高中生物技术与生物工程基因工程和蛋白质工程第1节基因工程的原理学案
2017-2018年高中生物 第一单元 生物技术与生物工程 第一章 基因工程和蛋白质工程 第1节 基因工程的原理教案
3．载体 (1)常用载体——质粒 质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核 DNA 之外，并具有自我复 制能力的小型环状 DNA 分子。 (2)载体的条件 ①能够在宿主细胞中稳定地保存，并能够复制，以便提供大量的目的基因； ②具有多个限制酶切割位点，便于与外源基因结合； ③具有标记基因，便于进行检测和筛选。 (3)其他载体 在基因工程中使用的载体除质粒外，还有 λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
首次提取出_核__酸__限__制__性__内__切__酶___ 提取了_T__4D__N_A__连__接__酶____
构建了世界首例__体__外__重__组__的__杂__合__D_N__A_分__子____ 成功培育出_双__重__抗__性__大__肠__杆__菌_____
2.操作工具 (1)核酸限制性内切酶——“基因手术刀”
2．一般程序
(1)目的基因的获得 ①目的基因：在基因操作中使用的__外__源__基__因____。
②获取方法
ⅰ.
直
接
分
离
法
：
直
接
从
基因组 ________
中
获
取
目
的
基
因
，
最
常
用
的
方
法
是
“__鸟__枪__法__”，又称“霰弹法”。 ⅱ.人工合成法：主要包括__反__转__录__法____和__化__学__合__成__法____两种。
高中生物 第一章 基因工程 1.1.3 蛋白质工程导学案苏教版选修3
高中生物第一章基因工程 1.1.3 蛋白质工程导学案苏教版选修3【课标要求】简述蛋白质工程【教学目标】1、简述蛋白质工程的基本原理2、举例说出蛋白质工程的应用和发展【教学过程】知识点一、蛋白质工程的概念和原理1、蛋白质工程是指通过_____________与______________等技术了解蛋白质的_________和__________，并借助计算机辅助设计、_____________和_____________改造_________，以__________改造天然蛋白质，甚至创造自然界中___________________的技术。
2、蛋白质工程一般是先创造出适合人类需求的____________，然后使其表达出具有特定的____________和__________的蛋白质。
3、_____________是蛋白质工程中的关键技术。
因此，蛋白质工程也被称为第二代_________。
4、实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质的__________和___________的关系。
5、蛋白质的空间结构极其复杂，应用_________________可以测定其三维空间结构，利用________________可以了解其构象。
此外，随着DNA和蛋白质测序技术的自动化，已能快速测定大量蛋白质分子的一级结构（氨基酸序列）。
6、蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质________的特定需求，对蛋白质的________进行分子设计。
7、蛋白质工程的基本途径：预期蛋白质功能→设计出预期的蛋白质结构→推测应用的氨基酸序列→设计DNA的脱氧核苷酸序列（基因）【思考】对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？为什么？【拓展】蛋白质工程应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：（1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。
高中生物教案《基因工程和蛋白质工程》
《基因工程和蛋白质工程》高中生物教案一、教学目标1.知识与技能：o理解基因工程和蛋白质工程的基本概念、原理和应用。
o掌握基因工程的基本操作技术，包括基因克隆、基因表达和基因编辑。
o了解蛋白质工程的设计原理和方法，以及其在医药、工业等领域的应用。
2.过程与方法：o通过观察、分析和讨论，培养学生的观察力和分析能力。
o通过案例分析和模拟实验，让学生深入理解基因工程和蛋白质工程的过程和机制。
3.情感态度与价值观：o激发学生对基因工程和蛋白质工程的兴趣和好奇心。
o培养学生的科学探究精神和创新意识，认识到基因工程和蛋白质工程在生命科学和生物技术领域的重要性。
二、教学重难点•重点：基因工程和蛋白质工程的基本原理和操作技术。
•难点：理解基因工程和蛋白质工程在分子水平上的复杂性和精准性。
三、教学准备•基因工程和蛋白质工程的多媒体课件，包括基本原理、技术操作和应用案例等。
•模拟实验材料，如质粒DNA、PCR试剂、蛋白质表达载体等。
•小组讨论指导问题。
四、教学过程1.导入新课o通过展示基因工程和蛋白质工程在医药、农业、工业等领域的应用案例，引出基因工程和蛋白质工程的概念和重要性。
o提问学生：你们知道基因工程和蛋白质工程是什么吗？它们在我们的生活中有哪些应用？2.新课讲解o介绍基因工程的基本概念，包括基因克隆、基因表达和基因编辑的原理和技术。
o讲解蛋白质工程的设计原理和方法，包括蛋白质结构分析、功能预测和优化等。
o展示基因工程和蛋白质工程在医药、农业、工业等领域的应用案例，让学生了解其实际价值和意义。
3.模拟实验与探究o利用模拟实验材料，让学生亲自操作基因克隆和基因表达的实验，感受基因工程的实际操作过程。
o教师演示多媒体课件中的基因编辑和蛋白质工程的设计过程，让学生观察并理解其分子机制。
4.小组讨论o学生分组讨论基因工程和蛋白质工程在生命科学和生物技术领域的发展趋势和前景。
o教师提供指导问题，引导学生深入思考并分享讨论结果。
高中生物《基因工程的原理和技术》学案1 浙教版选修3
高中生物《基因工程的原理和技术》学案1 浙教版选修3【学习目标】1、简述基因工程的原理2、描述基因工程基本步骤的几个步骤3、举例说出筛选含有目的基因的受体细胞的原理【学习过程】1、总结基因工程的五个步骤。
2、阅读课文，归纳总结目的基因的获取方法和过程。
3、阅读课文，总结形成重组DNA分子的过程。
4、阅读课文，总结将目的基因导入受体细胞。
5、阅读课文，总结筛选含有目的基因的受体细胞。
6、阅读课文，总结目的基因的表达的鉴定方法。
【知识梳理】1、目的基因的获取2、形成重组DNA分子（基因工程的核心）3、将目的基因导入受体细胞4、筛选含有目的基因的受体细胞5、目的基因的表达【典题解悟】1、下列有关基因工程技术的正确叙述是A、重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B、所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C、选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D、只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达答案：C 解析：基因操作的工具有限制酶、连接酶，一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列。
运载体是基因的运输工具，目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才说明目的基因完成了表达，基因工程的结果是让目的基因完成表达，生产出目的基因的产物，选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖。
2、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答案：C解析：人工合成基因时，不管是化学方法合成还是反转录法合成，都要涉及到双链的互补；目的基因与运载体结合过程中，黏性末端的黏合就是通过互补的碱基配对完成的；目的基因的检测和表达过程中基因表达的转录和翻译阶段肯定有互补现象发生。
而C选项中的目的基因导入受体细胞，是将重组DNA分子从细胞外转移到细胞内的过程，不涉及到碱基互补配对。
《基因工程》教案
第一节基因工程【教学目标】1.知识与技能（1）举例说出基因工程的原理，并说明“工程菌”的培育过程。
（2）举例说出基因工程在工农业生产和医疗方面的应用。
（3）能正确认识转基因生物的安全性。
2.过程与方法通过调查活动和动画演示等方法探究基因工程在生产生活中的应用，提高信息整合能力。
3.情感态度和价值观通过学习基因生物技术及产品安全性对人类的影响，培养学生辩证看待生物技术的态度。
【教学重点】（1）“工程菌”的培育过程。
（2）基因工程的应用。
（3）转基因生物的安全性。
【教学难点】（1）基因工程的原理及大致操作过程。
（2）转基因技术和产品的安全性。
【课前准备】多媒体课件【课时安排】1课时【教学过程】一、导入新课播放视频：《美国科学家培育出首批转基因婴儿》据国外媒体报道：美国科学家成功培育出了世界首批转基因婴儿，这些健康宝宝在出生前都经历过一系列基因科学实验。
该事件在美国甚至在全球都激起了关于伦理的激烈争论，一方面体现了科学家希望通过改变人类生殖细胞基因培养出正常、健康的婴儿，另一方面有悖人类的伦理观。
关于转基因技术，你们都有哪些了解呢？这节课，我们就来学习基因工程及其应用。
二、新课学习在美国马里兰州有个小女孩，她体内的某个基因与正常人不同，无法合成有分解氨基毒素功能的酶，导致其免疫功能严重低下，只能生活在无菌的隔离帐内。
1990 年，当小女孩4 岁时，医生们用基因治疗的方法使她的病情大为缓解，由此她成为世界上接受基因治疗的第一人。
基因治疗是基因工程研究的一个重要方面，虽然目前还处于试验阶段，但它已经为我们展现了生物工程的美好前景。
视频：《基因工程与医学》（一）基因工程的原理基因工程的原理：各种生物的DNA 在组成方式上是相同的，基因蕴含的遗传信息在动物、植物和微生物之间也是相通的，一种生物的基因在另一种生物体内同样可以得到表达。
相关链接：质粒有些细菌除核区固有的遗传物质以外，其细胞质中还存在一种相对独立的环状DNA 分子，我们称之为质粒。
高中生物基因工程教案
高中生物基因工程教案引言：高中生物基因工程教案是针对高中生物教学内容中的基因工程相关知识而设计的教学指导案。
本教案旨在帮助学生理解基因工程的基本原理和应用，并通过实践活动培养其科学实验能力和创新思维。
一、基因工程概述1.1 基因工程的定义基因工程是指利用基因技术手段对生物体的遗传物质进行操作和改造的一门科学。
1.2 基因工程的历史简要介绍基因工程的历史，并强调其对生物学和医药学等领域的重要影响。
1.3 基因工程的应用介绍基因工程在农业、医学、环境保护等方面的应用，如转基因作物，基因治疗等。
二、基因工程的基本原理2.1 DNA的克隆技术详细解释DNA的克隆技术，包括限制性内切酶、DNA连接酶等关键概念的介绍。
2.2 基因转导技术介绍基因转导技术，包括病毒载体、质粒转导等方法，并说明其在基因治疗中的应用。
2.3 CRISPR基因编辑技术简要介绍CRISPR基因编辑技术的原理和应用，以及其在基因工程领域的革命性意义。
三、基因工程的伦理与风险3.1 基因工程的伦理问题探讨基因工程所带来的伦理问题，如基因歧视、人类克隆等，引导学生思考科技发展与人类价值观的关系。
3.2 基因工程的风险评估介绍基因工程研究中需要进行的风险评估，强调科学研究应该遵守伦理原则，确保安全可行。
四、基因工程的实践应用4.1 基因转化实验设计基因转化实验，引导学生进行植物基因转化实验，掌握基本的实验操作技能。
4.2 基因工程项目设计指导学生进行基因工程项目设计，鼓励创新思维和团队合作，培养问题解决能力。
五、教学辅助材料与评估方式5.1 相关教学视频与文献推荐提供相关教学视频与文献资源，供学生深入学习和进一步研究。
5.2 学生实验报告评估制定评估标准，对学生进行实验报告的评估，重点关注实验设计、数据分析和结论表达能力。
结语：通过本教案的实施，相信学生能够充分了解基因工程的概念、原理与应用，并通过实践活动培养其实验能力和创新思维。
希望学生能够以科学精神为指导，将基因工程应用于人类福祉，为构建美好社会做出贡献。
高中生物 第4章 基因工程 第1节 基因工程的基本原理和技术同步备课教学案 高二生物教学案
〖第1节基因工程的基本原理和技术〗之小船创作[目标导读] 1.阅读教材P66～67内容，阐明基因工程的概念、特点及理论基础。
2.结合教材P68图4－4、P69图4－5，理解DNA分子的切割技术和连接技术。
3.分析教材P70～71图文，认识DNA分子的运输工具——运载体。
[重难点击] 1.基因工程的概念、特点及理论基础。
2.DNA 分子的切割技术、连接技术及运载工具。
科学设想：能否让禾本科植物也能固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蚕丝？能否让微生物产生人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？经过多年努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。
这一技术是在DNA分子水平上进行的，在微小的DNA分子上进行的操作，需要专用的工具。
这些工具是什么？各自的作用是什么？让我们一起来了解一下吧！解决学生疑难点一、基因工程的概述1．基因工程的概念基因工程也叫DNA重组技术，它是在分子水平上进行的一种外科手术式的遗传操作，借助于实验室的技术，将某种生物的基因或基因组提取出来，在生物体外进行加工改造或重新组合，再转移到另一种生物中去，从而定向地改变生物的遗传特性，创造出新型的生物。
2．基因工程研究的理论基础根据基因工程的基本原理分析回答：1．有性生殖中的基因重组是随机的，且只能在同一物种间进行。
基因工程操作导致的基因重组与前述基因重组有何区别？答案基因工程可以在不同物种间进行重组，并且方向性强，可以定向地改变生物的性状。
2．分析不同生物的DNA分子能拼接起来的原因。
答案基本组成单位相同：都是四种脱氧核糖核苷酸；双链DNA分子的空间结构相同：都是规则的双螺旋结构。
3．外源基因能够在受体内表达，并使受体表现出相应的性状的原因是什么？答案生物界共用一套遗传密码，相同的遗传信息在不同生物体内表达出相同的蛋白质。
1．目前，科学家把兔子血红蛋白基因导入大肠杆菌细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。
下列不是这一先进技术的理论依据的是( )A．所有生物共用一套遗传密码B．基因能控制蛋白质的合成C．兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核糖核苷酸构成的，都遵循相同的碱基互补配对原则D．兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先答案D解析题干表述的是目的基因导入受体细胞并得以表达的过程，目的基因在不同生物细胞中能够表达出相同的蛋白质，说明控制其合成的信使RNA上的密码子是共用的，相同的密码子决定相同的氨基酸，A正确；基因通过转录出信使RNA，进而控制蛋白质的合成，B正确；基因是有遗传效应的DNA片段，只要是双链DNA都遵循碱基互补配对原则，其组成原料都是四种脱氧核糖核苷酸，C正确；生物之间是否有共同的原始祖先与转基因技术之间没有必然关系，D错误。
高中生物教案：基因工程
高中生物教案：基因工程一、引言高中生物教案：基因工程基因工程作为生物学的重要分支，旨在利用现代生物技术手段对DNA进行操作和改变，以达到人们想要的目的。
其能够带来诸多益处，如制造更健康的食品、开发新药物和改良农作物等。
本文将介绍基因工程的概念和原理，并探讨其应用于医学、农业以及环境保护等领域中的重要性和争议。
二、基因工程概述1. 基因工程的定义与原理基因工程是指通过对DNA序列进行操作和改变来实现特定目的的技术手段。
其主要通过三个步骤：剪切、连接和复制，即将感兴趣的DNA片段从某一组织或生物体中剪切下来，然后将其连接到宿主DNA上，并通过复制使新的DNA得以传递。
这样就可以获得带有特定功能或特殊表型的生物体。
2. 基因工程在医学领域中的应用基因工程在医学领域中有着广泛而深远的影响。
首先，它被用于疾病的诊断与治疗，如通过基因检测来发现某些遗传性疾病的患者，并为其提供个性化治疗方案。
其次，基因工程也被用于制造重要药物，例如利用重组DNA技术大规模生产人类胰岛素，为糖尿病患者提供必需的药物。
此外，基因工程还在癌症治疗、免疫细胞治疗和干细胞治疗等领域中展现出非凡的潜力。
3. 基因工程在农业领域中的应用基因工程在农业领域中也发挥着重要作用。
首先，转基因作物使农作物获得了抵抗虫害、草害以及逆境环境的能力。
例如，通过向水稻引入耐盐碱基因，可以使其在高盐碱地上正常生长，提高种植效益。
其次，通过改良作物的营养成分含量可以缓解全球大规模营养不良问题。
比如转基因黄金大米富含β-胡萝卜素，有助于预防维生素A缺乏症。
此外，基因工程也被用于育种改良，提高农作物的产量和品质。
4. 基因工程在环境保护中的应用基因工程可以促进环境保护领域的可持续发展。
例如，利用转基因微生物能够有效降解污染物，如石油、塑料等，从而减少环境污染的风险。
同时，通过基因工程技术改善植物对废弃物的处理能力，提高土壤质量以防止土地退化。
三、基因工程争议与伦理考量1. 遗传资源和知识产权在进行基因工程研究时，关于遗传资源及其使用权和知识产权的分配问题引起了许多争议。
高中生物基因工程梳理教案
高中生物基因工程梳理教案教学目标：1.了解基因工程的基本概念和原理2.掌握基因工程的应用领域和技术3.了解基因工程的伦理道德问题教学内容：1.基因工程的概念和原理2.基因重组技术3.基因工程在农业、医学、工业和环境保护中的应用4.基因工程的伦理道德问题教学过程：第一步：基因工程的概念和原理（15分钟）1.讲解基因工程的定义和发展历程2.介绍基因工程的基本原理和技术第二步：基因重组技术（20分钟）1.讲解基因克隆技术和DNA重组技术的原理2.介绍PCR扩增技术和基因测序技术第三步：基因工程在农业、医学、工业和环境保护中的应用（20分钟）1.讲解基因工程在农业中的应用，如转基因作物和转基因动物2.介绍基因工程在医学中的应用，如基因治疗和药物研发3.讲解基因工程在工业和环境保护中的应用，如生物制药和环境修复第四步：基因工程的伦理道德问题（15分钟）1.讨论基因工程对生物多样性和生态平衡的影响2.探讨基因工程在人类生育和生命意识等方面的伦理道德问题第五步：课堂小结（5分钟）1.回顾本节课的重点内容和知识点2.布置作业：撰写一篇关于基因工程的研究报告教学反馈：1.作业批改和讨论2.学生提问和答疑教学资源：1.教材《生物学》2.幻灯片或图片资料3.实验器材和实验室条件教学评价：1.观察学生在课堂中的表现和学习态度2.考试、作业和报告等评估方式以上就是本节课的教学内容，希望学生们能够认真学习，掌握基因工程的基本知识和技术，增加自己的科学素养和综合能力。
如果有任何问题，请及时向老师提出，老师会尽最大努力帮助你们解决问题。
祝大家学习顺利！。
高三生物学《基因工程》教案
高三生物学《基因工程》的教案一、教学目标1. 知识目标简述基因工程的基本原理。
说出基因工程的操作工具及作用。
概述基因工程的基本操作步骤。
2. 能力目标通过对基因工程操作步骤的分析，培养学生的逻辑思维能力。
通过小组讨论和案例分析，提高学生的合作学习能力和解决问题的能力。
3. 情感目标关注基因工程的发展，体会科学技术对人类生活的影响。
培养学生的创新意识和科学态度。
二、教学重难点1. 教学重点基因工程的基本原理和操作步骤。
基因工程的操作工具。
2. 教学难点基因工程中各种工具的作用及操作步骤的理解。
三、教学方法讲授法、讨论法、案例分析法、多媒体辅助教学法。
四、教学过程1. 导入新课通过展示一些基因工程的成果图片，如转基因抗虫棉、转基因大豆等，引出本节课的主题——基因工程。
提问学生对基因工程的了解，激发学生的学习兴趣。
2. 讲授新课基因工程的概念和基本原理讲解基因工程的定义，强调基因工程是在分子水平上进行的操作。
分析基因工程的基本原理，即基因重组。
通过实例说明基因工程是如何实现不同生物之间的基因转移和重组的。
基因工程的操作工具限制酶：介绍限制酶的来源、作用特点和作用结果。
通过图片和实例展示限制酶如何识别特定的核苷酸序列并切割DNA 分子。
DNA 连接酶：讲解DNA 连接酶的作用，即连接被限制酶切开的磷酸二酯键。
比较不同类型的DNA 连接酶的特点和用途。
运载体：介绍运载体的种类，如质粒、噬菌体和动植物病毒等。
分析运载体的作用，包括携带目的基因、在宿主细胞中复制和表达等。
基因工程的基本操作步骤目的基因的获取：讲解获取目的基因的方法，如从基因文库中获取、利用PCR 技术扩增目的基因等。
分析各种方法的优缺点和适用范围。
基因表达载体的构建：强调基因表达载体的组成部分，包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
讲解构建基因表达载体的过程和目的。
将目的基因导入受体细胞：介绍将目的基因导入不同受体细胞的方法，如农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法等。
高中生物1.1 基因工程和蛋白质工程 学案(1)(中图版选修3)
基因工程和蛋白质工程课标要求1、知识要求1）简述基因工程的诞生2）简述基因工程的原理和技术3）举例说出基因工程的应用4）简述蛋白质工程2、能力要求1）运用所学的DNA重组技术，模拟制作重组DNA模型，提高动手能力2）通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。
3）通过讨论、收集资料等，提高收集资料、处理资料、撰写专题综合报告的能力4）能利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，从而培养学生自主学习能力，为终身学习、后续学习打下坚实的基础。
5）通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，具备能运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。
6）通过引导学生在网上的探究活动，改变学生传统的学习方式，引导学生主动参与，乐于探究，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
7）通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发学生对于生物知识的兴趣，开阔学生的思路，培养学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心。
8）尝试运用基因工程原理，提出解决某一生产、生活上实际问题的方案。
知识拓展经典例题剖析［例1］切取牛的生长激素和人的生长激素基因，用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中，从而获得了“超级鼠”，此项技术遵循的原理是A．基因突变：DNA→RNA→蛋白质B．基因工程：RNA→RNA→蛋白质C．细胞工程：DNA→RNA→蛋白质D．基因工程：DNA→RNA→蛋白质【解析】此题既复习中心法则，又考察基因工程。
由题所述是把牛和人的生长素基因注入到鼠的受精卵中，应属于基因工程。
【答案】D基础试题训练１．把兔控制血红蛋白合成的信使RNA加入到大肠杆菌的提取液中，结果能合成出兔的血红蛋白，这说明( )A.兔和大肠杆菌共用一套遗传密码子B．大肠杆菌的遗传物质是RNAC．兔的RNA和大肠杆菌的RNA携带相同的遗传信息D．兔控制血红蛋白合成的基因能进人大肠杆菌2．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3．科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹”，可以携带DNA分子。
《基因工程的原理》 导学案
《基因工程的原理》导学案一、学习目标1、理解基因工程的概念和基本原理。
2、掌握基因工程操作的基本工具及其作用。
3、了解基因工程的基本操作步骤。
二、知识梳理（一）基因工程的概念基因工程又叫基因拼接技术或 DNA 重组技术。
通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，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。
（二）基因工程的基本原理基因工程是在分子水平上进行的遗传操作。
它的基本原理是让不同生物的基因在体外进行拼接重组，然后转入受体细胞内，并使之在受体细胞内得以表达，从而产生人类所需要的基因产物或新的生物类型。
（三）基因工程操作的工具1、限制性核酸内切酶（简称限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
（2）作用：能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
（3）结果：产生黏性末端或平末端。
2、 DNA 连接酶（1）种类：根据来源不同，分为 E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶。
（2）作用：将两个具有相同末端的 DNA 片段连接起来，形成磷酸二酯键。
3、运载体（1）作用：将目的基因送入受体细胞。
（2）具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一至多个限制酶切点，供外源 DNA 片段插入。
③具有标记基因，便于筛选。
（3）种类：最常用的运载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核 DNA 之外，并具有自我复制能力的双链环状 DNA 分子。
此外，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。
（四）基因工程的操作步骤1、目的基因的获取（1）从基因文库中获取（2）利用 PCR 技术扩增目的基因（3）人工合成2、基因表达载体的构建（核心步骤）（1）目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。
（2）组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。
基因工程高中生物教案
基因工程高中生物教案目标：让学生了解基因工程的基本概念和应用，培养学生对生物技术的兴趣和理解。
教学目标：1. 了解基因工程的定义和基本原理。
2. 掌握基因工程在农业、医学和工业领域的应用。
3. 能够分析基因工程对社会和环境带来的影响。
4. 能够展示基因工程的原理和应用。
教学过程：一、导入（5分钟）引导学生思考：什么是基因工程？基因工程有哪些应用？为什么基因工程能够对人类社会带来影响？二、讲解基因工程的定义和基本原理（15分钟）1. 介绍基因工程的定义和基本原理。
2. 示意图展示基因工程的过程和步骤。
三、讨论基因工程在农业、医学和工业领域的应用（15分钟）1. 分组讨论学生对基因工程的看法和应用。
2. 展示不同领域的基因工程案例，让学生了解基因工程的广泛应用。
四、分析基因工程对社会和环境的影响（10分钟）1. 讨论基因工程对社会和环境可能带来的影响。
2. 引导学生分析基因工程的利弊，以及如何平衡其应用。
五、展示基因工程的原理和应用（15分钟）1. 学生展示个人或小组制作的基因工程模型或海报。
2. 学生介绍自己设计的基因工程应用案例。
六、总结与评价（5分钟）1. 学生回顾本节课学习内容，总结基因工程的基本概念和应用。
2. 评价学生对基因工程的理解和表现。
作业：1. 完成一份关于基因工程的研究报告，包括定义、原理、应用和影响。
2. 设计一个基因工程应用方案，包括项目目标、过程和预期效果。
扩展：1. 邀请专业人士来讲解基因工程在现实中的应用和发展。
2. 参观相关机构或实验室，了解基因工程技术的具体操作过程。
反思：1. 学生对基因工程的理解和应用能力有待提高，需要进一步加强实践操作和案例分析。
2. 需要鼓励学生积极参与讨论，提高对基因工程的实践能力和创新思维。
高中生物 第一章 基因工程 1.1 基因工程概述(1)导学案苏教版选修3
高中生物第一章基因工程 1.1 基因工程概述（1）导学案苏教版选修3第一章基因工程第一节基因工程概述（1）【课程标准】1、简述基因工程的诞生。
2、简述基因工程的原理及技术。
【学习目标】1、通过观看视频和阅读教材文本资料，能简述基因工程的诞生和发展历程；2、借助相关实例的分析归纳，能说出基因工程的概念；3、通过材料分析和模拟实验，初步认识基因工程三大工具的具体作用和特点。
【教学过程】一、基因工程的发展历程：【活动1】阅读教材P7-P8相关资料，尝试用自己的语言简述基因工程的诞生及发展过程。
【活动2】结合相关实例，阅读教材相关信息，思考：如何准确理解基因工程概念的含义？操作环境操作对象操作水平基本过程结果二、基因工程的工具酶和载体【活动3】分析利用基因工程培育抗虫棉的简要过程图解，思考：在培育抗虫棉过程中哪些步骤特别关键？解决这些关键步骤需要哪些特别的工具？【活动4】阅读教材P9-P10有关内容，尝试分析回答以下问题：（1）为什么把限制性核酸内切酶称为基因工程的“分子手术刀”？它的具体作用是什么？有什么特点？（2）限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？它所识别的序列往往有什么特点？（3）什么叫黏性末端？【小结】关于限制性核酸内切酶：（1）作用：能够识别双链DNA分子的某种的核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开。
（2）特点:具有专一性，表现在两个方面：①识别双链DNA分子的某种的核苷酸序列。
②切割特定序列中的特定位点。
（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：和。
【活动5】参阅教材P12“边做边学”动手模拟限制酶和DNA连续酶的作用过程：…CTCTTGATGGAATCTCAGAATTCAGTCTGTGAATC…甲…GAGAACTACCTTAGAGTCTTAAGTCAGACACTTAG… …ACTTCGATGGAA TTCAGAACTTCTCCAATC…乙…TGAAGCTACCTTAAGTCTTGAAGAGGTTAG…模拟活动：（1）在所供上图中分别找出EcoR I所识别的序列；（2）用剪刀模拟EcoR I在甲、乙两片段上切割，形成DNA片段；（3）分别从切割甲、乙产生的片段中选择一个，用胶带模拟DNA 连接酶将两片段的黏性末端连接起来。
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第一章基因工程和蛋白质工程第一节基因工程的原理1．简述基因工程的诞生。
2．简述基因工程的原理及技术。
(重点)3．尝试DNA的提取与鉴定。
(难点)1．诞生历程2.(1)核酸限制性内切酶——“基因手术刀”(2)DNA连接酶——“基因缝纫针”①作用：将两个DNA片段连接起来，修复被限制性内切酶切开的切口，拼接成新的DNA 分子。
②种类：T4DNA连接酶(把限制性内切酶切开的黏性末端的缝隙“缝合”起来)。
(3)载体——“分子运输车”①载体的特点ⅰ.外源DNA的插入不影响载体在宿主细胞内的自我复制。
ⅱ.有适宜的限制性内切酶酶切位点，最好是对多种限制性内切酶有单一切点。
ⅲ.具有某些标记基因。
ⅳ.载体应对受体细胞无害。
②载体的种类：ⅰ.质粒：它是细菌中独立于细菌DNA之外的小型环状DNA分子。
ⅱ.噬菌体或其他一些病毒。
[合作探讨]探讨1：下图表示限制性内切酶切割某DNA分子的过程，从下图中可知，该限制性内切酶能识别的碱基序列及其切割位点是什么？提示：GAATTC，切点在G和A之间。
探讨2：结合DNA复制的过程分析，限制性内切酶和DNA解旋酶的作用部位有何不同？提示：限制性内切酶作用于磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于两个碱基之间的氢键。
探讨3：如图，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生了下述变化，则X酶是什么？提示：DNA连接酶。
[思维升华]1．核酸限制性内切酶(1)来源和种类切割DNA的工具是核酸限制性内切酶，又叫限制酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。
迄今已分离出的约有4 000种。
(2)作用限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
(3)识别序列的组成一般由6个核苷酸组成，少数由4、5或8个核苷酸组成。
(4)作用结果当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端；而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。
【特别提示】①限制酶作用的结果通常有两种形式——黏性末端或平末端；②限制酶的作用特点体现了酶的专一性。
2．DNA连接酶(1)分类根据DNA连接酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：①从大肠杆菌中分离得到的DNA连接酶，称为E·coli DNA连接酶；②从T4噬菌体中分离出来的DNA连接酶，称为T4DNA连接酶。
(2)作用这两类酶都是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
【特别提示】E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。
而T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低。
3．载体(1)常用载体——质粒质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的小型环状DNA分子。
(2)载体的条件①能够在宿主细胞中稳定地保存，并能够复制，以便提供大量的目的基因；②具有多个限制酶切割位点，便于与外源基因结合；③具有标记基因，便于进行检测和筛选。
(3)其他载体在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
1．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解正确的是( )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 ．在基因工程操作中可以用DNA 聚合酶代替DNA 连接酶D ．它们不能被反复使用【解析】 限制酶和DNA 连接酶的化学本质均为蛋白质，DNA 连接酶的作用是将两个DNA 片段连接起来，DNA 聚合酶的作用是把单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链。
【答案】 A2．核酸限制性内切酶 Ⅰ 的识别序列和切点是—G ↓GATCC —，核酸限制性内切酶 Ⅱ 的识别序列和切点是—↓GATC —。
在质粒上有酶 Ⅰ 的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶 Ⅱ 的切点。
(1)请画出质粒被限制酶 Ⅰ 切割后所形成的黏性末端。
(2)请画出目的基因两侧被限制酶 Ⅱ 切割后所形成的黏性末端。
(3)在DNA 连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后的片段是否可以连接？为什么？【解析】 本题考查核酸限制性内切酶切割DNA 的方式，将限制酶能识别的序列写出，再将限制酶切点处标出，可用虚线画出，然后可沿着虚线将片段一分为二，这样便能正确画出核酸限制性内切酶将DNA 切出的黏性末端了。
若限制酶切割后产生的黏性末端能互补配对，形成的黏性末端便能连接，否则不能。
【答案】 (1)—G ↓GATC C ——C CTAG ↑ G —――→用酶Ⅰ切割—G GATCC ——CCTAG G —目的基因(2)—↓GATC —……—↓GATC ——CTAG ↑—……—CTAG ↑—――→用酶Ⅱ切割 目的基因— GATC —……— GATC ——CTAG —……—CTAG —(3)可以连接；因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互补的)。
1．概念基因工程是指按照人们的意愿，将一种生物的基因在体外剪切，并与特殊的运载工具进行重新组合，然后转入另一种生物的体内进行扩增，并使之表达产生所需蛋白质的技术。
它可以在分子水平上定向改造生物的遗传性状。
2．一般程序(1)目的基因的获得①目的基因：在基因操作中使用的外源基因。
②获取方法ⅰ.直接分离法：直接从基因组中获取目的基因，最常用的方法是“鸟枪法”，又称“霰弹法”。
ⅱ.人工合成法：主要包括反转录法和化学合成法两种。
(2)重组载体的构建①方法：用同一种限制性内切酶分别切割质粒和目的基因，再用DNA连接酶将它们连接起来。
②重组载体的作用：携带外源DNA分子片段进入受体细胞。
(3)重组载体的导入和筛选①转化：将带有目的基因的重组载体与相应的受体细胞放在一起培养，通过一定的方式进行诱导，使之进入受体细胞的过程。
②转化方法ⅰ.运用载体进行转化。
ⅱ.基因枪法。
ⅲ.显微注射法。
ⅳ.花粉管通道法。
③筛选方法：利用选择培养基培养转化后的受体细胞。
(4)目的基因的表达和鉴定通过检测转化的生物有没有显示出目的基因控制的性状来进行鉴定。
[合作探讨]探讨1：依据某一蛋白质的氨基酸序列合成的目的基因，其脱氧核苷酸序列是否是唯一的？提示：不是。
因为一种氨基酸可能有多种密码子来决定。
探讨2：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正确的有哪些？①将毒蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中③将编码毒蛋白的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提示：③④。
探讨3：如何检测抗虫棉中的毒蛋白基因是否表达？提示：让棉铃虫取食抗虫棉，若棉铃虫食后死亡，说明毒蛋白基因表达。
[思维升华]1．目的基因的获取(1)从基因文库中获取目的基因①基因组文库：如果一个基因文库中包含了一种生物所有的基因，这种基因文库就叫做基因组文库。
②部分基因文库：如果一个基因文库中只包含了一种生物的一部分基因，这种基因文库就叫做部分基因文库，如cDNA文库。
(2)人工合成目的基因有两个途径：①反转录法：就是以目的基因转录成的mRNA为模板，反转录成单链DNA，再合成双链DNA。
②直接合成法：就是以已知蛋白质的氨基酸序列为基础，推出mRNA的核苷酸序列，再推出目的基因序列，然后进行人工合成。
(3)利用PCR技术扩增目的基因PCR技术扩增目的基因与DNA复制的比较已存在。
人工合成目的基因时，目的基因从无到有。
2．重组载体的构建(1)构建目的其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。
(2)构建零件及其作用①目的基因②启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。
③终止子：相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停止下来。
终止子位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA短片段。
④标记基因：其作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因就可以作为这种基因。
【特别提示】由于受体细胞有植物、动物、微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方法不同，因此，基因表达载体的构建也会有所差别，不可能是千篇一律的。
3．重组载体的导入与筛选(1)转化：将带有目的基因的重组载体导入受体细胞的过程。
①过程图解【特别提示】上图中b与a相比，b会使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，原因是：在进行细胞分裂时，细胞核上的DNA经复制后平均分配到两个子细胞中，保证了亲子代遗传性状的稳定性；而a细胞分裂时，细胞质是不均分的，子细胞不一定含有目的基因，其优越性在于能有效预防基因污染。
②不同细胞转化的比较①原理：质粒上有抗生素的抗性基因。
②方法：利用选择培养基筛选。
4．目的基因的表达和鉴定目的基因导入受体细胞是否能够表达要通过检测来确认，检测的方法有： (1)分子水平检测：①导入检测：DNA 分子杂交技术，即使用放射性同位素标记的含目的基因的DNA 片段作为探针检测。
②表达检测⎩⎪⎨⎪⎧转录检测：分子杂交技术，即以标记的目 的基因作为探针与mRNA 杂交翻译检测：抗原—抗体杂交法(2)个体生物学水平鉴定：对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验。
1．下列不属于获取目的基因方法的是( ) A ．从基因文库中获取目的基因 B ．转录法 C ．反转录法D ．根据已知氨基酸序列合成法【解析】 解答此题从如下两个方面入手分析：①获取目的基因的途径有两条：一条是直接分离基因，另一条是人工合成基因。
直接分离基因也就是“鸟枪法”，人工合成基因又有两条途径，一条是“逆转录法”，另一条是根据已知氨基酸序列合成基因。
②所谓转录是指以DNA 的一条链为模板，遵循碱基互补配对原则，合成mRNA 的过程。
此过程不能获得DNA(基因)。
【答案】 B2．下图是将人的生长激素基因导入细菌B 细胞内制造“工程菌”的示意图，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。
请回答下列问题。
(1)如何将目的基因和质粒A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。