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2019-2020年高中生物《6.2 基因工程及其應(yīng)用》學(xué)案（1）新人教版必修2 教學(xué)目標(biāo)　1.理解基因工程的概念。2.簡(jiǎn)述基因工程的原理。3.了解基因操作的工具和基本步驟。 一、基因工程的概念和原理 1．基因工程的概念和原理 (1)基因工程又叫__________技術(shù)或______________技術(shù)。 (2)操作水平：在________________上進(jìn)行操作。 (3)目的：按自己的意愿__________地改變生物的遺傳性狀。 (4)操作環(huán)境：生物體外。 (5)原理：基因重組。 2．基因工程的操作工具 ____________、____________、________________是基因工程最基本的工具。 (1)基因的“剪刀”是指________________________(簡(jiǎn)稱(chēng)限制酶)。該物質(zhì)能識(shí)別一種特定的____________序列，并在特定的切點(diǎn)上________DNA分子。例如，大腸桿菌中的一種叫EcoRⅠ的限制酶，能夠?qū)Ｒ蛔R(shí)別GAATTC的序列，并在G和A之間將這段序列切開(kāi)。 (2)基因的“針線”即________________，可以“縫合”________________和________交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口。 (3)基因工程中，目前常用的運(yùn)載體有________、__________和________________等。質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中，是細(xì)胞________或____________外能夠自主復(fù)制的很小的________________分子。 作為運(yùn)載體需具備的條件：①能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制。②有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接。③有標(biāo)記基因，以便篩選。 3．有性生殖和基因工程中的基因重組的區(qū)別 有性生殖：基因重組同一物種間 基因工程：基因重組不同物種間 二、基因工程操作的一般步驟 課時(shí)訓(xùn)練 1．下列關(guān)于基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是 (　　) A．目的基因和受體細(xì)胞均可來(lái)自動(dòng)、植物或微生物 B．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類(lèi)常用的工具酶 C．人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原無(wú)生物活性 D．載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞和促進(jìn)目的基因的表達(dá) 2．DNA連接酶的主要功能是 (　　) A．使DNA復(fù)制時(shí)母鏈與子鏈之間形成氫鍵 B．使黏性末端堿基之間形成氫鍵 C．將兩條DNA末端之間的縫隙連接起來(lái) D．將堿基、脫氧核糖、磷酸之間的鍵連接起來(lái) 3．下列四條DNA分子，彼此間具有黏性末端的一組是 (　　) A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 4．據(jù)圖所示，有關(guān)工具酶功能的敘述錯(cuò)誤的是 (　　) ①限制酶可以切斷a處?、贒NA連接酶可以連接b處?、劢庑缚梢允筨處解開(kāi)?、蹹NA連接酶可以連接c處 A．①③ B．②④ C．①② D．③④ 5．下列關(guān)于質(zhì)粒的敘述，正確的是 (　　) A．質(zhì)粒是廣泛存在于細(xì)菌細(xì)胞中的一種顆粒狀細(xì)胞器 B．質(zhì)粒是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子 C．質(zhì)粒只有在侵入受體細(xì)胞后才能在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制 D．細(xì)菌質(zhì)粒的復(fù)制過(guò)程是在受體細(xì)胞外獨(dú)立進(jìn)行的 6．不屬于質(zhì)粒被作為基因工程運(yùn)載體的理由的是 (　　) A．可以復(fù)制 B．有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn) C．具有標(biāo)記基因 D．環(huán)狀DNA 7．下列關(guān)于基因操作工具的敘述中，正確的是 (　　) A．限制酶一定識(shí)別GAATTC堿基序列 B．基因工程所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體 C．一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列 D．目的基因就是指重組DNA質(zhì)粒 8．現(xiàn)有一長(zhǎng)度為1 000 bp的DNA分子，用EcoRⅠ酶切后得到的DNA分子仍是1 000 bp，用KpnⅠ單獨(dú)酶切得到400 bp和600 bp兩種長(zhǎng)度的DNA分子，用EcoRⅠ、KpnⅠ同時(shí)酶切后得到200 bp和600 bp兩種長(zhǎng)度的DNA分子。該DNA分子的酶切圖譜正確的是 (　　) 9.農(nóng)業(yè)科技工作者在煙草中找到了一抗病基因，現(xiàn)欲采用基因工程技術(shù)將該基因轉(zhuǎn)入棉花，培育抗病棉花品系。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)要獲得該抗病基因，可采用____________、____________等方法。為了能把該抗病基因轉(zhuǎn)入到棉花細(xì)胞中，常用的運(yùn)載體是__________。 (2)切割完成后，采用__________酶將運(yùn)載體與該抗病基因連接，連接后得到的DNA分子稱(chēng)為_(kāi)_____________________。 (3)再將連接得到的DNA分子導(dǎo)入農(nóng)桿菌，然后用該農(nóng)桿菌去__________棉花細(xì)胞，利用植物細(xì)胞具有的__________性進(jìn)行組織培養(yǎng)，從培養(yǎng)出的植株中____________出抗病的棉花。 (4)該抗病基因在棉花細(xì)胞中表達(dá)的產(chǎn)物是 (　　) A．淀粉 B．脂類(lèi) C．蛋白質(zhì) D．核酸 (5)轉(zhuǎn)基因棉花獲得的__________是由該表達(dá)產(chǎn)物來(lái)體現(xiàn)的。 10．在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(Kanr)常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。下圖為獲得抗蟲(chóng)棉的技術(shù)流程。 請(qǐng)據(jù)圖回答： (1)A過(guò)程需要的酶有_______________。 (2)B過(guò)程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為運(yùn)載體必須具備的兩個(gè)條件是_______________。 (3)C過(guò)程的培養(yǎng)基除含有必要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素外，還必須加入____________。 (4)如果利用DNA分子雜交原理對(duì)再生植株進(jìn)行檢測(cè)，D過(guò)程應(yīng)該用______________作為探針。 (5)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律。 ①將轉(zhuǎn)基因植株與__________雜交，其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為1∶1。 ②若該轉(zhuǎn)基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為_(kāi)_________。 ③若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在卡那霉素培養(yǎng)基上作離體培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素型植株占______%。 答案 一、1.(1)基因拼接　DNA重組　(2)DNA分子水平 (3)直接定向 2．基因剪刀　基因針線　基因的運(yùn)載體　(1)限制性核酸內(nèi)切酶　核苷酸　切割　(2)DNA連接酶　脫氧核糖　磷酸　(3)質(zhì)?！∈删w　動(dòng)植物病毒　擬核　細(xì)胞核　環(huán)狀DNA 課時(shí)訓(xùn)練 1．D　[基因工程中目的基因和受體細(xì)胞均可來(lái)自動(dòng)、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原無(wú)生物活性，只有經(jīng)過(guò)一定的物質(zhì)激活以后，才有生物活性。運(yùn)載體上的抗性基因主要是有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞，不能促進(jìn)目的基因的表達(dá)，所以D錯(cuò)誤。] 2．C　[DNA連接酶催化DNA雙鏈外側(cè)磷酸和脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵，它與堿基之間的氫鍵無(wú)關(guān)。] 3．D　[黏性末端是DNA被一些限制性核酸內(nèi)切酶切出的兩游離端，堿基是互補(bǔ)配對(duì)的，圖中②④符合要求。] 4．B　[DNA連接酶可連接由脫氧核糖和磷酸交替構(gòu)成的DNA骨架上的切口處，圖中c處應(yīng)為一個(gè)DNA單位——脫氧核苷酸的一部分而不是切口，故④所述不正確。b處為堿基對(duì)間的氫鍵，解旋酶可使其斷開(kāi)，但連接酶不作用于此處，故②所述也不正確。] 5．B　[質(zhì)粒是一個(gè)小型的環(huán)狀DNA分子，可以進(jìn)入到細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部。質(zhì)粒是基因工程中一個(gè)重要的運(yùn)載體，通常利用質(zhì)粒與目的基因結(jié)合形成重組DNA分子，然后將重組的DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞。] 6．D　[作為運(yùn)載體的質(zhì)粒，應(yīng)具有標(biāo)記基因，能在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定地保存并復(fù)制，并且具有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)。細(xì)菌擬核中的DNA呈環(huán)狀，但不能作為運(yùn)載體。] 7．C　[不同的限制酶能識(shí)別不同的堿基序列；運(yùn)載體不屬于工具酶；目的基因和運(yùn)載體質(zhì)粒結(jié)合后才叫重組質(zhì)粒。] 8．D　[由第一個(gè)條件“用EcoRⅠ酶切后得到的DNA分子長(zhǎng)度仍是1 000 bp”可知，該DNA分子為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且只有一個(gè)EcoRⅠ酶切位點(diǎn)，同理可知該DNA分子上有兩個(gè)KpnⅠ酶切位點(diǎn)，故可排除A、B、C三項(xiàng)。] 9．(1)從細(xì)胞中分離　化學(xué)方法人工合成　Ti質(zhì)粒 (2)DNA連接　重組質(zhì)?！?3)感染　全能　篩選(選擇) (4)C　(5)抗病性狀 解析　獲得抗病基因常用的方法是從細(xì)胞中直接分離目的基因或根據(jù)mRNA堿基順序和蛋白質(zhì)的氨基酸序列人工合成目的基因；在基因工程中，常用的運(yùn)載體是質(zhì)粒；可以先用限制性核酸內(nèi)切酶把目的基因和運(yùn)載體切出相同的黏性末端，再用DNA連接酶將運(yùn)載體和目的基因連接起來(lái)，構(gòu)成重組DNA分子；用導(dǎo)入重組DNA分子的農(nóng)桿菌感染棉花細(xì)胞，并用組織培養(yǎng)的方法把這樣的棉花細(xì)胞培育成個(gè)體，從中篩選出有抗病性狀的棉花，最后進(jìn)行鑒定，可把普通棉和抗蟲(chóng)棉在同等條件下讓害蟲(chóng)吞食，觀察其效果即可。 10．(1)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶 (2)具有標(biāo)記基因；能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存 (3)卡那霉素 (4)放射性同位素(或熒光分子)標(biāo)記的抗蟲(chóng)基因 (5)①非轉(zhuǎn)基因植株?、?∶1?、?00 解析　重組質(zhì)粒的獲得需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；作為運(yùn)載體必須具備以下幾個(gè)條件：一是能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存；二是具有多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接；三是具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選等。B過(guò)程體現(xiàn)出了其中的一、三兩條。轉(zhuǎn)基因植株與非轉(zhuǎn)基因植株雜交后，后代表現(xiàn)型比例為1∶1，說(shuō)明轉(zhuǎn)基因植株為雜合子，該雜交過(guò)程相當(dāng)于測(cè)交；如果自交，則后代比例應(yīng)為3∶1；卡那霉素對(duì)花粉進(jìn)行了選擇，保留下了抗卡那霉素型的植株。