高中生物《13 基因工程的應用》導學案 新人教版選修3

1、1.3 基因工程的應用一、課標解讀課題專題一：基因工程 1.3基因工程的應用導學案學習目標1、舉例說出基因工程應用及取得的豐碩成果。2、關注基因工程的進展。3、認同基因工程的應用促進生產(chǎn)力的提高?？键c解讀一、植物基因工程碩果累累 二、動物基因工程前景廣闊 三、基因工程藥物異軍突起四、基因治療曙光初照學習重點基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應用。學習難點基因治療二、導學指導與檢測導學指導檢測與課堂展示一、植物基因工程碩果累累閱讀教材P17相關內(nèi)容，思考并討論：1、進入大規(guī)模商業(yè)化應用階段的四種轉(zhuǎn)基因作物分別是_，我國的轉(zhuǎn)基因作物種植面積居世界第_。2、植物基因工程技術主要用于提高農(nóng)作物的_（如抗除草

2、劑、抗早蟲、抗病、抗干旱、抗鹽堿等），以及改良_和利用植物_等方面。（一）抗蟲轉(zhuǎn)基因植物閱讀教材P1718相關內(nèi)容，思考并討論：1、用于培育轉(zhuǎn)基因抗蟲植物的殺蟲基因主要有哪些？2、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是轉(zhuǎn)入何種抗蟲基因？來自哪種生物體內(nèi)？3、抗蟲棉的抗蟲原理是什么？為什么對人體無毒害作用？4、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物有何意義？（二）抗病轉(zhuǎn)基因植物閱讀教材P18相關內(nèi)容，思考并討論：1、引起植物生病的病原微生物主要有哪些？2、抗病轉(zhuǎn)基因植物所含有的基因有哪些？抗病毒轉(zhuǎn)基因植物：_、_抗真菌轉(zhuǎn)基因植物：_、_（三）抗逆轉(zhuǎn)基因植物閱讀教材P1819內(nèi)容1、調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因，提高農(nóng)作物的_和_的能力。2、例舉抗逆轉(zhuǎn)

3、基因植物的實例：（四）利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)閱讀教材P19相關內(nèi)容，思考并討論：1、如何獲得富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米？2、怎樣獲取轉(zhuǎn)基因延熟的番茄？3、怎樣獲得原本沒有的花色變異的轉(zhuǎn)基因牽牛？二、動物基因工程前景廣闊閱讀教材P2021相關內(nèi)容（一）用于提高動物的生長速度（二）用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)（三）用于轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物（四）用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體1、動物基因工程在哪些方面顯示了廣闊的應用前景，舉例說明。2、什么是乳腺生物反應器？在乳腺生物反應器的制作中，應將藥用蛋白基因與什么重組在一起？受體細胞是什么？導入的方法又是什么？3、科學家將藥用蛋白基因與_基因的啟動子等調(diào)控組件重組在一起，

4、通過_等方法，導入哺乳動物的_中，然后將受精卵送入母體內(nèi)，使其生長發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。轉(zhuǎn)基因動物進入泌乳期后，可以通過分泌的乳汁來生產(chǎn)所需的藥品。4、如何運用基因工程解決器官移植過程中的免疫排斥問題？將器官供體基因組導入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制_的表達，或設法除去抗原決定基因，再結(jié)合_技術，培育出沒有免疫排斥反應的轉(zhuǎn)基因克隆器官。二、動物基因工程前景廣闊閱讀教材P2021相關內(nèi)容（一）用于提高動物的生長速度（二）用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)（三）用于轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物（四）用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體1、動物基因工程在哪些方面顯示了廣闊的應用前景，舉例說明。2、什么是乳腺生物反應器？在乳腺生物反應器的制作中

5、，應將藥用蛋白基因與什么重組在一起？受體細胞是什么？導入的方法又是什么？3、科學家將藥用蛋白基因與_基因的啟動子等調(diào)控組件重組在一起，通過_等方法，導入哺乳動物的_中，然后將受精卵送入母體內(nèi)，使其生長發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。轉(zhuǎn)基因動物進入泌乳期后，可以通過分泌的乳汁來生產(chǎn)所需的藥品。4、如何運用基因工程解決器官移植過程中的免疫排斥問題？將器官供體基因組導入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制_的表達，或設法除去抗原決定基因，再結(jié)合_技術，培育出沒有免疫排斥反應的轉(zhuǎn)基因克隆器官。三、基因工程藥物異軍突起閱讀教材P2123相關內(nèi)容，思考并討論：1、什么是“工程菌”？2、我國自行生產(chǎn)的基因工程藥物主要有哪些？四、基因治療

6、曙光初照基因治療1）.概念：基因治療是把 導入病人體內(nèi)，使該基因的 發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，這是治療遺傳病的最有效的手段。2）方法：體外基因治療和體內(nèi)基因治療體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種相關細胞，進行培養(yǎng)，然后在體外完 成 ，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)，這種方法叫做體外基因治療。體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細胞中轉(zhuǎn)移基因的治療方法叫做體內(nèi)基因治療。拓展視野神奇的基因芯片閱讀教材P2425相關內(nèi)容，思考并討論：1、什么是基因芯片？作用是什么？工作原理是什么？基因芯片：通過_技術，將數(shù)以萬計、乃至百萬計的特定序列的_（基因探針），有規(guī)律的排列固定于2cm2硅

7、片、玻片等支持物上，構成一個二維DNA探針陣列。作用：主要用于_工作。工作原理：_2、基因芯片診斷技術的特點？說明：對于遺傳病治療最根本的方法是進行基因替換或修復。基因治療最佳時期理論上是受精卵時期，這樣可以使個體的每個細胞都含有正常基因，但在現(xiàn)實生活中是不可能的，因為不可能人人在受精卵時期進行基因檢查。其次是對患者進行相關細胞的基因替換，如：對于遺傳性糖尿病患者，只對胰腺的B細胞進行基因替換，該個體就能正常分泌胰島素，糖尿病得以治療；但這種局部細胞的基因替換，并沒有改變其它部位細胞的基因，如精原細胞，其后代很大可能還會患遺傳性糖尿病。【教材拓展】拓展點1、 基因治療的過程（以鐮刀形細胞貧血癥

8、的治療為例）步驟過程獲取正常的血紅蛋白基因用限制性核酸內(nèi)切酶從人的DNA分子中切取血紅蛋白基因形成重組載體用同一種限制性核酸內(nèi)切酶在載體DNA上切開一個切口，用DNA連接酶將正常血紅蛋白基因連接在載體DNA上，形成重組載體重組載體的轉(zhuǎn)化與篩選將攜帶正常血紅蛋白基因的重組載體導入患者的造血干細胞中，并將重組載體插入到染色體。用選擇培養(yǎng)基篩選出含重組質(zhì)粒的造血干細胞。將含正常血紅蛋白基因的造血干細胞回輸給患者骨髓將攜帶正常血紅蛋白基因的造血干細胞輸入患者骨髓中，此造血干細胞產(chǎn)生含正常血紅蛋白的紅細胞，以根治鐮刀形細胞貧血癥拓展點2、 利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物，是指將

9、人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因，構建成表達載體后導入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：1.利用活細胞作為表達系統(tǒng)，表達效率高，無需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品。2.可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。例如，胰島素是治療糖尿病患者的藥物，一名糖尿病患者每年需用的胰島素需要從40頭?；?0頭豬的胰臟中才能提取到。1978年科學家用2 000 L大腸桿菌發(fā)酵液得到100 g胰島素，相當于從1 000 kg豬胰臟中提取的量。又如，生長素是治療侏儒癥患者的藥物，治療一名侏儒癥患者每年需要從80具尸體的腦下垂體中提取生長素。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要

10、從動物或人體上獲取原料。 3.降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。 【檢測與反饋】 考點一、植物基因工程的應用【例1】下列說法正確的是（ ） A用基因工程方法培育抗蟲植物也能抗病毒 B基因工程在畜牧業(yè)上應用的目的是培育體型巨大、品質(zhì)優(yōu)良的動物 C任何一種假單孢桿菌都能分解四種石油成分，因此，假單孢桿菌是“超級細菌” D基因工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗性的農(nóng)作物【例2】.目前科學家把兔子血紅蛋白基因?qū)氲酱竽c桿菌細胞中，在大腸桿菌細胞中合成了兔子的血紅蛋白。下列所敘述的哪一項不是這一先進技術的理論依據(jù)（ ） A.所有生物共用一套遺傳密碼子 B.基因能控制蛋白質(zhì)的

11、合成 C.兔子血紅蛋白基因與大腸桿菌的DNA都是由四種脫氧核苷酸構成，都遵循堿基互補配對原則，都具有相同的空間結(jié)構 D.兔子與大腸桿菌有共同的原始祖先【例3】.下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進行的是（ ）我國科學家袁隆平利用雜交技術培育出超級水稻 我國科學家將蘇云金桿菌的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲棉 我國科學家通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒 科學工作者將豬的胰島素轉(zhuǎn)變成人的胰島素 將人的抗胰蛋白酶基因?qū)氲窖虻腄NA分子中 A. B. C. D. 考點二、動物基因工程的應用【例4】原有基因通過DNA重組技術得以改造的動物稱為轉(zhuǎn)基因動物?，F(xiàn)在這一技術可使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)，人類

12、控制蛋白質(zhì)合成的基因可以替代羊染色體上的相似基因，下圖表示了這一技術的基本過程。請回答： （1）人體蛋白質(zhì)基因之所以能“插入”到羊染色體內(nèi)，原因是 。（2）從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是 ，將人體蛋白質(zhì)基因“插入”羊體細胞染色體中的酶是 。（3）將人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蝮w內(nèi)并成功地表達，使羊產(chǎn)生新的性狀。這種變異屬于 。（4）舉出兩例說明轉(zhuǎn)基因技術的應用： ； 。（5）假設人體蛋白質(zhì)基因含有12000個堿基對，則該基因控制合成的蛋白質(zhì)共有 個氨基酸。 考點三、基因治療【例5】如果通過轉(zhuǎn)基因技術，成功改造了某血友病女性的造血干細胞，使其凝血功能全部恢復正常。當她與正常男性結(jié)婚，婚后所生子女

13、的表現(xiàn)型為（ ） A兒子、女兒全部正常 B兒子、女兒中各一半正常 C兒子全部有病，女兒全部正常 D兒子全部正常，女兒全部有病【例6】.下列不屬于基因治療的是： （ ） A用正常的基因去彌補有缺陷的基因B轉(zhuǎn)移基因以刺激免疫力，用于腫瘤和愛滋病的治療 C將可抑制癌基因轉(zhuǎn)錄的DNA序列導入癌細胞，抑制其增殖 D攝入“健康基因” 考點四、生物防治與化學防治【例7】隨著科學技術的發(fā)展，化學農(nóng)藥的產(chǎn)量和品種逐年增加。但害蟲的抗藥性也不斷增強，對農(nóng)作物的危害仍然很嚴重，如近年來棉鈴蟲在我國大面積爆發(fā)成災，造成經(jīng)濟損失每年達100億元以上，針對這一情況，科學家開展了“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”的科技攻關研究，成功地將抗蟲

14、基因?qū)嗣藁毎校玫降拿藁ㄐ缕贩N對棉鈴蟲的毒殺效果高達80%以上。請回答下列問題：(1)害蟲抗藥性的增強是 的結(jié)果；(2)“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”抗害蟲的遺傳信息傳遞過程可以表示為 。(3)該項科技成果在環(huán)境保護上的重要作用是 。(4)科學家們預言，此種“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”獨立種植若干代以后，也將會出現(xiàn)不抗蟲的植株，此現(xiàn)象來源于 。 【課后訓練】1、不屬于基因工程方法生產(chǎn)的藥物是（ ）A、干擾素 B、白細胞介素 C、青霉素 D、乙肝疫苗2、若利用基因工程技術培育能固氮的水稻新品種，其在環(huán)保上的重要意義是（ ）A、減少氮肥的使用量，降低生產(chǎn)成本 B、減少氮肥的使用量，節(jié)約能源C、避免氮肥施用過多引起環(huán)境

15、污染 D、改良土壤結(jié)構3、基因治療是指（ ） A、對有基因缺陷的細胞進行修復，從而使其恢復正常，達到治療疾病的目的 B、把健康的外源基因?qū)氲接谢蛉毕莸募毎?，達到治療疾病的目的 C、運用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細胞發(fā)生基因突變恢復正常 D、運用基因工程技術，把有缺陷的基因切除，達到治療疾病的目的4、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，轉(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5、能夠使植物體表達動

16、物蛋白的育種方法是( ) A單倍體育種 B雜交育種 C基因工程育種 D多倍體育種6、下列育種需要使用生物工程技術的是（多選）( ) A、高產(chǎn)青霉素菌株 B、能分泌含抗體的乳汁的母牛 C、生長較快的鯉鯽魚 D、利于貯藏的白菜甘藍7.下列轉(zhuǎn)基因生物與所運用的目的基因正確是 : ( )(多選)A抗蟲棉Bt毒蛋白基因 B抗真菌立枯絲核菌的煙草抗毒素合成基因C抗鹽堿和干旱植物調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因 D耐寒的番茄抗凍蛋白基因8 小麥根尖細胞基因分布在（）A.染色體，核糖體 B.染色體，葉綠體 C.染色體，線粒體 D.染色體，線粒體，葉綠體9 有關基因工程的說法，正確的是 ( )(多選)A.在基因工程操作中，

17、只要在受體細胞中檢測到目的基因，就能表達 B.基因工程操作的必須的工具有限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和運載體C.抗蟲棉的目的基因來自于蘇云金芽胞桿菌D.抗蟲棉的后代中可能有不抗蟲的個體 10.生產(chǎn)上培育無籽番茄、青霉素高產(chǎn)菌株、雜交培育矮稈抗銹病小麥、抗蟲棉的培育原理依次是（ ） 生長素促進果實發(fā)育 染色體變異 基因重組 基因突變 基因工程 A. B. C. D. 11.抗病轉(zhuǎn)基因植物成功表達后，以下說法正確的是 :（ ） A. 抗病毒轉(zhuǎn)基因植物，可以抵抗所有病毒B.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物，對病毒的抗性具有局限性或特異性C.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抗害蟲D.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳，不會變異課堂訓練參考答案一、1、大豆 棉花 油菜 玉米 四2、抗逆能力 農(nóng)作物品質(zhì) 生物藥物（一）1