生物（人教版）选修2导学案：第2章生物科学与农业 第2节现代生物技术在育种上的应用
文档属性
| 名称 | 生物（人教版）选修2导学案：第2章生物科学与农业 第2节现代生物技术在育种上的应用 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 15.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2015-08-29 13:50:57 | ||
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文档简介
课堂探究
核心解读
1.转基因生物与目的基因有哪些对应关系？
转基因生物与目的基因的关系如下表。
转基因生物 目的基因 目的基因从何来
抗虫棉 Bt毒蛋白基因 苏云金芽孢杆菌
抗真菌立枯丝核菌的烟草 几丁质酶基因和抗毒素合成基因 —
抗盐碱和干旱作物 调节细胞渗透压的基因 —
耐寒的番茄 抗冻蛋白基因 鱼
抗除草剂大豆 抗除草剂基因 —
增强甜味的水果 降低乳糖的奶牛 —
甜味基因 肠乳糖酶基因 —
生产胰岛素的工程菌 人胰岛素基因 人
2.动物乳腺作为反应器
既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而 ( http: / / www.21cnjy.com )且显示了社会需求是乳腺生物反应器这一创新成果产生的动力。乳腺生物反应器的优点是：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）→构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。
3.植物原生质体为什么能成为植物细胞工程的理想研究材料？
①容易从同一种植物材料的组织中获得大量的遗传上相同的游离原生质体。②可以被诱导与其他物种的原生质体融合，从而克服不同物种细胞之间的有性不亲和障碍，实现远缘物种间的体细胞杂交。③可以提高变异频率，因为既可以捕获外源DNA，也可以捕获较大的细胞器，如叶绿体等，是植物遗传转化的理想受体。④保持着植物细胞的全能性，在适宜的培养条件下，可以重新长出细胞壁，进行细胞分裂、分化，形成完整的小植株。⑤植物原生质体虽然没有细胞壁，但仍然进行着植物细胞的各种生命活动，包括蛋白质和核酸的合成、光合作用、呼吸作用、通过膜向外界进行物质交换等。⑥原生质体膜很薄，实验操作方便，如进行基因导入和遗传转化，以及从原生质制备各种细胞器等，为遗传重组提供有用材料。
4.物理和化学方法诱导原生质体融合的基本原理是什么？
化学融合的机制：常用化学融合方法有高pH— ( http: / / www.21cnjy.com )高Ca2+法和聚乙二醇（PEG）法。高pH—高Ca2+法诱导原生质体融合的基本原理是中和原生质体表面所带的电荷，使原生质体的质膜紧密接触，从而有利于质膜的接触融合。PEG处理原生质体可以使原生质体聚集促进融合。
物理融合的机制：常用方法为电融合法。此法是 ( http: / / www.21cnjy.com )先将两种原生质体以适当的比例混合成悬浮液，将其滴入电融合小室中，给小室两极以交变电流，使原生质体沿电场方向排列成串珠状，接着给以瞬间高强度的电脉冲，使原生质体膜产生局部破损而导致融合。
题例领悟
题型一 现代生物技术的应用
【例题1】 （多选）用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于（ ）
A.克隆技术可以快速繁育优良性状的家畜
B.现代转基因技术可迅速改变生物的基因组成
C.现代生物技术迅速使新品种形成群落
D.现代生物技术可克服远缘杂交有性不亲和的障碍
解析：群落是在一定自然区域 ( http: / / www.21cnjy.com )内，相互之间具有直接和间接关系的各种生物的总和。生物工程技术不能形成群落，但是能快速繁育优良性状的家畜，现代转基因技术可迅速改变生物的基因组成，现代生物技术可克服远缘杂交有性不亲和的障碍，克服了物种间的生殖隔离。
答案：ABD
反思感悟
基因工程是在两个物种之间转移基因，克服两物种之间由于生殖隔离不能进行基因交流的障碍。
题型二 植物体细胞杂交技术的应用
【例题2】 植物体细胞杂交过程是（ ）
A.用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体
B.以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合
C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株
D.通过以上三者来完成
解析：植物体细胞杂交过程实际上是不同植物体细胞原生质体融合的过程，融合后形成的杂种细胞进一步经组织培养形成杂种植株。
答案：D
反思感悟
植物体细胞首先用纤维素酶、果胶酶去掉细 ( http: / / www.21cnjy.com )胞壁获得原生质体，然后利用物理或化学方法诱导原生质体融合，形成杂种细胞，然后利用植物组织培养获得杂种植株。
题型三 基因重组技术的应用
【例题3】 （多选）下列实例中，涉及基因重组的是（ ）
A.我国著名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种
B.英国科学家利用细胞核移植技术克隆出小绵羊
C.荷兰科学家将人乳高铁蛋白基因移植到牛体内并获得成功
D.乘宇宙飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平常的大一倍以上
解析：袁隆平培育出的超级水稻品种是利用杂交技术，根据基因重组原理培育成功的，故A对。C项为基因工程的产物，基因工程也是利用基因重组原理，把一种生物的基因转移到另一种生物体内，定向地改造生物的遗传性状，即把不同种生物的基因组合在一起，并得以表达的过程，故C对。B项克隆小绵羊的产生是无性生殖的过程，无基因重组现象。太空育种是利用基因突变原理，故B、D错。
答案：AC
反思感悟
基因重组具有两种类型：一是有性生殖过程中非等位基因的重新组合；二是DNA拼接技术即基因工程。
随堂训练
1.下列有关基因工程的成果及应用的说法正确的是… （ ）
A.用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒
B.基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物
C.任何一种假单孢杆菌都能分解4种石油成分，所以假单孢杆菌是“超级细菌”
D.基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
解析：用基因工程方法培育的抗虫植物只是杀死害虫，对病毒无效；基因工程在畜牧业上的应用不仅是培养体型巨大、品质优良的动物，更重要的是利用某些特定外源基因在哺乳动物体内的表达，从这些动物的乳腺细胞中获得人类所需的各类物质；每种假单孢杆菌只能分解石油中的一种成分，“超级细菌”是用基因工程方法把能分别分解3种烃类的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌体内，创造出能同时分解4种烃类的细菌。
答案：D
2.我国遗传学科学家率先绘制了世界上第一幅水稻基因遗传图，为水稻基因组计划作出了重要贡献。水稻体细胞中有24条染色体，那么水稻基因组计划要研究的DNA分子数是（ ）
A.48个 B.24个 C.13个 D.12个
解析：水稻是两性花，没有性别之分，所有体细胞染色体相同。水稻是二倍体植物，它的单倍体染色体就是一个基因组。
答案：D
3.将大鼠生长激素基因注入小鼠受精卵中，结果小鼠生出带有大鼠生长激素基因的小鼠（ ）
A.这项实验是由英国科学家设计实施的
B.这类技术的应用可以增加物种的多样性
C.此实验属于细胞工程范畴
D.此实验说明外源基因可以直接导入不同生物体内，并能在细胞中发挥作用
解析：1982年，美国科学家设计实施了此实验。在该实验中运用了转基因技术。转基因技术的应用将来也许会破坏生物的多样性。
答案：D
4.植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是（ ）
A.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁
B.细胞壁使原生质体失去活力
C.细胞壁阻碍了原生质体的融合
D.细胞壁不是原生质的组成部分
解析：细胞壁阻碍了植物体细胞的杂交，所以在细胞工程中首先就要去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。
答案：C
核心解读
1.转基因生物与目的基因有哪些对应关系？
转基因生物与目的基因的关系如下表。
转基因生物 目的基因 目的基因从何来
抗虫棉 Bt毒蛋白基因 苏云金芽孢杆菌
抗真菌立枯丝核菌的烟草 几丁质酶基因和抗毒素合成基因 —
抗盐碱和干旱作物 调节细胞渗透压的基因 —
耐寒的番茄 抗冻蛋白基因 鱼
抗除草剂大豆 抗除草剂基因 —
增强甜味的水果 降低乳糖的奶牛 —
甜味基因 肠乳糖酶基因 —
生产胰岛素的工程菌 人胰岛素基因 人
2.动物乳腺作为反应器
既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而 ( http: / / www.21cnjy.com )且显示了社会需求是乳腺生物反应器这一创新成果产生的动力。乳腺生物反应器的优点是：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）→构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。
3.植物原生质体为什么能成为植物细胞工程的理想研究材料？
①容易从同一种植物材料的组织中获得大量的遗传上相同的游离原生质体。②可以被诱导与其他物种的原生质体融合，从而克服不同物种细胞之间的有性不亲和障碍，实现远缘物种间的体细胞杂交。③可以提高变异频率，因为既可以捕获外源DNA，也可以捕获较大的细胞器，如叶绿体等，是植物遗传转化的理想受体。④保持着植物细胞的全能性，在适宜的培养条件下，可以重新长出细胞壁，进行细胞分裂、分化，形成完整的小植株。⑤植物原生质体虽然没有细胞壁，但仍然进行着植物细胞的各种生命活动，包括蛋白质和核酸的合成、光合作用、呼吸作用、通过膜向外界进行物质交换等。⑥原生质体膜很薄，实验操作方便，如进行基因导入和遗传转化，以及从原生质制备各种细胞器等，为遗传重组提供有用材料。
4.物理和化学方法诱导原生质体融合的基本原理是什么？
化学融合的机制：常用化学融合方法有高pH— ( http: / / www.21cnjy.com )高Ca2+法和聚乙二醇（PEG）法。高pH—高Ca2+法诱导原生质体融合的基本原理是中和原生质体表面所带的电荷，使原生质体的质膜紧密接触，从而有利于质膜的接触融合。PEG处理原生质体可以使原生质体聚集促进融合。
物理融合的机制：常用方法为电融合法。此法是 ( http: / / www.21cnjy.com )先将两种原生质体以适当的比例混合成悬浮液，将其滴入电融合小室中，给小室两极以交变电流，使原生质体沿电场方向排列成串珠状，接着给以瞬间高强度的电脉冲，使原生质体膜产生局部破损而导致融合。
题例领悟
题型一 现代生物技术的应用
【例题1】 （多选）用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于（ ）
A.克隆技术可以快速繁育优良性状的家畜
B.现代转基因技术可迅速改变生物的基因组成
C.现代生物技术迅速使新品种形成群落
D.现代生物技术可克服远缘杂交有性不亲和的障碍
解析：群落是在一定自然区域 ( http: / / www.21cnjy.com )内，相互之间具有直接和间接关系的各种生物的总和。生物工程技术不能形成群落，但是能快速繁育优良性状的家畜，现代转基因技术可迅速改变生物的基因组成，现代生物技术可克服远缘杂交有性不亲和的障碍，克服了物种间的生殖隔离。
答案：ABD
反思感悟
基因工程是在两个物种之间转移基因，克服两物种之间由于生殖隔离不能进行基因交流的障碍。
题型二 植物体细胞杂交技术的应用
【例题2】 植物体细胞杂交过程是（ ）
A.用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体
B.以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合
C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株
D.通过以上三者来完成
解析：植物体细胞杂交过程实际上是不同植物体细胞原生质体融合的过程，融合后形成的杂种细胞进一步经组织培养形成杂种植株。
答案：D
反思感悟
植物体细胞首先用纤维素酶、果胶酶去掉细 ( http: / / www.21cnjy.com )胞壁获得原生质体，然后利用物理或化学方法诱导原生质体融合，形成杂种细胞，然后利用植物组织培养获得杂种植株。
题型三 基因重组技术的应用
【例题3】 （多选）下列实例中，涉及基因重组的是（ ）
A.我国著名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种
B.英国科学家利用细胞核移植技术克隆出小绵羊
C.荷兰科学家将人乳高铁蛋白基因移植到牛体内并获得成功
D.乘宇宙飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平常的大一倍以上
解析：袁隆平培育出的超级水稻品种是利用杂交技术，根据基因重组原理培育成功的，故A对。C项为基因工程的产物，基因工程也是利用基因重组原理，把一种生物的基因转移到另一种生物体内，定向地改造生物的遗传性状，即把不同种生物的基因组合在一起，并得以表达的过程，故C对。B项克隆小绵羊的产生是无性生殖的过程，无基因重组现象。太空育种是利用基因突变原理，故B、D错。
答案：AC
反思感悟
基因重组具有两种类型：一是有性生殖过程中非等位基因的重新组合；二是DNA拼接技术即基因工程。
随堂训练
1.下列有关基因工程的成果及应用的说法正确的是… （ ）
A.用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒
B.基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物
C.任何一种假单孢杆菌都能分解4种石油成分，所以假单孢杆菌是“超级细菌”
D.基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
解析：用基因工程方法培育的抗虫植物只是杀死害虫，对病毒无效；基因工程在畜牧业上的应用不仅是培养体型巨大、品质优良的动物，更重要的是利用某些特定外源基因在哺乳动物体内的表达，从这些动物的乳腺细胞中获得人类所需的各类物质；每种假单孢杆菌只能分解石油中的一种成分，“超级细菌”是用基因工程方法把能分别分解3种烃类的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌体内，创造出能同时分解4种烃类的细菌。
答案：D
2.我国遗传学科学家率先绘制了世界上第一幅水稻基因遗传图，为水稻基因组计划作出了重要贡献。水稻体细胞中有24条染色体，那么水稻基因组计划要研究的DNA分子数是（ ）
A.48个 B.24个 C.13个 D.12个
解析：水稻是两性花，没有性别之分，所有体细胞染色体相同。水稻是二倍体植物，它的单倍体染色体就是一个基因组。
答案：D
3.将大鼠生长激素基因注入小鼠受精卵中，结果小鼠生出带有大鼠生长激素基因的小鼠（ ）
A.这项实验是由英国科学家设计实施的
B.这类技术的应用可以增加物种的多样性
C.此实验属于细胞工程范畴
D.此实验说明外源基因可以直接导入不同生物体内，并能在细胞中发挥作用
解析：1982年，美国科学家设计实施了此实验。在该实验中运用了转基因技术。转基因技术的应用将来也许会破坏生物的多样性。
答案：D
4.植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是（ ）
A.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁
B.细胞壁使原生质体失去活力
C.细胞壁阻碍了原生质体的融合
D.细胞壁不是原生质的组成部分
解析：细胞壁阻碍了植物体细胞的杂交，所以在细胞工程中首先就要去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。
答案：C