2019-2020年高中生物《6.2 基因工程及其應用》學案（1）新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中生物《6.2 基因工程及其應用》學案（1）新人教版必修2 教學目標　1.理解基因工程的概念。2.簡述基因工程的原理。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__________技術或______________技術。 (2)操作水平：在________________上進行操作。 (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________________________(簡稱限制酶)。該物質能識別一種特定的____________序列，并在特定的切點上________DNA分子。例如，大腸桿菌中的一種叫EcoRⅠ的限制酶，能夠專一識別GAATTC的序列，并在G和A之間將這段序列切開。 (2)基因的“針線”即________________，可以“縫合”________________和________交替連接而構成的DNA骨架上的缺口。 (3)基因工程中，目前常用的運載體有________、__________和________________等。質粒存在于許多細菌以及酵母菌等生物中，是細胞________或____________外能夠自主復制的很小的________________分子。 作為運載體需具備的條件：①能在宿主細胞內穩(wěn)定保存并大量復制。②有多個限制酶切點，以便與外源基因連接。③有標記基因，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 課時訓練 1．下列關于基因工程的敘述，錯誤的是 (　　) A．目的基因和受體細胞均可來自動、植物或微生物 B．限制性核酸內切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶 C．人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原無生物活性 D．載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細胞和促進目的基因的表達 2．DNA連接酶的主要功能是 (　　) A．使DNA復制時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 D．將堿基、脫氧核糖、磷酸之間的鍵連接起來 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．據圖所示，有關工具酶功能的敘述錯誤的是 (　　) 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?、蹹NA連接酶可以連接c處 A．①③ B．②④ C．①② D．③④ 5．下列關于質粒的敘述，正確的是 (　　) A．質粒是廣泛存在于細菌細胞中的一種顆粒狀細胞器 B．質粒是細菌細胞質中能自主復制的小型環(huán)狀DNA分子 C．質粒只有在侵入受體細胞后才能在受體細胞內復制 D．細菌質粒的復制過程是在受體細胞外獨立進行的 6．不屬于質粒被作為基因工程運載體的理由的是 (　　) A．可以復制 B．有多個限制酶切割位點 C．具有標記基因 D．環(huán)狀DNA 7．下列關于基因操作工具的敘述中，正確的是 (　　) A．限制酶一定識別GAATTC堿基序列 B．基因工程所用的工具酶是限制酶、連接酶和運載體 C．一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列 D．目的基因就是指重組DNA質粒 8．現有一長度為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單獨酶切得到400 bp和600 bp兩種長度的DNA分子，用EcoRⅠ、KpnⅠ同時酶切后得到200 bp和600 bp兩種長度的DNA分子。該DNA分子的酶切圖譜正確的是 (　　) 9.農業(yè)科技工作者在煙草中找到了一抗病基因，現欲采用基因工程技術將該基因轉入棉花，培育抗病棉花品系。請回答下列問題： (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入到棉花細胞中，常用的運載體是__________。 (2)切割完成后，采用__________酶將運載體與該抗病基因連接，連接后得到的DNA分子稱為______________________。 (3)再將連接得到的DNA分子導入農桿菌，然后用該農桿菌去__________棉花細胞，利用植物細胞具有的__________性進行組織培養(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胞中表達的產物是 (　　) A．淀粉 B．脂類 C．蛋白質 D．核酸 (5)轉基因棉花獲得的__________是由該表達產物來體現的。 10．在培育轉基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(Kanr)常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下圖為獲得抗蟲棉的技術流程。 請據圖回答： (1)A過程需要的酶有_______________。 (2)B過程及其結果體現了質粒作為運載體必須具備的兩個條件是_______________。 (3)C過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質、瓊脂和激素外，還必須加入____________。 (4)如果利用DNA分子雜交原理對再生植株進行檢測，D過程應該用______________作為探針。 (5)科學家發(fā)現轉基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞符合孟德爾遺傳規(guī)律。 ①將轉基因植株與__________雜交，其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數量比為1∶1。 ②若該轉基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數量比為__________。 ③若將該轉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　基因的運載體　(1)限制性核酸內切酶　核苷酸　切割　(2)DNA連接酶　脫氧核糖　磷酸　(3)質?！∈删w　動植物病毒　擬核　細胞核　環(huán)狀DNA 課時訓練 1．D　[基因工程中目的基因和受體細胞均可來自動、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸內切酶和DNA連接酶；人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原無生物活性，只有經過一定的物質激活以后，才有生物活性。運載體上的抗性基因主要是有利于篩選含重組DNA的細胞，不能促進目的基因的表達，所以D錯誤。] 2．C　[DNA連接酶催化DNA雙鏈外側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關。] 3．D　[黏性末端是DNA被一些限制性核酸內切酶切出的兩游離端，堿基是互補配對的，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成的DNA骨架上的切口處，圖中c處應為一個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處為堿基對間的氫鍵，解旋酶可使其斷開，但連接酶不作用于此處，故②所述也不正確。] 5．B　[質粒是一個小型的環(huán)狀DNA分子，可以進入到細菌細胞內部。質粒是基因工程中一個重要的運載體，通常利用質粒與目的基因結合形成重組DNA分子，然后將重組的DNA分子導入受體細胞。] 6．D　[作為運載體的質粒，應具有標記基因，能在受體細胞內穩(wěn)定地保存并復制，并且具有多個限制酶切割位點。細菌擬核中的DNA呈環(huán)狀，但不能作為運載體。] 7．C　[不同的限制酶能識別不同的堿基序列；運載體不屬于工具酶；目的基因和運載體質粒結合后才叫重組質粒。] 8．D　[由第一個條件“用EcoRⅠ酶切后得到的DNA分子長度仍是1 000 bp”可知，該DNA分子為環(huán)狀結構，且只有一個EcoRⅠ酶切位點，同理可知該DNA分子上有兩個KpnⅠ酶切位點，故可排除A、B、C三項。] 9．(1)從細胞中分離　化學方法人工合成　Ti質粒 (2)DNA連接　重組質?！?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胞中直接分離目的基因或根據mRNA堿基順序和蛋白質的氨基酸序列人工合成目的基因；在基因工程中，常用的運載體是質粒；可以先用限制性核酸內切酶把目的基因和運載體切出相同的黏性末端，再用DNA連接酶將運載體和目的基因連接起來，構成重組DNA分子；用導入重組DNA分子的農桿菌感染棉花細胞，并用組織培養(yǎng)的方法把這樣的棉花細胞培育成個體，從中篩選出有抗病性狀的棉花，最后進行鑒定，可把普通棉和抗蟲棉在同等條件下讓害蟲吞食，觀察其效果即可。 10．(1)限制性核酸內切酶和DNA連接酶 (2)具有標記基因；能在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存 (3)卡那霉素 (4)放射性同位素(或熒光分子)標記的抗蟲基因 (5)①非轉基因植株?、?∶1　③100 解析　重組質粒的獲得需要限制性核酸內切酶和DNA連接酶；作為運載體必須具備以下幾個條件：一是能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存；二是具有多個限制性核酸內切酶切點，以便與外源基因連接；三是具有某些標記基因，便于進行篩選等。B過程體現出了其中的一、三兩條。轉基因植株與非轉基因植株雜交后，后代表現型比例為1∶1，說明轉基因植株為雜合子，該雜交過程相當于測交；如果自交，則后代比例應為3∶1；卡那霉素對花粉進行了選擇，保留下了抗卡那霉素型的植株。