總第節(jié)選修三現(xiàn)代生物技術專題1《基因工程》第一課時【考綱要求】(1)基因工程的誕生(Ⅰ)(2)基因工程的原理及技術和PCR技術(Ⅱ)【教學目標】1．知識與技能（1）識記基因工程的誕生(Ⅰ)（2）理解基因工程的原理及技術和PCR技術(Ⅱ)2．過程與方法通過指導學生歸納基因工程原理及應用，培養(yǎng)學生分析和推理能力。3．情感態(tài)度與價值觀通過理解基因工程原理及應用，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。【教學重點】（1）理解基因工程的原理及技術和PCR技術(Ⅱ)（2）理解基因工程的應用(Ⅱ)【教學難點】（1）理解基因工程的原理及技術和PCR技術(Ⅱ)（2）理解基因工程的應用(Ⅱ【教學過程】一，基礎知識回顧1基因工程（概念）2．基因工程的基本工具限制酶DNA連接酶載體作用切割目的基因和載體拼接DNA片段，形成重組DNA攜帶目的基因進入受體細胞作用部位兩核苷酸的脫氧核糖與磷酸間形成的磷酸二酯鍵作用特點(條件)(1)識別特定的核苷酸序列；(2)在特定位點上切割(1)E·coliDNA連接酶只能連接黏性末端；(2)T4DNA連接酶能連接黏性末端和平末端(1)能在宿主細胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復制；(2)有多個限制酶切割位點；(3)具有特殊的標記基因2.基因工程的操作程序(1)目的基因的獲?、購幕蛭膸熘蝎@取。②利用PCR技術擴增：其實質是在體外對目的基因進行大量復制。③用化學方法人工合成：a．對于已知的核苷酸序列直接人工合成。b．可通過反轉錄法獲取，即mRNAeq\o(→,\s\up7(逆轉錄酶))單鏈DNAeq\o(→,\s\up7(DNA聚合酶))雙鏈DNA。(2)基因表達載體的構建(2)過程Ⅱ中應用的酶是________________________________________________________________________。此過程中，先要在大豆花葉病毒的基因文庫中查找______________的核苷酸序列，以便合成特異性引物。(3)在上述生產(chǎn)流程中，________________(填序號)是基因工程生產(chǎn)CP衣殼蛋白的核心步驟。為檢測樣液中是否含有有效成分，在Ⅶ可使用__________________________________進行檢測。答案：(1)RNA(2)熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)CP蛋白基因(控制CP蛋白合成的RNA片段)(3)ⅢCP蛋白的抗體【針對練習】1．基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質粒，便于重組和篩選。已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。根據(jù)圖判斷下列操作正確的是 ()A．目的基因和質粒均用限制酶Ⅱ切割B．目的基因和質粒均用限制酶Ⅰ切割C．質粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割D．質粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割答案D2．下列關于基因工程中有關酶的敘述不正確的是 ()A．限制酶水解相鄰核苷酸間的化學鍵打斷DNAB．DNA連接酶可將末端堿基互補的兩個DNA片段連接C．DNA聚合酶能夠從引物末端延伸DNA或RNAD．逆轉錄酶以一條RNA為模板合成互補的DNA答案C3．如圖是利用基因工程技術培育轉基因植物，生產(chǎn)可食用疫苗的部分過程示意圖，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ為四種限制性核酸內(nèi)切酶。下列說法錯誤的是A．圖示過程是基因工程的核心步驟B．表達載體構建時需要用到限制酶SmaⅠC．抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細胞篩選出來D．除圖示組成外，表達載體中還應該含有啟動子和終止子等結構答案B4．下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中箭頭表示相關限制酶的酶切位點。請回答下列問題：限制酶BamHⅠHindⅢEcoRⅠSmaⅠ識別序列及切割位點↓GGATCCCCTAGG↑↓AAGCTTTTCGAA↑↓GAATTCCTTAAG↑↓CCCGGGGGGCCC↑(1)一個圖1所示的質粒分子經(jīng)SmaⅠ切割前后，分別含有__________個游離的磷酸基團。(2)若對圖中質粒進行改造，插入的SmaⅠ酶切位點越多，質粒的熱穩(wěn)定性越_________________________________________________________________。(3)用圖中的質粒和外源DNA構建重組質粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是________________________________________________________________。(4)與只使用EcoRⅠ相比較，使用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時處理質粒、外源DNA的優(yōu)點在于可以防止________________________________。(5)為了獲取重組質粒，將切割后的質粒與目的基因片段混合，并加入__________酶。(6)重組質粒中抗生素抗性基因的作用是為了__________________________________________________________________________________________。(7)為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉運蛋白基因，將重組質粒導入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在____________的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達的初步檢測。答案(1)0、2(2)高(3)SmaⅠ會破壞質粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因(4)質粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化(5)DNA連接(6)鑒別和篩選含有目的基因的細胞(7)蔗糖為唯一含碳營養(yǎng)物質【作業(yè)】【教學反思】總第節(jié)選修三現(xiàn)代生物技術專題1《基因工程》第二課時【考綱要求】(3)基因工程的應用(Ⅱ)(4)蛋白質工程(Ⅱ(5)DNA的粗提取與鑒定(實驗)【教學目標】1．知識與技能（1）理解基因工程的應用(Ⅱ)（2）理解蛋白質工程(Ⅱ)(3)掌握DNA的粗提取與鑒定(實驗)2．過程與方法通過指導學生歸納基因工程原理及應用，培養(yǎng)學生分析和推理能力。3．情感態(tài)度與價值觀通過理解基因工程原理及應用，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。【教學重點】（1）理解基因工程的原理及技術和PCR技術(Ⅱ)（2）理解基因工程的應用(Ⅱ)(3)蛋白質工程(Ⅱ【教學難點】（1）理解基因工程的原理及技術和PCR技術(Ⅱ)（2）理解基因工程的應用(Ⅱ)(3)蛋白質工程(Ⅱ【教學過程】考點三蛋白質工程1．概念理解(1)基礎：蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系。(2)操作：基因修飾或基因合成。(3)結果：改造了現(xiàn)有蛋白質或制造出新的蛋白質。(4)目的：滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。2．操作過程從預期的蛋白質功能出發(fā)→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列(基因)→基因表達→產(chǎn)生需要的蛋白質。探究蛋白質工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系項目蛋白質工程基因工程區(qū)別過程預期蛋白質的功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→推測相對應的脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達出蛋白質獲取目的基因→構建基因表達載體→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定實質定向改造或生產(chǎn)人類所需要的蛋白質定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品結果生產(chǎn)自然界中沒有的蛋白質生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質聯(lián)系蛋白質工程是在基因工程的基礎上延伸出來的第二代基因工程，因為對現(xiàn)有蛋白質的改造或制造新的蛋白質，都必須通過基因修飾或基因合成來實現(xiàn)【例題】1．干擾素是動物體內(nèi)合成的一種蛋白質，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當困難，如果將其分子中的一個半胱氨酸變成絲氨酸，就可以在－70℃條件下保存半年，(1)蛋白質的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關鍵，依據(jù)蛋白質工程原理，設計實驗流程，讓動物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”：(2)基因工程和蛋白質工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)_____________________的蛋白質，不一定符合__________________________的需要。而蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系為基礎，通過__________________________________或__________________________________，對現(xiàn)有蛋白質進行________________________________________________，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。(3)蛋白質工程實施的難度很大，原因是蛋白質具有十分復雜的________結構。(4)對天然蛋白質進行改造，應該直接對蛋白質分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)_______________________________________原因是：__________________________答案(1)預期的蛋白質功能預期的蛋白質結構應有的氨基酸序列相對應的脫氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在人類生產(chǎn)和生活基因修飾基因合成改造(3)空間(或高級)(4)應該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質的改造首先，任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的，改造了基因也就是改造了蛋白質，并且改造過的蛋白質可以通過改造過的基因遺傳給下一代。如果對蛋白質直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質分子還是無法遺傳；其次，對基因進行改造比對蛋白質直接進行改造要容易操作，難度要小得多【針對練習】現(xiàn)代生物技術并不是各自獨立的，而是相互聯(lián)系、相互滲透的。下圖表示利用乳腺生物反應器生產(chǎn)某種動物蛋白的流程示意圖，請分析回答下列問題：(1)該生產(chǎn)流程中應用到的現(xiàn)代生物技術有____________、______________(寫出其中兩種)。(2)圖中A、B分別表示______________________________、________________________。(3)為提高培育成功率，進行②過程之前，對早期胚胎的處理是取其部分細胞用目的基因探針進行______________檢測，對受體動物的處理是用______________進行同期發(fā)情處理。(4)蛋白質工程中，要對蛋白質結構進行設計改造，必須通過基因修飾或基因合成來完成，而不直接改造蛋白質，原因是____________________________。答案(1)蛋白質工程基因工程胚胎移植技術(任寫兩種)(2)推測應有的氨基酸序列基因表達載體(3)DNA(核酸)分子雜交促性腺激素(4)改造后的基因能夠遺傳(且改造基因易于操作)2．應用：培育轉基因植物和轉基因動物，生產(chǎn)基因工程藥物，進行基因治療。技術名稱應用植物基因工程培育抗蟲轉基因植物、抗病轉基因植物和抗逆轉基因植物，利用轉基因技術改良植物的品質動物基因工程提高動物生長速度，改善畜產(chǎn)品的品質，用轉基因動物生產(chǎn)藥物，用轉基因動物作器官移植的供體基因治療把正?；驅氩∪梭w內(nèi)，使其表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而治療疾病，分為體內(nèi)基因治療和體外基因治療探究基因治療與基因診斷的不同點原理操作過程進展基因治療基因表達利用正?；驅胗谢蛉毕莸募毎?，以表達出正常性狀來治療臨床實驗基因診斷堿基互補配對制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合，分析雜交帶情況臨床應用1．如圖表示從蘇云金芽孢桿菌中分離出來的殺蟲晶體蛋白質基因(簡稱Bt基因)及形成轉基因抗蟲棉的圖解。請回答：(1)圖中a過程要用到的酶是________。(2)在進行圖中b過程時，由我國科學家獨創(chuàng)的十分簡便經(jīng)濟的方法是________，此外，也經(jīng)常采用______________法。若要培育轉基因綿羊，則此過程要用________的方法。(3)為確定抗蟲棉是否培育成功，既要用放射性同位素標記的________________作探針進行分子雜交測試，又要在個體水平上鑒定，后者具體過程是________________________________________________________________________。(4)活化的毒性物質應是一種________分子，可以全部或部分嵌合于昆蟲的細胞膜上，使細胞膜產(chǎn)生孔道，導致細胞因滲透平衡遭到破壞而破裂。(5)我國在“863”計劃資助下開展Bt抗蟲棉、抗蟲水稻等研究，可以減少農(nóng)藥、殺蟲劑的使用，這將對________起到重要作用。答案：(1)限制性核酸內(nèi)切酶(或限制酶)(2)花粉管通道法農(nóng)桿菌轉化顯微注射(3)殺蟲晶體蛋白質基因(或Bt基因、目的基因)讓昆蟲吞食抗蟲棉葉子，觀察害蟲的生存狀態(tài)(4)多肽(5)環(huán)境保護【針對練習】1如圖表示從酵母菌中獲取某植物需要的控制某種酶合成的基因的流程，結合所學知識及相關信息回答下列問題：酵母菌eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(①),\s\do5(提取)))eq\x(DNA),構建eq\x(\a\al(基因組,文庫))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(A),\s\do5(篩選)))eq\x(\a\al(含目的基,因的菌株)),分離eq\x(\a\al(目的基,因Ⅰ))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(),\s\do5(提取)))eq\x(mRNA)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(B)))eq\x(cDNA)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(),\s\do5(構建)))eq\x(\a\al(cDNA,文庫))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(C),\s\do5(篩選)))eq\x(\a\al(含目的,基因的,菌株))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(),\s\do5(分離)))eq\x(\a\al(目的基,因Ⅱ))(1)圖中cDNA文庫________(填“大于”“等于”或“小于”)基因組文庫。(2)①過程提取的DNA需要________的切割，B過程是______________。(3)為在短時間內(nèi)獲得大量目的基因，可用________擴增的方法，其原理是________________。(4)獲取目的基因之后，需要進行______________，其組成必須有____________以及標記基因等，此步驟是基因工程的核心。(5)將該目的基因導入某雙子葉植物細胞，其能否在此植物體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關鍵是________________________________________________________________________。(6)如果要想使該酶活性更強或具有更強的耐受性，需要對現(xiàn)有蛋白質進行改造，這要通過蛋白質工程。首先要設計預期的________，再推測應有的氨基酸序列，找到相對應的________________。(7)除植物基因工程碩果累累之外，基因工程在動物基因工程、基因工程藥物和基因治療等方面也取得了顯著成果，請至少列舉出兩方面的應用：________________________________________________________________________。答案：(1)小于(2)限制酶逆轉錄(3)PCR技術DNA復制(4