蘇教版生物選修2第一節(jié)《基因工程概述》教學(xué)設(shè)計(jì)

第1節(jié)基因工程歸納【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、說出基因工程的看法（A）2、簡述基因工程的出生歷程（A）3、說出DNA重組技術(shù)所需的三種基因工具的作用（A）4、簡述基因工程基本操作程序的四個(gè)步驟（B）【基礎(chǔ)梳理】一、基因工程的看法是指在體外經(jīng)過人工“剪切”和“拼接”等方法，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，爾后導(dǎo)入受體細(xì)胞并使重組基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，產(chǎn)生人類所需的基因產(chǎn)物的技術(shù)。1）操作環(huán)境：生物體外2）操作對象：基因3）操作水平：DNA分子水平4）基本過程：剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)5）結(jié)果：人類需要的基因產(chǎn)物二、基因工程的工具及作用（一）限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）“分子手術(shù)刀”1、：主若是從原核生物中分別純化出來的。2、作用：可以鑒別雙鏈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(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。3、特點(diǎn):擁有專一性，表現(xiàn)在兩個(gè)方面：①鑒別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列。②切割特定序列中的特定位點(diǎn)。14、結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段尾端平時(shí)有兩種形式：黏性尾端和平尾端。例1、以下有關(guān)基因工程中限制內(nèi)切酶的描述，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是（）．一種限制性內(nèi)切酶只能鑒別一種特定的脫氧核苷酸序列B．限制性內(nèi)切酶的活性受溫度的影響C．限制性內(nèi)切酶能別和切割RNA．限制性內(nèi)切酶可從原核生物中提?。ǘ〥NA連接酶“分子針線”1、分類：依照酶的不相同，可分為EcoliDNA連接酶和T4DNA連接酶兩類2、作用：恢復(fù)被限制酶切開了的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。【疑難剖析】1、兩種DNA連接酶(EcoliDNA連接酶和T4DNA連接酶)的比較：1）相同點(diǎn)：都縫合磷酸二酯鍵2）差異：E．coIiDNA連接酶于大腸桿菌，只能使黏性尾端之間連接；TDNA連接酶于T噬菌體能縫合兩種尾端，但連接平尾端之間的效率較低。442、DNA連接酶與DNA聚合酶作用的比較DNA連接酶DNA聚合酶連接的雙鏈[單鏈XXK]DNA[來不相同點(diǎn)模板不要模板要模板[單個(gè)脫氧核苷酸加到已存在的單鏈連接的對象2個(gè)DNA片段DNA片段上作用實(shí)質(zhì)形成磷酸二酯鍵相同點(diǎn)化學(xué)實(shí)質(zhì)蛋白質(zhì)2(三)載體“分子運(yùn)輸車”1、載體的作用：載體是基因運(yùn)輸工具，在基因操作過程中，使用載體有兩個(gè)目的：一是用它作為運(yùn)載工具，將目的基因送到宿主細(xì)胞中去；二是利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。2、載體必定具備三個(gè)條件：1）能在受體細(xì)胞中復(fù)制并牢固保存。2）擁有一至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA片段插入。3）擁有某些標(biāo)志基因，以便進(jìn)行精選。3、載體的種類：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)、植物病毒等。最早應(yīng)用最常應(yīng)用的載體是質(zhì)粒，它是細(xì)菌細(xì)胞中的一種很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。三、基因工程的基本過程(一)獲得目的基因（目的基因的獲得）1、獲得方法主要有兩種：（1）從自然界中已有的物種中分別出來，如可從基因文庫中獲得。2）用人工的方法合成?！铽@得原核細(xì)胞的目的基因可采用直接分別，獲得真核細(xì)胞的目的基因一般是人工合成?！锶斯ず铣赡康幕虻某Ｓ梅椒ㄓ蟹崔D(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法。2、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（1）PCR的含義：是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。2）目的：獲得大量的目的基因3）原理：DNA雙鏈復(fù)制4）過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈為單鏈；第二步：冷卻到55～60℃，引物與兩條單鏈DNA結(jié)合；第三步：加熱至70～75℃，熱牢固DNA聚合酶從引物初步進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成。（5）特點(diǎn)：指數(shù)形式擴(kuò)增3(二)制備重組DNA分子（基因表達(dá)載體的成立）1、重組DNA分子的組成：除了目的基因外，還必定有標(biāo)志基因?！飿?biāo)志基因的作用：判斷受體細(xì)胞中可否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞精選出來。2、方法：同種限制酶分別切割載體和目的基因，再用DNA連接酶把兩者連接。(三)轉(zhuǎn)變受體細(xì)胞（將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞）1、轉(zhuǎn)變的看法：是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)保持牢固和表達(dá)的過程。2、常用的轉(zhuǎn)變方法：1）將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)變技術(shù)（農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變法），其次還基因槍介導(dǎo)轉(zhuǎn)變技術(shù)（基因槍法）和花粉管通道技術(shù)（花粉管通道法）。2）將目的基因?qū)雱?dòng)物細(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。3）將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：Ca2＋辦理法。例2、以重組DNA技術(shù)為中心的基因工程正在改變著人類的生活。請回答以下問題。（1）獲得目的基因的方法平時(shí)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)胞的載體一般采用病毒或，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)變后平時(shí)需要進(jìn)行作。

操（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。(四)精選出獲得目的基因的受體細(xì)胞、培育受體細(xì)胞并引誘目的基因的表達(dá)（目的基因的檢測與判斷）1、分子水平的檢測1）第一要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上可否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交技術(shù)。2）其次還要檢測目的基因可否轉(zhuǎn)錄出mRNA，方法是采用RNA分子雜交技術(shù)。4（3）最后檢測目的基因可否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是采用抗原—抗體雜交技術(shù)。提示：①DNA分子雜交技術(shù)第一提取受體細(xì)胞中的DNA，爾后高溫解成單鏈，再與同位素標(biāo)志的DNA探針雜交；②抗原－抗體雜交所用到的抗體是用表達(dá)出的蛋白質(zhì)注射動(dòng)物進(jìn)行免疫，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，并提取出而來的2、個(gè)體生物學(xué)水平的判斷有時(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的判斷，如抗蟲或抗病的判斷等。四、基因工程的意義：可以打破生物種屬的界限（即戰(zhàn)勝遠(yuǎn)源雜交不親和的阻擋，）在分子水平上定向改變生物的遺傳特點(diǎn)?！净A(chǔ)檢測】1.以下關(guān)于基因工程的表達(dá)中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是（）基因工程的出現(xiàn)令人類有可能依照自己的意愿定向改造生物，培育新品種基因工程技術(shù)是唯一能打破遠(yuǎn)源雜交不親和阻擋，培育生物新種類的方法基因工程的基本工具是：限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和基因的運(yùn)載體基因工程的研究成就，目前大多需要經(jīng)過發(fā)酵工程和酶工程來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化2．基因工程技術(shù)也稱為DNA重組技術(shù)，其推行必定具備四個(gè)必要的條件是（）目的基因、限制性內(nèi)切酶、運(yùn)載體、體細(xì)胞重組DNA、RNA聚合酶、內(nèi)切酶、連接酶模板DNA、信使RNA、質(zhì)粒、受體細(xì)胞工具酶、目的基因、運(yùn)載體、受體細(xì)胞3.兩個(gè)核酸片段在合適條件下，經(jīng)X酶的作用，發(fā)生了以下變化，則X酶是（）A．DNA連接酶5B．EcoRI酶C．DNA聚合酶．限制酶4.以下列圖為四種限制酶BamHI、EcoRI、ttindIII和B硝辨的鑒別序列。它們切割出來的DNA黏性尾端可以互補(bǔ)配對的是（）A．BamHI和BglⅡB．BamHI和HindⅢC．BamHⅠ和EcoRID．EcoRI和HindⅢ限制性內(nèi)切酶的作用實(shí)質(zhì)上就是把DNA上某些化學(xué)鍵打斷，一種能對GAATTC專一識其余限制酶，打斷的化學(xué)鍵是（）A.G與A之間的鍵B．G與C之間的鍵C．T與A之間的鍵D.磷酸與脫氧核糖之間的鍵6．將單個(gè)脫氧核昔酸連接到脫氧核昔酸鏈上的酶是（）A.DNA連接酶B.DNA酶C.DNA解旋酶D.DNA聚合酶7.用于判斷目的基因可否轉(zhuǎn)移成功的方法中，不屬于分子檢測的是（）經(jīng)過害蟲吃棉葉看其可否死亡目的基因片斷與DNA探針可否形成雜交帶C．目的基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA與DNA探針可否形成雜交帶目的基因表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)可否與抗體形成雜交帶8.（多項(xiàng)選擇）基因工程的運(yùn)載體必定具備的條件是（）．能在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并保存B．擁有多個(gè)限制酶切點(diǎn)C．有特其余遺傳標(biāo)志基因D．環(huán)狀的DNA分子9．（多項(xiàng)選擇）以下哪些可作為基因工程技術(shù)中常用的基因運(yùn)載工具（）6A．大腸桿菌B．質(zhì)粒C．動(dòng)物病毒D．線粒體．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)利用備受矚目。我國科學(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，成立重組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”b或”“）（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)變法和法。（3）由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培育成植株需要利用技術(shù)。該技術(shù)的中心是和。（4）為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻可否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)志的作探針進(jìn)行分子雜交檢測，又要用方法從個(gè)體水平判斷水稻植株的耐鹽性?！灸芰μ嵘?．以下關(guān)于基因工程的說法正確的選項(xiàng)是（）①基因工程的設(shè)計(jì)和施工都是在分子水平進(jìn)步行的②目前基因工程中所有的目的基因都是從供體細(xì)胞直接分別獲得的③基因工程能使科學(xué)家打破物種界限，定向地改造生物性狀④只要檢測出受體細(xì)胞中含有目的基因，那么目的基因必然能成功地進(jìn)行表達(dá)7A.①②B.①③C.②④D.③④2．在基因工程中，科學(xué)家所用的“剪刀”、“針線”和“載體”分別是指()A.大腸桿菌病毒、質(zhì)粒、DNA連接酶B.噬菌體、質(zhì)粒、DNA連接酶C.DNA限制酶、RNA連接酶、質(zhì)粒D.DNA限制酶、DNA連接酶、質(zhì)粒鐮刀型細(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定使用的酶是（）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。若是在該線性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a、b、c、d四種不相同長度的DNA片段?，F(xiàn)有多個(gè)上述線性DNA分子，若在每個(gè)DNA分子上最少有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)生長度不相同的DNA片段種類數(shù)是（）A．3B．4C．9D．125．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變法轉(zhuǎn)移目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，目的基因插入的地址是（）A．Ti質(zhì)粒上B．受體細(xì)胞染色體DNA上C．T-DNAD．農(nóng)桿菌的擬核6．以下列圖是將人的生長激素基因?qū)爰?xì)菌B細(xì)胞內(nèi)制造“工程菌”的表示圖。已知細(xì)菌B細(xì)胞內(nèi)含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因。判斷以下說法正確的選項(xiàng)是（）A．將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌B常用的方法是顯微注射法或基因槍法8B．將完成導(dǎo)入過程后的細(xì)菌涂布在含有氨芐青霉素的培育基上，能生長的可是導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的細(xì)菌C．將完成導(dǎo)入過程后的細(xì)菌涂布在含有四環(huán)素的培育基上，能生長的就是導(dǎo)入了質(zhì)粒A的細(xì)菌．目的基因成功表達(dá)的標(biāo)志是受體細(xì)胞能在含有氨芐青霉素的培育基上生長7．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。以下各項(xiàng)中能說明目的基因完成了在受體細(xì)胞中表達(dá)的是（）．棉花二倍體細(xì)胞中檢測到細(xì)菌的抗蟲基因B．大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其mRNAC．山羊乳腺細(xì)胞中檢測到人生長激素DNA序列．酵母菌細(xì)胞中提取到人攪亂素蛋白基因工程是在DNA分子水平進(jìn)步行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對的是（）A.人工合成目的基因B.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合C.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D.目的基因的檢測和表達(dá)9．（多項(xiàng)選擇）以下關(guān)于限制性核酸內(nèi)切酶的表達(dá)中，正確的選項(xiàng)是（）A．它能在特別位點(diǎn)切割DNA分子B．同一種酶切割不相同DNA產(chǎn)生的黏性尾端可以很好地進(jìn)行堿基配對C．它能任意切割DNA，從而產(chǎn)生大量DNA片段．每一種限制性核酸內(nèi)切酶只能鑒別特定的核苷酸序列10．(多項(xiàng)選擇)獲得目的基因的方法有（）A．成立基因文庫，從基因文庫中獲得B．利用人工合成法C．利用PCR技術(shù)大量獲得D．利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變法獲得11．(多項(xiàng)選擇)在將一段DNA片段插入到一個(gè)大腸桿菌質(zhì)粒上時(shí)，需要以下的物質(zhì)有（）A．DNA連接酶B．限制性核酸內(nèi)切酶C．DNA解旋酶D．噬菌體9番茄營養(yǎng)豐富，是人們喜愛的一類果蔬。但一般番茄細(xì)胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細(xì)胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細(xì)胞壁，使番茄消融，不耐儲(chǔ)蓄。為滿足人們的生產(chǎn)生活需要，科學(xué)家們經(jīng)過基因工程技術(shù)，培育出了抗消融、保鮮時(shí)間長的番茄新品種。（操作流程如圖）請回答：（1）過程①需要的工具酶有限制性內(nèi)切酶和。（2）在成立基因表達(dá)載體時(shí)，除了要在重組DNA中插入目的基因外，還需要有、停止子以及。（3）在番茄新品種的培育過程中，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法叫做。（4）從圖中可見，mRNA1和mRNA2的結(jié)合直接以致了無法合成，最后使番茄獲得了抗消融的性狀。（5）一般番茄細(xì)胞導(dǎo)入目的基因后，先要接種到引誘培育基上培育，脫分化后獲得，爾