選修基因工程和蛋白質(zhì)工程等

1、基因工程和蛋白質(zhì)工程考綱要求：1、基因工程的誕生 2、基因工程的原理及技術(shù) 3、基因工程的應(yīng)用4、蛋白質(zhì)工程一、基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?；蚬こ淌窃?水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。（一）基因工程的基本工具1.“分子手術(shù)刀” （1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。（2）功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的 ，因此具有專一性。（3）結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式： 2.“分子縫合針” （1）功能：縫合

2、 （2）與DNA聚合酶作用的異同:DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。3.“分子運輸車” （1）載體具備的條件：能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。（2）最常用的載體是 ,它是一種有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。（3）其它載體： 噬菌體、動植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取1.目的基因是指： 編碼蛋白質(zhì)的基因 。2.原核基因采取直接分離法獲得，真核基因是人工合成法。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)

3、錄法_和化學(xué)合成法_。 限制酶 運載體直接分離法：供體細(xì)胞中的DNA DNA片段 受體細(xì)胞DNA片段擴增反轉(zhuǎn)錄法：逆轉(zhuǎn)錄 合成 mRNA 單鏈DNA 雙鏈DNA化學(xué)合成法：根據(jù)已知的蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測出相應(yīng)的mRNA 序列，推測出結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列，再通過化學(xué)方法，合成目的基因。第二步：重組載體的構(gòu)建1.目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用2.組成：目的基因標(biāo)記基因標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因。第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞_常用的轉(zhuǎn)化方法：將目的基

4、因?qū)胫参锛?xì)胞：采用最多的方法是 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有 基因槍法和 花粉管通道法等。受體細(xì)胞可以是卵細(xì)胞（受精卵）、體細(xì)胞（經(jīng)組織培養(yǎng)成為完整個體）將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞：最常用的方法是 顯微注射技術(shù)。此方法的受體細(xì)胞多是 受精卵。將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：用氯化鈣處理大腸桿菌，3.重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。第四步：目的基因的檢測和表達(dá)1.首先要檢測 轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子雜交技術(shù)。2.其次還要檢測 目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是采用 用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交。3.最后檢測 目

5、的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取 蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的 抗體進(jìn)行 抗原抗體雜交。4.有時還需進(jìn)行 個體生物學(xué)水平的鑒定。如 轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。（三）基因工程的應(yīng)用1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。2.動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物。3.基因治療：把正常的外源基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用。（四）蛋白質(zhì)工程的概念、基本途徑蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生 活的需求。

6、（基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)）基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列例、豇豆對多種害蟲具有抗蟲能力，根本原因是豇豆體內(nèi)具有胰蛋白酶抑制劑基因(CpTI基因)。科學(xué)家將其轉(zhuǎn)移到水稻體內(nèi)后，卻發(fā)現(xiàn)效果不理想，主要原因是CpTI蛋白質(zhì)的積累量不足。經(jīng)過在體外對CpTI基因進(jìn)行了修飾后，CPTI蛋白質(zhì)在水稻中的積累量就得到了提高。修飾和表達(dá)過程如下圖所示：請根據(jù)以上材料，回答下列問題：(1)CpTI基因是該基因工程中的 基因，“信號肽，序列及“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號”序列的基本組成單位是 。在過程中，首先要用 酶切開，暴露出 ，再用

7、 酶連接。(2)在該基因工程中，供體細(xì)胞是 ，受體細(xì)胞是 。(3)過程稱為 。(4)檢測修飾后的CpTI基因是否表達(dá)的最好方法是 。（5）與雜交育種、誘變育種相比，通過基因工程來培育新品種的主要優(yōu)點是 和 。（6）當(dāng)前，轉(zhuǎn)基因大豆，轉(zhuǎn)基因棉花等已經(jīng)進(jìn)入了我們的生活。請你談?wù)勣D(zhuǎn)基因農(nóng)作物可能帶來的利與弊。（各一條）利 弊：。例、番茄果實成熟過程中，某種酶（PG）開始合成并顯著增加，促使果實變紅變軟。但不利于長途運輸和長期保鮮?？茖W(xué)家利用反義RNA技術(shù)（見圖解），可有效解決此問題。該技術(shù)的核心是，從番茄體細(xì)胞中獲得指導(dǎo)PG合成的信使RNA，繼而以該信使RNA為模板人工合成反義基因并將之導(dǎo)入離體番茄

8、體細(xì)胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得完整植株。新植株在果實發(fā)育過程中，反義基因經(jīng)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的反義RNA與細(xì)胞原有mRNA（靶mRNA）互補形成雙鏈RNA，阻止靶mRNA進(jìn)一步翻譯形成PG，從而達(dá)到抑制果實成熟的目的。請結(jié)合圖解回答： （1）反義基因像一般基因一樣是一段雙鏈的DNA分子，合成該分子的第一條鏈時，使用的模板是細(xì)胞質(zhì)中的信使RNA，原料是四種 ，所用的酶是 。（2）開始合成的反義基因第一條鏈?zhǔn)桥c模板RNA連在一起的雜交雙鏈，通過加熱去除RNA，然后再以反義基因第一條鏈為模板合成第二條鏈，這樣一個完整的反義基因被合成。若要以完整雙鏈反義基因克隆成百上千的反義基因，所用復(fù)制方式為 （3）如果指導(dǎo)番茄合成

9、PG的信使RNA的堿基序列是AUCCAGGUC，那么，PG反義基因的這段堿基對序列是 。 （4）將人工合成的反義基因?qū)敕讶~肉細(xì)胞原生質(zhì)體的運輸工具是 ，該目的基因與運輸工具相結(jié)合需要使用的酶有 ，在受體細(xì)胞中該基因指導(dǎo)合成的最終產(chǎn)物是 。例、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)農(nóng)藥的產(chǎn)量和品種逐年增加，但害蟲的抗藥性也不斷增強，對農(nóng)作物危害仍然很嚴(yán)重。如近年來，棉鈴蟲在我國大面積暴發(fā)成災(zāi)，造成經(jīng)濟損失每年達(dá)100億以上。針對這種情況，江蘇農(nóng)科院開展“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”的科技攻關(guān)研究，成功地將某種能產(chǎn)生抗蟲毒蛋白細(xì)菌的抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞中，得到的棉花新品種對棉鈴蟲的毒殺效果高達(dá)80%以上。就以上材料，分析

10、回答：（1）抗蟲基因之所以能接到植物體內(nèi)去，原因是_。（2）“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”具有抗害蟲的能力，這表明棉花體內(nèi)產(chǎn)生了抗蟲的_物質(zhì)。這個事實說明，害蟲和植物共用一套_，蛋白質(zhì)合成的方式是_的。（3）“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”抗害蟲的遺傳信息傳遞過程可表示為_。（4）該項科技成果在環(huán)境保護(hù)上的作用是_。（5）科學(xué)家預(yù)言，此種“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”獨立種植若干代以后，也將出現(xiàn)不抗蟲的植株，此現(xiàn)象來源于_。鞏固練習(xí)：一、選擇題： 每小題只有一個選項最符合題意。1、下列四條DNA分子，彼此間間具有粘性末端的一組是 （ ）T A G GC C A TT A C CG G T A ABCD2、運用現(xiàn)代生物技術(shù)，將蘇云金芽孢桿

11、菌的抗蟲基因整合到棉花細(xì)胞中，為檢測實驗是否成功，最方便的方法是檢測棉花植株是否有( ) A、抗蟲基因 B、抗蟲基因產(chǎn)物 C、新的細(xì)胞核 D、相應(yīng)性狀3、（2006深圳一?？碱}）研究人員想將生長激素基因通過質(zhì)粒介導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，以表達(dá)產(chǎn)生生長激素。已知質(zhì)粒中存在兩個抗性基因：A是抗鏈霉素基因，B是抗氨芐青霉素基因，且目的基因不插入到基因A、B中，而大腸桿菌不帶任何抗性基因，則篩選獲得“工程菌”的培養(yǎng)基中的抗抗生素首先應(yīng)該A、僅有鏈霉素    B、僅有氨芐青霉素C、同時有鏈霉素和氨芐青霉素    D、無鏈霉素和氨芐青霉素4、（05全國）鐮刀型

12、細(xì)胞貧血癥的病因是血紅蛋白基因的堿基序列發(fā)生了改變。檢測這種堿基序列改變必須使用的酶是A. 解旋酶B. DNA連接酶 C. 限制性內(nèi)切酶 D、RNA聚合酶5、人的糖蛋白必須經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體進(jìn)一步加工合成，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，可以使人的糖蛋白基因得以表達(dá)的受體細(xì)胞是( )A、大腸桿菌 B、酵母菌 C、T4噬菌體 D、質(zhì)粒DNA6下列關(guān)于各種酶作用的敘述，不正確的是（ ）ADNA連接酶能使不同脫氧核苷酸的磷酸與脫氧核糖連接BRNA聚合酶能與基因的特定位點結(jié)合，催化遺傳信息的轉(zhuǎn)錄C一種DNA限制酶能識別多種核苷酸序列，切割出多種目的基因D胰蛋白酶能作用于離體的動物組織，使其分散成單個細(xì)胞7、科學(xué)家通過

13、基因工程的方法，能使馬鈴薯塊莖含有人奶蛋白。以下有關(guān)該基因工程的敘述錯誤的是( ) 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同一種限制酶處理質(zhì)粒和含有目的基因的DNA，可產(chǎn)生黏性末端而形成重組DNA分子8堿基互補配對發(fā)生在下列哪些生理過程或生物技術(shù)中（ ）種子的萌發(fā) 病毒的增殖過程 細(xì)菌的二分裂過程 目的基因與運載體的結(jié)合 DNA探針的使用 分泌蛋白的加工和運輸aABC D9蛋白質(zhì)工程是新崛起的一項生物工程，又稱第二代基因工程。下圖示意蛋白質(zhì)工程流程，圖中A、B在遺傳學(xué)上依次表示A轉(zhuǎn)錄和翻譯 B翻譯和轉(zhuǎn)錄

14、 C復(fù)制和轉(zhuǎn)錄 D傳遞和表達(dá)10隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展，“基因污染”應(yīng)運而生，關(guān)于基因污染的下列說法不正確的是A轉(zhuǎn)基因作物可通過花粉散落到它的近親作物上，從而污染生物基因庫B基因污染是一種不可以擴散的污染C雜草、害蟲從它的近親獲得抗性基因，可能破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性D轉(zhuǎn)基因生物有可能成為“入侵的外來物種”，威脅生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的生存二非選擇題：11. 糖尿病是種常見病，且發(fā)病率有逐年增加的趨勢，以致發(fā)達(dá)國家把它列為第三號“殺手”。（1）目前對糖尿病型的治療，大多采用激素療法，所用激素為_，由_細(xì)胞分泌。（2）讓一健康人和糖尿病患者于空腹時同時口服葡萄糖，服用量按每人每千克體重1克計算，隨后每隔一

15、段時間，測定各人的血糖濃度，如圖61所示，圖中表示糖尿病患者的曲線是_。（3）這種治療用的激素過去主要是從動物的內(nèi)臟中提取，數(shù)量有限，20世紀(jì)70年代后，開始采用基因工程的方法生產(chǎn)，如圖所示，請回答：指出圖中2、4、6、7的名稱:2_，4_，6_，7_。一般獲取4采用的方法是_。6的獲得必須用_切割3和4，使它們產(chǎn)生相同的_，再加入適量的_酶，才可形成。12、在藥品生產(chǎn)中，有些藥品如干擾素，白細(xì)胞介素，凝血因子等，以前主要是從生物體的組織、細(xì)胞或血液中提取的，由于受原料來源限制，價價十分昂貴，而且產(chǎn)量低，臨床供應(yīng)明顯不足。自70年代遺傳工程發(fā)展起來以后，人們逐步地在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了相應(yīng)的目的基因，

16、使之與質(zhì)粒形成重組DNA，并以重組DNA引入大腸桿菌，最后利用這些工程菌，可以高效率地生產(chǎn)出上述各種高質(zhì)量低成本的藥品，請分析回答：（1）在基因工程中，質(zhì)粒是一種最常用的 ，它廣泛地存在于細(xì)菌細(xì)胞中，是一種很小的環(huán)狀 分子。（2）在用目的基因與質(zhì)粒形成重組DNA過程中，一般要用到的工具酶是 和 。（3）將含有“某激素基因”的質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞后，能在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)直接合成“某激素”，則該激素在細(xì)菌體內(nèi)的合成包括 和 兩個階段。（4）在將質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌時，一般要用 處理細(xì)菌，以增大 。13、用基因工程生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物，經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段，將人的基因轉(zhuǎn)入細(xì)菌細(xì)胞；第二階段，將人的基因轉(zhuǎn)入小鼠等動物

17、的細(xì)胞。前兩個階段都是進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，提取藥物。第三階段，將人的基因轉(zhuǎn)入活的動物體，飼養(yǎng)這些動物，從乳汁或尿液中提取藥物。（1）將人的基因轉(zhuǎn)入異種生物的細(xì)胞或個體內(nèi)，能夠產(chǎn)生藥物蛋白的原理是基因能控制。（2）人的基因能和異種生物的基因拼接在一起，是因為它們的分子都具有雙螺旋結(jié)構(gòu)，都是由四種_構(gòu)成，基因中堿基配對的規(guī)律都是_。（3）人的基因在異種生物細(xì)胞中表達(dá)成蛋白質(zhì)時，需要經(jīng)過和翻譯兩個步驟。在翻譯中需要的模板是，原料是氨基酸，直接能源是ATP，搬運工兼裝配工是，將氨基酸的肽鍵連接成蛋白質(zhì)的場所是_，“翻譯”可理解為將由_個“字母”組成的核酸“語言”翻譯成由個“字母”組成的蛋白質(zhì)“語言”，從整體

18、來看在翻譯中充任著“譯員”。（4）利用轉(zhuǎn)基因牛、羊乳汁提取藥物工藝簡單，甚至可直接飲用治病。如果將藥物蛋白基因移到動物如牛、羊的膀胱上皮細(xì)胞中，利用轉(zhuǎn)基因牛羊尿液生產(chǎn)提取藥物比乳汁提取藥物的更大優(yōu)越性在于：處于不同發(fā)育時期的動物都可生產(chǎn)藥物。人胰島細(xì)胞大腸桿菌胰島素mRNAA人胰島素人胰島素大量的A重復(fù)進(jìn)行BCD14、下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖，請據(jù)圖作答。（1）能否利用人的皮膚細(xì)胞來完成過程？ ，為什么？ 。（2）過程必需的酶是 酶，過程必需的酶是 酶。（3）與人體細(xì)胞中胰島素基因相比，通過過程獲得的目的基因不含有非編碼區(qū)和 。（4）若A中共有a個堿基對，其中鳥嘌呤有

19、b個，則過程連續(xù)進(jìn)行4次，至少需要提供胸腺嘧啶 個。（5）在利用AB獲得C的過程中，必須用 切割A(yù)和B，使它們產(chǎn)生 ，再加入 ，才可形成C。（6）為使過程更易進(jìn)行，可用 （藥劑）處理D。15、某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過基因工程將a轉(zhuǎn)移到馬鈴薯植物中。經(jīng)檢測，Amy在成熟塊莖細(xì)胞的細(xì)胞間隙中發(fā)現(xiàn)。請回答：(1)在基因工程中，a叫_，提取它的一個必要步驟是_。它與基因運載工具_(dá)結(jié)合前還必須經(jīng)過的處理步驟是_。(2)Amy在成熟塊莖細(xì)胞間隙中的發(fā)現(xiàn)，說明細(xì)菌的基因a已整合到上圖中的 _或 _結(jié)構(gòu)中。(3)合成Amy的過程分為轉(zhuǎn)錄和翻譯兩大步驟，Amy合成并分泌到細(xì)胞外，

20、定位在細(xì)胞間隙中，參與該過程的細(xì)胞器有_， (4)Amy的基本組成單位是_，各組成單位間靠_相連。(5)以本圖比作馬鈴薯塊莖的缺陷細(xì)胞是該圖多畫了 _。16.根據(jù)實驗原理和材料用具，設(shè)計實驗選擇運載體質(zhì)粒，明確質(zhì)粒的抗菌素基因所抗的抗菌素類別。實驗原理：作為運載體的質(zhì)粒，須有標(biāo)記基因，這一標(biāo)記基因是抗菌素抗性基因。故凡有抗菌素抗性的細(xì)菌，其質(zhì)粒才可用作運載體。材料用具：青霉素、四環(huán)素的10萬單位溶液、菌種試管、滅菌的含細(xì)菌培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿、酒精燈、接種環(huán)、一次性注射器、蒸餾水、恒溫箱。方法步驟：第一步：取三個含細(xì)菌培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿并標(biāo)為1、2、3號，在酒精燈旁，用三支注射器，分別注入1mL蒸餾水、

21、青霉素液、四環(huán)素液，并使之分布在整個培養(yǎng)基表面。第二步：將接種環(huán)在酒精燈上灼燒，并在酒精燈火旁取菌種，對三個培養(yǎng)皿分別接種。第三步：將接種后的三個培養(yǎng)皿放入37恒溫箱培養(yǎng)24h。預(yù)期結(jié)果：_ _ _ _ _17、限制性內(nèi)切酶的識別序列和切點是GGATCC，限制性內(nèi)切酶的識別序列和切點是GATC。在質(zhì)粒上有酶的一個切點，在目的基因的兩側(cè)各有一個酶的切點。（1）請畫出質(zhì)粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。（2）請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶切割后所形成的黏性末端。（3）在DNA連接酶作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接？為什么？答案例1：1）脫氧核苷酸；逆轉(zhuǎn)錄酶 （2）半保留復(fù)制 （3

22、）TAGGTCCAG ATCCAGGTC （4）質(zhì)粒（或運載體、病毒）；限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶；（反義）RNA例、目的 四種脫氧核苷酸 限制性內(nèi)切酶 黏性末端（2）豇豆細(xì)胞 水稻細(xì)胞（3）轉(zhuǎn)錄（4）讓多種害蟲吞食水稻葉片（）目的明確，培育周期短。（）可以讓人類獲得具有優(yōu)良品質(zhì)的作物，如蛋白質(zhì)含量更高、抗逆性更強；打破傳統(tǒng)育種界限，如植物表達(dá)微生物的抗蟲性狀。弊：轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物也可能變異成為對人類或環(huán)境有害的物種，如抗逆性極強的“超級雜草”；造成基因污染；影響食品安全。例、（1）細(xì)菌與棉花的DNA結(jié)構(gòu)相同 （2）毒蛋白 遺傳密碼 相同 （3）DNA（基因）RNA蛋白質(zhì) （4）減少農(nóng)藥對環(huán)境的污

23、染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境或生態(tài)平衡 （5）基因突變 選擇：1-10 DDCCB CAAAB11（1）胰島素 胰島B （2）B （3）質(zhì)粒 目的基因（或胰島素基因） 重組質(zhì)粒 受體細(xì)胞（或大腸桿菌） 人工合成 同一種限制性內(nèi)切酶 黏性末端 DNA連接12、（1）基因的運載體 DNA （2）限制性內(nèi)切酶 DNA連接酶 （3） 轉(zhuǎn)錄 翻譯 （4） 氯化鈣 細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性 13（1）蛋白質(zhì)的合成（2）脫氧核苷酸 A與T G與C（3）轉(zhuǎn)錄 信使RNA 轉(zhuǎn)運RNA 核糖體 4 20 轉(zhuǎn)運RNA（4）雌雄14（1）不能， 皮膚細(xì)胞中的胰島素基因未表達(dá)（或未轉(zhuǎn)錄），不能形成胰島素mRNA 。 （2）逆轉(zhuǎn)錄 ， 解

24、旋。 （3）內(nèi)含子。 （4）15（ab）。（5）同一種限制性內(nèi)切酶 ， 相同的黏性末端， DNA連接酶。（6）CaCl2 。15 (1) 目的基因 用限制酶切出粘性末端 運載體 限制酶使質(zhì)粒露出粘性末端 (2) 細(xì)胞核 線粒體 (3) 核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體 (4)氨基酸 肽鍵 (5) 葉綠體161號培養(yǎng)皿細(xì)菌正常生長；2、3號培養(yǎng)皿中，僅2中細(xì)菌能存活，說明細(xì)菌有青霉素抗性基因，而沒有四環(huán)素抗性基因。 2、3號培養(yǎng)皿中，僅3中細(xì)菌能存活，說明細(xì)菌有四環(huán)素抗性基因，而沒有青霉素抗性基因。2、3號培養(yǎng)皿中都有存活，說明該菌質(zhì)粒上有兩種抗菌素的抗性基因。2、3號培養(yǎng)皿中都不存活，說明該菌

25、質(zhì)粒上沒有這兩種抗菌素的抗性基因。17、（1）（2）（3）可以連接。因為由兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互補的）第2章細(xì)胞工程本專題教材分析一、 教學(xué)目的要求知識方面1.簡述植物組織培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交技術(shù)及其應(yīng)用。2.簡述動物細(xì)胞培養(yǎng)和體細(xì)胞核移植技術(shù)及其應(yīng)用前景。3.舉例說出動物細(xì)胞融合和單克隆抗體技術(shù)及其應(yīng)用。情感態(tài)度與價值觀方面1.體驗植物組織培養(yǎng)技術(shù)。2.討論細(xì)胞工程技術(shù)的社會意義。3.認(rèn)同細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)開發(fā)之間的關(guān)系。4.關(guān)注細(xì)胞工程研究的發(fā)展和應(yīng)用前景。能力方面1.嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。2.運用細(xì)胞的基礎(chǔ)知識，分析細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)。3.搜集有關(guān)細(xì)胞工

26、程研究進(jìn)展和應(yīng)用方面的資料，進(jìn)行整理、分析和交流。二、教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)和特點（一）教學(xué)內(nèi)容的特點本專題內(nèi)容包括兩部分，即植物細(xì)胞工程和動物細(xì)胞工程，其中植物細(xì)胞工程可用3課時教學(xué)，動物細(xì)胞工程可用3課時教學(xué)。本專題的題圖是由三幅圖合成的：克隆羊多利的照片、細(xì)胞核移植和植物組織培養(yǎng)。題圖的寓意是表明細(xì)胞工程是細(xì)胞水平上的操作，它包括植物細(xì)胞工程和動物細(xì)胞工程等方面。在章引言中通過列舉細(xì)胞工程的應(yīng)用，把學(xué)生帶進(jìn)細(xì)胞工程的科技領(lǐng)域?？萍继剿髦芳?xì)胞工程的發(fā)展歷程，以圖配文的形式介紹了細(xì)胞工程的來龍去脈，使學(xué)生認(rèn)識到細(xì)胞工程不是憑空得來的，而是經(jīng)過了一代代科學(xué)家執(zhí)著地探索；科學(xué)與技術(shù)是相互促進(jìn)的，科學(xué)理

27、論要經(jīng)過技術(shù)才能轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。第一節(jié)植物細(xì)胞工程包括兩小節(jié)：植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)和植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用。第一小節(jié)，是讓學(xué)生了解最基礎(chǔ)的知識植物細(xì)胞工程基本原理和技術(shù)，第二小節(jié)是讓學(xué)生了解它的實際應(yīng)用。第一小節(jié)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)講述了細(xì)胞的全能性、植物組織培養(yǎng)技術(shù)、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)等三方面內(nèi)容，其中，植物細(xì)胞的全能性是植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)，而植物體細(xì)胞雜交技術(shù)又是在植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在本小節(jié)的教材中，首先用實例引出“花瓣是怎樣長成一株完整的植株的？植物的花瓣為什么能培育出一株完整的植株？”等問題，由此導(dǎo)入植物細(xì)胞全能性的學(xué)習(xí)。因為學(xué)生在必修模塊分子與細(xì)胞中，已經(jīng)學(xué)習(xí)過細(xì)胞的

28、全能性及分化的知識，所以教材在此只簡單敘述了細(xì)胞全能性的概念和細(xì)胞分化的實質(zhì)。關(guān)于植物組織培養(yǎng)技術(shù)，是植物細(xì)胞工程中最基本的技術(shù)，教材中安排了“胡蘿卜的組織培養(yǎng)”實驗，讓學(xué)生通過動手操作，感到細(xì)胞工程并不神秘，并且培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。在植物體細(xì)胞雜交技術(shù)中，首先是以一個實例“番茄馬鈴薯”雜種植株提出問題：“科學(xué)家是怎樣得到此雜種植株的？” 接下來以圖文結(jié)合的形式介紹了植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的基本過程、概念、已取得的進(jìn)展和尚未解決的問題。意在使學(xué)生認(rèn)同科學(xué)是一個探究過程，激發(fā)學(xué)生探索生命科學(xué)奧秘的興趣。插入的旁欄“異想天開”意在活躍學(xué)生的思維。第二小節(jié)植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用講述了植物繁殖的新途徑、作

29、物新品種的培育，以及細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)等三方面的內(nèi)容。在植物繁殖的新途徑中，教材選擇了三個實例：微型繁殖、作物脫毒和神奇的人工種子。之所以首先介紹了微型繁殖，因為它是植物組織培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域。在作物新品種的培育中，教材僅舉了單倍體育種和突變體的利用兩個實例?？紤]到學(xué)生已了解單倍體、突變育種等基本知識，所以教材只對此部分內(nèi)容做了簡單的介紹。細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)與發(fā)酵工程相結(jié)合的一項新技術(shù)。教材先介紹了細(xì)胞產(chǎn)物的種類，再簡要介紹人參皂甙的工廠化生產(chǎn)過程。為配合抗癌藥物紫杉醇的生產(chǎn)的內(nèi)容，教材以資料分析的形式介紹了我國紅豆杉慘遭浩劫的例子，引導(dǎo)學(xué)生討論植物組織培養(yǎng)在節(jié)約

30、資源，保護(hù)環(huán)境方面的重要意義。第二節(jié)動物細(xì)胞工程包括動物細(xì)胞的培養(yǎng)、動物體細(xì)胞核移植技術(shù)及克隆動物、細(xì)胞融合和單克隆抗體四部分內(nèi)容。關(guān)于動物細(xì)胞的培養(yǎng)，教材用人造皮膚等實例引入主題，同時，配以人造皮膚的圖片，以激發(fā)學(xué)生的興趣，接著很自然地導(dǎo)入動物細(xì)胞培養(yǎng)的內(nèi)容。教材首先介紹了動物細(xì)胞培養(yǎng)的概念，接著以文字?jǐn)⑹?、圖片、小資料、討論相結(jié)合的形式，介紹細(xì)胞培養(yǎng)過程及原理，最后又從學(xué)生已有的內(nèi)環(huán)境知識出發(fā)，用提問的形式引出細(xì)胞培養(yǎng)的條件。對于細(xì)胞培養(yǎng)條件，教材用了較多的筆墨，其意圖是細(xì)胞培養(yǎng)條件的講述中蘊含了細(xì)胞培養(yǎng)的原理。動物體細(xì)胞核移植技術(shù)及克隆動物，既是動物細(xì)胞工程的重點內(nèi)容，又是近幾年來的熱點

31、問題，學(xué)生對它們有一定的了解，如何做到在原有基礎(chǔ)上提高呢？教材首先解釋了動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物的關(guān)系，隨后簡單介紹了哺乳動物核移植技術(shù)的分類，接著用小字介紹核移植技術(shù)的發(fā)展簡史，再將文字、流程圖、思考、小資料、討論等多種形式結(jié)合，以我國的克隆牛為例，詳細(xì)講解了體細(xì)胞核移植技術(shù)的過程，最后說明體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題。力圖使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時，受到科技史、科學(xué)價值觀和愛國主義的教育。在“動物細(xì)胞融合”部分，由于考慮到其基本原理與植物的原生質(zhì)體融合相同，方法也類似，所以只用簡潔的文字介紹了動物細(xì)胞融合的概念、原理、方法、意義及應(yīng)用，其間插入了小資料、細(xì)胞融合過程的示意圖及小

32、字的動物細(xì)胞融合技術(shù)發(fā)展簡史。既避免了重復(fù)，又突出了動物細(xì)胞融合的特點。單克隆抗體是動物細(xì)胞工程的新技術(shù)，也是本節(jié)教材的重點、難點內(nèi)容。教材先由動物細(xì)胞融合的應(yīng)用引入單克隆抗體，接著又從傳統(tǒng)抗體生產(chǎn)存在的問題入手，引出單克隆抗體的概念。隨后又提出問題怎樣才能獲得單克隆抗體？由此自然過渡到單克隆抗體的制備上。關(guān)于單克隆抗體的制備，用講故事的形式，講述了兩位科學(xué)家對單克隆抗體的研究過程，讓學(xué)生認(rèn)識到豐富的聯(lián)系和想像在科學(xué)創(chuàng)新中具有重要作用。（二）教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)三、與學(xué)生經(jīng)驗的聯(lián)系細(xì)胞工程看似微觀、抽象，很難與學(xué)生的生活經(jīng)驗相聯(lián)系，其實不然。由于植物微型繁殖技術(shù)的迅速發(fā)展，學(xué)生經(jīng)常會從各種媒體上看到

33、“試管苗”、“組培苗”的字眼。而克隆羊多利的誕生更使“克隆”這個生物學(xué)的專業(yè)術(shù)語，成為媒體頻頻出現(xiàn)的、已不用注解的名詞。細(xì)胞工程是建立在對細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能、生理等研究基礎(chǔ)上的新技術(shù)，在必修模塊分子與細(xì)胞中，學(xué)生已學(xué)過動植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、細(xì)胞的分化和全能性；在必修模塊遺傳和進(jìn)化中，學(xué)生已學(xué)過生物變異在育種上的應(yīng)用；在必修模塊穩(wěn)態(tài)與環(huán)境中，學(xué)生學(xué)習(xí)過人體內(nèi)環(huán)境及免疫的知識，而這些都是學(xué)習(xí)本專題的知識基礎(chǔ)。四、與其他專題的聯(lián)系生物技術(shù)各個分支領(lǐng)域是相互滲透、相互促進(jìn)的。細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，細(xì)胞工程中的技術(shù)是其他生物工程的基礎(chǔ)。例如，細(xì)胞工程最主要和基礎(chǔ)的技術(shù)是動植物細(xì)胞的培養(yǎng)技術(shù)，而

34、基因工程中受體細(xì)胞的培養(yǎng)和篩選，胚胎工程中動物細(xì)胞的培養(yǎng)都需要細(xì)胞培養(yǎng)的技術(shù)。 2.1植物細(xì)胞工程1. 簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。2. 列舉植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用。3. 嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。1.教學(xué)重點（1） 植物組織培養(yǎng)的原理和過程。（2） 植物體細(xì)胞雜交的原理。（3） 植物細(xì)胞工程應(yīng)用的實例。2.教學(xué)難點植物組織培養(yǎng)的實驗。三、教學(xué)過程本節(jié)教材內(nèi)容對學(xué)生來說，雖說在必修模塊中學(xué)了一些細(xì)胞的知識，但仍然是一個新的領(lǐng)域，學(xué)習(xí)起來有一定的困難?？刹捎弥v授為主結(jié)合討論的方法進(jìn)行教學(xué)。具體如下。在細(xì)胞的全能性及細(xì)胞分化的實質(zhì)、植物組織培養(yǎng)技術(shù)這部分內(nèi)容的教學(xué)中，首先可用教材上的菊花圖引

35、入本節(jié)的標(biāo)題，同時提出一個問題為什么植物的一個花瓣就可以培育出完整的植株呢？以引入本節(jié)課的第一個問題細(xì)胞的全能性及分化。關(guān)于細(xì)胞的全能性和細(xì)胞分化這部分內(nèi)容，因為學(xué)生在必修模塊中學(xué)過，所以可以提問的方式讓學(xué)生回顧，再根據(jù)學(xué)生的回答情況按教材上的內(nèi)容進(jìn)行講解。然后再通過“怎樣把植物的一個花瓣培育成完整的植株”這個問題引入本節(jié)課的重點及難點問題植物組織培養(yǎng)技術(shù)。教材這部分的內(nèi)容是通過實驗“胡蘿卜的組織培養(yǎng)”來進(jìn)行討論和總結(jié)的，應(yīng)當(dāng)盡量創(chuàng)造條件完成這個實驗。在不具備完成該實驗條件的學(xué)校，可以帶領(lǐng)學(xué)生參觀組培實驗室，或讓學(xué)生觀看植物組織培養(yǎng)技術(shù)的錄像片。同時結(jié)合教材的討論題進(jìn)行教學(xué)，還可再補充兩個問題

36、：（1）離體的器官、組織或細(xì)胞如果不進(jìn)行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整植物體？（2）決定植物細(xì)胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？在植物體細(xì)胞雜交技術(shù)及植物繁殖的新途徑的教學(xué)中，首先可通過教材上的番茄馬鈴薯實例引入，讓學(xué)生思考20世紀(jì)60年代，一些科學(xué)家提出這樣一個設(shè)想：讓番茄與馬鈴薯雜交，培育出地上結(jié)番茄果實，地下結(jié)馬鈴薯塊莖的植物。如果要實現(xiàn)這一設(shè)想，你認(rèn)為可以采用哪些方法？這樣一來一下子就把學(xué)生吸引到本節(jié)課要解決的問題植物體細(xì)胞雜交技術(shù)上。隨后讓學(xué)生分析植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的概念，再根據(jù)此概念，結(jié)合學(xué)生原有的植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)特點、酶的特性及新學(xué)習(xí)的植物組織培養(yǎng)技術(shù)的知識來回答下述問題：（1）要想讓兩

37、個來自不同植物的體細(xì)胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么？（2）有沒有一種溫和的去細(xì)胞壁的方法？（3）如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成了雜種細(xì)胞，下一步該對此細(xì)胞做何種處理？（4）如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？與學(xué)生一起討論后，再按教材上的植物體細(xì)胞雜交技術(shù)流程圖進(jìn)行總結(jié)，重點講解以下內(nèi)容。 流程圖中為了簡化，僅畫了一個馬鈴薯的原生質(zhì)體與一個番茄的原生質(zhì)體之間的融合，可真正在實際操作過程中，是把許多馬鈴薯的原生質(zhì)體和許多番茄的原生質(zhì)體放在一起，讓它們自由融合，再從中篩選出所需的雜種細(xì)胞。 由于不同種的細(xì)胞其細(xì)胞膜的特點不一樣，如不作任何處理，把它們放在一起，讓它們自然融合是不可能的，所以

38、原生質(zhì)體間的融合必須要人工誘導(dǎo)。最后要特別強調(diào)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的意義，以及植物體細(xì)胞雜交已取得的進(jìn)展和尚未解決的問題，使學(xué)生認(rèn)同科學(xué)是一個不斷發(fā)展的過程，激發(fā)學(xué)生探索生命科學(xué)奧秘的興趣及勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神。在植物繁殖新途徑的教學(xué)中，首先可由植物組織培養(yǎng)技術(shù)引入，讓學(xué)生回憶植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本原理和過程，思考利用這項技術(shù)能做哪些工作？再逐一講解微型繁殖技術(shù)、作物脫毒及人工種子。微型繁殖技術(shù)的特點需從教材中提煉出來： 繁殖速度快；“高保真”（因為是無性繁殖）； 不受自然生長季節(jié)的限制（因為在具有一定人工設(shè)施的室內(nèi)生產(chǎn)）。 關(guān)于植物組織培養(yǎng)的其他應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)參照教材的思路，先介紹生產(chǎn)實踐中遇到的問

39、題，說明社會生產(chǎn)的實際需要，再介紹科技人員是如何應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)解決這些問題的。例如，關(guān)于在作物脫毒中的應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)先介紹長期進(jìn)行無性繁殖的作物，易積累感染的病毒，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差，而植物的分生區(qū)一般不會感染病毒，用分生區(qū)的細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)，就能得到大量的脫毒苗。這樣進(jìn)行教學(xué)，一是能夠讓學(xué)生更好地理解先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用價值，二是能夠調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，三是有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。在細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)的教學(xué)中，盡管此內(nèi)容是植物組織培養(yǎng)技術(shù)在另一方面的重要應(yīng)用，但由于學(xué)生對此內(nèi)容易于理解，所以可先讓學(xué)生閱讀教材，再結(jié)合資料分析，師生共同討論資料分析中的討論題專題3 胚胎工程體

40、外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng)等胚胎工程技術(shù)，本專題教材分析一、 教學(xué)目的要求知識方面1.動物胚胎發(fā)育的基本過程。2.簡述胚胎工程的理論基礎(chǔ)。3.舉例說出胚胎工程的應(yīng)用及發(fā)展前景。二、教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)和特點（一）教學(xué)內(nèi)容的特點本專題包括體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育體外受精和早期胚胎培養(yǎng)胚胎工程的應(yīng)用及前景三節(jié)。本專題教學(xué)的參考課時為7課時，體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育可用3課時教學(xué)，體外受精和早期胚胎培養(yǎng)可用1課時教學(xué)，胚胎工程的應(yīng)用及前景用3課時教學(xué)。本專題題圖中展示的是高產(chǎn)羊生下的幾只羔羊，它們是科技工作者采用胚胎移植技術(shù)處理后同時期出生的，作為胚胎工程的成果編者將其放在題圖中主圖的位置。

41、周圍配有幾幅小圖，體現(xiàn)了胚胎工程的主要操作技術(shù)：右上圖是科學(xué)工作者正在實體顯微鏡下進(jìn)行觀察；左上圖是我國科技工作者正在手術(shù)臺上對動物進(jìn)行胚胎移植手術(shù)；左下圖展示的是正在發(fā)育的胚胎，畫龍點睛地突出了本專題的主題胚胎工程。與其他專題一樣，在題圖中引出了胚胎工程的概念。這種圖文并茂呈現(xiàn)概念的方式，有利于激發(fā)學(xué)生對胚胎工程的興趣和對概念的理解?？萍继剿髦放咛スこ痰慕?，簡述了胚胎工程100多年來建立和發(fā)展的歷史。胚胎工程是在研究胚胎移植的理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上建立起來的，科學(xué)家在此基礎(chǔ)上又解決了哺乳動物體外受精的技術(shù)，繼而推動了胚胎分割、性別鑒定、體細(xì)胞克隆、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等現(xiàn)代胚胎工程技術(shù)的建立和發(fā)展

42、。本專題在總體內(nèi)容安排上也體現(xiàn)了胚胎工程的發(fā)展脈絡(luò)。首先對胚胎工程的理論基礎(chǔ)哺乳動物的受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律，進(jìn)行了較深入地講述，在此基礎(chǔ)上介紹了胚胎工程技術(shù)。目前，胚胎工程技術(shù)中應(yīng)用較多的是體外受精和胚胎移植技術(shù)，因此，可以說它們是胚胎工程技術(shù)的基礎(chǔ)；胚胎分割技術(shù)是繼胚胎移植技術(shù)后迅速發(fā)展起來的技術(shù)，方法簡單，效率更高；胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng)不僅是胚胎工程的重要成就之一，它在基礎(chǔ)生物學(xué)、畜牧學(xué)、醫(yī)學(xué)上都有重要的應(yīng)用價值，是當(dāng)前研究的熱門課題之一。教材基本是按照胚胎工程技術(shù)發(fā)展的時間順序?qū)ζ溥M(jìn)行介紹的。體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育部分是學(xué)習(xí)本專題的基礎(chǔ)。由于義務(wù)教育生物課程標(biāo)準(zhǔn)和普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)的必

43、修部分，都沒有明確的要求，這就使這部分內(nèi)容，顯得尤為重要，教學(xué)中應(yīng)予重視。本部分教材主要講述了哺乳動物的體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育規(guī)律這兩部分內(nèi)容。引言中短短幾句話,很清楚地點明了胚胎工程與本節(jié)內(nèi)容的關(guān)系:“胚胎工程的許多技術(shù)，實際是在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進(jìn)行的模擬操作。因此，了解哺乳動物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律，就顯得十分重要了?！标P(guān)于哺乳動物的受精過程，有關(guān)精子和卵子的減數(shù)分裂過程在必修模塊中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，教材對這部分內(nèi)容只做了簡要的介紹，而對學(xué)生沒學(xué)習(xí)過的精子的變形、卵泡的形成、卵子成熟的兩次減數(shù)分裂場所及時間等有關(guān)內(nèi)容則進(jìn)行了重點介紹，以使學(xué)生對精子和卵子發(fā)生的過程有更全面的了解。關(guān)于哺乳動物的受精過程，教材在初中和高中必修內(nèi)容的基礎(chǔ)上，突出了受精前精子的獲能準(zhǔn)備，受精過程中精子的頂體反應(yīng)，卵子的透明帶反應(yīng)、卵黃膜的封閉作用及雄、雌原核的形成等生理活動的講述，目的是為下一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。關(guān)于哺乳動物的早期胚胎發(fā)育，教材刪繁就簡地講述了受精卵卵裂桑椹胚