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1、第2节(学案)基因工程及其应用第六章第2节基因工程及其应用第六章第2节基因工程及其应用一、教材分析本节简要介绍了基因工程的原理，使学生对基因工程有一个基本的相识。为了避开与选修3中基因工程的内容重复，教材没有过多地绽开介绍。教材结合实例介绍了基因工程在作物育种、药物研制、环境爱护等方面的应用，最终，将重点放在对转基因生物和转基因食品平安性的探讨上。二、教学目标1.学问目标（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）收集基因工程所取得的成果以及发展前景。（4）通过对书中插图、照片等的视察，学会科学的视察方法，培育学生收集和处理科学信息的实力、获得新学问的实
2、力、分析和解决问题的实力。2.实力目标（1）利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发觉的问题，培育自主学习实力。（2）通过制作模型的活动来模拟基因工程的操作过程，使学生在理解步骤的同时，切身体会基因工程的主要过程。（3）通过模拟听证会的活动，引导学生主动参加，乐于辩论、主动进行沟通与合作，从而培育学生对团结、互助和协调的合作精神，训练学生思维的灵敏性、逻辑性、广袤性及创建性，开阔学生的视野，提高学生的自学实力和良好的语言表达实力。3.情感看法与价值观目标(1)关注转基因生物和转基因食品的平安性。(2)进行角色扮演，使学生体验参加社会问题的探讨和决策的方法。（3）通过学习了解我国基因工程的发展前
3、景及成果，激发学生对于生物学问的爱好，开阔学生的思路，养成学生的爱国主义热忱，树立在学习上努力刻苦的决心。三、教学重点和难点1.教学重点(1)基因工程的基本原理。(2)基因工程的平安性问题。2.教学难点(1)基因工程的基本原理。(2)转基因生物与转基因食品的平安性。四、学情分析基因操作的工具和基本步骤，学生驾驭不好，甚至理解错误。该课的应用题较多，且难度较大不易驾驭。五、教学方法1.讲解归纳，探讨沟通2学案导学：见后面的学案。3新授课教学基本环节：预习检查、总结怀疑情境导入、展示目标合作探究、精讲点拨反思总结、当堂检测发导学案、布置预习六、课前打算1学生的学习打算：（1）完成预习学案，初步把握
4、基因工程的原理和方法步骤。（2）搜集到的有关基因工程应用的事例资料。2老师的教学打算：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延长拓展学案。七、课时支配：1课时八、教学过程(一)预习检查、总结怀疑检查落实了学生的预习状况并了解了学生的怀疑，使教学具有了针对性。（二）情景导入、展示目标。演示多媒体课件列举几种生物的不同性状，如下：（1）青霉菌能产生对人类有用的抗生素青霉素。（2）豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气。（3）人的胰岛素细胞能分泌胰岛素调整血糖的浓度。讲解并描述以上几种生物各自有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果，但是人类能不能改造基因呢？能不能使本身没有某特性状
5、的生物具有某个特定性状呢？例如，让禾本科植物能够固定空气中的氮气；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等药物。这样既节约了人力，又简化了生产，同时还不会对环境造成污染。这种设想能实现吗？回答是可以的。通过科学家们的不断努力，在20世纪70年头最终创立了一种能定向改造生物的新技术基因工程。（三）合作探究、精讲点拨。探究一：基因工程的原理老师利用“问题探讨”，提出问题，组织学生探讨、沟通看法。为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？推想这种“嫁接”怎样才能实现？这种“嫁接”对品种的改良有什么意义？杂交育种有哪些局限性？人类是否可以根据自己的意愿干脆定向变更生物。“你的想法很好，可是用什么样的方
6、法才能实现你的设想呢？”用类比的方法引导学生思索基因工程的大致步骤和所须要的工具：剪刀、针线、运载体等。并用问题启发学生：“你能想像这种剪刀加浆糊式的嫁接工作在分子水平的操作，其难度会有多大吗？”下面以EcoRI为例，构建重组DNA分子模型，体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。老师交代清晰EcoRI是已发觉的500多种限制性内切酶中的一种，它是一种从细菌中发觉的能在特定位置上切割DNA分子的酶。它的特别性在于，它在DNA分子内部“下剪刀”，特地识别DNA分子中含有的“GAATTC”这样的序列，一旦找到就从G和A之间剪断（参考教科书插图6-3）。用同一种限制性内切酶切割后的DNA片断其末端可以用连
7、接酶来缝合（参考教科书插图6-4）。这样“剪切拼接”就可以形成重组的DNA分子。将学生分成4个人一组，发给所需材料，可将构建模型的文字指导（参见选修3现代生物科技专题P.6“重组DNA分子的模拟操作”），复印后发给各组。老师提出问题：1.在制作模型时用到的工具（剪刀和不干胶）各代表什么？比较剪切后的DNA片断的末端切片，你发觉有什么特点呢？2.回顾在模型构建过程中，每一步的操作和所用到的工具以及形成的“产品”，你对重组DNA的操作有什么新的理解？老师启发学生思索重组后的DNA分子还须要特别的搬运工具运载到受体细胞（如大肠杆菌、动植物细胞）中。老师用图片或课件动画展示质粒的结构及特点。（教科书图
8、6-5）细胞拟核之外的小的环状DNA分子。借宿于细菌、霉菌、酵母菌等细胞里，对细胞的正常生活几乎没有影响。能够自主复制。可以简单地从细胞中取出或放入。这些特点使它能够胜任运载体的工作，携带目的基因进入细胞。老师用多媒体课件或与教科书插图6-6类似的示意图，简要归纳基因工程操作的基本步骤和大致过程。启发学生思索：想像科学家在分子水平上进行这一操作的精确性。多媒体展示探究思索题。1.基因工程育种与杂交育种、诱变育种相比，主要优点是什么？其原理是什么？2.限制酶有什么特点？3.假如用同一种限制酶切割不同的DNA，产生的黏性末端的碱基之间有什么关系？4目的基因能否干脆导入受体细胞？5.切割运载体和目的
9、基因往往是用同一种限制酶还是两种？为什么？6.受体细胞有哪些？7.基因工程的操作步骤？探究二：基因工程的应用老师：首先请各小组汇报课前收集到的有关基因工程应用的事例资料。学生分组汇报并沟通课前收集资料的状况。学生1：基因工程在农业上的应用主要表现在两方面：（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。（2）用基因工程的方法可培育出具有各种抗逆性的作物新品种。现在已培育出一批分别具有抗病、抗虫、抗除草剂、抗盐碱、抗病毒、抗干旱等性状的转基因农作物。1996至2000年的短短五年，全球转基因作物从170104hm2发展到4420104hm2，其推广速度使前所未有的。学生2：基因工程在
10、畜牧养殖业的应用基因工程在畜牧养殖业上的应用也具有广袤的前景，科学家将某种特定基因与病毒DNA构成重组DNA，然后，通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中，并由这种受精卵发育成新个体，这就是我们在前面提到的转基因动物。通过转基因动物人们可以获得所须要的各种优良品质。1982年，美国科学家将人的生长基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠的受精卵中，借腹怀胎后，产下的小白鼠比一般的大一倍，出现了前所未有的超级鼠，这是世界上第一只转基因动物。人们还用同样的方法，接连获得自然界中从来就不曾有过的超级绵羊和超级鱼等动物。例如：转基因绵羊，比一般绵羊生长快30，体型大0.5倍；又如，澳大利亚科
11、学家培育的转基因猪，4个月后可达90kg，生长速度比一般家猪提高100。学生3：基因工程与医药卫生基因工程在医药卫生领域的应用主要可概括为两个方面：（1）用于生产基因工程药品所谓基因工程药物就是先确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质，然后将限制该蛋白质合成过程的基因取出来，经过一系列基因操作，最终将该基因放入可以大量生产的受体细胞中去，这些受体细胞包括细菌、酵母菌、动物或动物细胞、植物或植物细胞，在受体细胞不断繁殖过程中，大规模生产具有预防和治疗这些疾病的蛋白质，即基因疫苗或药物。基因工程的方法由于不受原料的限制，可以高效率的生产出各种高质量、低成本的药物，如胰岛素、抗生素等。（2）用于基因
12、诊断和基因治疗基因诊断（展示DNA分子杂交过程的动画效果）基因诊断：运用基因分析对疾病作出诊断的方法，是遗传病最精确的诊断手段，也是一种威力强大的高新技术。传统诊断方法是通过表现型来推想基因型，而基因诊断是从基因着手来推断表现型，即绕过基因产物，通过干脆探查基因进行诊断，不受细胞类型和发病年龄的限制，可用于一切遗传病的诊断。基因诊断也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。用放射性同位素（如P）、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。癌细胞的病变过程，主要是由于基因调整限制失灵，
13、通过基因诊断，将发生紊乱的基因加以修复，有希望根治癌症。半乳糖血症是一种先天性糖代谢缺陷症，通过基因诊断，发觉病人缺少一个合成半乳糖转移酶的基因。若把半乳糖转移酶的基因转入缺乏这种基因的人体中，治疗这种先天性疾病将成为可能。基因诊断已用于镰刀状红细胞贫血症和地中海贫血症的诊断；对肠道病毒、疱疹病毒、腺病毒、肝炎病毒等引起的疾病，基因诊断技术已用于临床实践。基因治疗基因治疗，顾名思义，是指在基因水平上对人类疾病进行治疗。详细地说，它是利用基因转移或基因调控的手段，将正常基因转人疾病患者机体细胞内，取代致病的突变基因，表达所缺乏的基因产物。或者是通过基因调控的手段，有目的地抑制异样基因表达或重新开
14、启已关闭的基因，达到治疗遗传病、肿瘤、艾滋病、心血管等疾病的目的。学生4：基因工程在食品工业中的应用随着人类社会的发展，粮食危机越来越威逼着人类的生存与发展，利用基因工程可以为人类开拓新的食物来源。如鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达胜利，表明人们有希望从发酵罐里生产出人类须要的卵清蛋白。同样的，不久的将来，人们还可以从微生物中获得人们所须要的各种养分物质。学生5：基因工程应用于环保基因工程应用于环保，一方面基因工程方法可用于环境监测。据报道，用DNA探针可以检测饮用水病毒的含量。详细方法：用一个特定的DNA片段制成探针，与被测的病毒DNA杂交，从而把病毒检测出来。与传统方法相比具有快速、灵敏
15、的特点。传统的检测一次，需几天或几个星期的时间，精确度不高，而用DNA探针只需一天。据报道，能从1t水中检测出10个病毒来，精确度大大提高。基因工程还可用于净化环境。随着石油工业的快速发展，石油这种含有多种烃类的物质对环境造成很大的污染。自然界中，假单相杆菌的细菌能够分解石油，但是，每一种假单抱杆菌只能分解石油中的某一种成分。1975年，科学家用基因工程的方法，把能分解三种焊类的基因都转到能分解另一种烃类的假单抱杆菌内，创建出了能同时分解四种烃类的超级细菌。学生6：展望21世纪，将是基因工程快速发展和日臻完善的世纪，它将为人类带来巨大的效益，人们不光在基因工程的技术上取得突破，还将加速其产业化
16、的进程。基因工程将在人类生活的方方面面发挥它举足轻重的作用。（四）反思总结，当堂检测。老师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。设计意图：引导学生构建学问网络并对所学内容进行简洁的反馈订正。（见学案）（五）发导学案、布置预习。九、板书设计基因工程的概念基因的剪刀限制性内切酶基因操作的工具基因的针线DNA连接酶一，基因工程基因的运输工具运载体的基本内容提取目的基因基因操作的目的基因与运载体结合基本步骤将目的基因导入受体细胞目的基因的表达与检测二基因工程的应用1，基因工程与作物育种2,基因工程与药物研制3，基因工程与环境爱护十、教学反思1、奇妙布置预习作业，化“困难”为“简约”。由于基
17、因工程内容上的“高”与“新”，处理不好，会提高学习难度，令学生视高科技为畏途，致使教学流于形式。所以在课前以学生较为熟识的转基因抗虫棉的培育过程案例为预习作业，使学生首先从整体上了解基因工的四个步骤，起到了突破难点及培育自学实力的目的。2、奇妙运用构建模型及多媒体技术，化“抽象”为“形象”。对于基因工程，学生接触得少，只运用文字来教学会感到很抽象。如在讲授如何构建基因文库时，老师会供应一幅特别形象的插图，结合图文提出相应问题，诱导学生思索，从而把学习的留意力从简洁的死记硬背引导到分析、批判、创新等有利于学生终身发展的实力上来。6.2基因工程及其应用教学案 一、基因工程的原理阅读教材P10210
18、31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、基因工程的应用及平安性阅读教材P1041061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削减了农药用量，而且还削减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胜利的表达环境爱护实例利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，汲取环境中的重金属，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平安性(1)
19、观点一：转基因生物与转基因食品担心全，要严格限制。(2)观点二：转基因生物与转基因食品是平安的，应当大范围推广。 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.转基因食品平安吗？共研探究1如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的改变，请据图分析： (1)图中表示的酶依次是：限制酶，DNA连接酶，解旋酶，DNA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，请思索： (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
20、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。具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接。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肯定都具有抗虫特性，因为性状分别或变异，抗虫棉的子代可能会失去抗虫
21、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)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。切割结果：产生两个带有黏性末端或平末端的DNA片段。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连接酶作用对象：两个具有相同黏性末端或平末端的DNA片段。位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。结果：形成重组DNA。(3)常用的运载体质粒本质：小型环状DNA分子。作用：a.作为运载工具，将目的基因运输到受体细胞中去；b.用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。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
22、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基因工程的留意事项(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)获得目的基因、切割运载体须要用同一种限制酶，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聚合酶的区分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.推断正误(1)基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合。()(2)基
23、因工程的操作工具酶有限制酶、DNA连接酶及运载体。()(3)全部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BDNA连接酶可以复原DNA分子中的氢键C它们不能被反复运用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、功能均不发生变更，因此可以反复利用；DNA聚合酶在细胞内DNA分子复制
24、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胜利的基础基本单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸构成的。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。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胜利表达，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；
25、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使不同个体的优良性状集中在同一个个体上操作简便育种时间长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，需大量处理试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育，秋水仙素处理明显缩短育种年限子代均为纯合子技术困难，需与杂交育种协作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，提高养分物质含量只适用于植物，发育延迟，牢固率低三倍体无子西瓜基因工程育种基
26、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困难，生态平安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”的区分(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)对原品系养分器官“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
27、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()TCGAGCTTAACAGTTCCAAATTCGAGCTTCAGABCD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，是互补的，切点都是在G与A之间，识别序列为GAATTC
28、。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质粒存在于很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整个过程都须要酶的催化D基因工程属于分子水平的操作解析：选C目的基因的
29、导入及目的基因的检测与鉴定等步骤可以不须要酶的催化。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()该技术将导致定向变异DNA连接酶将目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因供应资料受精卵是志向的受体细胞ABCD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供应资料。动物的受精卵具有全能性，
30、是志向的受体细胞。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)该技术定向变更了酵母菌的性状，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，首先应运用_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表示目的基因的获得，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
31、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)从图示可以看出本试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RNAD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()催化具有互补配对的黏性末端的D
32、NA片段之间的连接催化具有不同黏性末端的DNA片段之间的连接催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成催化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ABCD解析：选D在DNA重组技术中，两个DNA片段之间必需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
33、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，其中分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()ADNA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：C5基因工程技术也称DNA重组技术，其实施时须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基因工程必需用到限制酶、DNA连接酶等工具酶，须要将目的基因与运载体结合，并导
34、入受体细胞，所以基因工程实施时须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，能避开育种的盲目性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，避开不了盲目性；杂交育种必需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
35、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()ADNA连接酶和解旋酶BDNA聚合酶和限制酶C限制酶和DNA连接酶DDNA聚合酶和RNA聚合酶解析：选C该步骤是基因工程的其次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平安性的叙述，正确的是()A基因工程常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，削减农药运用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DNAD若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界，则生产出来的
36、甘蔗不存在平安性问题解析：选B基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因；在基因工程的试验操作中肯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，则可能存在食品平安、环境平安等平安性问题。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使目的基因顺当导入受体细胞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使目的基因胜利表达后发出肉眼可见光波解析：选C发光蛋白由限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
37、后能使该生物发光，则说明完全的基因工程过程操作胜利。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用含除草剂的培育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，所以筛选的时候应当用含除草剂的培育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
38、的是()AX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须要DNA连接酶D该细菌的性状被定向改造解析：选C依据图示，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。质粒作为运载体须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须要限制酶和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，依据基因重组原理进行的是()利用杂交技术培育出超级水稻通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒胡萝卜经组织培育产生完整植株将苏云金芽孢杆菌的某些基因转移到棉花体内，培育出
39、抗虫棉ABCD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；胡萝卜经组织培育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探讨中，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育基上生长。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过程中首先应运用_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()ACGTTAABAATC
40、CTCGCTTTADTAAATC(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胜利表达，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，其次、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
41、：(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GGATCC，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须要的酶是_。(2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊染色体DNA中，缘由是_，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平安牢靠
42、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限制蛋白质的合成来限制生物的性状，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限制合成人体蛋白质(4)平安，因为目的基因导入
43、受体细胞后没有变更，限制合成的人体蛋白质成分没有变更(或担心全，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肯定的变更)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)经过操作将目的基因导入_，然后经过组织培育形成抗虫棉植株，此过程体现了质粒作为运载体必需具备的两个条件是_、_。(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(按前后依次排列)_。(几种氨基酸对应的密码子：甲硫氨酸(AUG)、
44、甘氨酸(GGA)、丝氨酸(UCU)、酪氨酸(UAC)、精氨酸(AGA)、丙氨酸(GCU)。)(4)经过培育、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，后代往往有许多植株不再具有抗虫特性，缘由是_。要想获得纯合子，常采纳的方法是_。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
45、过组织培育形成抗虫棉植株。作为运载体必需具有标记基因，以便于进行筛选；能在宿主细胞中复制并稳定保存，才能表达肯定的性状。(3)如图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，依据基因分别定律，自交产生的F1中，具有抗虫特性的植株占总数的3/4，须要进行连续自交，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发生了性状分别连续自交 基因工程的应用 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，创建新品种的技术叫杂交育种。通过诱变技术，使生物发生_，创建新的基因和基因型，从而改良生物品种。