2024-2025高中生物第3單元第2章第4+5節(jié)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品人類基因組計劃學(xué)案中圖版必修2

PAGEPAGE7第四節(jié)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品第五節(jié)人類基因組安排1．概述重組DNA技術(shù)的步驟和應(yīng)用。(重難點)2．關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的平安性。(重點)3．駕馭核基因組、線粒體基因組等基因組的含義。(重點)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品1．重組DNA技術(shù)(1)概念：又稱轉(zhuǎn)基因技術(shù)，指利用分子生物學(xué)和基因工程的手段，將某種生物的基因轉(zhuǎn)移到其他生物物種中，使其出現(xiàn)原物種不具有的新性狀的技術(shù)。(2)操作步驟：獲得目的基因：利用限制性內(nèi)切酶從目的基因所在的生物的體細胞中干脆提取，或利用mRNA逆轉(zhuǎn)錄等方法人工合成↓體外重組DNA分子：將外源DNA插入載體，將兩種DNA分子連接起來↓重組DNA分子導(dǎo)入受體細胞：利用顯微注射等方法導(dǎo)入↓篩選和鑒定：目的是獲得能夠表達所需遺傳性狀或所需產(chǎn)物的受體細胞(3)意義：實現(xiàn)了種間遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，并能將獲得的新性狀穩(wěn)定地遺傳給后代。2．轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品(1)轉(zhuǎn)基因生物：由于目的基因的導(dǎo)入，引起原有遺傳物質(zhì)組成變更的生物。(2)轉(zhuǎn)基因食品：用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)或制造的食品、食品原料以及食品添加劑等。(3)轉(zhuǎn)基因生物可能帶來的風(fēng)險主要表現(xiàn)在：①造成遺傳多樣性的降低。②產(chǎn)生超級病毒。③對地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生重要影響。(4)對于轉(zhuǎn)基因食品平安性的評價主要集中在環(huán)境平安性和食用平安性兩個方面。[合作探討]探討1：轉(zhuǎn)基因生物具有了新的性狀，從變異來源上屬于哪一類？提示：基因重組。探討2：把一種生物的基因植入另一種生物體內(nèi)后，該基因為什么能表達？提示：因為不同生物基因的物質(zhì)組成相同、空間結(jié)構(gòu)相同，且全部生物在表達過程中共用一套密碼子。探討3：種植抗蟲棉可以削減農(nóng)藥的運用量，削減環(huán)境污染，那么對環(huán)境有沒有負面影響呢？提示：轉(zhuǎn)基因生物可能對生物的多樣性、生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成威逼。[思維升華]1．轉(zhuǎn)基因技術(shù)技術(shù)原理不同生物之間的基因重組操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平操作步驟獲得目的基因↓體外重組DNA分子↓重組DNA導(dǎo)入受體細胞↓篩選和鑒定結(jié)果人類須要的基因產(chǎn)物或生物類型優(yōu)點可定向改造生物的遺傳性狀2.基因工程的應(yīng)用(1)作物育種：利用基因工程的方法，獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，培育出具有各種抗逆性的作物新品種，如抗蟲棉等。(2)藥物研制：利用基因工程的方法，培育轉(zhuǎn)基因生物，利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品，如胰島素、干擾素、乙肝疫苗等。(3)環(huán)境愛護：如利用轉(zhuǎn)基因細菌降解有毒有害的化合物，汲取環(huán)境中的重金屬，分解泄漏的石油，處理工業(yè)廢水等。3．轉(zhuǎn)基因生物的優(yōu)缺點優(yōu)點缺點①解決糧食短缺問題；②大大削減農(nóng)藥的運用量，削減環(huán)境污染；③增加食物養(yǎng)分，提高附加值；④增加食物種類，提升食物品質(zhì)；⑤提高生產(chǎn)效率，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展①可能出現(xiàn)新的過敏原或重組形成新病毒；②可能產(chǎn)生抗除草劑的雜草；③可能使疾病的傳播跨越物種障礙；④可能會損害生物多樣性；⑤可能會對人類生活環(huán)境造成二次污染(1)轉(zhuǎn)基因生物存在平安性問題的緣由①目前對基因的結(jié)構(gòu)、調(diào)控機制及基因間的相互作用了解有限。②目的基因往往是異種生物的基因。③外源基因插入宿主細胞基因組的部位往往是隨機的。(2)基因工程育種與傳統(tǒng)育種的區(qū)分①基因工程育種的優(yōu)勢在于突破物種間的界限，實現(xiàn)真正意義的遠緣雜交。②基因工程技術(shù)是定向改造生物，獲得目的產(chǎn)品。4．基因重組與轉(zhuǎn)基因技術(shù)的比較基因重組轉(zhuǎn)基因技術(shù)不同點概念在生物體有性生殖過程中，限制不同性狀的基因重新組合依據(jù)人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀重組方式同一物種的不同基因不同物種的不同基因變異大小小大意義是生物變異的來源之一，對生物進化有重要意義使人類有可能依據(jù)自己的意愿干脆、定向地改造生物的性狀，培育出新品種相同點都實現(xiàn)了不同基因間的重新組合，都能使生物產(chǎn)生變異1．科學(xué)探討發(fā)覺，P53基因是一種遏制細胞癌變的基因。科學(xué)家發(fā)覺幾乎全部的癌細胞中都有P53基因異樣的現(xiàn)象?，F(xiàn)在通過動物病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)的方法將正常P53基因轉(zhuǎn)入到癌細胞中，發(fā)覺能引起癌細胞產(chǎn)生“自殺現(xiàn)象”。對于該基因療法，從變異的角度分析屬于()A．基因突變B．基因重組C．染色體結(jié)構(gòu)變異D．染色體數(shù)目變異【解析】此療法運用了轉(zhuǎn)基因技術(shù)，過程中動物病毒DNA做為載體，所依據(jù)的原理為基因重組?！敬鸢浮緽2．下圖表示一項重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，字母X可能代表()A．不能合成胰島素的細菌細胞B.能合成抗體的人類細胞C.能合成胰島素的細菌細胞D．不能合成抗生素的人類細胞【解析】圖示為DNA重組技術(shù)，受體細胞勝利導(dǎo)入目的基因后，目的基因可在受體細胞內(nèi)穩(wěn)定存在并表達?！敬鸢浮緾人類基因組計劃1．基因組和人類基因組(1)基因組是指一個單倍體細胞核中、一個細胞器(如線粒體、葉綠體)中或一個病毒中所包含的全部DNA(或RNA)分子的總稱。基因組可分為核基因組、線粒體基因組、葉綠體基因組、病毒基因組等。通常所說的基因組是指核基因組。(2)人類基因組是指單倍體細胞中整套染色體，即22條常染色體、一條X染色體和一條Y染色體上所具有的全部DNA分子。2．人類基因組安排概述(1)人類基因組安排的目標。①最初目標：測定人類基因組DNA分子的核苷酸排列次序，繪制成精細的DNA序列圖，定位約10萬個基因，并對其他生物進行類似探討。②終極目標：闡明人類基因組全部DNA序列、識別基因等。(2)意義①對于人類疾病的預(yù)防、診斷及治療方式都會有全新的變更。②極大地促進生命科學(xué)領(lǐng)域一系列基礎(chǔ)探討的發(fā)展。[合作探討]探討1：人類基因組安排的目的是什么？提示：人類基因組安排的目的是測定人類基因組的全部DNA序列，解讀其中包含的遺傳信息。探討2：人類基因組安排需測定多少條染色體上的DNA序列？線粒體DNA是否在內(nèi)？提示：需測定24條染色體(22＋X＋Y)上的DNA序列，不包括線粒體DNA。探討3：若要進行果蠅基因組探討，探討多少條染色體上的DNA序列？提示：果蠅基因組：3條常染色體和X、Y兩條性染色體，共5條染色體。[思維升華]1．染色體組和基因組的確定(1)染色體組：染色體組是指細胞中的一組非同源染色體，它們在形態(tài)和功能上各不相同，但是攜帶著限制一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部遺傳信息。(2)基因組：對于有性染色體的生物(二倍體)，其基因組為常染色體/2＋性染色體；對于無性染色體的生物，其基因組與染色體組相同。如下圖所示果蠅核基因組為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X和Y五條染色體，即3(常)＋X、Y。2.核基因組與染色體組的聯(lián)系(1)基因組可分為核基因組、線粒體基因組、葉綠體基因組、病毒基因組等，通常所說的基因組是指核基因組。(2)對于性染色體確定性別的二倍體生物，其核基因組等于染色體組加上另一條性染色體的全部遺傳信息。(3)對于非性染色體確定性別的生物，如水稻、玉米，因其無性染色體，其核基因組與染色體組一樣，就是一個染色體組所包含的全部遺傳信息。3．常見生物基因組和染色體組中的染色體如下1．下列關(guān)于人類基因組安排的敘述，合理的是()A．該安排的實施將有助于人類對自身疾病的診治和預(yù)防B．該安排是人類從細胞水平探討自身遺傳物質(zhì)的系統(tǒng)工程C．該安排的目的是測定人類一個染色體組中全部DNA序列D．該安排的實施不行能產(chǎn)生種族卑視、侵擾個人隱私等負面影響【解析】人類基因組安排的目的是測定人類基因組(24條染色體)的全部DNA序列，而一個染色體組僅含23條染色體(22＋X或22＋Y)，C項錯誤；人類基因組安排是人類從分子水平上探討自身遺傳物質(zhì)，B項錯誤；該項安排的實施雖對于人類疾病的診治和預(yù)防有重要意義，但也可能產(chǎn)生種族卑視、侵擾個人隱私等負面影響，因此，A項正確，D項錯誤?！敬鸢浮緼2．人類的染色體組和人類的基因組的探討對象各包括哪些染色體？()【導(dǎo)學(xué)號：73730068】①46條染色體②22條常染色體＋X染色體或22條常染色體＋Y染色體③22條常染色體＋X、Y染色體④44條常染色體＋X、Y染色體A．①② B．②③C．①③ D．③④【解析】人類的染色體組可從配子中分析出組合方式：22條常染色體＋X染色體或22條常染色體＋Y染色體。但探討人類基因組時，X和Y兩條性染色體存在非同源區(qū)段，所以為22條常染色體＋X染色體＋Y染色體?！敬鸢浮緽1．下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的敘述，正確的是()A．轉(zhuǎn)入油菜的抗除草劑基因，不會傳入環(huán)境中B．轉(zhuǎn)基因植物及其產(chǎn)物進入土壤后，可能會對地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生重要影響C．動物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達D．如轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界，則不存在平安性問題【解析】轉(zhuǎn)入油菜的基因，可以通過花粉傳入環(huán)境中，A項錯誤；動物的生物激素基因轉(zhuǎn)入植物后也能表達，C項錯誤；轉(zhuǎn)基因技術(shù)的平安性問題，要通過驗證才能得到證明，D項錯誤?！敬鸢浮緽2．下列實踐活動包含基因工程技術(shù)的是()A．水稻F1花藥經(jīng)培育和染色體加倍，獲得基因型純合新品種B．抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥C．將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細胞，經(jīng)組織培育獲得抗病植株D．用射線照耀大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生變更，獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆【解析】本題要求學(xué)生綜合理解單倍體育種、雜交育種、基因工程育種和誘變育種的原理。A項為單倍體育種，原理是染色體變異；B項為雜交育種，原理為基因重組；C項為基因工程育種，須要利用基因工程技術(shù)將重組DNA分子導(dǎo)入受體細胞，原理為基因重組；D項為誘變育種，原理為基因突變?！敬鸢浮緾3．玉米體細胞中共有20條染色體，要測定玉米基因組的核苷酸序列，須要測定的染色體數(shù)為()【導(dǎo)學(xué)號：73730069】A．20條 B．15條C．10條 D．11條【解析】玉米是雌雄同體的生物，細胞內(nèi)不含性染色體，所以測定玉米基因組只需測定每對染色體中的一條即可，也就是10條染色體?！敬鸢浮緾4．“人類基因組安排”的主要工作是測定基因組的整體序列，其序列是指()A．DNA的堿基排列依次B．mRNA的堿基排列依次C．tRNA的堿基排列依次D．