生物選修3人教新課標(biāo)13 基因工程的應(yīng)用

1、普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)生物選修3人教版1.3 基因工程的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1舉例說(shuō)出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果2關(guān)注基因工程的進(jìn)展3認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進(jìn)生產(chǎn)力的提高4從基因文庫(kù)中獲取目的基因。5利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。學(xué)習(xí)方法本節(jié)課先預(yù)習(xí)教材后歸納知識(shí)，并通過(guò)小組討論協(xié)作分析事例、達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。新知探究 1基礎(chǔ)知識(shí)基因工程自20世紀(jì)70年代興起后，在短短的幾十年間，得到了飛速的發(fā)展，目前已成為生物科學(xué)的核心技術(shù)。基因工程在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域也展示出美好的前景。（二）進(jìn)行新課自學(xué)學(xué)生自學(xué)本節(jié)內(nèi)容，最好提前預(yù)習(xí)并利用網(wǎng)絡(luò)等途徑獲取基因工程應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)。生講學(xué)生講解基因工程在植物、動(dòng)物、基因治療等

2、方面的應(yīng)用。總結(jié)師總結(jié)：無(wú)論是學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)基因植物方面的應(yīng)用，還是學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物方面的應(yīng)用，乃至轉(zhuǎn)基因工程菌生產(chǎn)藥物方面的應(yīng)用，首先必須尋找目的基因。轉(zhuǎn)基因生物與目的基因的關(guān)系轉(zhuǎn)基因生物目的基因目的基因從何來(lái)抗蟲(chóng)棉Bt毒蛋白基因蘇云金芽孢桿菌抗真菌立枯絲核菌的煙草幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因   抗鹽堿和干旱作物調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因    耐寒的番茄抗凍蛋白基因魚(yú)抗除草劑大豆抗除草劑基因  增強(qiáng)甜味的水果降低乳糖的奶牛  甜味基因腸乳糖酶基因  生產(chǎn)胰島素的工程菌人胰島素基因人思考思考以下問(wèn)題：1什么叫乳腺生物反應(yīng)器？

3、生答因?yàn)檗D(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，可以通過(guò)分泌的乳汁來(lái)生產(chǎn)所需要的藥品。2用動(dòng)物乳腺作為反應(yīng)器，生產(chǎn)高價(jià)值的蛋白質(zhì)比工廠化生產(chǎn)的優(yōu)越之處有哪些？生答 產(chǎn)量高；質(zhì)量好；成本低；易提取3用基因工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器的操作過(guò)程是怎樣的？獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）構(gòu)建基因表達(dá)載體（在血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動(dòng)子）顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中形成胚胎將胚胎送入母體動(dòng)物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（只有在產(chǎn)下的雌性個(gè)體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）。4什么叫工程菌？生答 用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類(lèi)細(xì)胞株系稱為工程菌。5什么是基因治療，基因治療的過(guò)程是怎樣的？生答基因治療是把正?；?/p>

4、導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功效，從而達(dá)到治療疾病的目的。是治療遺傳病的最有效手段?；蛑委煹姆椒ǎ海?）體外基因治療：從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。（2）體內(nèi)基因治療：利用經(jīng)過(guò)修飾的腺病毒作載體，成功地將正常基因轉(zhuǎn)入患者組織細(xì)胞內(nèi)。講解基因診斷、基因芯片與基因治療：通過(guò)基因診斷可以對(duì)腫瘤、遺傳病等進(jìn)行早期診斷。基因芯片能夠通過(guò)盡可能少的樣品和盡可能少的檢測(cè)次數(shù)，檢測(cè)出盡可能多的基因差別，其應(yīng)用有發(fā)現(xiàn)病癥的相關(guān)基因、用于傳染病的檢測(cè)等。基因治療是把特定的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，從而達(dá)到治療疾病的目的，

5、這是治療遺傳病的最有效的手段。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) 抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物 抗病轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物 抗蟲(chóng)逆轉(zhuǎn)基因植物 改良植物品質(zhì) 提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度 改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體基因工程藥物 基因治療（四）實(shí)例探究例不屬于基因工程方法生產(chǎn)的藥物是A干擾素B白細(xì)胞介素C青霉素D乙肝疫苗【解析】 基因工程生產(chǎn)的藥物有胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素、溶血栓劑、凝血因子、人造血液代用品、乙肝疫苗等。而青霉素是發(fā)酵工程的產(chǎn)品之一?！敬鸢浮?C五）鞏固練習(xí)1若利用基因工程技術(shù)培育能固氮的水稻新品種，其在環(huán)保上的重要意義是（ ）A減少氮肥的使用量，降低生產(chǎn)成本 B減

6、少氮肥的使用量，節(jié)約能源C避免氮肥過(guò)多引起環(huán)境污染 D改良土壤結(jié)構(gòu)2基因治療是指（ ） A對(duì)有基因缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，達(dá)到治療疾病的目的 B把健康的外源基因?qū)氲接谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的 C運(yùn)用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)生基因突變恢復(fù)正常 D運(yùn)用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達(dá)到治療疾病的目的3療白化病、苯丙酮尿癥等人類(lèi)遺傳病的根本途徑是（ ）A口服化學(xué)藥物 B注射化學(xué)藥物C采用基因療法替換致病基因 D利用輻射或藥物誘發(fā)致病基因突變4應(yīng)用基因工程技術(shù)診斷疾病的過(guò)程中，必須使用基因探針才能達(dá)到檢測(cè)疾病的目的?；蛱结?biāo)玫脑硎牵?）ADNA分子雜

7、交原理 BDNA能自我復(fù)制 CDNA分子上有許多基因 D基因在體細(xì)胞中成對(duì)存在5在基因診斷技術(shù)中，所用的探針DNA分子中必須存在一定量的放射性同位素，后者的作用是（ ）A為形成雜交的DNA分子提供能量B引起探針DNA產(chǎn)生不定向的基因突變C. 作為探針DNA的示蹤元素D增加探針DNA的分子量6下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述，正確的是（ ） A基因治療就是把缺陷基因誘變成正?；駼一種基因探針能檢測(cè)水體中的各種病毒C基因診斷的基本原理是DNA分子雜交D原核基因不能用來(lái)進(jìn)行真核生物的遺傳改良7采用基因工程的方法培育抗棉蟲(chóng)，下列導(dǎo)入目的基因的作法正確的是（ ）將毒素蛋白注射到棉受精卵中將編碼毒素蛋白的DN

8、A序列，注射到棉受精卵中將編碼毒素蛋白的DNA序列，與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng)將編碼毒素蛋白的DNA序列，與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵A B C D8科學(xué)家能利用基因工程技術(shù)培育出特殊的西紅柿、香蕉，食用后人體內(nèi)可產(chǎn)生特定的抗體，這說(shuō)明這些西紅柿、香蕉中的某些物質(zhì)至少應(yīng)（ ）A含有豐富的免疫球蛋白B含有某種抗原決定簇C含有一些生活的病菌 D能刺激人體內(nèi)的效應(yīng)T細(xì)胞分泌抗體9在培育轉(zhuǎn)基因植物研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。下圖為獲得抗蟲(chóng)棉的技術(shù)流程。導(dǎo)入抗蟲(chóng)基因 B培養(yǎng)選擇

9、A構(gòu)建含重組質(zhì)粒土壤農(nóng)桿菌重組質(zhì)粒土壤農(nóng)桿菌含kan質(zhì)粒侵染 C誘導(dǎo)選擇分化 D檢測(cè)離體棉花葉片組織再生植株愈傷組織轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植株 （1）A過(guò)程需要的酶有_、_。 （2）B過(guò)程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為運(yùn)載體必須具備的兩個(gè)條件是_ ，_ 。 （3）C過(guò)程的培養(yǎng)基除含有必要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素外，還必須加入_。 （4）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律。若該轉(zhuǎn)基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為_(kāi) _。若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在卡那霉素培養(yǎng)基上作離體培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素型植株占_%。10基因工程是在現(xiàn)代生物學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)基礎(chǔ)上建

10、立和發(fā)展起來(lái)的，并有賴于微生物學(xué)理論和技術(shù)的發(fā)展運(yùn)用?；蚬こ袒静僮髁鞒倘缦聢D，請(qǐng)據(jù)圖分析回答：（1）圖中A是 ；在基因工程中，需要在 酶的作用下才能完成剪接過(guò)程。 （2）在下圖基因工程的操作過(guò)程中，可以遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的步驟有 。（用圖中序號(hào)表示） （3）從分子水平分析不同種生物之間的基因移植成功的主要原因是 ，也說(shuō)明了不同生物共用一套 。 （4）研究中發(fā)現(xiàn)，番茄體內(nèi)的蛋白酶抑制劑對(duì)害蟲(chóng)的消化酶有抑制作用，導(dǎo)致害蟲(chóng)無(wú)法消化食物而被殺死，人們成功地將番茄的蛋白酶抑制劑基因?qū)胗衩左w內(nèi)，玉米獲得了與番茄相似的抗蟲(chóng)性狀，玉米這種變異的來(lái)源是 。 （5）科學(xué)家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因，

11、并用基因工程的方法將該基因?qū)虢鸩杌ㄈ~片細(xì)胞的染色體DNA上，經(jīng)組織培養(yǎng)長(zhǎng)成的植株具備了抗病性，這說(shuō)明 。答案：1、B、6、C7、 8、B9（1）限制性內(nèi)切酶 DNA連接酶 （2）具有標(biāo)記基因 能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存 （3）卡那霉素 （4）3：1 10010（1）載體 限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接 （2） （） （3）不同生物的DNA分子基本結(jié)構(gòu)是相同的 密碼子 （4）基因重組 （5）目的基因（產(chǎn)物）在受體細(xì)胞內(nèi)已表達(dá)三星訓(xùn)練每題2分，每題3分，每題5分。去偽存真：錦上添花：資料袋資料袋利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類(lèi)藥物，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因，構(gòu)建成

12、表達(dá)載體后導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)蛋白質(zhì)類(lèi)藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：（1）利用活細(xì)胞作為表達(dá)系統(tǒng)，表達(dá)效率高，無(wú)需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品。（2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來(lái)源的不足。例如，胰島素是治療糖尿病患者的藥物，一名糖尿病患者每年需用的胰島素需要從40頭?；?0頭豬的胰臟中才能提取到。1978年科學(xué)家用2 000 L大腸桿菌發(fā)酵液得到100 g胰島素，相當(dāng)于從1 000 kg豬胰臟中提取的量。又如，生長(zhǎng)素是治療侏儒癥患者的藥物，治療一名侏儒癥患者每年需要從80具尸體的腦下垂體中提取生長(zhǎng)素。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動(dòng)物或人體上獲取原料。（3）降低

13、生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。在抗病毒轉(zhuǎn)基因植物中，為什么使用病毒外殼蛋白基因可以抗病毒侵染？1,3,5關(guān)于病毒外殼蛋白（coat protein，CP）基因?qū)胫参锖蟮目共《緳C(jī)理，目前有幾種假說(shuō)。一種假說(shuō)認(rèn)為：CP基因在植物細(xì)胞內(nèi)表達(dá)積累后，當(dāng)入侵的病毒裸露核酸進(jìn)入植物細(xì)胞后，會(huì)立即被這些外殼蛋白重新包裹，從而阻止病毒核酸分子的復(fù)制和翻譯。另一種假說(shuō)認(rèn)為：植物細(xì)胞內(nèi)積累的病毒外殼蛋白會(huì)抑制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來(lái)。然而最近的研究表明，如果將病毒的外殼蛋白的AUG起始密碼缺失，使之不能被翻譯，或者將外殼蛋白基因變成反義RNA基因，整合到植物細(xì)胞染色體上，轉(zhuǎn)基因植物則有很好的抗性。因此，有人認(rèn)為抗性機(jī)理不是外殼蛋白在起