高二生物教案：《基因工程的基本操作程序》教学设计。

作为杰出的教学工作者，能够保证教课的顺利开展，作为教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生更容易听懂所讲的内容，帮助教师能够井然有序的进行教学。那么，你知道教案要怎么写呢？下面是由小编为大家整理的“高二生物教案：《基因工程的基本操作程序》教学设计”，欢迎您参考，希望对您有所助益！

1.2基因工程的基本操作程序

【学习目标】1.理解基因工程的原理

2.简述基因工程基本步骤的几个步骤

【学习重点】基因工程的基本操作步骤

【基础回扣】

1、转录：场所：_________________模板：_________________原料：_______________________

酶： 原则： 结果：_______________________

2、翻译：场所：_________________模板：_________________原料：_______________________

酶： 原则： 结果：_______________________

氨基酸有_________种，决定氨基酸的密码子共有_________种， 一种tRNA只能携带___种氨基酸,一种氨基酸可以由______种tRNA携带。mRNA ……U-U-A-G-A-U-A-C-U ……这mRNA上有密码子________个，与其相应的反密码子为_______________________________________。

3、DNA 场所：_________________模板：_________________原料：_______________________

复制 酶： 原则： 结果：_______________________

4、，默写出中心法则

【预习导学】

1、目的基因获取

(1)获取方法主要有两种：

①获得原核细胞的目的基因可采取 ，获取真核细胞的目的基因一般是 。

②人工合成目的基因的常用方法有 和 。

(2)PCR扩增目的基因含义： 。

①目的：获取大量的目的基因 ②原理：

③过程：第一步：加热至90～95℃ DNA解链为 ;第二步：冷却到55～60℃， 与两条单链DNA结合;第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行 的合成。特点： 数目以 形式扩增

2、 基因表达载体的构建

(1)重组DNA分子的组成：除了目的基因外，还必须有 、 、 。标记基因的的作用：鉴定 中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞 出来。

(2)构建方法：同种限制酶分别切割 和 ，再用 把两者连接。

3、转化：是目的基因进入受体细胞内，在受体细胞内维持 和 的过程。

(2)常用转化方法：

①将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 ，其次还有基因枪法和 。

②将目的基因导入动物细胞：受体细胞一般选择 ，最常用的方法是 。

③将目的基因导入微生物细胞：Ca2+处理法。首先将细胞用 处理，成为 。接下来将载体DNA分子与受体细胞在 中混合，完成转化过程。

4、

①首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 技术。

②其次还要检测目的基因是否转录出 ，方法是采用RNA分子杂交技术。

③最后检测目的基因是否翻译成 ，方法是采用 杂交技术。

④上述三步检测为分子水平的检测，还可以进行个体生物学水平的鉴定，如抗虫或抗病的鉴定等。

基因工程的意义：能够打破生物种属的界限，即 ，在分子水平上 改变生物的遗传特性。

【疑难解析】

1、核心操作基因表达载体构建的注意事项①载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分DNA片段。表达载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构②用到的工具酶：既用到限制酶切割载体，又用到DNA连接酶将目的基因和载体拼接，两种酶作用的化学键都是磷酸二酯键③启动子、终止子对于目的基因表达必不可少④目的基因不能单独进入受体细胞，必需以表达载体的方式携带进去。

2、DNA复制与PCR技术的比较

PCR技术DNA复制

相同点原则碱基互不配对

原料四种脱氧核苷酸

条件模板、能量、酶

不同点解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化

场所体外复制细胞核内

酶热稳定的DNA聚合酶细胞核内的DNA聚合酶

结果大量的DNA片段整个DNA分子

3、①目的基因检测，利用DNA分子杂交技术，提取受体细胞中的DNA，然后高温解成单链，再与同位素标记的DNA探针杂交看是否有杂交带;②mRNA检测，利用RNA分子杂交技术，目的基因DNA一条链(作探针)与受体细胞中提取的mRNA杂交看是否有杂交带;③抗原-抗体杂交所用到的抗体是用表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生相应的抗体，并提取出而来的。

例题巩固：1、获得目的基因的方法有( )

A.构建基因文库从基因文库中获取B.人工合成C.PCR技术大量获得D.利用农杆菌转化法获得

2、在基因工程中，把选出的目的基因(共100个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸是46个)放入DNA扩增仪中扩增2代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是( )

A.54个 B.162个 C.378个 D.756个

3、.哪项不是基因表达载体的组成部分( )

A.启动子 B.终止密码 C.标记基因 D.目的基因

4、在基因诊断技术中，所用的探针DNA分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作用是( )

A.为形成杂交的DNA分子提供能量 B.引起探针DNA产生不定向的基因突变

C.作为探针DNA的示踪元素 D.增加探针DNA的分子量

5、下列关于基因工程的叙述，正确的是( )

A.基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因 B.细菌质粒是基因工程常用的运载体

C.通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA

D.为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体

【基础巩固】豇豆对多种害虫具有抗虫能力，根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因(CpTI基因)。科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不理想，主要原因是CpTI蛋白质的积累量不足。经过在体外对CpTI基因进行了修饰后，CPTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。修饰和表达过程如下图所示请根据以上材料，回答下列问题：

(1)CpTI基因是该基因工程中的 基因，“信号肽，序列及“内质网滞留信号”序列的基本组成单位是 。在①过程中，首先要用 酶切开，暴露出 ，再用 酶连接。②过程称为 。

(2)在该基因工程中，供体细胞是 ，受体细胞是 。

(3)检测修饰后的CpTI基因是否表达的最好方法是 。

(4)与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是 和 。

(5)当前，转基因大豆、转基因棉花等已经进入了我们的生活。请你谈谈转基因农作物可能带来的利

与弊。(各一条)利： 。

弊： 。

答案

例题巩固：1、D 2、B 3、B 4、C 5、B

基础巩固：

(1)目的 四种脱氧核苷酸 限制性内切酶 黏性末端 转录

(2)豇豆细胞 水稻细胞

(3)让多种害虫吞食水稻叶片

(4)目的明确，培育周期短。

(5)可以让人类获得具有优良品质的作物，如蛋白质含量更高、抗逆性更强;打破传统育种界限，如植物表达微生物的抗虫性状。弊：转基因农作物也可能变异成为对人类或环境有害的物种，如抗逆性极强的“超级杂草”;造成基因污染;影响食品安全。

答案

例题巩固：1、D 2、B 3、B 4、C 5、B

基础巩固：

(5)目的 四种脱氧核苷酸 限制性内切酶 黏性末端 转录

(6)豇豆细胞 水稻细胞

(7)让多种害虫吞食水稻叶片

(8)目的明确，培育周期短。

(5)可以让人类获得具有优良品质的作物，如蛋白质含量更高、抗逆性更强;打破传统育种界限，如植物表达微生物的抗虫性状。弊：转基因农作物也可能变异成为对人类或环境有害的物种，如抗逆性极强的“超级杂草”;造成基因污染;影响食品安全。

延伸阅读

高二生物教案：《基因工程的应用》教学设计

古人云，工欲善其事，必先利其器。教师要准备好教案，这是老师职责的一部分。教案可以让学生们能够在上课时充分理解所教内容，帮助授课经验少的教师教学。教案的内容具体要怎样写呢？小编特地为大家精心收集和整理了“高二生物教案：《基因工程的应用》教学设计”，仅供参考，欢迎大家阅读。

1.3基因工程的应用

【学习目标】1、关注基因工程的进展，举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。

2、认同基因工程促进生产力提高，尝试应用基因工程技术设计一个解决生活中疑难问题的方案。

【学习重点】基因工程在农业和医疗等方面的应用。

【预习导学】

一、植物基因工程的成果：植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力、以及改良农作物的和利用植物产生等方面。

(一)抗虫转基因植物

1、杀虫基因：、、、。

2、成果：抗虫植物如水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄等。

3、好处：减轻　、有利人类、可以降低生产等。

(二)抗病转基因植物

1、病原微生物：、、等。

2、抗病基因种类：(1)抗病毒基因： 、　等。

(2)抗真菌基因：、等。

3、成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。

(三)抗逆转基因植物

1、抗逆基因：调节细胞的基因使作物抗碱、抗旱;鱼的

使作物耐寒能力提高;使作物抗除草剂等。

2、成果：具抗寒能力的烟草、番茄，具抗除草剂的大豆、玉米等。

(四)利用转基因改良植物品质

1、优良基因：必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟基因和植物花青素代谢有关基因等。

2、成果：转基因玉米、转基因延熟番茄、转基因矮牵牛花等。

二、动物基因工程的成果

(一)提高动物的生长速度

1、生长基因：外源基因 2、成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼等。

(二)改善畜产品的品质

1、优良基因：肠基因 2、成果：转基因奶牛分泌的牛奶中减少。

(三)用转基因动物生产药物

1、基因来源：　基因与乳腺蛋白基因的等调控组件重组在一起。

2、成果：乳腺生物反应器或者乳房生物反应器。

(四)用转基因动物作器官移植供体

1、器官供体：抑制或除去 决定基因。2、成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。

三、基因工程药物

1、药物来源：转基因――即用基因工程的方法，使外源基因得到表达的菌类细胞株系。

2、药物品种： 、 、 、 等。3、作用：治疗 等疾病。

四、基因治疗：把正常导入病人体内，使该基因表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。这是治疗遗传病的最有效的手段。

2、实例：治疗。3、方法：基因治疗和体内基因治疗。

【例题巩固】

1、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是( )

A.单倍体育种 B.杂交育种 C.基因工程育种 D.多倍体育种

2、干扰素是一种糖蛋白，是人体淋巴细胞受到病毒侵染后释放的一种淋巴因子，几乎能抵抗所有病毒引起的感染。如果利用基因工程合成具有生物活性的干扰素，以下可作为受体细胞的是( )

A.大肠杆菌 B.乙肝病毒 C.枯草杆菌 D.酵母菌

3、转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的防治。在大田中种植转基因抗虫棉的同时，间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物，供棉铃虫取食。这种做法的主要目的是( )

A. 维持棉田物种多样性 B. 减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度

C. 使食虫鸟有虫可食 D. 维持棉田生态系统中的能量流动

4、 右图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tctR 为四环素抗性基因，P启动子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点。据图回答：

(1)将含有目的基因的DNA与质粒该表达载体分别用 EcoRI酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有 、、三种 。若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行 。

(2)用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是 ;

(3)在上述实验中，为了防止目的基因和基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是 。

5、干扰素是临床上使用最普遍、最为成熟的基因工程产品，干扰素是能够抑制多种病毒复制的高效蛋白质。科学家利用基因工程技术从人的T淋巴细胞中提取干扰素基因转人羊的DNA中，培育出羊乳腺生物发生器，使羊乳汁中含有人体干扰素。下图为获得转基因羊的基本步骤。请据图回答：

(1)图中获取干扰素基因所用的“分子手术刀”是 ，将人体干扰素基因“插入”到病毒DNA上所用的“分子针线”是 ，在此过程中，病毒是 。

(2)请在右框中画出某DNA片段被切割形成猫性末端的过程示意图。

(3)干扰素基因控制合成干扰素要经过 和 两个步骤，该基因在病毒体内

(能，不能)表达。

6、继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：

(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是　。

(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入中，原因是。

(3)通常采用技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。

(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的细胞中特异表达。

【学后反思】

1.3基因工程的应用学案答案

1、C 2、D 3、B

4、

(1)目的基因-载体连接物载体-载体连接物　目的基因-目的基因连接物分离纯化

(2)目的基因-载体连接物 载体-载体连接物

(3)EcoRI和BamHI(2分)(只答一个酶不给分)

5、

(1)限制性核酸内切酶或限制性内切酶或限制酶(1分)DNA连接酶(1分)运载体或载体(1分)

(2) (2分，写出两个勃性末端各给1分)

(3)转录(1分)翻译(1.分)不能(1分)

6、

(1)显微注射法

(2)受精卵 受精卵的全能性比较高

(3)DNA分子杂交

(4)小鼠膀胱上皮细胞

1.3基因工程的应用学案答案

1、C 2、D 3、B

4、

(1)目的基因-载体连接物载体-载体连接物　目的基因-目的基因连接物分离纯化

(2)目的基因-载体连接物 载体-载体连接物

(3)EcoRI和BamHI(2分)(只答一个酶不给分)

5、

(1)限制性核酸内切酶或限制性内切酶或限制酶(1分)DNA连接酶(1分)运载体或载体(1分)

(2) (2分，写出两个勃性末端各给1分)

(4)转录(1分)翻译(1.分)不能(1分)

6、

(5)显微注射法

(6)受精卵 受精卵的全能性比较高

(7)DNA分子杂交

(8)小鼠膀胱上皮细胞

基因工程的基本内容

基因工程的基本内容
一.本周教学内容：
基因工程的基本内容
二.学习内容：
本周学习基因工程的操作过程，指导进行基因工程操作时需要的基本工具：限制酶、连接酶、运载体，了解他们的特点，及其在基因工程中的应用。理解基因工程操作的基本步骤，理解如何提取目的基因，怎样将目的基因导入受体细胞，怎样鉴定试验的成果等等。了解基因工程对现代社会的贡献及基因工程应用的发展。

三.学习重点：
1.基因工程的概念
2.基因工程的操作工具
3.运载体的基本条件
4.基因工程的基本操作步骤
5.基因工程的应用和发展

四.学习难点：
1.基因工程工具：限制酶、运载体
2.运载体的基本要求
3.基因工程的操作步骤
4.如何检测基因操作
5.基因工程应用的两面性

五.学习过程：
（一）概念：基因工程——又叫基因拼接技术或DNA重组技术。
是指在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。
概念要点：
1.在DNA分子水平上进行设计操作的
2.在生物体外实现的基因改造
3.对受体细胞进行无性繁殖
4.重组基因最终表达获得性状

（二）基因操作的工具
1.抗虫棉的培育：将抗虫的基因从某种生物（如苏云金芽孢杆菌）中提取出来，“插入”到棉花的细胞中，与棉细胞中的DNA结合起来，在棉中发挥作用。
2.技术要点
首先：从苏云金芽孢杆菌的一个DNA分子上辨别出所需要的基因，并且把它切割下来
其次：将切割下来的抗虫基因与棉的DNA“缝合”起来
A.基因的剪刀——限制性内切酶
全称：DNA限制性内切酶（以下简称限制酶）。
来源：主要来自于微生物中（目前已经发现了200多种限制酶）
特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子
例如：从大肠杆菌中发现的一种限制酶只能识别GAATTC序列，并在G和A间切开。
补充知识：
1.限制性内切酶可以水解侵入细菌的外源性DNA分子，保护细菌自身
2.每种限制性内切酶能识别DNA中4—6个核苷酸的特殊序列
3.细菌自身相同序列被修饰（甲基化）而不被水解
4.限制酶能产生交错切口，形成粘性末端
B.基因的针线——DNA连接酶
黏性末端：被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对，这样的切口叫做黏性末端。
DNA连接酶：两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，然后让两者的黏性末端通过互补的碱基黏合起来，DNA连接酶在断口处把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来——形成共价键
C.基因的运输工具——运载体
作用：要将一个外源基因，送入受体细胞。
条件：
①能够在宿主细胞中复制并稳定地保存进行复制、表达
②具有多个限制酶切点以便与外源基因连接
③具有某些标记基因便于进行筛选
常用运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒等。
质粒：是基因工程最常用的运载体，最常用的质粒是大肠杆菌的质粒
存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。
特点：①含有抗性基因：大肠杆菌质粒中常含抗药基因，如：抗四环素的标记基因
②基因组很小：细菌质粒的大小只有普通细菌染色体DNA的百分之一
③质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中。一般来说，质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用。
④质粒的复制则只能在宿主细胞内完成。
来源：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌等细菌中都有质粒。（土壤农杆菌很容易感染植物细胞，使细胞生有瘤状物。培育转基因植物时，常常用土壤农杆菌中的质粒做运载体。）

六.基因操作的基本步骤
（一）取目的基因
目的基因:是人们所需要的特定基因
苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因
植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因
种子的贮藏蛋白的基因
人的胰岛素基因、干扰素基因等
主要途径：①从供体细胞的DNA中直接分离基因②人工合成基因。
1.直接分离基因:最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。
具体操作：供体细胞中的DNA切成许多片段重组DNA
受体细胞（大量复制）基因扩增分离含有目的基因的细胞把带有目的基因的DNA片段分离出来
优点：操作简便
缺点：
①工作量大，具有一定的盲目性
②真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，不能直接用于基因的扩增和表达
主要应用：如许多抗虫、抗病毒的基因都可以用上述方法获得。
2.人工合成基因：
（1）逆转录法
以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。
目的基因mRNA单链DNA双链DNA（目的基因序列）
（2）化学合成法
根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因
蛋白质氨基酸序列mRNA序列DNA序列目的基因
优点：目的性强，比较容易获得真核基因序列
缺点：操作技术性强，不容易获取，基因表达不容易控制
主要应用：如人的血红蛋白基因、胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得。
重要发展：DNA序列自动测序仪对提取出来的基因进行核苷酸序列分析，扩增DNA技术（也叫PCR技术），使目的基因在短时间内成百万倍地扩增。
A.目的基因与运载体结合
B.将目的基因导入受体细胞
常用受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
主要手段：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
质粒细菌目的基因扩增
感受态细胞：能够接受外源DNA的细胞
将细菌用氯化钙处理，以增大细菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒易进入受体细胞。
C.目的基因的检测和表达
1.转基因结果：
①在全部受体细胞中，真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞很少
②重组DNA转移成功的受体细胞不一定能够表达
③必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。
2.检测的方法
（1）抗性监测：
（2）性状检测：
受体细胞是否表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。
基因工程的成果与发展前景
一.基因工程与医药卫生
A.生产基因工程药品
传统药品生产：直接从生物体的组织、细胞或血液中提取的
原料有限，产品价格昂贵。如：猪胰岛素，紫草素
工程菌生产：通过发酵工程生产
高效率、高质量、低成本的药品。如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等
胰岛素：是治疗糖尿病的特效药。

胰岛素生产传统方法基因工程
来源猪、牛胰腺提取大肠杆菌工程菌分泌
产量4—5克/100千克100克/1000升培养液
比较产量低、价格高、供不应求产量高、工厂化生产、满足患者需要
白细胞介素－2：是淋巴细胞产生的一种淋巴因子
本质：小分子蛋白质（分布于血清中）
功能：能促进淋巴细胞活化和增殖
应用：主要用于治疗肿瘤和感染性疾病
生产：白细胞介素－2在大肠杆菌中的高效表达，发酵工程生产
干扰素：是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白
本质：可溶性糖蛋白（分布于血清和组织液）
来源：被病毒感染的组织细胞产生（非病毒基因表达产物）
功能：
①它是一种抗病毒的特效药，对细菌和真菌感染作用不大
②几乎能抵抗所有病毒引起的感染，如水痘、肝炎、狂犬病等病毒引起的感染，
③干扰素对治疗乳腺癌、骨髓癌、淋巴癌等癌症和某些白血病也有一定疗效。
干扰素生产传统方法基因工程方法
来源从人血液中的白细胞内提取大肠杆菌及酵母菌细胞内获得
产量1mg干扰素/300L血液20～40mg干扰素/1kg细菌培养物
比较基因工程方法生产产量高、效果稳定、成本低，适于工厂化生产
基因工程药物：
蛋白质产品：胰岛素、干扰素外、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品等
疫苗产品：预防乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱、伤寒、虐疾等疾病的各类疫苗。
B.用于基因诊断与基因治疗
基因工程技术还可以直接用于基因的诊断和治疗。
1.基因诊断：用放射性同位素（如32P）、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。
基本原理：分子杂交
诊断病例：
①病毒性疾病：利用DNA探针可以迅速地检出肝炎患者的肝炎病毒、肠道病毒、单纯疱疹病毒等多种病毒。
②诊断遗传性疾病：用β－珠蛋白的DNA探针检测出镰刀状细胞贫血症，苯丙氨酸羟化酶基因探针检测出苯丙酮尿症。
③肿瘤诊断中的应用：用白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA探针，可以用来检测白血病。
2.基因治疗：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
病例试验：
半乳糖血症：常染色体单基因隐性遗传病
病理：乳糖代谢异常
由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，因此当乳糖分解成半乳糖后，不能继续转化为葡萄糖，过多的半乳糖在体内积聚，会引起肝、脑等功能受损
治疗：体外试验水平
用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了
结论：用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的
基因治疗并非对致病基因进行修复
该种治疗方法并不能稳定遗传
二.基因工程与农牧业、食品工业
1.主要应用：培育高产、优质或具有特殊用途的动植物新品种。
（1）通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。
如：用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。
实验：将菜豆储存蛋白的基因转移到向日葵中，培育出了“向日葵豆”植株
前景：如果以此作为技术基础，把大豆蛋白的基因转移到水稻、小麦等粮食作物中，就可以提高这些作物的蛋白质含量，改善它们的品质。
（2）用基因工程的方法培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
原理：抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。
如抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等（自然界中细菌身上几乎可以找到植物所需要的各种抗性）
例如：抗虫的烟草、番茄、马铃薯、玉米、大豆、油菜、棉等作物，抗黄瓜花叶病毒、苜蓿花叶病毒的作物，以及抗除草剂的植物等
（3）基因工程在畜牧养殖业上的应用：
病毒DNA
实验前景：
①特殊动物：
将人生长素基因和牛生长素基因分别注射到小白鼠的受精卵，得到体型巨大的“超级小鼠”
②乳房反应器
利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内的表达，从这些动物的乳腺细胞中获得人类所需要的各类物质，如激素、抗体及酶类等。
③开辟新的食物来源
可以用基因工程的方法从微生物中获得人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。

三.基因工程与环境保护
1.用于环境监测——用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量
方法：使用一个特定的DNA片段制成探针，与被检测的病毒DNA杂交，从而把病毒检测出来
特点：快速、灵敏
（用传统方法进行检测，一次需要耗费几天或几个星期的时间，精确度也不高。用DNA探针只需要花费一天的时间，并且能够大幅度地提高检测精度，据报道，1t水中有10个病毒也能检测出来。）
2.用于被污染环境的净化——工程菌分解环境污染物
“超级细菌”：把能分解三种烃类的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”
假单胞杆菌：异养需氧型

一.判断题
1.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体。（）
2.限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列。（）
3.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列。（）
4.目的基因是指重组DNA质粒。（）
5.只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么，目的基因一定能成功地进行表达。（）
6.基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复。（）
7.基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物。（）
8.用基因工程方法培育的抗虫植物也能够抗病毒。（）
9.基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培育体型巨大、品质优良的动物。（）
10.任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分，因此，假单孢杆菌是“超级细菌”。（）

二.选择题
1.1971年，科学家在体外做实验，将带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染半乳糖血症患者（半乳糖苷转移酶基因缺陷）的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能产生半乳糖苷转移酶，恢复了将半乳糖转化为葡萄糖的能力，从而能利用半乳糖能量。该材料说明（）
A.半乳糖血症为显性遗传病，会导致体内半乳糖积聚，进而导致肝伤害
B.噬菌体自身携带有半乳糖苷转移酶基因，能合成半乳糖苷酶
C.实验展示了基因治疗的前景，表明能对缺陷基因进行修复达到治疗疾病的目的
D.人类已经能定位并且分离出半乳糖转移酶基因，可以通过基因探针进行基因诊断
2.关于基因工程的叙述正确的是（）
A.限制酶只有在获得目的基因时才用
B.重组质粒的形成是在细胞内完成
C.质粒都可以作为运载体
D.蛋白质结构分析可为目的基因的合成提供材料
3.苯丙氨酸羟化酶基因探针可以用来检测苯丙酮尿症，其基本原理是（）
A.利用苯丙氨酸羟化酶催化反应来检测酮尿症症状
B.利用苯丙氨酸羟化酶基因测序确定是否患苯丙酮尿症
C.通过标记的DNA探针分子与苯丙氨酸羟化酶基因分子杂交检测确定
D.通过标记的DNA探针分子与苯丙氨酸羟化酶RNA分子杂交检测确定
4.关于运载体的描述中正确的是（）
A.运载体的物质本质是蛋白质，能够在不同的细胞间转移基因
B.运载体主要存在于细胞膜上，完成膜两侧的信息交流和物质转运功能
C.运载体是核酸分子，能够与基因重组完成携带转移、遗传信息的作用
D.运载体可以是动植物病毒，主要完成蛋白质转运功能
5.基因工程操作是在哪个水平上完成的（）
A.染色体水平B.细胞水平C.转录水平D.DNA分子水平
三.简答题
1.β－珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。当它的功能不正常时，动物有可能患某种疾病，如镰刀型细胞贫血症。假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的β－珠蛋白，想一想，应如何进行设计？
2.基因工程对人类产生的影响都是有益的吗？为什么？
3.下图是将人的生长素基因导入到细菌M内制造“工程菌”示意图，所用载体质粒A，已知细菌M内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌M后，其上的基因能得到表达。则：
（1）人工合成目的基因的途径一般有那两条？写出其过程。
（2）在分子遗传学上C被称为_____________，其特点是________________________。
如何根据通过A、B来构建C，请写出简要过程。
（3）通常用CaCl2处理M，完成导入过程，其原因是什么？导入过程的效率是很低的，只有少数的M才能称为工程菌，请问如何选择可用于工业发酵生产的工程菌菌株。
（4）工程菌成功表达的标志是什么？
4.利用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段，将人的基因转入细菌细胞；第二阶段，将人的基因转入小鼠等动物的细胞。前两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。第三阶段，将人的基因转入活的动物体，饲养这些动物，从乳汁或尿液中提取药物。
（1）将人的基因转入异种生物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是基因能控制。
（2）人的基因能和异种生物的基因拼接在一起，是因为它们的分子都具有双螺旋结构，都是由四种构成，基因中碱基配对的规律都是　。
（3）人的基因在异种生物细胞中表达成蛋白质时，需要经过　和翻译两个步骤。在翻译中需要的模板是　，原料是氨基酸，直接能源是ATP，搬运工兼装配工是，将氨基酸的肽键连接成蛋白质的场所是　，“翻译”可理解为将由　
　个“字母”组成的核酸“语言”翻译成由个“字母”组成的蛋白质“语言”，从整体来看在翻译中充任着“译员”。
（4）利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可直接饮用治病。如果将药物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛羊尿液提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：处于　动物都可生产药物。
5.科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉花的细胞中与棉花的DNA结合起来并发挥作用，请回答下列有关问题：
（1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是，此工具主要存在于中，其特点是　。
（2）苏云金芽孢秆菌一个DNA分子上有许多基因，获得抗虫基因常采用的方法是“鸟枪法”。具体做法是：用酶将苏云金芽孢杆菌的　切成许多片段，然后将这些片段　，再通过转入不同的受体细胞，让它们在各个受体细胞中大量，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把分离出来。
（3）进行基因操作一般要经过的四个步骤是、、　
、。

[参考答案]

1.×运载体不是酶，是DNA分子
2.×不同的限制酶有不同的识别位点，切割位点也各不相同
3.√
4.×目的基因是自然界中存在的各种基因，为人类所要利用的基因
5.×目的基因转移成功不一定能够表达，表达是一个受调控的复杂过程
6.×基因治疗是一种补偿性治疗，对原来的基因没有做修复处理
7.√
8.×不同的目的基因功能不同，抗虫基因和抗病毒基因不是同一基因
9.×转基因动物主要是培育能产生特定蛋白质的动物
10.×一般假单孢菌子只能分解一种烃
二.选择题：
1.D2.D3.C4.C5.D
三.简答题：
1.提取目的基因、目的基因与运载体结合、目的基因导入受体细胞、对目的基因检测
2.基因工程的应用不一定都是好的：
（1）安全性问题：对人体是否真正安全
（2）生态环境问题：转基因生物会不会导致生态平衡被破坏
（3）大众能否接受：混淆了传统意义上的界限，如动物蛋白和植物蛋白等
（4）社会伦理道德问题：克隆生物（人）的认可问题
3.（1）①逆转录法：利用提取的目的基因的mRNA逆转录出单链DNA，然后合成双链DNA分子，获得目的基因；②人工化学合成法：通过分析蛋白质的氨基酸序列，根据遗传密码子，推导出mRNA的碱基序列，根据碱基互补配对原则，推导出目的基因的碱基序列，通过化学方法合成。
（2）重组DNA分子（重组质粒）；质粒上含有目的基因；用同一种限制性内切酶分别切割A、B，使A、B具有同一种粘性末端，将A、B以适当比例混合，利用DNA连接酶使形成重组质粒C
（3）CaCl2处理使细胞壁的通透性变大，外源DNA更容易进入细菌。
利用添加青霉素的选择培养基培养转到细菌，如果长出菌落，表明该菌落细菌具有青霉素抗性，为转导成功菌株，携带人生长素基因，可作为工业生产用的工程菌。
（4）能够分泌人生长素
4.（1）蛋白质的合成
（2）脱氧核苷酸；A对T、G对C
（3）转录；mRNA；tRNA；核糖体；多个；3个；tRNA
（4）不同发育时期的
5.（1）限制性内切酶；微生物；只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子
（2）限制性内切；DNA分子；分别载入运载体；运载体；复制；目的基因
（3）提取目的基因；目的基因与运载体结合；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与表达

高三生物教案：《第二轮基因工程和细胞工程》教学设计

作为杰出的教学工作者，能够保证教课的顺利开展，教师要准备好教案，这是教师的任务之一。教案可以让学生能够在教学期间跟着互动起来，帮助教师掌握上课时的教学节奏。您知道教案应该要怎么下笔吗？下面的内容是小编为大家整理的高三生物教案：《第二轮基因工程和细胞工程》教学设计，希望对您的工作和生活有所帮助。

本文题目：高三生物教案：第二轮基因工程和细胞工程

【考纲要求】

1. 基因工程的诞生 I 5. 植物组织培养 II

2. 基因工程的原理及技术 II 6. 动物细胞培养和体细胞克隆I

3. 基因工程的应用 I 7. 细胞融合和单克隆抗体 II

4. 蛋白质工程 I

【课前回顾区】

1. 利用关键词构建网络：基因工程、蛋白质工程、细胞工程、植物组织培养、植物体细胞杂交技术、动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、单克隆抗体的制备

2. 基因工程、蛋白质工程、细胞工程、胚胎工程的操作对象

3. 基因工程的工具、核心、表达载体所包含的构件、如何对目的基因进行检测和鉴定

4. 细胞工程都有哪些技术，分别利用什么原理

5. 细胞表现全能性的条件

6. 原生质体融合和动物细胞融合的原理和方法一样吗?

7.杂交瘤特点和单克隆抗体的特点

【课堂探究区】

探究一：完成基因工程操作的步骤

思考：蛋白质工程的操作和基因工程有何不同?

【典型例题1】下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：

限制酶 BamH Ⅰ Hind Ⅲ EcoR Ⅰ Sma Ⅰ

识别序列

及切割位点 ↓

GGATCC

CCTAGG

↑ ↓

AAGCTT

TTCGAA

↑ ↓

GAATTC

CTTAAG

↑ ↓

CCCGGG

GGGCCC

↑

(1)一个图1所示的质粒分子经Sma Ⅰ切割前后，分别含有________个游离的磷酸基团。

(2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma Ⅰ酶切位点越多，质粒的热稳定性越______。

(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是__________________________________________________________。

(4)与只使用EcoR Ⅰ相比较，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止____________________________________________。

(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_________________酶。

(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了______________ _____________________。

(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在__________________________________的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。

探究二:画出植物组织培养技术的操作流程

【典型例题2】科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高，可以在相对寒冷的环境中生长。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ等四种限制酶切割位点，下图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，其中①～④是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤，Ⅰ、Ⅱ表示相关结构或细胞。请据图作答：

(1)在构建基因表达载体时，可用一种或者多种限制酶进行切割。为了避免目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接，在此实例中，应该选用限制酶________________分别对________________________进行切割，切割后产生的DNA片段分别为________种。

(2)培养基中的氨苄青霉素会抑制番茄愈伤组织细胞的生长，要利用该培养基筛选已导入含鱼的抗冻蛋白基因的番茄细胞，应使基因表达载体Ⅰ中含有________________作为标记基因。

(3)研究人员通常采用________________法将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞内。通常采用________________技术，在分子水平检测目的基因是否翻译形成了相应的蛋白质。

(4)利用组织培养技术将导入含鱼的抗冻蛋白基因的番茄组织细胞培育成植株。图中③、④依次表示组织培养过程中番茄组织细胞的________________过程。

探究三:动物体细胞核移植、单克隆抗体的制备流程

【典型例题3】有性生殖的生物产生后代需要进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备需要进行动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为细胞融合的简略过程，据图回答相关问题：

(1)若a、b分别是基因型为Hhrr、hhRr两个烟草品种的花粉，且这两对基因分别位于两对同源染色体上。由于一对隐性纯合基因(rr或hh)的作用，在光照强度大于800 lx时两种烟草都不能生长。要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂种细胞，较为简便的筛选方法是________________________________________。

(2)若a、b表示两种植物体细胞，则由d细胞形成杂种植株的原理是_________________________，这种育种方法的优点是_______________________________________________

(3)若a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则d细胞的特点是___________________________________。

由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有_______________________________的特点。生产上一般不能通过直接培养B淋巴细胞的方法生产单克隆抗体的主要原因是______________________________________________________________

(4)下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。顺序是___________________________________________________________。

【课后检测】

1.人的血清白蛋白作为血浆容量扩充剂用途广泛，是当前的研究热点之一。图T14-3是利用奶牛生产人类血清白蛋白的图解，请回答：

图T14-3

(1)图中所涉及的生物技术中，属于细胞水平的是____________、____________。

(2)获取①基因的常用方法有________________(举一例)，基因工程的核心是____________________。

(3)②→③一般需用________酶处理，为获取数量较多的未受精卵细胞，需用____________处理母牛。

(4)⑤→⑦为____________技术，操作的时期是________________。

专题15 基因工程和细胞工程

【答案】

【典型例题1】

1.(1)0、2

(2)高

(3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因

(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化

(5)DNA连接

(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞

(7)蔗糖为唯一含碳营养物质

【典型例题2】

2.答案：　(1)PstⅠ、SmaⅠ　含鱼抗冻蛋白基因的DNA、质粒　4、2

(2)抗氨苄青霉素基因(ampr)　(3)农杆菌转化(或基因枪法等，答案合理即给分)　抗原—抗体杂交

(4)脱分化、再分化

【典型例题3】

3.(1)大于800 lx光照

(2)植物细胞的全能性

克服了远缘杂交不亲和的障碍

(3)既能无限繁殖，又能产生特定的抗体

特异性强、灵敏度高、化学性质单一

B淋巴细胞高度分化，不能增殖

(4)

【课后检测】

1.(1)核移植技术　动物细胞培养

(2)从基因文库中提取(或PCR技术扩增、人工化学合成)　基因表达载体的构建

(3)胰蛋白　促性腺激素

(4)胚胎分割移植　桑椹胚或囊胚

高二生物教案：《基因的表达》教学设计

作为优秀的教学工作者，在教学时能够胸有成竹，教师要准备好教案，这是教师需要精心准备的。教案可以保证学生们在上课时能够更好的听课，帮助教师更好的完成实现教学目标。写好一份优质的教案要怎么做呢？下面是小编精心为您整理的“高二生物教案：《基因的表达》教学设计”，欢迎您参考，希望对您有所助益！

第四章 基因的表达

第一节 《基因指导蛋白质的合成》教学案

一、教学目标

(1)识记：概述遗传信息的转录和翻译过程。

(2)理解：“密码子”和“反密码子”的概念。

(3)体验:基因表达过程的和谐美，基因表达原理的逻辑美、简约美。

二、教学重点难点

遗传信息转录和翻译的过程

遗传信息的翻译过程

三、教学过程

(一)知识导入：观看2分钟《侏罗纪公园》电影。思考

问题1：电影中的科学家是怎么使已灭绝的动物复活的?

问题2：利用已灭绝的生物的遗传基因，真的能够使灭绝的生物复活吗?

问题3：基因主要存在哪里?蛋白质合成的场所在哪里?

(二)问题4：为什么RNA适合做DNA的信使呢?、

(1)比较两种核酸(DNA和RNA)在基本单位、化学组成、结构等方面的区别

核酸项目RNADNA组成单位五碳糖含氮碱基结构存在部位

(2)RNA在细胞中有三种：

mRNA(______RNA)，tRNA(_______RNA)，rRNA(_________RNA)。

(3)总结：为什么RNA适合做DNA的信使呢?

(三)问题5：DNA中的遗传信息是怎样传递给mRNA的呢?

转录：概念:在_______内，以DNA的______为模板， 按照____________的原则合成_____的过程。

DNA分子的复制与转录的比较

转录复制场所模板原料酶能量碱基配对产物

(四)问题6：转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢?

翻译： 概念：在______中,以______为模板,合成具有一定______顺序的蛋白质的过程。

翻译场所模板原料工具酶与能量碱基配对产物

(五) 问题7：碱基上的遗传信息怎么被翻译成氨基酸的?

密码子;总结密码子的特点，学会查密码子表，了解推算密码子的数量和种类的方法。

密码子的特点：

(1)一个密码子决定一个特定的氨基酸;

(2)有的氨基酸可能有一个以上的密码子;

(3)起始密码子、终止密码子

四.本堂小结

基因的表达是在细胞中完成的。DNA分子、RNA分子、氨基酸分子、核糖体和线粒体等众多的细胞器共同合作完成遗传信息的转录和翻译。在组成蛋白质的肽链合成后，肽链就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，经过一系列步骤，被运送到各自的岗位，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。

五.巩固练习

1.骨骼肌细胞中合成mRNA及多肽链的场所分别是( )

A.细胞质与细胞核 B.细胞核与线粒体

C.内质网与核糖体 D.细胞核与核糖体

2. 一条多肽链中有氨基酸l 000个，则作为合成该多肽链模板的mRNA分子和用来转录成mRNA的DNA分子分别至少需要碱基( )

A.3 000个和3 000个 B.1 000个和2 000个

C.2 000个和4 000个 D.3 000个和6 000个

3.一个双链DNA分子中碱基A占30%，其转录成的信使RNA上的U为35%，则信使RNA上的碱基A为( )

A.30% B.35% C.25% D.40%

4.已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有30个碱基。那么转录成信使RNA的一段DNA分子中应有C和T ( )

A.12个 B.18个 C.24个 D.30个

5.一种tRNA只能转运( )

A.不同种氨基酸 B.一种氨基酸 C.各种氨基酸 D.一个氨基酸

6.某信使RNA的碱基中，尿嘧啶占20%，腺嘌呤占10%，则作为它的模板的DNA分子中胞嘧啶占( )

A.30% B.35% C.70% D.无法计算

7.小麦的遗传物质由几种核苷酸组成( )

A.2种 B.4种 C.5种 D.8种

8.一个转运RNA一端的三个碱基是CGA，它转运的氨基酸是( )

A.酪氨酸(UAC) B.谷氨酸(GAG) C.精氨酸(CGA) D.丙氨酸(GCU)

9.根据基因控制蛋白质的知识填表：

DNAⅠT C T

Ⅱ T G A

mRNA AUC

tRNA CGA

氨基酸 亮氨酸

六.学习反思

请根据本节课的学习，写出你的收获与困惑