因工程技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵，最终培育出能在乳腺细胞表达人1抗胰蛋白酶的转基因羊，从而更容易获得这种酶。下列关于该过程的叙述中错误的是()A载体上绿色荧光蛋白基因(GFP基因)的作用是便于筛选含有目的基因的受体细胞B将目的基因导入羊膀胱细胞中，将会更加容易得到1抗胰蛋白酶C培养出的转基因羊的所有细胞中都含有该目的基因，故该羊有性

16、生殖产生的后代也都能产生1抗胰蛋白酶D目的基因与载体重组过程需要DNA连接酶的催化作用思路点拨精讲精析载体上绿色荧光蛋白基因作为标记基因，可用于筛选含目的基因的受体细胞，选项A正确；将目的基因导入羊膀胱细胞中可制得膀胱生物反应器，获取产品将不受性别和发育时期的限制，选项B正确；基因表达载体的构建需要限制酶和DNA连接酶，选项D正确；转基因羊有性生殖产生的后代会发生性状分离，有的子代不再具有转基因生物的特性，选项C错误。答案C转基因生物自交后代性状分离比分析若将目的基因插入同源染色体中的一条染色体DNA中，则转基因生物可看做是杂合子。若用A表示含有目的基因的染色体，A表示不含目的基因的染色体，则

17、有： AAAA1AA2AA1AA因此子代中不含目的基因的个体占1/4。利用基因工程技术将一个有功能的基因剔除的方法叫做基因敲除，该技术常用于研究特定基因的功能。基因敲除一般包括三个步骤：第一步，从细胞中提取正常DNA分子，在目的基因中插入一段碱基序列使之失活；第二步，将含有失活基因的DNA分子导入胚胎干细胞，用失活基因通过基因互换替换掉受体细胞中一个正常的目的基因；第三步，培养处理后的细胞得到基因敲除动物。下图表示获得M基因敲除小鼠的过程，“”表示基因存在，“”表示该基因敲除，M/M表示敲除一个M基因的杂合子。请回答下列问题：(1)在目的基因上插入一段碱基序列使之失活，这种变异类型是_。而变异

18、基因导入胚胎干细胞，通过基因互换取代正常基因，这种变异类型属于_。(2)基因互换一般只能替换胚胎干细胞中一对基因中的一个，所以通过上述处理得到的基因敲除小鼠为杂合子，如何利用该杂合子小鼠得到隐性纯合子小鼠(M/M)?解析：由于只有一只基因敲除的杂合子小鼠，因此必须先让该小鼠与正常小鼠杂交得多只杂合子，再让不同性别的杂合子间交配，即可得到隐性纯合子。答案：(1)基因突变基因重组(2)第一步：正常小鼠杂合子小鼠F1(从F1得到杂合子小鼠)；第二步：让F1中的不同性别杂合子小鼠彼此交配F2，从F2中得到隐性纯合子小鼠。以新背景材料为依托，考查基因诊断与基因治疗的原理和方法例2科学家们对一位因缺乏腺苷

19、酸脱氨酶基因而患严重复合型免疫缺陷症的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的淋巴细胞取出做体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的淋巴细胞中，再将这些转基因淋巴细胞回输到患者体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。(1)基因治疗是把健康的_导入有_的细胞中，以达到治疗疾病的目的。(2)在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的_。此基因工程中的目的基因是_，目的基因的受体细胞是_。(3)将转基因淋巴细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常，是由于淋巴细胞中能合成_。(4)请用基因工程方法简要写出对该女孩实施基因治疗的步骤，并写出两种鉴定是

20、否治疗成功的方法。思路点拨精讲精析基因治疗是指把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，进行治疗疾病的方法。在该实例中，基因的运输工具是逆转录病毒，目的基因是腺苷酸脱氨酶基因，受体细胞是淋巴细胞。患者得到恢复，说明目的基因在受体细胞中得到了表达，即淋巴细胞能合成出腺苷酸脱氨酶。鉴定该治疗过程是否成功，可通过鉴定其体内该酶的量或检测其免疫能力是否有所提高。答案(1)外源基因基因缺陷(2)载体(或基因的运输工具)腺苷酸脱氨酶基因淋巴细胞(3)腺苷酸脱氨酶(4)获取腺苷酸脱氨酶基因腺苷酸脱氨酶基因表达载体的构建将重组DNA分子导入淋巴细胞腺苷酸脱氨酶基因的检测和鉴定。目的基因的鉴定方法：鉴定女孩体内产

21、生的腺苷酸脱氨酶是否越来越多；鉴定女孩产生抗体的能力是否明显改善，免疫能力是否明显提高。以相关文字表述为依据，考查转基因生物的安全性例3(江苏高考)下列关于转基因生物安全性的叙述中，错误的是()A我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度B国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害C开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提D目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上思路点拨精讲精析本题考查转基因生物的安全性问题，意在考查考生的分析判断能力。我国农业部颁布了农业转基因生物标识管理办法，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注，以方便

22、消费者自主选择。但国际上并非大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害，A正确、B错误；目前对转基因生物安全性的争论主要集中在转基因食物的安全性和转基因生物对环境安全的影响上，但这些通过风险评估、预警跟踪和风险管理等是可以解决的，C、D正确。答案B课堂回扣练习1下列哪项不是植物基因工程技术的主要应用()A提高农作物的抗逆性 B生产某些天然药物C改良农作物的品质 D作器官移植的供体解析：选DD项为动物基因工程技术的重要应用。2下列关于转基因生物与环境安全的叙述，错误的是()A重组微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污染B种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响C如果转基因

23、植物的花粉中有毒蛋白或过敏蛋白，可能通过食物链传递到人体内D转基因生物所带来的环境安全问题是可以解决的解析：选B转基因生物给我们带来了巨大的社会效益和经济效益，同时也有可能会对生态系统的稳定性和人类生活环境造成破坏。3与常规武器相比，生物武器具备的特点是()传染性强污染面积广，不易被发现有一定的潜伏期像核武器一样破坏建筑物自然条件下的大雪、低温、干燥、日晒等不影响生物武器的杀伤力A BC D解析：选A生物武器不会像核武器那样破坏建筑物，但与常规武器相比，生物武器具有传染性强、污染面积广、不易被发现的特点，有一定潜伏期，且受自然条件影响大，大雪、低温、干燥、日晒等会加速致病菌的消亡。4人类基因治

24、疗报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。基因治疗是指()A把健康外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的B对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的C运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常D运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的解析：选A基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在。基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D的说法都不符合基因治疗的

25、概念。5(海南高考)下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。据图回答：(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在_酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在_的作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的_序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的_序列，再通过化学方法合成所需基因。(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有_、_、4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为_。(4)在基因工程中，常用Ca2处理D，其目的

26、是_。解析：(1)利用逆转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成双链DNA分子；根据蛋白质工程合成目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序，通过化学方法合成。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和载体结合，形成基因表达载体。(4)在利用大肠杆菌作受体细胞时，需要先用Ca2处理，使之成为感受态细胞，有利于吸收重组DNA分子。答案：(1)逆转录酶DNA聚合酶氨基酸脱氧核苷酸(2)引物模板(A基因)(3)

27、基因表达载体(4)使其成为感受态细胞，有利于吸收重组DNA分子课下综合检测一、选择题1若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环境保护上的重要意义是()A减少氮肥使用量，降低生产成本B减少氮肥生产量，节约能源C避免使用氮肥过多引起的环境污染D改良土壤的群落结构解析：选C农业生产中大量使用化肥，往往会造成水体富营养化，引起环境污染。利用基因工程技术培育能固氮的转基因水稻新品种，可以减少氮肥使用量，避免水体富营养化，在环保方面有重要意义。2下列关于转基因植物的叙述，正确的是()A转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中B转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加C动物的生长激

28、素基因转入植物后不能表达D如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题解析：选A转基因的抗虫植物在长期栽培过程中，可能会导致以该植物为食物来源的昆虫的抗性基因频率增加。动物和植物共用一套遗传密码，因此转入植物体内的动物生长激素基因也能进行表达。转基因植物的外源基因来源于自然界，也可能存在食物安全、生物安全和环境安全等安全性问题。3基因治疗是将健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。从变异角度分析这属于()A基因突变 B染色体变异C基因重组 D不遗传的变异解析：选C将外源基因导入受体细胞中，并使外源基因在受体细胞中成功表达，属于基因工程的技术操作，其原理是基因重组。4

29、在当年的朝鲜战场上，走投无路的美帝国主义，竟置道德、人性、伦理于不顾，丧心病狂地向我中国人民志愿军的阵地投放大量的老鼠，使我军前线大批战士感染了鼠疫。这不仅给我军战士的身心、生命造成很大的危害，而且使我军的战斗力也受到严重损失。就这件事而言，属于生物武器的是()A老鼠 B跳蚤C鼠疫杆菌 D装有老鼠的炸弹解析：选C老鼠、跳蚤和装有炸弹的老鼠均只起着传播鼠疫杆菌的作用，属于传播途径，而真正使人致病的是鼠疫杆菌，即鼠疫杆菌属于生物武器。5下列有关动物基因工程的说法，错误的是()A将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速度B将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低C利用基因工程技术，得到的乳腺生物反