生物：1.4《基因工程的发展前景》学案（浙科版选修3）
文档属性
| 名称 | 生物：1.4《基因工程的发展前景》学案（浙科版选修3） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 110.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙科版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2009-07-17 08:31:00 | ||
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文档简介
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第四节 基因工程的发展前景
【学习目标】
1．简述科学家在基因工程方面的最新尝试。
2．认识生物反应器。
3．简述蛋白质工程。
【学习过程】
1．总结基因工程的的应用。
2．阅读课文，归纳总结科学家在基因工程方面的最新尝试。
3．阅读课文，总结基因工程的未来。
【知识梳理】
一、基因工程的应用领域
二、科学家在基因工程方面的最新尝试
光合作用
生物固氮
生物反应器
蛋白质工程
三、基因工程的未来
【典题解悟】
1．下列有关基因工程技术的不正确叙述是
A．基因工程中必须用到DNA连接酶
B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C．基因工程操作中用来生产目标蛋白的转基因生物体或器官可以成为生物反应器
D．基因工程技术可以用于环境的保护
答案：B
解析：基因操作的工具有限制酶、连接酶，一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列。故B错误。
2．通过蛋白质工程来改造某种蛋白质的过程中，直接操作的对象是（ ）
A．该蛋白质的基因 B.该蛋白质分子 C．该蛋白质的mRNA D．以上都可以
答案：A
解析：蛋白质工程虽然最终改变的是蛋白质分子，但根据中心法则，蛋白质是由基因通过转录和翻译表达出来的，所以蛋白质工程中被直接操作的是基因，通过改变基因的碱基排列顺序，最终得到改造后的基因表达出来的产物——新的蛋白质。
【当堂检测】
1．科学家运用基因工程技术，可以使哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂”，如“乳腺生物反应器”的培养，就是将“某种基因”通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中，然后，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。这里的“某种基因”是指：（ ）
A．乳腺蛋白基因
B．药用蛋白基因
C．药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子重组在一起
D．药用蛋白基因和细菌质粒基因重组在一起
2、下列有关基因工程技术的叙述，正确的是 （ ）
A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体
B．所有的限制酶都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
3．获取目的基因的方法有多种，下列不属于目的基因获取方法的是（ ）
A.从基因组文库中获取 B.利用反转录法获取
C.从含目的基因生物细胞中获取 D.利用PCR技术获取
4.用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述正确的有（ ）
A．常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒
B．DNA连接酶和RNA聚合酶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抗虫棉中是否导入了重组DNA
D．导入大肠杆菌的目的基因一定能成功表达
5.下列关于蛋白质工程的说法不正确的是（ ）
A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要
B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构
C．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程
6．棉铃虫是一种危害棉花的害虫。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，科学家采用花粉粒通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并成功表达，棉铃虫食用了这种转基因棉花的植株后就会造成死亡。花粉粒通道法是指：利用植物花粉萌发时形成的花粉管通道将毒蛋白基因送入胚囊，近而导入尚不具备细胞壁的合子或早期胚体细胞，借助天然的种胚系统，形成含有目的基因的种胚。
（1）下列所示的黏性末端是由_______________种限制性内切酶作用产生的。
（2）利用花粉粒通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞，此过程是基因操作的基本步骤中的第________步，即___________________________________。为减少获得目的基因的盲目性，在获得真核生物的目的基因时，应尽量采用_________________________的方法。
（3）该目的基因在导入受体细胞前需要与运载体结合，目前经常使用的运载体有：
________________、_________________和__________________。
（4）检测该目的基因是否表达的方法是_______________________________________。
7．番茄果实成熟过程中，某种酶（PG）开始合成并显著增加，促使果实变红变软。
但不利于长途运输和长期保鲜。科学家利用反义RNA技术（见图解），可有效解决此问题。该技术的核心是，从番茄体细胞中获得指导PG合成的信使RNA，继而以该信使RNA为模板人工合成反义基因并将之导入离体番茄体细胞，经组织培养获得完整植株。新植株在果实发育过程中，反义基因经转录产生的反义RNA与细胞原有mRNA（靶mRNA）互补形成双链RNA，阻止靶mRNA进一步翻译形成PG，从而达到抑制果实成熟的目的。请结合图解回答：
（1）反义基因像一般基因一样是一段双链的DNA分子，合成该分子的第一条链时，使用的模板是细胞质中的信使RNA，原料是四种 ，所用的酶是 。
（2）开始合成的反义基因第一条链是与模板RNA连在一起的杂交双链，通过加热去除RNA，然后再以反义基因第一条链为模板合成第二条链，这样一个完整的反义基因被合成。若要以完整双链反义基因克隆成百上千的反义基因，所用复制方式为
（3）如果指导番茄合成PG的信使RNA的碱基序列是—A—U—C—C—A—G—G—U—C—，那么，PG反义基因的这段碱基对序列是 。
（4）将人工合成的反义基因导入番茄叶肉细胞原生质体的运输工具是 ，该目的基因与运输工具相结合需要使用的酶有 ，在受体细胞中该基因指导合成的最终产物是 。
答案
1-5 DCCAB
6.（1）4 （2）三，将重组DNA导入受体细胞，人工合成
（3）噬菌体，动植物病毒，质粒 （4）用害虫去感染棉花
7.(1)目的 四种脱氧核苷酸 限制性内切酶 黏性末端（2）豇豆细胞 水稻细胞（3）转录（4）让多种害虫吞食水稻叶片（５）目的明确，培育周期短。（６）可以让人类获得具有优良品质的作物，如蛋白质含量更高、抗逆性更强；打破传统育种界限，如植物表达微生物的抗虫性状。弊：转基因农作物也可能变异成为对人类或环境有害的物种，如抗逆性极强的“超级杂草”；造成基因污染；影响食品安全。
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第四节 基因工程的发展前景
【学习目标】
1．简述科学家在基因工程方面的最新尝试。
2．认识生物反应器。
3．简述蛋白质工程。
【学习过程】
1．总结基因工程的的应用。
2．阅读课文，归纳总结科学家在基因工程方面的最新尝试。
3．阅读课文，总结基因工程的未来。
【知识梳理】
一、基因工程的应用领域
二、科学家在基因工程方面的最新尝试
光合作用
生物固氮
生物反应器
蛋白质工程
三、基因工程的未来
【典题解悟】
1．下列有关基因工程技术的不正确叙述是
A．基因工程中必须用到DNA连接酶
B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C．基因工程操作中用来生产目标蛋白的转基因生物体或器官可以成为生物反应器
D．基因工程技术可以用于环境的保护
答案：B
解析：基因操作的工具有限制酶、连接酶，一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列。故B错误。
2．通过蛋白质工程来改造某种蛋白质的过程中，直接操作的对象是（ ）
A．该蛋白质的基因 B.该蛋白质分子 C．该蛋白质的mRNA D．以上都可以
答案：A
解析：蛋白质工程虽然最终改变的是蛋白质分子，但根据中心法则，蛋白质是由基因通过转录和翻译表达出来的，所以蛋白质工程中被直接操作的是基因，通过改变基因的碱基排列顺序，最终得到改造后的基因表达出来的产物——新的蛋白质。
【当堂检测】
1．科学家运用基因工程技术，可以使哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂”，如“乳腺生物反应器”的培养，就是将“某种基因”通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中，然后，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。这里的“某种基因”是指：（ ）
A．乳腺蛋白基因
B．药用蛋白基因
C．药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子重组在一起
D．药用蛋白基因和细菌质粒基因重组在一起
2、下列有关基因工程技术的叙述，正确的是 （ ）
A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体
B．所有的限制酶都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
3．获取目的基因的方法有多种，下列不属于目的基因获取方法的是（ ）
A.从基因组文库中获取 B.利用反转录法获取
C.从含目的基因生物细胞中获取 D.利用PCR技术获取
4.用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述正确的有（ ）
A．常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒
B．DNA连接酶和RNA聚合酶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抗虫棉中是否导入了重组DNA
D．导入大肠杆菌的目的基因一定能成功表达
5.下列关于蛋白质工程的说法不正确的是（ ）
A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要
B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构
C．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程
6．棉铃虫是一种危害棉花的害虫。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，科学家采用花粉粒通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并成功表达，棉铃虫食用了这种转基因棉花的植株后就会造成死亡。花粉粒通道法是指：利用植物花粉萌发时形成的花粉管通道将毒蛋白基因送入胚囊，近而导入尚不具备细胞壁的合子或早期胚体细胞，借助天然的种胚系统，形成含有目的基因的种胚。
（1）下列所示的黏性末端是由_______________种限制性内切酶作用产生的。
（2）利用花粉粒通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞，此过程是基因操作的基本步骤中的第________步，即___________________________________。为减少获得目的基因的盲目性，在获得真核生物的目的基因时，应尽量采用_________________________的方法。
（3）该目的基因在导入受体细胞前需要与运载体结合，目前经常使用的运载体有：
________________、_________________和__________________。
（4）检测该目的基因是否表达的方法是_______________________________________。
7．番茄果实成熟过程中，某种酶（PG）开始合成并显著增加，促使果实变红变软。
但不利于长途运输和长期保鲜。科学家利用反义RNA技术（见图解），可有效解决此问题。该技术的核心是，从番茄体细胞中获得指导PG合成的信使RNA，继而以该信使RNA为模板人工合成反义基因并将之导入离体番茄体细胞，经组织培养获得完整植株。新植株在果实发育过程中，反义基因经转录产生的反义RNA与细胞原有mRNA（靶mRNA）互补形成双链RNA，阻止靶mRNA进一步翻译形成PG，从而达到抑制果实成熟的目的。请结合图解回答：
（1）反义基因像一般基因一样是一段双链的DNA分子，合成该分子的第一条链时，使用的模板是细胞质中的信使RNA，原料是四种 ，所用的酶是 。
（2）开始合成的反义基因第一条链是与模板RNA连在一起的杂交双链，通过加热去除RNA，然后再以反义基因第一条链为模板合成第二条链，这样一个完整的反义基因被合成。若要以完整双链反义基因克隆成百上千的反义基因，所用复制方式为
（3）如果指导番茄合成PG的信使RNA的碱基序列是—A—U—C—C—A—G—G—U—C—，那么，PG反义基因的这段碱基对序列是 。
（4）将人工合成的反义基因导入番茄叶肉细胞原生质体的运输工具是 ，该目的基因与运输工具相结合需要使用的酶有 ，在受体细胞中该基因指导合成的最终产物是 。
答案
1-5 DCCAB
6.（1）4 （2）三，将重组DNA导入受体细胞，人工合成
（3）噬菌体，动植物病毒，质粒 （4）用害虫去感染棉花
7.(1)目的 四种脱氧核苷酸 限制性内切酶 黏性末端（2）豇豆细胞 水稻细胞（3）转录（4）让多种害虫吞食水稻叶片（５）目的明确，培育周期短。（６）可以让人类获得具有优良品质的作物，如蛋白质含量更高、抗逆性更强；打破传统育种界限，如植物表达微生物的抗虫性状。弊：转基因农作物也可能变异成为对人类或环境有害的物种，如抗逆性极强的“超级杂草”；造成基因污染；影响食品安全。
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