高中生物第一章基因工程第3节基因工程的应用浙科版3.

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3课时 基因工程的应用一、基因工程与遗传育种1．转基因植物(1)转基因农作物①抗除草剂，如转基因烟草。

②抗害虫，如转基因棉花。

③抗植物病毒(耐贮存)，如转基因番茄。

(2)转基因花卉：改变花卉的颜色。

2．转基因动物(1)具有多种优良的遗传性状，如转基因鼠、牛、羊。

(2)加快生长速度，如转基因鼠、鱼、猪。

(3)具有抗病能力，如转基因鸡、牛。

探究1——图示解读完善下图，体会转基因植物的优点：1．过程2．培育转基因植物应用了哪些技术？答案 转基因技术、植物组织培养技术。

3．转基因植物的培育原理有哪些？答案 基因重组、植物细胞的全能性。

4．外源基因与Ti 质粒连接需要什么酶？答案 限制性核酸内切酶和DNA 连接酶。

5．转基因植物的培育优点有哪些？答案 培育优点⎩⎪⎨⎪⎧ ①所需时间较短②克服远缘亲本难以杂交的缺陷6．传统育种方法的不足：培育新品种所需时间较长，而且远缘亲本难以杂交。

探究2——理性思维填写下列转基因动物的过程，思考回答相关问题：1．转基因动物的含义：转入了外源基因的动物。

2．转基因动物的培育优点：省时、省力。

3．基因工程技术与传统育种技术的区别例1 (2017·河西区一模)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。

以下相关叙述，正确的是( )A．①、②的操作中使用了限制性核酸内切酶和DNA聚合酶B．③→④过程利用了膜的结构特性，显微镜下观察③细胞的Ti质粒是筛选标志之一C．应用DNA探针技术，可检测④细胞中目的基因是否表达D．一般情况下⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异答案 D解析①、②的操作表示形成重组DNA分子，该过程中使用了限制性核酸内切酶和DNA连接酶，A项错误；光学显微镜下无法观察到质粒，该基因工程可以利用个体水平进行鉴定，即植株的叶片是否具有抗虫效果，B项错误；检测④细胞中目的基因是否表达需要利用抗原—抗体杂交技术或个体水平的检测，C项错误；一般情况下⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异，D项正确。

选修3 第一章基因工程学案（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——（1）来源：主要是从中分离纯化出来的。

（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开，因此具有。

（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：等。

2.“分子缝合针”——（1）功能：缝合。

（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”——（1）载体具备的条件：①能够在宿主细胞内并稳定地_____；②具有____________切点，以便与_______连接；③具有某些，便于进行筛选。

常用的运载体有_______、和________等；（2）最常用的载体是 ,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。

（3）其它载体：(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：编码蛋白质的基因。

2.目的基因序列已知获取方法序列未知获取方法第二步：构建重组DNA分子的方法：第三步：常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。

受体细胞可以是卵细胞（受精卵）、体细胞（经组织培养成为完整个体）将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。

此方法的受体细胞多是受精卵。

将目的基因导入微生物细胞：用处理大肠杆菌，使细胞壁的透性增加。

第四步：；筛选的依据是。

第五步：；表达的标志是。

（三）基因工程的应用1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。

2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。

3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。

（四）蛋白质工程的概念、基本途径蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。

第一节工具酶的发现和基因工程的诞生1.遗传工程泛指把一种生物的遗传物质移到另一种生物的细胞中，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。

2．基因工程的核心是构建重组DNA分子(基因表达载体的构建)，基因工程的基本原理是基因重组。

3．基因工程的技术保障是限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒载体的发现与应用。

4．限制性核酸内切酶是能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。

5．DNA连接酶是将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起，形成重组DNA分子的酶。

6．质粒是基因工程的载体，可将外源基因送入宿主细胞。

一、工具酶的发现和基因工程的诞生1．基因工程概念：把一种生物的遗传物质(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)移到另外一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。

2．基因工程的核心：构建重组DNA分子(基因表达载体的构建)。

3．基因工程的主要理论基础(1)DNA是生物遗传物质的发现。

(2)DNA双螺旋结构的确立。

(3)遗传信息传递方式的认定。

4．基因工程的技术保障：限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒载体的发现与应用。

二、基因工程的工具1．限制性核酸内切酶(又称限制酶)(1)概念：是能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。

(2)来源：主要来自原核生物。

(3)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并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。

(4)结果：产生粘性末端或平末端。

2．DNA连接酶(1)概念：是将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起，形成重组DNA分子的酶。

(2)作用：缝合DNA片段，在基因工程中，可以将外源基因和载体DNA连接在一起。

(3)作用实质：形成核苷酸之间的磷酸二酯键。

3．目的基因的载体——质粒(1)概念：是能够自主复制的双链环状DNA分子。

(2)作用：质粒是基因工程中的载体，将外源基因送入受体细胞中。

(3)最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。

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3节基因工程的应用基因检测1、了解基因Undertand the gene基因是DNA分子上的一个功能片断，是遗传信息的基本单位，是决定一切生物物种最基本的因子；基因决定人的生老病死，是健康、靓丽、长寿之因，是生命的操纵者和调控者。

因此，哪里有生命，哪里就有基因，一切生命的存在与衰亡的形式都是由基因决定的，包括您的长相、身高、体重、肤色、性格等均与基因密不可分。

基因（Gene,Mendeian factor）是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列（即基因是具有遗传效应的DNA 或RNA片段），也称为遗传因子，是控制性状的基本遗传单位。

基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。

2、基因与健康（疾病）有什么关系现代医学研究证明，除外伤外，几乎所有的疾病都和基因有关系。

像血液分不同血型一样，人体中正常基因也分为不同的基因型，即基因多态型。

不同的基因型对环境因素的敏感性不同，敏感基因型在环境因素的作用下可引起疾病。

另外，异常基因可以直接引起疾病，这种情况下发生的疾病为遗传病。

可以说，引发疾病的根本原因有三种：（1）基因的后天突变；（2）正常基因与环境之间的相互作用；（3）遗传的基因缺陷。

绝大部分疾病，都可以在基因中发现病因。

基因通过其对蛋白质合成的指导，决定我们吸收食物，从身体中排除毒物和应对感染的效率。

第一类与遗传有关的疾病有四千多种，通过基因由父亲或母亲遗传获得。

第二类疾病是常见病，例如心脏病、糖尿病、多种癌症等，是多种基因和多种环境因素相互作用的结果。

基因是人类遗传信息的化学载体，决定我们与前辈的相似和不相似之处。

在基因“工作”正常的时候，我们的身体能够发育正常，功能正常。

如果一个基因不正常，甚至基因中一个非常小的片断不正常，则可以引起发育异常、疾病，甚至死亡。

健康的身体依赖身体不断的更新，保证蛋白质数量和质量的正常，这些蛋白质互相配合保证身体各种功能的正常执行。