基因工程及其应用学案

《基因工程及其应用》学案
张建尚/;江苏
【学习目标】站得高——明确学习目标。

1.简述基因工程的大体原理；
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物的安全性。

【重点和难点】
重点：1.基因工程的大体原理；
2.基因工程的安全性问题。

难点：1.基因工程的大体原理；
2.转基因生物与转基因食物的安全性。

【学法提示】
1.动手画出限制性核酸内切酶对特定核苷酸序列的切割及切割片段的连接，熟悉粘性结尾，明白得限制性核酸内切酶、DNA 连接酶的特点和作用。

2.依照重组DNA 技术的一样进程图解，一一明白得各步骤的方式、作用。

3.通过小组讨论，总结出基因工程在农业、医药等领域的应用，举例说明转基因生物和转基因食物的安全性。

【课前预习】起步稳——知识源于生活。

1.基因工程又叫做 ① 或 ② 。

确实是依照人们的意愿，把一种生物的基因提掏出来，加以 ③ ，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的 ④ 。

基因工程的大体工具中“基因剪子”是指 ⑤ ，“基因针线”是指 ⑥ ，运输工具是 ⑦ 。

2.限制性核酸内切酶的作用是 ① ，DNA 连接酶的作用是 ② ，运载体的作用是 ③ ，经常使用的运载体有 ④ 、 ⑤ 和动植物病毒等。

3.基因工程的操作一样要经历 ① 、 ② 、 ③
和 ④ 。

4.转基因抗虫棉的抗虫基因来自 ① ，该基因能产生 ② 的蛋白质晶体，使棉铃虫等害虫瘫痪死亡。

抗虫基因作物的利用，不仅减少了农药的利用，降低生产本钱，而且还减少了 ③ 。

传统上生产胰岛素是从动物的 ④ 中提取，产量低，价钱昂贵，远远不能知足需求。

可科学家将 ⑤ 与大肠杆菌的 ⑥ 重组，并在大肠杆菌体内成功表达，取得高质量、低本钱的胰岛素。

5.一名生物学家宣布：老鼠食用了转基因马铃薯后，肾、脾和消化道都显现了损伤，体重和器官重量减轻，免疫系统受到破坏。

这说明转基因生物和转基因食物是 ① ；转基因食物的组成与非转基因食物一样，都是由氨基酸、蛋白质和碳水化合物组成的，从理论上分析转基因生物和转基因食物是 ② 。

答案1.①基因拼接技术②重组DNA 技术③修饰改造④遗传性状⑤限制性核酸内切酶⑥DNA 连接酶⑦运载体2.①识别特定的核苷酸序列并在特定的切点上切割DNA 分子② 连接DNA 骨架上的缺口③将外源基因导入受体细胞④质粒⑤噬菌体 3.①提取目的基因②目的基因与运载体结合③将目的基因导入受体细胞④目的基因的表达和检测
4.①苏云金芽孢杆菌②毒性很强的③农药对环境的污染④胰腺⑤胰岛素基因⑥DNA 分子
5.①不安全的②安全的
【课堂探讨】走得欢——探讨成长欢乐。

1.限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是-G ↓GATCC-，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是-↓GATC-。

在质粒上有酶
Ⅰ的一个切点，在目的基因的双侧各有1个酶Ⅱ的切点。

（1）请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性结尾。

①
（2）请画出目的基因双侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性结尾。

①
（3）在DNA 连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性结尾可否连接起来？什么缘故？ ① 。

—GGATCC — —CCTAGG —
用酶Ⅰ切割 用酶Ⅱ切割 —GATC ……GATC —
—CTAG ……CTAG —
2.以下是基因工程的一样进程示用意。

（1）分离目的基因需要 ① 酶，该酶的特点是 ② 。

（2）质粒在该进程中所起的作用是 ① ，在 ② 酶的作用下，目的基因与载体形成重组质粒。

（3）将重组DNA 分子导入受体细胞时，有的全然就没有导入，因此必需进行 ① ，目的基因成功导入受体细胞的标志是 ② 。

（4）目的基因的表达进程包括 ① 和 ② 两步。

3.阅读分析
（1）棉铃虫是一种严峻危害棉花的害虫。

我国科学家发觉一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而此毒蛋白对人畜无害。

通过基因工程的方式，我国已将该毒蛋白基因移人棉株细胞内并实现成功表达。

由于棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡，因此该棉花新品种在1998年推行后，已取得了专门好的经济效益。

毒蛋白对人畜无害，但能使棉铃虫致死，从蛋白质的特性看，蛋白质具有 ① 性；题中“毒蛋白基因转入棉花植株内并实现成功表达”中的“成功表达”含义是指
② ；该项科学功效在环境爱惜上的重要作用是 ③ 。

（2）利用基因工程的
利用基因工程生产的胰岛素能够医治 ① ，乙肝疫苗能够预防
4.阅读分析：
几年来已将操纵酯酶合成的基因分离出来，通过生物工程技术将它导入细菌体内，并与细菌内的DNA 分子结合起来。

通过如此处置的细菌仍能割裂繁。

请依照上述资料回答：
（1）酯酶的化学本质是 ① ，基因操纵酯酶合成要通过
② 和 ③ 两个进程。

通过生物工程产生的细菌，其后代一样能分泌酯酶，这是由于 ④ 。

（2）请你具体说出一项上述科研功效的实际应用：
① 。

（3）试举一例说明转基因细菌有可能显现的安全性问题： ① 。

答案1.（1）① （2）① （3）①能够连接。

因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性结尾是相同的（或是能够互补的）2.（1）①限制酶②识别特定的核苷酸序列并在特定的切点上切割DNA 分子（2）①作为目的基因的运载体② DNA 连接（3）①挑选②受体细胞中表达产生出蛋白质（4）①转录②翻译3. （1）①特异②毒蛋白基因在棉花细胞内合成出毒蛋白③减少了农药对环境的污染（2）①糖尿病②乙肝4.（1）①蛋白质②转录③翻译（2）①用于降解污水中的有机磷农药，以爱惜环境（3）①重组出病原微生物、造成二次污染等（答案合理即可）
【知识体系】
—G GATCC — —CCTAG G — — GATC — —CTAG —
【课堂巩固】跑得快——擅长学习，手不释卷！
运用现代生物技术的育种方式，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。

这一品种在生长进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。

（1）Bt 毒蛋白基因的大体组成单位是 ，Bt 毒蛋白的大体组成单位是 ，Ti 质粒的化学本质是 。

（2）切割Bt 毒蛋白基因和Ti 质粒的工具是 ，将二者组成重组质粒的工具是 ，Bt 毒蛋白基因插入Ti 质粒后，不能阻碍Ti 质粒的 。

若目的基因导入的是植物体细胞，则a 进程
是 。

转基因抗虫油菜的培育是不是成功，最简便的检测方式是 。

（3）假设质粒被切割后，取得的分子结尾序列为 ，则能与该载体连接的抗病基因分子结尾是 。

（4）已知转基因油菜中杀虫蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。

而该杀虫蛋白对人类的风险相对较小，缘故是人类肠上皮细胞表面 。

（5）转基因抗虫农作物的种植在环境爱惜方面所起的作用是 。

但转基因抗虫农作物也有可能将抗虫基因传给近缘杂草，使杂草也具有抗虫性，这说明转基因生物具有 （填安全或不安全）的一面。

答案（1）脱氧核苷酸；氨基酸；小型环状DNA （2）限制性核酸内切酶（限制酶）；DNA 连接酶；复制；植物组织培育；用油菜叶饲喂害虫（3） （4）无相应的特异性受体（5）减少农药利用和对环境的污染；不安全 【课后作业】步步高——巩固功效，对答如流！ 以重组DNA 技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。

请回答下列问题：
（1）以下是含有抗虫基因的DNA 片段，构建重组DNA 分子所用的限制性内切酶作用于图中的 处，DNA 连接酶作用于 处（填“a ”或“b ”）。

（2）输送目的基因进入受体细胞的载体一样选用病毒或 ，后者的化学本质是 。

（3）由于重组DNA 分子成功导入受体细胞的频率低，因此在转化后通常需
要进行 操作。

（4）将抗虫基因别离导入棉花细胞与酵母菌，从二者中合成的抗虫蛋白在
功能和 序列上是相同的，抗虫蛋白的合成进程包括
和 两步。

（5）若将抗虫基因导入棉花的 细胞内，则不需要通过植物组织培育技术培育成抗虫棉植株。

(6) 转基因技术有利有弊，请各举一例加以说明：
有利方面： 。

有害方面： 。

答案（1）a ；a （2）质粒；小型环状（双链环状、环状）（3）挑选（4）氨基酸；转录；翻译（5）受精卵（6）有利方面：生产基因工程药物、培育优良动、植物新品种；有害方面：可能引发环境问题、食物安全性问题等（答 C T G C A G G A C G T C -G -CTTAA
Ti 质粒 AATTC-
G-
案合理即可）。