第2课时
●教学过程
［课前准备］
1.教师准备
（1）教师将听证会规则、程序、角色扮演的程序和具体要求以及评价标准复印好，分发给各学习小组。
（2）教师整理《转基因生物和转基因食品利弊争论的要点》，印发给各学习小组。
（3）收集转基因生物和转基因食品安全性的资料信息，转基因生物技术的利弊关系的资料，请有关专家学者到学校做有关基因工程知识的讲座。
（4）教师设计并参与制作计算机教学课件，在校园网上制作网页，查找大量资料，完善网页内容，建立内容丰富的“基因工程知识资源库”。
（5）教师根据学生的资料准备状况、知识的准确性、抢答的积极性、讲述的条理性、姿态的自然性、课件的美观性编制《学生听课记录和评价表》。
（6）教师编制《研究性学习课题研究专题报告》。
2.学生准备
（1）学生预习教材，对教材中的内容做宏观地了解。
（2）利用课余时间，通过看书、看报及看电视，收集有关基因工程的成果与发展前景的资料或信息并制成课件，也可以走访有关的专家、学者了解该内容。
（3）分组预习并完成教师下发的有关资料。
（4）按听证会的要求摆好课桌椅，根据各小组的选择按辩论的正方和反方分成左右两个大组。
［情境创设］
教师：通过课件向学生展示基因工程给人类带来巨大成就的图片。同时述说如下：基因工程自1973年诞生后，由于基因工程技术具有可以直接控制基因，将基因从一个物种转移至另一个物种，创造出新的物种或新的品种的显著特点，也就是说，可按照人们的主观愿望，创造出自然界中原先并不存在的新的生物类型，使人类从单纯地认识生物和利用生物的传统模式跳跃到随心所欲改造生物和创造生物的新时代。经过30多年的发展历程，取得了惊人的成绩，特别是近10年来，基因工程的发展更是突飞猛进。基因转移、基因扩增多技术的应用，不仅使生命科学的研究发生了前所未有的变化，而且在实际应用领域中，为农牧业、食品工业、医药卫生、环境保护等方面开拓了广阔的发展前景。
今天就由同学们来阐述自己的认识和看法。
［师生互动］
教师：首先请各小组汇报课前收集到的有关基因工程应用的事例资料。
学生分组汇报并交流课前收集资料的情况。
学生1：基因工程在农业上的应用主要表现在两方面：
（1）通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。
（2）用基因工程的方法可培育出具有各种抗逆性的作物新品种。现在已培育出一批分别具有抗病、抗虫、抗除草剂、抗盐碱、抗病毒、抗干旱等性状的转基因农作物。1996至2000年的短短五年间，全球转基因作物从170×104 hm2发展到4 420×104 hm2，其推广速度是前所未有的……
学生2：基因工程在畜牧养殖业中的应用
基因工程在畜牧养殖业上的应用也具有广阔的前景，科学家将某种特定基因与病毒DNA构成重组DNA，然后，通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中，并由这种受精卵发育成新个体，这就是我们在前面提到的转基因动物。通过转基因动物人们可以获得所需要的各种优良品种。
1982年，美国科学家将人的生长基因和牛的生长基因分别注射到小白鼠的受精卵中，借腹怀胎后，产下的小白鼠比一般的大一倍，出现了前所未有的“超级鼠”，这是世界上第一只转基因动物。人们还用同样的方法，陆续获得了自然界中从来就不曾有过的“超级绵羊”和“超级鱼”等动物。例如：转基因绵羊，比一般绵羊生长快30％，体型大0.5倍；又如，澳大利亚科学家培育的转基因猪，4个月后体重可达 90 kg，生长速度比普通家猪提高100％。
学生3：基因工程与医药卫生
基因工程在医药卫生领域的应用主要可概括为两个方面：
（1）用于生产基因工程药品
所谓基因工程药物就是先确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质，然后将控制该蛋白质合成过程的基因取出来，经过一系列基因操作，最后将该基因放入可以大量生产的受体细胞中去，这些受体细胞包括细菌、酵母菌、动物或动物细胞、植物或植物细胞，在受体细胞不断繁殖过程中，大规模生产具有预防和治疗这些疾病的蛋白质，即基因疫苗或药物。
基因工程的方法不受原料的限制，可以高效率的生产出各种高质量、低成本的药物，如胰岛素、抗生素等。
（2）用于基因诊断和基因治疗
①基因诊断（展示DNA分子杂交过程的动画效果）
基因诊断：运用基因分析对疾病作出诊断的方法，是遗传病最准确的诊断手段，也是一种威力强大的高新技术。传统诊断方法是通过表现型来推测基因型，而基因诊断是从基因着手来推断表现型，即绕过基因产物，通过直接探查基因进行诊断，不受细胞类型和发病年龄的限制，可用于一切遗传病的诊断。基因诊断也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。用放射性同位素（如P）、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。
癌细胞的病变过程，主要是由于基因调节控制失灵，通过基因诊断，将发生紊乱的基因加以修复，有希望根治癌症。半乳糖血症是一种先天性糖代谢缺陷症，通过基因诊断，发现病人缺少一种合成半乳糖转移酶的基因。若把半乳糖转移酶的基因转入缺乏这种基因的人体中，治疗这种先天性疾病将成为可能。基因诊断已用于镰刀状红细胞贫血症和地中海贫血症的诊断；对肠道病毒、疱疹病毒、腺病毒、肝炎病毒等引起的疾病，基因诊断技术已用于临床实践。
②基因治疗
基因治疗，顾名思义，是指在基因水平上对人类疾病进行治疗。具体地说，它是利用基因转移或基因调控的手段，将正常基因转入疾病患者机体细胞内，取代致病的突变基因，表达所缺乏的基因产物；或者是通过基因调控的手段，有目的地抑制异常基因表达或重新开启已关闭的基因，达到治疗遗传病、肿瘤、艾滋病、心血管病等疾病的目的。
学生4：基因工程在食品工业中的应用
随着人类社会的发展，粮食危机越来越威胁着人类的生存与发展，利用基因工程可以为人类开辟新的食物来源。如鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达成功，表明人们有希望从发酵罐里生产出人类需要的卵清蛋白。同样的，不久的将来，人们还可以从微生物中获得人们所需要的各种营养物质。
学生5：基因工程应用于环保
基因工程应用于环保，一方面基因工程方法可用于环境监测。据报道，用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。具体方法：用一个特定的DNA片段制成探针，与被测的病毒DNA杂交，从而把病毒检测出来。与传统方法相比具有快速、灵敏的特点。传统的检测一次需几天或几个星期的时间，精确度不高，而用DNA探针只需一天。据报道，能从1 t水中检测出 10个病毒来，精确度大大提高。
基因工程还可用于净化环境。随着石油工业的迅速发展，石油这种含有多种烃类的物质对环境造成很大的污染。自然界中，假单孢杆菌能够分解石油，但是，每一种假单孢杆菌只能分解石油中的某一种成分。1975年，科学家用基因工程的方法，把能分解三种烃类的基因都转到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。
学生6：21世纪，是基因工程迅速发展和日臻完善的世纪，它将为人类带来巨大的效益，人们不光在基因工程的技术上取得突破，还将加速其产业化的进程。基因工程将在人类生活的方方面面发挥它举足轻重的作用。
教师：同学们的陈述为我们展示了基因工程的美好前景。现在请同学们看我摘录的一则消息：1998年英国的研究人员普斯陶伊通过新闻媒体向人们展示了他的研究成果：实验鼠在食用转基因土豆十天后，其肾、脾和消化道都出现了不同程度的损伤。你们怎样看待转基因生物和转基因食品的安全性呢？
学生：阅读教科书P105的内容。
学生：四人一组，根据课前教师整理印发给各组的《转基因生物和转基因食品利弊争论的要点》，对教科书P105资料分析中的两种观点进行思考、讨论，找出支持某一观点的有力论据。
学生：分组讨论，教师强调支持某一观点的论据要充分，要注意科学性、客观性和逻辑性。
教师：将听证会角色扮演的程序、规则和具体要求以及评价标准，分发给各组，引导学生以小组为单位讨论并形成陈述报告要点。
学生：在讨论的基础上，协商或小组指派某个角色，安排角色扮演活动。
教师：角色扮演包括：
A.基因工程研发人员
B.转基因生物农场主或转基因食品生产商代表
C.环保志愿者
D.消费者
E.食品与药品检测监督部门的代表
F.决策部门主管
G.法律专家代表
学生：站在所扮演角色的立场上，收集证据，按规定程序陈述。
模拟听证会
议题：近来，一些市民和媒体纷纷向市政府反映了他们对转基因农产品或转基因安全性的担忧，呼吁市政府制定条例对转基因生物及转基因食品的生产和销售加以控制。请你作为上述A～G的任一角色参加听证会，就是否应当对转基因生物与转基因食品加以限制发表你的看法。
要求：观点正确，论据充分，注意科学性、客观性和逻辑性。
听证会程序
（1）决策部门的主管陈述听证会议题及议程（规则）；
（2）控辩双方分别陈述各自的主张；
（3）辩论阶段；
（4）法律专家代表陈述我国和世界各主要国家和地区的有关法律法规；
（5）表决有关条例议案。
学生：每个小组选择其中一个角色，准备陈述提纲和辩论材料，做到尊重科学、体察民意、以理服人、客观公正、民主决策。
学生：根据教师下发的评价表，认真听取控辩双方的陈述，评出最佳辩论手。
［教师精讲］
自20世纪70年代以来，以基因工程为代表的生物技术的发展突飞猛进。转基因作物已在美国、阿根廷及加拿大等国大面积种植，转基因微生物已被大量用于商品化生产各种药品，转基因动物的研究也取得了令人瞩目的进展。这些基因工程生物对经济发展、农业生产、医药卫生及社会伦理等方面产生了巨大的影响，在解决人类面临的环境恶化、资源匮乏、效益衰退和疾病健康等问题方面，显示了巨大的作用。
但是，由于基因工程是一门新兴的高新技术，通过基因重组，可将动、植物和微生物的基因相互转移，打破了传统育种之间的界限，能把一种生物体的基因转移至毫不相关的另一种生物体中，创造出新的物种或新的品种，这必然使人们对这些产品产生不安和担忧，由此引发了转基因生物及其产品的安全性的争论。
目前，转基因生物技术可能引起的生物安全问题，特别是自由研究、制造、引入（环境）、投放（如市场）和排放转基因有机物或转基因生物可能产生的环境风险和安全问题，已经引起许多国家的关注和学术界的争论。最初对生物技术安全性的争论来源于美国和一些工业发达的国家的学术界，后来逐渐扩展到工业、农业及商业等部门和文化、道德、社会生活领域。多数学者认为，因转基因生物技术而造成的影响，其中既有积极的也有消极的；既有正面的推动作用，也有负面的风险；既有可能为人类带来巨大的利益，也可能因管理或处置不当而对人类和环境造成很大的不利影响。有些科学家认为，转基因生物技术利大于弊，对现代生物技术的担心是多余的，人类既然可以创造转基因生物技术，也可以驾驭它。概括起来，关于转基因生物的争论主要表现在如下几个方面：
（1）转基因生物可能对环境质量、生态系统或生态系统的稳定性产生不利影响。
（2）转基因生物可能对人体健康产生不利影响，严重的可以致癌和其他遗传病。
（3）基因武器可能给人类带来毁灭性的危险。
现在，我国农业部、卫生部、国家出入境检验检疫局和国家环境保护总局越来越重视转基因生物及其产品的安全性，正密切关注国际上有关管理法规的动向。
［评价反馈］
收回下发的评价表，师生共同评出最佳辩论手、优秀学习小组。
［课堂小结］
一、基因工程的应用
1.农业上的应用
（1）获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。
（2）培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
2.畜牧业上的应用
（1）培育各种具有优良品质的动物。
（2）利用动物乳腺细胞获得人类所需要的各种物质。
3.食品工业上的应用
为人类开辟新的食物来源。
4.基因工程与医药卫生
（1）生产基因工程药品。
（2）用于基因诊断与基因治疗。
基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交的原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。
基因治疗：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。
5.基因工程与环境保护
（1）用于环境检测。
（2）用于被污染环境的净化。
二、关注转基因生物和转基因食品的安全性
三、本章小结
［布置作业］
P106：拓展题2、3。
［课后拓展］
课外实践：调查转基因食品的发展现状。
步骤要求：写出开题报告、制作调查表、进行调查、写出调查报告。
●板书设计
●习题详解
一、练习（课本P106）
（一）基础题（略）
（二）拓展题
1.（略）
2.提示：例如，可以向客户说明农场具备相应的安全检测设施和措施，已经领取了农业转基因生物安全证书，产品中所含有的成分都是自然界天然存在的物质，产品经过试用表明对人体无害等。
3.提示：例如，“转基因土豆——肝炎患者的希望!！”等。
二、本节聚焦（课本P102）
3.基因工程有广泛的应用。在农业上：可获得高产、稳产和具有优良品质的农作物；能培育出具有各种抗逆性的作物新品种。在畜牧业上：培育各种具有优良品质的动物；利用动物乳腺细胞获得人类所需要的各种物质。在食品工业上：可为人类开辟新的食物来源。在基因工程与医药卫生方面：可生产基因工程药品；可用于基因诊断与基因治疗。基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交的原理。基因治疗：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞。在基因工程与环境保护上:用于环境检测，用于被污染环境的净化。
4.这是一道开放试题，只要答案合理就可以。
课件41张PPT。第6章 从杂交育种到基因工程 第2节 基因工程及其应用人教版必修2教学目标 知识技能目标
简述基因工程的基本原理 举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用
情感态度价值观目标
关注转基因生物和转基因食品的安全性简
教学重点难点
述基因工程的基本原理
教学方法手段
类比猜想创设情境 例证法能发光的水母请您欣赏能否能否让热带鱼也能发光?设想不能发光的热带斑马鱼请您欣赏请您欣赏超级小鼠与超级鱼能产生人胰岛素的大肠杆菌请您欣赏
基因“嫁接”什么叫基因工程?
基因工程 的基本操作步骤有哪些?归纳出科学家实施基因工程 的总体思路阅读教材 P102，解决以下问题：能力体现 又称基因拼接技术,或重组DNA 技术。
通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改造生物的遗传性状。? 基因工程(gene engineering)1.原理：2.操作水平：3.结果：基因重组DNA分子水平定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。? 基因工程(gene engineering)培育转基因大肠杆菌的简要过程：你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？普通大肠杆菌
(不能分泌胰岛素)实例展示培育转基因大肠杆菌的关键步骤：如:EcoRI1、该限制酶只能识别GAATTC的序列，说明了限制酶具有的特性是 。2、 EcoRI限制酶识别了GAATTC的序列后，将会发生什么样的变化？积极思考专一性1.基因的剪刀—限制性内切酶 基因操作(gene engineering)的工具模型构建1练习使用EcoRI 剪切目的基因黏性末端2.分子针线—DNA连接酶 (DNA linking-enzyme)积极思考DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)分子的什么部位？基因操作(gene engineering)的工具模型构建2使用DNA连接酶制作重组DNA分子甲片段重组DNA分子
Recombinant DNA目的基因(如人的胰岛素基因)怎样才能导入受体细胞(如大肠杆菌细胞)？3.基因的运输工具——运载体 (carrying)常用的运载体(carrying)有两类：
(1)细菌细胞质的质粒( plasmid)
(2)噬菌体(bacteriophages)或某些动植物病毒 (virus)基因操作(gene engineering)的工具大肠杆菌的质粒 (plasmid)：运载体(carrying)应该具有什么特点呢?？基因操作(gene engineering)的工具运载体(carrying)
1能够在宿主细胞内复制并稳定保存；
２具有多个限制酶切点以便与外源基因相连；
３具有标记基因，便于进行筛选．香 蕉 鱼你见过吗?最新款的摩托车你想过吗?你见过树会走路吗?你知道什么是真正的硕果累累吗?谁能告诉我这是ＷＨＡＴ？给科学插上想象的翅膀，
你会收获更多！基因工程(gene engineering)的 “四步曲”提取目的基因1目的基因与运载体结合2将目的基因导入受体细胞3目的基因的检测和表达4基因工程的操作工具1.基因的剪刀
——限制性内切酶2.基因的针线
——ＤＮＡ连接酶 3.基因的运输工具
——运载体 基因工程的操作步骤1.目的基因的提取2.目的基因与运载体结合3.目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与表达基因工程(gene engineering)的原理小结1、基因工程与作物育种基因工程的应用生长快、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)转黄瓜抗青枯病基因的甜椒获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。2、基因工程与药物研制我国生产的部分基因 工程疫苗和药物 许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。 微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。 胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。 将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!3、 环境保护 基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。 通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。 利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。 转基因食品 安全吗?1.切取牛的生长激素或人的生长激素基因,用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中,从而获得了”超级鼠”,次项技术遵循的原理是A.基因突变 DNA RNA 蛋白质B.基因工程 RNA DNA 蛋白质C.细胞工程 DNA RNA 蛋白质D.基因工程 DNA RNA 蛋白质D练习2.(多选题)如图,下列有关酶功能的叙述中,正确的是A.切断a处的酶为限制性内切酶 B.连接a处的酶为DNA连接酶 C.切断b处的酶为解旋酶 D.连接b处的酶为RNA聚合酶ABC3.(多选题)科学家运用基因工程技术,让羊合成并分泌抗体,相关叙述中正确的是A.该技术导致生物定向变异 B.DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端碱基对连接起来 C.蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供材料 D.受精卵是理想的受体ACD4.基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和改造沙漠方面显示了良好的前景,荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜菜、马铃薯等)中并获得有效表达，使“工程植物”增强了耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：① ②
③ ④（2）基因表达的含义是： （3）写出酶基因工程在植物体内的表达过程： 海藻糖合成酶基因的获取目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的表达和检测基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状课件29张PPT。第六章 从杂交育种到 基因工程第2节 基因工程及其应用 ..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.关注转基因生物和转基因食品的安全性。 结合一些转基因生物图片，设置问题，激发学生的兴趣，导入新课；然后让学生带着问题阅读教材，自主学习，获取基因工程的基本概念、基本工具及相应的操作过程等核心知识；接着对本节课重点知识点——基因工程的操作工具进行分析总结，同时总结一下基因工程的操作步骤；然后通过一些实例展示基因工程的应用；最后通过一个问题“转基因食品安全吗？”结束本节课，目的是激发学生的好奇心和求知欲，让学生自己动手获取相关知识，扩大知识范围。
本节课的重点是基因工程的原理，由于基因工程学生没有相关知识储备，而且是微观的，学生无法感知，因此，课堂教学过程中尽量通过视频、图片、动画等手段展示基因工程的相关知识，而且鉴于选修三中还有基因工程的相关知识，所以本节课不必对相关知识扩展较深，学生掌握基因工程的基本概念、原理、操作过程即可。请您欣赏能发光的水母如何让热带鱼也能发光?设想不能发光的热带斑马鱼什么叫基因工程?
基因工程 的基本操作步骤有哪些?归纳出科学家实施基因工程 的总体思路阅读教材 P102，解决以下问题： 又称基因拼接技术,或重组DNA技术。
通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改造生物的遗传性状。基因工程(gene engineering)一、基因工程的原理培育转基因发光热带斑马鱼的简要过程：普通热带斑马鱼
(不能发光)你认为上述培育发光热带斑马鱼的关键步骤有哪些？培育转基因发光热带斑马鱼的关键步骤：1.基因的剪刀—限制酶二、 基因工程的操作工具主要在微生物中识别和切割特定的切点，有特异性分布：作用特点：限制性核酸内切酶裂解的是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键如:EcoRI1、该限制酶只能识别GAATTC的序列，说明了限制酶具有的特性是 。2、 EcoRI限制酶识别了GAATTC的序列后，将会发生什么样的变化？专一性练习使用EcoRI 剪切目的基因黏性末端活动一2.分子针线—DNA连接酶 (DNA linking-enzyme) DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸分子的什么部位？使用DNA连接酶制作重组DNA分子甲片段重组DNA分子活动二目的基因(如荧光蛋白基因)怎样才能导入受体细胞(如受精卵)？3.基因的运输工具——运载体 (carrying)常用的运载体有两类：
(1)细菌细胞质的质粒
(2)噬菌体或某些动植物病毒 大肠杆菌的质粒 (plasmid)：运载体应该具有什么特点呢?运载体的特点
1、能够在宿主细胞内复制并稳定保存；
２、具有多个限制酶切点以便与外源基因相连；
３、具有标记基因，便于进行筛选．三、 基因工程的操作步骤基因工程的原理及操作步骤基因工程的操作工具1.基因的剪刀
——限制性内切酶2.基因的针线
——ＤＮＡ连接酶 3.基因的运输工具
——运载体 基因工程的操作步骤1.目的基因的提取2.目的基因与运载体结合3.目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与表达1、基因工程与作物育种四、基因工程的应用生长快、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)转黄瓜抗青枯病基因的甜椒获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。2、基因工程与药物研制我国生产的部分基因 工程疫苗和药物 许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。 微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。 胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。 将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!3、 环境保护 基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。 通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。 利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。 转基因食品 安全吗?关注转基因食品——崔永元与方舟子之争第二课时
教学重点、难点
教学重点：基因工程的安全性问题。
教学难点：转基因生物与转基因食品的安全性。
教学突破
搜集资料，采用思考、分析、想象、推断和辩论等方法，讨论转基因食品和转基因生物的安全性问题。把学生分组分别站在两种观点的立场上讨论并分析安全性问题。
教法与学法导航
教法：讨论法、演示法、讲授法。
学法：观察法、阅读法、讨论法等。
教学准备
教师准备：实物、资料、课件。
学生准备：搜集基因工程应用的实例。
教学过程
复习基因工程操作的基本步骤和重要工具。
检查课前收集到的有关基因工程应用的资料。
一、导入新课：基因工程的应用
指定几名学生汇报，其他人补充。
学生阅读教科书P104的内容。
教师总结，并从具体事例引入关于转基因生物和转基因食品安全性的争议，启发学生对其安全问题进行讨论。
学生分组讨论，教师强调支持某一观点的论据要充分，要注意科学性、客观性和逻辑性。
在学生讨论的基础上，与学生协商或按小组指派某个角色，安排角色扮演活动。
教师可将角色扮演的程序、规则和具体要求以及评价标准事先复印好，分发给各组，引导学生以小组为单位讨论并形成陈述报告要点。
二、模拟听证会
议题：近来，一些市民和媒体纷纷向市政府反映了他们对转基因农产品或转基因食品安全性的担忧，呼吁市政府制定条例对转基因生物及转基因食品的生产和销售加以控制。请你作为A-F中的任一角色参加听证会，就是否应当对转基因生物与转基因食品加以限制发表你的看法。
要求：观点正确，论据充分，注意科学性，客观性和逻辑性。
听证会程序：
1．决策部门的主管陈述听证会议题及议程（规则）；
2．控辩双方分别陈述各自的主张；
3．辩论阶段；
4．法律专家代表陈述我国和世界各主要国家和地区的有关法律法规；
5．表决有关条例决议案。
三、总结
师生共同总结，对活动过程和结果做出合理评价。
（一）基因工程的应用
1．农业上的应用
（1）获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。
（2）培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
2．畜牧业上的应用
（1）培育各种具有优良品质的动物。
（2）利用动物乳腺细胞获得人类所需要的各种物质。
3．食品工业上的应用
为人类开辟新的食物来源。
4．基因工程与医药卫生
（1）生产基因工程药品。
（2）用于基因诊断与基因治疗。
基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交的原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。
基因治疗：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。
5．基因工程与环境保护
（1）用于环境检测。
（2）用于被污染环境的净化。
（二）关注转基因生物和转基因食品的安全性
课堂作业
1．目前在基因工程中不常被使用的基因载体有（ ）
A．质粒 B．噬菌体 C．染色体 D．动、植物病毒
2．某科学工作者把兔子的血红蛋白的信使RNA加入到大肠杆菌的提取液中，在这
个细胞的合成系统中能合成兔子的血红蛋白，这个事实说明（ ）
教学反思
“自主、探究、合作”是新课程理念倡导的学生学习方式，教学从学生的熟知的生活入手，创设教学情境。教学过程中，充分发扬民主，指导学生自主学习和合作学习，并积极为学生提供提出质疑的优质资源，因此学生在学习的过程中能始终保持较高的热情。
教育格言
优化教育过程的标准，是效果和时间。
——布鲁纳
学习的最大动力，是对学习材料的兴趣。
——布卢姆
教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒和鼓舞。
——第斯多惠
教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。
——郭沫若
我们教书，是要引起学生的读书兴趣，做教员的不可一句一句或一字一字的都讲给学生听，最好使学生自己去研究，教员不讲也可以，等到学生实在不能用自己的力量去了解功课时，才去帮助他。
——蔡元培
第六章从杂交育种到基因工程
第25课时 基因工程及其应用
目标导读] 1.结合教材图文，概述基因工程的基本原理和基本步骤。2.结合具体实例，了解基因工程的应用及其安全性。
重难点击] 基因工程的基本原理和基本步骤。
1．基因是有遗传效应的DNA片段，由于DNA分子具有多样性和特异性，因此基因是多种多样的，其中的脱氧核苷酸的排列顺序就是遗传信息。
2．中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。
(1)a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是复制、转录、翻译、逆转录。
(2)真核生物中，过程a的主要场所是细胞核，过程b的原料是4种核糖核苷酸。
(3)在不同的生物体内，同一种mRNA经过c过程产生的蛋白质中的氨基酸排列顺序是相同的，因为所有生物共用一套遗传密码。
3．基因对性状的控制方式及实例
(1)直接途径：基因控制,蛋白质的结构控制,生物体的性状，如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。
(2)间接途径：基因控制,酶的合成控制,细胞代谢控制,生物体的性状，如白化病、豌豆的粒形。
课堂导入
科幻电影《蜘蛛侠》中的男主角意外被转基因的蜘蛛咬伤，蜘蛛的基因整合到了他的基因上，并且在他体内表达，从而使他成了具有特殊本领的超级英雄。现实中，我们已经运用类似的技术来改造生物的性状，获得人们所需要的品种，这就是基因工程。
探究点一 基因工程的原理
基因工程是在分子水平上改造DNA分子，需要特殊的工具和操作步骤，分析下列问题。
1．基因工程的概念
(1)基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
(2)基因工程是把一种生物的某种基因转移到另一种生物体的细胞内，基因的结构基本没有变化，只是位置发生了变化，所以应该属于基因重组。
2．基因工程的基本工具
(1)限制性核酸内切酶
在大肠杆菌中，有一种叫做EcoRⅠ的限制酶，能够专一识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开。如图所示：
可见，限制性核酸内切酶的作用特点是识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子，形成2个黏性末端。
小贴士 限制酶切割的是脱氧核苷酸之间的化学键，不是碱基之间的氢键；切割后不一定都产生黏性末端，也可能产生平末端。
(2)DNA连接酶
同种限制酶切割不同DNA分子后形成的黏性末端是可以通过碱基互补配对连接起来的，但是脱氧核糖和磷酸之间的缺口要靠DNA连接酶进行连接。
(3)运载体
①作用：将外源基因送入受体细胞。
②种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等。质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物细胞中(如图)，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。上面通常含有的抗性基因可以作为标记基因用于目的基因导入受体细胞的检测依据。
3．基因工程的操作步骤
结合教材图6－6归纳：
——目的基因：人们所需要的特定基因
↓
目的基因与运载体结合
↓
将目的基因导入受体细胞：主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法
↓
目的基因的检测与鉴定
(1)DNA解旋酶和限制酶都作用于DNA，试分析这两种酶的作用部位相同吗？
答案 不相同。DNA解旋酶作用于碱基之间的氢键，而限制酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键，即磷酸二酯键。
(2)切割运载体和目的基因为什么常用同一种限制酶？
答案 因为只有用同一种限制酶才能切割出相同的黏性末端，利于目的基因与运载体结合。
(3)限制酶和DNA连接酶作用的化学键相同吗？
答案 相同，均作用于磷酸二酯键。
(4)若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，可能有哪些产物？
答案 产物可能有三种：目的基因与目的基因结合、运载体与运载体结合、目的基因与运载体结合。
(5)目的基因能够在受体细胞中表达的基础是什么？
答案 所有生物共用一套遗传密码。
归纳提炼
基因工程操作中应注意的问题
(1)四个步骤中只有第三步将目的基因导入受体细胞不涉及碱基互补配对。
(2)目的基因必须与运载体结合后才能导入受体细胞，才能稳定地保存，并进行复制。
(3)受体细胞常用微生物的原因：繁殖快、代谢快、目的产物多。
(4)培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵。
活学活用
1．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述，不正确的是( )
A．获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①
B．连接基因a与运载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②
C．基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞
D．通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状
问题导析 (1)限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键，即①处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键。
(2)目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。
答案 B
解析 限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键，即①处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键；目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。
探究点二 基因工程的应用及转基因生物和转基因食品的安全性
转基因技术已经在生产中有了广泛的应用，对其安全性也存在着争议，请分析讨论：
1．基因工程的应用
(1)基因工程与作物育种
①目的：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
②实例：抗棉铃虫的转基因抗虫棉。
③意义：抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量、大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染。
(2)基因工程与药物研制
①实例：用基因工程方法生产胰岛素。
②过程：胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌内获得成功的表达。
(3)基因工程与环境保护
实例：利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油、处理工业废水等。
2．转基因生物和转基因食品的安全性
结合教材的“资料分析”，分正方、反方组辩论转基因生物和转基因食品的安全性。
正方观点：安全，应大力推广
参考论据
(1)解决粮食短缺问题；
(2)减少农药使用，避免环境污染；
(3)节省生产成本，降低食物售价；
(4)增加食物营养，提高附加值；
(5)增加食物种类，提升食物品质。
反方观点：不安全，要严格控制
参考论据
(1)产生新毒素和新过敏原；
(2)产生抗除草剂的杂草；
(3)使疾病的散播跨越物种障碍；
(4)会损害农作物的生物多样性；
(5)干扰生态系统的稳定性。
结合以上观点和论据，搜集资料，发表你个人的意见，言之成理即可。
归纳提炼
基因重组和基因工程的比较
比较项目
基因重组
基因工程
不同
点
重组方式
同一种生物不同基因
不同生物不同基因
繁殖方式
有性生殖
无性生殖
变异大小
小
大
意义
生物变异的主要来源，对生物进化有重要意义
使人类有可能按自己的意愿定向改造生物
相同点
都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变异
活学活用
2．由于乙肝病毒不能用动物细胞来培养，因此无法用细胞培养的方法生产疫苗，但可用基因工程的方法进行生产，现已知病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列，生产示意图如下，下列相关说法不正确的是( )
乙肝病毒有关基因细菌大量生产疫苗
A．生产乙肝疫苗的过程也达到了定向改造细菌的目的
B．在①②过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶
C．用于生产疫苗的目的基因为编码核心蛋白的基因和表面抗原蛋白基因
D．这种转基因的细菌一定是安全的，不用担心其扩散到自然界
答案 D
解析 上述过程应用了基因工程技术，能定向改造生物性状，在操作时要应用限制酶来获得目的基因，并用DNA连接酶使之与运载体结合，该过程的目的基因为表面抗原蛋白基因和编码核心蛋白的基因，转基因生物的安全性还存在争议，无法判断其安全性，应避免其扩散进入自然界。
1．基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备的四个必要条件是( )
A．目的基因、限制酶、运载体、体细胞
B．重组DNA、RNA聚合酶、限制酶、连接酶
C．模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞
D．工具酶、目的基因、运载体、受体细胞
答案 D
解析 基因工程必须用到限制酶、DNA连接酶等工具酶，需要将目的基因与运载体结合，并导入受体细胞，所以基因工程必须具备的四个必要条件是工具酶、目的基因、运载体和受体细胞。
2．下列关于基因工程的叙述，错误的是( )
A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物
B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性
D．运载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达
答案 D
解析 基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后，才能有生物活性。载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达，所以D错误。
3．基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因工程操作的基本步骤中，不涉及碱基互补配对的是( )
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
D．目的基因的检测与鉴定
答案 C
解析 人工合成目的基因是将单个的核苷酸在相关的模板、酶、ATP的作用下，按照碱基互补配对原则合成双链DNA，目的基因与运载体结合的过程就是将黏性末端的碱基互补配对结合。目的基因的检测与鉴定过程中，当然也要遵循碱基互补配对原则。将目的基因导入受体细胞主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径，与碱基互补配对原则没有关系。
4．下列关于基因工程安全性的说法中，不正确的是( )
A．转基因作物的基因可通过花粉扩散到它的近亲作物上，可能出现对农业不利的“超级植物”
B．杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性
C．转基因必须在人为控制下才能完成，自然条件下基因污染是不增殖和不扩散的
D．转基因食品转入的蛋白质是新蛋白时，这些异种蛋白有可能引起人食物过敏
答案 C
解析 转基因食品、生物的安全性是有待讨论的，像抗除草剂的杂草是由于基因污染而产生的。
5．通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请据图回答下列问题：
(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________，人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是________________。
(2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体DNA中，原因是________________，
人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是__________________________________。
(3)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指______________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 (2)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列) 细菌质粒或病毒 (3)人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质
解析 (1)剪取目的基因的酶是限制性核酸内切酶，将不同的DNA片段连接起来的酶是DNA连接酶。(2)不同生物的DNA化学组成和空间结构相同，即具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以用动物病毒的DNA。(3)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状，即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。
基础过关
知识点一 基因工程的原理
1．DNA整合到细胞染色体中的过程，属于( )
A．基因突变 B．基因重组
C．基因分离 D．染色体变异
答案 B
解析 基因是有遗传效应的DNA片段，染色体由DNA和蛋白质组成，DNA整合到细胞染色体上，实现了DNA上的基因与细胞染色体内DNA上基因的重组，因此属于基因重组。
2．科学家们经过多年的努力创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是( )
A．定向提取生物体的DNA分子
B．定向地对DNA分子进行人工“剪切”
C．在生物体外对DNA分子进行改造
D．定向地改造生物的遗传性状
答案 D
解析 基因工程就是通过对生物体的基因进行修饰改造，使之按照人们的意愿表现出人们所需要的性状，产生人类所需要的基因产物，可见基因工程的目的是要定向改造生物的遗传性状。
3．在基因工程中，科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是( )
A．结构简单，操作方便 B．繁殖速度快
C．遗传物质含量少 D．性状稳定，变异少
答案 B
解析 基因工程的操作步骤之一是将目的基因导入受体细胞，以获得该目的基因的产物，因此在选择受体细胞时，考虑的一个重要条件是受体细胞的繁殖速度要快，以便得到大量的含目的基因的细胞及产生更多的基因产物。
4．要将目的基因与运载体连接起来，在基因操作上应选用( )
A．只需DNA连接酶
B．同一种限制酶和DNA连接酶
C．只需限制酶
D．不同的限制酶与DNA连接酶
答案 B
解析 要将目的基因与运载体连接起来，应选用同一种限制酶切割目的基因和运载体，两者暴露出相同的黏性末端，用DNA连接酶连接时，碱基之间才会按碱基互补配对原则形成氢键，相邻两个脱氧核苷酸之间在DNA连接酶的作用下形成化学键。
5．据图所示，下列有关工具酶功能的叙述，不正确的是( )
A．限制酶可以切断a处
B．DNA连接酶可以连接a处
C．解旋酶可以使b处解开
D．DNA连接酶可以连接b处
答案 D
解析 限制酶和DNA连接酶作用的部位是磷酸二酯键即a处，解旋酶作用的部位是氢键即b处。
6．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( )
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
答案 C
解析 基因工程中，在导入目的基因前，要将目的基因与运载体结合即与细菌质粒重组。以后才将目的基因导入受体细胞即棉的体细胞或受精卵中，目的基因导入受体细胞后，可随受体细胞的繁殖而复制。将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中，没有获得目的基因，子代细胞不会有抗虫性状。将编码毒素蛋白的DNA序列，直接注射到棉受精卵中而没有将目的基因与运载体结合，这样的目的基因是不会被保留下来的，很容易被酶水解掉。
知识点二 基因工程的应用及转基因生物和转基因食品的安全性
7．某种转基因玉米能高效合成一种多肽类的蛋白酶抑制剂，积累于茎叶中，让取食它的害虫的消化酶受抑制无法消化食物而死亡。下列就该玉米对人类安全性的评论中，不符合生物学原理的是( )
A．不安全。这种玉米的果实(种子)中也可能含有蛋白酶抑制剂，使人食用后因无法消化食物而患病
B．不安全。该玉米的蛋白酶抑制剂基因可通过食物链富集并在人体细胞内表达，使人体无法消化食物而患病
C．安全。因为人与害虫消化酶的结构存在差异，玉米的蛋白酶抑制剂对人体很可能无影响
D．安全。人类通常食用煮熟的玉米食品，玉米的蛋白酶抑制剂已被高温破坏，不会影响人的消化
答案 B
解析 基因是有遗传效应的DNA片段，属于大分子有机物，外源基因进入动物和人体的消化道后会被消化成小分子物质，不能直接进入动物和人体细胞内，更谈不上通过食物链富集并在细胞内表达。
8．下列关于转基因生物与环境安全的叙述中，错误的是( )
A．重组的微生物在降解污染物的过程中可产生二次污染
B．种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响
C．如果转基因花粉中含有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内
D．转基因生物有可能对生态系统的稳定性和人类的生活环境造成破坏
答案 B
解析 种植抗虫棉虽然可以减少农药的使用量，但由于抗虫害的转基因作物的长期大量种植，会使目标害虫发生群体改变，产生抗性，更难杀灭。
能力提升
9．下图表示一项重要生物技术的关键步骤，字母X可能代表( )
A．不能合成胰岛素的细菌细胞
B．能合成抗体的人类细胞
C．能合成胰岛素的细菌细胞
D．不能合成抗生素的人类细胞
答案 C
解析 在此过程中目的基因为人类的胰岛素基因，导入细菌细胞后，可使细菌细胞合成胰岛素。
10．下列黏性末端由同一种限制酶切割而成的是( )
A．①② B．①③ C．①④ D．②③
答案 B
解析 同一种限制酶切割出的黏性末端应是互补的，而且两者的序列相同，①③是互补的，切点都是在G与A之间，识别序列为GAATTC。
11．下列关于基因工程的叙述，正确的是( )
A．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理质粒的DNA
B．DNA连接酶和运载体是构建重组质粒必需的工具酶
C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒
D．质粒是广泛存在于细菌细胞质中的一种颗粒状的细胞器
答案 C
解析 为了使目的基因与运载体能完美地结合，必须用同一种限制性核酸内切酶切出相同的黏性末端；运载体是基因工程的工具之一，不属于酶；质粒是存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞中的小型环状DNA分子，不属于细胞器。
12．如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是( )
A．DNA连接酶和解旋酶
B．DNA聚合酶和限制性核酸内切酶
C．限制性核酸内切酶和DNA连接酶
D．DNA聚合酶和RNA聚合酶
答案 C
解析 该步骤是基因工程的第二步——目的基因与运载体结合。切割质粒要用限制性核酸内切酶，目的基因与切割后的质粒结合要用DNA连接酶。
13．近几年，基因污染已经引起人们的广泛关注。基因污染是指在天然物种的DNA中嵌入了人工重组基因，这些外来基因可随被污染生物的繁殖、传播而发生扩散。下列叙述错误的是( )
A．基因工程间接导致了基因污染
B．基因工程破坏了生物原有的基因组成
C．基因工程是通过染色体的重组发生基因交换，从而获得了生物的新性状
D．人类在发展基因工程作物时，没有充分考虑生物和环境之间的相互影响
答案 C
解析 基因工程的原理是基因重组，不是染色体重组。
14．人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质，请根据下面的示意图回答下列问题：
获得甲种生物合成该蛋白质的信使RNA目的基因与质粒DNA重组导入乙种生物细胞获得甲种生物的蛋白质
(1)①操作过程需要加入的四种核苷酸是______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)质粒是常用的运载体，它存在于许多细菌以及酵母菌等生物中。它常含有__________基因，这种基因有助于对受体细胞是否导入了目的基因进行检测。②过程首先要用______________酶切断质粒DNA，再用______________酶将目的基因与质粒DNA连接重组在一起。
(3)在②操作过程中，若目的基因的黏性末端为，则其运载体(质粒)与之相对应的黏性末端是________________________________________________________。
(4)经过③过程导入受体细胞的质粒是否能够自主复制？______________。
答案 (1)腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸
(2)抗药(答出具体抗菌素的抗性也可) 限制性核酸内切 DNA连接 (3) (4)能
解析 第(1)问考查的是利用人工合成的方法合成目的基因，基因的基本组成单位是脱氧核苷酸(4种)；第(2)问，基因工程中最常用的运载体是大肠杆菌的质粒；目的基因和运载体的连接，需要产生相同的黏性末端，所以要用同一种限制性核酸内切酶切割，再在DNA连接酶的作用下连接起来；质粒带着目的基因在宿主细胞中能够自主复制。
15．棉铃虫是一种严重危害棉花的害虫。我国科学工作者发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而这种毒蛋白对人畜无害。通过基因工程方法，我国已将毒蛋白基因转入棉花植株并成功表达。由于棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡，所以该棉花新品种在1998年推广后，已取得了很好的经济效益。请根据上述材料回答下列问题：
(1)毒蛋白对人畜无害，但能使棉铃虫致死，从蛋白质特性来看，是因为蛋白质具有__________。
(2)利用苏云金芽孢杆菌防治棉铃虫属于生物防治，它突出的优点是______________________
________________________________________________________________________。
(3)转基因棉花的抗虫变异来源属于可遗传变异类型中的__________。
(4)从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是____________，其特点是
________________________________________________________________________。
(5)进行基因工程操作一般要经过的四个步骤是___________________、__________________、________________________、____________________。
(6)“毒蛋白基因转入棉花植株内并成功表达”的含义是__________________________。
答案 (1)特异性 (2)不用农药或少用农药，减少环境的污染 (3)基因重组 (4)限制酶 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子 (5)提取目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 (6)棉花植株产生了苏云金芽孢杆菌的毒蛋白
解析 每种蛋白质分子往往都有特定的结构和功能，具有特异性。区别于化学防治，生物防治的优点可以减少农药的用量，减少对环境的污染。转基因技术的原理是基因重组，所谓基因的表达就是基因在受体细胞内通过转录和翻译合成蛋白质的过程。
个性拓展
16．质粒是基因工程中最常用的运载体，质粒上有标记基因，如图所示，通过标记基因可推知外源基因插入的位置，插入位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同。如图表示外源基因的插入位置(插入点有a、b、c)。
Ⅰ.(1)质粒的基本组成单位是________________。
(2)将细菌放在含有四环素、氨苄青霉素的培养基中培养，属于基因工程操作中的________________________步骤。
(3)在插入外源基因过程中用到的工具酶有____________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.设计实验探究外源基因插入的位置。
(1)步骤：
①将导入外源基因的细菌进行培养产生大量细菌。
②分组：将细菌平均分成两组并标号为1、2。
③培养：将第1组细菌放入________________中培养，将第2组细菌放入________________中培养。
④观察并记录结果。
(2)预测实验结果及结论：
①若1组、2组均能正常生长，则外源基因插入点是________。
②若1组能正常生长，2组不能生长，则外源基因插入点是________________。
③若1组不能生长，2组能生长，则外源基因插入点是________________。
答案 Ⅰ.(1)脱氧核苷酸 (2)目的基因的检测与鉴定
(3)限制性核酸内切酶、DNA连接酶
Ⅱ.(1)③含氨苄青霉素的培养基 含四环素的培养基
(2)①a ②c ③b
解析 Ⅰ.质粒是一种小型环状DNA分子，含有标记基因是作为运载体的前提，它可以用于目的基因的检测与鉴定。
Ⅱ.本实验中的特点是若目的基因插入b或c处时就会破坏运载体上原有的标记基因，使细菌不再具有相应的抗性性状，所以应放在含有不同抗生素的培养基上进行培养，观察结果得出相应结论。
基因工程及其应用
一．选择题（每题2分）
1．农作物育种上常采用的方法有：诱变育种、杂交育种、多倍体育种、单倍体育种等。它们的理论依据依次是（ ）
①基因突变 ②基因互换 ③基因重组 ④染色体变异
A．①③④④ B．④③①② C．②④①③ D．①②④③
2．中国返回式卫星搭载的水稻种子由太空返回后，经地面种植培养出的水稻穗多粒大、营养成分高，下面说出正确的是（ ）
A．太空种子都是优良品种 B．太空种子都成了多倍体
C．太空种子都需要选择 D．利用的原理是基因重组
3．下列各项中可能产生新基因的是（ ）
A．用离体花药培养玉米植株 B．用秋水仙素得到三倍体西瓜
C．通过杂交培养抗病小麦品种 D．用X射线处理青霉素菌种
4．杂交育种中，下列杂交后代的性状一出现就能稳定遗传的是（ ）
A．优良性状 B．隐性性状 C．显性性状 D．相对性状
5．小麦抗锈病对易染锈病为显性。现有甲、乙两种抗锈病的小麦，其中一种为杂合体。需要鉴别和保留纯合的抗锈病小麦，应选用下列哪项为最简便易行（ ）
A．甲×乙 B．甲×乙得F1再自交
C．甲、乙 分别和隐性类型测交 D．甲×甲、乙×乙
6．某生物的基因型为AaBB，通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的生物：
①AABB；②aB；③AaBBC；④AAaaBBBB。则以下排列正确的是(? ?)
?A．诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合
?B．杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种?
C．花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术
?D．多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术?
7．下列不属于目的基因与运载体结合过程的是（ ）
A．用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端
B．用同种限制酶切割目的基因露出黏性末端
C．将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处
D．将重组DNA导入受体细胞中进行扩增（增殖）
8．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是??(? ?)
?A．其化学本质都是蛋白质
?B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键?
C．它们不能被反复使用?
D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶?
9．下列药物中，除哪种外目前都采用基因工程方法生产（ ）
A．胰岛素 B．干扰素
C．青霉素 D．乙肝疫苗
10．下列关于育种的叙述中，正确的是（ ）
A．人工诱变处理可提高作物的突变率
B．诱变育种和杂交育种均可形成新的基因
C．诱变获得的突变体多数表现出优良性状
D．和诱变育种相比，杂交育种可以大幅度地改良某些性状
11．用杂合子不抗倒伏不抗锈病（DdEe）的小麦种子，获得纯合子抗倒伏抗锈病(ddee)I小麦，最简捷的方法是（ ）
A．种植→自交→选所需性状→纯合体
B．种植→秋水仙素处理→纯合体
C．种植→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合体
D．种植→秋水仙素处理→花药离体培养→纯合体
12．在育种上既要得到更多的变异，又要使后代的变异性状较快的稳定，最好采用（ ）
A．单倍体育种 B．多倍体育种
C．杂交育种 D．诱变育种
13．下图为利用纯合高秆（D）抗病（E）小麦和纯合矮秆（d）染病（e）小麦快速培育纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦（ddEE）的示意图，有关此图叙述不正确的是
A．图中进行①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起
B．②过程中发生了非同源染色体的自由组合
C．实施③过程依据的主要生物学原理是细胞增殖
D．④过程的实施中通常用一定浓度的秋水仙素
14．如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是????????( ?)?
?
A．DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶?
B．限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶
?C．解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶?
D．限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶
15．诱变育种能使植物体产生更多的突变个体，生物细胞对辐射、化学诱变剂敏感的时期是细胞分裂的（ ）
A．间期 B．前期 C．后期 D．末期
16．下列有关基因工程技术的叙述中，正确的是（ ）
A．重组DNA技术所用的运载体只能是质粒
B．所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列
C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快
D．只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达
17．实施基因工程的最终目的是（ ）
A．定向提取生物体的DNA分子
B．定向对DNA分子进行人工“剪切”
C．在生物体外对DNA分子进行改造
D．定向地改造生物的遗传性状
18．实施基因工程第一步的一种方法是把所需基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性核酸内切酶。从大肠杆菌中提取的一种限制性核酸内切酶能识别DNA分子中的GAATTC序列，切点在G与A之间，这是应用了酶的（ ）
A．高效性 B．专一性 C．多样性 D．活性受外界条件影响
19．DNA连接酶的作用是（ ）
A．子链与母链间形成氢键 B．黏性末端之间形成氢键
C．两DNA末端间的缝隙连接 D．以上三项都对
20．基因工程的操作步骤是（ ）
①目的基因与运载体结合 ②将目的基因导入受体细胞 ③检测目的基因的表达 ④提取目的基因
A．③②④① B．②④①③ C．④①②③ D．③④①②
二．非选择题
21．（6分）番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成能力，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种，这种转基因番茄已于1993年在美国上市。请回答：
（1）在培育转基因番茄的基因操作中，所用的基因的“剪刀”是 ；基因“针线”是 ；基因的“运输工具”是 ，其中最常用的是 。
（2）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是：①打破了 之间由于不能杂交而不能进行基因交流的限制；②能定向地改变基因的组成，从而有可能 ，培育出新品种。
22．（6分，每小题2分）假若现有黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒三个纯系的豌豆品种，请用杂交育种的方法设计一个培育绿色皱粒品种的杂交实验。
（1）选择杂交的两个亲本P1、P2，应是 和 。
（2）P1×P2→F1，然后如何处理？这种处理得到的后代表现型有哪些？
（3）能否直接从F2中选出所培育的品种？请说明理由。
23．（5分）已知作物甲的基因型是AABB, 作物乙的基因型为aabb, 现以作物甲和作物乙为基础,培育出作物丙, 基因型为Ab, 丁: AAbb, 戊: AAaaBBbb三个新品种. 请回答:
(1) 培育丙、丁、戊三个新品种都需要经过哪一过程? __________ , 这一过程的目的是____________。 ____ 。
(2) 据(1)中的这一过程, 请分别写出物种丙、物种丁、物种戊的培育方法
______________________________________________________________ 。
(3) 物种丙细胞中含有的染色体组数通常为_______________ 。
(4) 若由物种丙培育物种丁, 其优点是________________________________。
24．（3分）右下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”示意图，所用载体为质粒A.已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表达.
（1）图中质粒A与目的基因结合产生重组质粒的过程通常是在体外完成的，此过程必须用到的工具酶为__________________。
（2）在导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，所以在基因工程的操作步骤中必须要有______________这一步骤.
（3）若将重组质粒导入细菌后，目的基因在“工程菌”中表达成功的标志是什么？___________________。
1-5 ACDBD 6-10 BDCCA 11-15 ADCBA 16-20 CDBCC
5.解析：对于植物鉴别其是杂种还是纯种最简便的方法是自交，且测交没办法保留纯种。
11.解析：选育的是隐性纯合子，则杂交育种最简便。
21．（1）限制性内切酶 DNA连接酶 运载体 质粒
（2）①不同物种 ②按照自己的意愿直接定向地改变生物
22．（1）黄色皱粒（YYrr） 绿色圆粒（yyRR）
（2）让F1自交。后代有四种表现型：黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒
（3）能直接从F2中选出所培育的品种。因为绿色皱粒都是隐性基因控制的（yyrr），后代不会出现性状分离。
23．(1)甲和乙杂交得F1 使控制不同性状的基因组合到一起
(2)花药离体培养;连续自交多代;人工诱导多倍体育种
(3)本物种配子中所含有的染色体组数
(4)可明显缩短育种年限
24．（1）限制酶和DNA连接酶 （2）目的基因的检测与表达
（3）“工程菌”能合成生长激素
