蘇教版生物選修2第一節(jié)《基因工程概述》教學(xué)設(shè)計

《蘇教版生物選修2第一節(jié)《基因工程概述》教學(xué)設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《蘇教版生物選修2第一節(jié)《基因工程概述》教學(xué)設(shè)計（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1節(jié)基因工程概述 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1、說由基因工程的概念（A） 2、簡述基因工程的誕生歷程（A） 3、說由DNA重組技術(shù)所需的三種基因工具的作用（ A） 4、簡述基因工程基本操作程序的四個步驟（B） 【基礎(chǔ)梳理】 一、基因工程的概念 是指在體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入 受體細胞并使重組基因在受體細胞中表達，產(chǎn)生人類所需的基因產(chǎn)物的技術(shù)。 （1）操作環(huán)境：生物體外 （2）操作對象：基因 （3）操作水平：DNA 分子水平 （4）基本過程：剪切-拼接-導(dǎo)入-表達 （5）結(jié)果：人類需要的基因產(chǎn)物 二、基因工程的工具及作用

2、（一）限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶） “分子手術(shù)刀” 1、：主要是從原核生物中分離純化由來的。 2、作用：能夠識別雙鏈 DNA分子的某種特定的核昔酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩 個核昔酸之間的磷酸二酯鍵斷開。 3、特點：具有專一性，表現(xiàn)在兩個方面： ①識別雙鏈DNA分子的某種特定的核昔酸序列。 ②切割特定序列中的特定位點。 4、結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的 DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。 例1、下列有關(guān)基因工程中限制內(nèi)切酶的描述，錯誤的是（） A . 一種限制性內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核昔酸序列 B.限制性內(nèi)切酶的活性受溫度的影響 C .限制性內(nèi)

3、切酶能別和切割 RNA D.限制性內(nèi)切酶可從原核生物中提取 （二）DNA連接酶? “分子針線” 1、分類：根據(jù)酶的不同，可分為ECOliDNA連接酶和T4DNA連接酶兩類 2、作用：恢復(fù)被限制酶切開了的兩個核甘酸之間的磷酸二酯鍵。 【疑難解析】 1、兩種DNA連接酶（EcoliDNA 連接酶和T4DNA 連接酶）的比較： （1）相同點：都縫合磷酸二酯鍵 （2）區(qū)別：E. coIiDNA連接酶于大腸桿菌，只能使黏性末端之間連接； T DNA連接酶于T噬菌體能縫合兩種末端，但連接平末端之間的效率較低。 44 2、DNA連接酶與DNA聚合酶作用的比較 DNA連接酶 D

4、NA聚合酶 不同點 [ 連接的 DNA[來 雙鏈[ 單鏈XXK] 模板 不要模板 要模板 連接的對象 2個DNA片段 單個脫氧核甘酸加到已存在的單鏈 DNA片段上 相同點 作用實質(zhì) 形成磷酸二酯鍵 化學(xué)本質(zhì) 蛋白質(zhì) (三)載體 分子運輸車” 1、載體的作用：載體是基因運輸工具，在基因操作過程中，使用載體有兩個目的：一是用它作為運 載工具，將目的基因送到宿主細胞中去；二是利用它在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量復(fù)制 2、載體必須具備三個條件： (1)能在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。 (2)具有一至多個限制酶切割位點，供外源DNA片段插入。 (3)

5、具有某些標(biāo)記基因，以便進行篩選。 3、載體的種類： 質(zhì)粒、噬菌體 和 動、植物病毒 等。 最早應(yīng)用最常應(yīng)用的載體是質(zhì)粒，它是細菌細胞中的一種很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子 三、基因工程的基本過程 (一)獲得目的基因(目的基因的獲取) 1、獲取方法主要有兩種：?(1)從自然界中已有的物種中分離由來，如可從基因文庫中獲取 (2)用人工的方法合成。 ★獲得原核細胞的目的基因可采取直接分離，獲取真核細胞的目的基因一般是人工合成 ★人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法 2、利用PCR技術(shù)擴增目的基因 (1) PCR的含義：是一項在生物體外復(fù)制特定 DNA片段的核酸合成技術(shù)

6、 (2)目的：獲取大量的目的基因 (3)原理：DNA雙鏈復(fù)制 (4)過程：第一步：加熱至 90?95 c DNA解鏈為單鏈; 第二步：冷卻到55?60 C,引物與兩條單鏈 DNA結(jié)合; 第三步：加熱至 (5)特點：指數(shù)形式擴增 70?75 C,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進行互補鏈的合成。 質(zhì)粒DNA分子 、_產(chǎn) F種限制酩處理 一個仞口兩個切口 兩個黏性末端菽程目的基因 TdhaISSBS 重組DNA分子集組質(zhì)粒) (二)制備重組DNA分子(基因表達載體的構(gòu)建) 1、重組DNA分子的組成：除了目的基因外，還必須有標(biāo)記基因。

7、★標(biāo)記基因的作用：鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選由來。 2、方法：同種限制酶分別切割載體和目的基因，再用 DNA連接酶把兩者連接。 (三)轉(zhuǎn)化受體細胞(將目的基因?qū)胧荏w細胞) 1、轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程。 2、常用的轉(zhuǎn)化方法： (1)將目的基因?qū)胫参锛毎翰捎米疃嗟姆椒ㄊ寝r(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化技術(shù)(農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法)，其次還 基因槍介導(dǎo)轉(zhuǎn)化技術(shù)(基因槍法)和花粉管通道技術(shù)(花粉管通道法)。 (2)將目的基因?qū)雱游锛毎鹤畛Ｓ玫姆椒ㄊ秋@微注射技術(shù)。此方法的受體細胞多是受精卵。 (3)將目的基因?qū)胛⑸锛毎?/p>

8、：Ca2 +處理法。 例2、以重組DNA技術(shù)為核心的基因工程正在改變著人類的生活。請回答下列問題。 (1)獲得目的基因的方法通常包括 和。 (2)切割和連接 DNA分子所使用的酶分別是 和。 (3)運送目的基因進入受體細胞的載體一般選用病毒或1；后者的形狀成1。 BamJ{ I 在coK L Hint! Ill II ， 。 4 GGATCC GAATTC AAGC1T AGATCT CGTAGG CTTAAG TTCGAA TCTAGA K A A A (4)由于重組DNA分子成功導(dǎo) 入受體細胞的頻率,所以在 轉(zhuǎn)化后通常需要進行年 作。 (5)將人胰島素基因分別導(dǎo)

9、入大腸桿菌與醉母菌，從兩者中生產(chǎn)的胰島素在功能和序列上 是相同的。 (四)篩選由獲得目的基因的受體細胞、培養(yǎng)受體細胞并誘導(dǎo)目的基因的表達(目的基因的檢測與鑒定) 1、分子水平的檢測 (1)首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體 DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子雜交技術(shù)。 (2)其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄由mRNA ,方法是采用RNA分子雜交技術(shù)。 （3）最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是采用抗原一抗體雜交技術(shù)。 DNA 提示：①DNA分子雜交技術(shù)首先提取受體細胞中的 DNA ,然后高溫解成單鏈，再與同位素標(biāo)記的 探針雜交；②抗原-抗體雜交所用到的抗體是用表達生

10、的蛋白質(zhì)注射動物進行免疫，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體, 并提取由而來的 2、個體生物學(xué)水平的鑒定 有時還需進行個體生物學(xué)水平的鑒定，如抗蟲或抗病的鑒定等。 四、基因工程的意義：能夠打破生物種屬的界限（即克服遠源雜交不親和的障礙，）在分子水平上定向 改變生物的遺傳特性。 【基礎(chǔ)檢測】 1 .下列關(guān)于基因工程的敘述中錯誤的是（） A.基因工程的由現(xiàn)使人類有可能按照自己的意愿定向改造生物，培育新品種 B.基因工程技術(shù)是唯一能沖破遠源雜交不 親和障礙，培育生物新類型的方法 C.基因工程的基本工具是：限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和基因的運載體 D.基因工程的研究成果，目前大多需要通過發(fā)醉工程和酶

11、工程來實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化 2 .基因工程技術(shù)也稱為 DNA重組技術(shù)，其實施必須具備四個必要的條件是（） A.目的基因、限制性內(nèi)切酶、運載體、體細胞 B.重組DNA、RNA聚合酶、內(nèi)切酶、連接酶 C.模板DNA、信使RNA、質(zhì)粒、受體細胞 D.工具酶、目的基因、運載體、受體細胞 3 .兩個核酸片段在適宜條件下，經(jīng) X酶的作用，發(fā)生了如下變化，則 X酶是（） A. DNA連接酶 A-C-GA-A-T —T -C-G—r \ I Ii :! TT-A^AjG-C-A |x酶 小―C-C-A— A—T- T—T i g I rttii1I i tIvvIIi ……f -<)"C^T-T

12、 -A—A—fr* C -A B. EcoR I 酶. C. DNA聚合酶 D.限制酶 4 .下圖為四種限制酶 BamHI、EcoRI、ttindlll和B硝辨的識別序列。它們切割由來的 DNA黏性末端可以互補配對的是（ A. BamH I 和 Bgl n B. BamHI 和 Hind 出 C. BamH I 和 EcoR I D. EcoR I 和 Hind 出 5.限制性內(nèi)切酶的作用實際上就是把 DNA上某些化學(xué)鍵打斷，一種能對 GAATTC專一識別的限制酶, 打斷的化學(xué)鍵是（ A. G與A之間的鍵 B. G與C之間的鍵 C. T與A之間的鍵

13、 D.磷酸與脫氧核糖之間的鍵 6.將單個脫氧核昔酸連接到脫氧核昔酸鏈上的酶是 A. DNA連接酶 B. DNA 酶 C. DNA解旋酶 D. DNA聚合酶 7. 8. （多選）基因工程的運載體必須具備的條件是（ 用于判斷目的基因是否轉(zhuǎn)移成功的方法中，不屬于分子檢測的是（ A.通過害蟲吃棉葉看其是否死亡 B.目的基因片斷與DNA探針能否形成雜交帶 C.目的基因轉(zhuǎn)錄形成的 mRNA與DNA探針能否形成雜交帶 D.目的基因表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)能否與抗體形成雜交帶 A .能在爻體細胞內(nèi)復(fù)制并保存 B.具有多個限制酶切點 C.

14、有特殊的遺傳標(biāo)記基因 D.環(huán)狀的DNA分子 9. （多選）下列哪些可作為基因工程技術(shù)中常用的基因運載工具（ A.大腸桿菌 B.質(zhì)粒 C.動物病毒 D.線粒體 10.為擴大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開發(fā)利用備受關(guān)注。我國科學(xué)家應(yīng)用 耐鹽基因培育生了耐鹽水稻新品系。 (1)獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組 DNA分子所用的限制性內(nèi)切酶作用于圖中的 處， DNA連接酶作用于 處。(填“ a"成‘) .一 法 C (2)將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和 1 (3)由導(dǎo)入目的基因的水稻細胞培養(yǎng)成植株需要利用 技術(shù)。該技術(shù)的核心是 和。

15、 (4)為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的作探針進行 分子雜交檢測，又要用 方法從個體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。 C T G C A G b-； J ； i I ——b P e a e e t _c 「 【能力提升】 1 .下列關(guān)于基因工程的說法正確的是() ①基因工程的設(shè)計和施工都是在分子水平上進行的 ②目前基因工程中所有的目的基因都是從供體細胞直接分離得到的 ③基因工程能使科學(xué)家打破物種界限，定向地改造生物性狀 ④只要檢測由受體細胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功地進行表達 A.①② B.①③ C.②④ D.③④ 2 .在

16、基因工程中，科學(xué)家所用的“剪刀”、“針線”和“載體”分別是指（） A.大腸桿菌病毒、質(zhì)粒、DNA連接酶B.噬菌體、質(zhì)粒、DNA連接酶 C.DNA限制酶、RNA連接酶、質(zhì)粒 D.DNA限制酶、DNA連接酶、質(zhì)粒 3 .鐮刀型細胞貧血癥的病因是血紅蛋白基因的堿基序列發(fā)生了改變。檢測這種堿基序列改變必須使用 的酶是（ ） A.解旋酶 B. DNA連接酶 C. 4 .已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性 DNA分子上有 3個酶切位點，如圖中?箭頭所指。如果在該線性 DNA 分子在3個酶切位點上都被該酶切斷，則會產(chǎn)生 a、 b、c、d四種不同長度的DNA片段?，F(xiàn)有多個上述 限制性內(nèi)切

17、酶 D、RNA聚合酶 b 線性DNA分子的陶切示意 線性DNA分子，若在每個 DNA分子上至少有1個酶 切位點被該酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶酶切后， 這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的 DNA片段種類數(shù)是（ A. 3 B. 4 C. 9 5 .農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)移目的基因進入受體細胞后，目的基因插入的位置是（ A. Ti質(zhì)粒上 B.受體細胞染色體 DNA上 C. T-DNA D.農(nóng)桿菌的擬核 6 .下圖是將人的生長激素基因?qū)爰毦鶥細胞內(nèi)制造“工程菌”的示意圖。已知細菌B細胞內(nèi)含質(zhì) 粒A,也不含質(zhì)粒A上的基因。判斷下列說法

18、正確的是（） A .將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細菌B常用的方法是顯微注射法或基因槍法 B.將完成導(dǎo)入過程后的細菌涂布在含有氨節(jié)青霉素的培養(yǎng)基上，能生長的只是導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的 細菌 C.將完成導(dǎo)入過程后的細菌涂布在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，能生長的就是導(dǎo)入了質(zhì)粒A的細菌 D .目的基因成功表達的標(biāo)志是受體細胞能在含有氨節(jié)青霉素的培養(yǎng)基上生長 7 .利用外源基因在受體細胞中表達，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列各項中能說明目的基因完成了 在受體細胞中表達的是（） A.棉花二倍體細胞中檢測到細菌的抗蟲基因 8 .大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其mRNA C.山羊乳腺細胞中檢測到人生

19、長激素DNA序列 D.醉母菌細胞中提取到人干擾素蛋白 8 .基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對 的是（） A.人工合成目的基因B.目的基因與運載體結(jié)合 C.將目的基因?qū)胧荏w細胞D.目的基因的檢測和表達 9 .（多選）下列關(guān)于限制性 核酸內(nèi)切酶的敘述中，正確的是（） A.它能在特殊位點切割 DNA分子 B.同一種酶切割不同 DNA產(chǎn)生的黏性末端能夠很好地進行堿基配對 C.它能任意切割DNA ,從而產(chǎn)生大量 DNA片段 D.每一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別特定的核昔酸序列 10 .（多選）獲得目的基因的方法有（） A.構(gòu)建基

20、因文庫，從基因文庫中獲取B.利用人工合成法 C.利用PCR技術(shù)大量獲得D.利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得 11 .（多選）在將一段DNA片段插入到一個大腸桿菌質(zhì)粒上時，需要下列的物質(zhì)有（） A. DNA連接酶B.限制性核酸內(nèi)切酶 D.噬菌體 C. DNA解旋酶 12.番茄營養(yǎng)豐富，是人們喜愛的一類果蔬。但普通番茄細胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細 胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏。為滿足人們的生產(chǎn)生活需要, 科學(xué)家們通過基因工程技術(shù)，培育由了抗軟化、保鮮時間長的番茄新品種。(操作流程如圖)請回答: (1) O ■■■4出 (RM?N .過程①需要的艮

21、電性內(nèi)切酶和 - It * ?餐 ft K M ff 在構(gòu)建基因表達載體時，除了重穿 茍敦化過程陪T'示意困 一'；」DNA中插入音的基因外，還需要有 _終止子 以及 (3) 在番茄新品種的培育過程中，將目的基因?qū)胧荏w細胞的方法叫做 (4)從圖中可見，mRNAI和mRNA2的結(jié)合直接導(dǎo)致了 無法合成，最終使番茄獲得 了抗軟化的性狀。 (5)普通番茄細胞導(dǎo)入目的基因后，先要接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基上培養(yǎng)，脫分化后得到 然后再轉(zhuǎn) 接到分化培養(yǎng)基上，誘導(dǎo)由試管苗，然后進一步培養(yǎng)成正常植株。 參考答案 例 2、答案：（1）化學(xué)合成（人工合成） 酶切獲?。◤娜旧wDNA 分離 /從生物細胞分離） （2） 限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶） DNA 連接酶（連接酶） （ 3 ）質(zhì)粒 小型環(huán)狀（雙鏈環(huán)狀、環(huán)狀） （ 4 ）低 篩選 （ 5 ）氨基酸 10. 答案： （1）a a （2）基因槍法（花粉管通道法） （3）植物組織培養(yǎng)（1 分） 脫分化（去分化） 再分化 （4） 耐鹽基因（目的基因） 一定濃度的鹽水澆灌（移裁到鹽堿地中） 12 ．（ 6分）（1） DNA 連接酶（ 2）啟動子標(biāo)記基因 （ 3 ）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（ 4 ）多聚半乳糖醛酸酶（ 5 ）愈傷組織