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第七单元 生物技术
第二章 现代生物技术
第一节 基因工程
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情境导入
新课探究
课堂小结
学习目标
1.通过对工程菌培育过程的描述，理解基因工程的概念及原理。(难点)
2.举例说明转基因技术在生活实践中的应用。（重点）
3.通过辩论分析转基因生物的安全性，提高学生收集信息、处理信息的能力及语言表达能力。
情 境 导 入
第一节
基因工程
图片欣赏、问题导入
王大爷去买菜时看到一种紫色番茄。经售货员介绍得知这是转基因番茄品种。
什么是转基因生物？它们有何特别之处？
新 课 探 究
第一节
基因工程
任务一：基因工程的原理
阅读教材110~111页，思考下列问题。
1.基因工程:在分子水平上个，按照预先设计好的蓝图,把一种生物的基因分离出来,在体外巧妙地进行_________,然后转入另一种生物的体内,从而改造其某些_________,最终获得所需要的新品种。
2.基因工程的代表技术是____________。
拼接组装
遗传性状
转基因技术
活动1：知识概括
新课探究
质粒：细菌细胞质中一种相对独立的环状DNA分子，可以“友好”地“借居”在另一种细菌的体内，并能通过复制稳定地遗传给后代，常作为将外源基因导入生物体内的运载工具。
【知识拓展】
新课探究
④
①
②
③
“工程菌”的培育过程
⑤
⑥
活动2：观察与思考
①切开大肠杆菌的环状DNA
②将人体生长激素基因连接到大肠杆菌的环状DNA上
③将新的环状DNA转入大肠杆菌
④挑选出可以生产生长激素的大肠杆菌
⑤大量培养
⑥提取出人的生长激素
新课探究
工程菌的培育过程
1.人的生长激素基因与细菌环状DNA能够拼接，说明了什么问题？
2.人的生长激素基因在细菌体内表达成功的标志是什么？
活动2：观察与思考
说明人类和细菌的遗传信息是相通的，且某种生物的某一特定基因转移到另一生物体内地可以实现的。
大肠杆菌体内成功合成了人的生长激素。
人的生长激素基因
大肠杆菌
将生长激素基因连接到大肠杆菌的环状DNA上
切开大肠杆菌的环状DNA
挑选出可以生产生长激素的大肠杆菌
将新的环状DNA转入大肠杆菌
提取出人的生长激素
大量培养
新课探究
挑选出可以生产生长激素的大肠杆菌
切开大肠杆菌的环状DNA
将人体生长激素基因连接到大肠杆菌的环状DNA上
将新的环状DNA转入大肠杆菌体内
大量培养
提取出人的生长激素
活动2：观察与思考
3.人的生长激素基因在细菌细胞内得到成功表达，说明了什么问题？
（1）基因控制生物的性状。
（2）遗传密码在动物、植物和微生物之间是通用的。
新课探究
挑选出可以生产生长激素的大肠杆菌
切开大肠杆菌的环状DNA
将人体生长激素基因连接到大肠杆菌的环状DNA上
将新的环状DNA转入大肠杆菌体内
大量培养
提取出人的生长激素
活动2：观察与思考
4.利用“工程菌”生产人的生长激素，有哪些好处？
产量大、成本低、纯度高，等等。
新课探究
(1)工程菌的培育步骤：
联想记忆:
切开(剪开)→连接(针线)→转入
(重新组合)→培养(繁殖)→提取
【活学巧记】
新课探究
1.在转基因工程中人们为什么常用细菌作为“工程菌”
2.基因工程的实质是什么
(1)细菌的繁殖速度快,可提高产量。
(2)细菌的繁殖属于无性繁殖,可保持转入基因所控制的性状稳定遗传。
基因工程的实质是通过改造生物的遗传物质,定向改造生物的遗传性状,为人类提供有用的产品及服务。
【合作交流】
新课探究
任务二：基因工程的应用
阅读教材111～113页，回答下列问题。
1.定向改良动植物品种:
(1)提高作物的抗病虫害能力,如抗虫棉（如图）。
(2)定向改变生物的性状：如培育的转基因鲤鱼的生长速度比普通鲤鱼快140%以上。
2.在药物研制方面有巨大价值。可大大提高_____,降低成本。如利用“工程菌”生产人的生长激素等。
产量
活动1：知识概括
新课探究
转基因抗冻番茄
普通番茄
活动2：认识转基因生物
转基因生物：含有____________的生物。
非自身基因
（1）转基因蔬菜
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（2）转基因作物
抗虫害的玉米
抗虫的基因来自苏云金芽孢杆菌。它产生的毒蛋白能使棉铃虫等害虫死亡。
科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，使作物自身具有抵御虫害的能力。
活动2：认识转基因生物
新课探究
生长快、肉质好的转基因鱼
乳汁中含有人乳铁蛋白的转基因牛
活动2：认识转基因生物
（3）转基因动物
新课探究
如何利用一头普通的奶牛生产出含有人的血清白蛋白的牛奶呢？你知道科学家是如何做到的吗？
【知识拓展】
动物乳腺生物反应器
目的基因
质粒
重组载体
供体牛受精卵
早期胚胎
代孕牛
雌性转基因牛
含人血清白蛋白乳汁
新课探究
有苹果色的香蕉
香蕉
苹果
1.香蕉的心愿：想穿上与红富士苹果颜色相同的外衣，你能帮助它实现这个愿望吗？
【分组讨论】
新课探究
能发荧光的热带斑马鱼
普通热带斑马鱼是不发荧光的
2.如何让普通热带斑马鱼也发荧光
【分组讨论】
？
新课探究
家蚕能够吐出蚕丝为人类利用。
设想
【分组讨论】
新课探究
1.转基因生物为什么能够表现出转入基因决定的性状
2.用转基因技术是否可以治疗所有的遗传病
一个生物体的基因之所以能在另一个生物体内成功表达,是因为遗传密码在动物、植物和微生物之间是通用的。
不能。目前在基因水平上治疗遗传病尚处于试验研究阶段。
【合作交流】
新课探究
基因工程
操作水平 __________水平
主要过程 __________分离→体外拼接组合→转入→表达
原理 将一种生物的__________导入____________生物的细胞内并使之在细胞中表达
应用 a.定向改良动植物品种
b.用于__________研制,可以提高产量、降低成本
结果 __________改造生物的某些遗传性状
分子
基因
基因
另一种
药物
定向
【归纳总结】
新课探究
基因工程与转基因技术
转基因技术是基因工程的一种,是把一种生物的基因转入另一种生物体内;除此之外,基因工程还包括从某种生物体内剔除某个基因等,凡是对基因进行的操作,都属于基因工程。
【归纳总结】
新课探究
任务三：转基因生物的安全性
阅读教材113页，回答下列问题。
1.基因工程改造生物的优点:
打破_____间的遗传壁垒,使本来风马牛不相及的生物之间也能进行_____交流,创造了许多生命奇迹。
2.深入思考:你认为转基因食品安全性如何
基因
物种
转基因食品可能存在一定的危险性。
活动：知识概括
新课探究
【典例1】
下列生物的培育,应用了转基因技术的是( )
A.杂交水稻 B.太空椒
C.转基因超级鼠 D.蟹爪兰
C
点拨：
(1)杂交水稻是选用两个在遗传性状上有一定差异,同时它们的优良性状又能互补的水稻品种进行杂交。
(2)太空椒的变异是自身的基因由于外界条件的改变发生的变异。
(3)转基因超级鼠的培育应用的是转基因技术。
(4)蟹爪兰的培育运用的是嫁接技术，属于无性生殖。
新课探究
【典例2】
某项重要的生物学技术的流程如图所示,下列分析错误的是（ ）
A.该技术是在DNA分子水平上操作的
B.X表示能合成胰岛素的人类细胞
C.该技术应用了细菌分裂繁殖能力强、代谢速度快的特点
D.插入人胰岛素基因的细菌称为转基因生物
点拨：图中X是由导入人胰岛素基因的细菌分裂形成的,因此X是能合成人胰岛素的细菌细胞群。
B
新课探究
【典例3】
下列实例与所采用的生物技术搭配错误的是 ( )
A.乳酸菌制作酸奶——发酵技术
B.抗虫棉——转基因技术
C.植物快速繁育——组织培养技术
D.试管婴儿——无性生殖
D
点拨：试管婴儿是精子和卵细胞在体外受精形成受精卵,受精卵在体外培养一段时间,形成胚胎后移植回母体子宫,着床继续发育形成胎儿直至分娩,属于有性生殖。
课 堂 小 结
第一节
基因工程
品种
药物课时分层训练(十八) 基因工程
知识点一 基因工程的原理
1．(2023·菏泽期末)下列有关转基因原理的表述中，错误的是( D )
A．各种生物的DNA在组成方式上是相同的
B．遗传信息在动植物、微生物之间是相通的
C．一种生物的基因在另一种生物体内可以表达
D．基因可以在不同的DNA上任意地剪切和粘贴
解析：基因工程是在分子水平上进行的遗传操作，按照预先设计好的蓝图，把一种生物的基因分离出来，在体外巧妙地进行拼接组装，然后转入另一种生物的体内，从而改造其某些遗传性状，最终获得我们所需要的新品种，而不是基因可以在不同的DNA上任意地剪切和粘贴。
2．下列有关基因工程的说法中，错误的是( C )
A．基因工程是在分子水平上进行的遗传操作
B．含有非自身基因的生物称为转基因生物
C．基因工程在体内进行基因的拼接组装
D．基因工程可以定向改良动植物品种
解析：基因工程在体外进行基因的拼接组装。
知识点二 基因工程的应用
3．(2023·广东中考)我国科学家将苏云金芽孢杆菌的抗虫蛋白基因导入棉花体内，培育抗虫棉，主要运用的生物技术是( B )
A．杂交育种技术 B．转基因技术
C．克隆技术 D．发酵技术
4．糖尿病被称为“温柔而甜蜜的杀手”，能引起多种并发症，对人的危害仅次于癌症，患者可以通过注射胰岛素治疗糖尿病。下列利用大肠杆菌生产胰岛素的方法中，合理的是( D )
A．从自然界筛选出能分泌胰岛素的大肠杆菌，进行大规模培养
B．将胰岛素注入大肠杆菌体内，进行大规模培养
C．将糖尿病患者体内的大肠杆菌提取出来，进行大规模培养
D．将控制合成胰岛素的基因转入大肠杆菌体内，进行大规模培养
5．下列说法不能通过基因工程实现的是( D )
A．定向改良农作物品种，提高作物抗病能力
B．改变农作物的营养成分
C．治疗遗传病
D．生产全新的生物基因
解析：基因工程能按照人们的意愿定向改造生物的性状，创造出更符合人们需要的新品种，提高作物抗病能力；基因工程能改变农作物的营养成分；基因治疗是治疗遗传病的最有效手段；基因工程不能生产全新的生物基因。
6．科学家将人胰岛素基因转入大肠杆菌体内，利用细菌人工合成胰岛素，下列关于该技术的表述正确的是( B )
①人胰岛素基因位于人体细胞的细胞质内 ②细菌的变异是可遗传的 ③运用了转基因技术 ④利用了克隆技术 ⑤说明性状是由基因控制的
A．①②⑤ B．②③⑤
C．①②④ D．③④⑤
知识点三 转基因生物的安全性
7．随着基因工程的兴起，人们对转基因生物和转基因食品的安全性越来越关注，下列叙述错误的是( D )
A．基因工程在许多领域具有广阔的应用前景
B．公众应科学理性地对待转基因生物和转基因食品
C．我国十分重视转基因生物及其产品安全性问题
D．培育成功的转基因食品不存在安全性问题
8．(2023·东营模拟)某项重要的生物学技术的流程图如图所示，下列分析错误的是( B )
A．该技术是在DNA分子水平上操作的
B．X表示能合成胰岛素的人类细胞
C．该技术应用了细菌繁殖能力强，代谢速度快的特点
D．该技术可以引起可遗传的变异
解析：题图中细胞X是由导入人胰岛素基因的细菌分裂形成的，因此X是能合成胰岛素的细菌细胞群。
9．基因工程是在分子水平上进行的遗传操作。下列不是依据该技术的是( B )
A．利用嵌入相应基因的“工程菌”生产生长激素
B．袁隆平利用海南野生水稻作亲本培育出优良水稻品种
C．将草鱼生长激素基因转入鲤鱼体内培育出生长速度快的鲤鱼
D．将苏云金芽孢杆菌中产生杀虫毒素的基因移植到棉花体内培育出抗虫棉
解析：袁隆平利用海南野生水稻作亲本培育出优良水稻品种，属于杂交育种，利用的是基因重组，不是基因工程。
10．(2023·济宁期中)科研工作者从拟南芥的DNA分子上切取一段，导入棉花受精卵中，培育出具有抗旱耐盐性状的棉花植株(如图)，下列叙述错误的是( B )
A．该研究使用了转基因技术，体现了基因控制性状
B．这段DNA只存在于棉花的体细胞中，不能遗传给子代
C．转基因棉花可通过组织培养进行无性繁殖
D．利用这种技术可以定向改变生物的性状
解析：含有拟南芥DNA分子片段的棉花受精卵，会经过细胞分裂、分化形成组织和器官，直到发育成成熟个体。因此，这段DNA会存在于棉花的体细胞中，也能遗传给子代。
【创新应用】
11．如图是从苏云金芽孢杆菌中克隆到 Bt毒蛋白基因，并利用农杆菌将其转化到棉花中，培育出了新型棉株，使棉花细胞中存在杀虫蛋白(毒蛋白)，从而导致以棉花为食的棉铃虫死亡。请分析回答下列问题。
(1)图中Bt毒蛋白基因来自 苏云金芽孢杆菌的DNA ，获得了Bt毒蛋白基因的棉株细胞，在棉花细胞内会产生杀虫蛋白，说明杀虫蛋白的产生是由 基因 控制的，这利用了 转基因 技术。
(2)利用棉株细胞获得大量抗虫棉植株的过程属于 无性 生殖。农杆菌通过 分裂 繁殖后代。
(3)与使用化学农药相比，利用这种技术控制害虫的优点是 减少对环境的污染 。
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