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第3节基因工程的应用【课程标准】举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。
【素养目标】1.科学思维:基于基因工程在农牧、医药和食品等行业应用的实例,说明基因工程给社会带来的巨大进步。
2.社会责任:基于基因工程在各方面发展的前景,理性看待基因工程的安全性。
你听说过转基因鲤鱼吗?转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%,它在142天后平均体重达到648 g。
除生长速度快,转基因鲤鱼对饵料的利用率也非常高,这两个因素使得转基因鲤鱼的养殖经济效益比非转基因鲤鱼提高125%。
观看视频《快速生长的转基因黄河鲤鱼》。
思考:1.提高鲤鱼生长速度的目的基因是什么?2.你还知道哪些转基因生物?基因工程有哪些方面的应用?一、基因工程在农牧业方面的应用连一连:基于基因工程在改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面的应用,将下列转基因生物和选用的目的基因连线。
【警示】转基因抗虫植物与转基因抗病植物是不同的,转基因抗病植物可以抵抗病毒、真菌等,但不能抗虫。
二、基因工程在医药卫生领域的应用判一判:基于基因工程在医药卫生领域的成果和应用,判断正误。
①对微生物或动植物的细胞进行基因改造,使它们能够生产药物。
(√)②乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。
(×)提示:需将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子重组在一起后导入受精卵中。
③转基因动物需要进入泌乳期才能成为“乳腺生物反应器”。
(√)④用转基因动物做器官移植的供体时,只能通过抑制供体动物抗原决定基因的表达来解决免疫排斥的问题。
(×)提示:还可以设法除去抗原决定基因。
思考:作为乳腺生物反应器的动物,对性别有怎样的要求?提示:应为雌性动物。
三、基因工程在食品工业方面的应用1.基因工程菌:用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类。
2.选一选:以下叙述属于基因工程在食品工业方面应用的是①③。
高中生物选修三基因工程知识点总结
高中生物选修三(基因工程)知识点总结如下:
1. 基因工程的基本步骤:
- 分离基因:从目标DNA序列中分离特定的基因。
- 转录:将分离得到的基因转录成RNA。
- 修饰:对转录后的基因进行修饰,使其更具表达效果。
- 克隆:用适当的载体将修饰过的基因导入目标细胞中。
- 表达:使目标细胞中导入的基因表达。
2. 基因工程的主要方法:
- 重组DNA技术:包括文库制备、扩增和筛选。
- 外源DNA片段导入技术:包括限制性内切酶消化、连接、转化、融合等。
- 自组织培养技术:包括离心、培养基选择、细胞培养等。
- 基因编辑技术:包括CRISPR/Cas9、CRISPR-Cas13a等。
3. 基因工程的应用:
- 细胞治疗:通过基因工程手段治疗一些遗传性疾病。
- 农业育种:通过基因工程技术改良作物品质和产量。
- 生物恐怖袭击防御:通过基因工程技术检测和防御生物恐怖袭击。
- 环境污染治理:通过基因工程技术处理污染物。
4. 基因工程的限制:
- 伦理和道德问题:基因工程技术可能会带来未知的伦理和道德
问题。
- 技术成本:基因工程技术相对其他技术更为复杂,成本较高。
- 技术安全:基因工程技术的安全性需要持续进行研究和维护。
5. 基因工程的安全性问题:
- 基因突变:基因工程过程中可能会引发基因突变,导致不良后果。
- 质量控制:基因工程技术的产品需要进行质量控制,以确保其质量和稳定性。
1．2 基因工程的基本操作程序阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测和鉴定等步骤。
知识点一 目的基因的获取1.目的基因：主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。
2.目的基因的获取方法 (1)从基因文库中获取①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA 片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。
②种类⎩⎪⎨⎪⎧基因组文库：包含一种生物所有的基因部分基因文库：包含一种生物的一部分基因③提取依据：基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA ，以及基因的表达产物蛋白质等特性。
(2)利用PCR 技术扩增目的基因①PCR 的含义：是一项在生物体外复制特定DNA 片段的核酸合成技术。
②目的：短时间内大量扩增目的基因。
③原理：DNA 双链复制。
④过程第一步：加热至90～95 ℃，DNA 解链；第二步：冷却至55～60 ℃，引物结合到互补DNA 链；第三步：加热至70～75 ℃，热稳定DNA 聚合酶(Taq 酶)从引物起始进行互补链的合成。
如此重复循环多次。
⑤特点：指数形式扩增。
(3)人工合成如果目的基因较小，核苷酸序列又已知，可通过DNA 合成仪用化学方法人工合成。
1．cDNA 文库与基因组文库的区别2.PCR过程优点操作简单专一性强可在短时间内大量扩增目的基因专一性强，可产生自然界中不存在的新基因缺点工作量大、盲目性大、专一性差操作过程较麻烦，技术要求过高需要严格控制温度、技术要求高适用范围小1．下列有关获取目的基因的方法的叙述，错误的是()A．直接分离目的基因的方法的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性B．由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，一般使用人工合成的方法C．目前人工合成基因的方法主要有两种，分别是反转录法和化学合成法D．PCR技术的原理是DNA复制，需要RNA聚合酶催化DNA合成[解析]选D。
人教版高中生物选修三知识点汇总(背诵版)专题一基因工程1.2.3.4.5.6.7.8.9.基因工程的场所？（生物体外）基因工程操作水平？（DNA分子水平）基因工程利用的技术？（基因重组和转基因技术）基因工程的原理？（基因重组）基因工程的别名？（DNA重组技术）基因工程的目的？（获得人类需要的基因产物）基因工程/DNA重组技术的基本工具？（限制性核酸内切酶（限制酶），DNA连接酶，载体）工具酶？（限制酶，DNA连接酶）限制酶的分布？（主要分布在原核生物中）限制酶的作用部位？（磷酸二酯键）10.限制酶的特异性？（限制酶只能识别特定的双链DNA 序列，并在特定的切割位点切割）11.限制酶的专一性？（不同的限制酶识别不同的核苷酸序列）12.限制酶作用的结果是？（形成黏性末端或平末端）13.DNA连接酶的种类？（2类。
来自大肠杆菌的E.coliDNA连接酶（只能催化连接黏性末端），来自T4噬菌体的T4DNA连接酶（既能催化连接黏性末端也能连接平末端））14.DNA连接酶的作用位点？（磷酸二酯键）15.DNA连接酶和DNA聚合酶的区分？（DNA连接酶催化连接DNA片断，不需要模板，DNA聚合酶催化连接单个脱氧核苷酸，需要模板）16.载体的种类？（质粒（最常用），λ噬菌体的衍生物，动植物病毒）17.作为载体必备的条件？（能够在受体细胞中稳定存在并自我复制，对受体细胞无害，有一个或多个酶切位点，具有标志基因）18.质粒？（独立于拟核之外的小型环状双链DNA 份子）19.标志基因的作用？常用的有？（供重组DNA的鉴定和选择）（四环素抗性基因，氨苄青霉素抗性基因）20.基因工程中使用的质粒是否是天然质粒？（不是，使用的是人工改造过的天然质粒）21.基因工程的基本操作程序的步骤？（4个，获取目的基因，基因表达载体的构建（核心工程），将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定）24.PCR（多聚酶链式回响反映）技术的原理？（DNA复制）25.PCR技术操作环境？（生物体外，在PCR扩增仪中）26.PCR与DNA复制不同之处？（前者不需要解旋酶，高温解旋，后者要用解旋酶解旋；前者的DNA聚合酶要求热稳定性高，后者环境温和不需要热稳定性高的DNA聚合酶）（PCR技术中需要一种特殊的酶：Taq酶，又叫热稳定性DNA聚合酶）27.若基因较小，核苷酸序列，则能够通过DNA合成仪？（用化学方法直接人工合成）28.基因表达载体？（不同生物构建的表达载体有差别，但都需具备四部分：启动子，终止子，目的基因，标记基因）（复制原点）29.启动子和起始密码子，终止子和终止密码子？（启动子和终止子是DNA，起始密码子和终止密码子是RNA。
