高中生物浙科版選擇性必修3第4章4.2基因工程及其延伸技術(shù)應(yīng)用廣泛學(xué)案

4.2基因工程及其延伸技術(shù)應(yīng)用廣泛學(xué)習(xí)目標(biāo)闡明基因工程的基本操作程序知識回顧基因工程是指__________地把一個人們所需要的基因轉(zhuǎn)入另一個生物體中，使后者獲得新的遺傳性狀或表達(dá)所需要產(chǎn)物的技術(shù)，其核心是構(gòu)建______________分子，也稱為重組DNA技術(shù)。新知學(xué)習(xí)一、基因工程改善了人類的生活品質(zhì)（一）診斷、治療、研究疾病1、基因診斷：運用____________________________、PCR等技術(shù)來檢測患者自身攜帶的缺陷基因，且靈敏度極高的PCR技術(shù)常用于診斷患者是否感染某種病原體。2、基因治療：指向有基因缺陷的細(xì)胞中引入_______________________的基因，以糾正或補(bǔ)償基因的缺陷，從而達(dá)到治療的目的。RNA干擾技術(shù)是主要手段。3、利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)基因工程藥物4、轉(zhuǎn)基因動物可為研究疾病機(jī)理提供模型：基因“敲除”技術(shù)（二）法醫(yī)鑒定：經(jīng)過限制酶剪切、與標(biāo)記的_____________進(jìn)行核酸分子雜交，得到的DNA指紋具有特異性，可用于個體識別、親子鑒定等內(nèi)容。（三）培育具有_________________的農(nóng)牧業(yè)品種：在抗蟲、抗病、抗逆、產(chǎn)品的品質(zhì)等方面不斷改良農(nóng)作物；獲得生長快、體形大、性狀優(yōu)良的轉(zhuǎn)基因動物（四）保護(hù)生態(tài)環(huán)境：轉(zhuǎn)基因工程菌二、蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸1、目標(biāo)：通過設(shè)計和改造編碼蛋白質(zhì)的___________，從而改變氨基酸序列，以獲得特定功能的蛋白質(zhì)。2、技術(shù)基礎(chǔ)：運用PCR技術(shù)可以改變目的基因上__________________的核苷酸3、基本方法：三、以測序為基礎(chǔ)建立的基因數(shù)據(jù)庫是人類共有的財富1、人類基因組計劃2、提供基因表達(dá)數(shù)據(jù)的診斷方法——基因芯片問題探究思考：1.重組DNA分子的受體細(xì)胞一般是受精卵，為什么?2.蛋白質(zhì)工程需直接改造基因，為什么不直接改造蛋白質(zhì)?3.乳腺細(xì)胞中存在外源藥用蛋白基因，其他體細(xì)胞中是否存在?“二看法”判斷基因工程和蛋白質(zhì)工程課堂練習(xí)1.下列關(guān)于基因工程的敘述，錯誤的是（

）A．基因工程的原理是基因重組，能按照人們的意愿定向改造生物的性狀B．基因工程是在細(xì)胞水平上設(shè)計施工，需要限制酶、DNA連接酶和運載體C．基因工程的操作環(huán)境在生物體外，且能在不同物種間進(jìn)行D．轉(zhuǎn)基因抗蟲煙草的培育種植降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染2．家蠶細(xì)胞具有高效表達(dá)外源基因能力。將人干擾素基因?qū)爰倚Q細(xì)胞并大規(guī)模培養(yǎng)，可以提取干擾素用于制藥。下列說法不正確的是（

）A．家蠶細(xì)胞培養(yǎng)所需二氧化碳的主要作用是維持培養(yǎng)液的pHB．來自cDNA文庫的干擾素基因片段必須插入表達(dá)載體的啟動子和終止子之間C．采用PCR技術(shù)擴(kuò)增干擾素基因的實驗中是以干擾素基因為模板D．進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作前，需用纖維素酶短時處理幼蠶組織，以便獲得單個細(xì)胞3．玉米的PEPC（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）固定CO2的能力較水稻的強(qiáng)60倍。我國科學(xué)家致力于將玉米的PEPC基因?qū)胨局校蕴岣咚井a(chǎn)量。下列有關(guān)該技術(shù)的敘述，錯誤的是（

）A．該技術(shù)是在DNA水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的B．該技術(shù)的操作環(huán)境是生物體內(nèi)C．該技術(shù)的原理是基因重組D．該技術(shù)的優(yōu)點是定向培育人類需要的生物類型4．下列關(guān)于用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植供體的研究的敘述，不正確的是（）A．器官短缺和免疫排斥是目前制約人體器官移植的兩大難題B．豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小和血管分布與人極為相似C．靈長類動物體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒少于豬D．科學(xué)家正試圖在器官供體基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因5．在“內(nèi)蒙古白絨羊種羊場”誕生了目前國際上規(guī)模最大的一批轉(zhuǎn)基因克隆絨山羊。關(guān)于克隆除個體水平外，還有分子、細(xì)胞、器官等水平的克隆，下列不屬于克隆技術(shù)的是（

）A．利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因B．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上利用馬鈴薯的芽繁殖馬鈴薯C．某特定的外源基因在哺乳動物細(xì)胞內(nèi)表達(dá)D．從出生不久的小鼠心臟取下細(xì)胞在體外進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)6.已知生物體內(nèi)有一種X蛋白，如果將X蛋白的某一個氨基酸替換，改變后的蛋白質(zhì)（X1蛋白）不但保留X蛋白的功能，而且具有了酶的催化活性。下列說法正確的是（）C.蛋白質(zhì)工程操作過程中，不需要酶和載體作為工具D.細(xì)胞內(nèi)合成X1蛋白與X蛋白的過程中，遺傳信息的流向是相反的7.科學(xué)家為提高玉米中賴氨酸的含量，計劃將天冬氨酸激酶中第352位的蘇氨酸變?yōu)楫惲涟彼?，將二氫吡啶二羧酸合成酶中?04位的天冬酰胺變成異亮氨酸。為此，下列操作正確的是（）A．直接改造這兩種酶的空間結(jié)構(gòu)B．對指導(dǎo)這兩種酶合成的mRNA進(jìn)行改造C．利用誘變育種技術(shù)促使控制這兩種酶合成的基因突變D．利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)，對控制這兩種酶合成的基因進(jìn)行改造8.糖尿病是近年來高發(fā)的“富貴病”，常見類型有Ⅰ型糖尿病即遺傳性糖尿病和Ⅱ型糖尿病。遺傳性糖尿病的主要病因之一是胰島受損?？蒲袡C(jī)構(gòu)作出如下設(shè)計：取糖尿病患者的細(xì)胞，將人的正常胰島素基因?qū)肫渲?，然后做?xì)胞培養(yǎng)，誘導(dǎo)產(chǎn)生胰島組織，重新植入患者的胰島，使胰島恢復(fù)功能。Ⅱ型糖尿病需要注射胰島素治療。目前臨床使用胰島素制劑注射后120min才出現(xiàn)高峰，與人體生理狀態(tài)不符?？蒲腥藛T通過一定的工程技術(shù)手段，將胰島素B鏈的28號和29號氨基酸互換，獲得了速效胰島素，已在臨床上廣泛應(yīng)用。請回答下列問題：（1）對遺傳性糖尿病進(jìn)行基因治療的方案中，胰島素基因為__________，實驗室中要先對該基因利用__________技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。將該基因?qū)肴梭w細(xì)胞所用的方法是________________。（2）對遺傳性糖尿病患者進(jìn)行治療的基因工程步驟中的核心步驟是________________。（3）科研人員利用蛋白質(zhì)工程合成速效胰島素，該技術(shù)的實驗流程為：eq\x(A)eq\o(――→,\s\up7(設(shè)計))eq\x(\a\vs4\al\co1(蛋白質(zhì)三,維結(jié)構(gòu)))eq\o(――→,\s\up7(推測))eq\x(B)eq\o(――→,\s\up7(找到))eq\x(\a\vs4\al\co1(相應(yīng)的脫,氧核苷酸,序列))―→eq\x(\a\vs4\al\co1(生產(chǎn)出速,效胰島素))其中，流程A是_______________________________________________________________，流程B是_____________________________________________________________________。學(xué)習(xí)反思思考：1.受精卵具有全能性，發(fā)育成完整個體后才可以獲得轉(zhuǎn)基因動物。2.（1）任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且可以遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接進(jìn)行改造，即使改造成功，被改造的蛋白質(zhì)也是無法遺傳的。（2）對基因進(jìn)