《基因工程的应用》导学案2
《基因工程的应用》导学案
【学习目标】
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。
【知识导学】
一．基因工程的原理
1．基因工程的概念：
基因工程又叫技术或技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的提取出来，加以，然后放到另一种生物的细胞里，地改造生物的。
基因工程是在上进行的水平的设计施工，需要有专门的工具。
基因工程最基本的工具有：“”、“”、“”。
2．基因工程的工具
(1)基因的“剪刀”：__________(简称__________)
(2)基因的“针线”：__________
(3)基因的：基因工程中，目前常用的运载体有________、________和______________等。
3．基因工程的操作步骤：
基因工程操作的一般步骤为：__________________、目的基因与___________结合、将目的基因导入_________________、目的基因的________和________。
二．基因工程的应用
1．抗虫基因作物的使用，不仅减少了__________，大大降低了生产成本，而且还减少了__________。
2．基因工程生产药品有__________、__________、__________等。
3．目前关于转基因生物和转基因产品的安全性，有两种观点，一种观点是转因生物和转基因食品不安全，____________________；另一种观点____________________。
【知识导学】
(一) 基因工程的原理
1．基因工程的概念：基因拼接 DNA重组某种基因修饰改造定向生物的遗传性状
2．基因工程的工具：限制性核酸内切酶(限制酶) DNA连接酶运载体质粒噬菌体动植物病毒
3．基因工程的操作步骤：提取目的基因运载体受体细胞检测鉴定
(二)基因工程的应用
1．农药的用量农药对环境的污染
2．胰岛素干扰素乙肝疫苗
3．要严格控制转因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广
【知识运用】
1．要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是 ( )
①限制酶②连接酶③解旋酶④还原酶
A．①② B．③④C．①④ D．②③
2．基因工程的正确操作步骤是 ( )
①使目的基因与运载体结合②将目的基因导入受体细胞
③目的基因的表达和检测④提取目的基因
A．③②④①B．②④①③ C．④①②③D．③④①②
3．科学家们经过多年努力，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“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
4．下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的载体 ( ) A．细菌质粒 B．噬菌体 C．动植物病毒 D．细菌核区的DNA
5．不属于基因工程方法生产的药物是 ( ) A．干扰素B．白细胞介素C．青霉素D．乙肝疫苗
6．下列哪一组生物都是通过基因工程方法培育成功的 ( ) A．转基因奶牛与无籽西瓜B．超级小鼠与高产青霉菌
C．超级绵羊与无籽番茄 D．超级绵羊与抗虫棉
7．下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是
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
9．实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和A之间，这是应用了酶的 ( ) A．高效性 B．专一性 C．多样性 D．催化活性受外界条件影响10．．1993年，我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源( ) A．普通棉花的基因突变 B．棉铃虫变异形成的致死基因
C．寄生在棉铃虫体内的线虫 D．苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因
【知识运用】1-5 ACDDC 6-10 DCCBD
【三“点”探究】
一．基因工程的原理
1．基因工程育种与杂交育种．诱变育种相比，主要优点是什么？其原理是什么？
2．限制酶有什么特点？DNA酶．DNA连接酶和DNA聚合酶有社么区别？
3．目的基因能否直接导入受体细胞？
4．切割运载体和目的基因往往是用同一种限制酶还是两种？
5．基因工程的操作步骤？有哪些应用？
二．总结
一．基因工程的原理
1．目的性强，育种周期短，克服远缘杂交不亲的障碍 2．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸系列，并在特定的切点上切割DNA 分子。
3．不能
4．同一种
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。
二．总结
【拓展提升】
1．关于右图DNA 分子片段的说法正确的是 ( )
A ．限制性内切酶可作用于①部位，解旋酶作用于③部位
B ．②处的碱基缺失导致染色体结构的变异
C ．把此DNA 放在含15N 的培养液中复制2代，子代
中含15N 的DNA 占3/4
D ．该DNA 的特异性表现在碱基种类和
(A+T)/(G+C)
的比例上
2．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
A T A T G C A T T 15N 14
N … …
C．能产生白蛋白的动物 D．能表达基因信息的动物
3．下列不属于利用基因工程技术制取的药物是 ( )
A．从大肠杆菌体内制取白细胞介素 B．在酵母菌体内获得的干扰素
C．在青霉菌体内提取青霉素 D．在肠杆菌体内获得胰岛素
4．依图示有关工具酶功能的叙述，不正确的是( )
A．连接b处的酶为RNA聚合酶
B．连接a处的酶为DNA聚合酶
C．切断b处的酶为解旋酶
D．切断a处的酶为限制性核酸内切酶
5．下列黏性末端属于同一种限制性内切酶切割的是
( )
A．①②B．①③6．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．目的基因的检测和表达
7．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列各项中能说明目
的基因完成了在受体细胞中表达的是 ( ) A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
8．下列有关基因操作的工具的说法，正确的是 ( )
A．限制性内切酶是作用于DNA的酶，其化学本质是RNA
B．一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，并在特定位置进行切割
C．一个DNA分子用不同的限制酶处理，得到的黏性末端一定不同
D．在DNA连接酶的催化下，可以形成磷酸二脂键，因此DNA连接酶和DNA聚合酶的作用完
全相同
9．下图表示限制酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点
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
10．切取牛的生长激素和人的生长激素基因，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”，此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→RNA→蛋白质
C．细胞工程：DNA→RNA→蛋白质D．基因重组：DNA→RNA→蛋白质
11．下列关于DNA连接酶的叙述正确的是 ( )
①催化相同黏性末端的DNA片断之间的连接②催化不同黏性末端的DNA片断这间的连接③催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成④催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸间键的形成
A．①③ B．②④ C．②③D．①④
12．质粒是基因工程最常用的运载体，它的主要特点是 ( )
①能自主复制②不能自主复制③结构很小④蛋白质⑤环状RNA分子
⑥环状DNA ⑦能“友好”地“借居”
A．①③⑤⑦ B．②④⑥ C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦
13．据调查，随着化学农药的产量和品种逐年增加，害虫的抗药性也不断增强，危害很严重，如近年来，棉铃虫在我国大面积爆发成灾，造成经济损失每年达100亿元以上．针对这种情况，我国科学工作者经研究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，而此毒蛋白对人畜无害。通过科技攻关，我国科技工作者已成功地将该毒蛋白基因导入到棉花植株内并成功实现表达。由于棉铃虫吃了新品种“转基因抗虫棉”植株后会死亡，所以该棉花新品种在1998年推广后，取得了很好的经济效益。
请据上述材料回答下列问题：
(1)害虫抗药性的增强是的结果。
(2)“转基因”抗虫棉新品种的培育应用了新技术。
(3)在培养转基因抗虫棉新品种过程中，所用的基因的“剪刀”是，基因的针线是，基因的运载工具是。
(4)将毒蛋白转入棉花植株内的操作步骤是①
②
③___________________________________________________________________
④__________________________________________________________________
(5)”转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可以表示为
(6)该科技成果在环保上的重要作用是
【拓展提升】
1-5 ABCAC 6-10 CDBCD 11-12DC
13答案：(1)自然选择 (2)基因工程 (3)限制性内切酶 DNA 连接酶 运载体
(4)①提取目的基因，苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因 ②将目的基因毒蛋白基因与运载
体结合
③将目的基因导入棉花植株④目的基因的监测和表达
(5)抗虫基因??→?转录RNA ??→?翻译
毒蛋白 (6)减少农药对环境的污染．保护生态平衡 【总结反思】
【材料补充】
1．基因工程的概念的提出
基因工程是20世纪70年代酝酿出的一项新技术。它也被很多人
称为生物工程，有些地方(如我国台湾)还称作生命技术。人类发现，
通过基因工程我们几乎能跨越物种，实现任一生物基因的改良或转
移工作。基因工程自诞生以来，短短的几十年间，已广泛应用于医
药．农业．工业．环境等领域，展示出了强大的生命力和广阔的应
用前景，它能够使人类未来的生活更加美好。
当年，美国有一批科学家率先开始了生物体内基因的拼接工作，
并提出了基因工程的概念。它是指人类通过一种像手术刀似的生物酶，将一个生物体内控制
遗传性状的某一段基因准确地剪下来，再拼插到另外一个生物体内的DNA 中，使得这种生物
体有新的遗传性状，这一过程就叫基因工程。整个过程像一个系统工程，但我们肉眼却无法
看到酶在工作，虽然它确实能发生。这一发现令人十分激动，人类终于可以切割．拼接DNA
了。试想，人类可以拼制出一个新的生物体，这是一件多么神奇又令人惊讶的事啊！
2．医学上基因工程应用捷足先登
基因工程最早的商业应用领域是医学。人类最先研究成功的有重大商业价值的是基因工
程胰岛素。众所周知，糖尿病患者要定期注射胰岛素。人类最早的胰岛素是从猪．狗等动物
胰脏中提取的，过程比较麻烦且研制的药物也很贵。可能很多人会想问，为什么要从动物体
内提取胰岛素，能不能用人类自己的胰岛素呢？后来这一设想通过基因工程的方法实现了。
基因工程胰岛素疫苗
科学家将人的胰岛素基因克隆出来，拼到某种细菌或酵
母里。它会不断地繁殖生成更多带有人胰岛素基因的新生物
体，再从这些新生物体中将人的胰岛素蛋白质提取出来，制
成能注射的胰岛素，这个试验成功后便得到了广泛应用。基
因工程胰岛素的诞生，为全世界的糖尿病患者带来了福音。
人类终于能用上更安全．更便宜的胰岛素了。
此外，基因工程也被用于生产疫苗，这类疫苗目前已在医学上被广泛使用。基因工程生产的疫苗不是来源于整个病毒，只是病毒中的某一段蛋白质。但是，人的免疫系统会把这段蛋白质当成病毒一样来处理，会迅速启动免疫系统攻击它，产生对抗此病毒的抗体。目前国内的乙型肝炎疫苗，基本上都是用基因工程的方法生产的，国内有好几家工厂在生产。我们今后也会针对更多的病毒，生产出更多的基因工程疫苗。
3．基因抗癌药物成新“救星”
近几年，基因工程制药业发展得很快，尤其是抗癌的新导向药物。现在国际上广泛使用的此类药物已经超过了20多种，可治疗肝癌．肺癌．直肠癌．乳腺癌等，还有最近才有的治疗皮肤癌的药物。科学家们都在集中精力，研制这些基因工程的抗癌药物。
科学家在做基因测序
比如基因工程治疗肺癌的药，终于有了一个巨大的
突破。这种导向药物注射到肺癌患者体内后，能在肺部
识别出肺癌细胞并杀死它，但不会伤害其他正常的细胞。
我们称之为基因工程导向药物，它能够像导弹一样专门
识别癌细胞，然后再攻击它们。肺癌患者用这种药物替
代传统的化疗方式，就能避免掉头发．呕吐．免疫系统
损坏．身体机能衰弱等问题。
目前，世界上有不少于40种的抗癌症的导向药
物正处于临床试验阶段。我们惊喜地发现：人类终于慢慢接近全新的抗癌领域了，即只消灭癌细胞，不损害正常的人体细胞。相信在未来的医药领域，这类基因工程的抗癌药物，将成为全球癌症患者的新“救星”。
人类的伟大之处在于，在面对疾病时，学会了制药对抗疾病。SARS出现后，我们研制出了SARS疫苗；凶猛的埃博拉病毒也得到了有效控制。我相信有了基因工程后，有朝一日我们也能研制出抗艾滋病的疫苗。
基因工程在医药方面得到了有效应用。这个领域，谁先研制出某一药用基因，谁就拥有
这个专利，就可以生产这一类医用药物，就能创造出巨大的社会财富。人类的全部基因测序工作已完毕，未来的基因工程制药领域，将会发展得特别快，成为一个重要的高科技领域。
4．工业领域的基因工程
现在有个新词叫“生物质能源”，它是一种绿色的新能源。它目前也和基因工程联手了，这也是基因工程在工业领域应用的新表现。
所谓基因工程的“生物质能源”就是把一些生物质，如稻草秸秆．玉米秸秆．木薯．甘蔗等，与高效的基因工程细菌一起发酵后制作出燃料乙醇等生物能源。我们知道酒精燃烧后很干净，它是一种绿色能源。巴西是世界上的甘蔗产量大国，那里大部分汽车正使用着甘蔗生产的燃料乙醇，省掉了大量石油能源。
基因工程在工业发酵酒精上的应用成效显著，近几年这一领域也发展得越来越快。人们将更合适的基因重组到细菌里，使细菌的发酵效率越来越高，目前这类细菌的菌种是越来越好了。
广西的北海市，就建了一个现代化的工厂，专门生产木薯燃料乙醇。它是中粮集团投资建设的。广西目前能生产几十万吨木薯燃料乙醇，这些乙醇在当地的汽车里使用着，也为当地节省了很多汽油。当然，除了酒精以外，我们还生产乙醚．丁醇等工业产品。基因工程在工业上还可以生产一系列的小化工产品，这些产品都具有高附加值，能创造出巨大的社会财富。人类到底能在这条路上走多远，目前还不清楚，这也是极具探索价值的领域。
5．基因工程助力于“环保”
培育基因工程菌种
目前，在环保领域，基因工程主要应用于城市
垃圾清理．城市污水处理方面。城市的餐厨剩余物
加入基因工程菌后能更高效地分解这些有机物，处
理效果非常好。城市的污水处理中，会有一个大大
的处理污水的池子，池中加入一些基因工程的微生
物后，它们能更高效地分解污水，净化水质。
基因工程在未来环保领域的应用，最终会
到什么程度？肯定是会生产出更耐高温．更高效的细菌菌种。因为发酵温度越高，细菌分解城市垃圾和污水的效率就更高，所以这还是值得通过基因工程去研究开拓的，帮助我们进一步提升环保的效率。