基因工程及其應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案

1、第六章 第二節(jié) 基因工程及其應(yīng)用【課標(biāo)要求】1、簡述基因工程的基本原理。 2、舉例說出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。 3、關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性?！菊n標(biāo)解讀】基因工程的有關(guān)內(nèi)容在必修部分側(cè)重基因工程的原理和操作工具的學(xué)習(xí)，至于基因工程的操作步驟則不作要求。因此，同學(xué)們要注重基因工程的原理和用到的三種工具的作用和來源，同時能舉例說出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用，關(guān)注轉(zhuǎn)基因食品的安全性?！緦W(xué)習(xí)過程】學(xué)習(xí)目標(biāo)一、基因工程的原理胰島素是治療糖尿病的唯一激素去哪里要胰島素？從豬等動物身上獲得的胰島素太少，不能滿足需求生產(chǎn)胰島素，可它是一種蛋白質(zhì)，怎樣生產(chǎn)？設(shè)法讓大腸桿菌來生產(chǎn)從人體提

2、取胰島素基因?qū)⒁葝u素基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞內(nèi)大腸桿菌合成胰島素，獲得胰島素單倍體育種、多倍體育種、雜交育種和誘變育種這四種育種方法，在育種過程中生物所發(fā)生的變異都是不定向的，不能隨心所欲地按照人的意愿來改變生物的性狀。基因工程將能實現(xiàn)這個愿望，先看下面的例子：結(jié)合課本102頁的“基因工程原理”這個內(nèi)容分析：這個過程涉及到 種生物，提供基因的生物是 ，接受基因的生物是 。沒導(dǎo)入胰島素基因前，大腸桿菌能合成胰島素嗎？ 。大腸桿菌發(fā)生變異了嗎？ 。它的這個變異是自己發(fā)生的還是按人的意愿發(fā)生的? 。根據(jù)第五章的學(xué)習(xí)，推測大腸桿菌的變異是屬于 （填基因突變、基因重組或染色體變異）。 現(xiàn)在你應(yīng)該知道基因工程

3、是什么了，請寫出來 ?！揪毩?xí)】實施基因工程的最終目的是（ ）A.提取生物體DNA分子B.對DNA分子進(jìn)行人工“剪切”C.定向改造生物的遺傳性狀D.在生物體外對DNA分子進(jìn)行改造學(xué)習(xí)目標(biāo)二、基因工程的操作工具和步驟請結(jié)合學(xué)習(xí)目標(biāo)一里面的圖，推測基因工程中人要做的工作至少有：一是將胰島素基因從人的細(xì)胞DNA上中剪下來；二是將胰島素基因?qū)?、運(yùn)輸?shù)酱竽c桿菌細(xì)胞中；三是導(dǎo)入過程要先把胰島素基因裝到合適的運(yùn)輸工具上才能完成導(dǎo)入。這些操作的對象都是胰島素基因，它的尺寸只有幾納米那么大，無法用我們生活中的剪刀剪，運(yùn)輸工具不能是汽車，也不能由人裝卸，要用到特殊的工具。1、 基因的“剪刀”限制性內(nèi)切酶（1） 簡

4、稱： 。（2） 化學(xué)本質(zhì)： 。（3）存在：主要在微生物體內(nèi)。（4）作用：將人需要的基因從DNA分子上切割下來。一種限制酶只能識別 ，并在 切割DNA分子。 例如：EcoRI限制酶能專一識別GAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切割。請結(jié)合課本，寫出EcoRI限制酶切割DNA的示意圖： 據(jù)此特性推測，同一種限制酶切割不同的DNA分子將會產(chǎn)生 （填相同或不同）的粘性末端；不同種限制酶切割同一個DNA將會產(chǎn)生 （填相同或不同）的粘性末端。 （5）切割結(jié)果：產(chǎn)生2個能進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對的黏性末端 【練習(xí)】下列關(guān)于限制酶的說法不正確的是（ ）A限制酶廣泛存在于各種生物中，微生物中很少分布B一種限制酶只

5、能識別一種特定的核苷酸序列C不同的限制酶切割DNA的切點(diǎn)不同D限制酶的作用是用來提取目的基因2、基因的“針線”DNA連接酶（1）作用：像針一樣將兩個不同的DNA分子縫合起來。（2）化學(xué)本質(zhì)： 。（3）縫合的部位： 和 交替連接而成的DNA分子基本骨架。也就是連接 和 之間的化學(xué)鍵。3、 基因的運(yùn)載體 （1）作用：將基因送入受體細(xì)胞（接受基因的細(xì)胞）。 （2）常用的運(yùn)載體： 、 和 等。 （3）存在：質(zhì)粒存在于 （4）化學(xué)本質(zhì)： 4、基因工程操作的基本步驟：提取目的基因（即人需要的基因）、 、 、 。最終的結(jié)果是，目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，合成蛋白質(zhì)。請寫出目的基因的表達(dá)過程：目的基因mRNA蛋

6、白質(zhì) 【練習(xí)】1、下列有關(guān)基因工程的敘述，正確的是（ ）A、DNA連接酶可將兩個黏性末端的堿基連接起來B、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，受體細(xì)胞即發(fā)生基因突變C、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的過程發(fā)生在細(xì)胞外D、常使用的運(yùn)載體有大腸桿菌、噬菌體和動植物病毒等 2、DNA連接酶的重要功能是 （ ） A.DNA復(fù)制時母鏈與子鏈之間形成氫鍵 B.黏性末端堿基之間形成氫鍵 C.兩個DNA粘性末端之間的縫隙連接起來 D.ABC都不正確學(xué)習(xí)目標(biāo)三、基因工程的應(yīng)用1、作物育種：利用基因工程的方法，獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，培育各種抗逆性作物新品種。如抗蟲棉等?？瓜x基因作物的使用，不僅減少了_，大大降低了生產(chǎn)成

7、本，而且還減少了_。2、藥物研制：利用基因工程的方法，培育轉(zhuǎn)基因生物，利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種_、_的藥品。如胰島素、干擾素、乙肝疫苗等。3、環(huán)境保護(hù)：如利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌降解有毒有害化合物，吸收環(huán)境重金屬，分解泄漏的石油，處理工業(yè)廢水等。學(xué)習(xí)目標(biāo)四、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性目前關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性，有兩種觀點(diǎn)，一種觀點(diǎn)是轉(zhuǎn)因生物和轉(zhuǎn)基因食品不安全，_；另一種觀點(diǎn)_。通過學(xué)習(xí)，要認(rèn)識到科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍，認(rèn)識到生命中許多事實還有待于人類去探索，科學(xué)發(fā)展中仍有許多問題有爭議?！局R總結(jié)】1、基因工程獲得成功，將一種生物的基因轉(zhuǎn)到另一種生物的體內(nèi)能夠成功表達(dá)，說明所有的生物共用一

8、套遺傳密碼子。2、 同種限制酶切割不同DNA分子會得到相同的粘性末端，不同種限制酶切割同一個DNA會得到不同的粘性末端?！菊n本106頁練習(xí)答案】基礎(chǔ)題：1、基因工程的四個基本步驟：一是提取目的基因，利用限制酶將含有目的基因的DNA分子切割，獲得目的基因；二是將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合，先用限制酶切割目的基因和運(yùn)載體，讓它們產(chǎn)生能進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對的粘性末端，再用DNA連接酶將目的基因和運(yùn)載體連接；三是將目的基因和運(yùn)載體一起導(dǎo)入受體細(xì)胞；四是目的基因的檢測和鑒定，看目的基因是否成功在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)。2、 先將互補(bǔ)鏈寫出來，再將識別位點(diǎn)圈出來，最后找到切割部位：ATCTCGAGACTGATTGGC CT

9、TAAG CTCGAGATGACCATGGCCAGGCTCGAGCTGATGATAGAGCACTGACTAACCG GAATTC GAGCTCTACTGGTACCGGTCCGAGCTCGACTACT 3、常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒，其中最常用的是質(zhì)粒。【課后作業(yè)】1、下有關(guān)基因工程的敘述，正確的是 A、基因工程是細(xì)胞水平上的生物工程 B、基因工程的產(chǎn)物對人類都是有益的C、基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變 D、基因工程育種使生物發(fā)生定向變異2、1993年，我國科學(xué)工作者培育成的抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，其抗蟲基因來源A.普通棉花的基因突變 B.棉鈴蟲變異形成的致死基因C.寄生在棉鈴蟲體內(nèi)

10、的線蟲 D.蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因3下圖表示限制酶切割某DNA的過程，從圖中可知，該限制酶能識別的堿基序列及切點(diǎn)是A.CTTAAG，切點(diǎn)在C和T之間B.CTTAAG，切點(diǎn)在G和A之間C.GAATTC，切點(diǎn)在G和A之間D.GAATTC，切點(diǎn)在C和T之間4、 切取人的生長激素基因，用顯微注射技術(shù)將它們分別注入小鼠的受精卵中，從而獲得了“超級鼠”，結(jié)果“超級鼠”合成了人的生長激素。此項技術(shù)遵循的原理是 A.基因突變：DNARNA蛋白質(zhì)B.基因工程：RNARNA蛋白質(zhì)C.細(xì)胞工程：DNARNA蛋白質(zhì)D.基因重組：DNARNA蛋白質(zhì)5、下表關(guān)于基因工程中有關(guān)基因操作的名詞及對應(yīng)的內(nèi)容，正確的組合是6、螢火蟲能發(fā)光是因為螢火蟲體內(nèi)可以通過熒光素酶催化一系列反應(yīng)。如果熒光素酶存在