1、第六章第2節 基因工程及其應用 第 = 1 * ROMAN I部分 課前預習一、預習目標預習基因工程及其應用，初步掌握基因工程的原理、工具及操作步驟。二、預習內容（一） 基因工程的原理1. 基因工程的概念：基因工程又叫 技術或 技術。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的 提取出來，加以 ，然后放到另一種 生物的細胞里， 地改造生物的 。基因工程是在 上進行的 水平的設計施工，需要有專門的工具。基因工程最基本的工具有：“ ”、“ ”、“ ”。2.基因工程的工具 （1）、基因的“剪刀”：_（簡稱_）（2）、基因的“針線”：_（3）、基因的 ：基因工程中，目前常用的運載體有_、_和_等。3.

2、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_結合、將目的基因導入_、目的基因的_和_。（二）、基因工程的應用1、抗蟲基因作物的使用，不僅減少了_，大大降低了生產成本，而且還減少了_。2、基因工程生產藥品有_、_、_等。3、目前關于轉基因生物和轉基因產品的安全性，有兩種觀點，一種觀點是轉因生物和轉基因食品不安全，_；另一種觀點_。三、提出疑惑同學們，通過你的自主學習，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中疑惑點疑惑內容 第 = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II部分 課堂探究一、學習目標簡述基因工程的基本原理；舉例說出基因工程在農業、醫藥等領域的應用；關注轉基

3、因生物和轉基因食品的安全性。學習重點： 基因工程的基本原理；基因工程的安全性問題。學習難點： 基因工程的基本原理；轉基因生物與轉基因食品的安全性。二、學習過程（一）基因工程的原理1.基因工程育種與雜交育種、誘變育種相比，主要優點是什么？其原理是什么？2.限制酶有什么特點？3. 目的基因能否直接導入受體細胞？4切割運載體和目的基因往往是用同一種限制酶還是兩種？5. 基因工程的操作步驟？（二）、基因工程的應用舉例說明基因工程在作物育種、藥物研制、環境保護中的應用。三、反思總結基因工程的別名操作環境操作對象操作水平操作工具基本過程結果四、當堂檢測1要使目的基因與對應的載體重組，所需的兩種酶是 （ ）

4、 限制酶連接酶解旋酶還原酶 2基因工程的正確操作步驟是 （ ）使目的基因與運載體結合將目的基因導入受體細胞目的基因的表達和檢測 提取目的基因 3科學家們經過多年努力，創立了一種新興生物技術基因工程，實施該工程的最終目的是 （ ）A定向提取生物體的DNA分子 B定向地對DNA分子進行“剪切”C在生物體外對DNA分子進行改造 D定向地改造生物的遺傳性狀4下列哪項不是基因工程中經常使用的用來運載目的基因的載體 （ ）A細菌質粒 B噬菌體 C動植物病毒 D 細菌核區的DNA5有關基因工程的敘述中，錯誤的是 （ ）ADNA連接酶將黏性末端的堿基對連接起來 B限制性內切酶用于目的基因的獲得C目的基因須由運

5、載體導入受體細胞 D人工合成目的基因不用限制性內切酶 6、不屬于基因工程方法生產的藥物是 （ ）A、干擾素B、白細胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗7、下列哪一組生物都是通過基因工程方法培育成功的 （ ）A、轉基因奶牛與無籽西瓜B、超級小鼠與高產青霉菌C、超級綿羊與無籽番茄 D、超級綿羊與抗蟲棉7中國青年科學家陳大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的能力，試分析回答：(1)人的基因之所以能接到植物體上，原因是_(2)煙草具有抗病毒能力，說明煙草體內產生了_。(3)不同生物間的基因移植成功，說明生物共有一套_，從進化的角度來看，這些生物具有_。(4)煙草DN

6、A分子被“嫁接”上或“切割”掉某個基因，實際上并不影響遺傳信息的表達功能。這說明_。 第 = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III部分 提升運用名師拓展基因工程的操作工具及基本步驟一、操作工具1基因的“剪刀”限制性核酸內切酶(簡稱限制酶)(1)分布：主要在微生物體內。(2)特性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。2基因的“針線”DNA連接酶(1)催化對象：兩個具有相同黏性末端的DNA片段。(2)催化位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。(3)催化結果：形成重組DNA。3常用的運載體質粒(1)本質：小型環狀DNA分子(2)作用eq blc(avs

7、4alco1(作為運載工具，將目的基因送到宿主細胞中去,用它在宿主細胞內對目的基因進行大量復制)(3)條件eq blc(avs4alco1(能在宿主細胞內穩定保存并大量復制,有多個限制酶切點,有標記基因)二、操作步驟eq blc (avs4alco1(提取目,的基因)eq blc(avs4alco1(目的基因：人們所需的特定基因,取得途徑blc(avs4alco1(直接分離目的基因,blc (avs4alco1(人工合成,目的基因)blc(avs4alco1(反轉錄法,根據蛋白質中氨基酸的序,列推測出核苷酸序列，通過,化學方法人工合成DNA)eq blc (avs4alco1(目的基因與,運載

8、體結合)eq blc(avs4alco1(用一定的限制酶切割質粒,用同一種限制酶切割目的基因,加入DNA連接酶,質粒和目的基因結合成重組DNA分子)將目的基因導入受體細胞：主要是借鑒細菌或病毒侵染細胞 的方法eq blc (avs4alco1(目的基因的,檢測與鑒定)eq blc(avs4alco1(檢測：根據受體細胞中是否具有標記基因，判斷,目的基因導入與否,鑒定：受體細胞是否表現目的基因控制的性狀，,如棉花抗蟲性狀的表現)知識拓展：1、基因工程的三種工具中，限制性核酸內切酶、DNA連接酶是基因操作過程中的酶工具，化學本質是蛋白質。但它們的功能不同，前者切割磷酸二酯鍵，后者連接磷酸二酯鍵。而

9、運載體可能是質粒或病毒，它不是酶工具。2、限制性核酸內切酶、DNA連接酶都是一類酶，不是一種酶。3、質粒是最常用的運載體，不要把質粒同運載體等同，除此之外，噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。運載體的化學本質為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。4、要想從DNA上切下某個基因，應切2個切口，產生4個黏性末端。5、微生物常被用做受體細胞的原因是其具有繁殖快、代謝快、目的基因產物多的特點。6、動物受體細胞一般選用受精卵，植物受體細胞可以是體細胞，但需與植物組織培養技術相結合。例2、下列敘述符合基因工程概念的是()AB淋巴細胞與腫瘤細胞融合，雜交瘤細胞中含有B淋巴細胞中的抗體基因B將人的干擾素基因重組到質

10、粒后導入大腸桿菌，獲得能產生人干擾素的菌株C用紫外線照射青霉菌，使其DNA發生改變，通過篩選獲得青霉素高產菌株D自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上變式訓練2、(2011哈爾濱九中測試)通過DNA重組技術使原有基因得以改造的動物稱為轉基因動物。運用這一技術使羊奶中含有人體蛋白質，下圖表示了這一技術的基本過程，在該工程中所用的基因“剪刀”能識別的序列和切點是GGATCC，請回答：(1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質基因的酶是_。人體蛋白質基因“插入”后連接在羊體細胞染色體中時需要的酶是_。 (2)人體蛋白質基因之所以能“插入”到羊的染色體內，原因是_ _。(3)將人體蛋

11、白質基因導入羊體內并成功地表達，使羊產生新的性狀。這種變異屬于_，這里“成功地表達”的含義是_ _。(4)你認為此類羊產生的奶安全可靠嗎？理由是什么？基因重組與基因工程完成理解基因重組與基因工程比較表：比較項目基因重組基因工程不同點概念在生物體進行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因的重新組合按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀重組基因同一物種的不同基因不同物種間的不同基因繁殖方式有性生殖無性生殖變異大小小大意義是生物變異的來源之一，對生物進化有重要意義使人類有可能按自己的意愿直接定向地改造生物，培育出新品種相同點都實現

12、了新品種不同基因間的重新組合，都能使生物產生變異知識拓展1基因重組發生于有性生殖中，不能打破生殖隔離，而基因工程則可實現異種生物的基因轉移。2基因工程可使受體獲得新的基因，表現出新的性狀，該技術可看作是一種廣義的基因重組。3轉基因動、植物的培育，因其細胞全能性不同，外源基因的受體細胞也不同。培育轉基因動物的受體細胞一般為受精卵；培育轉基因植物的受體細胞可用生殖細胞，也可用體細胞。基因工程常需與其他工程技術配合，才能實現目的。例3、下列高科技成果中，根據基因重組原理進行的是()利用雜交技術培育出超級水稻通過返回式衛星搭載種子培育出太空椒通過體細胞克隆技術培養出克隆牛將蘇云金芽孢桿菌的某些基因移植

13、到棉花體內，培育出抗蟲棉將健康人的正常基因植入病人體內治療基因病用一定濃度的生長素處理，獲得無子番茄A BC D變式訓練3、繼哺乳動物乳腺生物反應器研發成功后，膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展。最近，科學家培育出一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答下列問題。(1)將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞，常用方法是_法。(2)進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入_中，原因是_。(3)通常采用_技術檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。(4)在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的_細胞中特異表達。(5)為使外源基因在后代長期保持，可將轉基因小鼠體細胞的_轉入

14、_細胞中構成重組細胞，使其發育成與供體具有相同性狀的個體。該技術稱為_。課后練習與提高基礎鞏固1科學家們經過多年的努力，創立了一種新興生物技術基因工程，實施該工程的最終目的是()A定向提取生物體的DNA分子B定向地對DNA分子進行人工“剪切”C在生物體外對DNA分子進行改造D定向地改造生物的遺傳性狀2(2011年福州高一檢測)下列物質，不屬于基因工程所需最基本的工具是()AX射線BDNA連接酶C質粒 D限制性核酸內切酶3下列關于DNA連接酶的敘述，正確的是()ADNA連接酶連接的是兩條鏈堿基對之間的氫鍵BDNA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CDNA連接酶連接的是黏性末端兩條

15、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4下列能正確表示基因工程操作“四步曲”的是()A提取目的基因將目的基因導入受體細胞目的基因與運載體結合目的基因的檢測與鑒定B目的基因的檢測與鑒定提取目的基因目的基因與運載體結合將目的基因導入受體細胞C提取目的基因目的基因與運載體結合將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測與鑒定D目的基因與運載體結合提取目的基因將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測與鑒定5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()A常用相同的限制酶切割目的基因和質粒BDNA連接酶和RNA聚合酶是構建重組質粒必需的工具酶C可用含抗生素的培養基檢測大腸桿

16、菌中是否導入了重組質粒D導入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達6(2011年淮北高一檢測)如圖是將人的生長激素基因導入細菌B細胞內制造“工程菌”的示意圖，所用運載體為質粒A。已知細菌B細胞內不含質粒A，也不含質粒A上的基因，質粒A導入細菌B后，其上的基因能得到表達。(1)圖中質粒A與目的基因結合產生重組質粒的過程通常是在體外完成的，此過程必須用到的工具酶為_。(2)在導入完成后得到的細菌，實際上有的根本沒有導入質粒，所以在基因工程的操作步驟中必須要有_這一步驟。(3)若將重組質粒導入細菌后，目的基因在“工程菌”中表達成功的標志是什么？_。能力提升1以下有關基因工程的敘述，正確的是()A基因工程

17、是細胞水平上的生物工程B基因工程的產物對人類都是有益的C基因工程產生的變異屬于人工誘變D基因工程育種的優點之一是目的性強2下圖表示限制酶切割某DNA分子的過程，從圖中可知，該限制酶能識別的堿基序列及切點是()ACTTAAG，切點在C和T之間BCTTAAG，切點在T和A之間CGAATTC，切點在G和A之間DGAATTC，切點在C和T之間3(2011年北京海淀區抽查)下圖兩個核酸片段在適宜的條件下，經X酶的作用，發生下述變化。則X酶是()ADNA連接酶 BRNA聚合酶CDNA聚合酶 D限制酶4如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發生的變化，圖中依次表示限制性核酸內切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解

18、旋酶作用的正確順序是()A BC D5上海醫學遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白基因的轉基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達水平的新方法，使轉基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍。“轉基因動物”是指()A提供基因的動物B基因組中增加外源基因的動物C能產生白蛋白的動物D能表達基因信息的動物6(2011年興義高二檢測)下列基因工程操作步驟中，未發生堿基互補配對的是()A以mRNA為模板人工合成目的基因B目的基因與質粒結合C重組質粒導入受體細胞D目的基因的表達7. 為了培育節水、高產品種，科學家將大麥中與抗旱、節水有關的基因導入小麥中，得到轉基因小麥，其水分利用率提高20%。這項技術的遺

19、傳學原理是()A基因突變 B基因重組C基因復制 D基因分離8. 科學家運用基因工程技術將人胰島素基因與大腸桿菌的質粒DNA分子重組，并且在大腸桿菌體內獲得成功表達。圖示a處為胰島素基因與大腸桿菌質粒DNA結合的位置，它們彼此能結合的依據是()A基因自由組合定律B半保留復制原則C基因分離定律D堿基互補配對原則9下列關于基因工程的敘述，錯誤的是()A目的基因和受體細胞均可來自動植物或微生物B限制性核酸內切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶C人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原無生物活性D載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細胞和促進目的基因的表達10下列關于基因工程的說法正確的是()A用基

20、因工程方法培育的抗蟲植物也能抗病毒B基因工程在畜牧業上應用的目的是培育體型巨大、品質優良的動物C任何一種假單孢桿菌都能分解四種石油成分，因此，假單孢桿菌是“超級細菌”D基因工程在農業生產上的應用主要是培育高產、穩產、品質優良和具有抗性的農作物11如圖是利用基因工程技術生產人胰島素的操作過程示意圖，請據圖作答。(1)能否利用人的皮膚細胞來完成過程？_，為什么？_。(2)過程必需的酶是_酶。(3)在利用A、B獲得C的過程中，一般用_切割A和B，使它們產生_，再加入_，才可形成C。(4)由此可知，基因工程操作一般要經過A的獲取、_(填字母)和_(填字母)的結合、_(填字母)導入D、目的基因在大腸桿菌

21、中表達與檢測等四個步驟。12干擾素是一種糖蛋白，過去從人的血液中的白細胞中提取，產量很低。我國的科研人員侯云院士等一批人，成功運用基因工程技術提高了其產量，如圖為其原理過程圖。請據圖回答：(1)圖中過程叫_。(2)圖中物質的化學本質是_，它之所以能作為運載體，必須具備的特點是_(寫出任兩點)。(3)切割和過程所需的酶一般是相同的，其原因是_。(4)該過程中，供體細胞是_，受體細胞是_(填字母)，重組DNA分子是_(填序號)，在形成的過程中需要_。(5)大腸桿菌等微生物是基因工程最常用的實驗材料，這是因為_。(6)人的干擾素基因能在大腸桿菌內表達，其根本原因是_。13(2011年哈爾濱高一檢測)

22、通過DNA重組技術使原有基因得以改造的動物稱為轉基因動物。運用這一技術可使羊奶中含有人體蛋白質，如圖表示了這一技術的基本過程。在該過程中所用的基因“剪刀”能識別的序列和切點是GGATCC，請回答：(1)從羊染色體DNA中“剪下”羊蛋白質基因的酶是_。人體蛋白質基因“插入”后連接在羊體細胞染色體中時需要的酶是_。(2)請畫出質粒被切割形成黏性末端的過程圖。eq x(aal(GGATCC,CCTAGG)(3)人體蛋白質基因之所以能“插入”到羊的染色體內，原因是_，“插入”時常用的工具是_。(4)這里“表達”的含義是_。(5)你認為此類羊產生的奶安全可靠嗎？理由是什么？_。基因工程及應用參考答案一、

23、課前預習學案（一） 基因工程的原理1. 基因工程的概念：基因拼接 DNA重組 某種基因 修飾改造 定向 生物的遺傳性狀2. 基因工程的工具 ：限制性核酸內切酶（限制酶） DNA連接酶 運載體 質粒 噬菌體 動植物病毒3. 基因工程的操作步驟：提取目的基因 運載體 受體細胞 檢測 鑒定（二）、基因工程的應用1.農藥的用量 農藥對環境的污染2.胰島素 干擾素 乙肝疫苗3.要嚴格控制 轉因生物和轉基因食品是安全的，應該大范圍推廣二、課內探究學案（一）基因工程的原理1.目的性強，育種周期短，克服遠緣雜交不親的障礙2.一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸系列，并在特定的切點上切割DNA分子。3.不能4.同

24、一種5. 提取目的基因、目的基因與運載體結合、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。反思總結基因工程的別名基因拼接技術或DNA重組技術操作環境生物體外操作對象DNA或基因操作水平DNA分子水平操作工具限制性核酸內切酶、DNA連接酶、運載體基本過程（1）提取目的基因（2）目的基因與運載體結合 （3）將目的基因導入受體細胞（4）目的基因的表達和檢測結果人類需要的基因產物當堂檢測 1.A 2.C 3.D 4.D 5.A 6.C 7.D8. (1)人與植物的基因化學組成和結構是相同的(2)抗病毒干擾素(3)遺傳密碼 共同的原始祖先(4)基因是遺傳物質結構和功能的基本單位課后練習與提高基礎鞏固1

25、.解析：選D。定向地對DNA分子進行人工剪切等只是中間過程，定向地改造生物的遺傳性狀才是最終目的。2.答案：A3.答案：B4.解析：選C。基因工程操作的第一步是取得目的基因，然后將其與運載體結合形成重組DNA分子，再將重組DNA分子導入受體細胞中擴增，最后通過一定手段對受體細胞是否導入目的基因進行檢測。5. 解析：選B。DNA連接酶是構建重組質粒必需的酶，而RNA聚合酶則用于DNA的轉錄過程中。6.答案：(1)限制酶和DNA連接酶(2)目的基因的檢測(3)“工程菌”能合成生長激素能力提升1.解析：選D。基因工程是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造(目的

26、性強)和重新組合(基因重組)，然后導入受體細胞內進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內表達，產生出人類所需要的基因產物。但并不是所有的基因產物對人類都有益。2.解析：選C。一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。該限制酶能專一性識別GAATTC，并在G和A之間將這段序列切開。3.答案：A4.解析：選C。限制性核酸內切酶用于切割DNA片段，而與之作用相反的是DNA連接酶，用于連接DNA片段，DNA聚合酶用于DNA的復制過程，它需要模板，解旋酶會使DNA雙鏈解旋而分開，它作用于堿基對之間的氫鍵。5. 答案：B6.解析：選C。人工合成目的基因、目的基因與運載體結合時一定

27、進行堿基互補配對，目的基因的表達需要經過轉錄和翻譯，也進行堿基互補配對。7. 答案：B8.解析：選D。用限制酶切割人的DNA分子，獲得胰島素基因，用同一種限制酶切割質粒，產生相同的黏性末端，它們通過堿基互補配對形成重組DNA分子。9.解析：選D。基因工程中目的基因和受體細胞均可來自動植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸內切酶和DNA連接酶；由于大腸桿菌內無內質網和高爾基體，所以人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原無生物活性，需經體外進一步加工，才有生物活性。載體上的抗性基因主要是有利于篩選含重組DNA的細胞，不能促進目的基因的表達。10. 解析：選D。用基因工程方法培育的抗蟲植物(如抗蟲棉)不能抗病毒，二者不是一回事；科學家培育轉基