高中生物 第一章 基因工程 1.2 关注基因工程导学案苏教版选修3

高中生物第一章基因工程 1.2 关注基因工程
导学案苏教版选修3
基因工程的应用
【教学目标】
1、举例说出基因工程在农业、医疗和环境保护等方面的具体应用及取得的丰硕成果，讨论转基因生物的利与弊。

2、关注基因工程的进展；认同基因工程的应用促进生产力的提高。

【重难点】
XXXXX：
1、教学重点：基因工程在农业和医疗等方面的应用；
2、教学难点：基因治疗的基本原理和应用。

【知识归纳】
一、动物基因工程的应用和成果：
1、提高动物的生长速度，提高产品产量：外源基因。

2、改善畜产品的品质：优良基因药用基因；成果：生物反应器—使作物抗除草剂。

【例2】
抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是 ( )
A、抗病毒转基因植物，可以抵抗所有病毒
B、抗病毒转基因植物，对病毒的抗性具有局限性或特异性
C、抗病毒转基因植物可以有效地抗害虫
D、抗病毒转基因在植物体内可以稳定遗传，不会发生变异
三、转基因生物：
1、转基因生物是指利用技术导入培育出的，能够将新性状稳定地遗传给后代的生物。

2、运用基因工程改良动植物品种最突出的优点是：能打破。

四、基因诊断和基因治疗
1、基因诊断是采用的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体等；
2、基因治疗（详见教材P23之“拓展视野”）：（1）是指利用正常基因来缺陷基因的治疗方法。

（2）成果：将基因导入患者的淋巴细胞。

其操作的主要步骤是：。

【例3】
基因治疗是指 ( )
A、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
B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
C、运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常
D、运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
【典例解析】
【例4】
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目的就是培养体型巨大、品质优良的动物
C、基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
D、目前，在发达国家，基因治疗已普遍用于临床实践
【例5】
随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐年增加。

但害虫的抗药性也不断增强，对农作物危害仍然很严重。

如近年来，棉铃虫在我国大面积暴发成灾，造成经济损失每年达100亿以上。

针对这种情况，江苏农科院开展“转基因抗虫棉”的科技攻关研究，成功地将某种细菌产生抗虫毒蛋白的抗虫基因导人棉花细胞中，得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80％以上。

就以上材料，分析回答：(1)抗虫基因之所以能导入植物体内，原因是。

(2)“转基因抗虫棉”具有抗害虫的能力，这表明
棉花体内产生了抗虫的物质。

这个事实说明，害虫和植物共用一套，蛋白质合成的方式是的。

（“相同”或“不同”）(3)“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可表示为。

(4)该项科技成果在环境保护上的作用是(5)科学家预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的植株，此现象来源于(6)基因导人工程技术已在多方面得到应用，请各举一例说明该技术的应用可能带来的正负面影响。

【反馈练习】
班级姓名（）
1、科家常选用的细菌质粒往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是
A、提高受体细胞在自然环境中的耐热性
B、有利于检测目的基因否导入受体细胞
C、增加质粒分子的相对分子质量
D、便于与外源基因连接（）
2、“转基因动物”是指
A、提供基因的动物 B 、基因组中导入了外源基因的动物
C 、能产生蛋白质的动物
D 、能表达基因的信息的动物（）
3、切取某动物合成生长激素的基因，用某种方法将此基因转移到鲇鱼的受精卵中，从而鲇鱼比同类个体大3～4倍，此项研究遵循的生物学原理是
A、基因突变，DNA→RNA→蛋白质
B、基因工程，DNA→tRNA→蛋白质
C、细胞工程，DNA→RNA→蛋白质
D、基因重组，DNA→RNA→蛋白质（）
4、下列各项不属于基因工程在实际中的应用的是
A、转基因抗虫棉的培育成功
B、利用DNA探针检测饮用水中有无病毒
C、培育工程菌使之能产生胰岛素
D、将甲种植物细胞内的叶绿体移入乙植物细胞内（）
5、运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用，保护农业生态环境。

根据以上信息，下列叙述正确的是
A、Bt基因的化学成分是蛋白质
B、Bt基因中有菜青虫的遗传物质
C、转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因
D、转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物（）
6、利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30％，体型大50％，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用
A、乳腺细胞
B、体细胞
C、受精卵
D、精巢（）
7、基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述中不正确的是
A、基因治疗可使人类遗传病得到根治
B、基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法
C、以正常基因替换致病基因属于基因治疗的一种方法
D、基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞（）
8、下列有关基因工程技术的应用中，对人类不利的是
A、制造“工程菌”用于药品生产
B、创造“超级菌”分解石油、DDT
C、重组DNA诱发受体细胞基因突变
D、导人外源基因替换缺陷基因（）9（多选）科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。

这一过程涉及A DNA按照碱基互补配对原则自我复制 B DNA以其一条链为模板合成RNAC 按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质 D RNA以自身为模板自我复制
10、请阅读下列几段文字后回答：
A、有人把蚕的DNA分离出来，用一种酶“剪切”下制造丝蛋白的基因，再从细菌细胞中提取一种叫“质粒”的DNA分子，把
它和丝蛋白基因拼接在一起再送回细菌细胞中，结果，此细菌就有生产蚕丝的本领。

B、法国科学家发现，玉米、烟草等植物含有类似人体血红蛋白的基因，如加入“Fe”原子，就可以制造出人的血红蛋白，从而由植物提供医疗中所需要的人体血液。

C、1991年，我国复旦大学遗传所科学家成功的进行了世界上首例用基因疗法治疗血友病的临床实验。

D、江苏农科院开展转基因抗虫棉花的研究，得到的棉花新品种对棉铃虫等害虫毒杀效果高达80%~100%。

（1）所有这些实验均隶属于工程；上述这些实验的结果，有没有生成前所未有的新型蛋白质？。

（2）A段中培育出的细菌能生产蚕丝，说明。

（3）B段中由玉米、烟草的基因生产人类血红蛋白为什么要加入“Fe”原子？。

（4）人类基因组计划（HGP）测定了人体中条染色体的双链DNA分子的脱氧核苷酸序列，C段中血友病基因疗法中有关的染色体是染色体；（5）“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递可以表示为，该项科技成果在环境保护上的重要作用是。

11、基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和沙漠改造方面显示了良好的前景，荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜菜、马铃薯等)中并获得有效表达，使“工程植物”增强耐旱性和耐寒性。

(1)上述材料中培育“工程
植物”，使之增强耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：①，②，③，④。

(2)“基因表达”的含义是：。

(3)写出该酶基因在植物体内的表达过程：。

12、下图表示从苏云金芽孢杆菌分离出来的杀虫晶体蛋白质基因(简称Bt基因)及形成转基因抗虫植物的图解。

请回答：(1) Bt基因中遗传信息表达的过程可表示为：。

（2）图中“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过多吸水破裂。

(3)我国在“863”计划资助下开展了Bt抗虫棉育种等研究，这会对、和农业可持续发展产生巨大影响。

第一章基因工程第2节基因工程的应用（第2课时）
【教学目标】
1、简述转基因生物与食品安全、生物安全和环境安全等方面的观点。

2、说出能充当生物武器的病原体；举例说出生物武器给人类带来的威胁。

3、关注转基因生物的安全性问题，认同对生物技术安全性问题讨论的必要性。

4、形成对待转基因生物安全性问题的理性、求实的态度；形成坚决禁止生物武器、维护世界和平的态度。

5、在互联网上查阅和收集我国转基因食物案例性的监控和预防措施等方面的资料，参与转基因生物安全性的讨论和交流，能够对不同的观点运用生物学知识加以理解和辨析。

【重难点】
XXXXX：
1、关注转基因生物的安全性问题；
2、举例说出生物武器的危害。

【知识归纳】
一、转基因生物的安全性问题：
1、转基因植物的安全性：（1）食用安全性问题；专家呼吁应在相应食品上加特殊标识。

（2）对生态系统的影响：①是否会因转基因植物的扩散而对生物多样性构成潜在的风险和威胁，如转基因植物扩散到种植区外变成野生种或杂草；②导入的目的基因是否会漂移到其他物种而导致自然界的混乱，如转基因植物的外源基因与细菌或病毒杂交，重组出有害的病原体；可能使杂草成为“超级杂草”；③是否会因大面积种植后，其残体分解物和根际分泌物影响生态系统的稳定性。

2、转基因动物的安全性：
(1)对人体健康的影响；（2）对生态系统的影响。

3、理性看待转基因技术：
（1）建立相应的评估和预警机制；制定政策和法规，如《基因工程安全管理办法》；（2）遵守科学研究道德。

[拓展]：我国为了保证转基因食物的安全性，都采取了哪些监控和预防措施？（1）立法是监控农业转基因生物安全的有力措施。

例如，制定了《农业生物基因工程安全管理实施办法》、《转基因农产品安全管理临时措施》等。

（2）多环节监控。

转基因农作物研究、从实验室走向大田试验各阶段，以及产品商品化都有相应法规或规定进行严格的监控，只有在每一阶段试验获得认可证书后，才可进入下一阶段。

比如，大田试验就分为：①中间试验阶段，②环境释放阶段，③生产试验阶段。

（3）安全评价内容具体而严格。

食物安全性评价内容：营养成分是否改变？是否存在抗营养因子？是否存在毒性、过敏性蛋白等。

环境安全评价内容：转基因植物是否变得易得病？对周围植物有什么影响？是否可能变成杂草？会不会把外源基因转移给其他生物等。

二、生物武器的危害性：
1、可充当生物武器的病原体：有许多细菌如、；病毒如和等微生物。

2、生物武器的危害：（1）炭疽杆菌：传染性极强，感染者死亡率极高，可能致命；该病可用来治疗，但若在炭疽杆菌中引入一种基因，它就能降解，使之失去杀菌作用。

（2）埃博拉病毒：极易传染，可在7d内使 %的感染者死亡。

3、利用转基因技术，在一些不致病的微生物体内插入基因，或在一些致病的细菌或病毒中插入能对抗普通疫苗或药物的
基因，就会培育出新致病微生物或新的抗药性增强的致病微生物，它们可能被制造成容易、便于、更强的生物武器。

4、计划的完成为生物武器的研制创造了条件，生物武器理论上的特异识别能力很高，因此，针对某一种族人群基因组特征制造的生物武器，便可以杀伤预想中的。

[拓展]：生物武器具有致命性、传染性强、生物专一性、面积效应大、危害时间长、难以发现等特点。

（1）致命性、传染性强。

一旦发生病例，易在人群中迅速传染流行，造成人员伤亡，甚至造成社会恐慌。

（2）生物专一性。

生物武器可以使人、牲畜感染得病，并能危及生命，但是不破坏无生命物体，例如武器装备建筑物等。

（3）面积效应大。

现代生物武器可将生物战剂分散成气溶胶状达到杀伤目的。

这种气溶胶技术在适当气象条件下可造成大面积污染。

（4）危害时间长。

在适当条件下，有的致命微生物可以存活相当长的时间，如Q热病原体在毛、棉布、土壤中可存活数月，球孢子菌的孢子在土壤中可以存活4年，炭疽杆菌芽胞在阴暗潮湿土壤中甚至可存活10年。

（5）难以发现。

生物战剂气溶胶无色、无味，不容易发现，若在夜间或多雾时偷偷使用就更难及时发现。

目前主要的生物武器有6种：炭疽杆菌、鼠疫杆菌、天花病毒、出血热病毒、兔热病杆菌和肉毒杆菌毒素。

5、生物科学技术是一把“ ”，既可在许多方面造福人类，也可能因用于制造而造成灾难。

【典例解析】
【例1】
20世纪90年代，乌干达木薯业遭到了病害的毁灭性打击。

科学家究其原因发现，是一种新的病毒引发的疾病，而这种新病毒是由两种已知病毒重组产生的。

这一事实有力地支持了下列哪一观点（）
A、转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存
B、导入转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌或病原体杂交，从而重组出对人类或其他生物有害的病原体
C、转基因植物的抗除草剂基因，有可能通过花粉传播而进入杂草中，使杂草成为除不掉的“超级杂草”
D、抗虫棉能抵抗棉铃虫，但随着棉铃虫抗性的增强，抗虫棉有可能被淘汰
【例2】
下列不能作为生物武器的生物是（）
A、炭疽杆菌
B、伤寒杆菌
C、乳酸菌
D、天花病毒
【例3】
面对转基因技术的利弊，正确的做法是（）
A、趋利避害，不能因噎废食
B、不加区分，全盘接受
C、应停止有关的实验 D，坚决抵制转基因生物
【例4】
阅读以下材料，回答问题：
自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼研究取得长足进步。

如转入生长激素（GH）基因的鱼生长速度快,饵料转化率高。

但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。

最近，我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然系统。

（1）转基因鱼成功的重要物质基础是。

（2）已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的GH基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是。

（3）转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以至生长快于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。

其可能的原因是。

（4）鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，试分析引起生态安全性问题的原因是。

（5）多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，刘筠等最近培育成功的三倍体“湘云鲫”，其形成过程是，试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因是。

【反馈练习】
班级姓名（）
1、下列关于转基因生物引发的安全性问题的叙述，错误的是
A、转基因生物引发的安全性问题包括食物安全、生物安全、生态环境安全等
B、转基因生物引起安全性问题原因之一是外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的
C、转基因生物引发的安全性问题是无法弥补的
D、转基因生物有可能造成安全性问题，但不能一概而论（）
2、下列不是转基因食物潜在安全隐患的是
A、转基因植物有可能合成出对人体有直接毒性或潜在毒性的蛋白质
B、转基因植物合成的某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏原
C、某些转基因生物可以合成干扰素，进入人体增强相应细胞的免疫力
D、某些基因足以使植物体内某些代谢途径发生变化，导致转基因作物营养成分的改变（）
3、如果科学家通过转基因技术，成功改造了某女性血友病患者的造血干细胞，使其凝血功能全部恢复正常，那么预测该女性与正常男性结婚后所生子女的表现型为
A、儿子、女儿全部正常
B、儿子、女儿中各一半正常
C、儿子全部患病、女儿全部正常
D、儿子全部正常，女儿全部患病（）
4、以下有关炭疽杆菌的特点，不正确的是出境
A、传染性极强
B、感染者死亡率极高
C、只要有0、01mg就能引发炭疽病
D、造成人的神经失常（）
5、对于用重组基因技术制造的全新致病菌，以下说法不正确的是
A、受感染者会突然发病
B、受感染者无药可医
C、会造成极度恐慌
D、可以用疫苗预防（）
6、（多选）能充当生物武器的病原体是
A、天花病毒
B、霍乱弧菌
C、炭疽杆菌
D、金色葡萄球菌（）
7、（多选）1998年6月27日，中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中，重申了在任何情况下对于生物武器的态度是
A、不发展
B、不生产
C、不储存
D、不反对生物武器的技术发展（）
8、（多选）若转基因技术被滥用，恐怖组织就可以
A、把蜡状杆菌通过转基因技术改造成像炭疽杆菌一样的致病菌
B、把炭疽杆菌基因通过转基因技术重组到人体内，使人具有免疫力
C、把流感病毒基因改造，只会使具有某种易感基因的人群感染，而其他人却不易感染
D、将生物毒素分子的基因与流感病毒的基因拼接在一起（）
9、（多选）下列关于基因工程的叙述，错误的是
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、培育成抗除草剂的作物新品种，导人抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
10、如右图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”示意图，所用载体为质粒A。

已知细菌B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B后，其上的基因能得到表达探究：(1)如何将目的基因和质粒相结合形成重组质粒(重组DNA分子)? 。

(2)目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高：导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，
有的导入的是普通质粒A，只有少数导入的是重组质粒。

此处可以通过如下步骤来鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒：
将得到的细菌涂抹在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长
的就是导入质粒A或重组质粒的，反之则没有。

使用这种方法鉴
别的原因是。

(3)若把通过鉴定证明导入了普通质粒A或重组质
粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，会发生的现象是。

(4)导入细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么? 。

第一课时：
【例5】
细菌与棉花的DNA组成，结构相同毒蛋白密码子相同复制DNA（基因） RNA蛋白质减少农药对环境的污染，保护生态环境或生态平衡基因突变正面：基因治疗和基因诊断，转基因动植
物与农牧业、环境监测、净化污染、生物制药等负面：重组的基因可能使生物发生突变，生态遭受破坏，滥用基因工程制造生物
武器、重组基因的生物可能产生一些难以预测的危害等。

10、（1）基因没有（2）蚕的丝蛋白基因在细菌体内得以
表达（3）人类的血红蛋白是一种含Fe的特殊蛋白质（4）24 X
（5）DNA→RNA→蛋白质减轻农药对环境的污染基因突变或基因重组
11、海藻糖糖合成基因的获取构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因检测与鉴定基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状酶基因m RNA海藻糖合成酶12 Bt基因m RNA 原毒素多肽渗透农业害虫防治环境保护第二课时：例4（1）遗传物质都是DNA （2）1146 （3）合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成（4）转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因，具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争，引起生态危机。

（5）转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体，然后二倍体与四倍体杂交形成三倍体。

三倍体不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交，竞争引起生态危机。

练习第10题答案：（1）①用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有黏性未端的切口。

②用同种限制酶切割目的基因，产生相同的黏性未端。

③将切下的目的基因片段插入质粒的切口处再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。

（2）普通质粒A和重组质粒都含有抗氨苄青霉素基因（3）有的能生长；有的不能生长（导入普通质粒A的细菌能生长，因普通质粒A上有抗四环素基因；导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因插在抗四环素基因中，使其结构被
破坏。

）（4）受体细胞通过转录和翻译过程合成出相应的蛋白质，即人的生长激素。