6.2《基因工程及其应用》教学案。

俗话说，磨刀不误砍柴工。作为教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣，帮助授课经验少的教师教学。那么怎么才能写出优秀的教案呢？下面是小编精心收集整理，为您带来的《6.2《基因工程及其应用》教学案》，希望能对您有所帮助，请收藏。

一、基因工程的原理阅读教材P102～103
1．基因工程的概念

2．基因工程的操作工具

3．基因工程操作的基本步骤
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→目的基因的检测与鉴定。
二、基因工程的应用及安全性阅读教材P104～106
1．基因工程的应用
应用内容
作物
育种目的培育出具有各种抗逆性的作物新品种
实例抗棉铃虫的转基因抗虫棉
意义减少了农药用量，而且还减少了农药对环境的污染

药物
研制目的高效生产高质量、低成本的药品
实例生产人的胰岛素
过程胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并在大肠杆菌内获得成功的表达
环境
保护实例利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等
2.转基因生物和转基因食品的安全性
(1)观点一：转基因生物与转基因食品不安全，要严格控制。
(2)观点二：转基因生物与转基因食品是安全的，应该大范围推广。

重点聚焦
1.什么是基因工程？2.基因工程的原理是什么？3.基因工程有哪些应用？4.转基因食品安全吗？
[共研探究]
1．如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，请据图分析：

(1)图中表示的酶依次是：①限制酶，②DNA连接酶，③解旋酶，④DNA聚合酶。
(2)DNA解旋酶和限制酶都作用于DNA，这两种酶的作用部位不同。DNA解旋酶作用于碱基之间的氢键，限制酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键。
2．如图表示一段DNA序列，请思考：

(1)限制酶和DNA连接酶作用的位点相同，均作用于磷酸二酯键(b部位)。
(2)若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，产物可能有三种：目的基因与目的基因结合、运载体与运载体结合、目的基因与运载体结合。
3．如图为运载体示意图：

(1)常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。
(2)运载体与物质跨膜运输中的载体化学本质不相同。运载体是小的DNA分子，载体是蛋白质。
(3)基因工程中运载体的特点
①能够在宿主细胞中稳定保存并大量复制，以保证外源基因在宿主细胞内长期稳定存在并复制。
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，便于检测运载体是否进入受体细胞。
4．转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代不一定都具有抗虫特性，因为性状分离或变异，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。

[总结升华]
1．基因工程操作工具
(1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)
①特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子。
②切割结果：产生两个带有黏性末端或平末端的DNA片段。
③作用：基因工程中重要的切割工具；能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。
(2)DNA连接酶
①作用对象：两个具有相同黏性末端或平末端的DNA片段。
②位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。
③结果：形成重组DNA。
(3)常用的运载体——质粒
①本质：小型环状DNA分子。
②作用：a.作为运载工具，将目的基因运送到受体细胞中去；b.用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
③作为运载体具备的条件：a.能在受体细胞内稳定保存并大量复制；b.有多个限制酶切点；c.有标记基因。
2．基因工程的操作步骤

操作步骤示意图
3．基因工程的注意事项
(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键，只是前者将其切开，后者将其连接。
(2)获取目的基因、切割运载体需要用同一种限制酶，目的是产生相同的末端。
(3)将目的基因导入受体细胞，没有涉及碱基互补配对。
　限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶的区别
不同点相同点
作用作用特点作用目标：
磷酸二酯键
限制酶切割具有特异性

DNA连接酶连接无特异性，将DNA片段连接成DNA分子

DNA聚合酶将单个的脱氧核苷酸连接成DNA片段

[对点演练]
1.判断正误
(1)基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合。()
(2)基因工程的操作工具酶有限制酶、DNA连接酶及运载体。()
(3)所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列。()
解析：(2)运载体的本质是DNA不是酶。(3)不同的限制酶识别不同的核苷酸序列。
答案：(1)√　(2)×　(3)×
2．下列关于限制酶和DNA连接酶的说法，正确的是()
A．其化学本质都是蛋白质
B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键
C．它们不能被反复使用
D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶
解析：选A　限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接两个DNA片段间的磷酸和脱氧核糖；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶在细胞内DNA分子复制时将单个的脱氧核苷酸连接成DNA片段，不能代替DNA连接酶。
[共研探究]
1．转基因技术已经实现了将人的胰岛素基因转入细菌内，利用细菌(如图)生产人的胰岛素。
(1)运载体与目的基因结合成功的基础
①基本单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸构成的。
②空间结构相同：不同生物的DNA分子都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。
③碱基配对方式相同：不同生物的DNA分子中两条链之间的碱基配对方式都是A与T配对，G与C配对。
(2)基因工程中，目的基因在不同物种中均能成功表达，因为不同的生物体共用一套遗传密码。
2．基因工程育种的原理为基因重组，优势在于突破了物种间的界限，实现真正意义上的远缘杂交；特点是能定向改造生物的遗传性状。

[总结升华]
1．五种常见育种方式的比较
原理常用方式优点缺点举例
杂交
育种基因
重组①使不同个体的优良性状集中在同一个个体上
②操作简便①育种时间长
②局限于亲缘关系较近的个体矮秆抗病小麦
诱变
育种基因
突变辐射、激光、空间诱变等提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良性状有很大的盲目性，有利变异少，需大量处理实验材料青霉素高产菌株
单倍
体育
种染色
体变
异花药离体培养，秋水仙素处理①明显缩短育种年限
②子代均为纯合子技术复杂，需与杂交育种配合单倍体育种获得矮秆抗病小麦
多倍
体育
种染色
体变
异用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官大，提高营养物质含量只适用于植物，发育延迟，结实率低三倍体无子西瓜
基因
工程
育种基因
重组将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中打破物种界限，定向改造生物的遗传性状技术复杂，生态安全问题较多转基因抗虫棉的培育

2．杂交育种和基因工程中“基因重组”的区别
(1)杂交育种：基因重组――→自然发生　同一物种的不同基因重新组合。
(2)基因工程：基因重组――→人为发生　不同物种之间的不同基因的重组。
　育种方案的选择
育种目标育种方案
集中双亲优良性状单倍体育种(明显缩短育种年限)
杂交育种(耗时较长，但简便易行)
对原品系实施“定向”改造基因工程育种
让原品系产生新性状(无中生有)诱变育种(可提高变异频率，加速育种进程)
对原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种

[对点演练]
3．抗虫棉在我国棉产区种植的面积占总面积的一半，抗虫棉的种植，不仅有经济效益，还有生态效益，以下叙述正确的是()
A．抗虫棉的培育利用的是DNA重组技术，切取、导入棉花细胞的抗虫基因是细菌的部分DNA分子
B．抗虫棉也能抗病
C．基因工程利用了基因突变的原理
D．培育抗虫棉所用的基因重组技术，不属于基因重组
解析：选A　抗虫棉的培育利用了基因工程，基因工程也叫DNA重组技术，切取的是苏云金杆菌DNA分子中的抗虫基因。

1．下列黏性末端由同一种限制酶切割而成的是()
①TCGAGCTTAA
②CAGTTCCA
③AATTCG
④AGCTTCAG
A．①②B．①③
C．①④D．②③
解析：选B　同一种限制酶切割出的黏性末端应是互补的，而且两者的序列相同，①③是互补的，切点都是在G与A之间，识别序列为GAATTC。
2．质粒是基因工程中最常用的运载体，下列有关质粒的说法正确的是()
A．质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有
B．细菌的基因只存在于质粒上
C．质粒为小型环状DNA分子，存在于(拟)核外的细胞质基质中
D．质粒是基因工程中的重要工具酶之一
解析：选C　质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的；细菌的基因只有少部分在质粒上，大部分在拟核中的DNA分子上。
3．下列关于基因工程的叙述，错误的是()
A．基因工程的生物学原理是基因重组
B．通过基因工程技术能够定向改造生物的遗传性状
C．整个过程都需要酶的催化
D．基因工程属于分子水平的操作
解析：选C　目的基因的导入及目的基因的检测与鉴定等步骤可以不需要酶的催化。
4．中国新闻网报道，阿根廷科学家近日培育出了世界上第一头携带有两个人类基因的牛，因此有望生产出和人类母乳极其类似的奶制品。下列叙述正确的是()
①该技术将导致定向变异
②DNA连接酶将目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来
③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料
④受精卵是理想的受体细胞
A．①②③④B．③④
C．②③④D．①③④
解析：选D　转基因技术导致的变异属于定向变异。DNA连接酶连接的是目的基因和运载体黏性末端的磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而不是碱基对之间的氢键。由蛋白质中的氨基酸序列可逆推出相应mRNA可能的碱基序列，进而为人工合成目的基因提供资料。动物的受精卵具有全能性，是理想的受体细胞。
5．酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如图所示：
(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于________。
(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是________。
(3)要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用________进行切割。
(4)切割完成后，利用________将运载体与LTP1基因连接。
解析：图中a表示目的基因的获取，b是来自大肠杆菌的质粒，c是重组质粒，目的基因插入抗四环素基因内部。(1)基因工程可使原本不属于同一物种的基因组合在一起，从而使转基因生物产生特定的性状，其原理属于基因重组。(2)从图示可以看出本实验中的运载体是质粒。(3)重组质粒形成前，需用同种限制酶切割目的基因和质粒，得到相同的黏性末端。(4)切割完成后，再用DNA连接酶连接。
答案：(1)基因重组　(2)质粒　(3)同种限制酶(限制性核酸内切酶)　(4)DNA连接酶

1．下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是()
A．一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B．限制酶的活性受温度影响
C．限制酶能识别和切割RNA
D．限制酶可从原核生物中提取
解析：选C　限制酶只能识别和切割DNA，不能识别和切割RNA。
2．下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是()
①催化具有互补配对的黏性末端的DNA片段之间的连接
②催化具有不同黏性末端的DNA片段之间的连接
③催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成
④催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键的形成
A．①③B．②④
C．②③D．①④
解析：选D　在DNA重组技术中，两个DNA片段之间必须有互补配对的黏性末端才能进行结合；对具有互补配对的黏性末端的DNA分子连接时，DNA连接酶的作用是催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键的形成。
3．基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是()
A．人工合成目的基因
B．目的基因与运载体结合
C．将目的基因导入受体细胞
D．目的基因的检测和表达
解析：选C　目的基因的合成、目的基因与运载体的结合以及目的基因的检测和表达都进行碱基互补配对。
4．如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()
A．DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶
B．限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶
C．解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶
D．限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶
答案：C
5．基因工程技术也称DNA重组技术，其实施时需要的四个必要条件是()
A．目的基因、限制酶、运载体、体细胞
B．重组DNA、RNA聚合酶、内切酶、连接酶
C．模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞
D．工具酶、目的基因、运载体、受体细胞
解析：选D　基因工程必须用到限制酶、DNA连接酶等工具酶，需要将目的基因与运载体结合，并导入受体细胞，所以基因工程实施时需要的四个必要条件是工具酶、目的基因、运载体和受体细胞。
6．各种育种方法或技术都有其优劣之处，下列相关叙述不正确的是()
A．传统的育种方法周期长，可选择的范围有限
B．通过人工诱变，人们有目的地选育新品种，能避免育种的盲目性
C．杂交育种难以克服远缘杂交不亲和的障碍，耗时长，效率低
D．基因工程可以实现基因在不同物种之间的转移，人们可以定向选育新品种
解析：选B　杂交育种的缺点：育种周期长，可选择的范围有限；诱变育种的原理是基因突变，突变是不定向的，避免不了盲目性；杂交育种必须选择同种生物进行杂交，不能克服远缘杂交不亲和的障碍；基因工程可在不同物种之间进行基因转移，定向地改造生物的某些性状。
7．如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是()
A．DNA连接酶和解旋酶
B．DNA聚合酶和限制酶
C．限制酶和DNA连接酶
D．DNA聚合酶和RNA聚合酶
解析：选C　该步骤是基因工程的第二步——目的基因与运载体结合。切割质粒要用限制酶，目的基因与切割后的质粒结合要用DNA连接酶。
8．下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述，正确的是()
A．基因工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因
B．通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药使用
C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理运载体DNA
D．若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界，则生产出来的甘蔗不存在安全性问题
解析：选B　基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因；在基因工程的实验操作中一定要用同一种限制性核酸内切酶来处理含目的基因的DNA和运载体DNA，使它们产生相同的末端；若转基因甘蔗中的外源基因来源于自然界，则可能存在食品安全、环境安全等安全性问题。

9．水母发光蛋白由236个氨基酸构成，现已将编码这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记，应用在转基因技术中。这种蛋白质的作用是()
A．使目的基因顺利导入受体细胞
B．使目的基因在宿主细胞中产生多个拷贝
C．使目的基因的转移易被检测出来
D．使目的基因成功表达后发出肉眼可见光波
解析：选C　发光蛋白由控制水母发光的基因合成，如通过基因工程将此基因转入受体细胞后能使该生物发光，则说明整个的基因工程过程操作成功。
10．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是()
A．用限制酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和运载体
C．将重组DNA分子导入烟草原生质体
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
解析：选A　限制酶切割的是DNA，而烟草花叶病毒的遗传物质为RNA；目的基因与运载体的连接由DNA连接酶催化；受体细胞为植物细胞，所以可以是烟草原生质体；目的基因为抗除草剂基因，所以筛选的时候应该用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。
11．下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是()
A．X是能合成胰岛素的细菌细胞
B．质粒应具有多个标记基因和多个限制酶切点
C．基因与运载体的重组只需要DNA连接酶
D．该细菌的性状被定向改造
解析：选C　根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞。质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时应具有标记基因以便于检测目的基因是否导入受体细胞。基因与运载体的重组需要限制酶和DNA连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物的遗传性状。
12．下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是()
①利用杂交技术培育出超级水稻　②通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒　③胡萝卜经组织培养产生完整植株　④将苏云金芽孢杆菌的某些基因转移到棉花体内，培育出抗虫棉
A．①③B．①②④
C．①④D．①②
解析：选C　通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒属于诱变育种，其原理为基因突变；胡萝卜经组织培养形成完整植株属于无性生殖，体现了细胞的全能性。
13．在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanR)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。如图为获得抗虫棉的技术流程，请据图回答：
(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：提取目的基因、______________、将目的基因导入受体细胞、
________________________。
(2)要使运载体与该抗虫基因连接，A过程中首先应使用________进行切割。假如运载体被切割后，得到的分子末端序列为AATTCG，则能与该运载体连接的抗虫基因分子的末端是()
A．CGTTAAB．AATCCT
C．GCTTTAD．TAAATC
(3)切割完成后，用________将运载体与该抗虫基因连接，连接后得到的DNA分子称为________________________________________________________________________。
(4)来自苏云金杆菌的抗虫基因能在植物体内成功表达，说明苏云金杆菌和植物等生物共用________________________________________________________________________。
解析：(1)基因工程的四个步骤中，第二、四步分别是目的基因与运载体结合、目的基因的检测与鉴定。(2)切割目的基因和运载体时用同一种限制酶，以便切出的黏性末端能够完成碱基互补配对，并且能连接在一起。(3)目的基因和运载体结合时，用DNA连接酶催化该过程，形成的分子称为重组DNA分子。(4)同一种基因在不同生物体内合成了相同的蛋白质，说明这些生物的密码子与氨基酸的对应关系是相同的，即共用一套遗传密码。
答案：(1)目的基因与运载体结合　目的基因的检测与鉴定　(2)限制酶　A　(3)DNA连接酶　重组DNA分子　(4)一套遗传密码
14．通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答：
(1)从羊染色体中“剪下”羊的蛋白质基因的酶是________________________________________________________________________，
人体蛋白质基因“插入”后连接在羊染色体中需要的酶是____________。
(2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊染色体DNA中，原因是________________________________________________________________________，
人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是__________________________。
(3)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)你认为此类羊产的奶安全可靠吗？理由是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)剪取目的基因的酶是限制酶，将末端具有互补碱基的DNA片段连接起来的酶是DNA连接酶。(2)不同生物的DNA化学组成和空间结构相同，即具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以用动物病毒的DNA。(3)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。(4)此题为开放性问题，理由与观点相对应即可。
答案：(1)限制酶　DNA连接酶　(2)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列)　细菌质粒或病毒　(3)人体蛋白质基因在羊细胞内控制合成人体蛋白质　(4)安全，因为目的基因导入受体细胞后没有改变，控制合成的人体蛋白质成分没有改变(或不安全，因为目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分发生一定的改变)
15．如图表示利用基因工程培育抗虫棉过程的示意图，请据图回答下列有关问题：

(1)科学家在进行图中[①]操作时，要用____________分别切割运载体和目的基因，还要用________将运载体和目的基因连接起来，形成________。
(2)经过[②]操作将目的基因导入________，然后经过组织培养形成抗虫棉植株，此过程体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)下列是几种氨基酸对应的密码子，据此推断图中合成的多肽的前三个氨基酸的种类(按前后顺序排列)____________________________________。
(几种氨基酸对应的密码子：甲硫氨酸(AUG)、甘氨酸(GGA)、丝氨酸(UCU)、酪氨酸(UAC)、精氨酸(AGA)、丙氨酸(GCU)。)
(4)经过培养、筛选获得一株有抗虫特性的转基因植株。经过分析，该植株细胞中含有一个携带目的基因的DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交产生的F1中，仍具有抗虫特性的植株占总数的________。将上述抗虫棉植株的后代种子种植下去后，后代往往有很多植株不再具有抗虫特性，原因是__________________。要想获得纯合子，常采用的方法是________________。
解析：(1)切割运载体和目的基因要用同一种限制性核酸内切酶，使运载体和目的基因形成相同的末端，然后用DNA连接酶将运载体和目的基因连接起来形成重组质粒。(2)将目的基因导入受体细胞，经过组织培养形成抗虫棉植株。作为运载体必须具有标记基因，以便于进行筛选；能在宿主细胞中复制并稳定保存，才能表达一定的性状。(3)如图Ⅳ合成多肽的起始密码子是AUG，所以第一个氨基酸是甲硫氨酸，其余两个依次是丙氨酸(GCU)和丝氨酸(UCU)。(4)该抗虫棉植株是杂合子，根据基因分离定律，自交产生的F1中，具有抗虫特性的植株占总数的3/4，需要进行连续自交，才能获得稳定遗传的纯合子。
答案：(1)同一种限制性核酸内切酶　DNA连接酶　重组质粒　(2)受体细胞　具有标记基因　能在宿主细胞中复制并稳定保存　(3)甲硫氨酸、丙氨酸、丝氨酸　(4)3/4　发生了性状分离　连续自交

延伸阅读

基因工程及其应用（2）学案

作为优秀的教学工作者，在教学时能够胸有成竹，作为高中教师就要早早地准备好适合的教案课件。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点，帮助高中教师提前熟悉所教学的内容。我们要如何写好一份值得称赞的高中教案呢？小编经过搜集和处理，为您提供基因工程及其应用（2）学案，欢迎阅读，希望您能阅读并收藏。

第6章（从杂交育种到基因工程）
第课时课题名称
时间第周星期课型新授课主备课人张勤让
目标1.举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。
2.关注转基因生物和转基因食品的安全性。
重点基因工程在农业、医药等领域的应用二次备课
难点基因工程在农业、医药等领域的应用
自
主
学
习一、学生阅读课本104-105页第一段
依据课本归纳基因工程的应用两个主要方面
1、基因工程与作物育种
（1）我国科学家培育抗棉铃虫的转基因抗虫棉的相关问题
（2）该科技成果在环保上的重要作用
（3）人们利用基因工程方法培育出了的转基因作物和转基因动物。
2、基因工程和药物研制
转基因药物有那些？

二、学生阅读课本105-106页包括资料分析,明确:
1.什么是转基因生物？

2.什么是转基因食品？

3.讨论：转基因生物和转基因食品的安全性

生成问题：
精
讲
互
动下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答：
(1)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程?___。为什么?______________________。
(2)过程②、③必需的酶分别是、。
(3)在利用AB获得C的过程中，必须用___切割A和B，使它们产生相同的_，再加入，才可形成C。
(4)为使过程⑧更易进行，可用(药剂)处理D。等
(5)图中的B起到运载体的作用，它应该符合的条件为________，能起到这种作用的有等。图中的D是基因工程中的__细胞,能作这种细胞的有等。

达
标
训
练1．有关基因工程的成果及应用的说法，正确的是（）
A用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒
B基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物
C目前任何一种药物都可以运用在基因工程来生产。
D基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳定、品质优良和具有抗逆性的农作物。
2.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
3．与“限制性内切酶”作用部位完全相同的酶是：（）
A．反转录酶B．RNA聚合酶C．DNA连接酶D．解旋酶
4．1987年，美国科学家将萤火虫的萤光素基因转入烟草植物细胞，获得高水平的表达。长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表：（）
①萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同
②萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码/
③烟草植物体内合成了萤光素
④萤火虫和烟草植物合成蛋白质的方式基本相同
A．①和③B．②和③C．①和④D．①②③④
5．苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞是否已表达，其检测方法是：（）
A．是否有抗生素抗性B．是否能检测到标记基因
C．是否有相应的性状D．是否能分离到目的基因
6．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）进行基因操作一般要经过的四个步骤
是、、　、。

第2节(学案)　基因工程及其应用

学习导航

1.学习目标

（1）简述基因工程的基本原理。

（2）举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。

（3）关注转基因生物和转基因食品的安全性。

2.学习建议

（1）本节学习的重点是基因工程的基本原理和大致过程。在理解基因工程的基本原理的基础上，记住限制酶和质粒的特点以及基因工程的操作过程：用“工具”对目的基因进行“提、剪、拼、接、导、检”。从而进一步明确基因工程就是按照人们的意愿，把一种生物的基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。

（2）对几种常用育种方法进行列表比较，总结从杂交育种到基因工程发展的历程（见下表）。

育种方法

处理方法

原理

优缺点

实例

杂交育种

通过杂交使亲本优良性状组合或互换后连锁在同一品种上

基因重组

优点：可获优良性状新品种
缺点：育种年限长小麦矮秆、抗病新品种的培育

诱变育种

物理（射线照射、激光处理）或化学（用秋水仙素、硫酸乙二酯）方法处理动植物、微生物

基因突变

优点：加快育种进程，大幅度改变某些性状。缺点：有利个体不多，需大量处理供试材料青霉菌高产菌株的培育

单倍体育种

花药离体培养后用秋水仙素处理

染色体变异

明显缩短育种年限，可获纯优良品种普通小麦花药离体培养

多倍体育种

亲本（幼苗或种子）体细胞染色体数目加倍、染色体数加倍的配子、多倍体

染色体变异

优点：植株茎秆粗壮，果实、种子大，营养物质含量高。缺点：发育延迟、结实率低无子西瓜、含糖量高的甜菜

基因工程育种

将一种生物特定基因转移到另一种生物细胞内

基因重组

优点：定向地改造生物的遗传性状抗虫棉

（3）在了解基因工程各种应用的基础上，理解基因工程应用的利与弊。并搜集有关资料，进行思考，以分析、想像、推断和辩论相结合的方法，围绕基因工程的利与弊，分析讨论是否需要关注转基因食品和转基因生物。

自我测评

一、选择题

1.下列有关基因工程的叙述中，正确的是（）。

A.基因工程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，用另一种限制性内切酶处理运载体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

2.下列有关质粒的叙述中，正确的是（）。

A.质粒是广泛存在于细菌细胞内的一种颗粒状细胞器

B.质粒是仅存于细菌细胞中能自我复制的小型环状DNA分子

C.质粒只有在侵入宿主细胞后才能复制

D.质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立地进行

3.科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴的生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是（）。

A.定向提取生物体DNA分子　B.定向对DNA分子进行人工“剪切”

C.定向改造生物的遗传性状　D.在生物体外对DNA分子进行改造

4.采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法中，正确的是(　)。

①将毒素蛋白注射到棉受精卵中　②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中

③将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养　④将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵

A.①②　B.②③　C.③④　D.①④

5.1976年，人类首次获得转基因生物，即将人的生长抑制素因子的基因转入大肠杆菌，并获得表达。这里的表达是指该基因在大肠杆菌内（）。

A.能进行DNA复制B.能进行转录和翻译

C.能合成生长抑制素因子D.能合成人的生长激素

6.要将目的基因与运载体连接起来，在基因操作中应选用（）。

A.只需DNA连接酶B.同一种限制酶和DNA连接酶

C.只需限制酶　D.不同的限制酶和DNA连接酶

7.我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于（）。

A.普通棉的突变基因　B.棉铃虫变异形成的致死基因

C.寄生在棉铃虫体内的线虫基因D.苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因

8.实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。从大肠杆菌中提取的一种限制性内切酶EcorI，能识别DNA分子中的GAATTC序列，切点在G与A之间。这是应用了酶的（）。

A.高效性B.专一性C.多样性D.催化活性受外界条件影响

9.基因工程中常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是（）。

A.结构简单，操作方便B.繁殖速度快

C.遗传物质含量少D.性状稳定，变异少

10.下列各项中，说明目的基因完成了表达的是（）。

A.棉株中含有杀虫蛋白基因B.大肠杆菌中具有胰岛素基因

C.酵母菌中产生了干扰素　D.抗病毒基因导入土豆细胞中

11.下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是（）。

A.①②B.①③C.①④D.②③

12.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。“转基因动物”是指（）。

A.提供基因的动物B.基因组中增加外源基因的动物

C.能产生白蛋白的动物D.能表达基因信息的动物

13.下列关于限制酶的说法中，不正确的是（）。

A.限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布

B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

C.不同的限制酶切割DNA的切点不同

D.限制酶的作用是用来提取目的基因

14.下列各项中，与基因工程无关的是（）。

A.选择“工程菌”来生产胰岛素B.培育转基因抗虫棉

C.人工诱导多倍体D.利用DNA探针检测饮用水是否含有病毒

15.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）。

A.人工合成目的基因　B.目的基因与运载体结合

C.将目的基因导入受体细胞D.目的基因的检测和表达

二、非选择题

16.下图为表示从苏云金杆菌分离出来的杀虫晶体蛋白基因(简称Bt基因)及形成转基因抗虫植物的图解。请根据图回答下面的问题。

（1）在下列含有ATP、有关的酶的试管中，大量而快捷获取Bt基因最佳方案是（）。

（2）写出b过程的表达式：　。

（3）由于不同的Bt菌株产生的晶体蛋白质不同，其根本原因是由于组成不同菌株DNA的（）。

A.脱氧核苷酸种类不同　B.空间结构不同

C.脱氧核苷酸排列顺序不同　D.合成方式不同

（4）活化的毒性物质应是一种　分子，活化的毒性物质全部或部分嵌合于昆虫的细胞膜上，使细胞膜产生孔道，导致细胞由于平衡的破坏而破裂。

（5）任何科学技术都是双刃剑，谈谈转基因技术的利与弊：

17.右图是将人的生长激素基因导入细菌D细胞内，产生“工程菌”的示意图。所用的基因运载体为质粒A。若已知细菌D细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌后能正常表达。

(1)图中利用A和B产生的C称，它通常在体外完成，完成此过程使用的工具酶有。

(2)目前将C导入细菌的效率不高，在导入前一般要用处理细菌，以增大细菌细胞壁的通透性。

(3)在导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入了普通质粒，只有少数导入的是C。所以在基因工程的操作步骤中必须要有步骤。根据目的基因在质粒中插入的位置，完成此步骤的最好方法是。

(4)若将C导入细菌D后，目的基因在“工程菌”中表达成功的标志是。

(5)通过基因工程获得的工程菌D表现出一定的变异性，这种变异属于，试谈谈基因工程的优点:

。

参考答案

一、选择题

1.B　2.C　3.C　4.C　5.C　6.B　7.D　8.B　9.B　10.C　11.B　12.B　13.A　14.C　15.C

二、非选择题

16.（1）D

（2）

（3）C（4）多肽　渗透（5）此题为开放型，答案合理即可。提示：利：通过转基因技术创造抗病、抗虫、抗旱、抗除草剂、抗污染的植物新品种；转基因动物为人类器官移植提供广阔的前景。弊：制造超级杂草、超级细菌，转基因动物、转基因植物的出现引发物种入侵，有可能破坏原有的生态系统的稳定。

17.(1)重组质粒(重组DNA)DNA限制性内切酶、DNA连接酶(2)CaCl2

(3)目的基因的检测和表达选择对氨苄青霉素敏感的细菌(4)“工程菌”能合成生长激素(5)基因重组　基因工程实现了生物定向变异，克服了不同物种之间远缘杂交不亲和性

基因工程的应用

古人云，工欲善其事，必先利其器。教师要准备好教案，这是教师工作中的一部分。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣，帮助教师能够井然有序的进行教学。那么一篇好的教案要怎么才能写好呢？下面的内容是小编为大家整理的基因工程的应用，希望对您的工作和生活有所帮助。

辅导教案
基础链接温故知新
一、遗传变异与育种
1．利用________的原理，有目的地将两个或多个________的优良性状组合在一起，再通过选择和培育，创造新品种的技术叫杂交育种。通过诱变技术，使生物发生________，创造新的基因和基因型，从而改良生物品种。
2．单倍体育种的特点，其一，________，仅用2年即可获得可育纯种；其二，________，提高效率。多倍体育种常用的方法是用________处理萌发的种子或幼苗。
二、遗传与人类健康
1．由细胞中的________在结构或功能上发生了改变引起的人类疾病，称为遗传病。
2．基因治疗遗传病的一种方法是为细胞补上丢失的基因或________，以达到治疗的目的。
三、生物多样性
生物多样性包括生态系统多样性、物种多样性和________多样性。
一、1.基因重组　(优良)品种　基因突变
2．缩短育种年限　排除显隐性干扰　秋水仙素
二、1.遗传物质
2．改变病变的基因
三、遗传
聚焦科技扫描知识
随着基因工程的诞生和技术的发展，目前基因工程已成为生物科学的核心技术，已经广泛应用于农牧业和医药卫生等领域，并取得了巨大成就。
一、基因工程与遗传育种
1．转基因植物(transgenicplant)
(1)优点：克服了远缘种及种间杂交不育或不能杂交的障碍，产生我们所需要的优良性状。同时还缩短了育种周期。
缺点：技术难度大，技术要求高。
(2)产生过程：
ks5u
(3)成果：
植物基因工程的成果都是由两方面组成：一是外源基因来源；二是外源基因的表达成果。

①抗性转基因植物
抗虫植物：(杀虫基因)如棉、玉米、马铃薯、番茄等。
抗病植物：(抗菌蛋白基因)如烟草、番茄、苜蓿、马铃薯等。
抗除草剂植物：(抗除草剂基因)如烟草、番茄、马铃薯等。
抗盐碱植物：(调节细胞渗透压的基因)如大麦、番茄等。
抗旱植物：调节细胞渗透压的基因)如小麦、玉米、大豆。
抗寒植物：(抗冻蛋白基因)如番茄。
②改良植物品质
转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
2.转基因动物(transgenicanimal)
提高动物生长速度，导入的是生长激素基因而不是生长素基因。ks5u

转基因动物是指转入了外源基因的动物。
(1)提高动物的生长速度的基因：外源生长激素基因。
(2)成果：转基因鼠、转基因鲤鱼。
二、基因工程与疾病治疗
1．基因工程药物
基因工程药物，是重组DNA的表达产物。广义地说，凡是在药物生产过程中涉及用基因工程的，都可以称为基因工程药物。
青霉素是由青霉菌产生的，不是通过基因工程生产的。

利用基因工程培育“工程菌”来生产药品，是基因工程的低成本高效益的工程产业，可以通过转基因培育的工程菌(如大肠杆菌)生产人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗等。
(1)胰岛素
①化学本质：蛋白质。
②合成过程：
③作用：降血糖(治疗依赖型糖尿病的有效药物)。
(2)干扰素
①化学本质：糖蛋白。
②作用：抗病毒、抗细胞分裂和免疫调节等，治疗病毒性肝炎和肿瘤的药物。
(3)乙型肝炎疫苗：可用来预防病毒性肝炎，可通过疫苗增强人体的免疫能力。
下面以人胰岛素为例，图示转基因药物的生产过程。
2．基因治疗
(1)含义：向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。
(2)实例：第一例基因治疗是美国在1990年进行的。当时，有个小女孩由于体内腺苷酸脱氨酶缺乏而患了严重的复合型免疫缺陷症。科学家对她进行了基因治疗并取得了成功。这一开创性的工作标志着基因治疗已经从实验研究过渡到临床实验。1991年，我国首例B型血友病的基因治疗临床实验也获得了成功。

基因治疗的实质是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，并不是直接修复缺陷基因。

(3)基因治疗进行的程序
若T淋巴细胞中腺苷酸脱氨酶基因(ada)发生了突变，不能合成腺苷酸脱氨酶(ADA)，从而不能产生抗体，造成免疫功能低下，不能抵抗病原微生物的威胁。
通过基因治疗，使缺陷细胞得到修复，成千上万的转基因T淋巴细胞注射到患者体内，症状得到缓解。
(4)研究现状
有了一定的成果，但仍处于初级阶段。
三、基因工程与生态环境保护
基因工程可用于被污染环境的净化。
(1)利用基因工程技术对自然界存在的能够分解石油的细菌进行改造，大大提高分解石油的效率。
(2)用转基因开发具有生物可降解的新塑料，如聚羟基烷酯。
(3)利用转基因微生物吸收环境中的重金属、降解有毒化合物和处理工业废水。
纲举目张理清结构
基因工程自诞生以来，已经创造出了巨大的经济效益。在农牧业、医药和医学、环境保护等领域也展示出了美好的前景。[Ks5u]
突破难点化解疑点
1．以镰刀型细胞贫血症的治疗过程为例，说明基因治疗的过程。
探究发现：ks5u
步骤过程ks5u
获取正常的血红蛋白基因用限制性核酸内切酶从人的DNA分子中切取血红蛋白基因
形成重组载体DNA用同一种限制性核酸内切酶在载体DNA上切开一个切口，用DNA连接酶将正常血红蛋白基因连接在载体DNA上，形成重组载体
重组载体的转化与筛选将携带正常血红蛋白基因的重组载体导入患者的造血干细胞中，用选择培养基筛选出含重组质粒的造血干细胞
将含正常血红蛋白基因的造血干细胞回输给患者将携带正常血红蛋白基因的造血干细胞输入患者骨髓中，此造血干细胞产生含正常血红蛋白的红细胞，以根治镰刀型细胞贫血症

我的发现：

2．分析说明基因治疗存在的问题与伦理。
探究发现：(1)导入基因的稳定高效表达
导入的方法、使用的受体细胞等都会影响到基因导入的效率和基因的表达，因此在基因工程操作时要进行筛选和培养。骨髓作为受体细胞使用的最多，对它进行细胞培养、干细胞分化、使用造血因子等方法可增加基因的稳定高效表达。
(2)导入基因的安全性
导入的基因是否引起重要基因的失活或更严重地激活一个原癌基因，目前还不十分清楚，因此要重视基因的安全性问题。
(3)基因治疗与社会伦理道德
体细胞基因治疗是符合伦理道德的，但试图纠正生殖细胞遗传缺陷或通过遗传工程手段来改变正常人的遗传特征却引起争议。
我的发现：

3．利用微生物生产药物有何优越性？
探究发现：所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质基因，导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以下优越性：
(1)利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量的药品。
(2)可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，传统的胰岛素生产方式是从猪和羊的胰腺中提取，获得1g胰岛素大约需要100kg的猪胰脏，生产成本高，价格昂贵；但利用基因工程菌发酵生产即能大量生产(1000L大肠杆菌发酵液可得到100g胰岛素)，又不需要从动物或人体上获取原料。
(3)降低生产成本，减少生产人员和管理人员。
我的发现：

基因工程的应用教案

??疏导引导
1.植物基因工程的成果?
植物基因工程的成果都是由两方面组成：一是外源基因来源；二是外源基因的表达成果。虽然教材内容繁多，杂乱无章，但是我们在掌握时只要抓住植物基因工程的外源基因是什么，该基因是通过基因工程技术导入植物细胞，使其表达，产生人们所需要的产品，如抗虫转基因植物的外源基因是杀虫基因。外源基因还有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。成果是抗虫棉等。
2.动物基因工程的成果?
动物基因工程的成果也是由两方面组成：一是外源基因，如生长激素基因、肠乳糖酶基因、药用蛋白基因、抗原决定基因等；二是外源基因在动物体内的表达成果，如动物生长速率加快、转基因鲤鱼、乳房生物反应器、没有免疫反应的克隆猪器官。
3.基因工程药品?
利用基因工程培育“工程菌”来生产药品，是基因工程的低成本高效益的工程产业，可以通过转基因培育的工程菌生产人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素、白细胞介素、干扰素等。
4.利用微生物生产药物的优越性?
所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是将人们需要的某种蛋白质的编码基因构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比，它有以下优越性：?
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。?
（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖尿病患者每年所需的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学家用2000L大肠杆菌发酵液得到了100g胰岛素，相当于从1000kg猪胰脏中提取的量。又如，生长激素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长激素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。??
（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。
活学巧用
用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于…?（）?
A.克隆技术可以快速繁育优良性状的家畜?
B.现代转基因技术可迅速改变生物的基因组成?
C.现代生物技术迅速使新品种形成群落?
D.现代生物技术可克服远源杂交不亲和的障碍?
解题提示：群落是在一定自然区域内，相互之间具有直接和间接关系的各种生物的总和。解决该类题目的规律：基因工程是在两个物种之间转移基因，克服两物种之间由于生殖隔离不能进行基因交流的障碍。?
答案：ABD
下列实例中，涉及基因重组的是（）?
A.我国著名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种?
B.英国科学家利用细胞核移植技术克隆出小绵羊?
C.荷兰科学家将人乳高铁蛋白基因移植到牛体内并获得成功?
D.乘宇宙飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平常的大一倍以上?
解题提示：袁隆平培育出的超级水稻品种是利用杂交技术，根据基因重组原理培育成功的，故A对。C项为基因工程的产物，基因工程也是利用基因重组原理，把一种生物的基因转移到另一种生物体内，定向地改造生物的遗传性状，即把不同种生物的基因组合在一起，并得以表达的过程，故C对。B项克隆小绵羊的产生是无性生殖的过程，无基因重组现象。太空育种是利用基因突变原理，故B、D错。解决该类题目的规律：基因重组有两种类型：一是有性生殖过程中非等位基因的重新组合；二是DNA拼接技术即基因工程。?
答案：AC