高考一輪復(fù)習(xí)選修3基因工程教案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上總第 節(jié) 選修三 現(xiàn)代生物技術(shù)專題1 基因工程第一課時(shí) 【考綱要求】(1)基因工程的誕生()(2)基因工程的原理及技術(shù)和PCR技術(shù)()【教學(xué)目標(biāo)】 1知識(shí)與技能（1）識(shí)記基因工程的誕生()（2）理解基因工程的原理及技術(shù)和PCR技術(shù)()2過程與方法 通過指導(dǎo)學(xué)生歸納基因工程原理及應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生分析和推理能力。3情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過理解基因工程原理及應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】（1）理解基因工程的原理及技術(shù)和PCR技術(shù)()（2）理解基因工程的應(yīng)用()【教學(xué)難點(diǎn)】（1）理解基因工程的原理及技術(shù)和PCR技術(shù)()（2）理解基因工程的應(yīng)用(【教學(xué)過程】一，基礎(chǔ)知識(shí)回顧

2、1基因工程（概念）2基因工程的基本工具限制酶DNA連接酶載體作用切割目的基因和載體拼接DNA片段，形成重組DNA攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞作用部位兩核苷酸的脫氧核糖與磷酸間形成的磷酸二酯鍵作用特點(diǎn)(條件)(1)識(shí)別特定的核苷酸序列；(2)在特定位點(diǎn)上切割(1)E·coli DNA連接酶只能連接黏性末端；(2)T4DNA連接酶能連接黏性末端和平末端(1)能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復(fù)制；(2)有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)；(3)具有特殊的標(biāo)記基因2.基因工程的操作程序(1)目的基因的獲取從基因文庫中獲取。利用PCR技術(shù)擴(kuò)增：其實(shí)質(zhì)是在體外對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。用化學(xué)方法人工合成：a對于已知的核

3、苷酸序列直接人工合成。b可通過反轉(zhuǎn)錄法獲取，即mRNA單鏈DNA雙鏈DNA。(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的組成：目的基因啟動(dòng)子終止子標(biāo)記基因?；虮磉_(dá)載體的構(gòu)建方法(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法顯微注射技術(shù)感受態(tài)細(xì)胞法(Ca2處理)受體細(xì)胞受精卵、體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞(4)目的基因的檢測和鑒定類型步驟檢測內(nèi)容方法結(jié)果顯示分子檢測第一步目的基因是否整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上DNA分子雜交(DNA和DNA之間)是否成功顯示出雜交帶第二步目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA分子雜交技術(shù)(DNA和mRNA之間)第三步目的基因是否翻譯

4、成蛋白質(zhì)抗原抗體雜交個(gè)體水平鑒定根據(jù)目的基因表達(dá)出的性狀判斷，包括做抗蟲、抗病的接種實(shí)驗(yàn)，以確定是否有抗性以及抗性的程度；對基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的功能進(jìn)行活性比較，以確定功能是否相同二，要點(diǎn)講析基因工程的基本工具及操作程序分析策略(1)限制酶及其切點(diǎn)的分析一個(gè)至多個(gè)限制酶切點(diǎn)：作為載體必須具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接。每種酶一個(gè)切點(diǎn)：每種酶的切點(diǎn)最好只有一個(gè)。因?yàn)槟撤N限制酶只能識(shí)別單一切點(diǎn)，若載體上有一個(gè)以上的酶切點(diǎn)，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復(fù)制起點(diǎn)區(qū)，則進(jìn)入受體細(xì)胞后便不能自主復(fù)制。一個(gè)載體若只有某種限制酶的一個(gè)切點(diǎn)，則酶切后既能把環(huán)打開接納外源DNA片

5、段，又不會(huì)丟失自己的片段。(2)從“基因表達(dá)”層面分析基因表達(dá)載體的必需條件基因表達(dá)載體的組成：目的基因啟動(dòng)子終止子標(biāo)記基因復(fù)制原點(diǎn)。啟動(dòng)子和終止子：啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄；終止子是終止轉(zhuǎn)錄的位點(diǎn)。插入的目的基因只是結(jié)構(gòu)基因部分，其表達(dá)需要調(diào)控序列，因而用作載體的質(zhì)粒插入部位前需要有啟動(dòng)子，后需要有終止子。(3)根據(jù)受體種類確定基因工程受體細(xì)胞分析受體種類不同，所用的受體細(xì)胞種類也不相同。植物：由于植物細(xì)胞有全能性，植物體細(xì)胞經(jīng)過植物組織培養(yǎng)能夠形成生物體，所以植物的受體細(xì)胞一般是體細(xì)胞。動(dòng)物：由于動(dòng)物細(xì)胞沒有全能性，不能由一個(gè)體細(xì)胞培養(yǎng)成一個(gè)個(gè)體，所以動(dòng)物基因工程的受體細(xì)胞不

6、是體細(xì)胞，而是受精卵。微生物：多用原核生物細(xì)胞，因?yàn)樵松锓敝晨?，多為單?xì)胞，遺傳物質(zhì)相對較少。三，例題及練習(xí)【例題1】基因工程又叫做基因拼接技術(shù)。該技術(shù)能夠通過對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。自20世紀(jì)70年代基因工程發(fā)展起來以后，人們開始采用高新技術(shù)生產(chǎn)各種基因產(chǎn)品。下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1和圖2示基因工程部分操作過程：(1)從表中四種酶的切割位點(diǎn)看，可以切出平末端的酶是_。(2)將目的基因與質(zhì)粒DNA縫合時(shí)，兩條鏈上的磷酸、脫氧核糖在_酶的作用下連接起來，形成磷酸二酯鍵；兩條鏈間的堿基對通過_連接起來。(3)圖2中的質(zhì)粒分子可被表中_

7、酶切割，切割后的質(zhì)粒含有_個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(4)若對圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的Sma 酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越_。(5)在相關(guān)酶的作用下，甲與乙能否拼接起來？并說明理由：_。答案：(1)Sma酶 (2)DNA連接氫鍵(3)EcoR2(4)高(5)能。二者具有相同的黏性末端【例題2】大豆花葉病毒(RNA病毒)是世界性大豆病害，是造成大豆減產(chǎn)的重要原因。某科研小組制備了大豆花葉病毒的空衣殼蛋白(CP蛋白)，生產(chǎn)過程大致如下，請回答問題：(1)圖中的是指 _。(2)過程中應(yīng)用的酶是 _。此過程中，先要在大豆花葉病毒的基因文庫中查找_的核苷酸序列，以便合成特異性引物。(3)在上述生產(chǎn)流程中，_(

8、填序號)是基因工程生產(chǎn)CP衣殼蛋白的核心步驟。為檢測樣液中是否含有有效成分，在可使用_進(jìn)行檢測。答案：(1)RNA(2)熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)CP蛋白基因(控制CP蛋白合成的RNA片段)(3)CP蛋白的抗體【針對練習(xí)】1基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GGATCC，限制酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GATC。根據(jù)圖判斷下列操作正確的是()A目的基因和質(zhì)粒均用限制酶切割 B目的基因和質(zhì)粒均用限制酶切割C質(zhì)粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割D質(zhì)粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割 答案D2下列關(guān)于基因工程中有關(guān)酶的敘述不正確的是()A限

9、制酶水解相鄰核苷酸間的化學(xué)鍵打斷DNABDNA連接酶可將末端堿基互補(bǔ)的兩個(gè)DNA片段連接CDNA聚合酶能夠從引物末端延伸DNA或RNAD逆轉(zhuǎn)錄酶以一條RNA為模板合成互補(bǔ)的DNA答案C3如圖是利用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因植物，生產(chǎn)可食用疫苗的部分過程示意圖，其中Pst、Sma、EcoR、Apa為四種限制性核酸內(nèi)切酶。下列說法錯(cuò)誤的是A圖示過程是基因工程的核心步驟 B表達(dá)載體構(gòu)建時(shí)需要用到限制酶 SmaC抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細(xì)胞篩選出來D除圖示組成外，表達(dá)載體中還應(yīng)該含有啟動(dòng)子和終止子等結(jié)構(gòu)答案B4下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶

10、切位點(diǎn)。請回答下列問題：限制酶BamH Hind EcoR Sma 識(shí)別序列及切割位點(diǎn)GGATCCCCTAGGAAGCTTTTCGAAGAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCC(1)一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma 切割前后，分別含有_個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)若對圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的Sma 酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越_。(3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用Sma切割，原因是_。(4)與只使用EcoR 相比較，使用BamH 和Hind兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止_。(5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入_酶。(6)重組

11、質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了_。(7)為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在 _的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達(dá)的初步檢測。 答案(1)0、2(2)高(3)Sma會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因(4)質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化(5)DNA連接(6)鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞(7)蔗糖為唯一含碳營養(yǎng)物質(zhì)【作業(yè)】【教學(xué)反思】總第 節(jié) 選修三 現(xiàn)代生物技術(shù)專題1 基因工程第二課時(shí)【考綱要求】 (3)基因工程的應(yīng)用()(4) 蛋白質(zhì)工程(5)DNA的粗提取與鑒定(實(shí)驗(yàn))【教學(xué)目標(biāo)】 1知識(shí)與技能（1）理解基

12、因工程的應(yīng)用()（2）理解蛋白質(zhì)工程()(3)掌握DNA的粗提取與鑒定(實(shí)驗(yàn))2過程與方法 通過指導(dǎo)學(xué)生歸納基因工程原理及應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生分析和推理能力。3情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過理解基因工程原理及應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】（1）理解基因工程的原理及技術(shù)和PCR技術(shù)()（2）理解基因工程的應(yīng)用()(3) 蛋白質(zhì)工程(【教學(xué)難點(diǎn)】（1）理解基因工程的原理及技術(shù)和PCR技術(shù)()（2）理解基因工程的應(yīng)用()(3) 蛋白質(zhì)工程(【教學(xué)過程】考點(diǎn)三蛋白質(zhì)工程1概念理解(1)基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系。(2)操作：基因修飾或基因合成。(3)結(jié)果：改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出新的蛋白

13、質(zhì)。(4)目的：滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。2操作過程從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)基因表達(dá)產(chǎn)生需要的蛋白質(zhì)。探究蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別過程預(yù)期蛋白質(zhì)的功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列推測相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列合成DNA表達(dá)出蛋白質(zhì)獲取目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品結(jié)果生產(chǎn)自然界中沒有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸

14、出來的第二代基因工程，因?yàn)閷ΜF(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，都必須通過基因修飾或基因合成來實(shí)現(xiàn)【例題】1干擾素是動(dòng)物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當(dāng)困難，如果將其分子中的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，就可以在70 條件下保存半年，給廣大患者帶來了福音。(1)蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關(guān)鍵，依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，讓動(dòng)物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”：(2)基因工程和蛋白質(zhì)工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)_的蛋白質(zhì)，不一定符合_的需要。而蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過_

15、或_，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行_，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。(3)蛋白質(zhì)工程實(shí)施的難度很大，原因是蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的_結(jié)構(gòu)。(4)對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對基因的操作來實(shí)現(xiàn)_原因是：_答案(1)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)有的氨基酸序列相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在人類生產(chǎn)和生活基因修飾基因合成改造(3)空間(或高級)(4)應(yīng)該從對基因的操作來實(shí)現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)的改造首先，任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因也就是改造了蛋白質(zhì)，并且改造過的蛋白質(zhì)可以通過改造過的基因遺傳給下一代。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造

16、成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳；其次，對基因進(jìn)行改造比對蛋白質(zhì)直接進(jìn)行改造要容易操作，難度要小得多【針對練習(xí)】現(xiàn)代生物技術(shù)并不是各自獨(dú)立的，而是相互聯(lián)系、相互滲透的。下圖表示利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)某種動(dòng)物蛋白的流程示意圖，請分析回答下列問題：(1)該生產(chǎn)流程中應(yīng)用到的現(xiàn)代生物技術(shù)有_、_(寫出其中兩種)。(2)圖中A、B分別表示_、_。(3)為提高培育成功率，進(jìn)行過程之前，對早期胚胎的處理是取其部分細(xì)胞用目的基因探針進(jìn)行_檢測，對受體動(dòng)物的處理是用_進(jìn)行同期發(fā)情處理。(4)蛋白質(zhì)工程中，要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，必須通過基因修飾或基因合成來完成，而不直接改造蛋白質(zhì)，原因是_。答案(1

17、)蛋白質(zhì)工程基因工程胚胎移植技術(shù)(任寫兩種)(2)推測應(yīng)有的氨基酸序列基因表達(dá)載體(3)DNA(核酸)分子雜交促性腺激素(4)改造后的基因能夠遺傳(且改造基因易于操作)2應(yīng)用：培育轉(zhuǎn)基因植物和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，生產(chǎn)基因工程藥物，進(jìn)行基因治療。技術(shù)名稱應(yīng)用植物基因工程培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物的品質(zhì)動(dòng)物基因工程提高動(dòng)物生長速度，改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，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治療把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使其表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而治療疾病，分為體內(nèi)基因治療和體外基因治療探究基因治療與基因診斷的不同點(diǎn)原理操作過程進(jìn)展基因治療基因表達(dá)利

18、用正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，以表達(dá)出正常性狀來治療臨床實(shí)驗(yàn)基因診斷堿基互補(bǔ)配對制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合，分析雜交帶情況臨床應(yīng)用1如圖表示從蘇云金芽孢桿菌中分離出來的殺蟲晶體蛋白質(zhì)基因(簡稱Bt基因)及形成轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的圖解。請回答：(1)圖中a過程要用到的酶是_。(2)在進(jìn)行圖中b過程時(shí)，由我國科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的十分簡便經(jīng)濟(jì)的方法是_，此外，也經(jīng)常采用_法。若要培育轉(zhuǎn)基因綿羊，則此過程要用_的方法。(3)為確定抗蟲棉是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的_作探針進(jìn)行分子雜交測試，又要在個(gè)體水平上鑒定，后者具體過程是_。(4)活化的毒性物質(zhì)應(yīng)是一種_分子，可以全部或部分嵌合于昆蟲的

19、細(xì)胞膜上，使細(xì)胞膜產(chǎn)生孔道，導(dǎo)致細(xì)胞因滲透平衡遭到破壞而破裂。(5)我國在“863”計(jì)劃資助下開展Bt抗蟲棉、抗蟲水稻等研究，可以減少農(nóng)藥、殺蟲劑的使用，這將對_起到重要作用。答案：(1)限制性核酸內(nèi)切酶(或限制酶) (2)花粉管通道法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 顯微注射 (3)殺蟲晶體蛋白質(zhì)基因(或Bt基因、目的基因) 讓昆蟲吞食抗蟲棉葉子，觀察害蟲的生存狀態(tài) (4)多肽(5)環(huán)境保護(hù)【針對練習(xí)】1如圖表示從酵母菌中獲取某植物需要的控制某種酶合成的基因的流程，結(jié)合所學(xué)知識(shí)及相關(guān)信息回答下列問題：酵母菌,構(gòu)建,分離(1)圖中cDNA文庫_(填“大于”“等于”或“小于”)基因組文庫。(2)過程提取的DNA需要_的切割，B過程是_。(3)為在短時(shí)間內(nèi)獲得大量目的基因，可用_擴(kuò)增的方法，其原理是_。(4)獲取目的基因之后，需要進(jìn)行_，其組成必須有_以及標(biāo)記基因等，此步驟是基因工程的核心。(5)將該目的基因?qū)肽畴p子葉植物細(xì)胞，其能否在此植物體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是_。(6)如果要想使該酶活性更強(qiáng)或具有更強(qiáng)的耐受性，需要對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，這要通過蛋白質(zhì)工程。首先要設(shè)計(jì)預(yù)期的_，再推測應(yīng)有的氨基酸序列，找到相對應(yīng)的_。(7)除植物基因工程碩果累累之外，基因工程在動(dòng)物基因工程、基因工程藥物和基因治療等方面也取得了顯