第2节 基因工程及其应用(江苏省泰州市泰兴市)
文档属性
| 名称 | 第2节 基因工程及其应用(江苏省泰州市泰兴市) |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 62.9KB | ||
| 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 | 2008-01-17 15:49:00 | ||
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文档简介
2007年秋学期泰兴市第二高级中学高三生物教学一体化教学案 主备人 薛新建 审核人 蒋炳南 10.24
第2节 基因工程及其应用
一、教学目标：
１．简述基因工程的原理及其应用；
２．关注转基因生物和转基因食品的安全性。
二、教学重点：
简述基因工程的原理及其应用
三、教学难点：
简述基因工程的原理及其应用
四、教学方法：
讨论法、查资料和合作学习法
五、教具准备：
笔记本、课件等
六.课前导读
１）基因工程的概念：
（１）基因工程又叫基因________技术或__________技术。通俗地说就是按照人们的意愿，把一种生物的某种_________提取出来，加以________，然后放到另一种生物的细胞里，_______改造生物的遗传性状。
（２）基因工程是在ＤＮＡ上进行的_________水平的设计施工。
２）基因操作的工具：
（１）基因的“剪刀”——________________（简称限制酶）
a.存在：主要在微生物中
b.作用与特性：一种限制酶只能识别一种特定的____________（体现其具有__________性）
如大肠杆菌中的一种叫做EcoRI的限制酶，能够识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开。结果是：____________________
（2）基因的“针线”——____________（作用是把_________末端之间的缝隙“缝合”起来）
（3）基因的运输工具——___________
a.常使用的：质粒、_________和______________
b. 质粒：存在于许多细菌以及__________等生物中，是细胞染色体外能够_________的很小的______状的_______分子.
3）基因工程操作的一般步骤：提取_________、目的基因与运载体的_________、将目的基因导入_________细胞和目的基因的__________________。
2．基因工程的应用：
1）基因工程与作物育种：农业上获得高产、稳产、具优良品质的农作物，畜牧业上获得人们所需要的、具有优良品质的___________动物；
2）基因工程与药物研制：能高效地生产出各种高质量、低成本药品；
3）基因工程与环境保护：可进行检测，环境净化。
4）基因工程与基因治疗：
例4：基因治疗是把健康的外源基因导入（ ）
A．有基因缺陷的细胞 B．有基因缺陷的染色体中
C．有基因缺陷的细胞器中 D．有基因缺陷的DNA分子中
3．转基因生物和转基因食品的安全性：
1）转基因生物： 2）安全性：
七、教学过程：
（一）、基因工程概念：
别 称：
操作环境：
操作对象：
操作水平：
基本过程：
（二）、基因操作的工具
1. 基因的剪刀——限制性内切酶：
（1）分布：
（2）特点：
（3）结果：
（4）举例：
2. 基因的针线——DNA连接酶：
（1）特点：
（2）结果：
3. 基因的运输工具——运载体：
（1）作用：
（2）具备条件：
（3）种类：
（4）最常用运载体——质粒：
存在：
特点：
（三）基因操作的基本步骤
进行基因操作一般要经历四个基本步骤，也就是基因操作的“四步曲”。
1. 提取目的基因：
主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。
（1）“鸟枪法”：
优点：
缺点：
（2）人工合成基因的方法：主要有两条途径。
反转录法：
根据已知的蛋白质的氨基酸序列合成目的基因：
2. 目的基因与运载体结合
3. 目的基因导入受体细胞
（1）方式：
转化
转导
转染
（2）一般受体细胞种类
4. 目的基因的检测和表达
检测
表达
一）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
（二）基因工程与农牧业、食品工业
1、通过基因工程技术获得高产、稳产和、有优良品质的农作物
2、用基因工程的方法培育出具有各种抗性的作物新品种
3、在畜牧养殖业上的应用
4、为人类开辟新的食物来源
（三）基因工程与环境保护
1、用于环境监测
2、用于被污染环境的净化
（四）基因工程的负面作用
(五)思维拓展
1、从DNA的内部切割双链DNA成为双链片段，它能识别双链上的碱基序列，在DNA两链的切口有平头型(上下一致整齐)和粘性型(上下不一致)两种。割位点的一个共同特点是，它们具有对称的结构形式，换言之，这些核苷酸对的顺序是呈回文结构，例如：
5'-CTGCA G-3, 5'-CTGCA G-3,
3'-G ACGTC-5， ---------->> 3'-G + ACGTC-5，
在切割位点处，限制性内切酶的作用下磷酸二酯键便会发生水解效应，从而导致链的断裂。这就是所谓的核酸内切限制酶对DNA链的切割作用。
2、连接酶只作用于双链DNA，在彼此相邻的核苷酸之间产生3'，5'磷酸二酯键。连接缺口DNA的最佳反应温度是37℃。但是在这个温度下，粘性末端之间的氢键结合是不稳定的。因此，连接粘性末端的最佳温度，应是界于连接酶作用速率和粘性末端结合速率之间，一般认为４－１５℃比较合适。
3、理想的质粒运载体，应具备以下几个条件：
(1) 能自主复制
(2) 具有一种或多种限制酶的单一切割位点，并在此位点中插入外源基因片段，不影响本身的复制功能；
(3) 在基因组中有多个筛选标记，为寄主细胞提供易于检测的表型特征。
4、高等动物一般以逆转录病毒作为运载体，而运载体携带的目的基因进入动物细胞后一般也会被清除，只有通过逆转录病毒整合到动物细胞的基因组上以后才能长期表达。
5、PCR技术
聚合酶链反应(PolymeraseChainReactionm,PCR)是一项体外基因扩增技术。
PCR技术的基本原理 类似于DNA的天然复制过程由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成： ① 模板DNA的变性：模板DNA经加热至93℃左右一定时间后，使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；
② 模板DNA与引物的退火(复性)：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；
③引物的延伸：DNA模板--引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链重复循环变性--退火--延伸三过程，就可获得更多的"半保留复制链"，而且这种新链又可成为下次循环的模板。
6、目的基因与载体结合的结果有三种情况：目的基因与目的基因结合；质粒与质粒结合；目的基因与质粒结合
7、针对书上提到的青霉菌涉及的相关知识：①青霉菌新陈代谢的基本类型是什么？②青霉菌是原核生物还是真核生物？③青霉菌高产菌株用何原理获得？④青霉菌产生的青霉素作用在细菌的什么结构上？⑤发酵工程生产青霉素过程中有些杂菌会产生什么酶可将青霉素分解？⑥通过什么工程可以改造青霉素的分子结构从而形成新型青霉素，以对付细菌不断增强的抗药性？
8、目的基因的检测和表达中所使用的大肠杆菌有几种，有具有抗青霉素的，用以获取质粒，有不具有抗青霉素的用以导入质粒的、而在培养这种大肠杆菌时又不能加入青霉素否则这种不具有抗青霉素大肠杆菌将将死亡。但在检测时却是要加入青霉素以淘汰没有被导入含抗性的大肠杆菌。
9、对抗虫棉的修饰：因检测发现目的基因已经被导入，但不能表达，也没有表达出什么，因此推测修饰的部分可能是非编码区部分的调控序列而不是编码区部分
10、干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。由于干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，如水痘、肝炎、狂犬病等病毒引起的感染，因此，它是一种抗病毒的特效药。此外，干扰素对治疗乳腺癌、骨髓癌、淋巴癌等癌症和某些白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取的，每300L血液只能提取出lmg干扰素。从1987年开始，用基因工程方法生产的干扰素进入了工业化生产，并且大量投放市场。
目前，用基因工程方法生产的药物已经有六十余种，除胰岛素、干扰素外，还有白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品，以及预防乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱、伤寒、虐疾等疾病的各类疫苗
11、基因诊断是用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子做探针，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。利用DNA探针可以迅速地检出肝炎、肠道病毒、单纯疱疹病毒等许多种病毒。其次在诊断遗传性疾病方面发展得尤为迅速，目前人们已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。
基因治疗是把健康的外源基因导人有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。
12、DNA变性 在某些物理化学因子的作用下，DNA 双链间的氢键断裂，双链解离形成单链。温度升高可引起的DNA 变性 。
DNA复性 去除变性条件后，单链DNA 在适当条件下重新形成双链，回复到原有的物理和生物学特性。
DNA分子杂交原理：基于DNA 的变性与复性的特性。双链DNA 加热以后，变成单链，在去除变性条件后，在一定的条件下，具有互补顺序的DNA 能再形成双链。
DNA分子探针：一种标记的一段DNA 或RNA，与待测基因序列的DNA 或RNA 互补。利用DNA分子探针检测病毒等生物时，一般要把待测基因解链和切割。
13、基因工程也会给人类带来严重的灾难。如基因工程可以制造超级细菌、超级杂草等，战争狂人、恐怖主义者可制造出难以制服的病原体、生物毒剂即生物武器，进行讹诈和大规模毁灭人类的生物战争；转基因动植物的出现引发物种入侵，有可能破坏原有的生态平衡，对原有物种产生威胁；还有转基因食品安全问题；引发新的伦理、社会、哲学方面的思考等感想：通过学习，认识到科学技术是一把双刃剑，认识到生命中的许多事实还有待于人类去探索，科学发展中仍有许多问题有争议。
例题1（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切割后所形成的黏性末端。
答：
②请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
答：
③在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？
变式训练1、在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体．把目的基因重组人Ti质粒上的T-DNA片段中，再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。
(1)科学家在进行上述基因操作时，要用同一种 分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过 而黏合。
(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的 ，原因是
(3)种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导人叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是
例题2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。请回答下列问题。
（1）人工合成目的基因的途径一般有哪两条？（2）如何将目的基因和质粒结合成重组质粒？（3）目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有少数导入的是重组质粒。此外可以通过如下步骤鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒：
将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就导入了质粒A或重组质粒，反之则没有。使用这种方法鉴别的原因是 。
（4）若把通过鉴定证明导入了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，会发生的现象是 ，原因是 。
（5）导入细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么？
变式训练2干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0.05 mg干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：
（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的 ，并使之与一种叫质粒的DNA结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母素来 。
（2）酵母菌能用 方式繁殖，速度很快，所以能在较短的时间内大量生产 。利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。
（3）科学家陈炬在这一方向也做出了突出贡献，他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟草的DNA分子上，其物质基础和结构基础是 。
（4）烟草具有了抗病毒能力，这表明烟草体内产生了 ，由此可见，烟草和人体合成蛋白质的方式是 ，从进化的角度来考虑，证明了人和植物的起源是 。
八、课堂训练
1、镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是 （ ）
A、解旋酶 B、DNA连接酶 C、限制性内切酶 D、RNA聚合酶
2、科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关基因工程的叙述，错误的是 （ ）
A、采用反转录的方法得到的目的基因有内含子 B、基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的 C、马铃薯的叶肉细胞可用为受体细胞 D、用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生粘性末端而形成重组DNA分子
3、以下有关基因工程的叙述，正确的是（ ）
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
4、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（ ）
A、单倍体育种B、杂交育种C、基因工程育种D、多倍体育种
5、下列不是获取目的基因的方法的是（ ）
A、“鸟枪法” B、转录法 C、逆转录法 D、根据已知的氨基酸序列合成
6下列何种技术能有效地打破物种的界限,定向地改造生物的性状,培育新的农作物优良品种A．基因工程技术 B．诱变育种技术 C．杂交育种技术 D．组织培养技术
7、1976年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得表达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌 A能进行DNA复制B能传递给细菌后代C能合成生长抑制素释放因子D能合成人的生长素
8、下列关于质粒的说法，正确的是 （ ）
A、它们能够自我复制B、它们所带有的基因通常比较多C、它们是由RNA组成的
D、它们仅存在于原核细胞中
9、在受体细胞中能检测出目的基因，因为（ ）
A目的基因上有标记B质粒具有某些特定基因C重组质粒能够复制D以上都不正确
10、对基因工程叙述不正确的是（ ）
A以改造生物的遗传性状为目的B使人类进入控制和改造生物的新时代C以测定基因结构、遗传密码为目的D能创造新物种
11、DNA连接酶的主要功能是 ( )
A．DNA复制时母链与子链之间形成的氢键 B．粘性末端碱基之间形成氢键 C．将两条DNA末端之间的缝隙连接起来 D．将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的键连接起来
12、（多选）在遗传工程技术中，限制性内切酶主要用于（ ）
A、目的基因的提取B、目的基因的导入C目的基因的检测D目的基因与运载体的结合
13、（多选）下列关于基因工程的说法中，不正确的是（ ）
A基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进行的B目前基因工程中所有的目的基因都是从供体细胞直接分离得到的C基因工程能使科学家打破物种界限，定向改造生物性状
D只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功进行表达
14、（多选） 下列关于运载体的概括中正确的是
A运载体是核酸分子B在宿主细胞内可以独立复制C．对宿主细胞的生理代谢不起决定作用D．运载体主要分布在细胞膜上，其引导核酸分子进入细胞作用
15、（多选）下列关于基因工程的说法中，正确的是（ ）
A基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因B细菌质粒是基因工程常用的运载体
C通常用一种限制性内切酶处理含目的基因DNA，用同一种处理运载体
D、为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
16、有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）
A. DNA连接酶将黏性未端的碱基对连接起来B. 限制性内切酶用于目的基因的获得
C. 目的基因须由运载体导入受体细胞D. 人工合成目的基因不用限制性内切酶
17、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（ ）
A．①② B．②③ C．③④ D．④①
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
18、下列说法正确的是（ ）
A、DNA连接酶最初是在人体细胞中发现的B、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列
C、质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的载体D、运用运载体在宿主细胞内对目的基因的大量复制可称为“克隆”
19、 上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指（ ）
A. 提供基因的动物 B. 基因组中增加外源基因的动物
C. 能产生白蛋白的动物 D. 能表达基因信息的动物
20、基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（ ）
A. 人工合成基因 B. 目的基因与运载体结合
C. 目的基因导入受体细胞 D. 目的基因的检测和表达
21、苏云金芽孢杆菌的抗虫基因之所以能在棉花的叶肉细胞中准确地表达出来，主要是因为（ ）
A．目的基因能在植物细胞核中进行复制 B．目的基因与棉花DNA的基本结构相同
C．不同生物共用一套遗传密码 D．不同生物具有相同的一套遗传信息
22、人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（ ）
A．提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B．有利于对目的基因是否导入进行检测
C．增加质粒分子的分子量 D．便于与外源基因连接
23、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、简单D性状稳定，变异少
24、用“鸟枪法”提取目的基因的步聚为( )
①用特定的限制酶切取特定的DNA片段，②用限制酶将供体DNA切成许多片段，③将许多DNA片段分别装入运载体，④选取目的基因片段载入运载体，⑤通过运载体分别转入不同的受体细胞中，⑥让供体DNA片段在受体细胞中大量繁殖，⑦找出具有目的基因的细胞，并分离出目的基因。
A. ①②③④⑤⑥⑦ B. ①③④⑤⑥⑦ C. ②③⑤⑥⑦ D. ②④⑤⑥⑦
25、下图所示限制酶切割基因分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列和切点是( )
A．CTTAAG，切点在C和T之间 B．CTTAAG，切点在G和A之间
C．GAATTC，切点在G和A之间 D．GAATTC，切点在C和T之间
26、目的基因整合到某作物DNA片段上后 （ ）
A改变了原DNA的碱基排列顺序B改变了原DNA上各基因的碱基排列顺序C改变了原DNA上各基因的复制过程D改变了原DNA上各基因的转录过程
27（多选）基因工程DNA 分子水平上进行施工的。在基因操作的步骤中，进行碱基互补配对的是（ ）
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目的基因的检测与表达
28、（多选）基因工程中获取真核细胞中的目的基因时，一般用人工合成基因的方法。这一方法涉及（ ）
A、以信使RNA为模板反转录合成互补的单链DNA
B、根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测RNA的碱基序列
C、按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
D、用限制酶将供体DNA切成许多片段并转入受体细胞进行复制
29、1990年对一位缺乏腺苷脱氨酶基因，而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。
（1）为使体外培养细胞的工作成功，必须考虑的培养条件是 ，培养液须含有 。
（2）在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的 ，此基因工程中的目的基因是 ，目的基因的受体细胞是 。
（3）将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于产生了 ，产生这种物质的两个基本步骤是 、 。
九、基因工程及其应用一课一练
一、选择题
1. 下列实践与基因工程无关的是 ( )
A．利用DNA探针检测饮用水是否含病毒 B．将植物的叶绿体移入植物以提高光合作用效率 C．选择“工程菌”来生产胰岛素 D．培育转基因抗虫棉
2. 下列哪一组是通过遗传工程的方法实现的
A、 向日葵豆和无籽西瓜 B、超级小鼠和克隆羊
C、超级绵羊和无籽番茄 D、超级鱼和抗虫棉
3. 人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（ ）
A．提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B．有利于对目的基因是否导入进行检测
C．增加质粒分子的分子量 D．便于与外源基因连接
4、基因治疗是指（ ）
A.对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
B.把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
C.运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常
D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
5、1975年，科学家用基因工程的方法创造出了一种能分解石油的“超级细菌”，下列关于此种细菌的说法正确的是（ ）
A．与一般细菌相比它体积特别巨大 B．它是现在唯一能分解石油的细菌
C．它同时能分解石油中的四种烃类 D．与一般细菌相比，它繁殖速度极快
6镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改
变必须使用的酶是 （ ）
A、解旋酶B、DNA连接酶C、限制性内切酶 D、RNA聚合酶
7、.下列生物中，不适于用“鸟枪法”获取目的基因的是 （ ）
A．枯草杆菌 B．放线菌 C. 酵母菌 D．支原体
8、科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关基因工程的叙述，错误的是 （ ）
A、采用反转录的方法得到的目的基因有内含子B、基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的C、马铃薯的叶肉细胞可用为受体细胞D、用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生粘性末端而形成重组DNA分子
9、（多选）下列药物中，属于基因工程产生的药物是（ ）
A、干扰素B、白细胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗
10（多选）科学家将含人的α—胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α一抗胰蛋白质的奶。这一过程涉及( )
A.DNA以其一条链为模板合成RNA B． DNA按照碱基互补配对原则自我复制
C． RNA以自身为模板自我复制 D． 按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
11、（多选）下列育种需要使用生物工程技术的是( )
A.高产青霉素菌株 B.能分泌含抗体的乳汁的母牛
C.生长较快的鲤鲫鱼 D.利于贮藏的白菜—甘蓝
12、（多选）下列关于基因工程成果的概述，正确的是 （ )
A． 在医药卫生方面，主要用于诊断治疗疾病
B． 在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物
C． 在畜牧养殖业上培育出了体型巨大、品质优良的动物
D． 在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化
二、非选择题
13、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，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）促进果实成熟的重要激素是 ，它一般来自发育的
（2）在培育转基因番茄的操作中，所用的基因的“剪刀”是 ，基因的“针线”是 ，基因的“运输工具”是 。
（3）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 、 和 。
14、阅读下列信息，回答有关问题；
信息一：正在此间进行的联合国有关基因工程的谈判今天终于达成一项名为(联合国生物安全性议定书)的协议。这项协议对范围广泛的一系列食品、动物饲料和药物作出规定。协定规定的主要内容有：
(一)出口商品和进口商品在进行基因改性的生物活体(包括植物种子、动物甚至微生物)出口贸易时，必须达成明确的协议。
(二)要求买卖双方至少要提供某些证明，并根据类似于世界贸易组织内部协定的文件制订各方的义务。
(三)要求出口商声明货物中是否包含任何基因改性成分，但无需加以具体说明。
(四)协议旨在防止环境受到破环。
信息二：据估计：在1999年全世界在3.99×107hm2的农田种植了基因工程作物。
(1)你怎样理解基因工程的内涵
(2)谈谈你对信息一第四项内容的初步理解并举一例说明。
(3)请你谈谈基因工程对未来农业的影响。
15、某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程将a转移到马铃薯植物中。经检测，Amy在成熟块茎细胞的细胞间隙中发现。请回答：
(1)基因a的结构包括_________区和_________区。在基因工程中，a叫_________，提取它的一个必要步骤是_________。它与基因运载工具_________结合前还必须经过的处理步骤是_________。
(2)Amy在成熟块茎细胞间隙中的发现，说明细菌的基因a已整合到右图中的［ ］_________或［ ］_________结构中。
(3)合成Amy的过程分为_________和_________两大步骤，Amy合成并分泌到细胞外，定位在细胞间隙中，参与该过程的细胞结构有［ ］____________________________，其分泌是以_________的形式进行的。
(4)Amy的基本组成单位是_________，各组成单位间靠_________相连。
(5)以本图比作马铃薯块茎的缺陷细胞是该图多画了［ ］_________。
十课后默写(基因工程及其应用)
1、基因工程又叫做 或 。这种技术是在 通过对DNA分子进行人工 和 ，对 进行改造和重新组合，然后导入 内进_使重组基因在受体细胞内_-，产生出 。
2、基因的剪刀指的是 ，主要存在于 中，它能识别 ，并且能在特定的切点上 。被 切开的DNA两条单链的切口，常有几个 ，它们之间正好 ，这样的切口叫做 。互补的碱基间通过 相连，DNA中磷酸二酯键的缝合需要 酶。运载体必须具备三个条件：① ② ③ 。 是基因工程最常用的运载体，它的本质是 。
3、基因操作的“四步曲”是① ② ③
④ 。
4、从“基因海洋”中获得特定的目的基因主要有两条途径：一 ；另一条是 ____________________。第一条途径常用方法是 ，该方法常用于从 生物中获取目的基因。写出第二种途径获取目的基因的两种具体方法的过程，①
② 。
5基因工程中常用的受体细胞有（列举三种） 、 、 。用人工方法把 导入受体细胞主要是借鉴 的途径，一般用 处理细菌，以增大 。
6、在全体受体细胞中，真正能够摄入 的受体细胞是 ，可以根据受体细胞是否具有 来判断她是否获得了目的基因，即使上述过程成功了，受体细胞也未必就能 。抗虫棉培育成功的标志是 。
7、 、 等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 __、 、 、 、
等方面展示出美好的应用前景。
8、目前用基因工程方法生产的药物已经有 余种，解决了某些药品必须直接从生物体的 、 或 中提取的限制性，可以高效率地生产出各种 的药品。干扰素的本质是一种 ，能抵抗由 引起的感染 。
9、基因诊断是用 、 等标记的DNA分子做 ，利用原理，鉴定被检测标本上的 ，达到检验疾病的目的。用
可以检测出镰刀型细胞贫血症。基因治疗是指 导入有 的细胞中，达到治疗疾病的目的。
10、基因工程在农业上的应用主要表现在两个方面，首先通过基因工程技术获得 、 和 的农作物，其次培育出具有各种 的作物新品种。培育转基因动物的操作是：将某些 和 构成重组DNA，然后通过
或 ，把重组DNA转移到 中。用DNA探针检测饮用水中病毒含量的优点是 。列举两个基因工程处理环境污染的事例：① ②
例题1（1）
①
②
③可以连接的，因为由两种限制性内切酶切割后所形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）
变式训练1、(1)限制性内切酶 碱基互补配对(2)3／4 雌雄配子各有1／2含抗除草剂基因；受精时，雌雄配于随机结合 (3)叶绿体遗传表现为母系遗传，目的基因不会通过花粉传递丽在下一代中显现出来
例题2、① 将从细胞中提取分离出的目的基因作为模板转录成单链双链DNA；② 据蛋白质中氨基酸序列中碱基序列DNA碱基序列目的基因。
（2）将目的基因和质粒结合形成重组质粒的过程是：① 用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口；② 用同种限制酶切割目的基因，产生相同的粘性末端；③ 将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。
（3）检测质粒或重组质粒是否导入受体细胞，均需利用质粒上某些标记基因的特性。即对已经做了导入处理的、本身无相应特性的受体细胞进行检测，根据受体细胞是否具有相应的特性来确定。抗氨苄青霉素基因在质粒A80重组质粒上，因为目的基因插入了四环素抗性基因的a处，所以用含氨苄青霉素这种选择培养基培养经导入质粒处理的受体细胞。凡能生长的则表明质粒导入成功；不能生长的则无质粒导入。
（4）抗四环素基因不仅在质粒A上，而且它的位置正是目的基因插入之处，因此当目的基因插入质粒A形成重组质粒时，此处的抗四环素基因的结构和功能就会被破坏，含重组质粒的受体细胞就不能在含四环素的培养基上生长，而质粒A上无目的基因插入的四环素基因结构是完整的，这种受体细胞就能在含四环素的培养基上生长。
（5）基因成功表达的标志是受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。
变式训练2、（1）干扰素基因 合成干扰素
（2）出芽生殖 干扰素
（3）都是脱氧核苷酸组成的 都具有双螺旋结构
（4）干扰素 相同的 相同的
答案：1-5 CADCB 6-10ACABC 11-15B、AD、ABD、ABC、BC
答案：16-20DCDBC 2125CBACC 26-28A、ABD、AB29（1）PH渗透压、温度及无菌等 有机物，无机盐，维生素，氧气等
（2）运载体 腺苷脱氨酶 白细胞
（3）抗体 转录 翻译
答案：1-8 BDBBCCCA 9-12 ABD、ABD、BCD、BCD
13、 乙烯 种子 限制性内切酶 DNA连接酶 运载体 目的性强 周期
14、(1)基因工程是将某一特定的基因，通过载体或其他手段送入受体细胞，使它们在受体细胞中繁殖并表达的一种遗传操作。
(2)首先是环境安全性的问题、转基因植物是否会影响到生物的多样性问题、是否会改变与之相关的物种如害虫的进化速度等问题、超级杂草是否会诞生。其次是食品安全性问题，在转基因植物里是否含有过敏源，是否会对食用者造成伤害，是否会造成肠道微生物的菌群失衡等。
(3)未来农业的发展主要靠基因工程。通过基因工程技术培育的优质、高产、抗逆性好的优良作物品种在新的世纪获得大面积推广，从而大幅度提高农作物产量和质量。
15、 (1)编码 非编码 目的基因 用限制酶切出粘性末端 运载体 限制酶使质粒露出粘性末端 (2)⑤ 细胞核 ⑧ 线粒体 (3)转录 翻译 ⑦⑥④②⑧ 核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体小泡 (4)氨基酸 肽键 (5)③ 叶绿体
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第2节 基因工程及其应用
一、教学目标：
１．简述基因工程的原理及其应用；
２．关注转基因生物和转基因食品的安全性。
二、教学重点：
简述基因工程的原理及其应用
三、教学难点：
简述基因工程的原理及其应用
四、教学方法：
讨论法、查资料和合作学习法
五、教具准备：
笔记本、课件等
六.课前导读
１）基因工程的概念：
（１）基因工程又叫基因________技术或__________技术。通俗地说就是按照人们的意愿，把一种生物的某种_________提取出来，加以________，然后放到另一种生物的细胞里，_______改造生物的遗传性状。
（２）基因工程是在ＤＮＡ上进行的_________水平的设计施工。
２）基因操作的工具：
（１）基因的“剪刀”——________________（简称限制酶）
a.存在：主要在微生物中
b.作用与特性：一种限制酶只能识别一种特定的____________（体现其具有__________性）
如大肠杆菌中的一种叫做EcoRI的限制酶，能够识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开。结果是：____________________
（2）基因的“针线”——____________（作用是把_________末端之间的缝隙“缝合”起来）
（3）基因的运输工具——___________
a.常使用的：质粒、_________和______________
b. 质粒：存在于许多细菌以及__________等生物中，是细胞染色体外能够_________的很小的______状的_______分子.
3）基因工程操作的一般步骤：提取_________、目的基因与运载体的_________、将目的基因导入_________细胞和目的基因的__________________。
2．基因工程的应用：
1）基因工程与作物育种：农业上获得高产、稳产、具优良品质的农作物，畜牧业上获得人们所需要的、具有优良品质的___________动物；
2）基因工程与药物研制：能高效地生产出各种高质量、低成本药品；
3）基因工程与环境保护：可进行检测，环境净化。
4）基因工程与基因治疗：
例4：基因治疗是把健康的外源基因导入（ ）
A．有基因缺陷的细胞 B．有基因缺陷的染色体中
C．有基因缺陷的细胞器中 D．有基因缺陷的DNA分子中
3．转基因生物和转基因食品的安全性：
1）转基因生物： 2）安全性：
七、教学过程：
（一）、基因工程概念：
别 称：
操作环境：
操作对象：
操作水平：
基本过程：
（二）、基因操作的工具
1. 基因的剪刀——限制性内切酶：
（1）分布：
（2）特点：
（3）结果：
（4）举例：
2. 基因的针线——DNA连接酶：
（1）特点：
（2）结果：
3. 基因的运输工具——运载体：
（1）作用：
（2）具备条件：
（3）种类：
（4）最常用运载体——质粒：
存在：
特点：
（三）基因操作的基本步骤
进行基因操作一般要经历四个基本步骤，也就是基因操作的“四步曲”。
1. 提取目的基因：
主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。
（1）“鸟枪法”：
优点：
缺点：
（2）人工合成基因的方法：主要有两条途径。
反转录法：
根据已知的蛋白质的氨基酸序列合成目的基因：
2. 目的基因与运载体结合
3. 目的基因导入受体细胞
（1）方式：
转化
转导
转染
（2）一般受体细胞种类
4. 目的基因的检测和表达
检测
表达
一）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
（二）基因工程与农牧业、食品工业
1、通过基因工程技术获得高产、稳产和、有优良品质的农作物
2、用基因工程的方法培育出具有各种抗性的作物新品种
3、在畜牧养殖业上的应用
4、为人类开辟新的食物来源
（三）基因工程与环境保护
1、用于环境监测
2、用于被污染环境的净化
（四）基因工程的负面作用
(五)思维拓展
1、从DNA的内部切割双链DNA成为双链片段，它能识别双链上的碱基序列，在DNA两链的切口有平头型(上下一致整齐)和粘性型(上下不一致)两种。割位点的一个共同特点是，它们具有对称的结构形式，换言之，这些核苷酸对的顺序是呈回文结构，例如：
5'-CTGCA G-3, 5'-CTGCA G-3,
3'-G ACGTC-5， ---------->> 3'-G + ACGTC-5，
在切割位点处，限制性内切酶的作用下磷酸二酯键便会发生水解效应，从而导致链的断裂。这就是所谓的核酸内切限制酶对DNA链的切割作用。
2、连接酶只作用于双链DNA，在彼此相邻的核苷酸之间产生3'，5'磷酸二酯键。连接缺口DNA的最佳反应温度是37℃。但是在这个温度下，粘性末端之间的氢键结合是不稳定的。因此，连接粘性末端的最佳温度，应是界于连接酶作用速率和粘性末端结合速率之间，一般认为４－１５℃比较合适。
3、理想的质粒运载体，应具备以下几个条件：
(1) 能自主复制
(2) 具有一种或多种限制酶的单一切割位点，并在此位点中插入外源基因片段，不影响本身的复制功能；
(3) 在基因组中有多个筛选标记，为寄主细胞提供易于检测的表型特征。
4、高等动物一般以逆转录病毒作为运载体，而运载体携带的目的基因进入动物细胞后一般也会被清除，只有通过逆转录病毒整合到动物细胞的基因组上以后才能长期表达。
5、PCR技术
聚合酶链反应(PolymeraseChainReactionm,PCR)是一项体外基因扩增技术。
PCR技术的基本原理 类似于DNA的天然复制过程由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成： ① 模板DNA的变性：模板DNA经加热至93℃左右一定时间后，使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；
② 模板DNA与引物的退火(复性)：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；
③引物的延伸：DNA模板--引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链重复循环变性--退火--延伸三过程，就可获得更多的"半保留复制链"，而且这种新链又可成为下次循环的模板。
6、目的基因与载体结合的结果有三种情况：目的基因与目的基因结合；质粒与质粒结合；目的基因与质粒结合
7、针对书上提到的青霉菌涉及的相关知识：①青霉菌新陈代谢的基本类型是什么？②青霉菌是原核生物还是真核生物？③青霉菌高产菌株用何原理获得？④青霉菌产生的青霉素作用在细菌的什么结构上？⑤发酵工程生产青霉素过程中有些杂菌会产生什么酶可将青霉素分解？⑥通过什么工程可以改造青霉素的分子结构从而形成新型青霉素，以对付细菌不断增强的抗药性？
8、目的基因的检测和表达中所使用的大肠杆菌有几种，有具有抗青霉素的，用以获取质粒，有不具有抗青霉素的用以导入质粒的、而在培养这种大肠杆菌时又不能加入青霉素否则这种不具有抗青霉素大肠杆菌将将死亡。但在检测时却是要加入青霉素以淘汰没有被导入含抗性的大肠杆菌。
9、对抗虫棉的修饰：因检测发现目的基因已经被导入，但不能表达，也没有表达出什么，因此推测修饰的部分可能是非编码区部分的调控序列而不是编码区部分
10、干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。由于干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，如水痘、肝炎、狂犬病等病毒引起的感染，因此，它是一种抗病毒的特效药。此外，干扰素对治疗乳腺癌、骨髓癌、淋巴癌等癌症和某些白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取的，每300L血液只能提取出lmg干扰素。从1987年开始，用基因工程方法生产的干扰素进入了工业化生产，并且大量投放市场。
目前，用基因工程方法生产的药物已经有六十余种，除胰岛素、干扰素外，还有白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品，以及预防乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱、伤寒、虐疾等疾病的各类疫苗
11、基因诊断是用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子做探针，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。利用DNA探针可以迅速地检出肝炎、肠道病毒、单纯疱疹病毒等许多种病毒。其次在诊断遗传性疾病方面发展得尤为迅速，目前人们已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。
基因治疗是把健康的外源基因导人有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。
12、DNA变性 在某些物理化学因子的作用下，DNA 双链间的氢键断裂，双链解离形成单链。温度升高可引起的DNA 变性 。
DNA复性 去除变性条件后，单链DNA 在适当条件下重新形成双链，回复到原有的物理和生物学特性。
DNA分子杂交原理：基于DNA 的变性与复性的特性。双链DNA 加热以后，变成单链，在去除变性条件后，在一定的条件下，具有互补顺序的DNA 能再形成双链。
DNA分子探针：一种标记的一段DNA 或RNA，与待测基因序列的DNA 或RNA 互补。利用DNA分子探针检测病毒等生物时，一般要把待测基因解链和切割。
13、基因工程也会给人类带来严重的灾难。如基因工程可以制造超级细菌、超级杂草等，战争狂人、恐怖主义者可制造出难以制服的病原体、生物毒剂即生物武器，进行讹诈和大规模毁灭人类的生物战争；转基因动植物的出现引发物种入侵，有可能破坏原有的生态平衡，对原有物种产生威胁；还有转基因食品安全问题；引发新的伦理、社会、哲学方面的思考等感想：通过学习，认识到科学技术是一把双刃剑，认识到生命中的许多事实还有待于人类去探索，科学发展中仍有许多问题有争议。
例题1（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切割后所形成的黏性末端。
答：
②请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
答：
③在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？
变式训练1、在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体．把目的基因重组人Ti质粒上的T-DNA片段中，再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。
(1)科学家在进行上述基因操作时，要用同一种 分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过 而黏合。
(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的 ，原因是
(3)种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导人叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是
例题2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。请回答下列问题。
（1）人工合成目的基因的途径一般有哪两条？（2）如何将目的基因和质粒结合成重组质粒？（3）目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有少数导入的是重组质粒。此外可以通过如下步骤鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒：
将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就导入了质粒A或重组质粒，反之则没有。使用这种方法鉴别的原因是 。
（4）若把通过鉴定证明导入了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，会发生的现象是 ，原因是 。
（5）导入细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么？
变式训练2干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0.05 mg干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：
（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的 ，并使之与一种叫质粒的DNA结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母素来 。
（2）酵母菌能用 方式繁殖，速度很快，所以能在较短的时间内大量生产 。利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。
（3）科学家陈炬在这一方向也做出了突出贡献，他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟草的DNA分子上，其物质基础和结构基础是 。
（4）烟草具有了抗病毒能力，这表明烟草体内产生了 ，由此可见，烟草和人体合成蛋白质的方式是 ，从进化的角度来考虑，证明了人和植物的起源是 。
八、课堂训练
1、镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是 （ ）
A、解旋酶 B、DNA连接酶 C、限制性内切酶 D、RNA聚合酶
2、科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关基因工程的叙述，错误的是 （ ）
A、采用反转录的方法得到的目的基因有内含子 B、基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的 C、马铃薯的叶肉细胞可用为受体细胞 D、用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生粘性末端而形成重组DNA分子
3、以下有关基因工程的叙述，正确的是（ ）
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
4、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（ ）
A、单倍体育种B、杂交育种C、基因工程育种D、多倍体育种
5、下列不是获取目的基因的方法的是（ ）
A、“鸟枪法” B、转录法 C、逆转录法 D、根据已知的氨基酸序列合成
6下列何种技术能有效地打破物种的界限,定向地改造生物的性状,培育新的农作物优良品种A．基因工程技术 B．诱变育种技术 C．杂交育种技术 D．组织培养技术
7、1976年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得表达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌 A能进行DNA复制B能传递给细菌后代C能合成生长抑制素释放因子D能合成人的生长素
8、下列关于质粒的说法，正确的是 （ ）
A、它们能够自我复制B、它们所带有的基因通常比较多C、它们是由RNA组成的
D、它们仅存在于原核细胞中
9、在受体细胞中能检测出目的基因，因为（ ）
A目的基因上有标记B质粒具有某些特定基因C重组质粒能够复制D以上都不正确
10、对基因工程叙述不正确的是（ ）
A以改造生物的遗传性状为目的B使人类进入控制和改造生物的新时代C以测定基因结构、遗传密码为目的D能创造新物种
11、DNA连接酶的主要功能是 ( )
A．DNA复制时母链与子链之间形成的氢键 B．粘性末端碱基之间形成氢键 C．将两条DNA末端之间的缝隙连接起来 D．将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的键连接起来
12、（多选）在遗传工程技术中，限制性内切酶主要用于（ ）
A、目的基因的提取B、目的基因的导入C目的基因的检测D目的基因与运载体的结合
13、（多选）下列关于基因工程的说法中，不正确的是（ ）
A基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进行的B目前基因工程中所有的目的基因都是从供体细胞直接分离得到的C基因工程能使科学家打破物种界限，定向改造生物性状
D只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功进行表达
14、（多选） 下列关于运载体的概括中正确的是
A运载体是核酸分子B在宿主细胞内可以独立复制C．对宿主细胞的生理代谢不起决定作用D．运载体主要分布在细胞膜上，其引导核酸分子进入细胞作用
15、（多选）下列关于基因工程的说法中，正确的是（ ）
A基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因B细菌质粒是基因工程常用的运载体
C通常用一种限制性内切酶处理含目的基因DNA，用同一种处理运载体
D、为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
16、有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）
A. DNA连接酶将黏性未端的碱基对连接起来B. 限制性内切酶用于目的基因的获得
C. 目的基因须由运载体导入受体细胞D. 人工合成目的基因不用限制性内切酶
17、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（ ）
A．①② B．②③ C．③④ D．④①
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
18、下列说法正确的是（ ）
A、DNA连接酶最初是在人体细胞中发现的B、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列
C、质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的载体D、运用运载体在宿主细胞内对目的基因的大量复制可称为“克隆”
19、 上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指（ ）
A. 提供基因的动物 B. 基因组中增加外源基因的动物
C. 能产生白蛋白的动物 D. 能表达基因信息的动物
20、基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（ ）
A. 人工合成基因 B. 目的基因与运载体结合
C. 目的基因导入受体细胞 D. 目的基因的检测和表达
21、苏云金芽孢杆菌的抗虫基因之所以能在棉花的叶肉细胞中准确地表达出来，主要是因为（ ）
A．目的基因能在植物细胞核中进行复制 B．目的基因与棉花DNA的基本结构相同
C．不同生物共用一套遗传密码 D．不同生物具有相同的一套遗传信息
22、人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（ ）
A．提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B．有利于对目的基因是否导入进行检测
C．增加质粒分子的分子量 D．便于与外源基因连接
23、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、简单D性状稳定，变异少
24、用“鸟枪法”提取目的基因的步聚为( )
①用特定的限制酶切取特定的DNA片段，②用限制酶将供体DNA切成许多片段，③将许多DNA片段分别装入运载体，④选取目的基因片段载入运载体，⑤通过运载体分别转入不同的受体细胞中，⑥让供体DNA片段在受体细胞中大量繁殖，⑦找出具有目的基因的细胞，并分离出目的基因。
A. ①②③④⑤⑥⑦ B. ①③④⑤⑥⑦ C. ②③⑤⑥⑦ D. ②④⑤⑥⑦
25、下图所示限制酶切割基因分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列和切点是( )
A．CTTAAG，切点在C和T之间 B．CTTAAG，切点在G和A之间
C．GAATTC，切点在G和A之间 D．GAATTC，切点在C和T之间
26、目的基因整合到某作物DNA片段上后 （ ）
A改变了原DNA的碱基排列顺序B改变了原DNA上各基因的碱基排列顺序C改变了原DNA上各基因的复制过程D改变了原DNA上各基因的转录过程
27（多选）基因工程DNA 分子水平上进行施工的。在基因操作的步骤中，进行碱基互补配对的是（ ）
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目的基因的检测与表达
28、（多选）基因工程中获取真核细胞中的目的基因时，一般用人工合成基因的方法。这一方法涉及（ ）
A、以信使RNA为模板反转录合成互补的单链DNA
B、根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测RNA的碱基序列
C、按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
D、用限制酶将供体DNA切成许多片段并转入受体细胞进行复制
29、1990年对一位缺乏腺苷脱氨酶基因，而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。
（1）为使体外培养细胞的工作成功，必须考虑的培养条件是 ，培养液须含有 。
（2）在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的 ，此基因工程中的目的基因是 ，目的基因的受体细胞是 。
（3）将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于产生了 ，产生这种物质的两个基本步骤是 、 。
九、基因工程及其应用一课一练
一、选择题
1. 下列实践与基因工程无关的是 ( )
A．利用DNA探针检测饮用水是否含病毒 B．将植物的叶绿体移入植物以提高光合作用效率 C．选择“工程菌”来生产胰岛素 D．培育转基因抗虫棉
2. 下列哪一组是通过遗传工程的方法实现的
A、 向日葵豆和无籽西瓜 B、超级小鼠和克隆羊
C、超级绵羊和无籽番茄 D、超级鱼和抗虫棉
3. 人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（ ）
A．提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B．有利于对目的基因是否导入进行检测
C．增加质粒分子的分子量 D．便于与外源基因连接
4、基因治疗是指（ ）
A.对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
B.把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
C.运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常
D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
5、1975年，科学家用基因工程的方法创造出了一种能分解石油的“超级细菌”，下列关于此种细菌的说法正确的是（ ）
A．与一般细菌相比它体积特别巨大 B．它是现在唯一能分解石油的细菌
C．它同时能分解石油中的四种烃类 D．与一般细菌相比，它繁殖速度极快
6镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改
变必须使用的酶是 （ ）
A、解旋酶B、DNA连接酶C、限制性内切酶 D、RNA聚合酶
7、.下列生物中，不适于用“鸟枪法”获取目的基因的是 （ ）
A．枯草杆菌 B．放线菌 C. 酵母菌 D．支原体
8、科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关基因工程的叙述，错误的是 （ ）
A、采用反转录的方法得到的目的基因有内含子B、基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的C、马铃薯的叶肉细胞可用为受体细胞D、用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生粘性末端而形成重组DNA分子
9、（多选）下列药物中，属于基因工程产生的药物是（ ）
A、干扰素B、白细胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗
10（多选）科学家将含人的α—胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α一抗胰蛋白质的奶。这一过程涉及( )
A.DNA以其一条链为模板合成RNA B． DNA按照碱基互补配对原则自我复制
C． RNA以自身为模板自我复制 D． 按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
11、（多选）下列育种需要使用生物工程技术的是( )
A.高产青霉素菌株 B.能分泌含抗体的乳汁的母牛
C.生长较快的鲤鲫鱼 D.利于贮藏的白菜—甘蓝
12、（多选）下列关于基因工程成果的概述，正确的是 （ )
A． 在医药卫生方面，主要用于诊断治疗疾病
B． 在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物
C． 在畜牧养殖业上培育出了体型巨大、品质优良的动物
D． 在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化
二、非选择题
13、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，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）促进果实成熟的重要激素是 ，它一般来自发育的
（2）在培育转基因番茄的操作中，所用的基因的“剪刀”是 ，基因的“针线”是 ，基因的“运输工具”是 。
（3）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 、 和 。
14、阅读下列信息，回答有关问题；
信息一：正在此间进行的联合国有关基因工程的谈判今天终于达成一项名为(联合国生物安全性议定书)的协议。这项协议对范围广泛的一系列食品、动物饲料和药物作出规定。协定规定的主要内容有：
(一)出口商品和进口商品在进行基因改性的生物活体(包括植物种子、动物甚至微生物)出口贸易时，必须达成明确的协议。
(二)要求买卖双方至少要提供某些证明，并根据类似于世界贸易组织内部协定的文件制订各方的义务。
(三)要求出口商声明货物中是否包含任何基因改性成分，但无需加以具体说明。
(四)协议旨在防止环境受到破环。
信息二：据估计：在1999年全世界在3.99×107hm2的农田种植了基因工程作物。
(1)你怎样理解基因工程的内涵
(2)谈谈你对信息一第四项内容的初步理解并举一例说明。
(3)请你谈谈基因工程对未来农业的影响。
15、某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程将a转移到马铃薯植物中。经检测，Amy在成熟块茎细胞的细胞间隙中发现。请回答：
(1)基因a的结构包括_________区和_________区。在基因工程中，a叫_________，提取它的一个必要步骤是_________。它与基因运载工具_________结合前还必须经过的处理步骤是_________。
(2)Amy在成熟块茎细胞间隙中的发现，说明细菌的基因a已整合到右图中的［ ］_________或［ ］_________结构中。
(3)合成Amy的过程分为_________和_________两大步骤，Amy合成并分泌到细胞外，定位在细胞间隙中，参与该过程的细胞结构有［ ］____________________________，其分泌是以_________的形式进行的。
(4)Amy的基本组成单位是_________，各组成单位间靠_________相连。
(5)以本图比作马铃薯块茎的缺陷细胞是该图多画了［ ］_________。
十课后默写(基因工程及其应用)
1、基因工程又叫做 或 。这种技术是在 通过对DNA分子进行人工 和 ，对 进行改造和重新组合，然后导入 内进_使重组基因在受体细胞内_-，产生出 。
2、基因的剪刀指的是 ，主要存在于 中，它能识别 ，并且能在特定的切点上 。被 切开的DNA两条单链的切口，常有几个 ，它们之间正好 ，这样的切口叫做 。互补的碱基间通过 相连，DNA中磷酸二酯键的缝合需要 酶。运载体必须具备三个条件：① ② ③ 。 是基因工程最常用的运载体，它的本质是 。
3、基因操作的“四步曲”是① ② ③
④ 。
4、从“基因海洋”中获得特定的目的基因主要有两条途径：一 ；另一条是 ____________________。第一条途径常用方法是 ，该方法常用于从 生物中获取目的基因。写出第二种途径获取目的基因的两种具体方法的过程，①
② 。
5基因工程中常用的受体细胞有（列举三种） 、 、 。用人工方法把 导入受体细胞主要是借鉴 的途径，一般用 处理细菌，以增大 。
6、在全体受体细胞中，真正能够摄入 的受体细胞是 ，可以根据受体细胞是否具有 来判断她是否获得了目的基因，即使上述过程成功了，受体细胞也未必就能 。抗虫棉培育成功的标志是 。
7、 、 等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 __、 、 、 、
等方面展示出美好的应用前景。
8、目前用基因工程方法生产的药物已经有 余种，解决了某些药品必须直接从生物体的 、 或 中提取的限制性，可以高效率地生产出各种 的药品。干扰素的本质是一种 ，能抵抗由 引起的感染 。
9、基因诊断是用 、 等标记的DNA分子做 ，利用原理，鉴定被检测标本上的 ，达到检验疾病的目的。用
可以检测出镰刀型细胞贫血症。基因治疗是指 导入有 的细胞中，达到治疗疾病的目的。
10、基因工程在农业上的应用主要表现在两个方面，首先通过基因工程技术获得 、 和 的农作物，其次培育出具有各种 的作物新品种。培育转基因动物的操作是：将某些 和 构成重组DNA，然后通过
或 ，把重组DNA转移到 中。用DNA探针检测饮用水中病毒含量的优点是 。列举两个基因工程处理环境污染的事例：① ②
例题1（1）
①
②
③可以连接的，因为由两种限制性内切酶切割后所形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）
变式训练1、(1)限制性内切酶 碱基互补配对(2)3／4 雌雄配子各有1／2含抗除草剂基因；受精时，雌雄配于随机结合 (3)叶绿体遗传表现为母系遗传，目的基因不会通过花粉传递丽在下一代中显现出来
例题2、① 将从细胞中提取分离出的目的基因作为模板转录成单链双链DNA；② 据蛋白质中氨基酸序列中碱基序列DNA碱基序列目的基因。
（2）将目的基因和质粒结合形成重组质粒的过程是：① 用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口；② 用同种限制酶切割目的基因，产生相同的粘性末端；③ 将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。
（3）检测质粒或重组质粒是否导入受体细胞，均需利用质粒上某些标记基因的特性。即对已经做了导入处理的、本身无相应特性的受体细胞进行检测，根据受体细胞是否具有相应的特性来确定。抗氨苄青霉素基因在质粒A80重组质粒上，因为目的基因插入了四环素抗性基因的a处，所以用含氨苄青霉素这种选择培养基培养经导入质粒处理的受体细胞。凡能生长的则表明质粒导入成功；不能生长的则无质粒导入。
（4）抗四环素基因不仅在质粒A上，而且它的位置正是目的基因插入之处，因此当目的基因插入质粒A形成重组质粒时，此处的抗四环素基因的结构和功能就会被破坏，含重组质粒的受体细胞就不能在含四环素的培养基上生长，而质粒A上无目的基因插入的四环素基因结构是完整的，这种受体细胞就能在含四环素的培养基上生长。
（5）基因成功表达的标志是受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。
变式训练2、（1）干扰素基因 合成干扰素
（2）出芽生殖 干扰素
（3）都是脱氧核苷酸组成的 都具有双螺旋结构
（4）干扰素 相同的 相同的
答案：1-5 CADCB 6-10ACABC 11-15B、AD、ABD、ABC、BC
答案：16-20DCDBC 2125CBACC 26-28A、ABD、AB29（1）PH渗透压、温度及无菌等 有机物，无机盐，维生素，氧气等
（2）运载体 腺苷脱氨酶 白细胞
（3）抗体 转录 翻译
答案：1-8 BDBBCCCA 9-12 ABD、ABD、BCD、BCD
13、 乙烯 种子 限制性内切酶 DNA连接酶 运载体 目的性强 周期
14、(1)基因工程是将某一特定的基因，通过载体或其他手段送入受体细胞，使它们在受体细胞中繁殖并表达的一种遗传操作。
(2)首先是环境安全性的问题、转基因植物是否会影响到生物的多样性问题、是否会改变与之相关的物种如害虫的进化速度等问题、超级杂草是否会诞生。其次是食品安全性问题，在转基因植物里是否含有过敏源，是否会对食用者造成伤害，是否会造成肠道微生物的菌群失衡等。
(3)未来农业的发展主要靠基因工程。通过基因工程技术培育的优质、高产、抗逆性好的优良作物品种在新的世纪获得大面积推广，从而大幅度提高农作物产量和质量。
15、 (1)编码 非编码 目的基因 用限制酶切出粘性末端 运载体 限制酶使质粒露出粘性末端 (2)⑤ 细胞核 ⑧ 线粒体 (3)转录 翻译 ⑦⑥④②⑧ 核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体小泡 (4)氨基酸 肽键 (5)③ 叶绿体
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