高三生物教学案

2017届高三生物教学案第6章第2节基因工程及其应用【考点解读】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【学习重点：】基因工程的基本原理和安全性问题【学习难点：】基因工程的基本原理和转基因生物与转基因食品的安全性知识梳理一、基因工程⒈含义⑴操作对象：_______________。⑵过程：提取某种基因→体外____________→导入另一种生物的细胞。⑶目的：按照人们的意愿，_______改造生物的遗传性状。⒉原理：基因重组。⒊特点⑴可以在_______生物间进行，即可以将________生物的优良性状移植到________生物身上。⑵可以按照人们的意愿直接__________改变生物，培育出新品种。⒋基本工具⑴基因的“剪刀”：指______________（简称______），具有特异性，即一种限制酶只能识别一种_________的核苷酸序列，并在_______的位点上切割DNA分子，露出。⑵基因的“针线”：指________，它能在__________与________之间形成一定的化学键，将两条DNA片段连接起来，而互补的碱基之间通过_________连接的。⑶基因的运载体：常用的运载体有质粒、______、______等。质粒主要存在于许多____和_______等生物中，其作用是将______送入受体细胞。⒌基本步骤⑴过程：___________→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→____________。⑵成功的标志：获得_______________。二、基因工程的应用⒈基因工程与作物育种⑴成果：人们利用基因工程的方法，获得了______、稳产和具有______的农作物，培育出了具有各种______的作物新品种。⑵实例：转基因抗虫棉、转基因奶牛等⒉基因工程与药物研制⑴优点：______、质量高、______。⑵成果：______、______、______、______等⒊基因工程与环境保护⑴利用转基因细菌降解______化合物，吸收环境中的______。⑵分解泄漏的______，处理______等。例题精讲例1、在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质粒上的T—DNA片段中，再将重组的T—DNA插入植物细胞的染色体DNA中。（1）科学家在进行上述基因操作时，要用同一种分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过而黏合。（2）将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T—DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的，原因是。（3）种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是.。例2、（09天津）为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程。据图回答：图中基因组文库_____(小于/等于/大于)cDNA文库。【B过程需要的酶是_______；A、C过程中______(可以／不可以)使用同一种探针筛选含目的基因的菌株。③目的基因Ⅰ和Ⅱ除从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中_________和______为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是_________。例3、(08年重庆卷)2007年我国科学家率先完成了家蚕基因组精细图谱的绘制，将13000多个基因定位于家蚕染色体DNA上，请回答以下有关家蚕遗传变异的问题：⑴在家蚕的基因工程实验中，分离基因的做法包括用对DNA进行切割，然后将DNA片段与结合成重组DNA，并将重组DNA转入大肠杆菌进行扩增等。⑵家蚕的体细胞共有56条染色体，对家蚕基因组进行分析（参照人类基因组计划要求），应测定家蚕条双链DNA分子的核苷酸序列。⑶决定家蚕丝心蛋白H链的基因编码区有16000个碱基对，其中有1000个碱基对的序列不编码蛋白质，该序列叫；剩下的序列最多能编码个氨基酸（不考虑终止密码子），该序列叫。⑷为了提高蚕丝的产量和品质，可以通过家蚕遗传物质改变引起变异和进一步选育来完成，这些变异的来源有。知识巩固1．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2．质粒是基因工程最常用的运载体，它的主要特点是（）①能自主复制②不能自主复制③结构很小④蛋白质⑤环状RNA分子⑥环状DNA⑦能“友好”地“借居”A.①③⑤⑦B.②④⑥C.①③⑥⑦D.②③⑥⑦3．1993年，我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源（）A.普通棉花的基因突变B.棉铃虫变异形成的致死基因C.寄生在棉铃虫体内的线虫D.苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因4．下图表示限制酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是()A.CTTAAG，切点在C和T之间B.CTTAAG，切点在G和A之间C.GAATTC，切点在G和A之间D.GAATTC，切点在C和T之间5．切取牛的生长激素和人的生长激素基因，用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中，从而获得了“超级鼠”，此项技术遵循的原理是()A.基因突变：DNA→RNA→蛋白质B.基因工程：RNA→RNA→蛋白质C.细胞工程：DNA→RNA→蛋白质D.基因重组：DNA→RNA→蛋白质6.治疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是（）A．口服化学药物B．注射化学药物C.利用辐射或药物诱发致病基因突变D.采用基因疗法替换致病基因7．控制细菌的抗药性、固氮、抗生素基因存在于（）A.核区B.线粒体C.质粒D.核糖体8．科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程涉及（）（多选）A．DNA按照碱基互补配对原则自我复制B．DNA以其一条链为模板合成RNAC．RNA以自身为模板自我复制D．按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质9．下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻②我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒④我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛A．①B．①②C．①②③D．②③④10．“试管婴儿”技术属于（）A．胚胎移植B．组织培养C．克隆技术D．基因工程11．据调查,随着化学农药的产量和品种逐年增加,害虫的抗药性也不断增强,危害很严重,如近年来,棉铃虫在我国大面积爆发成灾,造成经济损失每年达100亿元以上.针对这种情况,我国科学工作者经研究发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死,而此毒蛋白对人畜无害。通过科技攻关，我国科技工作者已成功地将该毒蛋白基因导入到棉花植株内并成功实现表达。由于棉铃虫吃了新品种“转基因抗虫棉”植株后会死亡，所以该棉花新品种在1998年推广后，取得了很好的经济效益。请据上述材料回答下列问题：（1）害虫抗药性的增强是的结果。（2）“转基因”抗虫棉新品种的培育应用了新技术。（3）在培养转基因抗虫棉新品种过程中，所用的基因的“剪刀”是，基因的针线是，基因的运载工具是。（4）将毒蛋白转入棉花植株内的操作步骤是①②③___________________________________________________________________④__________________________________________________________________(5)”转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可以表示为(6)该科技成果在环保上的重要作用是12．如图将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”示意图，所用载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题：（1）图中的目的基因是指：______________________________________________（2）如何将目的基因和质粒相结合形成重组质粒？①_____________________________________________②_____________________________________________③_____________________________________________（3）目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不太高；导入完成后所得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒，只有少数导入的是重组质粒。此处可以通过如下步骤来鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒：将得到的细菌涂布在一个有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就是导入了质粒A或重组质粒，反之则没有。用这种方法鉴别的原理是。答案例1、（1）限制性内切酶碱基互补配对（2）3/4雌雄配子各有1/2含抗除草剂基因；受精时，雌雄配子随机结合（3）叶绿体遗传表现为母系遗传，目的基因不会通过花粉传递而在下一代显现出来。2、①大于②逆转录酶可以③DNAcDNA耐高温3、31、⑴限制酶（或限制性内切酶）；运载体（或质粒）⑵29⑶内含子；5000；外显子⑷基因突变、基因重组、染色体变异1、答案：C2、答案：C3、答案：D4、答案：C5、答案：D6、答案：D7、答案：C8、答案：A、B、D9、答案：B10、答案：A11、答案：（1）自然选择（2）基因工程（3）限制性内切酶DNA连接酶运载体(4)①提取目的基因,苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因②将目的基因毒蛋白基因与运载体结合③将目的基因导入棉花植株④目的基因的监测和表达(5)抗虫基因转录RNA翻译毒蛋白(6)减少农药对环境的污染、保护生态平衡12、答案：（1）人的生长激素基因(2)①用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口；②用同种限制酶切割目的基因，产生相同的粘性末端；③将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。(3)普通质粒A和重组质粒都含有抗氨苄青霉素基因。