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psgz2008 來源:
深圳坪山高級中學(xué) 錄入:
psgz2008 更新時(shí)間：2008-11-25 15:59:33
生物學(xué)案系列21----6.2 基因工程及其應(yīng)用
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1. 簡述基因工程的基本原理；
2. 舉例說出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用；
3. 關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。
[教學(xué)過程]：
閱讀P102問題探討，思考：為什么能把人的基因“嫁接”到細(xì)菌上？
______________________________________________________________________________。
傳統(tǒng)育種的局限性：一般只能在同種生物中進(jìn)行，很難將一種生物的優(yōu)良性狀，移植到另一種生物身上。
基因工程的出現(xiàn)使人類有可能按照自己的意愿直接定向地改變生物，培育出新品種。
一、基因工程的原理
1. 基因工程的概念：
基因工程就是按照___________，把一種生物的某種基因提取出來，并加以___________，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，___________地改造生物的________________。
2. 基因工程最基本的工具：
___________________、___________________、___________________。
（1）基因的“剪刀”是指_________________________。一種該物質(zhì)能識別________種核苷酸序列，并在切點(diǎn)上切割DNA分子。大腸桿菌中的一種叫EcoRI的限制酶，能夠?qū)Ｒ蛔R別_______________的序列，并在G和A之間將這段序列切開。
（2）基因的“針線”即____________，可以“縫合”__________和_________交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口。
（3）基因工程中，目前常用的運(yùn)載體有________、________和______________等。
（4）質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物中，其本質(zhì)是細(xì)胞染色體外的，能夠________的很小的___________________分子。
3. 基因工程的操作步驟：
基因工程操作的一般步驟為：__________________、目的基因與___________結(jié)合、將目的基因?qū)隷________________、目的基因的________和________。
二、基因工程的應(yīng)用
1. 作物育種：
利用基因工程的方法，獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，培育各種抗逆性作物新品種。如抗蟲棉等。
2. 藥物研制：
利用基因工程的方法，培育轉(zhuǎn)基因生物，利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。如胰島素、干擾素、乙肝疫苗等。
3. 環(huán)境保護(hù)：
如利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌降解有毒有害化合物，吸收環(huán)境重金屬，分解泄漏的石油，處理工業(yè)廢水等。
三、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性
通過學(xué)習(xí)，要認(rèn)識到科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍，認(rèn)識到生命中許多事實(shí)還有待于人類去探索，科學(xué)發(fā)展中仍有許多問題有爭議。
記憶節(jié)節(jié)清：
一、基因工程的基本工具
1.基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶：能識別特定的核苷酸序列，并在特定位點(diǎn)上切割DNA分子。如EcoRI的限制酶，能夠轉(zhuǎn)移識別GAATTC的序列，并在G和A之間將這段序列切開。
2.基因的“針線”——DNA連接酶：縫合脫氧核糖和磷酸交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口。
3.基因的“運(yùn)載體”——質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等：將外源基因送入受體細(xì)胞的專門運(yùn)輸工具。
二、基因工程的步驟：提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的表達(dá)和檢測。
習(xí)題鞏固：
1．DNA連接酶的主要功能是（ ?。?div style="height:15px;">
A．DNA復(fù)制時(shí)母鏈與子鏈之間形成的氫鍵
B．粘性末端堿基之間形成的氫鍵
C．將兩條DNA末端之間的縫隙連接起來
D．將堿基、脫氧核糖、磷酸之間的鍵連接起來
2. 下表關(guān)于基因工程中有關(guān)基因操作的名詞及對應(yīng)的內(nèi)容，正確的組合是( )。
供體
剪刀
針線
運(yùn)載體
受體
A
質(zhì)粒
限制性內(nèi)切酶
DNA連接酶
提供目的基因的生物
大腸桿菌等
B
提供目的基因的生物
DNA連接酶
限制性內(nèi)切酶
質(zhì)粒
大腸桿菌等
C
提供目的基因的生物
限制性內(nèi)切酶
DNA連接酶
質(zhì)粒
大腸桿菌等
D
大腸桿菌等
DNA連接酶
限制性內(nèi)切酶
提供目的基因的生物
質(zhì)粒
3. 下列各項(xiàng)應(yīng)用中不屬于基因工程的是（ ）
A.轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育成功
B.利用工程菌生產(chǎn)胰島素
C.將C4植物葉綠體移入C3植物體內(nèi)使光合效率提高
D.利用DNA探針檢測飲用水有無病毒
4. 下列關(guān)于DNA連接酶的敘述中，正確的是（ ）
A. DNA連接酶連接的是兩條鏈堿基對之間的氫鍵
B. DNA連接酶連接的是黏性末端兩條鏈主鏈上的磷酸和脫氧核糖
C. DNA連接酶連接的是黏性末端兩條鏈主鏈上的磷酸和核糖
D. 同一種DNA連接酶可以切出不同的黏性末端
5. 實(shí)施基因工程第一步的一種方法是把所需的基因從供體細(xì)胞內(nèi)分離出來，這要利用限制性內(nèi)切酶。從大腸桿菌中提取的一種限制性內(nèi)切酶EcorI，能識別DNA分子中的GAATTC序列，切點(diǎn)在G與A之間。這是應(yīng)用了酶的（ ）
A.高效性 B.專一性 C.多樣性 D.催化活性受外界條件影響
6. 在基因工程操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對的步驟是（ ）
A.人工合成目的基因 B.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合
C.目的基因的檢測和表達(dá) D.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞
7.螢火蟲的熒光素基因轉(zhuǎn)入煙草植物細(xì)胞，獲得了高水平的表達(dá)。這一研究成果表明①螢火蟲與煙草植物的DNA結(jié)構(gòu)基本相同 ②螢火蟲與煙草植物共用一套遺傳密碼子③煙草植物體內(nèi)合成了熒光素 ④螢火蟲和煙草植物合成蛋白質(zhì)的方式基本相同（ ）
A. ①③ B. ②③ C. ①④ D. ①②③④
8. 下列有關(guān)質(zhì)粒的敘述，正確的是（ ）
A．質(zhì)粒是廣泛存在于細(xì)菌細(xì)胞中的一種顆粒狀細(xì)胞器
B．質(zhì)粒是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子
C．質(zhì)粒只有在侵入宿主細(xì)胞后才能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制
D．細(xì)菌質(zhì)粒的復(fù)制過程一定是在宿主細(xì)胞外獨(dú)立進(jìn)行的
9. 如果科學(xué)家通過轉(zhuǎn)基因工程，成功地把一位女性血友病患者的造血細(xì)胞進(jìn)行改造，使其凝血功能恢復(fù)正常。那么，她后來所生的兒子中（ ）
A．全部正常 B．一半正常 C．全部有病 D．不能確定
①
G
C
A
T
A
T
G
C
A
T
A
T
15N
14N
②
③
…
…
…
…
…
10. 關(guān)于右圖DNA分子片段的說法正確的是（ ）
A．限制性內(nèi)切酶可作用于①部位，解旋酶作用于③部位
B．②處的堿基缺失導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)的變異
C．把此DNA放在含15N的培養(yǎng)液中復(fù)
制2代，子代中含15N的DNA占3/4
D．該DNA的特異性表現(xiàn)在堿基種類和（A+T）/（G+C）的比例上
11. 不屬于目的基因與運(yùn)載體結(jié)合過程的是 ( )
A．用一定的限制酶切割質(zhì)粒露出黏性末端
B．用同種限制酶切斷目的基因露出黏性末端
C．將切下的目的基因的片段插入到質(zhì)粒切口處
D．將重組DNA引入受體細(xì)胞中進(jìn)行擴(kuò)增
12. 科學(xué)家通過基因工程培育抗蟲棉時(shí)，需要從蘇云金芽孢桿菌中提取出抗蟲基因，“放入”棉的細(xì)胞中與棉的DNA結(jié)合起來并發(fā)揮作用，請回答下列有關(guān)問題：
(1)從蘇云金芽孢桿菌中切割抗蟲基因所用的工具是______________，此工具主要存在于__________________中，其特點(diǎn)是________________________ ___。
(2)蘇云金芽孢桿菌一個(gè)DNA分子上有許多基因，獲得抗蟲基因常采用的方法是“鳥槍法”。具體做法是：用____________酶將蘇云金芽孢桿菌的DNA切成許多片段，然后將這些片段導(dǎo)入 ，再轉(zhuǎn)人不同的 ，并且大量復(fù)制，然后從中找出含有目的基因的細(xì)胞，再用一定的方法把其分離出來。
(3)進(jìn)行基因操作的最后一個(gè)步驟是_________________________________________。
13. 在1990年醫(yī)生對一位因缺乏腺苷脫氨酶基因而患先天性體液免疫缺陷病的美國女孩進(jìn)行治療。采用的方法是首先將患者的白細(xì)胞取出作體外培養(yǎng)，然后用某種病毒將正常腺苷脫氨酶基因轉(zhuǎn)入人工培養(yǎng)的白細(xì)胞中，再將這些轉(zhuǎn)基因白細(xì)胞回輸?shù)交颊叩捏w內(nèi)，經(jīng)過多次治療，患者的免疫功能趨于正常。
(1)該病治療運(yùn)用了基因工程技術(shù)，在這個(gè)實(shí)例中運(yùn)載體是 ，目的基因是 ，目的基因的受體細(xì)胞是 。
(2)將轉(zhuǎn)基因白細(xì)胞多次回輸?shù)交颊唧w內(nèi)后，免疫能力趨于正常是由于產(chǎn)生了 ，產(chǎn)生這種物質(zhì)的兩個(gè)基本步驟是 和 。
(3)人的腺苷脫氨酶基因與胰島素基因相比，其主要差別是 ；
(4)該病的治療方法屬于基因工程運(yùn)用中的 ；這種治療方法的原理是 。
14. 糖尿病是一種常見病，且發(fā)病率有逐年增加的趨勢，以致發(fā)達(dá)國家把它列為第3號“殺手”。請回答下列問題：
(1)目前，對糖尿病的治療，大多采用激素療法，所用激素為 ，由 __________________細(xì)胞分泌。
(2)目前檢測尿糖常用的試劑為 ，糖尿遇該試劑加熱后呈 色。
(3)所用激素過去主要是從動(dòng)物的內(nèi)臟中提取，數(shù)量有限，現(xiàn)大多采用基因工程的方法生產(chǎn)(如圖所示)。
①d為 。
②獲得f，必須先用 切割b和d，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端，再加入適量的 方可形成。
③b的名稱是 ，其化學(xué)本質(zhì)為 。
15. 昆蟲學(xué)家用人工誘變的方法使昆蟲產(chǎn)生基因突變，導(dǎo)致酯酶活性升高，該酶可催化分解有機(jī)磷農(nóng)藥。近年來已將控制酯酶合成的基因分離出來，通過生物工程技術(shù)導(dǎo)入細(xì)菌體內(nèi)，并與細(xì)菌內(nèi)DNA分子結(jié)合起來。經(jīng)過這樣處理的細(xì)菌能分裂繁殖。請根據(jù)上述資料回答：
(1)人工誘變在生產(chǎn)實(shí)踐中已得到廣泛應(yīng)用，因?yàn)樗芴岣達(dá)_____________，通過人工選擇獲得______________________________。
(2)酯酶的化學(xué)本質(zhì)是_______________，基因控制酯酶合成要經(jīng)過__________和_______兩個(gè)過程。
(3)通過生物工程產(chǎn)生的細(xì)菌，其后代同樣能分泌酶，這是由于
____________________________________________________________.
(4)請你說出一項(xiàng)上述科研成果的實(shí)際應(yīng)用___________________________________。
教學(xué)過程：
問題探討：不同生物的DNA在結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性，幾乎所有的生物都共用一套密碼子。
一、1. 人們的意愿、修飾改造、定向、遺傳性狀。
2.基因剪刀、基因針線、基因的運(yùn)載體
（1）限制性核酸內(nèi)切酶、1、GAATTC （2）DNA連接酶、脫氧核糖、磷酸
（3）質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒 （4）自主復(fù)制 環(huán)狀DNA
3.提取目的基因、運(yùn)載體、受體細(xì)胞、表達(dá)、檢測
習(xí)題鞏固：
1.C 2.C 3.C 4.B 5.B 6.D 7.D 8.B 9.C 10.A 11.D
12．（1）限制酶 微生物 一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且在特定的核苷酸序列上對DNA進(jìn)行切割
（2）限制 運(yùn)載體 受體細(xì)胞 （3）目的基因的表達(dá)和檢測
13．（1）某種病毒 腺苷脫氨酶基因 白細(xì)胞 （2）腺苷脫氨酶 轉(zhuǎn)錄 翻譯
（3）脫氧核苷酸的排序不同
（4）基因治療 把健康的外源基因?qū)胗苫蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的
14．（1）胰島素 胰島B細(xì)胞（2）斐林試劑 磚紅色
（3）①目的基因 ②同一種限制酶 DNA連接酶 ③質(zhì)粒 DNA
15．（1）突變率 人類所需要的新品種（2）蛋白質(zhì) 轉(zhuǎn)錄 翻譯（3）控制該酶合成的基因已整合到細(xì)菌的DNA上，并隨細(xì)菌DNA的復(fù)制而復(fù)制（4）分解有機(jī)磷農(nóng)藥
教學(xué)過程：
問題探討：不同生物的DNA在結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性，幾乎所有的生物都共用一套密碼子。
一、1. 人們的意愿、修飾改造、定向、遺傳性狀。
2.基因剪刀、基因針線、基因的運(yùn)載體
（1）限制性核酸內(nèi)切酶、1、GAATTC （2）DNA連接酶、脫氧核糖、磷酸
（3）質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒 （4）自主復(fù)制 環(huán)狀DNA
3.提取目的基因、運(yùn)載體、受體細(xì)胞、表達(dá)、檢測
習(xí)題鞏固：
1.C 2.C 3.C 4.B 5.B 6.D 7.D 8.B 9.C 10.A 11.D
12．（1）限制酶 微生物 一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且在特定的核苷酸序列上對DNA進(jìn)行切割
（2）限制 運(yùn)載體 受體細(xì)胞 （3）目的基因的表達(dá)和檢測
13．（1）某種病毒 腺苷脫氨酶基因 白細(xì)胞 （2）腺苷脫氨酶 轉(zhuǎn)錄 翻譯
（3）脫氧核苷酸的排序不同
（4）基因治療 把健康的外源基因?qū)胗苫蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的
14．（1）胰島素 胰島B細(xì)胞（2）斐林試劑 磚紅色
（3）①目的基因 ②同一種限制酶 DNA連接酶 ③質(zhì)粒 DNA
15．（1）突變率 人類所需要的新品種（2）蛋白質(zhì) 轉(zhuǎn)錄 翻譯（3）控制該酶合成的基因已整合到細(xì)菌的DNA上，并隨細(xì)菌DNA的復(fù)制而復(fù)制（4）分解有機(jī)磷農(nóng)藥
