山東省臨清四所高中全體生物骨干教師聯(lián)合制作生物 專題一1.3《基因工程的應(yīng)用》學(xué)案 新人教版選修3

1、專題一 1.3 基因工程的應(yīng)用課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標(biāo)1.舉例說(shuō)出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。2.關(guān)注基因工程的進(jìn)展。3.認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進(jìn)生產(chǎn)力的提高二、預(yù)習(xí)內(nèi)容選修3 P17P24閱讀課本填表 轉(zhuǎn)基因生物與目的基因的關(guān)系轉(zhuǎn)基因生物目的基因目的基因從何來(lái)抗蟲棉Bt毒蛋白基因蘇云金芽孢桿菌抗真菌立枯絲核菌的煙草幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因抗鹽堿和干旱作物調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因耐寒的番茄魚抗除草劑大豆抗除草劑基因增強(qiáng)甜味的水果降低乳糖的奶牛甜味基因腸乳糖酶基因生產(chǎn)胰島素的工程菌人三、提出疑惑同學(xué)們，通過(guò)你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請(qǐng)把它填在下面的表格中 疑惑點(diǎn) 疑惑內(nèi)容  

2、60;    課內(nèi)探究學(xué)案 一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.舉例說(shuō)出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。2.關(guān)注基因工程的進(jìn)展。3.認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進(jìn)生產(chǎn)力的提高二、學(xué)習(xí)重難點(diǎn) 1.重點(diǎn)：基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用 2難點(diǎn)：基因治療三、學(xué)習(xí)過(guò)程 、植物基因工程的成果：植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的 能力，以及改良農(nóng)作物的 和利用植物生產(chǎn) 等方面。（一）抗蟲轉(zhuǎn)基因植物1殺蟲基因種類：Bt毒蛋白基因、抑制劑基因、抑制劑基因、植物凝集素基因等。2成果：抗蟲植物：棉、玉米、馬鈴薯、番茄等。(二)抗病轉(zhuǎn)基因植物1植物的病原微生物：、真菌和細(xì)菌等。2抗病基因種類(1)抗病

3、毒基因：病毒基因和病毒的復(fù)制酶基因。(2)抗真菌基因：基因和抗毒素合成基因。(3)成果：煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草和抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等。(三)抗逆轉(zhuǎn)基因植物1抗逆基因：調(diào)節(jié)細(xì)胞基因使作物抗堿、抗旱；魚的抗凍蛋白基因使作物耐寒；抗除草劑基因，使作物抗除草劑。2成果：煙草、大豆、番茄、玉米等。(四)轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)1優(yōu)良基因：必需氨基酸的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄果實(shí)成熟的基因和植物花青素代謝有關(guān)的基因。2成果：轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因延熟番茄和轉(zhuǎn)基因矮牽牛。、動(dòng)物基因工程的成果(一)提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速度1生長(zhǎng)基因：外源基因。2成果：轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚。(二)改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)1優(yōu)良基因：腸

4、乳糖酶基因。2成果：轉(zhuǎn)基因牛含量少。(三)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物1基因來(lái)源：藥用基因+蛋白基因+啟動(dòng)子。2成果：乳腺生物反應(yīng)器。(四)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體1器官供體：抑制或除去抗原決定基因。2成果：利用克隆技術(shù)培育沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的豬器官。（五）基因工程藥物1來(lái)源：轉(zhuǎn)基因。2成果：人胰島素、細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。、基因治療1概念：把導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。2成果：將腺苷脫氫酶基因?qū)牖颊叩牧馨图?xì)胞。四、當(dāng)堂檢測(cè)1、利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列各項(xiàng)中能說(shuō)明目的基因完成了在受體細(xì)胞中表達(dá)的是 A棉花二倍體細(xì)胞中檢測(cè)到

5、細(xì)菌的抗蟲基因B大腸桿菌中檢測(cè)到人胰島素基因及其mRNAC山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人生長(zhǎng)激素DNA序列 D酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白2、現(xiàn)有一長(zhǎng)度為1000堿基對(duì)(by）的DNA分子，用限制性核酸內(nèi)切酶Eco R1酶切后得到的DNA分子仍是1000 by，用Kpn1單獨(dú)酶切得到400 by和600 by兩種長(zhǎng)度的DNA分子，用EcoRI、Kpnl同時(shí)酶切后得到200 by和600 by兩種長(zhǎng)度的DNA分子。該DNA分子的酶切圖譜正確的是3、（2008理綜全國(guó)卷）4已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNA分子上有3個(gè)酶切位點(diǎn)，如圖中箭頭所指。如果在該線性DNA分子在3個(gè)酶切位點(diǎn)上都被該酶切斷，則會(huì)產(chǎn)生

6、a、b、c、d四種不同長(zhǎng)度的DNA片段?，F(xiàn)有多個(gè)上述線性DNA分子，若在每個(gè)DNA分子上至少有1個(gè)酶切位點(diǎn)被該酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶酶切后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長(zhǎng)度不同的DNA片段種類數(shù)是A3 B4 C9 D124、科學(xué)家通過(guò)基因工程的方法，能使馬鈴薯塊莖含有人奶主要蛋白，以下有關(guān)該基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是（ ） A、采用反轉(zhuǎn)錄的方法得到的目的基因有內(nèi)含子 B、基因非編碼區(qū)對(duì)于目的基因在塊莖中的表達(dá)是不可缺少的 C、馬鈴薯的葉肉細(xì)胞可作為受體細(xì)胞 D、用同一種限制酶，分別處理質(zhì)粒和含目的基因的DNA，可產(chǎn)生黏性末端而形成重組DNA分子5、科學(xué)家在基因工程技術(shù)中常采用細(xì)菌、酵母菌等

7、微生物作為受體細(xì)胞，主要原因是（ ） A、繁殖速度快 B、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便C、遺傳物質(zhì)含量少 D、性狀穩(wěn)定、變異少6、運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法，將抗菜青蟲的Bt基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)質(zhì)油菜中，培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲的油菜品種，這一品種在生長(zhǎng)過(guò)程中能產(chǎn)生特異的殺蟲蛋白，對(duì)菜青蟲有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲對(duì)油菜的危害，提高油菜產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。根據(jù)以上信息，下列敘述正確的是（ ） A、Bt基因的化學(xué)成分是蛋白質(zhì) B、Bt基因中有菜青蟲的遺傳物質(zhì) C、轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜能產(chǎn)生殺蟲蛋白是由于具有Bt基因D、轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜產(chǎn)生的殺蟲蛋白是無(wú)機(jī)物7、在1990年，醫(yī)生對(duì)一位因缺乏腺苷脫氨酶基因而患先

8、天性體液免疫缺陷病的美國(guó)女孩進(jìn)行治療。采用的方法是首先將患者的白細(xì)胞取出作體外培養(yǎng)，然后用某種病毒將正常腺苷脫氨酶基因轉(zhuǎn)入人工培養(yǎng)的白細(xì)胞中，再將這些轉(zhuǎn)基因白細(xì)胞回輸?shù)交颊叩捏w內(nèi)，經(jīng)過(guò)多次治療，患者的免疫功能趨于正常。（1）該病治療運(yùn)用了基因工程技術(shù)，在這個(gè)實(shí)例中運(yùn)載體是 ，目的基因是 ，目的基因的受體細(xì)胞是 。（2）將轉(zhuǎn)基因白細(xì)胞多次回輸?shù)交颊唧w內(nèi)后，免疫能力趨于正常是由于產(chǎn)生了 ，產(chǎn)生這種物質(zhì)的兩個(gè)基本步驟是 和 。（3）人的腺苷脫氨酶基因與胰島素基因相比，其主要差別是 ；與大腸桿菌基因相比，其主要特點(diǎn)是 。（4）該病的治療方法屬于基因工程運(yùn)用中的 。這種治療方法的原理是 。課后練習(xí)與提高

9、1、天然釀酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶類，用作發(fā)酵原料的淀粉需經(jīng)一系列復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過(guò)程才能被利用。研究者從某絲狀真菌中獲取淀粉酶基因并轉(zhuǎn)人釀酒酵母菌，獲得的釀酒酵母工程菌可直接利用淀粉產(chǎn)生酒精。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）將淀粉酶基因切割下來(lái)所用的工具是 ，用 將淀粉酶基因與載體拼接成新的DNA分子，下一步將該DNA分子 ，以完成工程菌的構(gòu)建。（2）若要鑒定淀粉酶基因是否插人釀酒酵母菌，可采用的檢測(cè)方法是 ；若要鑒定淀粉酶基因是否翻譯成淀粉酶，可采用 檢測(cè)。將該工程菌接種在含淀粉的固體平板培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一定時(shí)間后，加入碘液，工程菌周圍出現(xiàn)透明圈，請(qǐng)解釋該現(xiàn)象發(fā)生的原因。（3）如何進(jìn)一步鑒定不同的轉(zhuǎn)基因

10、工程菌菌株利用淀粉能力的大小?（4）微生物在基因工程領(lǐng)域中有哪些重要作用?2、（8分）為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開發(fā)利用備受關(guān)注。我國(guó)科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。（1）獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性內(nèi)切酶作用于圖中的 處，DNA連接酶作用于 處。（填“a”或“b”）（2）將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和 法。（3）為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的 作探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)，又要用 方法從個(gè)體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。3、以重組DNA技術(shù)為核心的基因工程正在改變著人類的生活。請(qǐng)回答下列問(wèn)題

11、。（1）獲得目的基因的方法通常包括 和 。（2）切割和連接DNA分子所使用的酶分別是 和 。（3）運(yùn)送目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體一般選用病毒或 ，后者的形狀成 。（4）由于重組DNA分子成功導(dǎo)入受體細(xì)胞的頻率 ，所以在轉(zhuǎn)化后通常需要進(jìn)行 操作。（5）將人胰島素基因分別導(dǎo)入大腸桿菌與酵母菌，從兩者中生產(chǎn)的胰島素在功能和 序列上是相同的。4、（8分）生物-現(xiàn)代生物科技專題繼哺乳動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器研發(fā)成功后，膀胱生物反應(yīng)器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近，科學(xué)家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長(zhǎng)激素并分泌到尿液中。請(qǐng)回答：（1）將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用方法是 。（2）進(jìn)

12、行基因轉(zhuǎn)移時(shí)，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入 中，原因是 。（3）通常采用 技術(shù)檢測(cè)外源基因是否插入了小鼠的基因組。（4）在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的 細(xì)胞中特異表達(dá)。5、（14分）在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。下圖為獲得抗蟲棉的技術(shù)流程。侵染抗蟲基因含kan質(zhì)粒重組質(zhì)粒土壤農(nóng)桿菌含重組質(zhì)粒土壤農(nóng)桿菌 A構(gòu)建導(dǎo)入 B培養(yǎng)選擇轉(zhuǎn)基因抗蟲植株再生植株愈傷組織離體棉花葉片組織 C誘導(dǎo)選擇分化 D檢測(cè)請(qǐng)據(jù)圖回答：（1）A過(guò)程需要的酶有_。（2）B過(guò)程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為運(yùn)載體必須具備的兩個(gè)條件是_。（

13、3）C過(guò)程的培養(yǎng)基除含有必要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素外，還必須加入_。（4）如果利用DNA分子雜交原理對(duì)再生植株進(jìn)行檢測(cè)，D過(guò)程應(yīng)該用_作為探針。（5）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律。將轉(zhuǎn)基因植株與_雜交，其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為1：1。若該轉(zhuǎn)基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為_。若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在卡那霉素培養(yǎng)基上作離體培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素型植株占_%。6、（2007年江蘇卷第42題B題）很久以前科學(xué)家在土壤中發(fā)現(xiàn)了某種細(xì)菌能制造對(duì)昆蟲有毒的蛋白質(zhì)，當(dāng)時(shí)許多人就想把編碼這一蛋白質(zhì)的基因（抗蟲基

14、因）轉(zhuǎn)移到農(nóng)作物中，以降低昆蟲對(duì)農(nóng)作物造成的危害。20世紀(jì)90年代，美國(guó)科學(xué)家采用基因工程技術(shù)首次培育出抗蟲玉米新品種。下圖為這一轉(zhuǎn)基因玉米的主要培育過(guò)程。（1）獲得特定目的基因的途徑除了從該細(xì)菌中直接分離抗蟲基因外，還可以_ 。將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合時(shí)必須用_酶和DNA連接酶。在基因工程中，常用的運(yùn)載體有_等，而作為運(yùn)載體必須具備相應(yīng)的條件，例如，應(yīng)具有_ 以便進(jìn)行篩選。（2）由轉(zhuǎn)基因玉米細(xì)胞經(jīng)過(guò) _形成愈傷組織，然后發(fā)育成胚狀體和試管苗。若要制備轉(zhuǎn)基因玉米的人工種子，可選擇上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的_再包裹合適的_等。解析：這是一道典型的基礎(chǔ)題，主要對(duì)教材上基因工程的基本知識(shí)進(jìn)行考查，涉及基本方法、

15、基本工具、基本概念、基本原理、基本過(guò)程等，同時(shí)還聯(lián)系了植物細(xì)胞工程中的植物組織培養(yǎng)的相關(guān)知識(shí)，熟記了教材中的內(nèi)容，即可正確解答本題。7、（2008年江蘇卷第32題）將動(dòng)物致病菌的抗原基因?qū)腭R鈴薯制成植物疫苗，飼喂轉(zhuǎn)基因馬鈴薯可使動(dòng)物獲得免疫力。以下是與植物疫苗制備過(guò)程相關(guān)的圖和表。請(qǐng)根據(jù)以上圖表回答下列問(wèn)題。（1）在采用常規(guī)PCR方法擴(kuò)增目的基因的過(guò)程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物體內(nèi)的DNA聚合酶，其最主要的特點(diǎn)是_ 。（2）PCR過(guò)程中退火（復(fù)性）溫度必須根據(jù)引物的堿基數(shù)量和種類來(lái)設(shè)定。表1為根據(jù)模板設(shè)計(jì)的兩對(duì)引物序列，圖2為引物對(duì)與模板結(jié)合示意圖。請(qǐng)判斷哪一對(duì)引物可采用較高的退火

16、溫度？_ 。（3）圖1步驟所用的DNA連接酶對(duì)所連接的DNA兩端堿基序列是否有專一性要求?_。（4）為將外源基因轉(zhuǎn)入馬鈴薯，圖1步驟轉(zhuǎn)基因所用的細(xì)菌B通常為 _。（5）對(duì)符合設(shè)計(jì)要求的重組質(zhì)粒T進(jìn)行酶切。假設(shè)所用的酶均可將識(shí)別位點(diǎn)完全切開，請(qǐng)根據(jù)圖1中標(biāo)示的酶切位點(diǎn)和表2所列的識(shí)別序列，對(duì)以下酶切結(jié)果作出判斷。采用EcoR和Pst酶切，得到 _種DNA片斷。采用EcoR和Sma酶切，得到 _ 種DNA片斷。當(dāng)堂檢測(cè)答案1.D 2.D 3.C 4.A 5.A 6.C 7.（1）某種病毒； 腺苷脫氨酶基因； 白細(xì)胞（2）腺苷脫氨酶（抗體）； 轉(zhuǎn)錄； 翻譯（3）脫氧核苷酸排列順序不同（遺傳信息不同或

17、堿基排列順序不同）； 編碼區(qū)是間隔的，不連續(xù)的（4）基因治療； 把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞內(nèi)從而達(dá)到治療的目的課后練習(xí)與提高1、（1）限制酶（限制性內(nèi)切酶） DNA 連接酶 導(dǎo)入釀酒酵母菌（或?qū)胧荏w細(xì)胞）（2）DNA分子雜交 抗原抗體雜交檢測(cè) 抗原抗體雜交檢測(cè)或淀粉酶的活性 該工程菌產(chǎn)生的的淀粉酶可分泌到培養(yǎng)基，水解淀粉后的區(qū)域，遇碘不再變成藍(lán)色，產(chǎn)生透明圈 （3） 測(cè)定相同培養(yǎng)條件下不同工程菌菌株的淀粉酶活性或酒精產(chǎn)量（4 ） 工具酶來(lái)自微生物 目的基因的供體庫(kù) 目的基因的載體之一 作為受體細(xì)胞 提供用于發(fā)酵的工程菌2、（1）a a（2）基因槍法（花粉管通道法）（3）耐鹽基因（目的基因） 一定濃度鹽水澆灌（移栽到鹽堿地中）3、（1）化學(xué)合成（人工合成） 酶切獲?。◤娜旧wDNA分離/從生物細(xì)胞分離） （2）限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶） DNA連接酶（連接酶） （3）質(zhì)粒 小型環(huán)狀（雙鏈環(huán)狀、環(huán)狀） （4）低 篩選 （5）氨基酸4、