高中生物中图版必修2学案：4~5转基因生物和转基因食品人类基因组计划Word版含解析

第四节转基因生物和转基因食品

第五节人类基因组计划

目标导航 1.结合教材图文，掌握基因工程的基本原理和基本步骤。 2.结合具体实例，说出基因工程的应用及其安全性。 3.阅读教材，简述基因组的概念和人类基因组计划。

一、重组DNA技术(转基因技术)

1.概念

重组DNA技术又称为转基因技术，是指利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的

基因转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。

2.操作步骤

(1)获取目的基因

①目的基因：人们所需的特定基因

②获取方法利用限制性内切酶从供体细胞切割利用mRNA逆转录等人工合成

(2)体外重组DNA分子

①常用载体：有细菌的质粒或病毒DNA

②过程：将外源DNA插入载体，使两种DNA分子连接

起来

(3)重组DNA分子导入受体细胞

①方法：显微注射等方法

②受体细胞：如受精卵

(4)筛选与鉴定：在全部的受体细胞中，真正导入目的基因的受体细胞是很少的，因此必须通过一定的手段筛选和鉴定出能够表达所需遗传性状或所需产物的受体细胞。

3.意义

重组DNA技术人为实现了种间遗传物质的转移，目的基因随细胞的分裂而增殖，并在体内得以表达，还能将获得的新性状稳定地遗传给后代。

二、转基因生物和转基因食品

1.转基因生物

(1)概念：由于目的基因的导入，引起原有遗传物质组成改变的生物称为转基因生物。

(2)类型：转基因生物包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。

(3)应用：转基因生物在农业、工业、医药等领域都有很广泛的应用。例如，转基因生物可以

有效地提高农作物的产量，为人们提供质量更高、营养成分搭配更合理的膳食等。

(4)安全性：转基因生物可能对生物多样性、生态环境和人类健康构成威胁。

2.转基因食品

(1)概念：用转基因生物生产或制造的食品、食品原料以及食品添加剂等，都可以称为转基因

食品。

(2)优点：可以提高食品营养价值、改善食品风味、去除食品不良特性、延长食品贮存期限等。

(3)安全性：对于转基因食品安全性的评价主要集中在环境安全性和食用安全性两个方面。公

众有权利了解转基因食品和对转基因食品进行选择。

三、基因组和人类基因组

1.基因组的概念和类型

(1)概念：基因组是指一个单倍体细胞核中、一个细胞器(如线粒体、叶绿体)中或一个病毒中所包含的全部DNA(或RNA)分子的总称。

(2)类型：基因组可分为核基因组、线粒体基因组、叶绿体基因组、病毒基因组等。通常所说

的基因组是指核基因组。

2.人类核基因组的概念、结构与特点

(1)概念：人类基因组是指单倍体细胞中整套染色体，即22条常染色体、一条X染色体和一条Y染色体上所具有的全部DNA分子。

(2)结构及特点

人类基因组的DNA序列可分为编码序列和非编码序列，其中非编码序列远远多于编码序列，

能够编码蛋白质的序列仅占3%。

四、人类基因组计划概述

1.人类基因组计划的目标

(1)最初目标：测定人类基因组DNA分子的核苷酸排列次序，绘制成精细的DNA序列图，定位约10万个基因，并对其他生物进行类似研究。

(2)终极目标：阐明人类基因组全部DNA序列，识别基因，建立储存这些信息的数据库，开

发数据分析工具以及研究人类基因组计划实施所带来的伦理、法律和社会问题。

2.人类基因组计划成果

(1)完成了人类基因组的测序任务，绘制完成了全基因组的DNA序列图谱。

(2)人类核基因组的DNA总长度约为31.647亿个碱基对，大约有3～3.5万个基因。

3.后基因组的概念

后基因组就是在基因组的基础上，研究所有基因的表达、调控与功能，阐明执行生命活动的

全部蛋白质的表达规律和生物功能。

4.人类基因组计划的意义

(1)人类基因组计划的实施，对于人类疾病的预防、诊断及治疗方式都会有全新的改变。

(2)极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展，如有利于阐明细胞的生长、发育和分化

的分子机制，理解人类的进化等。

(3)促进了生命科学与其他学科的整合，产生了一些新兴学科，如生物信息学。

(4)还具有经济技术价值，如人类基因组研究将会给食品制造、医药等产业带来一场生物革命。

判断正误：

(1)转基因技术的生物学原理是基因重组。()

(2)通过转基因技术能够定向改造生物的遗传性状。()

(3)转基因技术属于分子水平的操作。()

(4)转基因生物可能会破坏生态平衡。()

(5)对待转基因技术应该趋利避害，不能因噎废食。()

(6)人类基因组计划需要测定人类基因组的全部基因序列。()

(7)人类基因组计划是人类从细胞水平研究自身遗传物质的系统工程。()

答案(1)√(2)√(3)√(4)√(5)√(6)×(7)×

一、重组DNA技术(转基因技术)

1.基因工程操作的基本步骤图解

2.基因工程操作的工具

限制性内切酶DNA连接酶载体

来源原核生物原核生物质粒或病毒DNA

作用及结果切割目的基因和载体形成

黏性末端

连接目的基因和载体形

成重组DNA分子

将目的基因导入受体细胞

特点识别特定碱基序列，并在

特定切点上切割

只能将DNA片段进行

连接

在宿主细胞内保存并复制，

带有标记基因，便于筛选

3.注意的相关问题

(1)目的基因必须与载体结合后才能导入受体细胞，才能稳定的保存，并进行复制和表达，目的基因不能单独进入受体细胞。

(2)受体细胞的选择

①培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵。

②培育转基因植物，受体细胞可选用受精卵或体细胞。

③受体细胞常用微生物的原因是微生物繁殖快、代谢快、目的基因产物多。

(3)目的基因的检测是利用质粒上的标记基因，如大肠杆菌质粒上含抗青霉素基因。把受体细胞放入带有青霉素的培养基中培养，若有抗性，说明导入成功；若无抗性，说明导入失败。

(4)重组DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。例如检验抗虫棉的抗虫性，可让棉铃虫食用棉花的叶片，食用后棉铃虫中毒死亡，则说明抗虫基因在棉株中得到了表达。

4.基因工程成功的基础

1.下图表示一段DNA序列，请确定限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位。

答案限制性内切酶和DNA连接酶都作用于b部位。

2.若用DNA连接酶将目的基因与载体两两结合时，可能有哪些产物？

答案产物可能有三种：目的基因—目的基因、目的基因—载体、载体—载体。3.转基因食品在环境安全和食用安全上的评价主要表现在哪些方面？