生物人教版必修2學(xué)案互動(dòng)課堂第六章第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用

互動(dòng)課堂疏導(dǎo)引導(dǎo)1.對(duì)基因工程概念的理解基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。這種技術(shù)是在生物體外，通過(guò)對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無(wú)性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類(lèi)所需要的基因產(chǎn)物?；蚬こ逃袃蓚€(gè)重要的特征，第一是可把來(lái)自任何生物的基因轉(zhuǎn)移到與其毫無(wú)關(guān)系的任何其他受體細(xì)胞中，因此可以實(shí)現(xiàn)按照人們的愿望，改造生物的遺傳特性，創(chuàng)造出生物的新性狀；第二是某一段DNA可在受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行復(fù)制，為準(zhǔn)備大量純化的DNA片段提供了可能，拓寬了分子生物學(xué)的研究領(lǐng)域。2.基因工程的工具基因工程是在DNA上進(jìn)行的分子水平的設(shè)計(jì)施工，需要專(zhuān)門(mén)的工具：“剪刀”限制性?xún)?nèi)切酶、“針線(xiàn)”DNA連接酶、動(dòng)載體。a：限制性核酸內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱(chēng)限制酶）已發(fā)現(xiàn)的限制酶達(dá)200多種，一種限制酶只能識(shí)別一定的核苷酸序列，并能在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。不同的限制酶切割DNA分子的切點(diǎn)不同，豐富的限制酶系為專(zhuān)一性切割DNA分子中的不同基因提供了條件。b：DNA連接酶DNA連接酶的作用是在DNA分子連接過(guò)程中，催化磷酸二酯鍵的形成。如果把DNA分子看成“梯子形”，DNA連接酶的作用是把梯子的扶手連接起來(lái)。c：運(yùn)載體運(yùn)載體是基因的運(yùn)輸工具，在基因操作過(guò)程中，使用運(yùn)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(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。3.基因工程操作的基本步驟（1）提取目的基因的兩條途徑直接分離基因和人工合成基因。（2）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合用同一種限制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，形成重組DNA。（3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞。（4）目的基因的表達(dá)與檢測(cè)根據(jù)標(biāo)記基因判斷目的基因?qū)肱c否；根據(jù)受體細(xì)胞特定的性狀判斷目的基因表達(dá)與否。4.基因工程的應(yīng)用a：基因工程與作物育種：①在農(nóng)業(yè)上獲得了高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物。②培養(yǎng)出了各種抗逆性的作物新品種。如：轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉等抗蟲(chóng)基因作物可減少農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染，大大降低了生產(chǎn)成本。b：基因工程與藥物研制基因工程可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。如胰島素、干擾素、乙肝疫苗、白細(xì)胞介素溶血栓劑、凝血因子，以及霍亂、傷寒瘧疾疫苗。c.基因工程與基因治療基因治療：顧名思義，是指在基因水平上對(duì)人類(lèi)疾病進(jìn)行治療。具體地說(shuō)，它是利用基因轉(zhuǎn)移或基因調(diào)控的手段，將正常基因轉(zhuǎn)入疾病患者機(jī)體細(xì)胞內(nèi)，取代致病的突變基因，表達(dá)所缺乏的基因產(chǎn)物?；蛘呤峭ㄟ^(guò)基因調(diào)控的手段，有目的地抑制異常基因表達(dá)或重新開(kāi)啟已關(guān)閉的基因，達(dá)到治療遺傳病、腫瘤、艾滋病、心血管等疾病的目的。d：基因工程與環(huán)保如超級(jí)菌可以降解泄漏的石油等。5.轉(zhuǎn)基因食品的優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）解決糧食短缺問(wèn)題；（2）減少農(nóng)藥使用，從而減少環(huán)境污染；（3）節(jié)省生產(chǎn)成本，降低糧食售價(jià)；（4）增加食物營(yíng)養(yǎng)，提高附加價(jià)值；（5）增加食物種類(lèi)，提升食物品質(zhì)；（6）促進(jìn)生產(chǎn)效率，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。缺點(diǎn)：（1）可能產(chǎn)生新毒素和新過(guò)敏源；（2）可能產(chǎn)生抗除草劑的雜草；（3）可能使疾病的散播跨越物種障礙；（4）可能會(huì)損害農(nóng)作物的生物多樣性；（5）可能干擾生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。提示：以轉(zhuǎn)基因生物為原料加工生產(chǎn)的食品就是轉(zhuǎn)基因食品。經(jīng)過(guò)多年的研究和應(yīng)用，科學(xué)家并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它和一般食品有明顯的差別?；顚W(xué)巧用1.下列何種技術(shù)能有效地打破物種的界限，定向地改造生物的遺傳性狀，培育新的農(nóng)作物優(yōu)良品種（）A.基因工程技術(shù)B.誘變育種技術(shù)C.雜交育種技術(shù)D.組織培養(yǎng)技術(shù)解析：雜交育種技術(shù)和誘變育種技術(shù)都是不定向的育種方式；組織培養(yǎng)技術(shù)是定向培養(yǎng)動(dòng)植物、微生物的組織細(xì)胞，但沒(méi)有改變生物的遺傳性狀；只有基因工程技術(shù)才能打破物種之間的界限，定向改造生物的遺傳性狀。答案：A2.圖示限制酶切割某DNA分子過(guò)程，從圖中可知，該限制酶能識(shí)別的堿基序列是（）解析：每種限制酶只能識(shí)別某種特定的核苷酸序列，并只能在特定的位點(diǎn)切割DNA分子，從圖中可知，該酶識(shí)別的核苷酸序列為GAATTc，并在G與A之間將這段序列切開(kāi)。答案：C3.基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)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(duì)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(cè)和表達(dá)解析：合成目的基因及其與運(yùn)載體的結(jié)合都有堿基互補(bǔ)配對(duì)；目的基因的檢測(cè)實(shí)質(zhì)是標(biāo)記基因的表達(dá)，也有堿基互補(bǔ)配對(duì)；與目的基因的表達(dá)道理一樣。答案：C4.有關(guān)基因工程的成果及應(yīng)用的說(shuō)法正確的是（）A.用基因工程方法培育的抗蟲(chóng)植物也能抗病毒B.基因工程在畜牧業(yè)上應(yīng)用的主要目的是培養(yǎng)體型巨大品質(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物C.任何一種假單孢桿菌都能分解四種石油成分，所以假單孢桿菌是超級(jí)菌D.基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗逆性的農(nóng)作物解析：用基因工程方法培育的抗蟲(chóng)植物只是殺死害蟲(chóng)而對(duì)病毒無(wú)效；基因工程在畜牧業(yè)上的應(yīng)用不僅是培養(yǎng)體型巨大、品質(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物，更重要的是利用某些特定外源基因在哺乳動(dòng)物體內(nèi)的表達(dá)。從這些動(dòng)物的乳腺細(xì)胞中獲得人類(lèi)所需要的各類(lèi)物質(zhì)；每種假單孢桿菌只能分解石油中的一種成分，“超級(jí)菌”是用基因工程方法把能分解三種烴類(lèi)的基因都轉(zhuǎn)移到能分解另一種烴類(lèi)的假單孢桿菌體內(nèi)，創(chuàng)造出的能同時(shí)分解四種烴類(lèi)的細(xì)菌。所以A、B、C都不正確。答案：D世紀(jì)70年代創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程，其最主要的目的是（）A.定向提取生物D