新课标高中生物选修三全套导学案

高中生物选修三现代生物技术导学案

专题1 基因工程

1．1 DNA 重组技术的基本工具

一、学习目标 1、简述DNA 重组技术所需三种基本工具的作用 2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新

二、重点和难点 DNA 重组技术所需的三种基本工具的作用；基因工程载体需要具备的条件

课前预习案

三、教材重温及自测 1、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外 和 ，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在 水平上进行设计和施工的，因此又叫做 。 2、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” （1）切割DNA 的工具是 ，又称 。 （2）这类酶在生物体内能将外来的DNA 切断，即能够限制异源DNA 的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA 却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。 （3）由于这种切割作用是在DNA 分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶（简称限制酶）。 （4）DNA 分子经限制酶切割产生的DNA 片段，末端通常有两种形式，即 和 。 例1、下列关于限制酶的说法正确的是（ ）

A 、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少

B 、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

C 、不同的限制酶切割DNA 后都会形成黏性末端

D 、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键 3、DNA 连接酶——“分子缝合针”

根据DNA 连接酶的来源不同，可以将它分为两类：

一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为coli E ⋅DNA 连接酶。coli E ⋅DNA 连接酶只能将 连接起来，不能将双链DNA 片段平末端之间进行另一类是从 分离出来的，称为T 4DNA 连接酶。T 4DNA 连接酶既可以“缝合”双链DNA 片段互补的 ，又可以“缝合”双链DNA 片段的 ，但连接 之间的效率比较低。

例2、下图为DNA 分子的切割和连接过程。

(1)EcoRI是一种酶，其识别序列是，切割位点是

与之间的键。切割结果产生的DNA片段末端形式为

。

(2)不同来源DNA片段结合，在这里需要的酶应是连接酶，此酶的作用是在与之间形成键，而起“缝合”作用的。还有一种连接平末端的连接酶是。

4、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

（1）基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。

（2）现在通常使用的载体是，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的环状DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。

（3）质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以复制，也可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制而复制。

（4）其他载体还有和等。

（5）作为载体必须具备以下条件：

能够在宿主细胞中复制并稳定地保存，至少具有一个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。

例3、以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，分析回答问题。

(1)其中①和是由一种限制酶切割形成的末端，两者要重组成一个DNA分子，所用DNA连接酶通常是。

(2) 和是由另一种限制酶切割形成的末端，两者要形成重组DNA片段，所用DNA连接酶通常是。

四、课堂巩固

（一）选择题

1、关于限制酶的说法中，正确的是（）

A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列

B、EcoRI切割的是G—A之间的氢键

C．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNA

D．限制酶只存在于原核生物中

2、DNA连接酶催化的反应是( )

A．DNA复制时母链与子链之间形成氢键B．黏性末端碱基之间形成氢键C．两个DNA片段黏性末端之间的缝隙的连接D．A、B、C都不正确

3、作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件及理由是( )

A、能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因

B、具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达

C．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件

D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选

4、质粒是基因工程最常见的载体，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是蛋白质⑤是环状RNA

⑥是环状DNA ⑦能“友好”地“借居”

A、①③⑤⑦

B、②④⑥C．①③⑥⑦D．②③⑥⑦

5、在受体细胞中能检测出目的基因是因为( )

A、目的基因上有标记

B、质粒具有某些标记基因

C、重组质粒能够复制D．以上都不正确

6、关于质粒的叙述正确的是( )

A、质粒是能够自我复制的环状DNA分子

B、质粒是唯一的载体

C、重组质粒是目的基因

D、质粒可在宿主外单独复制

7、基因工程中可用作载体的是( )

①质粒②噬菌体③病毒④动物细胞核

A、①②③

B、①②④C．②③④D、①③④

8、下列关于基因工程中所选用的质粒的说法，错误的是( )

A、不能没有标记基因

B、是小型链状的DNA分子

C、能够自我复制D．可与目的基因重组

9、下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是( )

A、①②

B、①③

C、①④D．②③

10、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、(1)(2)(3)

B、(1)(2)(4)

C、(1)(2)

D、(1)(3)

（二）填空题：

11、把目的基因与质粒DNA缝合时，中间的碱基对靠连接起来，而两链上的磷酸、脱氧核糖则在的作用下连接起来。质粒是基因操作中经常用的。

12、基因工程又叫做技术或技术。这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工和，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。

13、治疗糖尿病用的胰岛素，在过去主要是从动物(如猪、牛)体获得的。自20世纪70年代基因工程发展起来以后，人们开始采用高新技术生产胰岛素，其操作过程如图1—5所示：

(1)图中的质粒存在于细菌细胞中，从其分子结构看，可确定它是一种。

(2)请根据碱基互补配对的原则判断，在连接酶的作用下，甲与乙能否拼接起来，并说明理由。

(3)细菌丙进行分裂后，其中被拼接的质粒也由一个变成两个，两个变成四个……质粒的这种增加方式在遗传学上称为。目的基因通过表达后，能使细菌产生胰岛素，这是因为基因具有控制合成的功能。

高三生物选修3导学案（二）

专题1 基因工程

1．2 基因工程的基本操作程序

[教学目标]

1、简述基因工程原理及基本操作程序。

2、尝试设计某一转基因生物的研制过程。

[教学重点和难点]

1、教学重点

基因工程基本操作程序的四个步骤。

2、教学难点

（1）从基因文库中获取目的基因。

（2）利用PCR技术扩增目的基因。

[教学过程]

一、目的基因的获取：

1．目的基因：符合人们需要的，编码蛋白质的。

2．获取目的基因的方法

(1)从基因文库中获取目的基因

①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多，导人受体菌的群体中，

各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。

基因组文库：含有一种生物的基因

②种类

cDNA文库：含有一种生物的基因

③目的基因的获取

根据基因的有关信息：基因的序列、基因在上的位置、基因的产物mRNA、基因的产物蛋白质等特性获取目的基因。

(2)利用PCR技术扩增目的基因。

①PCR：是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术。

②条件：已知目的基因的序列。

③过程：目的基因DNA受热形成，与结合，然后在______的作用下进行延伸形成DNA。

④方式：指数扩增=2n(n为扩增循环的次数)

(3)人工合成法：基因较小，核苷酸序列已知，可以人工合成。

例1 下列获取目的基因的方法中需要模板链的是( )

①从基因文库中获取目的基因②利用PCR技术扩增目的基因③反转录法④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成

A．①②③④B．①②③C．②③④D．②③

二、基因表达载体的构建

1．表达载体的组成：目的基因++ +标记基因等。

2．启动子：位于基因的，它是结合

的部位，驱动基因转录产生mRNA。

3．终止子：位于基因的，终止。

4．表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且给下一代；使目的基因____ 和发挥作用。

5．标记基因：受体细胞是否含有目的基因。

6．不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法不同，基因表达载体的构建上也会有所差别。

例2科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的过程和不懈的努力，才获得成功。起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基因在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗虫基因首端)，导人棉花受精卵，长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端)，导入棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。由以上过程推知，作为目的基因的运载体应具备的结构是( )

A．目的基因、启动子B．目的基因、终止子

C．目的基因、启动子、终止子D．目的基因、启动子、终止子、标记基因

三、将目的基因导入受体细胞

(一)转化：目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和的过程。

(二)方法

1．将目的基因导入植物细胞

(1)农杆菌转化法

①农杆菌特点：易感染植物和裸子植物，对___________植物没有感染力；Ti质粒的可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。

②转化：目的基因插人

−−→−进入农杆菌→导入植物细胞→目的基因整合到

植物细胞染色体上→目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。

(2)基因枪法

基因枪法：是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。 (3)花粉管通道法

花粉管通道法：这是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法。（我的的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的）

2．将目的基因导入动物细胞 (1)方法： 注射技术。 (2)操作程序：目的基因表达载体 →取卵(受精卵) →显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到____性动物的 _________________________内发育→新性状动物。

3．将目的基因导人微生物细胞

(1)原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。 (2)转化： 处理细胞→ 细胞→表达载体与感受态细胞混合→

_________ 细胞吸收DNA 分子。

例3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，导人细菌，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

四、目的基因的检测与鉴定 1．检测

(1)方法：标记了的 、抗原抗体杂交。 (2)内容

①检测转基因生物染色体的DNA 是否插入 。 ②检测目的基因是否转录 。 ③检测目的基因是否翻译成 。

2．鉴定： 鉴定、抗病鉴定等。

例4 下图是将人的生长激素基因导人细菌B 细胞内制造“工程菌”的示意图，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 导人细菌B 后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题：

(1)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。以下步骤可鉴别得到的细菌是否导人了质粒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，能够生长的就导人了质粒A或重组质粒，反之则没有。使用这种方法鉴别的原因是。

(2)若把通过鉴定证明导人了普通质粒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：______________________________________ _________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ ___________________________________________。

(3)导人细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么?

_____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________。

课堂巩固：

一、选择题：

1、下列属于获取目的基因的方法的是( )

①利用mRNA反转录形成②从基因组文库中提取

③从受体细胞中提取④利用PCR技术

⑤利用DNA转录⑥人工合成

A．①②③⑤B．①②⑤⑥C．①②③④D．①②④⑥

2、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．将切下的目的基因插入到质粒的切口处

D．将重组DNA引入到受体细胞中进行扩增

3、分辨基因工程是否成功是通过( )

A．提取目的基因B．基因表达载体的构建

C．目的基因导人受体细胞D．目的基因的检测与鉴定

4．下列不属于获取目的基因的方法的是( )

A．利用DNA连接酶复制目的基因B．利用DNA聚合酶复制目的基因

C．从基因文库中获取目的基因D．利用PCR技术扩增目的基因

5．哪项不是基因表达载体的组成部分( )

A．启动子B．终止密码C．标记基因D．目的基因

6．在胰岛素的基因与质粒形成重组DNA分子的过程中，下列哪组是所需要的( )

①同一种限制酶切割两者；②不需同一种限制酶切割两者；③加入适量的DNA连接酶；④不需加DNA 连接酶

A．①③B．①④C．②④D．②③

7．下列说法中正确的是( )

A．基因表达载体的构建方法是一致的

B．标记基因也叫做抗生素基因

C．显微注射技术是最为有效的一种将目的基因导入植物细胞的方法

D．大肠杆菌是常用的微生物受体

8、下列哪项不是将目的基因导入植物细胞的方法( )

A．基因枪法B．显微注射法C．农杆菌转化法D．花粉管通道法

9．基因工程中常用的受体细胞不包括( )

A．人体细胞B．动物细胞C．植物细胞D．微生物细胞

10．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。下列不属于这样做的原因的是( ) A．结构简单，多为单细胞B．繁殖速度快

C．遗传物质含量少D．性状稳定，变异少

11．要检测目的基因是否成功的插入了受体DNA中，需要用基因探针，基因探针是指( )

A．用于检测疾病的医疗器械

B．用放射性同位素或荧光分子等标记的DN A分子

C．合成 一球蛋白的DNA

D．合成苯丙羟化酶的DNA片段

12．基因工程的正确操作步骤是( )

①构建基因表达载体②将目的基因导入受体细胞

③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求④取目的基因

A．③②④①B．②④①③C．④①②③D．③④①②

13．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、DNA连接酶和基因进入受体细胞的载体

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主要是因为细菌繁殖快、遗传物质少

D．只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达

14．基因工程中不会出现( )

A．DNA连接酶将黏性末端的碱基连接起来

B．限制性内切酶可用于目的基因的获取

C．目的基因必须有载体导入受体细胞

D．人工合成目的基因不用限制性核酸内切酶

15、下列哪项不是基因工程技术( )

A．基因转移B．基因扩增C．基因检测D．基因表达

（二）填空题：

16．根据下列所给材料回答问题：

材料一把人的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的质粒上，然后导入大肠杆菌内，产生出人的胰岛素。

材料二把萤火虫的荧光基因转入烟草体内，培育荧光的烟草。材料三有人把蜘蛛产生丝腺蛋白的基因转入羊的细胞屯，在羊分泌的乳汁中加入某种物质后，可抽出细丝，这种细丝可望用作手术的缝合线。

(1)上述生物新品种的产生运用了技术。

(2)一种生物的基因在另一种生物体内能够表达，而不影响其他基因的表达，这说明基因是有___________效应的片段，具有一定的性；同时可以说明各种生物共用一套。

(3)上述技术所用的工具酶有。

(4)材料三中所用缝合线与普通缝合线相比有何优点?

。

(5)可遗传的变异分为三种：、、，而基因工程改变一个物种的基因属于。

(6)从上述所给的材料，不能得出哪一结论( )

A．动植物之间可以相互转基因

B．真核生物与原核生物之间可以相互转基因

C．基因工程可以定向地改变生物的基因

D．转基因生物的出现对生物的进化是有利的

17．人体受病毒刺激后，可以产生干扰素，干扰素分为α、β、γ三类，1980年，生物学家成功破译了α干扰素的全部遗传信息，并运用插入质粒的方法，用大肠杆菌生产得到干扰素可以用于治疗肝炎和肿瘤，回答下列问题：

(1)上述材料中涉及的现代生物技术有。

(2)在利用大肠杆菌生产干扰过程中，目的基因是，所用载体是。表达载体的结构组成包括、、、。

(3)目的基因在大肠杆菌中表达时，必须经过和过程。

高三生物选修3导学案（三）

专题1 基因工程

1．3 基因工程的应用

[教学目标]

1、列举基因工程在植物、动物、微生物方面的具体应用及取得的丰硕成果。

2、关注基因工程的进展。

3、认同基因工程的应用促进生产力的提高。

[教学重点和难点]

1、教学重点

基因工程在农业和医疗等方面的应用；

2、教学难点

基因治疗。

[教学过程]

一、植物基因工程的成果：

植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力，以及改良农作物的和利用植物生产等方面。

（一）抗虫转基因植物

1．杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、抑制剂基因、抑制剂基因、

植物凝集素基因等。

2．成果：抗虫植物：棉、玉米、马铃薯、番茄等。

(二)抗病转基因植物

1．植物的病原微生物：、真菌和细菌等。

2．抗病基因种类

(1)抗病毒基因：病毒基因和病毒的复制酶基因。

(2)抗真菌基因：基因和抗毒素合成基因。

(3)成果：烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。

(三)抗逆转基因植物

1．抗逆基因：调节细胞基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。

2．成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。

(四)转基因改良植物品质

1．优良基因：必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。

2．成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。

例1、科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是( )

①该技术将导致定向变异

②DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来

③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料

④受精卵是理想的受体

A．①②③④ B．①③④ C．②③④ D．①②④

二、动物基因工程的成果

(一)提高动物的生长速度

1．生长基因：外源基因。

2．成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。

(二)改善畜产品的品质

1．优良基因：肠乳糖酶基因。

2．成果：转基因牛含量少。

(三)转基因动物生产药物

1．基因来源：药用基因+ 蛋白基因+启动子。

2．成果：乳腺生物反应器。

(四)转基因动物作器官移植的供体

1．器官供体：抑制或除去抗原决定基因。

2．成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。

（五）基因工程药物

1．来源：转基因。

2．成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。

例2、抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是( )

A．抗病毒转基因植物，可以抵抗所有病毒

B．抗病毒转基因植物，对病毒的抗性具有局限性或特异性

C．抗病毒转基因植物可以抗害虫

D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异

三、基因治疗

1．概念：把导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。

2．成果：将腺苷脱氢酶基因导入患者的淋巴细胞。

课堂巩固：

一、选择题：

1、切取某动物合成生长激素的基因，用某种方法将此基因转移到鲇鱼的受精卵中，从而鲇鱼比同类个体大3～4倍，此项研究遵循的原理是( )

A．基因突变，D NA→RNA→蛋白质 B．基因工程，DNA→tRNA→蛋白质

C．细胞工程，DNA→RNA→蛋白质D．基因重组，DNA→RNA→蛋白质

2、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。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白蛋白提高了30多倍，这标志着我国转基因研究向产业化的目标迈进了一步。那么“转基因动物”是指( ) A．提供基因的动物B．基因组成中转人了外源基因的动物

C．能产生白蛋白的动物 D．能表达基因遗传信息的动物

3．下列各项不属于基因工程在实际中的应用的是( )

A．转基因抗虫棉的培育成功 B．利用DNA探针检测饮用水中有无病毒

C．培育工程菌使之能产生胰岛素D．将C4植物细胞内的叶绿体移入C3植物细胞内4．有关基因工程的成果及应用的说法正确的是( )

A．用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒

B．基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物

C．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物D．目前，在发达国家，基因治疗已用于临床实践

5、运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转

基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用，保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是（）

A、Bt基因的化学成分是蛋白质

B、Bt基因中有菜青虫的遗传物质

C、转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因

D、转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物

6、下列不属于基因工程方法生产的药品是（）

A.干扰素

B.白细胞介素—2

C.青霉素

D.乙肝疫苗

7．基因工程培育的“工程菌”通过发酵工程生产的产品，不包括( )

A．白细胞介素一2 B．干扰素C．聚乙二醇D．重组乙肝疫苗

8、利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30％，体型大50％，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用( ) A．乳腺细胞B．体细胞C．受精卵D．精巢

9、基因治疗是指（）

A.用DNA探针修复缺陷基因

B.用DNA探针检测疾病

C.将健康基因导入有基因缺陷的细胞中

D.将健康基因导入受体细胞

10、要彻底治疗白化病必须采用（）

A．基因治疗B．医学手术C．射线照射D．一般药物

11、基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述中不正确的是（）

A、基因治疗可使人类遗传病得到根治

B、基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法

C、以正常基因替换致病基因属于基因治疗的一种方法

D、基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞

12、干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5 g，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素。如下图所示：

从上述方式中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是( )

A．个体间的杂交B．基因工程C．细胞融合D．器官移植

13．下列有关基因工程技术的应用中，对人类不利的是( )

A．制造“工程菌”用于药品生产B．创造“超级菌”分解石油、DDT

C．重组DNA诱发受体细胞基因突变D．导人外源基因替换缺陷基因

14．“工程菌”是指( )

A．用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系

B．用遗传工程的方法把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到新细胞株系

C．用基因工程的方法使外源基因得到高效表达的菌类的细胞株系

D．从自然界中选取的能迅速增殖的菌类

15．生产上培育无子番茄、青霉素高产菌株、杂交培育矮秆抗锈病小麦、抗虫棉的培育原理依次是( )

①生长素促进果实发育②染色体变异③基因重组④基因突变⑤基因工程

A．①②③④B．①④③②C．①④②⑤D．①④③③

（多选）16、用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于( )

A．克隆技术可以快速繁育优良性状的家畜

B．现代转基因技术可迅速改变生物的基因组成

C．现代生物技术迅速使新品种形成群落

D．现代生物技术可克服远缘杂交不亲和的障碍

（二）填空题：

17、请阅读下列几段文字后回答：

A．有人把蚕的DNA分离出来，用一种酶“剪切”下制造丝蛋白的基因，再从细菌细胞中提取一种叫“质粒”的DNA分子，把它和丝蛋白基因拼接在一起再送回细菌细胞中，结果，此细菌就有生产蚕丝的本领。

B．法国科学家发现，玉米、烟草等植物含有类似人体血红蛋白的基因，如加入“Fe”原子，就可以制造出人的血红蛋白，从而由植物提供医疗中所需要的人体血液。

C．1991年，我国复旦大学遗传所科学家成功的进行了世界上首例用基因疗法治疗血友病的临床实验。

D．江苏农科院开展转基因抗虫棉花的研究，得到的棉花新品种对棉铃虫等害虫毒杀效果高达80%~100%。

（1）所有这些实验统称为工程，所有这些实验的结果，有没有生成前所未有的新型蛋白质？。

（2）A段中实验结果的细菌能生产蚕丝，说明。在将质粒导入大肠杆菌时，一般要用___ 处理该菌，以使处于细胞状态，以便吸收周围环境中的DNA分子。

（3）B段中由玉米、烟草的基因生产人类血红蛋白为什么要加入“Fe”原子？

，植物中含类似人类血红蛋白基因，从进化上看，说明

。

（4）人类基因组计划（HGP）测定了人体中条染色体的双链DNA分子的脱氧核苷酸序列，C段中血友病基因疗法中有关的染色体是染色体；

18．基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和沙漠改造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”增强耐旱性和耐寒性。

(1)根据材料中表达，使“工程植物”增强耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：

①②，③，④。

(2)基因表达的含义。

(3)写出酶基因在植物体内的表达过程：。

(4)基因工程操作中的工具是、、。

19、随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐年增加。但害虫的抗药性也不断增强，对农作物危害仍然很严重。如近年来，棉铃虫在我国大面积暴发成灾，造成经济损失每年达100亿以上。针对这种情况，江苏农科院开展“转基因抗虫棉”的科技攻关研究，成功地将某种细菌产生抗虫毒蛋白的抗虫基因导人棉花细胞中，得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80％以上。就以上材料，分析回答：

(1)抗虫基因之所以能导人植物体内，原因是。

(2)“转基因抗虫棉”具有抗害虫的能力，这表明棉花体内产生了抗虫的物质。这个事实说明，害虫和植物共用一套，蛋白质合成的方式是的。

(3)“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可表示为。

(4)该项科技成果在环境保护上的作用是

(5)科学家预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的植株，此现象来源于

(6)基因导人工程技术已在多方面得到应用，请各举一例说明该技术的应用可能带来的正负面影响。

20、下图表示从苏云金芽孢杆菌分离出来的杀虫晶体蛋白质基因(简称Bt基因)及形成转基因抗虫植物的图解。请回答：

(1)在下列含有ATP和有关的酶的试管中．大量而快捷地获取Bt基因的最佳方案是下图中( )

(2)写出b 过程表达式：

。 (3)活化的毒性物质应是一种 分子，活化的毒性物质全部或部分嵌合于昆虫

的细胞膜上，使细胞膜产生孔道，导致细胞由于 平衡的破坏而破裂。

(4)我国在“863”计划资助下开展Bt 抗虫棉育种等研究，这将对

、 和农业可持续发展产生巨大影响。

答案： 题号

1 2 3 4 5 6 7 8 答案

D B D C C C C C 题号

9 10 11 12 13 14 15 16 答案 C A B B C C D ABD

17、（1）基因 没有 （2）蚕的丝蛋白基因在细菌体内得以表达 Ca 2+ 感受态

（3）人类的血红蛋白是一种含Fe 的特殊蛋白质 不同生物之间具有一定的亲缘关系

（4）24 X

18、海藻糖糖合成基因的获取 构建基因表达载体 将目的基因导入受体细胞 目的基因检

测与鉴定 基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状 酶基因−−→

−转录m RNA −−→−翻译海藻糖合成酶 限制酶 DNA 连接酶 载体

19、细菌与棉花的DNA 组成，结构相同 毒蛋白 密码子 相同

复制DNA （基因）−−→−转录 RNA −−→−翻译蛋白质 减少农药对环境的污染，保护生态环境或生态平衡 基因突变

正面：基因治疗和基因诊断，转基因动植物与农牧业、环境监测、净化污染、生物制药等

负面：重组的基因可能使生物发生突变，生态遭受破坏，滥用基因工程制造生物武器、重

组基因的生物可能产生一些难以预测的危害等。

20、 D Bt 基因−−→

−转录m RNA −−→−翻译

原毒素 多肽 渗透 农业害虫防治 环境保护

高三生物选修3导学案（四）

专题1 基因工程

1．4蛋白质工程的崛起

[教学目标]

1举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

2、简述蛋白质工程的基本原理及基本途径。

3、尝试运用逆向思维分析和解决问题。

[教学重点和难点]

1、教学重点

（1）为什么要开展蛋白质工程的研究？

（2）蛋白质工程的原理

2、教学难点

蛋白质工程的原理

[教学过程]

一、蛋白质工程崛起的缘由：

1、基因工程的实质：将一种生物的转移到另一处生物体内，后者产生它本不能产的，从而产生新性状。

2．蛋白质工程目的：生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的。

例1、科学家将β—干扰素基因进行定点突变导人大肠杆菌表达，使干扰素第十七位的半胱氨酸，改变成丝氨酸，结果大大提高了β—干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为( )

A．基因工程 B．蛋白质工程 C．基因突变 D．细胞工程

二．蛋白质工程基本原理

1．目标：根据人们对功能的特定需求，对结构进行分析设计。

2．原理：基因改造。

3．过程：预期蛋白质功能→设计结构→推测应有序列→找到对应的序列(基因)。

例2、蛋白质工程中，直接需要进行操作的对象是( )

A．氨基酸结构B．蛋白质空间结构 C．肽链结构D、基因结构

三、蛋白质工程的进展和前景

例如：科学家通过对的改造，已使其成为速效型药品；用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有、和的特点，因此有极为广阔的发展前景。

课堂巩固：

一、选择题：

1．在遗传研究中，常用信使RNA进行基因的克隆（即形成许多完全相同的DNA），这种快速克隆基因的步骤依次是（）

①DNA复制②转录③逆转录④翻译

A、③②①

B、③①

C、②①④

D、③①④

2、下列各项与蛋白质结构多样性无关的（）

A．氨基酸数目、种类、排列顺序B．构成蛋白质的多肽链的数目

C．构成蛋白质的肽链的空间结构D．氨基酸至少含一个氨基和一个羧基

3、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

4．关于我国牵头的“人类肝脏蛋白组计划”，以下说法不正确的是( )

A．揭示并确认肝脏合成的蛋白质

B．为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发提供科学基础

C．用蛋白质工程实现肝脏合成人类需要的蛋白质

D．是对蛋白质工程的有力推动和理论支持

5、关于蛋白质工程的说法错误的是( )

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、当前医学上，第二代生物技术药物正逐渐取代第一代多肽蛋白质类替代治疗剂。则第一代药物与第二代重组药物分别是( )

A．都与天然产物完全相同 B．都与天然产物不相同

C．第一代药物与天然产物相同、第二代重组药物与天然产物不同

D．第一代药物与天然产物不同，第二代重组药物与天然产物相同

7、蛋白质工程的基本流程是( )

①蛋白质分子结构设计②DNA合成

③预期蛋白质功能④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列

A．①→②→③→④B．④→②→①→③

C．③→①→④→②D．③→④→①→②

8．以下关于蛋白质工程的说法正确的是( ) A．蛋白质工程以基因工程为基础B．蛋白质工程就是酶工程的延伸

C．蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质的改造 D．蛋白质工程只能生产天然的蛋白质9．蛋白质工程的基本途径是( )

A．中心法则的简单逆转

B．确定目的基因的碱基序列后，通过人工合成的方法或从基因库中获取

C．只是依据中心法则逆推，其过程不需要中心法则

D．只是对蛋白质分子结构进行分子设计和改造

10．以下蛋白质工程中目前已成功的是( )

A．对胰岛素进行改造，生产速效型药品 B．蛋白质工程应用于微电子方面

C．生产体外耐储存的干扰素 D．用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米

（二）填空题：

12、在1990年，医生对一位因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治疗。采用的方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用某种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）该病治疗运用了基因工程技术，在这个实例中运载体是，目的基因是，目的基因的受体细胞是。

（2）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和。

（3）人的腺苷脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别是；

（4）该病的治疗方法属于基因工程运用中的。这种治疗方法的原理是 ___________________________________ 。

13．蛋白质工程是以_____________________ 基础，通过或

，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。

14、干扰素是由细胞产生的一种淋巴因子，其化学本质是。它可以用于治疗病毒的感染和癌症，其治疗作用主要作用于细胞分裂的期，抑制。但干扰素在应用上的遇到的技术困难是。解决办法是

。

高三生物选修3导学案（五）

专题2 细胞工程

2.1 植物细胞工程

一、知识与技能目标

1、简述植物组织培养和体细胞杂交技术，掌握它们的原理、过程及关键环节。

2、了解植物繁殖的新途径及作物新品种的培育的具体方法。

二、过程与方法目标

1、尝试进行植物组织培养，运用细胞的基础知识，分析植物细胞工程的理论基础；收集植物细胞工程的相关资料并进行整理、分析、交流。

2、以植物细胞工程的基本技术为基础，弄清楚其在生产实践中的实际应用。

三、情感与价值观目标

1、体验植物组织培养技术，讨论植物细胞工程的社会意义及细胞学基础理论与技术开发之间的关系。

2、搜集相关的实际技术应用，积极参加各种技术应用的讨论，体验现代生物科技的新进展带来的社会效益，激发学习生物学的兴趣。

四、教学过程

1、植物细胞的基本结构包括、、。

2、植物细胞主要的增殖方式是，细胞分化是指，_________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________。原因是。

3、全能性是指，已分化的细胞表现为全能性的原因是。

4、织物组织培养就是在和条件下，将培养在上，给予条件，诱导其产生形成完整的植株。

5、植物体细胞杂交就是将细胞在一定条件下融合成，并把它培养成的技术，优点是。

6、生物体可遗传变异类型包括、、。

根据变异类型育种的方法有、、、等。

7、植物的微型繁殖技术指，_____________举例_________________________________________________________。

8、获得脱病毒的植株的方法

。9、神奇的人工种子指。

技术原理优点缺点

诱变育

种基因突变

提高生物变异的频率，使后代变异频率较

快稳定；可大幅度改良某些性状，缩短育

种进程

盲目性大，需大量

处理供试材料

杂交育

种基因重组

使位于不同个体的优良性状，集中于一个

个体

周期长，难以克服

远缘杂交的障碍

单倍体育种染色体变异获得个体均为纯种，明显缩短育种年限

技术复杂，须与杂

交育种配合

多倍体育种染色体变异器官大，提高产量和营养成分

适用于植物，动物

方面难以开展

基因工

程育种

分子遗传学原理打破物种界限，定向地改造生物遗传性状

细胞工程育种细胞生物学和分

子生物学原理

克服远缘杂交不亲和的障碍；扩大了用于

杂交的亲本组合范围；定向改变生物遗传

性状

不能按人们的需

要表现出亲代的

优良性状

五、例题分析

例1、有关细胞全能性的叙述，不正确的是（）

A、受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高

B、生物体内细胞由于细胞分化，全能性不能表达

C、卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高

D、植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性

例2、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组

织的过程中，下列哪一项条件是不需要的

（）

A、消毒灭菌

B、适宜的温度

C、充足的阳光

D、适宜的养料

和激素

例3、如图为两个种间植物细胞融合和再生植株示意图。

请据图回答：（一～八表示各主要步骤）

（1）从步骤一到步骤二是植物细胞形成的

阶段，其关键技术是。

（2）从步骤二到步骤三一般要用作为促融剂。

（3）步骤四为过程。

（4）在形成再生植株的过程中与组织培养有相似之处的

步骤是，理由是。

（5）步骤八表示选择体细胞杂种植株，杂种植株在形态

上表现为，其根本原因是

____________ 。

（6）该项研究解决了育种过程中的什么问题？

。

例4、将基因型为AA和aa的两个植株杂交，得到F1再作进一步处理，如图

请分析回答：

（1）乙植株的基因型是，属于倍体。

（2）用乙植株的花粉直接培育成的后代属于倍体，其基因型及比例是。

（3）丙植株的体细胞中含有个染色体组。

六、课堂巩固

（一）选择：

1、细胞全能性是指（）

A、生物体内的细胞具有的形成完整个体的特性

B、生物体的细胞具有细胞膜、细胞质和细胞核

C、生物体的细胞能完成各种生理活动的特性

D、生物体的细胞具有形成完整个体的潜能

2、下列细胞的全能性最高的是（）

A、植物的卵细胞

B、植物的精子

C、被子植物的受精卵

D、被子植物的叶肉细胞

3、植物体细胞融合完成的标志是（）

A、产生新的细胞壁

B、细胞膜发生融合

C、细胞质发生融合

D、细胞核发生融合

4、将一粒花粉培育成幼苗，将它的茎尖用秋水仙素处理，长大后该植物正常开花结果。与该植株染色体数目不相同的是（）

A、根细胞

B、叶细胞

C、茎细胞

D、子房壁细胞

5、与传统的有性杂交法相比，植物体细胞杂交的最大优点是（）

A、可使两个亲本的优良性状组合到一起

B、可以克服远缘杂交不亲和的障碍

C、可以培育出高产性状明显的新品种

D、可以降低生成成本，提高接济效益

6、植物体细胞杂交的过程实质是（）

A、细胞质融合的过程

B、细胞核融合的过程

C、细胞膜融合的过程

D、细胞原生质体融合的过程

7、愈伤组织是一类（）

A、高度液泡化、呈无定型状态的薄壁细胞

B、排列紧密的细胞壁

C、具有小泡的薄壁细胞

D、性状规则的一群细胞