江蘇省南京市高中生物基因工程1.1.1基因工程概述導(dǎo)學(xué)案無答案蘇教版.doc

第一節(jié) 基因工程概述【課標(biāo)要求】簡述基因工程的誕生簡述基因工程的原理及技術(shù)舉例說出基因工程的應(yīng)用【教學(xué)目標(biāo)】1.簡述基因工程所需3種基本工具的使用。 2.學(xué)習(xí)運(yùn)用知識(shí)解決相關(guān)問題的能力。 3.認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。 【教學(xué)過程】知識(shí)點(diǎn)一、基因工程的誕生和發(fā)展（一）誕生和發(fā)展理論鋪墊：艾弗里證明了 ；沃森和克里克闡明了 ； 尼倫貝格等 （二）基因工程的概念基因工程是指在 通過人工“ ”和“ ”等方法，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入 并使重組基因在 中表達(dá)，產(chǎn)生 。包括 、 以及 ?；蚬こ痰膭e名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過程結(jié)果二、基因工程的工具酶與載體1、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀”（1）這類酶在生物體內(nèi)能將外來的DNA切斷，即能夠限制異源DNA的侵入并使之失去活力，但對(duì)自己的DNA卻無損害作用，這樣可以保持細(xì)胞原有的遺傳信息。（2）由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱_）。（3）DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段，末端通常有兩種形式，即 和?！纠?】下列關(guān)于限制酶的說法正確的是（ ）A.限制酶廣泛存在于各種生物中，但微生物中很少B.一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列C.不同的限制酶切割DNA后都會(huì)形成黏性末端D.限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氫鍵2、DNA連接酶“分子縫合針”拓展：根據(jù)DNA連接酶的來源不同，可以將它分為兩類：一類是從大腸桿菌中分離得到的，稱為Ecoli DNA連接酶。Ecoli DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間連接起來，不能將雙鏈DNA片段平口末端之間進(jìn)行連接。另一類是從T4噬菌體中分離出來的，稱為T4DNA連接酶。T4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平口末端，但連接平口末端之間的效率比較低?！纠?】下圖為DNA分子的切割和連接過程。(1)EcoRI是一種酶，其識(shí)別序列是，切割位點(diǎn)是與之間的 鍵。切割結(jié)果產(chǎn)生的DNA片段末端形式為。(2)不同來源DNA片段結(jié)合，在這里需要的酶應(yīng)是連接酶，此酶的作用是在與之間形成 鍵，而起“縫合”作用的。還有一種連接平口末端的連接酶是。3、載體“分子運(yùn)輸車”（1）基因操作過程中使用載體兩個(gè)目的：一是用它作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中去；二是利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量的復(fù)制。（2）現(xiàn)在通常使用的載體是，它是一種相對(duì)分子質(zhì)量較小、獨(dú)立于擬核DNA之外的環(huán)狀_，有的細(xì)菌中有一個(gè)，有的細(xì)菌中有多個(gè)。（3）質(zhì)粒通過細(xì)菌間的接合由一個(gè)細(xì)菌向另一個(gè)細(xì)菌轉(zhuǎn)移，可以復(fù)制，也可整合細(xì)菌擬核DNA中，隨著擬核DNA的復(fù)制而復(fù)制。（4）其他載體還有和等。（5）作為載體必須具備以下條件：能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存，具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接；具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選，如對(duì)抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等。【例3】以下是兩種限制酶切割后形成的DNA片段，分析回答問題。(1)其中和是由一種限制酶切割形成的末端，兩者要重組成一個(gè)DNA分子，所用DNA連接酶通常是。(2)和是由另一種限制酶切割形成的末端，兩者要形成重組DNA片段，所用DNA連接酶通常是。 【例4】圖示限制酶切割某DNA分子的過程，從圖中可知，該限制酶能識(shí)別的堿基序列ACTTAAG BCUUAAG CGAATTC DGAAUUC三、基因工程的一般過程與技術(shù)1、獲取目的基因 有兩條途徑：直接分離和人工合成。2、制備重組DNA分子 用 酶處理目的基因和運(yùn)載體，而后加入DNA連接酶，使目的基因載入到運(yùn)載體中，形成 。3、轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞 重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞?；蚬こ讨谐Ｓ玫氖荏w細(xì)胞有_、_、_、_、_等4、培養(yǎng)受體細(xì)胞并誘導(dǎo)目的基因的表達(dá)根據(jù) 判斷目的基因?qū)肱c否；根據(jù)受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定的 判斷目的基因的表達(dá)與否。【例5】基因工程技術(shù)中的目的基因主要來源于（ ）A.自然界現(xiàn)存生物體內(nèi)的基因 B.自然界突變產(chǎn)生的新基因C.人工誘變產(chǎn)生的新基因 D.科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中人工合成的基因【鞏固練習(xí)】（ ）1在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的DNA片斷，需使用A.同種限制酶 B.兩種限制酶 C.同種連接酶 D.兩種連接酶（ ）2質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體，它的主要特點(diǎn)是能自主復(fù)制不能自主復(fù)制結(jié)構(gòu)很小是蛋白質(zhì)是環(huán)狀RNA是環(huán)狀DNA能“友好”地“借居”A. B. C. D. （ ）3.關(guān)于限制酶的說法中，正確的是A限制酶是一種酶，只識(shí)別GAATTC堿基序列BEcoRI切割的是GA之間的氫鍵C限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD限制酶只存在于原核生物中（ ）4有關(guān)基因工程的敘述正確的是A限制酶只在獲得目的基因時(shí)才用 B重組質(zhì)粒的形成是在細(xì)胞內(nèi)完成的C質(zhì)粒都可作為運(yùn)載體 D蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可為合成目的基因提供資料（ ）5下列有關(guān)基因工程操作的正確順序是 目的基因的檢測和表達(dá) 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 提取目的基因A B. C. D.（ ）6下列黏性未端屬于同一限制酶切割而成的是 A B C D（ ）7依右圖有關(guān)基因工程的工具酶功能的敘述，不正確的是 A切斷a處的酶為限制核酸性內(nèi)切酶 B連接a處的酶為DNA連接酶C切斷b處的酶為解旋酶 D切斷b處的為限制性內(nèi)切酶（ ）8(多選)人們利用基因工程的方法，用大腸桿菌生產(chǎn)人類胰島素，這一過程涉及A用適當(dāng)?shù)拿笇?duì)胰島素基因與運(yùn)載體進(jìn)行切割并連接B把重組后的DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)菌內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)增C檢測重組DNA分子是否導(dǎo)入受體細(xì)菌內(nèi)并表達(dá)出性狀D篩選出能產(chǎn)生胰島素的“工程菌”（ ）9. (多選)下列關(guān)于基因工程的說法正確的是 A.基因工程的設(shè)計(jì)和施工都是在分子水平上進(jìn)行的B.目前基因工程中所有的目的基因都是從供體細(xì)胞直接分離得到的C.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D.只要檢測出受體細(xì)胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功地進(jìn)行表達(dá)10中國青年科學(xué)家陳炬成功地把人的抗病毒干擾素基因“嫁接”到煙草的DNA分子上，使煙草獲得了抗病毒能力，試分析： （1）陳炬的“嫁接”技術(shù)稱為_。（2）人的基因能接到植物體內(nèi)，其物質(zhì)基礎(chǔ)是_。（3）煙草有了抗病毒能力，這表明煙草體內(nèi)“嫁接”的基因經(jīng)_產(chǎn)生了_。這個(gè)事實(shí)說明：人和植物共用一套_，且蛋白質(zhì)的合成方式_。 11.利用基因工程生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物，經(jīng)歷了三個(gè)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(dòng)物的細(xì)胞。前兩個(gè)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(dòng)物體，飼養(yǎng)這些動(dòng)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(gè)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?yàn)樗鼈兊姆肿佣季哂须p螺旋結(jié)構(gòu)，都是由四種_構(gòu)成，基因中堿基配對(duì)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(shí)，需要經(jīng)過和翻譯兩個(gè)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(yùn)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(gè)“字