-新人教版-選擇性必修3-基因工程的應用-教案

1、第3節(jié)基因工程的應用新課標核心素養(yǎng)1.概述基因工程的應用及取得的豐碩成果。2.理性地看待基因工程在生產和生活中的應用。1.生命觀念：舉例說出植物基因工程、動物基因工程的成果及其給人類帶來的影響。2.社會責任：應用基因工程培育優(yōu)良品種或細胞產品，造福人類。知識點(一)基因工程在農牧業(yè)方面的應用1轉基因抗蟲植物(1)方法：從某些生物中分離出具有抗蟲功能的基因，將它導入作物中培育出具有抗蟲性的作物。(2)成果：已問世的轉基因抗蟲植物有轉基因抗蟲棉花、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等。2轉基因抗病植物(1)方法：科學家將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因導入植物中，培育出了轉基因抗病植物。(2)成果：如轉基因

2、抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。3轉基因抗除草劑植物(1)方法：將降解或抵抗某種除草劑的基因導入作物，可以培育出抗除草劑的作物品種。(2)成果：目前已經獲得轉基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。4改良植物的品質(1)方法：利用轉基因技術可以改良植物的營養(yǎng)價值、觀賞價值等品質。(2)成果：將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因導入植物中，可以提高這種氨基酸的含量。5提高動物的生長速率(1)方法：將外源生長激素基因導入動物體內，以提高動物的生長速率。(2)成果：我國科學家將外源生長激素基因導入鯉魚，在同等養(yǎng)殖條件下，轉基因鯉魚的生長速率比非轉基因鯉魚提高了42%115%。6改善畜產品的品質將腸乳糖酶基因

3、導入奶?；蚪M，使獲得的轉基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他營養(yǎng)成分不受影響。(1)目的基因只能來源于微生物()(2)科學家利用轉基因技術培育了抗玉米螟玉米，種植該玉米的農田就不需要進行防蟲管理了()(3)利用轉基因改良植物品質，目的基因一定是控制該性狀的基因()(4)基因工程育種比傳統(tǒng)育種所需的時間短，并且可以解決遠緣親本難以雜交的問題()1(科學思維)基因工程應用于提高植物抗逆能力(1)抗蟲棉能抗病毒、細菌、真菌嗎？為什么？提示：不能?？瓜x基因具有專一性。(2)對于基因工程生產的抗蟲棉是否取得最后的成功，最簡單的檢測方法是什么？提示：讓害蟲去吃轉基因棉花的植株，觀察害蟲的生存狀

4、況。(3)從環(huán)境保護角度出發(fā)，分析轉基因抗蟲棉與普通棉相比在害蟲防治方面的優(yōu)越性有哪些？提示：減少了化學農藥的使用量，降低了環(huán)境污染。(4)種植轉基因抗蟲棉若干年后，害蟲會不會對轉基因抗蟲棉產生抗性？為什么？提示：會。害蟲會因遺傳物質發(fā)生改變產生對轉基因抗蟲棉的抗性。2(社會責任)改良植物的品質從基因與性狀的關系角度，思考利用轉基因改良植物品質的途徑(從直接控制法和間接控制法來回答)。提示：直接控制法：導入控制該性狀的結構蛋白基因；間接控制法：導入與該性狀有關的某種酶的基因。3(社會責任)提高動物的生長速率為提高動物的生長速度，需將外源生長激素基因導入動物體內，應該選擇的受體細胞是什么？說明理

5、由。提示：受精卵。受精卵體積較大，操作較容易，含營養(yǎng)物質豐富，也能保障發(fā)育成的個體所有細胞都含有外源生長激素基因，全能性較高。4(社會責任)改善畜產品的品質為什么將腸乳糖酶基因導入奶牛基因組能降低牛奶中的乳糖含量？提示：腸乳糖酶基因在奶牛乳腺細胞中表達出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。1下列屬于植物基因工程實際應用的是()A培育高產植物B培育抗病毒煙草C培育單倍體D生產脫毒植株解析：選B植物組織培養(yǎng)過程中容易發(fā)生突變，通過篩選可獲得高產植物，屬于植物細胞工程的實際應用；培育抗病毒煙草屬于基因工程的應用；通過花藥培養(yǎng)可獲得單倍體植株；利用分生區(qū)(如莖尖)細胞進行組織培養(yǎng)，形成脫毒苗。2運用現(xiàn)代生物

6、技術的育種方法，將抗菜青蟲的Bt基因轉移到優(yōu)質油菜中，培育出轉基因抗蟲的油菜品種，這一品種在生長過程中能產生特異的殺蟲蛋白質，對菜青蟲有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲對油菜的危害，提高油菜產量，減少農藥使用。據(jù)以上信息，下列敘述正確的是()ABt基因的化學成分是蛋白質BBt基因中有菜青蟲的遺傳物質C轉基因抗蟲油菜能產生殺蟲蛋白是由于具有Bt基因D轉基因抗蟲油菜產生的殺蟲蛋白是無機物解析：選C基因是有遺傳效應的DNA片段，因此Bt基因的化學成分不是蛋白質，A錯誤；由題干信息可知，Bt基因不是來源于菜青蟲，不含有菜青蟲的遺傳物質，B錯誤；轉基因抗蟲油菜能產生殺蟲蛋白是由于具有Bt基因，Bt基因能控制殺

7、蟲蛋白的合成，C正確；轉基因抗蟲油菜產生的殺蟲蛋白屬于有機物，D錯誤。歸納提升雜交育種和基因工程育種的特點比較類型雜交育種基因工程育種特點所需時間較長，無法完成遠緣親本的雜交所需時間較短，無遠緣親本難雜交的限制知識點(二)基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領域及食品工業(yè)方面的應用1基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領域的應用(1)對微生物或動植物的細胞進行基因改造，使它們能夠生產藥物。藥物種類：細胞因子、抗體、疫苗和激素等。(2)利用基因工程技術，還可以讓哺乳動物批量生產藥物。方法：科學家將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達的基因的啟動子等調控元件重組在一起，通過顯微注射的方法導入哺乳動物的受精卵中，由這個受精卵發(fā)育成的轉基因動物

8、在進入泌乳期后，可以通過分泌乳汁來生產所需要的藥物。成果：科學家已經在牛、山羊等動物乳腺生物反應器中，獲得了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和抗胰蛋白酶等重要的醫(yī)藥產品。(3)基因工程技術還可能使建立移植器官工廠的設想成為現(xiàn)實。方法：在器官供體的基因組中導入某種調節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因，然后再結合克隆技術，培育出不會引起免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官。意義：解決人體移植器官短缺問題。2基因工程在食品工業(yè)方面的應用(1)方法：編碼牛凝乳酶的基因導入大腸桿菌、黑曲霉或酵母菌的基因組中，再通過工業(yè)發(fā)酵批量生產凝乳酶。(2)成果：加工轉化糖漿需要的淀粉酶，加工烘烤食品要

9、用到的脂酶等也都可以通過構建基因工程菌，然后用發(fā)酵技術大量生產。(1)將人的干擾素基因重組到質粒后導入大腸桿菌，能獲得產生人干擾素的菌株()(2)通過基因工程生產干擾素與傳統(tǒng)的生產方法相比較，患者的治療費用大大提高了()(3)利用基因工程菌除了可以生產藥物，還能生產食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等()(4)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類一般稱為基因工程菌()1(科學思維)用乳腺生物反應器或乳房生物反應器可大量生產藥物，構建這種藥物基因的表達載體時，需要怎樣的啟動子？提示：乳腺蛋白基因的啟動子。2(社會責任)干擾素是一種幾乎能抵抗所有病毒引起感染的糖蛋白，能直接利用轉基因大腸桿菌生

10、產干擾素嗎？為什么？提示：不能。因為大腸桿菌屬于細菌，細菌中只有核糖體，沒有內質網(wǎng)和高爾基體等其他細胞器，不能加工形成有活性的干擾素，需要再加工。1下列關于基因工程的敘述，正確的是()A若受體大腸桿菌含有構建重組質粒時用到的限制性內切核酸酶，則一定有利于該重組質粒進入受體并保持結構穩(wěn)定B抗除草劑基因轉入某抗鹽植物獲得2個穩(wěn)定遺傳轉基因品系，抗性鑒定為抗除草劑抗鹽和抗除草劑不抗鹽。表明一定是抗鹽性的改變與抗除草劑基因的轉入無關C抗除草劑基因轉入某植物獲得轉基因植株，其DNA檢測均含目的基因，抗性鑒定為抗除草劑和不抗除草劑。表明一定是前者表達了抗性蛋白而后者只表達抗性基因RNAD已知不同分子量DN

11、A可分開成不同條帶，相同分子量的為一條帶。用某種限制性內切核酸酶完全酶切環(huán)狀質粒后，出現(xiàn)3條帶。表明該質粒上一定至少有3個被該酶切開的位置解析：選D若受體大腸桿菌含有構建重組質粒時用到的限制性內切核酸酶，則該限制性內切核酸酶可能會切割重組質粒，破壞重組質粒的結構，A錯誤；抗除草劑基因轉入某抗鹽植物后，一部分抗鹽植株的抗鹽性消失，說明抗除草劑基因的轉入可能導致抗鹽性改變，B錯誤；抗除草劑基因轉入某植物后，若DNA檢測含有目的基因，而抗性鑒定為不抗除草劑，其原因可能是目的基因轉錄出RNA但無法翻譯，也可能是目的基因無法轉錄，還可能是翻譯出來的蛋白質無活性，C錯誤；若環(huán)狀質粒上有1個某種限制性內切核

12、酸酶的酶切位置，則該環(huán)狀質粒被該酶酶切后形成1個條帶，若要形成2個條帶，則該環(huán)狀質粒上至少有2個該酶的酶切位置，若要形成3個條帶，則該環(huán)狀質粒上至少有3個該酶的酶切位置，D正確。2繼哺乳動物乳腺生物反應器研究成功后，膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展?？茖W家培育出一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答以下問題：(1)進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入_中，原因是_。(2)轉基因小鼠的膀胱上皮細胞合成的人的生長激素的成分是_，此過程包括_和_。(3)在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的_細胞中特異表達。解析：(1)作為動物基因工程受體細胞的通常是受精

13、卵，因為受精卵體積大，便于操作，經培養(yǎng)后可直接表達性狀。(2)人的生長激素的成分是蛋白質，蛋白質的合成過程包括轉錄和翻譯。(3)由題干信息可知，膀胱生物反應器中得以表達目的基因的是小鼠的膀胱上皮細胞。答案：(1)受精卵受精卵體積大，便于操作；受精卵全能性高，可使外源基因在相應組織細胞中表達(2)蛋白質轉錄翻譯(3)膀胱上皮歸納提升1轉基因動物生產過程圖解(以轉基因牛生產過程為例)2轉基因微生物生產過程圖解(以可生產干擾素的酵母菌的培育過程為例)3乳腺生物反應器(1)操作過程(2)用乳腺(房)生物反應器生產的優(yōu)點是產量高、質量好、成本低、易提取，但從乳汁中提取蛋白質，該轉基因個體必須是雌性的，若

14、利用膀胱生物反應器從尿液中提取目的基因的產物則不受性別限制。學習小結 1在用基因工程技術構建抗除草劑的轉基因煙草過程中，下列操作正確的是()A用限制酶切割煙草花葉病毒的核酸B用DNA連接酶連接經切割的抗除草劑基因和載體C重組DNA分子只能導入煙草的受精卵D用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉基因煙草細胞屬于細胞水平的檢測解析：選B限制酶一般只切割DNA分子雙鏈，而煙草花葉病毒的核酸是RNA，A錯誤；DNA連接酶連接目的基因和載體，構建基因表達載體，即重組DNA分子，B正確；作為目的基因的受體細胞，可以是煙草的受精卵，也可以是一般的體細胞或煙草的原生質體，C錯誤；用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉基因煙草屬于個體生物

15、學水平的檢測，D錯誤。2轉基因技術可以改良動物品種，生產人類需要的藥用蛋白。下列符合生產藥用蛋白的是()A養(yǎng)殖轉生長激素基因鮭魚B養(yǎng)殖能抗口蹄疫病毒的轉基因兔C養(yǎng)殖含乳糖酶基因的轉基因牛D從牛乳汁中獲得人血清白蛋白解析：選D養(yǎng)殖含生長激素基因的轉基因鮭魚只能獲得體積更大的鮭魚，A錯誤；養(yǎng)殖能抗口蹄疫病毒的轉基因兔，只能獲得具有能抗口蹄疫病毒能力的兔，B錯誤；養(yǎng)殖含乳糖酶基因的轉基因牛，只能使牛乳汁中的乳糖含量降低，C錯誤；從牛乳汁中獲得人血清白蛋白，血清白蛋白可用于治療失血性休克、腦水腫、腎病等，D正確。3我國科學家覃重軍及其團隊成功地將釀酒酵母的16條染色體“濃縮”為1條染色體，合成的染色體

16、刪除了研究者認為無用的DNA片段，加入了人工接頭。該酵母菌能正常生存，可作為染色體疾病、癌癥和衰老等研究的模型。下列敘述錯誤的是()A選擇酵母菌為實驗材料的原因之一是它的染色體結構相對簡單，便于操作B單染色體酵母可以維持酵母菌正常生存說明其他染色體是多余的C合成人工染色體需要氨基酸和脫氧核苷酸作為原料D釀酒酵母在此過程中發(fā)生了染色體變異解析：選B酵母菌是常用的遺傳學材料，染色體結構相對簡單，便于操作，A正確；將釀酒酵母的16條染色體“濃縮”為1條染色體，并不能說明其他染色體是多余的，B錯誤；染色體主要由DNA和蛋白質組成，合成人工染色體需要氨基酸(蛋白質的原料)和脫氧核苷酸(DNA的原料)作為

17、原料，C正確；釀酒酵母在此過程中發(fā)生了染色體變異，將釀酒酵母的16條染色體“濃縮”為1條染色體是數(shù)目變異，合成的染色體刪除了研究者認為無用的DNA片段是結構變異，D正確。4下列有關動物基因工程的說法，錯誤的是()A將外源生長激素基因導入動物體內可提高動物生長速度B將腸乳糖酶基因導入奶牛基因組中，使獲得的轉基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低C利用基因工程技術得到的乳腺生物反應器，可以解決很多重要藥品的生產問題D用轉基因動物作為器官移植的供體時，導入的是調節(jié)因子，而不是目的基因，因此無法抑制抗原的合成解析：選D將外源生長激素基因導入動物體內，表達后產生生長激素，可以提高動物生長速度，A正確；將

18、腸乳糖酶基因導入奶?；蚪M中，使獲得的轉基因牛的乳腺細胞中乳糖酶含量增多，使分泌的乳汁中乳糖含量大大降低，其他營養(yǎng)成分不受影響，B正確；利用基因工程技術得到的乳腺生物反應器，可以解決很多重要藥品的生產問題，C正確；用轉基因動物作為器官移植的供體時，在器官供體動物的基因組中導入某種調節(jié)因子(也可作為目的基因)，以抑制抗原決定基因的表達，再結合克隆技術，培育出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆動物器官，D錯誤。5為了增加油菜種子的含油量，研究人員嘗試將酶D基因與轉運肽基因相連，一起導入油菜細胞并獲得了轉基因油菜品種。(1)研究人員依據(jù)基因的已知序列設計引物，采用_技術快速擴增從陸地棉基因文庫中獲取的酶D基因和從擬南芥基因文庫中獲取的轉運肽基因。所含三種限制酶(Cla 、Sac 、Xba )的切點如圖所示，則用_酶處理兩個基因后，可得到_(填圖中字母)端相連的融合基因。(2)將上述融合基因插入如圖所示