高中生物 第1章 第2节 基因工程的原理和技术教案 浙科版选修3-浙科版高中选修3生物教案

高中生物《基因工程的原理和技术》学案1 浙教版选修3【学习目标】1、简述基因工程的原理2、描述基因工程基本步骤的几个步骤3、举例说出筛选含有目的基因的受体细胞的原理【学习过程】1、总结基因工程的五个步骤。

2、阅读课文，归纳总结目的基因的获取方法和过程。

3、阅读课文，总结形成重组DNA分子的过程。

4、阅读课文，总结将目的基因导入受体细胞。

5、阅读课文，总结筛选含有目的基因的受体细胞。

6、阅读课文，总结目的基因的表达的鉴定方法。

【知识梳理】1、目的基因的获取2、形成重组DNA分子（基因工程的核心）3、将目的基因导入受体细胞4、筛选含有目的基因的受体细胞5、目的基因的表达【典题解悟】1、下列有关基因工程技术的正确叙述是A、重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B、所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C、选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D、只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达答案：C 解析：基因操作的工具有限制酶、连接酶，一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列。

运载体是基因的运输工具，目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才说明目的基因完成了表达，基因工程的结果是让目的基因完成表达，生产出目的基因的产物，选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖。

2、基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）A、人工合成基因B、目的基因与运载体结合C、将目的基因导入受体细胞D、目的基因的检测和表达答案：C解析：人工合成基因时，不管是化学方法合成还是反转录法合成，都要涉及到双链的互补；目的基因与运载体结合过程中，黏性末端的黏合就是通过互补的碱基配对完成的；目的基因的检测和表达过程中基因表达的转录和翻译阶段肯定有互补现象发生。

而C选项中的目的基因导入受体细胞，是将重组DNA分子从细胞外转移到细胞内的过程，不涉及到碱基互补配对。

第二节关注基因工程[学习导航] 1.举例说出基因工程在动、植物方面的应用。

2.举例说明基因诊断和基因治疗的原理和过程。

3.关注转基因生物的安全性问题。

4.举例说出生物武器的危害。

[重难点击] 1.基因工程在动、植物方面的应用。

2.基因治疗的原理和过程。

方式一基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的几十年间，得到了飞速的发展，目前已经成为生物科学的核心技术。

基因工程在实际应用领域——农牧业、工业、环境、能源和医疗卫生等方面，也展示出美好的前景。

我们今天就一起来分享一下它的成果吧！方式二胰岛素是治疗糖尿病的特效药。

一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100 kg胰腺只能提取4～5 g胰岛素。

用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。

1979年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。

1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了30%～50%。

可以看出利用转基因微生物生产药物与传统的制药相比的优越性：无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品、降低生产成本，减少生产人员和管理人员，而且可以解决传统制药中原料来源不足的问题。

基因工程取得了哪些丰硕成果，还有哪些进展，让我们一起来学习吧。

一、植物基因工程和动物基因工程1．植物基因工程(1)应用领域①用于提高农作物的抗除草剂、抗虫、抗病和抗盐碱能力等方面。

②改善农作物的品质和利用植物生产药物等方面。

(2)应用实例2．动物基因工程(1)应用领域：改善畜产品品质、提高动物生长速度、生产药物、作器官移植供体等。

(2)应用实例(连线)：答案①—B—a ②—C—b ③—A—c3．转基因生物(1)含义：利用基因工程技术导入外源基因培育出的、能够将新性状稳定地遗传给后代的生物。

(2)优点：能打破常规育种难以突破的物种之间的界限。

1．培育抗逆作物的意义(1)从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性：减少了化学农药的使用量，降低了环境污染。

基因工程(1)广义的原理——人为条件下的基因重组(2)异种生物的DNA分子能够拼接的基础①DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。

②双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。

③双链DNA都遵循碱基互补配对原则。

(3)外源基因在异种生物体内表达的理论基础①基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能的基本单位，具有相对独立性。

②遗传信息的传递都遵循中心法则所阐述的信息流动方向。

③生物共用一套遗传密码。

2．基因工程的三大操作工具(1)“分子手术刀”——限制性核酸内切酶①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切割方式：(2)“分子缝合针”——DNA连接酶①作用：缝合两个DNA片段之间的磷酸二酯键。

②作用示意图：③结果：将两个DNA片段连接起来。

(3)“分子运输车”——载体①作为载体的必备条件：a．有一个或多个限制性核酸内切酶切割位点，供外源DNA片段插入。

b．具备自我复制能力，且能在受体细胞中复制并稳定保存。

c．带有标记基因，供重组DNA的鉴定和筛选。

d．必须是安全的，不会对受体细胞有害。

e．大小适中的DNA分子。

②作用：a．作为运载工具将目的基因转移到宿主细胞中。

b．利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。

③常用的载体是质粒、λ噬菌体和动植物病毒等。

④质粒的本质：质粒是细菌拟核DNA外的能自我复制的小型双链环状DNA分子。

回答下列有关基因工程的问题。

(1)基因工程中使用的限制性核酸内切酶，其特点是______________________________________________________________。

下图四种质粒含有E1和E2两种限制性核酸内切酶的识别位点，Ap r表示抗青霉素的抗性基因，Tc r表示抗四环素的抗性基因。

(2)将两端用E1切开的Tc r基因与用E1切开的质粒X­1混合连接，连接后获得的质粒类型有__________。

选修3 现代生物科技专题第一章基因工程一、课标内容：1．简述基因工程的诞生。

2．简述基因工程的原理及技术。

3．举例说出基因工程的应用。

4．简述蛋白质工程。

二、教学要求第一节工具酶的发现和基因工程的诞生第二节基因工程的原理和技术第三节基因工程的应用第四节基因工程的发展前景（选学）三．教学建议1．课时建议（共计5课时）（1）“第一节工具酶的发现和基因工程的诞生”教学重点是限制性核酸内切酶的作用及作用特点、DNA连接酶的作用、质粒在基因工程中的作用。

由于涉及到分子水平的生物技术，学生这方面基础相对薄弱，所以DNA连接酶的作用、质粒在基因工程中的作用是本节教学的难点。

本节核心概念较多，又是本章内容的开端，建议教师采用多媒体，设置问题串，采用讨论、讲授的方式，把学生引入内容情景，使学生在分析探讨相关问题的基础上，最后形成对基因工程工具酶的基本认识。

（2）“第二节基因工程原理和技术”教学重点和难点是基因工程的原理及基因工程的基本操作步骤。

本节内容的教学，建议在回顾上节课的限制性核酸内切酶、DNA连接酶及质粒等知识的基础上，引导学生观察基因工程基本操作步骤示意图，采用讨论、推理的方法，形成对基因工程的原理及技术的概括性认识。

（3）“第三节基因工程的应用”教学重点是基因工程与遗传育种、基因工程与癌症治疗以及设计一个用基因工程技术解决生活中的疑难问题的方案。

由于设计层次要求较高，学生平时练习机会较少，因此，“活动：设计一个用基因工程技术解决生活中的疑难问题方案”是本节的教学难点。

本节内容安排2课时（不包括活动1课时）。

第一课时是开展“设计一个用基因工程技术解决生活中的疑难问题方案”的教学活动。

建议先分组，组织学生讨论确定生活中的疑难问题，教师巡回指导，提醒学生注意选题的角度及可行性，然后开展全班交流，由学生说明选题理由，教师最后对各组的汇报做点评。

第二课时是在上一课时基础上展开。

由于本节课内容所涉及的领域进展迅速，建议教师积极引导和组织学生查阅有关资料，设置一些问题情景，组织学生开展口头交流、讨论等活动。

第2课时基因工程的原理和技术[学习目标] 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基因重组，并发生在不同种生物间，打破了物种间的界限，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，可以通过细胞的胞吞作用进入细胞内，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将其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”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内，使目的基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物，因此，B项为基因工程。

方法技巧正确理解基因工程的5个方面操作对象人们感兴趣的基因(即目的基因) 需要的基本要素多种工具酶、目的基因、载体、宿主细胞等常见目的基因植物的抗虫基因、抗病基因、抗除草剂基因、人胰岛素基因和人干扰素基因等完成的场所体外构建重组DNA分子，宿主细胞内表达完成的结果目的基因稳定和高效地表达，产生人们所需的功能物质二、基因工程的基本操作步骤1.获得目的基因的方法(1)已知序列——①用化学方法合成；②用聚合酶链式反应(PCR)扩增。

第一章基因工程本专题包括基因工程的发展过程；DNA重组技术的基本工具；基因工程的基本操作程序；基因工程的应用；蛋白质工程的崛起等部分。

基因工程是一门20世纪70年代以来新兴的生物科学与工程技术相结合的科学。

也叫DNA重组技术。

它是按照人类的意愿，将某种基因有计划地转移到另一种生物中去的新技术。

现已成为生命科学中发展最快、最前沿的学科，有关生物工程的内容，己成为近几年生物高考的热点内容。

其中基因工程的操作工具和基因工程操作的基本步骤以及基因工程的成果及应用前景将是近年命题的新热点。

基因工程操作的三种基本工具，四项基本操作程序等内容将成为考查学生分析综合问题能力的材料；另外，针对生物工程在医药、食品、农林等高新技术产业中的应用，运用有关的生物知识指导生产和实践，对有关的生产方案、生产过程进行分析、综合评价，这也是高考的另一热点。

有关基因工程的备考，今后高考中可能涉及到本考题的热点问题，有如下几个方面：1.基因工程的基本步骤：目的基因的获取、基因表达运载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因表达的检测与鉴定几个步骤。

2.转基因技术的应用：(1)转基因动植物，如抗虫、抗病、抗逆、抗除草剂，抗倒伏的植物；产肉、产蛋量高、生长快、耐粗饲料的动物；此外，转基因动物为人类异体器官移植提供了可能。

(2)基因药物：如人造胰岛素、人造生长激素、溶血栓的尿激酶原等。

(3)基因治疗：美国对复合型免疫缺陷症的治疗；糖尿病的治疗：许多科学家希望利用基因工程手段将正常的合成胰岛素基因导入患者体内，并准确表达，以此来修复或替代失去正常功能的胰岛B细胞，从而维持机体血糖平衡。

（4）利用遗传工程培养转基因固氮绿色植物的展望。

地球上的固氮途径有三条：生物固氮、工业固氮、高能固氮。

其中，生物固氮是植物可利用氮的主要来源。

固氮生物在农业生产及氮循环中的作用。

在氮循环中有特殊作用的几种微生物，要总结其作用。

在学习生物固氮在自然界中的意义时，要明确生物固氮是植物可利用氮的重要来源，对氮循环与碳循环加以比较，认识这两种物质循环的差异；同时，应具体分析氮循环中几种微生物的特殊作用及其在生态系统中的地位。

第二节基因工程的原理和技术1.基因工程的基本源理是让人们感兴趣的基因(即目的基因 )在宿主细胞中牢固和高效地表达。

2.获得目的基因的方法：①若是目的基因的序列是已知的，可用化学方法合成目的基因，也许用聚合酶链式反响 (PCR) 扩增目的基因。

②若是目的基因的核苷酸序列是未知的，能够从基因文库中获取。

3.操作步骤：①获得目的基因；②形成重组 DNA 分子；③重组 DNA 分子导入受体体细胞；④精选含有目的基因的受体细胞；⑤目的基因表达。

一、基因工程的基本源理1．基本源理：让人们感兴趣的基因( 即目的基因 ) 在宿主细胞中牢固和高效地表达。

2．基因工程的变异种类：基因工程属于可遗传变异中的基因重组。

3．变异特点：实现性状定向改造。

二、基因工程的基本操作步骤1．获得目的基因(1)目的基因：人们所需要的基因，如人的胰岛素基因、植物的抗病基因等。

(2)获得方法：①若是目的基因的序列是已知的，可用化学方法合成目的基因，也许用聚合酶链式反响 (PCR) 扩增目的基因。

②若是目的基因的核苷酸序列是未知的，能够成立一个包括目的基因在内的基因文库，从基因文库中找到目的基因。

2．形成重组DNA分子(1) 平时用相同的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA(如质粒 ) ，形成相同的粘性尾端。

(2)用 DNA连接酶将目的基因和载体 DNA连接在一起，形成重组 DNA分子。

3．将重组DNA分子导入受体细胞(1)常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。

(2)导入方法举例：用质粒作为载体，宿主细胞应入选择大肠杆菌，用氯化钙办理大肠杆菌，增加其细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入大肠杆菌宿主细胞。

4．精选含有目的基因的受体细胞(1) 精选原因：其实不是全部的细胞都采纳了重组DNA分子。

(2)精选方法举例：质粒上有抗生素如四环素的抗性基因，因此含有这种重组质粒的受体细胞就能够在有四环素的培育基中生长，而没有采纳重组DNA分子的细胞则不能够生长，这样就能筛选出含有重组DNA分子的受体细胞。