62《基因工程及其应用》教学案.docx

1、62基因工程及其应用教学案6.2基因工程及其应用教学案一、基因工程的原理 阅读教材P102103 基因工程的概念基因工程的操作工具基因工程操作的基本步骤提取目的基因目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定。二、基因工程的应用及安全性 阅读教材P104106 基因工程的应用应用内容作物育种目的培育出具有各种抗逆性的作物新品种实例抗棉铃虫的转基因抗虫棉意义减少了农药用量，而且还减少了农药对环境的污染药物研制目的高效生产高质量、低成本的药品实例生产人的胰岛素过程胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并在大肠杆菌内获得成功的表达环境保护实例利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收

2、环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等转基因生物和转基因食品的安全性观点一：转基因生物与转基因食品不安全，要严格控制。观点二：转基因生物与转基因食品是安全的，应该大范围推广。重点聚焦什么是基因工程？2.基因工程的原理是什么？3.基因工程有哪些应用？4.转基因食品安全吗？共研探究如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，请据图分析：图中表示的酶依次是：限制酶，DNA连接酶，解旋酶，DNA聚合酶。DNA解旋酶和限制酶都作用于DNA，这两种酶的作用部位不同。DNA解旋酶作用于碱基之间的氢键，限制酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键。如图表示一段DNA序列，请思考：限制酶和DNA连接酶作

3、用的位点相同，均作用于磷酸二酯键。若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，产物可能有三种：目的基因与目的基因结合、运载体与运载体结合、目的基因与运载体结合。如图为运载体示意图：常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。运载体与物质跨膜运输中的载体化学本质不相同。运载体是小的DNA分子，载体是蛋白质。基因工程中运载体的特点能够在宿主细胞中稳定保存并大量复制，以保证外源基因在宿主细胞内长期稳定存在并复制。具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接。具有某些标记基因，便于检测运载体是否进入受体细胞。转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代不一定都具有抗虫特性，因为性状分离或变异，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特

4、性。总结升华基因工程操作工具限制性核酸内切酶特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子。切割结果：产生两个带有黏性末端或平末端的DNA片段。作用：基因工程中重要的切割工具；能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。DNA连接酶作用对象：两个具有相同黏性末端或平末端的DNA片段。位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。结果：形成重组DNA。常用的运载体质粒本质：小型环状DNA分子。作用：a.作为运载工具，将目的基因运送到受体细胞中去；b.用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。作为运载体具备的条件：a.能在受体细胞内稳定保存并大量复制；b.有多个限制酶切点；c.有标记

5、基因。基因工程的操作步骤操作步骤示意图基因工程的注意事项限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键，只是前者将其切开，后者将其连接。获取目的基因、切割运载体需要用同一种限制酶，目的是产生相同的末端。将目的基因导入受体细胞，没有涉及碱基互补配对。【易错易混】限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶的区别不同点相同点作用作用特点作用目标：磷酸二酯键限制酶切割具有特异性DNA连接酶连接无特异性，将DNA片段连接成DNA分子DNA聚合酶将单个的脱氧核苷酸连接成DNA片段对点演练判断正误基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合。基因工程的操作工具酶有限制酶、DNA连接酶及运载体。所有的限制酶都只能识别同一

6、种特定的核苷酸序列。解析：运载体的本质是DNA不是酶。不同的限制酶识别不同的核苷酸序列。答案：下列关于限制酶和DNA连接酶的说法，正确的是A其化学本质都是蛋白质BDNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键c它们不能被反复使用D在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶解析：选A限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接两个DNA片段间的磷酸和脱氧核糖；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶在细胞内DNA分子复制时将单个的脱氧核苷酸连接成DNA片段，不能代替DNA连接酶。共研探究转基因技术已经实现了将人的胰岛素基因转入细菌内，利用细菌生

7、产人的胰岛素。运载体与目的基因结合成功的基础基本单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸构成的。空间结构相同：不同生物的DNA分子都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。碱基配对方式相同：不同生物的DNA分子中两条链之间的碱基配对方式都是A与T配对，G与c配对。基因工程中，目的基因在不同物种中均能成功表达，因为不同的生物体共用一套遗传密码。基因工程育种的原理为基因重组，优势在于突破了物种间的界限，实现真正意义上的远缘杂交；特点是能定向改造生物的遗传性状。总结升华五种常见育种方式的比较原理常用方式优点缺点举例杂交育种基因重组使不同个体的优良性状集中在同一个个体上操作简便育

8、种时间长局限于亲缘关系较近的个体矮秆抗病小麦诱变育种基因突变辐射、激光、空间诱变等提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良性状有很大的盲目性，有利变异少，需大量处理实验材料青霉素高产菌株单倍体育种染色体变异花药离体培养，秋水仙素处理明显缩短育种年限子代均为纯合子技术复杂，需与杂交育种配合单倍体育种获得矮秆抗病小麦多倍体育种染色体变异用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官大，提高营养物质含量只适用于植物，发育延迟，结实率低三倍体无子西瓜基因工程育种基因重组将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中打破物种界限，定向改造生物的遗传性状技术复杂，生态安全问题较多转基因抗虫棉的培育杂交育种和基因工程中“基因

9、重组”的区别杂交育种：基因重组自然发生同一物种的不同基因重新组合。基因工程：基因重组人为发生不同物种之间的不同基因的重组。【规律总结】育种方案的选择育种目标育种方案集中双亲优良性状单倍体育种杂交育种对原品系实施“定向”改造基因工程育种让原品系产生新性状诱变育种对原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种对点演练抗虫棉在我国棉产区种植的面积占总面积的一半，抗虫棉的种植，不仅有经济效益，还有生态效益，以下叙述正确的是A抗虫棉的培育利用的是DNA重组技术，切取、导入棉花细胞的抗虫基因是细菌的部分DNA分子B抗虫棉也能抗病c基因工程利用了基因突变的原理D培育抗虫棉所用的基因重组技术，不属于基因重组解析

10、：选A抗虫棉的培育利用了基因工程，基因工程也叫DNA重组技术，切取的是苏云金杆菌DNA分子中的抗虫基因。1下列黏性末端由同一种限制酶切割而成的是TcGAGcTTAAcAGTTccAAATTcGAGcTTcAGABcD解析：选B同一种限制酶切割出的黏性末端应是互补的，而且两者的序列相同，是互补的，切点都是在G与A之间，识别序列为GAATTc。质粒是基因工程中最常用的运载体，下列有关质粒的说法正确的是A质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有B细菌的基因只存在于质粒上c质粒为小型环状DNA分子，存在于核外的细胞质基质中D质粒是基因工程中的重要工具酶之一解析：选c质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是

11、拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的；细菌的基因只有少部分在质粒上，大部分在拟核中的DNA分子上。下列关于基因工程的叙述，错误的是A基因工程的生物学原理是基因重组B通过基因工程技术能够定向改造生物的遗传性状c整个过程都需要酶的催化D基因工程属于分子水平的操作解析：选c目的基因的导入及目的基因的检测与鉴定等步骤可以不需要酶的催化。中国新闻网报道，阿根廷科学家近日培育出了世界上头携带有两个人类基因的牛，因此有望生产出和人类母乳极其类似的奶制品。下列叙述正确的是该技术将导致定向变异DNA连接酶将目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起蛋白质中的氨基酸序列可为

12、合成目的基因提供资料受精卵是理想的受体细胞ABcD解析：选D转基因技术导致的变异属于定向变异。DNA连接酶连接的是目的基因和运载体黏性末端的磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而不是碱基对之间的氢键。由蛋白质中的氨基酸序列可逆推出相应RNA可能的碱基序列，进而为人工合成目的基因提供资料。动物的受精卵具有全能性，是理想的受体细胞。酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如图所示：该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的中属于_。本操作中为了将LTP1基因导入酵

13、母菌细胞内，所用的运载体是_。要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用_进行切割。切割完成后，利用_将运载体与LTP1基因连接。解析：图中a表示目的基因的获取，b是来自大肠杆菌的质粒，c是重组质粒，目的基因插入抗四环素基因内部。基因工程可使原本不属于同一物种的基因组合在一起，从而使转基因生物产生特定的性状，其原理属于基因重组。从图示可以看出本实验中的运载体是质粒。重组质粒形成前，需用同种限制酶切割目的基因和质粒，得到相同的黏性末端。切割完成后，再用DNA连接酶连接。答案：基因重组质粒同种限制酶DNA连接酶【基础题组】下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是A一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B限制酶的活性受温度影响c限制酶能识别和切割RNAD限制酶可从原核生物中提取解析：选c限制酶只能识别和切割DNA，不能识别和切割RNA。下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是催化具有互补配对的黏性末端的DNA片段之间的连接催化具有不同黏性末端的DNA片段之间的连接催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键的形成ABc