2018版高中生物第六章從雜交育種到基因工程第2節(jié)基因工程及其應用學案新人教版必修2

1、第 2 節(jié)基因工程及其應用(I學習目標導航-1 1 概述基因工程的原理和應用。( (重、難點) )2 2了解轉基因生物和轉基因食品的安全性。_)UKIC_基因工程的基本操作工具自主認知1 1 基因工程的概念2 2 基因工程的操作工具(1)(1) “剪刀”和“針線”：項目名稱作用“剪刀”限制酶識別特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割 分子DNADNA“針線”DNADNA 連接酶連接脫氧核糖和磷酸之間的缺口(2)(2)運載體:作用：將外源基因送入受體細胞。噬菌體八左許多細菌以及酵母菌等生物 分布*.細胞質中特性:能夠貝主復制實質:環(huán)狀DNA分子動植物病毒核曲突破合作探討探討1：EcoRIRI 限

2、制酶只能識別 GAATTCGAATTC 勺序列，并在 G G 和 A A 之間將這段序列切開，產(chǎn)生黏性末端，請寫出切割后產(chǎn)生的黏性末端。種類2質粒2GAATTC二CTT!AAG -lt中軸線提示：G G AATTCAATTCCTTAACTTAA G G 探討探討2：不同的限制酶切割形成的黏性末端一定不能連接在一起嗎？為什么？不同的限制酶切割形成的黏性末端一定不能連接在一起嗎？為什么？提示：不一定。例如，限制酶 1 1 的識別序列和切點分別是 GGATCGGATC 在 G G 和 G G 之間切開, 限制酶 2 2 的識別序列和切點分別是 GATCGATC 在 G G 之前切開，兩者形成的黏性末

3、端是可以互補配 對并連接在一起的。探討3：下圖表示一段 DNADNA 序列，請確定限制酶和 DNADNA 連接酶的作用部位。提示：限制酶和 DNADNA 連接酶均作用于 b b 部位。思維升華1 1工具酶的作用比較氫鍵的斷裂和重新形成與限制酶和DNADNA 連接酶無關，氫鍵的形成不需要酶的作用。(2)DNA(2)DNA 連接酶無識別的特異性，能恢復兩核苷酸間的磷酸二酯鍵，將兩個DNADNA 片段連接起來。2 2 運載體具備的條件(1)(1)能在宿主細胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復制一一這是保證目的基因能在細胞分裂過程中復 制并傳遞給子細胞的基礎。作用應用限制酶使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂用于提取目的基因和

4、切割載體DNADNA連接酶在 DNADNA 片段之間重新形成磷酸二酯鍵用于重組 DNADNA 分子( (重組質粒) )構建(1)(1)限制酶與 DNADNA 連接酶的比較:(2)(2)兩者的關系可表示為:GAATTCMIIIICTTAAGAATTCCTTAA【特別提醒】3(2)(2)有多個限制酶切點一一這是運載體能夠接入多種目的基因所必備的條件。4（3 3）有標記基因一一這是檢測目的基因是否導入受體細胞中的重要判斷依據(jù)。題組沖關1 1 如圖所示為一項重要生物技術的關鍵步驟,F F 列有關說法不正確的是 （）A.A. X X 是能合成胰島素的細菌細胞B.B. 質粒具有多個標記基因和多個限制酶切點

5、C.C.外源基因與運載體的重組只需要DNADNA 連接酶D.D.該細菌的性狀被定向改造【解析】 根據(jù)圖示，重組質粒導入的是細菌細胞， 所以 X X 是能合成胰島素的細菌細胞。質粒作為運載體需要有多個限制酶切點以便轉運多種目的基因，同時具有標記基因以便檢測目的基因是否導入受體細胞內(nèi)?；蚺c運載體的重組需要限制酶和DNADNA 連接酶?；蚬こ痰奶攸c是能夠定向改造生物的性狀?！敬鸢浮?C C2 2.下圖為 DNADNA 分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNADNA 聚合酶、DNADNA 連接酶、解旋酶作用的正確順序是（）【導學號：1009015310090153】-

6、=,=-z z 一w =c wA.B.C.C.D.D.【解析】 限制性核酸內(nèi)切酶用于切割 DNADNA 片段；而與之作用相反的是 DNADNA 連接酶，用 于連接 DNDNA A片段；DNADNA 聚合酶用于 DNADNA 的復制過程，它需要模板；解旋酶會使 DNADNA 雙鏈解旋 而分開，它作用于堿基對之間的氫鍵?！敬鸢浮?C C二 基因工程的操作與應用自主認知1.1.基本操作步驟X X 是獲得外源基因并能夠表達的細胞。切開的質粒導人細菌細胞52.2.應用及安全性應用:應用內(nèi)容作物育種目的培育出具有各種抗逆性的作物新品種實例抗蟲的轉基因抗蟲棉意義減少了農(nóng)藥用量，而且還減少了農(nóng)藥對環(huán)境的污染藥

7、物研制實例生產(chǎn)人的胰島素過程胰島素基因與大腸桿菌的 DNADNA 分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)獲得成功的表達環(huán)境保護實例利用轉基因細菌降解有毒有害的化合物，吸收環(huán)境中的重金屬，分解泄漏的石油，處理工業(yè)廢水等安全性:不安金.翌嚴搭控奇相互対比蚩全.應該大范圍推廣我同態(tài)度：卜分雨規(guī)轉基丙生 物氏其產(chǎn)晶的宜全性問題O核心突破合作探討探討1：若用 DNADNA 連接酶將目的基因與運載體兩兩結合時，可能有哪些產(chǎn)物? 提示：目的基因一目的基因、目的基因一運載體、運載體一運載體。探討2：將目的基因與運載體結合時為什么用同一種限制酶對兩者進行切割？兩者結合的原理是什么？提示：用同一種限制酶切割形成的是同一種黏性末

8、端?？梢酝ㄟ^堿基互補配對的形式結合到一起，并用 DNADNA 連接酶將其“縫合”。探討3：轉基因抗蟲棉有性繁殖產(chǎn)生的后代都具有抗蟲特性嗎？為什么？提取目的基因目的基因與運載體結合口的基因的 檢測與鑒定將目的基因導 入受體細胞6提示：不一定。因為性狀分離或變異的原因，抗蟲棉的子代可能會失去抗蟲特性。探討4:基因工程中，為什么目的基因在不同物種中拼接后均能成功表達？提示：不同的生物體共用一套遺傳密碼。思維升華1 1 基因工程的步驟i用冋一種限制酶切割質粒和目的基因!加人DNA連接酶質粒和目的基因結合成重組DXA分子將目的基因導J主要是借鑒細菌或病毒浸染細胞 入受體細胞I的方法目的基 檢測;根據(jù)受體

9、細胞中是否具有標記基因.因的檢判斷目的基因導入與否測與鑒定鑒定:受體細胞表現(xiàn)出特定的性狀如棉花 、抗蟲性狀的表現(xiàn)2 2 基因工程成功的基礎提取目的基因“目的基因;人們所需要的特定基因取得途徑!直接分離基因I人工合成基因目的基因與運載體結7基本單位相同:都 是由脫氧核甘酸構 成的空間結構相同:都是 規(guī)則的雙螺旋結構 _堿基配對方式相同;都是A T,G C目的基因在不同生 物中表達產(chǎn)物相同 的理論基礎- o題組沖關o-1 1 由于乙肝病毒感染的宿主范圍很窄，僅限于人和靈長類動物，因此無法用細胞培養(yǎng) 的方法生產(chǎn)疫苗，但可用基因工程的方法進行生產(chǎn)，現(xiàn)已知乙肝病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列，生

10、產(chǎn)示意圖如下。下列相關說法不正確的是（）乙肝病毒-有關基因-細菌- 大量生產(chǎn)疫苗分離導入發(fā)酵A.A. 生產(chǎn)乙肝疫苗的過程也達到了定向改造細菌的目的B.B.在過程中需要限制性核酸內(nèi)切酶和 DNADNA 連接酶C.C. 用于生產(chǎn)疫苗的目的基因為編碼核心蛋白的基因和表面抗原蛋白基因D.D. 這種轉基因的細菌一定是安全的，不用擔心其擴散到自然界【解析】 上述過程應用了基因工程技術，能定向改造生物的遺傳性狀；在操作時要應用限制酶來獲得目的基因，并用 DNADNA 連接酶使之與運載體結合；該過程的目的基因為表面抗原蛋白基因和編碼核心蛋白的基因；轉基因生物的安全性還存在爭議，無法判斷其安全性， 應避免其擴散

11、進入自然界?！敬鸢浮?D D2.2.下圖是應用基因工程技術獲得轉基因動物和植物的過程，相關敘述不正確的是（）【導學號：1009015410090154】運載體與目的基因 結合成功的基礎兩個方E不同生物共用 一套密碼子8小一 亠復棉花受侔細胞3亠抗里棉巫31質粒A.A. 通過過程形成重組質粒只需要兩種工具B.B. 是重組質粒導入受體細胞的過程C.C. 通過過程產(chǎn)生的轉基因牛的細胞中都含有人的生長激素基因D.D. 通過過程培育的抗蟲棉需要檢測抗蟲效果【解析】 是目的基因與運載體結合的過程，既需要限制酶和 DNADNA 連接酶，也需要載體質粒。【答案】 A A1.1.下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原

12、理進行的是（）利用雜交技術培育出超級水稻 通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒通過體細胞克隆技術培養(yǎng)出克隆牛 將蘇云金桿菌的某些基因移植到棉花體內(nèi)， 培育出抗蟲棉將健康人的正?；蛑踩氩∪梭w內(nèi)治療基因病用一定濃度的生長素處理， 獲得無子番茄A. B.C.D.【解析】 通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒屬于太空育種，其原理為基因突變；通過體細胞克隆技術培養(yǎng)出克隆牛屬于無性生殖，應用的原理是細胞核的全能性；用一定濃度的生長素處理，獲得無子番茄應用的是生長素的生理作用?！敬鸢浮?C C2 2.據(jù)圖所示，有關工具酶功能的敘述不正確的是9A.A. 限制酶可以切斷 a a 處B.B. DNADNA 連接酶可

13、以連接 a a 處10C.C. 解旋酶可以使 b b 處解開D.D. DNADNA 連接酶可以連接 b b 處【解析】 限制酶和 DNADNA 連接酶作用的部位是磷酸二酯鍵即a a 處，解旋酶作用的部位是氫鍵即 b b 處?！敬鸢浮?D D3.3.某科學家從細菌中分離出耐高溫淀粉酶 (Amy)(Amy)基因 a a,通過基因工程的方法，將基因 a a 與運載體結合后導入馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn) AmyAmy 在成熟塊莖細胞中存在。結合圖形分 析下列有關這一過程的敘述，不正確的是 ( ( ) )【導學號：1009015510090155】石A - A一T T C包-T-一T一1一A一Q一A.A.

14、 獲取基因 a a 的限制酶其作用部位是圖中的B.B. 連接基因 a a 與運載體的 DNADNA 連接酶其作用部位是圖中的C.C.基因 a a 進入馬鈴薯細胞后，可隨馬鈴薯 DNADNA 分子的復制而復制，傳給子代細胞D.D. 通過該技術人類實現(xiàn)了定向改造馬鈴薯的遺傳性狀【解析】 限制酶和 DNADNA 連接酶均作用于磷酸二酯鍵，即處，二者作用相反，分別是打開和連接該化學鍵； 目的基因進入受體細胞后，會隨著馬鈴薯 DNADNA 分子的復制而復制， 傳給子代細胞，使之產(chǎn)生定向變異，從而改變其遺傳性狀?！敬鸢浮?B B4 4用基因工程技術可使大腸桿菌合成人的蛋白質。下列敘述不正確的是( ( )

15、)A.A. 常用相同的限制性內(nèi)切酶處理目的基因和質粒B.B. DNADNA 連接酶和 RNARNA 聚合酶是構建重組質粒必需的工具酶C.C. 可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導入了重組質粒D.D. 導入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達【解析】 質粒是小型環(huán)狀的 DNADNA 分子，它的重組不需要 RNARNA 聚合酶，而是需要限制酶 和 DNADNA 連接酶?！敬鸢浮?B B5 5.關于基因工程的敘述，正確的是( () )A.A. 限制性內(nèi)切酶和 DNADNA 連接酶的作用部位相同，都是氫鍵B.B. 作為運載體的質粒，其核 DNADNA 分子上應有對重組 DNADNA 分子進行鑒定和選擇的標記基因C.C. 通過基因工程制備轉基因植物，可以選葉肉細胞作為基因工程的受體細胞11D.D. 人體胰島素基因通過基因工程技術轉入大腸桿菌以后，傳遞和表達不再遵循中心法12【解析】 限制性內(nèi)切酶和 DNADNA 連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵，A A 錯誤。基因工程中常用的載體是質粒，質粒存在于細菌和真菌細胞中，是一種獨立于核 DNADNA 之外而自主復制 的環(huán)狀 DNADNA 分子，所以質粒不屬于核基因，B B 錯誤。植物體細胞具有全能性，所以可以選擇葉肉細胞作為基因工程的受體細胞，C C 正確。人的胰島素基因在大腸桿菌體內(nèi)表達時，遺傳信息的傳遞和表達仍遵循中心法則，D