上课时间年月日第课时总课时
）“分子运输车”——载体
条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存，对受体细胞无毒无害；
②具有一至多个酶切位点；
③标记基因（一般为抗生素抗性基因，用来筛选）。
新人教版高中生物选修三教学设计 专题1基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具 教学设计 一、教材分析 《 DNA重组技术的基本工具》是人教版生物选修三专题一《基因工程》的第一节，本节内容主要是介绍了DNA重组技术的三种基本工具，是学习《基因工程的基本操作程序》的基础和前提。 二、教学目标 1．知识目标： （1）简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。 （2）简述DNA重组技术所需的三种基本工具。 2．能力目标： 运用所学DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型。 3．情感、态度和价值观目标： （1）关注基因工程的发展。 （2）认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。 三、教学重点和难点 1、教学重点 DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。 2、教学难点 基因工程载体需要具备的条件。 四、学情分析 学生在必修课中已经学习过关于基因工程的基础知识，对于本部分内容已经有了初步了解，所以学习起来应该不会有太大的困难。 五、教学方法 1、学案导学：见学案。 2、新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精
讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习 六、课前准备 1．学生的学习准备：预习《DNA重组技术的基本工具》，初步把握DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。 2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。 七、课时安排：1课时 八、教学过程 (一) 预习检查、总结疑惑。 检查学生落实预习情况并了解学生的疑惑，使教学具有针对性。 （二）情景导入、展示目标。 教师首先提问： （1）我们以前在哪部分学习过基因工程？（必修二从杂交育种到基因工程） （2）回想一下，转基因抗虫棉是怎样培育出来的？经过了哪些主要步骤？ （实质是基因工程的基本操作程序：目的基因的获取，基因表达载体的构建，将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定） 从这节课开始，我们将深入学习基因工程，今天我们来学习DNA重组技术的基本工具。我们来看本节课的学习目标。（多媒体展示学习目标，强调重难点） （三）合作探究、精讲点拨。 学生每两人为一组（可以是同桌），结合教材，思考并回答学案上的问题。 1、基因工程的概念 什么是基因工程？ 想一想，基因工程是如何发展起来的？ 2、科技探索之路（阅读课本P2—3页） （1）基因工程是在哪些学科的基础上发展起来的？ （2）哪些基础理论的突破催生了基因工程？ （3）哪些技术发明促进了基因工程的实施？ （4）你觉得，基因工程的诞生和发展能否离不开理论研究和技术创新？ 3、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” （1）从噬菌体侵染细菌的实验来看，细菌等单细胞原核生物容易受到自然界外源DNA
[随堂检测] 1．下列有关转基因植物的说法错误的是() A．用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒 B．可以克服远缘杂交的障碍 C．比传统育种所需时间短 D．可用来培育高产、稳产、耐贮存的作物 解析：选A。基因工程培育的抗虫植物只能抗某种虫害，不一定能抗病毒；利用基因工程可以培育高产、稳产、耐贮存的作物；植物基因工程的应用解决了传统育种的缺陷，可以克服远缘杂交的障碍；且能缩短育种年限。 2．下列关于植物、动物以及微生物在基因工程的应用方面的叙述，错误的是() A．动物和微生物可以生产基因工程药物，植物不能 B．三类生物技术操作中目的基因导入受体细胞的方式不同 C．三类生物技术操作原理相同 D．三类生物技术操作中用到的工具酶相同 解析：选A。除基因工程的第三步“将目的基因导入受体细胞”的方法不同外，三类生物在基因工程的应用中，从原理、使用工具到操作流程等基本一致，B、C、D项正确；三类转基因生物都可以用来生产基因工程药物，A项错误。 3．近年来基因工程的发展非常迅猛，基因治疗不断取得新进展。下列疾病可用基因治疗医治的是() A．21-三体综合征B．镰刀型细胞贫血症 C．地方性甲状腺肿D．青少年型糖尿病 解析：选B。21-三体综合征是染色体异常遗传病，患者21号染色体有三条，病因不属于基因异常，不能进行基因治疗；镰刀型细胞贫血症可用基因治疗医治；地方性甲状腺肿采取的是放射性治疗或手术治疗；青少年型糖尿病属于自身免疫病，必须注射胰岛素治疗。 4．干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每300升人血中只能提取1 mg，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下办法生产干扰素。如图所示： 从上述方式中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是() A．个体间的杂交B．基因工程 C．细胞融合D．器官移植
第一章基因工程 一.基本工具 (一)限制性核酸内切酶 1.分布:原核生物 2.作用:一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并且在特定部位 进行切割,使两个核苷酸间的磷酸二酯键断开。 3.作用结果：产生黏性末端或平末端 （二）DNA连接酶 1.分类（1）E.coliDNA连接酶来源：大肠杆菌 功能：只能连接黏性末端 （2）T4DNA连接酶来源：T4噬菌体 功能：连接黏性末端和平末端 2.作用：将DNA连接起来 （三）基因进入受体细胞的载体 1.条件（1）具有多个限制酶切割位点，供外源基因插入 （2）可自我复制或整合到染色体DNA中进行同步复制。 （3）具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择 2.种类：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒、质粒 质粒：双链环状DNA分子，最常用，要人工改造 二。基本操作程序 （一）目的基因的获取 1.目的基因：编码蛋白质的基因或具有调控作用的因子 2.获取方法（1）从基因文库中获取 **基因组文库，部分基因文库 （2）利用PCR技术扩增目的基因 （3）化学方法直接人工合成：基因小，核苷酸序列已知（二）基因表达载体的构建（核心步骤） 1.目的(1)稳定存在，遗传给下一代 （2）表达和发挥作用
2.结构：启动子、目的基因、终止子、标记基因、复制原点 **启动子：RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录 **终止子：使转录在所需要的地方停止； **标记基因：鉴别受体细胞中是否含目的基因。 （三）将目的基因导入受体细胞 1.转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内 维持稳定和表达 2.将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌转化法（2）基因枪法 （3）花粉管通道法 3.将目的基因导入动物细胞：显微注射法 4.将目的基因导入微生物细胞：Ca+处理使细胞处于感受态 **原核细胞特点：繁殖快，单细胞，遗传物质相对较少（四）目的基因的检测与鉴定 1.分子水平的检测 （1）检测受体细胞中是否插入了目的基因:DNA分子杂交技术（2）检测目的基因是否转录出了 mRNA：DNA分子杂交技术（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原—抗体杂交法 **检测成功会出现杂交带 2.个体生物学水平的鉴定：接种实验 三．基因工程的应用 1.动物、植物基因工程的成果 （1）植物：提高抗逆性、改良品质、生产药物； （2）动物：品种改良、建立生物反应器、器官移植； 2.基因工程药物：细胞因子、抗体、疫苗、激素； 3.基因治疗（1）概念： （2）方法体外基因治疗体内基因治疗 四．蛋白质工程的崛起 1.理论推测，人工合成 2.基因工程，蛋白合成（自然界没有的蛋白质）
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ACGTTAGA CGTTAGAT GTTAGATC 先找出共同的序列是GTTA然后向左、向右找，得到重组的互补序列 ATACGTTAGATC 则靶序列是 TATGCAATCTAG 依照此种方法得出图2的靶序列。 5. 第11题：这题主要就是区分蛋白质工程和基因工程这两个概念，很多同学混淆这两个概念。 6. 第13题：首先得知道基因工程的“四步曲”是什么，然后弄清楚碱基互补配对发生的过程。 7. 第21题第（3）：用同一种限制性核酸内切酶切割运载体与 目的基因，再用DNA连接酶连接，得到的产物有3种，目的基因——载体连接物，载体一—载体连接物，目的基因一一目的基因连接物。 三、教师总结。 课后： 四、布置课后作业。结合，催化遗传信息的转录 C一种DNA限制酶能识别多种核苷酸序列，切割出多种目的基因 D解旋酶能作用于氢键，在转录或翻译时使DNA分子双链打开 3.科学家已能运用基因工程技术，让羊合成 并分泌抗体。相关叙述不正确的是 A该技术将导致定向的变异B受精卵是理想的受体细胞 C宜采用PCR技术扩增目的基因 D卵巢分泌的孕激素能促进抗体的产生 【分析】真核细胞的基因中有内含子，在转录过程中内含子和外显子都要转录，在形成成熟NRA 时，要把与内含子相应的RNA片断切除掉，而原核细胞中没有这类酶，所以若将真核基因在原核细胞中表达，先要把真核细胞基因的内含子去掉。当把切割后的运载体与目的基因片段混合，在加入DNA连接酶后，有可能是两个目的基因片段相连成一个环状DNA或是可能是一个目的基因片段与运载体相连成一个环状DNA 或是两个运载体相连，所以会产生三种环状DNA分子。__________________________ 学生自我小结。 板书设 计 单位结构 真核生物 核苷酸基因 现代 技 术“ 原核生物 基因工程 -2 -
第一节基因工程的原理 【教学目标】 知识与能力方面：[来源:Z。xx。https://www.doczj.com/doc/6b1660606.html,] 简述基因工程所需三种基本工具的作用。 简述基因工程的原理及基本操作程序。 过程与方法方面： 尝试运用基因工程原理，提出一解决实际问题的方案。 情感态度、价值观方面： 关注基因工程的发展。 【教学重点】 基因工程所需三种基本工具的作用。 基因工程操作程序。 【教学难点】 基因工程操作程序。 【教学方法】 学生分组讨论展示与教师总结归纳相结合，将知识化整为零逐一解决。 【教学课时】 1课时 【教学过程】 （导入新课）师：观看课件所列两种普通玫瑰与“蓝色妖姬”的图片，思考培育“蓝色妖姬” 的方法？ 生：可以通过基因工程。 师：“蓝色妖姬”最早来自荷兰是一种加工花卉。它是用一种对人体无害的染色剂和助染剂 调合成着色剂，等白玫瑰（或白月季）快到花期时，开始用染料浇灌花卉，让花像吸水一样，将色剂吸入进行染色。 据花卉专家介绍，目前世界上极少有自然生长的蓝色玫瑰花，现在 市场上出售的“蓝色妖姬”都是人工染色后的产物。比较正规的“蓝色妖姬”是在花卉的成 长期开始染色，颜色能均匀地附着在花瓣上，看上去比较自然；部分商贩直接将普通的白玫瑰花采摘后染成蓝色，颜色不自然，也容易掉色。2008年11月1日闭幕的东京国际花卉 博览会上，全球首批真正的蓝玫瑰首次在公众面前亮相。这种蓝玫瑰是转基因玫瑰，被植入 三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因，花瓣因而自然呈现蓝色。 （提出问题）1.基因工程得以实现的条件是什么？ 2.限制性内切酶有何特点？ 3.DNA连接酶有何功能？ （学生活动）仔细阅读探究活动“走进基因工程”，分组讨论展示所得答案。 （总结归纳）1.限制性内切酶一一“基因手术刀” ①来源：有大肠杆菌等微生物体内提取而来； ②特点：识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特异的位点上切割磷酸二酯键从而把双链DNA 分子切开；限制酶识别的序列大多数为回文对称结构，切割位点在DNA两条链相对称的位置，如下图
人教版高中生物选修三专题一基因工程测试题 一．选择题（共20小题，每题2分，共20分） 1．基因型为AaBbDd的二倍体生物，其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如图．叙述正确的是（） A．三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中 B．该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子 C．B（b）与D（d）间发生重组，遵循基因自由组合定律 D．非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异 2．为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C（图1），拟将其与质粒（图2）重组，再借助农杆菌导入菊花中． 下列操作与实验目的不符的是（） A．用限制性核酸内切酶EcoRⅠ和连接酶构建重组质粒 B．用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞 C．在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞 D．用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上 3．一对夫妇所生子女中，性状上的差异较多，这种变异主要来源于（） A．基因重组B．基因突变C．染色体丢失D．环境变化 4．不属于基因操作工具的是（） A．DNA连接酶B．限制酶C．目的基因D．基因运载体 5．下列哪一项不是基因工程工具（） A．限制性核酸内切酶B．DNA连接酶 C．运载体D．目的基因 6．下列关于基因重组和染色体畸变的叙述，正确的是（） A．不同配子的随机组合体现了基因重组 B．染色体倒位和易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响 C．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型
D．孟德尔一对相对性状杂交实验中，F1紫花植株自交后代发生性状分离的现象体现了基因重组 7．通常情况下，下列变异仅发生在减数分裂过程中的是（） A．非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组 B．非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异 C．DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变 D．着丝粒分开后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异 8．下列关于基因突变和基因重组的说法中，正确的是（） A．mRNA分子中碱基对的替换、增添、缺失现象都可称为基因突变 B．基因重组只发生有丝分裂过程中 C．非同源染色体上的非等位基因发生自由组合属于基因重组 D．基因型为DdEE的个体自交，子代中一定会出现基因突变的个体 9．基因工程的正确操作步骤是（） ①目的基因与运载体相结合②将目的基因导入受体细胞③检测目的基因的表达④提取目的基因． A．③④②①B．②④①③C．④①②③D．③④①② 10．如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是（） A．DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶 B．限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶 C．解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶 D．限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶 11．科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中，经培育获得一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中，在医学研究及相关疾病治疗方面都具有重要意义．下列有关叙述错误的是（） A．选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性 B．采用DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达 C．人的生长激素基因能在小鼠细胞表达，说明遗传密码在不同种生物中可以通用 D．将转基因小鼠体细胞进行核移植（克隆），可以获得多个具有外源基因的后代 12．用限制酶EcoRⅠ、KpnⅠ和二者的混合物分别降解一个1 000bp（1bp即1个碱基对）的DNA分子，降解产物分别进行凝胶电泳，在电场的作用下，降解产物分开，凝胶电泳结果如下图所示．该DNA分子的酶切图谱（单位：bp）正确的是（）
第2课时基因工程的原理和技术 知识内容要求考情解读 基因工程的原 理和技术 b 1.简述基因工程的原理。 2.概述基因工程基本操作的几个步 骤。 一、基因工程的原理 1．基本原理 让人们感兴趣的基因(即目的基因)在宿主细胞中稳定和高效地表达。 2．变异类型 基因工程属于可遗传变异中的基因重组。 归纳总结(1)在基因工程中，不同DNA链的断裂和连接产生DNA片段的交换和重新组合，形成了新的DNA分子，在这个操作中交换了DNA片段，故属于基因重组。 (2)基因工程中的基因重组不同于减数分裂过程中的基因重组。前者属于无性生殖中的重组，并发生在不同种生物间，打破了物种间的界线，可以定向地改造生物的遗传特性，此操作均在细胞外进行。 例1科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹”，可以携带DNA分子。把它注射入组织中，可以通过细胞的内吞作用进入细胞内，DNA被释放出来，进入到细胞核内，最终整合到细胞染色体上，成为细胞基因组的一部分，DNA整合到细胞染色体中的过程属于( ) A．基因突变B．基因重组 C．基因互换D．染色体畸变 答案 B 解析基因突变是基因内部结构的改变；染色体畸变是以染色体作为研究对象，探讨染色体结构和数目的变化；基因工程是将外源基因导入受体细胞，得到人们所需要的产物，属于基因重组。 例2下列叙述符合基因工程基本原理的是( ) A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因 B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株 C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株 D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上 答案 B 解析基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基
专题一1.4 蛋白质工程地崛起课前预习学案、预习目标 1、简述蛋白质工程地实质及基因工程生产地蛋白质种类. 2 、解释蛋白质工程地基本原理及基本途径. 3、分析蛋白质工程将来地发展前景. 、预习内容 三、提出疑惑 同学们，通过你地自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面地表格中
一、学习目标 1. 举例说出蛋白质工程崛起地缘由. 2. 简述蛋白质工程地原理. 3. 尝试运用逆向思维分析和解决问题. 二、学习重点和难点 1. 教学重点 （1）为什么要开展蛋白质工程地研究？ （2）蛋白质工程地原理. 2. 教学难点 蛋白质工程地原理. 三、学习过程 （一）、蛋白质工程崛起地缘由：1、基因工程地实质：将一种生物地转移到另一处生物体内，后者产生它本不能产地，从而产生新性状. 2．蛋白质工程目地：生产符合人们生活需要地并非自然界已存在地. （二）、蛋白质工程基本原理 1．目标：根据人们对功能地特定需求，对结构进行分析设计. 2．原理：基因改造. 3．过程：预期蛋白质功能→设计结构→推测应有序列→找到对应地序列（基因）.（三）、蛋白质工程地进展和前景 例如：科学家通过对地改造，已使其成为速效型药品；用蛋白质工程方法制成地电子元件，具有、和地特点，因此有极为广阔地发展前景. b5E2RGbCAP 四、当堂检测 1、科学家运用基因工程技术，可以使哺乳动物本身变成“批量生产药物地工厂”，如“乳腺生 物反应器”地培养，就是将“某种基因”通过显微注射法导入哺乳动物地受精卵中，然后，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物.这里地“某种基因”是指：（）p1EanqFDPw A ．乳腺蛋白基因B．药用蛋白基因 C．药用蛋白基因和乳腺蛋白基因地启动子重组在一起D ．药用蛋白基因和细菌质粒基因重组在一起2、下列有关基因工程技术地叙述，正确地是( ) A．重组DNA技术所用地工具酶是限制酶、连接酶和运载体B．所有地限制酶都只能识别同一种特定地核苷酸序列C．选用细菌作为重组质粒地受体细胞是因为细菌繁殖快D．只要目地基因进入了受体细胞就能成功实现表达 3、PCR技术地原理类似于细胞内DNA地复制，短时间内就可以在体外将目地基因扩增放大几百万倍. 下
专题1 基因工程 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过________________________，赋予生物以 _____________________，创造出______________________________________。基因工程是在____________上进行设计和施工的，又叫做__________________。 1. （1 （2 （3 2. (1)两种DNA ②区别：E· (2)与DNA 酸二酯键。 3. （1 （2 _____________________的双链___________DNA （3）其它载体： _________________________________ (二)基因工程的基本操作程序 第一步：__________________________ 1.目的基因是指： ______________________________________________________ 。 2.目的基因可采取_______________-获得，也可以用_____________________。人工合成目的基因的常用方 法有________________和_________________。 3.PCR技术扩增目的基因 （1）原理：_____________________ 将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是________________，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 _______________。此方法的受体细胞多是 ____________。将目的基因导入微生物细胞：★原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少， 最常用的原核细胞是 ____________，其转化方法是：先用 ________处理细
第一节 基因工程的概述 能分析出基因工程的载体所具备的条件。 一、基因工程的诞生和发展 1．基因工程的理论基础 （1）艾弗里证明了DNA 是__________；沃森和克里克阐明了DNA 分子的______________；尼伦贝格等破译了__________。 （2）限制性__________酶和__________酶等工具酶、质粒等载体和________酶的发现，直接促使了基因工程的诞生。 （3）基因工程的诞生和发展经历了三个时期：1973～1976年为________，1977～1981年为________，1982年以后为__________________________。 1973年，美国科学家______等将两种不同来源的DNA 分子进行体外重组，并首次实现了重组DNA 分子在大肠杆菌中的表达，创立了______________的新技术——基因工程。 2．基因工程 基因工程是指在体外通过人工“______”和“______”等方法，对生物的基因进行______和__________，然后导入受体细胞并使重组基因在受体细胞中______，产生人类需要的________的技术。因而，基因工程又称为____________。基因工程是在基因水平上操作、改变生物的________的技术。 预习交流 根据基因工程的概念分析，基因工程的操作对象、操作环境、操作水平和基本方法分别是什么？ 二、基因工程的工具——酶与载体 1．限制性核酸内切酶——分子手术刀 科学家们陆续发现了____________限制性核酸内切酶。每种限制性核酸内切酶只能识别特定的__________，并在特定的位点上切割DNA 分子。 大部分限制性核酸内切酶在切开DNA 双链时，切口处的两个末端都带有伸出的由若干特定核苷酸组成的单链，这种单链称为“__________”。 少部分限制性核酸内切酶在切开DNA 双链时产生“__________”。 2．DNA 连接酶——分子针线 DNA 连接酶可将用同一种______________切割形成的“__________”或“__________”连接起来。 3．载体——将外源基因导入受体细胞的运载工具 常用的载体有______、__________、____________等。其中______是最早应用的载体。它是细菌细胞中的一种很小的____状DNA 分子。 预习交流 1．限制性核酸内切酶主要分布在哪里？其本质是什么？ 2．载体有什么作用？ 三、基因工程的一般过程和技术 基因工程是现代生物技术的核心，其基本过程包括五大步骤。
选修三专题一第3节基因工程的应用 一、教学目标 1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。 2.关注基因工程的进展。 3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。 二、教学重点和难点 1.教学重点 基因工程在农业和医疗等方面的应用。 2.教学难点 基因治疗。 三、教学过程 1、转基因生物与目的基因的关系 转基因生物目的基因目的基因从何来 抗虫棉Bt毒蛋白基因苏云金芽孢杆菌抗真菌立枯丝核菌的烟草几丁质酶基因和抗毒素合成基因 抗盐碱和干旱作物调节细胞渗透压的基因 耐寒的番茄抗冻蛋白基因鱼 抗除草剂大豆抗除草剂基因 增强甜味的水果降低乳糖的奶牛 甜味基因肠乳糖酶基因 生产胰岛素的工程菌人胰岛素基因人 讨论： 1、用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列举的血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？（乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好； ③成本低；④易提取。） 简介：动物乳腺生物反应器 1987年美国科学家戈登（Gordon）等人首次在小鼠的奶中生产出一种医用蛋白──tPA （组织
型纤溶酶原激活物），展示了用动物乳腺生产高附加值产品的可能性。利用动物乳腺生产高价值产 品的方式称为动物乳腺反应器。 为什么要用动物乳腺作为反应器生产高价值的蛋白质产品呢？这是因为动物乳房是一种高度分化的专门化腺体，合成蛋白质的能力非常强，尤其是一些经过长期的遗传改良，专门产奶的乳用动物品种，蛋白质合成能力更是惊人。一头优质奶牛，一年可产奶10 000 kg。即便是一只奶山羊，一年也可产奶2 000 kg。 动物乳腺生物反应器归纳起来有四大优点：①产量高，且易收获目标产品，可以随乳汁分泌而排出动物体外；②目标产品的质量好。动物乳腺组织不仅具有按遗传信息流向合成蛋白质的能力，而且具备一整套对蛋白进行修饰和加工的能力，如糖基化、羧化、磷酸化以及分子组装等，而微生物和植物系统都不具备这种全面的蛋白质后加工能力；③产品成本低；④从奶牛中提取产品，操作比较简单。 正因为利用动物乳腺生物反应器生产高附加值的产品有上述优点，目前利用动物乳腺生物反应器生产医用蛋白质已成为一种风险投资产业，受到科学家、商界和医药界的高度重视。目前瞄准的目标医药产品有：①血液蛋白质，如表1-2所示，这些血液蛋白质有巨大的经济效益，其中利用奶牛生产的凝血酶Ⅲ已通过第三期临床实验，即将投放市场。②第二代医用蛋白质，主要有抗体、降钙素、人的生长激素、胰岛素等药物蛋白，乳白蛋白、乳铁蛋白等营养蛋白，疫苗，组织修复物等。③生产“人源化牛奶”，即用成人的乳蛋白基因替代牛的乳蛋白基因，使牛奶变成像人奶的一种基因工程奶。 动物乳腺生物反应器的做法与转基因动物的操作是相同的，只是为了将目标产品在乳汁中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，即在目标产品蛋白质编码框的前面加上乳腺组织中特异表达的启动子等，构建成表达载体后通过注射导入受精卵中，再将其送入母体动物内，发育成动物个体，这个转基因动物就会在奶中产生所需要的目标产品。 2、用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？ 用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。 不同之处：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。 操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）→构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。
生物选修三 易考知识点背诵 专题1 基因工程 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA 重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源： 主要是从原核生物（微生物）中分离纯化出来的。 （2）功能： 能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果： 经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端（中心轴线的两侧）和平末端（中心轴线） EcoRⅠ)能识别GAATTC序列，SmaI识别CCCGGG序列: 他们识别的核苷酸序列不同,但是切点都是在G↓C之间。 （4）比较有关的DNA酶 （1）DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基 （2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。注意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。 （3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。 （4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。注意比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同点。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别： E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4D NA连接酶来自T4噬菌体，能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同： DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件： ①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。 ③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 （2）运载体使用的目的：①是用它做运载工具，将目的基因转运到宿主细胞中去。②是利用它在受体细胞内对目
专题一基因工程 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在 DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 黏性末端：当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。 平末端：当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coli DNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coli DNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的 磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效 率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是 DNA连接酶DNA聚合酶不同点连接的DNA 双链单链 模板不要模板要模板 连接的对象2个DNA片段单个脱氧核苷酸加到已存在的单链DNA片段上相同点作用实质形成磷酸二酯键 化学本质蛋白质 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。 ③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 ④对受体细胞无害。 （2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。 （1）获取方法：从基因文库中获取目的基因
DNA重组技术基本工具的教学设计 设计思路 “DNA重组技术的基本工具”这节课位于人教版高中生物选修三第一专题第一节第二课时。基因工程是现代生物技术的核心内容，通过模拟DNA重组过程，将具体的操作程序有机联系起来，加深对这一程序的理解，有利于提高学生的认知水平和接受能力。针对重点难点对教学内容进行结构化处理，并与基因工程的实际操作练习起来；在模拟探究的过程中不断生成问题，引导学生依据载体的特点，按照相似性原理，选择和建立模型，进而对模型进行“剪”与“连”等操作，并分析操作结果。 教学分析 1．教材分析 重点：DNA重组技术的三种基本工具 难点：载体的特点及应用 2．学情分析 通过上一节课的学习，学生们已初步掌握了“DNA重组技术的基本工具”有哪些，其作用是什么。但这些基本工具在实际应用中如何发挥作用，是非常抽象的内容，仅仅靠学生的想象，很难真正理解并融会贯通；同时，中学生的心理发育特点，决定了他们更乐于通过实际动手操作来解决遇到的问题，同时对自己新发现的问题有更加强烈的探究欲望。 3．教学条件分析 对于本节课的教学设计而言，需要如下教学条件：电脑，投影仪，彩色复印纸，剪刀，双面胶。 教学目标 简述基因工程原理及基本操作程序 掌握基因工程基本操作程序的四个步骤 通过动手操作、小组合作，提高学生自主学习及合作探究的能力。 教学策略与手段 教学模式：探究式教学，通过创设问题情境，在分析问题、解决问题的过程中不断生成一系列新的问题，培养学生的自学能力，以及探究和思维能力。 教学策略：利用教学多媒体，自制教具，使抽象的问题形象化，引导学生自主动手操作，解决每一程序中的技术难点和重点。 教学手段：PPT，自制教具，投影仪等综合教学辅助工具。本节课模拟探究的是载体与目的基因的连接，所以将教材提供的碱基序列加以调整，用彩色打印纸打印，如图：
【成才之路】2016高中生物专题1基因工程综合检测新人教版选 修3 时间45分钟，满分100分。 一、选择题（每小题3分，共60分） 1. 下列关于基因工程技术的叙述，正确的是 （） A. 切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列 B. PCF反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应 C. 载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因 D. 抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达 ［答案］D ［解析］本题考查基因工程的相关知识。不同的限制性核酸内切酶特异性地识别核苷序 列不同，A错误；酶具有专一性，PCF反应中温度的周期性改变是为了不同的酶将DNA解旋、扩增，B错误；载体质粒通常采用抗生素抗生基因作为筛选标记基因，C错误；基因成功插入也未必会表达，D正确。解答此类题目一定要准确把握基因工程的步骤、基因工程的工具。 2. 下列关于基因工程的说法中，正确的是（） A. 基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进行的操作 B. 目前基因工程中所有的目的基因都是从供体细胞中直接分离得到的 C. 只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功表达 D. 基因工程能使科学家打破物种界限，定向改造生物性状 ［答案］D ［解析］基因工程是在分子水平上进行的操作，目前获取目的基因的方法有从基因文库 中获取、利用PCR技术扩增和人工合成三种。检测出受体细胞中含有目的基因，只能证明目的基因已导入受体细胞，目的基因是否翻译成蛋白质要用抗原一抗体杂交法检测。 3. 甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法, 以下说法中错误的是（ 某细曲前DNA I Tl I I T11 liT I TT I TlTF lb 帀 A. 甲方法可建立该细菌的基因组文库 B. 乙方法可建立该细菌的cDNA文库
高中生物选修3第一章基因工程习题 1. SARS 病毒能引起非典型肺炎，医生在治疗实践中发现，非典病人治愈后，其血清可用于 治疗其他非典病人。有三位科学家分别从三个不同的方面进行了研究，其研究的方向如下图 所示。请根据下图回答： SARS 病毒 [丙的研究] 抽取血清 蛋白质X [乙的研究] 注射 注射 灭活或 培养 非典病人B 治愈的病人B 非典病人D 减毒处理 动物实验 健康人C 健康人C 健康人C 治愈的病人D （1）从免疫学的角度看，SARS 病毒对于人来讲属于 ，治愈的病人A 的血清中因 为含有 ，所以可用来治疗“非典”病人B 。 （2）甲的研究中，所合成或生产的蛋白质X 是 ，它可以通过化学的方法合成，也 可以通过生物学方法—— 技术生产。 （3）乙的研究目的主要是制造出 以保护易感人群。图中使健康人C 获 得抵抗“非典”病毒能力的过程，属于免疫学应用中的 免疫。 （4）图中丙主要研究不同国家和地区SARS 病毒的异同，再按照免疫学原理，为研究一种 或多种 提供科学依据。 2. 聚合酶链式反应(PCR 技术)是在实验室中以少量样品DNA 制备大量DNA 的生化技术， 反应系统中包括微量样品DNA 、DNA 聚合酶、引物、足量的4种脱氧核苷酸及ATP 等。 反应中新合成的DNA 又可以作为下一轮反应的模板，故DNA 数以指数方式扩增，其简要 过程如右图所示。 （1）某个DNA 样品有1000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A:G:T:C=1:2:3:4，则 经过PCR 仪五次循环后，将产生 个DNA 分子，其中需要提供胸腺嘧啶脱氧核苷酸的 数量至少是 个。 （2）分别以不同生物的DNA 样品为模板合成的各个新DNA 之间存在差异，这些差异是 。 （3）请指出PCR 技术与转录过程的三个不同之处： ① 。 ② 。 ③ 。 3. 逆转录病毒的遗传物质RNA 能逆转录生成DNA ，并进一步整合到宿主细胞的某条染色 体中。用逆转录病毒作为运载体可用于基因治疗和培育转基因动物等。 （1）病毒在无生命培养基上不能生长，必须依靠活细胞提供 循环重复 [甲的研究] 用激素等治疗 非典病人A 治愈的病人A 健康人合成或生产 其他辅助治疗 接种 提纯、
醛酸酶基因的控制下，转录形成mRNAmRNA指导多聚半乳糖醛酸酶的合成，在多聚半乳糖醛酸酶的作用 下，细胞壁结构被破坏导致细胞软 化。 而在图1-6中，应用基因工程技术，番茄细胞中导入了抗多聚半乳糖醛酸酶基因，转录形成的mRNA不为蛋白质编码，而与指导多聚半乳糖醛酸酶合成的mRNA互补配对，使mRNA 不能翻译产生多聚半乳糖醛酸酶，达到番茄抗软化的目的。 并强调，抗多聚半乳糖醛酸酶基因是外源的目的基因。 对于活动中的“分析2 ”提示学生可以参考图1-6进行设计。 三、对学生进行课堂检测，反馈教学效果。 1. 在基因工程中，若目的基因 是真核生物的某基因，则用鸟枪法和合成法获得的目的基因有差异。下列关于这种差异的叙述中，正确的是（） A鸟枪法获得的目的基因不含内含子 B合成法获得的目的基因含有内含子 C合成法获得的目的基因需要用限制性内切酶处理 D鸟枪法获得的目的基因需要用限制性内切酶处理 2. 下列获取目的基因的方法中 需要模板链的是（） ①从基因文库中获取目的基因 ②利用PCR技术扩增目的基因 ③反转录法 ④通过DNA合成仪利用化学方法人 工合成 A①②③④B①②③ C②③④D②③ 3. 在基因工程技术中，下列何种目的基因一般以直接分离基因的方法获得（）A人的胰岛素基因B蚕的蚕丝蛋白基因C芽孢杆菌的抗虫蛋白D采豆储臧蛋白基因 4. 下列各项中，不可作为基因学生在老师的指导下依次认真分 析图1-5和图1-6。 学生参考教材中的图1-6进行设计：如果以大肠杆菌为受体，以人生长激素基因为目的基因，通过基因工程生产人生长激素的过程。
工程中的标记基因的是（） A抗性基因B发光基因 C产物具有颜色反应的基因 D储藏蛋白的基因 5. 培育转基因植物时，理想的 运载体是（） A 土壤农杆菌 B 大肠杆菌C硝化细菌 D 枯草杆菌 6. （多选）下列关于基因工程 的说法中，正确的是（） A基因工程可以定向地改变生物的性状 B基因工程可以克服远缘杂交不亲和的障碍 C基因工程可以从根本上治疗遗传病 D基因工程可以改善粮食作物的蛋白 质含量课后： 四、布置课后作业。 学生自我小结。 § 1.1基因工程的概述 -、基因工程的一般过程与技术 1. 基因工程的一般过程 2. 例：抗软化番茄是如何培育出来 的? 教学札记 三、其他补充教学资料（各位教师根据各班教学 特点选择补充资料，可另附纸）学生认真完成课堂检测的题目, 检查自己学习的效果。 板书设计
2021人教版高中生物选修三《基因工程的应用》word 教案 教学建议 1.本节可将教材中提供的实例列表总结,给出具体的转基因生物,指导学生整理教材中提供的信息,填写出相应的目的基因及其来源,增强学生分析、处理信息的能力。 2.将“基因工程的概念与原理”与本节内容一起学习,加强学生对基因工程概念的明白得,通过一个又一个转基因生物实例,能更好明白得“DNA分子水平”“定向改造生物性状”“基因重组”等基因工程这一概念中的关键词。既能学好概念,反过来又能关心学习基因工程的实例。 3.教材中的一些难点,如关于乳腺生物反应器、工程菌、基因治疗等,可适当讲解。关于乳腺生物反应器,其差不多过程与其他转基因动物操作过程相同,不同之处可单独提出,如需要使用乳腺组织中特异表达的启动子。关于工程菌,可结合基因工程操作程序以及微生物生长和代谢的特点,说明用其生产药物的优越性。关于基因治疗,可结合教材中的具体实例归纳出大致治疗过程。 参考资料 基因治疗 1.基因治疗的定义 基因治疗狭义上指用具有正常功能的基因置换或增补患者体内有缺陷的基因,从而达到治疗疾病的目的。而广义上指把某些遗传物质转移到患者体内,使其在体内表达,最终达到治疗某种疾病的方法。 2.基因治疗的分类 (1)基因治疗按基因操作方式分为两类,一类为基因修正和基因置换,立即缺陷基因的专门序列进行矫正,对缺陷基因精确地原位修复,不涉及基因组的其他任何改变。通过同源重组即基因打靶技术将外源正常的基因在特定的部位进行重组,从而使缺陷基因在原位特异性修复。另一类为基因增强和基因失活,是不去除专门基因,而通过导入外源基因使其表达正常产物,从而补偿缺陷基因等的功能;或特异封闭某些基因的翻译或转录,以达到抑制某些专门基因表达的目的。 (2)按靶细胞类型又可分为生殖细胞基因治疗和体细胞基因治疗。广义的生殖细胞基因治疗以精子、卵子和早期胚胎细胞作为治疗对象。由于当前基因治疗技术还不成熟,以及涉及一系列伦理学问题,生殖细胞基因治疗仍属禁区。在现有的条件下,基因治疗仅限于体细胞基因治疗。 3.基因治疗的差不多步骤 (1)目的基因的转移:在基因治疗中迄今所应用的目的基因转移方法可分为两大类:病毒方法和非病毒方法。基因转移的病毒方法中,RNA和DNA病毒都可用作基因转移的载体。常用的有反转录病毒载体和腺病毒载体。转移的差不多过程是将目的基因重组到病毒基因组中,然后让重组病毒感染宿主细胞,以使目的基因能整合到宿主基因组内。非病毒方法有磷酸钙沉淀法、脂质体转染法、显微注射法等。 (2)目的基因的表达:目的基因的表达是基因治疗的关键之一。为此,可运用连锁基因扩增等方法适当提高外源基因在细胞中的拷贝数。在重组病毒上连接启动子或增强子等基因表达的操纵信号,使整合在宿主基因组中的新基因高效表达,产生所需的某种蛋白质。 几个重要概念 1.干扰素:是指动物或人体受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白,几乎能抗击所有病毒引