作为优秀的教学工作者，在教学时能够胸有成竹，作为高中教师就需要提前准备好适合自己的教案。教案可以保证学生们在上课时能够更好的听课，帮助高中教师在教学期间更好的掌握节奏。我们要如何写好一份值得称赞的高中教案呢？下面是小编精心为您整理的“第四节第二讲基因重组基因工程及其应用教学案”，欢迎阅读，希望您能够喜欢并分享！

学习目标：1.基因重组的类型及其对生物性状的影响
2．基因突变、基因重组和染色体变异的比较
3．基因工程的概念、工具、操作步骤和应用

[教材梳理]

一、基因重组
1．概念
生物体内在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合。
2．基因重组的类型
类型发生时期发生原因
自由组合型减数第一次分裂后期非同源染色体上非等位基因随非同源染色体自由组合而组合
交叉互换型减数第一次分裂四分体时期同源染色体上的等位基因随四分体非姐妹染色单体的交换而交换
3.结果：自由组合可能产生与亲代基因型不同的个体；交叉互换造成染色单体上基因重组，可能产生新的表现型。
4．基因重组的意义(DNA重组技术)
基因重组与基因突变、染色体变异一样，既是生物进化的源泉，也是形成生物多样性的重要原因之一。
二、基因工程
1．含义：把在一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因导入另一个生物的细胞，定向地使后者获得新的遗传性状或表达所需产物的技术。
2．工具：限制性核酸内切酶、DNA连接酶、载体三种。
3．操作的一般步骤
4．基因工程的应用
(1)基因工程在特殊蛋白质的生产中已显示出巨大的应用价值，如治疗糖尿病的胰岛素，防治乙肝的疫苗等已广泛应用。
(2)使人类按照自己的愿望定向地改造生物。
(3)基因工程已广泛应用于医、农、林、牧、渔等领域，极大地促进了生产，但也可能会引发一些安全性问题。

[牛刀小试]

一、基因重组
1．阅读教材P89～90内容，观察图4－23、4－24，结合减数分裂与基因自由组合定律，探究下列问题：
(1)基因重组产生了新基因和新性状吗？
提示：没有。基因重组只是将原有的基因进行了重新组合；基因控制性状，由于基因重组没有产生新基因，因此不会产生新性状，只是产生了新的性状组合。
(2)下列是孟德尔杂交实验的两种现象，请分析产生的原因是否属于基因重组，并说明理由。
①现象一：杂合紫花豌豆自交后代中出现白花豌豆。
提示：不是。杂合紫花豌豆自交后代中出现白花豌豆，是控制同一性状的等位基因分离的结果，而基因重组指的是控制不同性状的基因重新组合。
②现象二：杂合黄色圆粒豌豆自交后代中出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆。
提示：是。杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆，是由于两对非同源染色体上控制豌豆两种性状的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重新组合的结果。
(3)源于同一父母的兄弟姐妹间其长相各有特点，其主要原因是什么？同卵双胞胎间的差异是如何造成的？
提示：同胞兄弟姐妹间差异的主要原因是“基因重组”。同卵双胞胎间的差异主要源于后天环境及营养等。
(4)基因突变，基因重组与染色体变异，哪一类变异发生频率最低，哪一类变异最常发生？哪类变异引发的性状改变最剧烈？
提示：基因突变发生的频率最低，基因重组最常发生，染色体变异引发的性状改变最剧烈。
2．判断正误
(1)在减数第一次分裂前期和减数第一次分裂后期都可以发生基因重组。(√)
(2)生物有性生殖过程中，不同基因型的雌雄配子随机结合现象属于基因重组。(×)
3．连线
二、基因工程
1．阅读教材P90～91内容，仔细观察分析图4－25,4－26，探究下列问题。
(1)基因工程中工具酶的作用
①DNA解旋酶、限制性内切酶和DNA连接酶都作用于DNA，试分析这三种酶的作用部位相同吗？
提示：不相同。DNA解旋酶作用于碱基之间的氢键，而限制性内切酶和DNA连接酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键，即磷酸二酯键。
②目的基因和运载体为什么需用同一种限制性内切酶进行切割？
提示：因为被同一种限制性内切酶切割后，目的基因和载体具有相同的黏性末端。
(2)试讨论为什么不能将目的基因直接导入受体细胞？
提示：外源基因直接进入受体细胞，会被受体细胞内的酶分解掉。
(3)目的基因能够在受体细胞中表达的基础是什么？
提示：所有生物共用一套遗传密码。
(4)若想让植物细胞生产出动物蛋白，可采用何种育种技术？采用杂交育种或诱变育种技术可以吗？
提示：要想让植物细胞生产出动物蛋白，可采用DNA重组技术。由于植物与动物间远源杂交不亲合，故不可采用杂交育种技术；由于诱变育种只能产生原基因的等位基因，故不能采用诱变育种技术。
2．判断正误
(1)基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合。(√)
(2)基因工程的运载体本质都是DNA分子。(√)
[重难突破]

一、基因突变、基因重组、染色体变异的比较
比较项目基因突变基因重组染色体变异
变异的本质　基因的分子结构发生改变原有基因的重新组合染色体结构或数目发生改变
发生时间有丝分裂间期和减数分裂间期减数第一次分裂前期和后期细胞分裂间期或分裂期
适用范围生物
种类所有生物均可发生自然状态下，真核生物真核生物细胞增殖过程均可发生
生殖
类型无性生殖、有性生殖有性生殖无性生殖、有性生殖
产生结果
产生新的基因产生新基因型，没产生新基因没产生新基因，基因数目或顺序发生变化
鉴定方法光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定光镜下可检出

应用
诱变育种杂交育种单倍体、多倍体育种

联系①三者均属于可遗传变异，都为生物的进化提供了原材料
②基因突变产生新的基因，是生物变异的根本来源
③基因突变是基因重组的基础
④基因重组是形成生物多样性的重要原因之一
[特别提醒]　关注几个“唯一”
(1)唯一产生新基因的变异为基因突变；
(2)唯一仅发生于有性生殖过程中的变异为基因重组；
(3)唯一可发生于所有生物(病毒、原核生物、真核生物)的变异也为基因突变；
(4)唯一可在光学显微镜下检出的变异为染色体变异。
二、基因工程
1．基因工程的操作工具
操作工具名称化学本质作用
限制性内切
酶(限制酶)蛋白质识别特定的核苷酸序列，在特定的切点切割DNA分子，获取目的基因
DNA连接酶蛋白质连接脱氧核糖和磷酸形成的骨架缺口
运载体DNA与目的基因结合并导入受体细胞
[特别提醒]　目的基因的转运工具——运载体必须具备的条件：a.能在宿主内稳定保存并大量复制；b.有多个限制酶切位点，以便与外源基因连接；c.有标记基因，便于筛选。
2．基因工程操作的基本步骤
3．基因工程操作中的两个注意点
(1)切割目的基因和载体时，一般用同一种限制酶，使目的基因和载体产生相同的黏性末端，达到目的基因与载体结合的目的。
(2)目的基因导入受体细胞并非标志着基因工程的成功，只有目的基因在受体细胞中表达才说明基因工程的成功。
4．有性生殖和基因工程中基因重组的区别
(1)有性生殖：基因重组――→自然发生有性生殖同一物种的不同基因重新组合。
(2)基因工程：基因重组――→人为发生无性生殖不同物种间的不同基因的重组。
[考向聚焦]

[例1]　下列生物技术或生理过程没有发生基因重组的是()
[解析]　A项，R型活球菌与S型死菌的DNA混合后才具有了S型球菌的特性，属于S型球菌的DNA分子与R型球菌的重组；B项，基因工程的原理也是基因重组；C项，减数第一次分裂前期的交叉互换和减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合属于基因重组；D项，普通青霉菌具有了高产的性状属于基因突变。
[答案]　D
“三看法”判断可遗传变异的类型
(1)DNA分子内的变异：
一看基因种类：即看染色体上的基因种类是否发生改变，若发生改变为基因突变。
二看基因位置：若基因种类和基因数目未变，但染色体上的基因位置改变，应为染色体结构变异中的“倒位”。
三看基因数目：若基因的种类和位置均未改变，但基因的数目改变则为染色体结构变异中的“重复”。
(2)DNA分子间的变异：
一看染色体数目：若染色体的数目发生改变，可根据染色体的数目变化情况确定是染色体数目的“整倍变异”还是“非整倍变异”。
二看基因位置：若染色体的数目和基因数目均未改变，但基因所处的染色体片段位于非同源染色体上，则应为染色体变异中的“易位”。
三看基因数目：若染色体上的基因数目不变，则为减数分裂中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换的结果，属于基因重组。
[例2]　酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如图所示：
(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于________。
(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是________。
(3)要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用______进行切割。
(4)切割完成后，利用________将运载体与LTP1基因连接。

[解析]　图中a表示目的基因的获取，b是来自大肠杆菌的质粒，c是重组质粒，目的基因插入抗四环素基因内部。(1)基因工程可使原本不属于同一物种的基因组合在一起，从而使转基因生物产生特定的性状，其原理属于基因重组。(2)从图示可以看出本实验中的运载体是质粒。(3)重组质粒形成前，需用同种限制酶切割目的基因和质粒，得到相同的黏性末端。(4)切割完成后，再用DNA连接酶连接。
[答案](1)基因重组　(2)质粒　(3)同种限制酶(限制性核酸内切酶)　(4)DNA连接酶

————————————————[课堂归纳]—————————————————

?[网络构建]

填充：①自由组合型　②限制性内切酶③DNA连接酶　④载体　⑤分离目的基因、选择基因工程载体　⑥体外重组DNA　⑦导入目的基因⑧筛选、培养受体细胞
?[关键语句]
1．基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中控制不同性状的基因重新组合的过程。
2．基因重组既包括减数分裂过程中非同源染色体上非等位基因间的自由组合(自由组合型)，又包括同源染色体非姐妹染色单体交叉互换所致的染色单体上基因的组成和排列次序的改变(交叉互换型)。
3．基因工程是指将从一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因导入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达所需产物的技术。
4．基因工程的工具：能在特定位置上切割DNA分子的限制性内切酶、能将DNA片段连接起来的DNA连接酶和能携带目的基因进入受体细胞并得到表达的载体。
5．基因工程的一般过程包括：分离目的基因、选择基因工程载体→体外重组DNA→导入目的基因→筛选、培养受体细胞→目的基因表达。

知识点一、基因重组
1．基因重组是指生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，下列叙述不正确的是()
A．基因重组有可能发生在减数第一次分裂的四分体时期
B．基因重组可能发生在减数第一次分裂的后期
C．基因重组是生物多样性的原因之一
D．基因重组有可能发生在有丝分裂的后期
解析：选D　有丝分裂过程中没有同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，因此不可能发生基因重组。
2．当牛精原细胞进行DNA复制时，细胞不可能发生()
A．基因重组　B．DNA解旋
C．蛋白质合成D．基因突变
解析：选A　基因重组通常发生在减数第一次分裂过程中。
3．下列甲、乙分裂过程中产生配子时发生的变异分别属于()
A．基因重组，不可遗传变异
B．基因重组，基因突变
C．基因突变，不可遗传变异
D．基因突变，基因重组
解析：选D　甲图中的“a”基因是从“无”到“有”，属于基因突变，而乙图中的A、a、B、b基因是已经存在的，只是进行了重新组合。
4．[多选](江苏高考)在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是()
A．DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变
B．非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组
C．非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异
D．着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异
解析：选ACD　非同源染色体之间的自由组合只发生在减数分裂的过程中，故只有减数分裂过程中能发生基因重组。
知识点二、基因工程
5．在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanR)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。如图为获得抗虫棉的技术流程，请据图回答：
(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：提取目的基因、______________、将目的基因导入受体细胞、
________________________。
(2)要使运载体与该抗虫基因连接，A过程中首先应使用________进行切割。假如运载体被切割后，得到的分子末端序列为AATTCG，则能与该运载体连接的抗虫基因分子的末端是()
A．CGTTAAB．AATCCT
C．GCTTTAD．TAAATC
(3)切割完成后，用________将运载体与该抗虫基因连接，连接后得到的DNA分子称为________________________________________________________________________。
(4)来自苏云金杆菌的抗虫基因能在植物体内成功表达，说明苏云金杆菌和植物等生物共用________________________________________________________________________
________________________。

解析：(1)基因工程的四个步骤中，第二、四步分别是目的基因与运载体结合、目的基因的检测与鉴定。(2)切割目的基因和运载体时用同一种限制酶，以便切出的黏性末端能够完成碱基互补配对，并且能连接在一起。(3)目的基因和运载体结合时，用DNA连接酶催化该过程，形成的分子称为重组DNA分子。(4)同一种基因在不同生物体内合成了相同的蛋白质，说明这些生物的密码子与氨基酸的对应关系是相同的，即共用一套遗传密码。
答案：(1)目的基因与运载体结合　目的基因的检测与鉴定　(2)限制酶　A
(3)DNA连接酶　重组DNA分子
(4)一套遗传密码
(时间：25分钟　满分：50分)
一、选择题(每小题3分，共30分)
1．在减数第一次分裂间期，因某些原因使果蝇Ⅱ号染色体上的DNA分子缺失了一个基因，这种变异属于()
A．染色体变异　B．基因重组
C．基因突变D．基因重组或基因突变
解析：选A　DNA分子缺失了一个基因，涉及基因数目的改变，属于染色体结构的变异；而基因突变是DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变，导致基因结构的改变。
2.如图表示某哺乳动物体内正在进行分裂的一个细胞，该细胞()
A．只存在于该动物的卵巢中
B．发生过交叉互换
C．含有4个染色体组
D．分裂产生的成熟生殖细胞有两种
解析：选A　该细胞发生过基因突变；该细胞含两个染色体组；该细胞分裂产生的成熟生殖细胞只有一种，其余为极体，将退化消失。
3．下列有关基因重组的叙述中，正确的是()
A．基因型为Aa的个体自交，因基因重组而导致子代性状分离
B．基因重组发生在雌雄配子结合形成合子时
C．同源染色体上非姐妹染色单体间的互换可能导致基因重组
D．造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要原因是基因重组
解析：选C　Aa个体自交，后代的性状分离是由于等位基因的分离和配子之间随机结合而形成的；基因重组发生在减数分裂时，雌雄配子的结合不属于基因重组；同源染色体上非姐妹染色单体间的互换属于基因重组；同卵双生是由同一受精卵发育而来的，所以细胞核中的遗传物质是一样的，其性状差异主要是由于外界环境引起的。
4．如图为某二倍体生物细胞内的同源染色体对数的变化曲线。基因重组最可能发生在()
A．AB段B．CD段
C．FG段D．HI段
解析：选C　由题图可知，CD段细胞内同源染色体的对数加倍，为有丝分裂后期，A～F为有丝分裂过程；GH段细胞内没有了同源染色体，因此FG段为减数第一次分裂过程，HI段为减数第二次分裂过程；基因重组发生在减数第一次分裂四分体时期和后期。
5．如图中①和②表示某精原细胞中的一段DNA分子，分别位于一对同源染色体的两条非姐妹染色单体的相同位置上。下列相关叙述中，正确的是()
A．①和②所在的染色体都来自父方
B．③和④的形成是由于染色体易位
C．③和④上的非等位基因可能会发生重新组合
D．③和④形成后，立即被平均分配到两个精细胞中
解析：选C　由题知，①和②所表示的DNA分子分别位于一对同源染色体的两条非姐妹染色单体的相同位置上，它们分别来自父方、母方，结合图可判断出它们之间发生了交叉互换，③和④上的非等位基因可能会发生重新组合；③和④形成后发生的是减数第一次分裂过程，会被平均分配到两个次级精母细胞中。
6．图中a、b、c、d表示人的生殖周期中不同的生理过程。下列说法正确的是()
A．c、d不能发生基因突变
B．基因重组主要是通过c和d来实现的
C．b和a的主要差异之一是同源染色体的联会
D．d和b的主要差异之一是姐妹染色单体的分离
解析：选C　过程a表示有丝分裂，过程b表示减数分裂，过程c表示受精作用，过程d表示个体发育过程(细胞分裂和分化)。基因突变可发生在个体发育的任何时期，但主要集中在有丝分裂间期和减数分裂的间期。基因重组发生在减数分裂过程中；减数分裂和有丝分裂的主要差异有同源染色体的联会、同源染色体的分离、同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换等；在减数分裂和有丝分裂过程中均有姐妹染色单体的分离。
7．如图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来，有关说法正确的是()
A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期
B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复
D．图中4种变异能够遗传的是①③
解析：选C　注意图①和图②的区别，①表示交叉互换，②表示易位，图③中为碱基对缺失，属基因突变，图中各种变异均能够遗传。
8．两个核酸片段在适宜的条件下，经X酶的作用，发生下列变化(如图)，则X酶是()
A．DNA连接酶B．RNA聚合酶
C．DNA聚合酶D．限制性内切酶
解析：选A　题图所示的是把两个具有相同黏性末端的DNA分子片段间的磷酸和脱氧核糖连在一起，所以需要DNA连接酶。
9．据图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是()
A．限制性内切酶可以切断a处
B．DNA连接酶可以连接a处
C．解旋酶可以使b处解开
D．DNA连接酶可以连接b处
解析：选D　限制性内切酶和DNA连接酶作用的部位是磷酸二酯键即a处，解旋酶作用的部位是氢键即b处。
10．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是()
A．用限制性内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和运载体
C．将重组DNA分子导入烟草原生质体
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
解析：选A　限制性内切酶切割的是DNA，而烟草花叶病毒的遗传物质为RNA；目的基因与载体的连接由DNA连接酶催化；受体细胞为植物细胞，所以可以是烟草原生质体；目的基因为抗除草剂基因，所以筛选的时候应该用含除草剂的培养基。
二、非选择题(共20分)
11．(10分)(浙江高考改编)玉米的抗病和不抗病(基因为A、a)、高秆和矮秆(基因为B、b)是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子(甲)，研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：
取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株(乙)和不抗病高秆1株(丙)。将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆，选取F1中抗病高秆植物上的花药进行离体培养获得幼苗，经过秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。
另一个实验表明：以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。
请回答：
(1)对上述1株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常________，功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有________的特点，该变异类型属于________。
(2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了________、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是________。
(3)从基因组成看，乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能产生________种配子。
(4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。
解析：(1)基因中缺失了一段DNA，这属于基因突变。植物因基因突变而无法合成叶绿素，成为白化苗，体现了基因突变的有害性。(2)从育种过程看，除了单倍体育种、杂交育种外，还有诱变育种。杂交育种的原理是基因重组，可以有目的地将两个或多个优良性状“组合”在一起，培育出更优良的新品种。(3)由于甲植株表现为不抗病矮秆，丁植株表现为抗病高秆，其后代全表现为抗病高秆，故抗病对不抗病为显性，高秆对矮秆为显性。由乙植株与丙植株杂交后代的表现型可推知，乙植株和丙植株的基因型分别是Aabb、aaBb，后代抗病高秆植株的基因型是AaBb，产生AB、Ab、aB、ab4种配子。(4)书写遗传图解时应注意写出亲本的基因型和表现型、配子、后代的基因型和表现型及其比例和各种符号。
答案：(1)表达　有害性　基因突变　(2)诱变育种　基因重组　(3)4
(4)遗传图解如下：
12．(10分)通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答：
(1)从羊染色体中“剪下”羊的蛋白质基因的酶是________________________________________________________________________，
人体蛋白质基因“插入”后连接在羊染色体中需要的酶是____________。
(2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊染色体DNA中，原因是________________________________________________________________________，
人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是__________________________。
(3)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指
________________________________________________________________________。
(4)你认为此类羊产的奶安全可靠吗？理由是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)剪取目的基因的酶是限制酶，将末端具有互补碱基的DNA片段连接起来的酶是DNA连接酶。(2)不同生物的DNA化学组成和空间结构相同，即具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以用动物病毒的DNA。(3)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。(4)此题为开放性问题，理由与观点相对应即可。
答案：(1)限制酶　DNA连接酶　(2)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列)　细菌质粒或病毒　(3)人体蛋白质基因在羊细胞内控制合成人体蛋白质　(4)安全，因为目的基因导入受体细胞后没有改变，控制合成的人体蛋白质成分没有改变(或不安全，因为目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分发生一定的改变)

[知识归纳整合]
1．几种育种方法的比较
2.关注育种选择中的关键词
(1)“最简捷”(“最简便”)的育种方法——杂交育种(但该法“育种周期最长”)。
(2)能产生“新基因”或“新性状”(获得亲本中不具有的基因或性状)的育种方法——诱变育种(但该法“最盲目”或“最难实现育种目标”)。
(3)“最准确”或“最定向”的育种方法——基因工程育种(但该法“技术难度最大”)。
(4)“明显缩短育种年限”或“尽快获得育种目标”的方法——单倍体育种(但该法不能实现“基因改良”)。
(5)能“提高产量”或“增加营养物质含量”或“增大叶片、果实”——多倍体育种(但该法“结实率低”、“发育延迟”)。
[强化针对训练]
1．下列关于育种的叙述中，正确的是()
A．用物理因素诱变处理可提高突变率
B．诱变育种和杂交育种均可形成新的基因
C．三倍体植物不能由受精卵发育而来
D．诱变获得的突变体多数表现出优良性状
解析：选A　杂交育种只是原有基因的重新组合，不会形成新的基因；四倍体和二倍体杂交，产生的受精卵发育成的个体为三倍体；诱变育种一般多害少利。
2．改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的方法是()
A．诱变育种B．单倍体育种
C．基因工程育种D．杂交育种
解析：选B　诱变育种、基因工程育种和杂交育种均可获得抗病基因，而单倍体育种不能。
3．在某作物育种时，将①、②两个植株杂交，得到③，将③再作如图所示处理。下列分析错误的是()
A．由③到④过程一定发生了非同源染色体上非等位基因的自由组合
B．由⑤×⑥的育种过程中，依据的主要原理是染色体变异
C．若③的基因型为AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4
D．由③到⑦过程可能发生突变和基因重组
解析：选A　由③到④过程发生的变异为基因突变，并未发生基因重组。
4.如图所示某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法，有关说法错误的是()
A．培育品种⑥的最简捷途径是Ⅰ～Ⅴ
B．通过Ⅱ→Ⅳ过程最不容易达到目的
C．通过Ⅲ→Ⅵ过程的原理是染色体变异
D．过程Ⅵ常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
解析：选D　因单倍体ab不能产生种子，故过程Ⅵ只能用秋水仙素处理由ab经花药离体培养成的幼苗。
5．下列各项措施中，能够产生新基因的是()
A．高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交
B．用秋水仙素处理二倍体西瓜得到四倍体
C．对小麦的花药进行离体培养
D．用X射线处理后获得青霉素高产菌株
解析：选D　基因突变能产生新的基因，用X射线处理后获得青霉素高产菌株的原理是基因突变。选项A的原理为基因重组，选项B、C的原理为染色体数目变异。
6．如图是五种不同育种方法的示意图，请据图回答：
(1)图中A→D表示的育种方法的原理是____________，A→B→C表示的育种方法与A→D表示的育种方法相比较，其优越性在于____________________。
(2)图中E过程对种子或幼苗进行相关处理时，最佳作用时期是细胞的________，请列举一种能引起E过程变化的化学物质：________；F过程最常用的一种化学试剂的作用原理是________________________。
(3)图中G→J过程中涉及的生物技术有_______________________________________。
解析：图中A→D表示的是杂交育种方法，依据的原理是基因重组；A→B→C表示的是单倍体育种方法，其特点是能够明显缩短育种年限。E过程为诱变育种，DNA在分裂间期解旋后变得不稳固，易于突变，因此可以在此时期用诱变因子诱导基因突变。F过程为多倍体育种过程，常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，作用原理是秋水仙素可抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成。图中G→J过程为基因工程育种，涉及的生物技术有基因工程和植物组织培养。
答案：(1)基因重组　明显缩短育种年限　(2)分裂间期　亚硝酸盐(碱基类似物、硫酸二乙酯等)　抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成　(3)基因工程和植物组织培养
7．假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育出优良品种AAbb，可以采用的方法如图所示：
(1)由品种AABB、aabb经过①、②、③过程培育出新品种的育种方式称为________。若经过②过程产生的子代总数为1552株，则其中基因型为AAbb的植株理论上有________株。将A_bb的玉米植株自交，子代中AAbb与Aabb的比是________。
(2)过程⑤常采用________________由AaBb得到Ab个体。与过程①②③的育种方法相比，过程⑤⑥的优势是________________。
(3)过程④在完成目的基因与载体的结合时，必须用到的工具酶是__________________。与过程⑦的育种方法相比，过程④育种的优势是__________________________。
解析：题图中AABB、aabb经过①、②、③过程培育出新品种称为杂交育种，经过②过程产生的子代总数为1552株，其中基因型为AAbb理论上占总数的1/16，为97株。过程⑤为单倍体育种，常采用花药离体培养由AaBb得到Ab个体。与杂交育种方法相比，单倍体育种可明显缩短育种年限。过程④为基因工程育种，必须用到的工具酶有限制性内切酶、DNA连接酶，与过程⑦的诱变育种相比，基因工程育种的优势是定向地改造生物的遗传性状。
答案：(1)杂交育种　97　3∶2　(2)花药离体培养　明显缩短了育种年限　(3)限制性内切酶(限制酶)、DNA连接酶　定向地改造生物的遗传性状

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6.2《基因工程及其应用》教学案

一、基因工程的原理阅读教材P102～103
1．基因工程的概念

2．基因工程的操作工具

3．基因工程操作的基本步骤
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、基因工程的应用及安全性阅读教材P104～106
1．基因工程的应用
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
实例抗棉铃虫的转基因抗虫棉
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
研制目的高效生产高质量、低成本的药品
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.转基因生物和转基因食品的安全性
(1)观点一：转基因生物与转基因食品不安全，要严格控制。
(2)观点二：转基因生物与转基因食品是安全的，应该大范围推广。

重点聚焦
1.什么是基因工程？2.基因工程的原理是什么？3.基因工程有哪些应用？4.转基因食品安全吗？
[共研探究]
1．如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，请据图分析：

(1)图中表示的酶依次是：①限制酶，②DNA连接酶，③解旋酶，④DNA聚合酶。
(2)DNA解旋酶和限制酶都作用于DNA，这两种酶的作用部位不同。DNA解旋酶作用于碱基之间的氢键，限制酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键。
2．如图表示一段DNA序列，请思考：

(1)限制酶和DNA连接酶作用的位点相同，均作用于磷酸二酯键(b部位)。
(2)若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，产物可能有三种：目的基因与目的基因结合、运载体与运载体结合、目的基因与运载体结合。
3．如图为运载体示意图：

(1)常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。
(2)运载体与物质跨膜运输中的载体化学本质不相同。运载体是小的DNA分子，载体是蛋白质。
(3)基因工程中运载体的特点
①能够在宿主细胞中稳定保存并大量复制，以保证外源基因在宿主细胞内长期稳定存在并复制。
②具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接。
③具有某些标记基因，便于检测运载体是否进入受体细胞。
4．转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代不一定都具有抗虫特性，因为性状分离或变异，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。

[总结升华]
1．基因工程操作工具
(1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)
①特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子。
②切割结果：产生两个带有黏性末端或平末端的DNA片段。
③作用：基因工程中重要的切割工具；能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。
(2)DNA连接酶
①作用对象：两个具有相同黏性末端或平末端的DNA片段。
②位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。
③结果：形成重组DNA。
(3)常用的运载体——质粒
①本质：小型环状DNA分子。
②作用：a.作为运载工具，将目的基因运送到受体细胞中去；b.用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
③作为运载体具备的条件：a.能在受体细胞内稳定保存并大量复制；b.有多个限制酶切点；c.有标记基因。
2．基因工程的操作步骤

操作步骤示意图
3．基因工程的注意事项
(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键，只是前者将其切开，后者将其连接。
(2)获取目的基因、切割运载体需要用同一种限制酶，目的是产生相同的末端。
(3)将目的基因导入受体细胞，没有涉及碱基互补配对。
　限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶的区别
不同点相同点
作用作用特点作用目标：
磷酸二酯键
限制酶切割具有特异性

DNA连接酶连接无特异性，将DNA片段连接成DNA分子

DNA聚合酶将单个的脱氧核苷酸连接成DNA片段

[对点演练]
1.判断正误
(1)基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合。()
(2)基因工程的操作工具酶有限制酶、DNA连接酶及运载体。()
(3)所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列。()
解析：(2)运载体的本质是DNA不是酶。(3)不同的限制酶识别不同的核苷酸序列。
答案：(1)√　(2)×　(3)×
2．下列关于限制酶和DNA连接酶的说法，正确的是()
A．其化学本质都是蛋白质
B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键
C．它们不能被反复使用
D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶
解析：选A　限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接两个DNA片段间的磷酸和脱氧核糖；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶在细胞内DNA分子复制时将单个的脱氧核苷酸连接成DNA片段，不能代替DNA连接酶。
[共研探究]
1．转基因技术已经实现了将人的胰岛素基因转入细菌内，利用细菌(如图)生产人的胰岛素。
(1)运载体与目的基因结合成功的基础
①基本单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸构成的。
②空间结构相同：不同生物的DNA分子都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。
③碱基配对方式相同：不同生物的DNA分子中两条链之间的碱基配对方式都是A与T配对，G与C配对。
(2)基因工程中，目的基因在不同物种中均能成功表达，因为不同的生物体共用一套遗传密码。
2．基因工程育种的原理为基因重组，优势在于突破了物种间的界限，实现真正意义上的远缘杂交；特点是能定向改造生物的遗传性状。

[总结升华]
1．五种常见育种方式的比较
原理常用方式优点缺点举例
杂交
育种基因
重组①使不同个体的优良性状集中在同一个个体上
②操作简便①育种时间长
②局限于亲缘关系较近的个体矮秆抗病小麦
诱变
育种基因
突变辐射、激光、空间诱变等提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良性状有很大的盲目性，有利变异少，需大量处理实验材料青霉素高产菌株
单倍
体育
种染色
体变
异花药离体培养，秋水仙素处理①明显缩短育种年限
②子代均为纯合子技术复杂，需与杂交育种配合单倍体育种获得矮秆抗病小麦
多倍
体育
种染色
体变
异用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官大，提高营养物质含量只适用于植物，发育延迟，结实率低三倍体无子西瓜
基因
工程
育种基因
重组将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中打破物种界限，定向改造生物的遗传性状技术复杂，生态安全问题较多转基因抗虫棉的培育

2．杂交育种和基因工程中“基因重组”的区别
(1)杂交育种：基因重组――→自然发生　同一物种的不同基因重新组合。
(2)基因工程：基因重组――→人为发生　不同物种之间的不同基因的重组。
　育种方案的选择
育种目标育种方案
集中双亲优良性状单倍体育种(明显缩短育种年限)
杂交育种(耗时较长，但简便易行)
对原品系实施“定向”改造基因工程育种
让原品系产生新性状(无中生有)诱变育种(可提高变异频率，加速育种进程)
对原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种

[对点演练]
3．抗虫棉在我国棉产区种植的面积占总面积的一半，抗虫棉的种植，不仅有经济效益，还有生态效益，以下叙述正确的是()
A．抗虫棉的培育利用的是DNA重组技术，切取、导入棉花细胞的抗虫基因是细菌的部分DNA分子
B．抗虫棉也能抗病
C．基因工程利用了基因突变的原理
D．培育抗虫棉所用的基因重组技术，不属于基因重组
解析：选A　抗虫棉的培育利用了基因工程，基因工程也叫DNA重组技术，切取的是苏云金杆菌DNA分子中的抗虫基因。

1．下列黏性末端由同一种限制酶切割而成的是()
①TCGAGCTTAA
②CAGTTCCA
③AATTCG
④AGCTTCAG
A．①②B．①③
C．①④D．②③
解析：选B　同一种限制酶切割出的黏性末端应是互补的，而且两者的序列相同，①③是互补的，切点都是在G与A之间，识别序列为GAATTC。
2．质粒是基因工程中最常用的运载体，下列有关质粒的说法正确的是()
A．质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有
B．细菌的基因只存在于质粒上
C．质粒为小型环状DNA分子，存在于(拟)核外的细胞质基质中
D．质粒是基因工程中的重要工具酶之一
解析：选C　质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的；细菌的基因只有少部分在质粒上，大部分在拟核中的DNA分子上。
3．下列关于基因工程的叙述，错误的是()
A．基因工程的生物学原理是基因重组
B．通过基因工程技术能够定向改造生物的遗传性状
C．整个过程都需要酶的催化
D．基因工程属于分子水平的操作
解析：选C　目的基因的导入及目的基因的检测与鉴定等步骤可以不需要酶的催化。
4．中国新闻网报道，阿根廷科学家近日培育出了世界上第一头携带有两个人类基因的牛，因此有望生产出和人类母乳极其类似的奶制品。下列叙述正确的是()
①该技术将导致定向变异
②DNA连接酶将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细胞
A．①②③④B．③④
C．②③④D．①③④
解析：选D　转基因技术导致的变异属于定向变异。DNA连接酶连接的是目的基因和运载体黏性末端的磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而不是碱基对之间的氢键。由蛋白质中的氨基酸序列可逆推出相应mRNA可能的碱基序列，进而为人工合成目的基因提供资料。动物的受精卵具有全能性，是理想的受体细胞。
5．酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如图所示：
(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于________。
(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是________。
(3)要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用________进行切割。
(4)切割完成后，利用________将运载体与LTP1基因连接。
解析：图中a表示目的基因的获取，b是来自大肠杆菌的质粒，c是重组质粒，目的基因插入抗四环素基因内部。(1)基因工程可使原本不属于同一物种的基因组合在一起，从而使转基因生物产生特定的性状，其原理属于基因重组。(2)从图示可以看出本实验中的运载体是质粒。(3)重组质粒形成前，需用同种限制酶切割目的基因和质粒，得到相同的黏性末端。(4)切割完成后，再用DNA连接酶连接。
答案：(1)基因重组　(2)质粒　(3)同种限制酶(限制性核酸内切酶)　(4)DNA连接酶

1．下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是()
A．一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B．限制酶的活性受温度影响
C．限制酶能识别和切割RNA
D．限制酶可从原核生物中提取
解析：选C　限制酶只能识别和切割DNA，不能识别和切割RNA。
2．下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是()
①催化具有互补配对的黏性末端的DNA片段之间的连接
②催化具有不同黏性末端的DNA片段之间的连接
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之间的磷酸二酯键的形成
A．①③B．②④
C．②③D．①④
解析：选D　在DNA重组技术中，两个DNA片段之间必须有互补配对的黏性末端才能进行结合；对具有互补配对的黏性末端的DNA分子连接时，DNA连接酶的作用是催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键的形成。
3．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
解析：选C　目的基因的合成、目的基因与运载体的结合以及目的基因的检测和表达都进行碱基互补配对。
4．如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()
A．DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶
B．限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶
C．解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶
D．限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶
答案：C
5．基因工程技术也称DNA重组技术，其实施时需要的四个必要条件是()
A．目的基因、限制酶、运载体、体细胞
B．重组DNA、RNA聚合酶、内切酶、连接酶
C．模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞
D．工具酶、目的基因、运载体、受体细胞
解析：选D　基因工程必须用到限制酶、DNA连接酶等工具酶，需要将目的基因与运载体结合，并导入受体细胞，所以基因工程实施时需要的四个必要条件是工具酶、目的基因、运载体和受体细胞。
6．各种育种方法或技术都有其优劣之处，下列相关叙述不正确的是()
A．传统的育种方法周期长，可选择的范围有限
B．通过人工诱变，人们有目的地选育新品种，能避免育种的盲目性
C．杂交育种难以克服远缘杂交不亲和的障碍，耗时长，效率低
D．基因工程可以实现基因在不同物种之间的转移，人们可以定向选育新品种
解析：选B　杂交育种的缺点：育种周期长，可选择的范围有限；诱变育种的原理是基因突变，突变是不定向的，避免不了盲目性；杂交育种必须选择同种生物进行杂交，不能克服远缘杂交不亲和的障碍；基因工程可在不同物种之间进行基因转移，定向地改造生物的某些性状。
7．如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是()
A．DNA连接酶和解旋酶
B．DNA聚合酶和限制酶
C．限制酶和DNA连接酶
D．DNA聚合酶和RNA聚合酶
解析：选C　该步骤是基因工程的第二步——目的基因与运载体结合。切割质粒要用限制酶，目的基因与切割后的质粒结合要用DNA连接酶。
8．下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述，正确的是()
A．基因工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因
B．通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药使用
C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理运载体DNA
D．若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界，则生产出来的甘蔗不存在安全性问题
解析：选B　基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因；在基因工程的实验操作中一定要用同一种限制性核酸内切酶来处理含目的基因的DNA和运载体DNA，使它们产生相同的末端；若转基因甘蔗中的外源基因来源于自然界，则可能存在食品安全、环境安全等安全性问题。

9．水母发光蛋白由236个氨基酸构成，现已将编码这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记，应用在转基因技术中。这种蛋白质的作用是()
A．使目的基因顺利导入受体细胞
B．使目的基因在宿主细胞中产生多个拷贝
C．使目的基因的转移易被检测出来
D．使目的基因成功表达后发出肉眼可见光波
解析：选C　发光蛋白由控制水母发光的基因合成，如通过基因工程将此基因转入受体细胞后能使该生物发光，则说明整个的基因工程过程操作成功。
10．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是()
A．用限制酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和运载体
C．将重组DNA分子导入烟草原生质体
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
解析：选A　限制酶切割的是DNA，而烟草花叶病毒的遗传物质为RNA；目的基因与运载体的连接由DNA连接酶催化；受体细胞为植物细胞，所以可以是烟草原生质体；目的基因为抗除草剂基因，所以筛选的时候应该用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。
11．下图表示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．质粒应具有多个标记基因和多个限制酶切点
C．基因与运载体的重组只需要DNA连接酶
D．该细菌的性状被定向改造
解析：选C　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，同时应具有标记基因以便于检测目的基因是否导入受体细胞。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遗传性状。
12．下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是()
①利用杂交技术培育出超级水稻　②通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒　③胡萝卜经组织培养产生完整植株　④将苏云金芽孢杆菌的某些基因转移到棉花体内，培育出抗虫棉
A．①③B．①②④
C．①④D．①②
解析：选C　通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒属于诱变育种，其原理为基因突变；胡萝卜经组织培养形成完整植株属于无性生殖，体现了细胞的全能性。
13．在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanR)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。如图为获得抗虫棉的技术流程，请据图回答：
(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：提取目的基因、______________、将目的基因导入受体细胞、
________________________。
(2)要使运载体与该抗虫基因连接，A过程中首先应使用________进行切割。假如运载体被切割后，得到的分子末端序列为AATTCG，则能与该运载体连接的抗虫基因分子的末端是()
A．CGTTAAB．AATCCT
C．GCTTTAD．TAAATC
(3)切割完成后，用________将运载体与该抗虫基因连接，连接后得到的DNA分子称为________________________________________________________________________。
(4)来自苏云金杆菌的抗虫基因能在植物体内成功表达，说明苏云金杆菌和植物等生物共用________________________________________________________________________。
解析：(1)基因工程的四个步骤中，第二、四步分别是目的基因与运载体结合、目的基因的检测与鉴定。(2)切割目的基因和运载体时用同一种限制酶，以便切出的黏性末端能够完成碱基互补配对，并且能连接在一起。(3)目的基因和运载体结合时，用DNA连接酶催化该过程，形成的分子称为重组DNA分子。(4)同一种基因在不同生物体内合成了相同的蛋白质，说明这些生物的密码子与氨基酸的对应关系是相同的，即共用一套遗传密码。
答案：(1)目的基因与运载体结合　目的基因的检测与鉴定　(2)限制酶　A　(3)DNA连接酶　重组DNA分子　(4)一套遗传密码
14．通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答：
(1)从羊染色体中“剪下”羊的蛋白质基因的酶是________________________________________________________________________，
人体蛋白质基因“插入”后连接在羊染色体中需要的酶是____________。
(2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊染色体DNA中，原因是________________________________________________________________________，
人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是__________________________。
(3)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)你认为此类羊产的奶安全可靠吗？理由是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)剪取目的基因的酶是限制酶，将末端具有互补碱基的DNA片段连接起来的酶是DNA连接酶。(2)不同生物的DNA化学组成和空间结构相同，即具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以用动物病毒的DNA。(3)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。(4)此题为开放性问题，理由与观点相对应即可。
答案：(1)限制酶　DNA连接酶　(2)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列)　细菌质粒或病毒　(3)人体蛋白质基因在羊细胞内控制合成人体蛋白质　(4)安全，因为目的基因导入受体细胞后没有改变，控制合成的人体蛋白质成分没有改变(或不安全，因为目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分发生一定的改变)
15．如图表示利用基因工程培育抗虫棉过程的示意图，请据图回答下列有关问题：

(1)科学家在进行图中[①]操作时，要用____________分别切割运载体和目的基因，还要用________将运载体和目的基因连接起来，形成________。
(2)经过[②]操作将目的基因导入________，然后经过组织培养形成抗虫棉植株，此过程体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)下列是几种氨基酸对应的密码子，据此推断图中合成的多肽的前三个氨基酸的种类(按前后顺序排列)____________________________________。
(几种氨基酸对应的密码子：甲硫氨酸(AUG)、甘氨酸(GGA)、丝氨酸(UCU)、酪氨酸(UAC)、精氨酸(AGA)、丙氨酸(GCU)。)
(4)经过培养、筛选获得一株有抗虫特性的转基因植株。经过分析，该植株细胞中含有一个携带目的基因的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产生的F1中，仍具有抗虫特性的植株占总数的________。将上述抗虫棉植株的后代种子种植下去后，后代往往有很多植株不再具有抗虫特性，原因是__________________。要想获得纯合子，常采用的方法是________________。
解析：(1)切割运载体和目的基因要用同一种限制性核酸内切酶，使运载体和目的基因形成相同的末端，然后用DNA连接酶将运载体和目的基因连接起来形成重组质粒。(2)将目的基因导入受体细胞，经过组织培养形成抗虫棉植株。作为运载体必须具有标记基因，以便于进行筛选；能在宿主细胞中复制并稳定保存，才能表达一定的性状。(3)如图Ⅳ合成多肽的起始密码子是AUG，所以第一个氨基酸是甲硫氨酸，其余两个依次是丙氨酸(GCU)和丝氨酸(UCU)。(4)该抗虫棉植株是杂合子，根据基因分离定律，自交产生的F1中，具有抗虫特性的植株占总数的3/4，需要进行连续自交，才能获得稳定遗传的纯合子。
答案：(1)同一种限制性核酸内切酶　DNA连接酶　重组质粒　(2)受体细胞　具有标记基因　能在宿主细胞中复制并稳定保存　(3)甲硫氨酸、丙氨酸、丝氨酸　(4)3/4　发生了性状分离　连续自交

基因工程及其应用（2）学案

作为优秀的教学工作者，在教学时能够胸有成竹，作为高中教师就要早早地准备好适合的教案课件。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点，帮助高中教师提前熟悉所教学的内容。我们要如何写好一份值得称赞的高中教案呢？小编经过搜集和处理，为您提供基因工程及其应用（2）学案，欢迎阅读，希望您能阅读并收藏。

第6章（从杂交育种到基因工程）
第课时课题名称
时间第周星期课型新授课主备课人张勤让
目标1.举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。
2.关注转基因生物和转基因食品的安全性。
重点基因工程在农业、医药等领域的应用二次备课
难点基因工程在农业、医药等领域的应用
自
主
学
习一、学生阅读课本104-105页第一段
依据课本归纳基因工程的应用两个主要方面
1、基因工程与作物育种
（1）我国科学家培育抗棉铃虫的转基因抗虫棉的相关问题
（2）该科技成果在环保上的重要作用
（3）人们利用基因工程方法培育出了的转基因作物和转基因动物。
2、基因工程和药物研制
转基因药物有那些？

二、学生阅读课本105-106页包括资料分析,明确:
1.什么是转基因生物？

2.什么是转基因食品？

3.讨论：转基因生物和转基因食品的安全性

生成问题：
精
讲
互
动下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答：
(1)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程?___。为什么?______________________。
(2)过程②、③必需的酶分别是、。
(3)在利用AB获得C的过程中，必须用___切割A和B，使它们产生相同的_，再加入，才可形成C。
(4)为使过程⑧更易进行，可用(药剂)处理D。等
(5)图中的B起到运载体的作用，它应该符合的条件为________，能起到这种作用的有等。图中的D是基因工程中的__细胞,能作这种细胞的有等。

达
标
训
练1．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目前任何一种药物都可以运用在基因工程来生产。
D基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳定、品质优良和具有抗逆性的农作物。
2.下列关于基因工程的叙述，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的DNA，用另一种处理运载体DNA
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
3．与“限制性内切酶”作用部位完全相同的酶是：（）
A．反转录酶B．RNA聚合酶C．DNA连接酶D．解旋酶
4．1987年，美国科学家将萤火虫的萤光素基因转入烟草植物细胞，获得高水平的表达。长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表：（）
①萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同
②萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码/
③烟草植物体内合成了萤光素
④萤火虫和烟草植物合成蛋白质的方式基本相同
A．①和③B．②和③C．①和④D．①②③④
5．苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞是否已表达，其检测方法是：（）
A．是否有抗生素抗性B．是否能检测到标记基因
C．是否有相应的性状D．是否能分离到目的基因
6．科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉花的细胞中与棉花的DNA结合起来并发挥作用，请回答下列有关问题：
（1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是，此工具主要存在于中，其特点是　。

（2）进行基因操作一般要经过的四个步骤
是、、　、。

6.2基因工程及其应用 教学设计案例

一名优秀负责的教师就要对每一位学生尽职尽责，教师要准备好教案，这是每个教师都不可缺少的。教案可以让学生更容易听懂所讲的内容，使教师有一个简单易懂的教学思路。关于好的教案要怎么样去写呢？小编特地为大家精心收集和整理了“6.2基因工程及其应用 教学设计案例”，相信能对大家有所帮助。

基因工程及其应用--案例

一、教学目标的确定

课程标准中与本节内容相对应的具体内容标准是：关注转基因生物和转基因食品的安全性，这也是本节要达成的主要教学目标。课程标准并未明确指出本章要讲述基因工程的内容，考虑到本章教材知识体系的完整性，以及学生达成上述目标所需要的知识基础，本节还将简述基因工程的基本原理，举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用作为教学目标。

二、--思路

第一课时--流程图如下。

第二课时--流程图如下。

三、教学实施的程序

教师组织引导

学生活动

教学意图

教师通过图片和音像资料展示基因工程产品，如种子、水果、疫苗或药物等，引入课题。

教师利用问题探讨，提出问题，组织学生讨论、交流看法。

为什么能把一种生物的基因嫁接到另一种生物上？

推测这种嫁接怎样才能实现？

这种嫁接对品种的改良有什么意义？

教师小结：从杂交育种的局限性切入，人类可以利用基因工程技术按照自己的意愿直接定向改变生物。说明本节教学目标。

教师肯定学生合理的想法，引发思考。

你的想法很好，可是用什么样的方法才能实现你的设想呢？

教师用类比的方法引导学生思考基因工程的大致步骤和所需要的工具：剪刀、针线、运载体等。并用问题启发学生：你能想像这种剪刀加浆糊式的嫁接工作在分子水平的操作，其难度会有多大吗？

以EcoRI为例，构建重组DNA分子模型，体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。教师交代清楚EcoRI是已发现的500多种限制性内切酶中的一种，它是一种从细菌中发现的能在特定位置上切割DNA分子的酶。它的特殊性在于，它在DNA分子内部下剪刀，专门识别DNA分子中含有的GAATTC这样的序列，一旦找到就从G和A之间剪断（参考教科书插图6-3）。

用同一种限制性内切酶切割后的DNA片断其末端可以用连接酶来缝合（参考教科书插图6?4）。这样剪切拼接就可以形成重组的DNA分子。

将学生分成4个人一组，发给所需材料，可将构建模型的文字指导（参见选修3《现代生物科技专题》P.6重组DNA分子的模拟操作），复印后发给各组。

教师提出问题：

1.在制作模型时用到的工具（剪刀和不干胶）各代表什么？比较剪切后的DNA片断的末端切片，你发现有什么特点呢？

2.回顾在模型构建过程中，每一步的操作和所用到的工具以及形成的产品，你对重组DNA的操作有什么新的理解？

教师启发学生思考重组后的DNA分子还需要特殊的搬运工具运载到受体细胞（如大肠杆菌、动植物细胞）中。

教师用图片或课件动画展示质粒的结构及特点。（教科书图6-5）

细胞拟核之外的小的环状DNA分子。

借宿于细菌、霉菌、酵母菌等细胞里，对细胞的正常生活几乎没有影响。

能够自主复制。

可以容易地从细胞中取出或放入。

这些特点使它能够胜任运载体的工作，携带目的基因进入细胞。

教师用多媒体课件或与教科书插图6-6类似的示意图，简要归纳基因工程操作的基本步骤和大致过程。

启发学生思考：想像科学家在分子水平上进行这一操作的精确性。

教师小结本节内容。

布置学生课下搜集基因工程应用的事例及其价值的资料；搜集有关基因工程技术安全性方面的报道、法规等的资料。

课堂作业、课后练习：基础题1、2、3；拓展题。

复习基因工程操作的基本步骤和重要工具。

检查课前收集到的有关基因工程应用的资料。

导入新课：基因工程的应用。

指定几名学生汇报，其他人补充。

学生阅读教科书P.104的内容。

教师总结，并从具体事例引入关于转基因生物和转基因食品安全性的争议，启发学生对其安全性问题进行讨论。

学生分组讨论，教师强调支持某一观点的论据要充分，要注意科学性、客观性和逻辑性。

在学生讨论的基础上，与学生协商或按小组指派某个角色，安排角色扮演活动。

教师可将角色扮演的程序、规则和具体要求以及评价标准事先复印好，分发给各组，引导学生以小组为单位讨论并形成陈述报告要点。

模拟听证会

议题：近来，一些市民和媒体纷纷向市政府反映了他们对转基因农产品或转基因食品安全性的担忧，呼吁市政府制定条例对转基因生物及转基因食品的生产和销售加以控制。请你作为A-F中的任一角色参加听证会，就是否应当对转基因生物与转基因食品加以限制发表你的看法。

要求：观点正确，论据充分，注意科学性，客观性和逻辑性。

听证会程序：

1.决策部门的主管陈述听证会议题及议程（规则）；

2.控辩双方分别陈述各自的主张；

3.辩论阶段；

4.法律专家代表陈述我国和世界各主要国家和地区的有关法律法规；

5.表决有关条例决议案。

师生共同总结，对活动过程和结果做出合理评价。

教师依据教科书P.107的本章小结，对本章内容进行简要总结。

学生观察、传看。

学生列举自己知道的基因工程产品及利用的例子。

学生分组讨论。

学生设想用类似的方法来改造某种生物，使其符合人们某种特定需要，说出具体设想。各小组选派代表陈述观点。

学生回忆并思考杂交育种的局限性以及基因工程的应用。

明确本节的学习目标。

学生头脑中设想嫁接的过程。

学生跟随教师的引导，思考基因工程的大致步骤：找到目的基因、剪切、拼接、缝合、转移、表达、检测，所用到的工具：基因剪刀、基因针线、基因的运载体。

试一试，动手来做一个重组DNA模型。在动手做之前，先要明白分子剪刀和分子针线的用途和使用方法。

学生讨论模型构建的具体方法，按指导的方法步骤、依次完成模拟制作过程。并思考教师提出的问题。

学生回答并交流对重组DNA技术的理解。

学生观看图片或课件，了解质粒的特点及其运载体功能。

学生和教师一起归纳基因工程操作的几个步骤。

回忆并回答教师提出的问题。

汇报并交流课前收集资料的情况。

汇报、交流。

学生分组，四人一组，对教科书P.105资料分析中的两种观点进行思考、讨论，找出支持某一观点的有力论据。

学生站在所扮演角色的立场上，收集证据，按规定程序陈述。

每个小组选择其中一个角色，准备陈述提纲和辩论材料，做到尊重科学、体察民意、以理服人、客观公正、民主决策。

学生参与总结和评价。

从具体的事例出发，集中学生注意力。

通过实例，激发学生想像，引起学生兴趣。

由杂交育种到基因工程，体现了技术的发展和突破。

类比能使学生形象地理解剪、接、导的过程。

通过动手构建模型，加深对重组DNA技术基本原理的认识。

分组操作，便于合作交流。

不仅动手做，而且要动脑想，才能突出模拟制作的教育价值。

质粒的知识比较深，教师呈现并简要介绍，学生听取其特点，明白为什么质粒能被用来作为基因运载体。

只要归纳其大致过程即可，不必加深扩展。

为下节课的学习和讨论做准备。

掌握学生课前准备的情况。

基因工程的应用最好由学生自己列举，教师总结归纳。

通过讨论，激发兴趣，引起学生的关注。

通过角色扮演活动，摆事实、讲道理，培养学生的民主意识和应用所学知识参与公共事务决策的公民意识。

体验科学、技术对社会的影响。达到激趣、引思、导辩、表达、交流、倾听等效果。

客观公正的评价和总结有利于激发和调动学生参与课堂教学活动的积极性和主动性。

教师帮助学生理出本章的主线，强化STS教育。

基因工程的应用

古人云，工欲善其事，必先利其器。教师要准备好教案，这是教师工作中的一部分。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣，帮助教师能够井然有序的进行教学。那么一篇好的教案要怎么才能写好呢？下面的内容是小编为大家整理的基因工程的应用，希望对您的工作和生活有所帮助。

辅导教案
基础链接温故知新
一、遗传变异与育种
1．利用________的原理，有目的地将两个或多个________的优良性状组合在一起，再通过选择和培育，创造新品种的技术叫杂交育种。通过诱变技术，使生物发生________，创造新的基因和基因型，从而改良生物品种。
2．单倍体育种的特点，其一，________，仅用2年即可获得可育纯种；其二，________，提高效率。多倍体育种常用的方法是用________处理萌发的种子或幼苗。
二、遗传与人类健康
1．由细胞中的________在结构或功能上发生了改变引起的人类疾病，称为遗传病。
2．基因治疗遗传病的一种方法是为细胞补上丢失的基因或________，以达到治疗的目的。
三、生物多样性
生物多样性包括生态系统多样性、物种多样性和________多样性。
一、1.基因重组　(优良)品种　基因突变
2．缩短育种年限　排除显隐性干扰　秋水仙素
二、1.遗传物质
2．改变病变的基因
三、遗传
聚焦科技扫描知识
随着基因工程的诞生和技术的发展，目前基因工程已成为生物科学的核心技术，已经广泛应用于农牧业和医药卫生等领域，并取得了巨大成就。
一、基因工程与遗传育种
1．转基因植物(transgenicplant)
(1)优点：克服了远缘种及种间杂交不育或不能杂交的障碍，产生我们所需要的优良性状。同时还缩短了育种周期。
缺点：技术难度大，技术要求高。
(2)产生过程：
ks5u
(3)成果：
植物基因工程的成果都是由两方面组成：一是外源基因来源；二是外源基因的表达成果。

①抗性转基因植物
抗虫植物：(杀虫基因)如棉、玉米、马铃薯、番茄等。
抗病植物：(抗菌蛋白基因)如烟草、番茄、苜蓿、马铃薯等。
抗除草剂植物：(抗除草剂基因)如烟草、番茄、马铃薯等。
抗盐碱植物：(调节细胞渗透压的基因)如大麦、番茄等。
抗旱植物：调节细胞渗透压的基因)如小麦、玉米、大豆。
抗寒植物：(抗冻蛋白基因)如番茄。
②改良植物品质
转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
2.转基因动物(transgenicanimal)
提高动物生长速度，导入的是生长激素基因而不是生长素基因。ks5u

转基因动物是指转入了外源基因的动物。
(1)提高动物的生长速度的基因：外源生长激素基因。
(2)成果：转基因鼠、转基因鲤鱼。
二、基因工程与疾病治疗
1．基因工程药物
基因工程药物，是重组DNA的表达产物。广义地说，凡是在药物生产过程中涉及用基因工程的，都可以称为基因工程药物。
青霉素是由青霉菌产生的，不是通过基因工程生产的。

利用基因工程培育“工程菌”来生产药品，是基因工程的低成本高效益的工程产业，可以通过转基因培育的工程菌(如大肠杆菌)生产人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗等。
(1)胰岛素
①化学本质：蛋白质。
②合成过程：
③作用：降血糖(治疗依赖型糖尿病的有效药物)。
(2)干扰素
①化学本质：糖蛋白。
②作用：抗病毒、抗细胞分裂和免疫调节等，治疗病毒性肝炎和肿瘤的药物。
(3)乙型肝炎疫苗：可用来预防病毒性肝炎，可通过疫苗增强人体的免疫能力。
下面以人胰岛素为例，图示转基因药物的生产过程。
2．基因治疗
(1)含义：向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。
(2)实例：第一例基因治疗是美国在1990年进行的。当时，有个小女孩由于体内腺苷酸脱氨酶缺乏而患了严重的复合型免疫缺陷症。科学家对她进行了基因治疗并取得了成功。这一开创性的工作标志着基因治疗已经从实验研究过渡到临床实验。1991年，我国首例B型血友病的基因治疗临床实验也获得了成功。

基因治疗的实质是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，并不是直接修复缺陷基因。

(3)基因治疗进行的程序
若T淋巴细胞中腺苷酸脱氨酶基因(ada)发生了突变，不能合成腺苷酸脱氨酶(ADA)，从而不能产生抗体，造成免疫功能低下，不能抵抗病原微生物的威胁。
通过基因治疗，使缺陷细胞得到修复，成千上万的转基因T淋巴细胞注射到患者体内，症状得到缓解。
(4)研究现状
有了一定的成果，但仍处于初级阶段。
三、基因工程与生态环境保护
基因工程可用于被污染环境的净化。
(1)利用基因工程技术对自然界存在的能够分解石油的细菌进行改造，大大提高分解石油的效率。
(2)用转基因开发具有生物可降解的新塑料，如聚羟基烷酯。
(3)利用转基因微生物吸收环境中的重金属、降解有毒化合物和处理工业废水。
纲举目张理清结构
基因工程自诞生以来，已经创造出了巨大的经济效益。在农牧业、医药和医学、环境保护等领域也展示出了美好的前景。[Ks5u]
突破难点化解疑点
1．以镰刀型细胞贫血症的治疗过程为例，说明基因治疗的过程。
探究发现：ks5u
步骤过程ks5u
获取正常的血红蛋白基因用限制性核酸内切酶从人的DNA分子中切取血红蛋白基因
形成重组载体DNA用同一种限制性核酸内切酶在载体DNA上切开一个切口，用DNA连接酶将正常血红蛋白基因连接在载体DNA上，形成重组载体
重组载体的转化与筛选将携带正常血红蛋白基因的重组载体导入患者的造血干细胞中，用选择培养基筛选出含重组质粒的造血干细胞
将含正常血红蛋白基因的造血干细胞回输给患者将携带正常血红蛋白基因的造血干细胞输入患者骨髓中，此造血干细胞产生含正常血红蛋白的红细胞，以根治镰刀型细胞贫血症

我的发现：

2．分析说明基因治疗存在的问题与伦理。
探究发现：(1)导入基因的稳定高效表达
导入的方法、使用的受体细胞等都会影响到基因导入的效率和基因的表达，因此在基因工程操作时要进行筛选和培养。骨髓作为受体细胞使用的最多，对它进行细胞培养、干细胞分化、使用造血因子等方法可增加基因的稳定高效表达。
(2)导入基因的安全性
导入的基因是否引起重要基因的失活或更严重地激活一个原癌基因，目前还不十分清楚，因此要重视基因的安全性问题。
(3)基因治疗与社会伦理道德
体细胞基因治疗是符合伦理道德的，但试图纠正生殖细胞遗传缺陷或通过遗传工程手段来改变正常人的遗传特征却引起争议。
我的发现：

3．利用微生物生产药物有何优越性？
探究发现：所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质基因，导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以下优越性：
(1)利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量的药品。
(2)可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，传统的胰岛素生产方式是从猪和羊的胰腺中提取，获得1g胰岛素大约需要100kg的猪胰脏，生产成本高，价格昂贵；但利用基因工程菌发酵生产即能大量生产(1000L大肠杆菌发酵液可得到100g胰岛素)，又不需要从动物或人体上获取原料。
(3)降低生产成本，减少生产人员和管理人员。
我的发现：

文章来源：http://m.jab88.com/j/7825.html

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