1、澧县六中 2012 年上学期高一年级：生物（学科）导学案 编号：SHW -6.2 编者：赵 炜 审核人：王先益班级： 小组： 姓名： 评价：第六章第 2 节 基因工程及其应用【学习目标】 1、简述基因工程的基本原理 2、举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用 3、关注转基因生物和转基因食品的安全性【预习检测、自主质疑】 一、基因工程的原理（一）. 基因工程的概念：基因工程又叫做 或 。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以 ，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改造生物的 。（二）. 基因工程最基本的工具：_ 、_ 、_。（1）基因的“剪刀”是指_。一种限制酶只能识别
2、_种核苷酸序列，并在切点上切割DNA 分子。例如：大肠杆菌中的一种叫 EcoRI 的限制酶，能够专一识别_的序列，切点在 和 之间。及时突破：1.依图示限制酶切割的是 DNA 分子的什么部位? 2.下列四条 DNA 分子，彼此间具有粘性末端的一组是 （ ） A B C D3.下列黏性末端属于同一种限制性内切酶切割的是（ ）A B C D（2）基因的“针线”即_，可以“缝合”_和_交替连接而构成的 DNA 骨架上的缺口。及时突破：1. DNA 连接酶连接的是 DNA 分子的什么部位? （3）基因的运载体（1）作用：将外源基因送入_。（2）种类：基因工程中，目前常用的运载体有_、_和_等。（3）质
3、粒：存在于许多_以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够_的_。及时突破：1.下列所列哪项不是选取运载体的时候必须考虑的？（ ）A、能够在宿主细胞内复制并稳定保存 B、具有特定的限制酶切点C、具有与目的基因相同的碱基片断 D、具有某些标记基因2. 对图中 a、b、c、d 代表的结构和物质描述正确的是( )Aa 为质粒 RNA Bb 为限制性内切酶 Cc 为 RNA 聚合酶 Dd 为外源基因（三）. 基因工程的操作步骤：基因工程操作的一般步骤为：1._ 2.目的基因与_结合 3.目的基因导入_ 4.目的基因的_和_。探究一通过对课本 103 页图 6-6 的识图理解，填写下面的内容: 用一定的 切
4、割质粒（此质粒取自于大肠杆菌） ，使质粒出现一个切口，露出 用 切断目的基因两侧，使其出现 将切下的目的基因片段插入 的切口处，在加入适量的 ，形成了一个重组 DNA 分子（重组质粒） 经过一些特定的处理，促使重组质粒进入感受态的大肠杆菌（受体细胞） 。获得目的基因的大肠杆菌繁殖时，目的基因也会不断复制，并且在这些大肠杆菌中表达。探究二：怎样检测目的基因已被导入受体细胞?且正常表达？1左图是将人的生长激素基因导入细菌 D 细胞内，产生“工程菌”的示意图。所用的基因运载体为质粒 A。若已知细菌D 细胞内不含质粒 A，也不含质粒 A 上的基因，且当质粒 A 导入细菌后能正常表达。(1)图中利用 A
5、 和 B 产生的 C 称为 ，它通常在体外完成，完成此过程使用的工具酶有 。(2) 目前将 C 导入细菌的效率不高，在导入前一般要特殊处 理细菌，以增大细菌细胞壁的通透性。 在导入完成后得到的细菌，实际上会出现多种情况：有的根本没有导入质粒，有的导入了普通质粒，只有少数导入的是 C。所以在基因工程的操作步骤中必须要有 步骤。 根据目的基因在质粒中插入的位置 a ，完成此步骤的最好方法是 。(3)若将 C 导入细菌 D 后，目的基因在“工程菌”中表达成功的标志是 。(4)通过基因工程获得的工程菌 D 表现出一定的变异性，这种变异属于 ，试谈谈基因工程的优点: 。二、基因工程的应用1. 作物育种：
6、（基因工程育种）利用基因工程的方法，获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育各种抗逆性作物新品种。如抗虫棉等。2. 药物研制：利用基因工程的方法，培育转基因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品。如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。3. 环境保护：如利用转基因细菌降解有毒有害化合物，吸收环境重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等。三、转基因生物和转基因食品的安全性通过学习，要认识到科学技术是一把双刃剑，认识到生命中许多事实还有待于人类去探索，科学发展中仍有许多问题有争议。探究一：通过 DNA 重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示
7、这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是G GATCC，请回答：(1)从羊染色体中“剪下” 羊蛋白质基因的酶是_，人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是_。(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。(3)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体 DNA 中，原因是_(4)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指 _。(5)转基因动物是指（ ） A.提供基因的动物 B.基因组中增加外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物 D.能表达基因信息的动物(6)你认为此类羊产的奶安全可靠吗？理由是什么？_。课堂练习1基因工程的正确操作步骤是（ ）使目的基因与运载体
8、结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的表达和检测 提取目的基因 2要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是( ) 限制酶 连接酶 解旋酶 还原酶 3、下列关于质粒的叙述，正确的是（ ）A、质粒是广泛存在于细胞中的一种颗粒状细胞器 B、质粒是细菌细胞中能自主复制的小型环状 DAN 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4、下列有关基因工程的叙述，正确的是（ ）A、DNA 连接酶可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
9、杆菌、噬菌体和动植物病毒等5基因工程中常作为基因的运载体的一组结构是（ ） A质粒.线粒体.噬菌体 B染色体.叶绿体.线粒 C质粒.噬菌体.动植物病毒 D细菌.噬菌体.动植物病毒6. 某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy) 基因 a，通过用基因工程将基因 a 与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现 Amy 在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述不正确的是（ ）A.获取基因 a 的限制酶其作用部位是图中的B.连接基因 a 与运载体的 DNA 连接酶其作用部位是图中的C.基因 a 进入马铃薯细胞后，可随马铃薯 DNA 分子的复制而复制，传给子代细胞D.通过该技术人类实现
10、了定向改造马铃薯的遗传性状7不属于基因工程方法生产的药物是（ ） A.干扰素 B.白细胞介素 C.青霉素 D.乙肝疫苗8能够使植物表达动物蛋白的育种方法是( ) A单倍体育种 B杂交育种 C基因工程育种 D多倍体育种9. 切取动物控制合成生长激素的基因，注入鲇鱼受精卵中，与其整合后产生生长激素，从而使鲇鱼比同种正常鱼增大倍。此研究遵循的原理和这项技术分别是（ ）蛋白质，基因工程 蛋白质，基因工程蛋白质，细胞工程 蛋白质DNA， 细胞工程提升题：10基因工程是将目的基因通过一定过程，转入到受体细胞，经过受体细胞的分裂，使目的基因的遗传信息扩大，再进行表达，从而培养成工程生物或生产基因产品的技术。
11、你认为支持基因工程技术的理论有( )遗传密码的通用性 不同基因可独立表达 不同基因表达互相影响 DNA 作为遗传物质能够严格地自我复制 A B C D11豇豆对多种害虫具有抗虫能力，根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制基因(CpTI 基因) 。科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不佳，主要原因是 CpTI 蛋白质的积累量不足。经过在体外对 CpTI 基因进行了修饰后，CpTI 蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。修饰和表达过程如图所示：根据以上材料，回答下列问题：(1)CpTI 基因是该基因工程中的_基因。 “信号肽”序列及“内质网滞留信号”序列的基本单位是四种脱氧核苷酸，在过程中，首先要用_
12、切开，暴露出_，再用_连接。(2)在该基因工程中，供体是_，受体是_。(3)检测修饰后的 CpTI 基因是否表达的最好方法是_。(4)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 。(5)当前，转基因大豆、转基因棉花等转基因农作物已经进入了我们的生活。请你谈谈转基因农作物可能带来的利与弊(各举一条)。利：_弊：_ 。12限制性内切酶的识别序列和切点是GAATTC，限制性内切酶的识别序列和切点是CAATTG 。在质粒上有酶的一个切点，在目的基因的两侧各有 1 个酶的切点。请画出质粒被限制酶切割后形成的黏性未端。_请画出目的基因两侧被限制酶切割后形成的黏性未端。_.(1)重组
13、质粒( 重组 DNA)DNA 限制性内切酶、DNA 连接酶(2)CaCl2(3)目的基因的检测和表达选择对氨苄青霉素敏感的细菌(4)“工程菌”能合成生长激素(5)基因重组 基因工程实现了生物定向变异，克服了不同物种之间远缘杂交不亲和性解析 由图中看出“信号肽”序列和“内质网滞留信号”序列可以与 CpTI 基因拼接在一起，因此，它们应为DNA 片段，豇豆是供体，CpTI 基因为目的基因，若受体细胞是水稻的体细胞，可通过组织培养来获得抗虫水稻。检测 CpTI 基因表达的最简单的方法是让害虫食用水稻叶片。某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因 a，通过用基因工程的方法，将基因 a 与运载体
14、结合后导入马铃薯植株中，经检测发现 Amy 在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述不正确的是（ ）A.获取基因 a 的限制酶其作用部位是图中的B.连接基因 a 与运载体的 DNA 连接酶其作用部位是图中的C.基因 a 进入马铃薯细胞后，可随马铃薯 DNA 分子的复制而复制，传给子代细胞D.通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，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药物蛋白含量提高 30 多倍，转基因动物是指（ ）A.提供基因的动物 B.基因组中增加外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物
15、D.能表达基因信息的动物(2010天津一中月考)解析：本题的第(1) 问比较简单，难点是第 (2)问，首先要按照碱基互补配对原则，由已知的一条链完成质粒双链上的碱基序列，再根据切点写出切割后形成的黏性末端。(3)要求回答基因能够拼接的原因，不同生物的 DNA化学组成和空间结构相同，即都具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需要先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以用动物病毒的 DNA。(4)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。(5)为开放性的问题，但要注意回答的理由要与观点相对应。答案：(1) 限制性核酸内切酶 DNA
16、 连接酶(2) (3)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列) 细菌质粒或病毒 (4)人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质 (5)安全；因目的基因导入受体细胞后，没有改变，控制合成的人奶蛋白质成分没有改变(或不安全，因目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞的中某些成分的影响，合成的蛋白质成分可能发生一定的改变)(1)目的 限制性核酸内切酶 黏性末端 DNA 连接酶 (2)豇豆 水稻 (3)让多种害虫食用水稻叶片 (4)目的明确 培育周期短 可以克服远缘杂交的不亲和性(答出两点即可 ) (5)可以让人类获得具有优良品质的作物，如蛋白质含量更高、抗逆性更强；打破传统育种界限，如植物表达微生物的抗虫性状等(其他合理答案也可)
