高中生物人教版 (新课标)必修2《遗传与进化》第2节 基因工程及其应用教案设计

第6章　从杂交育种到基因工程

第2节  基因工程及其应用

教学目标

1. 简述基因工程的基本原理。
2. 举例说出基因工程在农业，医药等领域的应用。
3. 关注转进因生物和转基因食品的安全性。

教学重点

（1） 基因工程的基本原理。 

（2） 基因工程的安全问题。

教学难点

（1）基因工程的基本原理 

（2）转基因生物与转基因食品的安全性

课时安排：1课时

学习过程

一、基因工程的定义

1、基因工程又叫__________。它是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因__________出来，加以饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，__________生物的遗传性状。这是在DNA上进行的__________水平的设计施工。基因工程需要的基本工具有“__________”、“__________”、“__________。

2、基因工程的优点是：可以按照人们的意愿直接__________改变生物的性状，培育出新品种。

  基因工程的概念

思考：基因工程所依据的生物学原理是什么？

学习检测1、下有关基因工程的叙述，正确的是   （  D  ）

A、基因工程是细胞水平上的生物工程    B、基因工程的产物对人类都是有益的

C、基因工程产生的变异属于人工诱变    D、基因工程育种的优点之一是目的性强

二、基因工程的基本工具

1、基因的“剪刀”：__________（简称__________）

（1）存在：主要在微生物体内。

（2）特性：一种限制酶只能识别（              ），并在（          ）切割DNA分子。

（3）实例：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。

（4）切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片断。

（5）作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。

思考：限制性酸内切酶的作用是利用了酶的什么特性？

学习检测2、下列关于限制酶的说法不正确的是（ A  ）

A．限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布

B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

C．不同的限制酶切割DNA的切点不同

D．限制酶的作用是用来提取目的基因

2、基因的“针线”：__________，作用：连接__________和__________之间的缺口。

DNA连接酶的作用是在DNA分子连接过程中，缝合脱氧核糖和磷酸之间的缺口。如果把DNA分子看成“梯子形”，DNA连接酶的作用是把梯子的扶手连接起来。

分析拓展     

DNA聚合酶是把单个的脱氧核苷酸连接成DNA片断；DNA连接酶把DNA片连接成DNA分子，两者都是连接脱氧核糖和磷酸之间的磷酸二酯键。

3、基因的运载体

（1）作用：将外源基因送入__________。

（2）种类：质粒、__________等。

质粒：存在于许多__________以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够__________的__________。

（3）条件   ①能在宿主细胞稳定保存并大量复制

②有多个限制酶切点，以便于外源基因相连。

   ③有标记基因，便于筛选。

思考：基因的运载体与物质跨膜运输所需的载体本质相同吗？

学习检测3、下列关于基因工程的叙述不正确的是（ D  ）

A、基因工程的生物学原理是基因重组

B、通过基因工程技术能够定向改造生物的遗传性状

C、基因的针线是DNA连接酶

D、基因工程中常用的运载体质粒在动植物细胞中广泛存在

学习检测4、质粒是基因工程最常用的运载体，它的主要特点是（  C ）

①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小 ④蛋白质 ⑤环状RNA ⑥环状DNA ⑦能“友好”地“借居”

A、①③⑤⑦  B、②④⑥  C、①③⑥⑦  D、②③⑥⑦

三、基因工程的步骤

（1）__________；（2）目的基因与___________________结合；（3）将目的基因导入受体细胞；（4）__________。

具体步骤：

分析拓展

不同DNA分子能够拼接在一起的原因：

（1）都具有相同的物质组成，都具有规则的双螺旋结构。

（2）都遵循碱基互补配对的原则

学习检测5、基因工程的操作步骤：①使目的的基因与运载体相结合 ②将目的的基因导入受体细胞 ③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 ④提取目的基因。正确的操作顺序是（  C  ）

A、③②④①  B、②④①③  C、④①②③  D、③④①②

学习检测6、下列能说明目的基因完成了表达的是（ D  ）

A、棉株中含有杀虫蛋白基因  B、大肠杆菌中具有胰岛素基因

C、土豆含有抗病毒的基因   D、从酵母菌中提取到了干扰素

四、基因工程的应用

1、抗虫基因作物的使用，不仅减少了__________，大大降低了生产成本，而且还减少了__________。

2、基因工程生产药品的优点是__________、__________、__________。

3、目前关于转基因生物和转基因产品的安全性，有两种观点，一种观点是转因生物和转基因食品不安全，____________________；另一种观点____________________。

限时训练

1、下列有关基因工程的叙述，正确的是（ D   ）

A、DNA连接酶可将两个黏性末端的碱基连接起来

B、目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变

C、目的基因与运载体结合的过程发生在细胞外

D、常使用的运载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等

2、下列关于质粒的叙述，正确的是（ B   ）

A、质粒是广泛存在于细胞中的一种颗粒状细胞器

B、质粒是细菌细胞中能自主复制的小型环状DAN分子

C、质粒只有在侵入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制

D、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的

3、基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作步骤中，不进行碱基互补配对的是（C    ）

A、人工合成目的基因    B、目的基因与运载体结合

C、将目的基因导入受体细胞中  D、目的的基因的检测和表达

4、下列关于DNA连接酶的叙述正确的是（  D  ）

①催化相同黏性末端的DNA片断之间的连接 ②催化不同黏性末端的DNA片断这间的连接 ③催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成 ④催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸间键的形成

A、①③  B、②④  C、②③  D、①④

5、依图示有关工具酶功能的叙述，不正确的是（  A  ）

A、连接b处的酶为RNA聚合酶

B、连接a处的酶为DNA连接酶

C、切断b处的酶为解旋酶

D、切断a处的酶为限制性核酸内切酶

6.下列黏性末端属于同一种限制性内切酶切割的是（   C  ） 

A．①② B．①③ C．②④ D．③④

7、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是（ C   ）

①将毒素蛋白注射到棉受精卵中 ②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白的DNA序列与质粒重组，导入细菌。用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养 ④将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵

A、①②  B、②③  C、③④  D、①④

8．（1）限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。

①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后形成的黏性未端。___________________________

②请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后形成的黏性未端。_____________________