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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（2）新人教版必修2 教學(xué)目標(biāo)　1.舉例說出基因工程的應(yīng)用。2.關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。 3.嘗試運(yùn)用基因工程原理，提出解決某一實(shí)際問題的方案。 一、基因工程的應(yīng)用 1．基因工程與作物育種 (1)目的：把各種________基因通過基因工程導(dǎo)入生物體內(nèi)，從而改變生物的________性狀，培育出新品種。 ①培育高產(chǎn)、穩(wěn)定和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，如各種抗蟲植物的培育。②培育各種抗逆性的作物新品種。 (2)優(yōu)點(diǎn)：降低________________，減少________對環(huán)境造成的污染，提高農(nóng)作物對不良環(huán)境的________能力。 2．基因工程與藥物研制 把控制產(chǎn)生藥物的________通過基因工程轉(zhuǎn)移到另一種生物(一般是微生物)體內(nèi)，從而獲得各種高質(zhì)量、低成本的藥物，如胰島素、干擾素，以及預(yù)防乙肝的疫苗等。 二、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 基因工程具有重要的實(shí)踐意義。但是基因工程也會給人類帶來嚴(yán)重的災(zāi)難。 1．可以制造________________、超級雜草等。 2．制造出難以制取的____________、________________。 3．轉(zhuǎn)基因動植物的出現(xiàn)引發(fā)生物入侵，有可能破壞原有的________________，對原有物種產(chǎn)生威脅。 4．轉(zhuǎn)基因食品也可能存在____________問題，以下是它的一些優(yōu)缺點(diǎn)。 (1)優(yōu)點(diǎn) ①解決糧食短缺問題；②減少農(nóng)藥使用，從而減少環(huán)境污染；③節(jié)省生產(chǎn)成本，降低糧食售價；④增加食物營養(yǎng)，提高附加值；⑤增加食物種類，提升食物品質(zhì)；⑥促進(jìn)生產(chǎn)效率，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 (2)缺點(diǎn) ①可能產(chǎn)生____________和________________；②可能產(chǎn)生________________； ③可能使疾病的散播跨越物種障礙；④可能會損害農(nóng)作物的生物多樣性；⑤可能干擾生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 5．轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性存在兩種觀點(diǎn)：一種認(rèn)為不安全，要嚴(yán)格控制；一種認(rèn)為安全，應(yīng)該大范圍推廣。 課時訓(xùn)練 1．錢永健先生因在研究綠色熒光蛋白方面的杰出成就而獲xx年諾貝爾獎。在某種生物中檢測不到綠色熒光，將水母綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入該生物體內(nèi)后，結(jié)果可以檢測到綠色熒光。由此可知(　　) A．該生物的基因型是雜合的 B．該生物與水母有很近的親緣關(guān)系 C．綠色熒光蛋白基因在該生物體內(nèi)得到了表達(dá) D．改變綠色熒光蛋白基因的1個核苷酸對，就不能檢測到綠色熒光 2．采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是 (　　) ①將毒素蛋白注射到棉受精卵中 ②將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中 ③將編碼毒素蛋白的DNA序列與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng) ④將編碼毒素蛋白的DNA序列與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵 A．①② B．②③ C．③④ D．④① 3．為了防止轉(zhuǎn)基因作物的目的基因通過花粉轉(zhuǎn)移到自然界中的其他植物中，科學(xué)家設(shè)法將目的基因整合到受體細(xì)胞的葉綠體基因組中，其原因是 (　　) A．葉綠體基因組不會進(jìn)入到生殖細(xì)胞中 B．受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞 C．轉(zhuǎn)基因植物與其他植物間不能通過花粉發(fā)生基因交流 D．植物雜交的后代不會出現(xiàn)一定的性狀分離比 4．干擾素是治療癌癥的重要藥物，它必須從血液中提取，每升人血中只能提取0.5 μg，所以價格昂貴。美國加利福尼亞的某生物制品公司用如下方法生產(chǎn)干擾素。如圖所示： 從上述過程中可以看出該公司生產(chǎn)干擾素運(yùn)用的方法是 (　　) A．個體間的雜交 B．基因工程 C．細(xì)胞融合 D．器官移植 5．下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述，正確的是 (　　) A．基因治療就是把缺陷基因誘變成正?；? B．基因診斷的基本原理是DNA分子雜交 C．一種基因探針能檢測水體中的各種病毒 D．原核基因不能用來進(jìn)行真核生物的遺傳改良 6．上海醫(yī)學(xué)研究所成功培育出第一頭攜帶人白蛋白基因的轉(zhuǎn)基因牛。他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)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了30多倍。以下與此有關(guān)的敘述中正確的是 (　　) A．“轉(zhuǎn)基因動物”是指體細(xì)胞中出現(xiàn)了新基因的動物 B．“提高基因表達(dá)水平”是指設(shè)法使牛的乳腺細(xì)胞中含有更多的人白蛋白基因 C．只在轉(zhuǎn)基因牛乳汁中才能獲取人白蛋白，是因?yàn)槿税椎鞍谆蛑辉谂Ｈ橄偌?xì)胞中是純合的 D．轉(zhuǎn)基因牛的肌肉細(xì)胞中也有人白蛋白基因，但不發(fā)生轉(zhuǎn)錄、翻譯，故不合成人白蛋白 7.豇豆對多種害蟲具有抗蟲能力，根本原因是豇豆體內(nèi)具有胰蛋白酶抑制劑基因(CpTI基因)?？茖W(xué)家將其轉(zhuǎn)移到水稻體內(nèi)后，卻發(fā)現(xiàn)效果不佳，主要原因是CpTI蛋白質(zhì)的積累量不足。經(jīng)過在體外對CpTI基因進(jìn)行修飾后，CpTI蛋白質(zhì)在水稻中的積累量就得到了提高。修飾和表達(dá)過程如圖所示： 根據(jù)以上材料，回答下列問題： (1)CpTI基因是該基因工程中的__________基因，“信號肽”序列及“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號”序列的基本單位是四種脫氧核苷酸，在①過程中，首先要用________切開，暴露出________，再用__________連接。 (2)在該基因工程中，供體是________，受體是____________。 (3)檢測修飾后的CpTI基因是否表達(dá)的最好方法是___________________________ ________________________________________________________________________。 8．棉鈴蟲是一種嚴(yán)重危害棉花的害蟲。我國科學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)一種生活在棉鈴蟲消化道內(nèi)的蘇云金桿菌能分泌一種毒蛋白使棉鈴蟲致死，而這種毒蛋白對人畜無害。通過基因工程方法，我國已將該蛋白基因轉(zhuǎn)入棉花植株并成功表達(dá)。由于棉鈴蟲吃了這種轉(zhuǎn)基因棉花的植株后就會造成死亡，所以該棉花新品種在xx年推廣后，已取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。請根據(jù)上述材料回答下列問題： (1)毒蛋白對人畜無害，但能使棉鈴蟲致死，從蛋白質(zhì)特性來看，蛋白質(zhì)具有__________性。 (2)利用蘇云金桿菌防治棉鈴蟲屬于生物防治，它突出的優(yōu)點(diǎn)是_________________。 (3)轉(zhuǎn)基因棉花的抗蟲變異來源，屬于可遺傳變異類型中的________________。 (4)從蘇云金桿菌中切割抗蟲基因所用的工具是________，此工具主要存在于__________中，其特點(diǎn)__________________________________。 (5)蘇云金桿菌的DNA分子上有許多基因，獲得抗蟲基因常采用的方法是“鳥槍法”。具體做法是：用__________酶將蘇云金桿菌的______________切成許多片段，然后將這些片段______________，再通過______________轉(zhuǎn)入不同的受體細(xì)胞，讓它們在各個受體細(xì)胞中大量_____________________，從中找出含有目的基因的細(xì)胞，再用一定的方法把____________________________分離出來。 (6)“毒蛋白基因轉(zhuǎn)入棉花植株內(nèi)并成功表達(dá)”的含義是___________________。 答案 一、1.(1)優(yōu)良　遺傳　(2)生產(chǎn)成本　農(nóng)藥　適應(yīng) 2．基因 二、1.超級細(xì)菌 2．病原體　生物武器 3．生態(tài)平衡 4．安全性　(2)①新毒素　新過敏原　②抗除草劑的雜草 課時訓(xùn)練 1．C　[某種生物中檢測不到綠色熒光，將水母綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入該生物體內(nèi)后，結(jié)果可以檢測到綠色熒光，說明綠色熒光蛋白基因在該生物體內(nèi)得到了表達(dá)。] 2．C　[基因工程一般要經(jīng)歷四個步驟：提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞及目的基因的檢測與鑒定。所以在導(dǎo)入目的基因前，首先要獲得目的基因即本題中的編碼毒素蛋白的DNA序列，然后要將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合即與細(xì)菌質(zhì)粒重組。完成上述兩步以后才能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞即棉的體細(xì)胞或受精卵，目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，可隨受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制，所以上述③、④操作是正確的。①沒有獲得目的基因；②沒有將目的基因與受體細(xì)胞結(jié)合，所以①、②操作是錯誤的。] 3．B　[目的基因整合到受體細(xì)胞的葉綠體基因組中，只會隨卵細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)遺傳而不會隨花粉遺傳。] 4．B 5．B　[基因工程是生物工程技術(shù)的核心內(nèi)容，能夠按照人們的意愿，定向地改造生物的遺傳性狀?；蛑委熓前颜５幕?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞，從而使其表達(dá)，達(dá)到治療目的。基因診斷常用基因探針來進(jìn)行，其遵循的原理是DNA分子雜交?；蛱结樉哂泻軓?qiáng)的特異性，因此一種探針只能檢測水體中的一種(類)病毒。所有生物共用一套遺傳密碼，所以原核基因也能用來進(jìn)行真核生物的遺傳改良。] 6．D　[轉(zhuǎn)基因動物的受體細(xì)胞是受精卵，所以含有轉(zhuǎn)基因的受精卵在形成個體時，所有細(xì)胞都會含有轉(zhuǎn)入的基因。但在機(jī)體發(fā)育過程中，基因要進(jìn)行選擇性表達(dá)。] 7．(1)目的　限制酶　黏性末端　DNA連接酶 (2)豇豆　水稻　(3)讓多種害蟲食用水稻葉片觀察害蟲變化 解析　由題圖中看出“信號肽”序列和“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號”序列可以與CpTI基因拼接在一起，因此，它們應(yīng)為DNA片段。豇豆是供體，CpTI基因?yàn)槟康幕?，若受體細(xì)胞是水稻的體細(xì)胞，可通過組織培養(yǎng)來獲得抗蟲水稻。檢測CpTI基因表達(dá)的最簡單的方法是讓害蟲食用水稻葉片，觀察害蟲變化。 8．(1)特異　(2)減少了農(nóng)藥用量，減少了環(huán)境污染　(3)基因重組　(4)限制酶　微生物　一種限制酶只能識別特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)進(jìn)行切割　(5)限制　DNA　分別載入運(yùn)載體　運(yùn)載體　復(fù)制　帶有目的基因的DNA片段　(6)棉花細(xì)胞產(chǎn)生了毒蛋白