高中生物从杂交育种到基因工程第2节基因工程及其应用学案新人教版

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1、第2节　基因工程及其应用1．概述基因工程的原理和应用。(重、难点)2．了解转基因生物和转基因食品的安全性。　基因工程的基本操作工具1．基因工程的概念2．基因工程的操作工具(1)“剪刀”和“针线”：项目名称作用“剪刀”限制酶识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子“针线”DNA连接酶连接脱氧核糖和磷酸之间的缺口(2)运载体：①作用：将外源基因送入受体细胞。探讨：EcoRI限制酶只能识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开，产生黏性末端，请写出切割后产生的黏性末端。提示：G　AATTCCTTAA　G探讨：不同的限制酶切割形成的黏性末端一定不能连接在一起吗？为什么？提

2、示：不一定。例如，限制酶1的识别序列和切点分别是GGATCC在G和G之间切开，限制酶2的识别序列和切点分别是GATC在G之前切开，两者形成的黏性末端是可以互补配对并连接在一起的。探讨：下图表示一段DNA序列，请确定限制酶和DNA连接酶的作用部位。提示：限制酶和DNA连接酶均作用于b部位。1．工具酶的作用比较(1)限制酶与DNA连接酶的比较：作用应用限制酶使特定部位的磷酸二酯键断裂用于提取目的基因和切割载体DNA连接酶在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键用于重组DNA分子(重组质粒)构建(2)两者的关系可表示为：【特别提醒】　(1)氢键的断裂和重新形成与限制酶和DNA连接酶无关，氢键的形成

3、不需要酶的作用。(2)DNA连接酶无识别的特异性，能恢复两核苷酸间的磷酸二酯键，将两个DNA片段连接起来。2．运载体具备的条件(1)能在宿主细胞内稳定保存并大量复制——这是保证目的基因能在细胞分裂过程中复制并传递给子细胞的基础。(2)有多个限制酶切点——这是运载体能够接入多种目的基因所必备的条件。(3)有标记基因——这是检测目的基因是否导入受体细胞中的重要判断依据。1．如图所示为一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是(　　)A．X是能合成胰岛素的细菌细胞B．质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点C．外源基因与运载体的重组只需要DNA连接酶D．

4、该细菌的性状被定向改造【解析】　根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞。质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内。基因与运载体的重组需要限制酶和DNA连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物的性状。【答案】　C2．下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是(　　)【导学号：10090153】A．①②③④　　　B．①②④③C．①④②③D．①④③②【解析】　限制性核酸内切酶用于切割DNA片段；而与之作用相反的是DN

5、A连接酶，用于连接DNA片段；DNA聚合酶用于DNA的复制过程，它需要模板；解旋酶会使DNA双链解旋而分开，它作用于碱基对之间的氢键。【答案】　C基因工程的操作与应用1．基本操作步骤2．应用及安全性(1)应用：应用内容作物育种目的培育出具有各种抗逆性的作物新品种实例抗虫的转基因抗虫棉意义减少了农药用量，而且还减少了农药对环境的污染药物研制实例生产人的胰岛素过程胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并在大肠杆菌内获得成功的表达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)安全性：探讨：若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，

6、可能有哪些产物？提示：目的基因—目的基因、目的基因—运载体、运载体—运载体。探讨：将目的基因与运载体结合时为什么用同一种限制酶对两者进行切割？两者结合的原理是什么？提示：用同一种限制酶切割形成的是同一种黏性末端。可以通过碱基互补配对的形式结合到一起，并用DNA连接酶将其“缝合”。探讨：转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代都具有抗虫特性吗？为什么？提示：不一定。因为性状分离或变异的原因，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。探讨：基因工程中，为什么目的基因在不同物种中拼接后均能成功表达？提示：不同的生物体共用一套遗传密码。1．基因工程的步骤2．基因工程成功的基础1．由于乙肝病毒感染的宿主范围很窄，仅

7、限于人和灵长类动物，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，现已知乙肝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【解析】　上述过