南鄭縣2017年高中生物 第六章 從雜交育種到基因工程 6.2 基因工程及其應用B2教案 新人教版必修2

1、學必求其心得，業(yè)必貴于專精第六章 從雜交育種到基因工程 6.2 基因工程及其應用b2（二）基因工程的應用基因工程自1973年誕生后，由于基因工程技術(shù)具有可以直接控制基因,將基因從一個物種轉(zhuǎn)移至另一個物種，創(chuàng)造出新的物種或新的品種的顯著特點。也就是說,可按照人們的主觀愿望,創(chuàng)造出自然界中原先并不存在的新的生物類型,使人類從單純地認識生物和利用生物的傳統(tǒng)模式跳躍到隨心所欲改造生物和創(chuàng)造生物的新時代。經(jīng)過30多年的發(fā)展歷程，取得了驚人的成績,特別是近10年來，基因工程的發(fā)展更是突飛猛進.基因轉(zhuǎn)移、基因擴增技術(shù)的應用，不僅使生命科學的研究發(fā)生了前所未有的變化,而且在實際應用領(lǐng)域中，為農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)、

2、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護等方面開拓了廣闊的發(fā)展前景。1基因工程與作物育種(1）基因工程在農(nóng)業(yè)上的應用基因工程在農(nóng)業(yè)上的應用主要表現(xiàn)在兩方面：過基因工程技術(shù)獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物。用基因工程的方法可培育出具有各種抗逆性的作物新品種?，F(xiàn)在已培育出一批分別具有抗病、抗蟲、抗除草劑、抗鹽堿、抗病毒、抗干旱等性狀的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。1996至2000年的短短五年，全球轉(zhuǎn)基因作物從170104hm2發(fā)展到4420104hm2，其推廣速度是前所未有的（2）基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)的應用2基因工程與藥物研制基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應用主要可概括為兩個方面：(1) 用于生產(chǎn)基因工程藥品所謂基因工程藥物就是先確定

3、對某種疾病有預防和治療作用的蛋白質(zhì)，然后將控制該蛋白質(zhì)合成過程的基因取出來，經(jīng)過一系列基因操作,最后將該基因放入可以大量生產(chǎn)的受體細胞中去，這些受體細胞包括細菌、酵母菌、動物或動物細胞、植物或植物細胞,在受體細胞不斷繁殖過程中，大規(guī)模生產(chǎn)具有預防和治療這些疾病的蛋白質(zhì),即基因疫苗或藥物?；蚬こ痰姆椒ㄓ捎诓皇茉系南拗疲梢愿咝实纳a(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥物，如胰島素、抗生素等。（2）用于基因診斷和基因治療基因診斷（展示dna分子雜交過程的動畫效果）基因診斷：運用基因分析對疾病作出診斷的方法，是遺傳病最準確的診斷手段，也是一種威力強大的高新技術(shù).傳統(tǒng)診斷方法是通過表現(xiàn)型來推測基因型，而基因

4、診斷是從基因著手來推斷表現(xiàn)型,即繞過基因產(chǎn)物，通過直接探查基因進行診斷,不受細胞類型和發(fā)病年齡的限制,可用于一切遺傳病的診斷?；蛟\斷也稱為dna診斷或基因探針技術(shù)，即在dna水平分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。用放射性同位素（如p）、熒光分子等標記的dna分子做探針,利用dna分子雜交原理,鑒定被檢測標本上的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。癌細胞的病變過程,主要是由于基因調(diào)節(jié)控制失靈,通過基因診斷，將發(fā)生紊亂的基因加以修復，有希望根治癌癥。半乳糖血癥是一種先天性糖代謝缺陷癥，通過基因診斷，發(fā)現(xiàn)病人缺少一個合成半乳糖轉(zhuǎn)移酶的基因。若把半乳糖轉(zhuǎn)移酶的基因轉(zhuǎn)入缺乏這種基因的人體中，治療這

5、種先天性疾病將成為可能?；蛟\斷已用于鐮刀型紅細胞貧血癥的診斷;對腸道病毒、皰疹病毒、腺病毒、肝炎病毒等引起的疾病，基因診斷技術(shù)已用于臨床實踐。 基因治療 基因治療，顧名思義,是指在基因水平上對人類疾病進行治療。具體地說,它是利用基因轉(zhuǎn)移或基因調(diào)控的手段，將正?；蜣D(zhuǎn)入疾病患者機體細胞內(nèi)，取代致病的突變基因，表達所缺乏的基因產(chǎn)物?；蛘呤峭ㄟ^基因調(diào)控的手段，有目的地抑制異?；虮磉_或重新開啟已關(guān)閉的基因，達到治療遺傳病、腫瘤、艾滋病、心血管等疾病的目的.3基因工程與環(huán)境保護基因工程應用于環(huán)保，一方面基因工程方法可用于環(huán)境監(jiān)測.據(jù)報道,用dna探針可以檢測飲用水病毒的含量。具體方法：用一個特定的d

6、na片段制成探針，與被測的病毒dna雜交，從而把病毒檢測出來.與傳統(tǒng)方法相比具有快速、靈敏的特點.傳統(tǒng)的檢測一次，需幾天或幾個星期的時間，精確度不高，而用dna探針只需一天。據(jù)報道,能從1t水中檢測出 10個病毒來，精確度大大提高.基因工程還可用于凈化環(huán)境。隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展,石油這種含有多種烴類的物質(zhì)對環(huán)境造成很大的污染。自然界中，假單胞桿菌的細菌能夠分解石油，但是，每一種假單胞桿菌只能分解石油中的某一種成分。1975年,科學家用基因工程的方法，創(chuàng)造出了能同時分解四種烴類的“超級細菌”。（三）轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性當人類擁有了改造生物、創(chuàng)造生物的能力時,也感到了不安和困惑。人類創(chuàng)

7、造的轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品是否會危害整個生物圈，甚至人類自身。1998年英國的研究人員普斯陶伊通過新聞媒體向人展示了他的研究成果:實驗鼠在食用轉(zhuǎn)基因土豆十天后，其腎、脾和消化道都出現(xiàn)了不同程度的損傷。你們怎樣看待轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性呢?資料分析:轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性教師引導學生閱讀教科書p105的內(nèi)容，對教科書p105資料分析中的兩種觀點進行思考、討論，找出支持某一觀點的有力論據(jù).在討論的基礎(chǔ)上，協(xié)商或小組指派某個角色，安排角色扮演活動。站在所扮演角色的立場上,收集證據(jù)，按規(guī)定程序陳述。強調(diào):支持某一觀點的論據(jù)要充分，要注意科學性、客觀性和邏輯性.小結(jié)：展望21世紀，將是基

8、因工程迅速發(fā)展和日臻完善的世紀，它將為人類帶來巨大的效益，人們不光在基因工程的技術(shù)上取得突破，還將加速其產(chǎn)業(yè)化的進程?；蚬こ虒⒃谌祟惿畹姆椒矫婷姘l(fā)揮它舉足輕重的作用。三、例題操練例1：上海醫(yī)學遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍?！稗D(zhuǎn)基因動物”是指（）a提供基因的動物b基因組中增加外源基因的動物c能產(chǎn)生白蛋白的動物d能表達基因信息的動物解析：提供基因的動物是一個正常的動物，而不是轉(zhuǎn)基因工程的產(chǎn)物，也含有白蛋白基因，因此能產(chǎn)生白蛋白，在產(chǎn)生白蛋白過程中必然能夠完成該基因的信息表達，因此a、

9、c、d三個選項均是錯誤的。轉(zhuǎn)基因動物指的就是在其基因組中含有外源基因的動物。答案：b 例2：要使目的基因與對應的載體重組,所需的兩種酶是（）限制酶連接酶解旋酶還原酶解析：a、b、d選項中的藥物都是通過基因工程實現(xiàn)了外源基因在異體表達而獲得的,c項中的青霉菌合成青霉素是自身基因表達的結(jié)果。答案:c 例4：dna整合到細胞染色體中的過程，屬于()a基因突變b基因重組c基因互換d染色體變異解析:dna整合到細胞染色體中的過程就是利用基因工程技術(shù)完成的，該dna與細胞內(nèi)染色體上的dna發(fā)生了重新組合的現(xiàn)象，屬于廣義的基因重組。答案：b 例5：基因工程是在dna水平上進行設(shè)計施工的。在基因操作的基本步驟

10、中，不進行堿基互補的步驟的是（）a目的基因與運載體結(jié)合 b將目的基因?qū)胧荏w細胞c目的基因的檢測d目的基因的表達解析：在基因工程操作的4個基本步驟中，形成重組dna分子以及目的基因檢測和表達過程,均存在堿基互補配對，只有目的基因?qū)胧荏w細胞不需要堿基互補配對。答案：b 例6：下列有關(guān)質(zhì)粒的敘述，正確的是(）a質(zhì)粒是廣泛存在于細菌細胞內(nèi)的一種顆粒狀細胞器b質(zhì)粒是僅存于細菌細胞中能自我復制的小型環(huán)狀dna分子c質(zhì)粒在侵入宿主細胞后能夠自主復制d質(zhì)粒的復制過程一定是在宿主細胞外獨立地進行解析：質(zhì)粒存在于許多細菌以及酵母菌等生物中,是細胞染色體外能夠自主復制的很小的環(huán)狀dna分子，能夠在宿主細胞中自主

11、復制并得以表達。答案:c例7:為了培育節(jié)水高產(chǎn)品種，科學家將大麥中與抗旱節(jié)水有關(guān)的基因?qū)胄←?，得到轉(zhuǎn)基因小麥，其水分利用率提高了20.這項技術(shù)的遺傳學原理是（）a基因突變b基因重組c基因復制d基因分離解析:本題考查學生對生物變異原理的理解。應用重組dna技術(shù)，人們可以把某個目的基因，通過載體送入生物細胞中,并且使新的基因在細胞中正確表達，從而達到定向改變生物性狀的目的。這項技術(shù)的遺傳學原理是基因重組.除了轉(zhuǎn)基因技術(shù)外,利用雜交育種或誘變育種的手段也能培育新品種.答案：b例8:下圖縱軸表示青霉菌的菌株數(shù)，橫軸表示青霉菌產(chǎn)生的青霉素產(chǎn)量，曲線a表示使用誘變劑前菌株數(shù)與產(chǎn)量之間的變化，曲線b、c、

12、d表示使用不同劑量的誘變劑后菌株數(shù)與產(chǎn)量之間的變化。請根據(jù)圖完成下列問題:（1)曲線b和a相比，說明了_。（2）b、c、d 3條曲線比較,說明了_。（3)比較b、c、d 3條曲線的變化，最符合人們要求的菌株是_，從中我們可得到什么啟示？解析：（1）分析曲線對于a與b的菌株數(shù)最高值，可以看出誘變后少量的菌株就可以產(chǎn)生等量的青霉素，所以說基因突變提高了青霉素的產(chǎn)量。（2）b、c、d相比較可以看出，用不同劑量的誘變劑可以使青霉菌向不同的方向突變，從而使產(chǎn)量出現(xiàn)很大的差異,這就體現(xiàn)了基因突變的不定向性。（3）符合人們要求的菌株是d，因為在同樣多的菌株的情況下，d的產(chǎn)量是最多的。答案：(1）誘變劑可以引起青霉菌發(fā)生基因突變，使青霉素的產(chǎn)量提高(2）基因突變具有不定向性（3）d曲線對應的青霉素株人們可以通過反復誘變，不斷地從誘變產(chǎn)生的突變中篩選出高產(chǎn)菌株,從而提高青霉素的產(chǎn)量。四、作業(yè)教材p106“練習”一、二。提示:基礎(chǔ)題1基因工程的操作通常包括以下4步：（1）獲得目的基因(外源基因）；（2）目的基因與運載體結(jié)合，形成重組dna分子；（3)將重組dna分子導人受體細胞；(4)目的基因的檢測與表達。2atctcgagactgattggcc