必修二 遗传与进化 第六章 从杂交育种到基因工程 第2节基因工程及其应用 安徽省远程教育优秀作品 必修二　遗传与进化 第六章　从杂交育种到基因工程 第2节基因工程及其应用 天长市仁和中学 　　程富兵　 教学目标 重点难点 问题探讨 知识结构 教学过程 课后习题 教学反馈 教学参考

教学目标 1、知识目标 (1)简述基因工程的基本原理。 (2)举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。 　(1)简述基因工程的基本原理。 (2)举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。 　(3)收集基因工程所取得的成果以及发展前景。 2、能力目标 　　利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，培养自主学习能力。 3、情感目标 　(1)关注转基因生物和转基因食品的安全性。 　(2)通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发学生对生物知识的兴趣，开阔学生的思路，培养学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心。

重点难点 [学习重点] 　1、基因工程的基本原理 　2、基因工程的安全性问题 [学习难点] 　2、转基因生物与转基因食品的安全

问题探讨 讨论 　　你知道为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上吗？你能推测出，这种基因的嫁接是怎么实现的吗？你能举出一些类似的，与你的生活很密切的一些例子吗？　　

知识结构 一、基因工程的基本内容 二、操作的基本步骤 （一）基因工程的定义 （二）基因工程的工具 1、基因的剪刀—限制性内切酶 2、基因的针线—DNA连接酶 3、基因的运输工具—运载体 二、操作的基本步骤 一 基因工程的基本内容 教学目标： 知识目标 1、基因工程的概念（A）（1） 2、基因操作的工具和基本步骤（A）（2） 能力目标 1、品节基因操作步骤示意图，培养学生的识图能力 2、理解基因操作的原理，培养学生的分析能力 情感目标 培养学生的科学思想和科学研究的能力 教学重点： 基因操作的工具和基本步骤（1、2） 教学难点 1、限制性内切酶和运载体的作用（1） 2、提取目的基因的方法和目的基因导入受体细胞的途径（2） 教学手段和方法： 多媒体课件；引导自学和讨论 课时安排： 第一课时：基因操作的工具 第二课时：基因操作的基本步骤 作业 复习题 1、提取目的基因 2、目的基因与运载体结合 3、目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测与表达

教学过程

一、基因工程 基因工程：即 。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里， 地改造生物的 。 基因拼接技术或DNA重组技术 定向 遗传性状 原 理： 基因重组 操作水平： DNA分子水平 结 果： 定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。 供体细胞 目的基因 受体细胞 获得新性状

二、基因操作的工具

一种限切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点切割 1、基因工程的 种类: 来源: 特点: “ ” 指“ 限制性内切酶 ” 微生物 已发现的有200多种 一种限切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点切割 酶具有专一性 这个特点说明了：

思考: 具有。 基因工程创立的标志 形成的黏性末端不同 不同的限制酶呢？ 2、限制酶的发现有什么意义？ 　　1、被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？ 具有。 不同的限制酶呢？ 形成的黏性末端不同 2、限制酶的发现有什么意义？ 基因工程创立的标志

2：基因工程的 其作用与限制性内切酶相反，作用点相同 “ ” 作用： 指“DNA连接酶” “ ” 作用： 指“DNA连接酶” 连接“梯子”断口的“扶手”而非“梯子”中间的“踏板”。 其作用与限制性内切酶相反，作用点相同

　　连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。

3、基因工程的 质粒、噬菌体和动、 植物病毒等 A、 条 件： 1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 目的基因 A、 条 件： 1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 2、具有多个限制酶切点（每种限制酶切点最好只有一个），以便与外源基因连接 3、具有标记基因，便于进行筛选 质粒、噬菌体和动、 植物病毒等 B、常用 的运载体：

都有侵染或进入宿主细胞的能力 C、它们的共同特点是： 其中质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子.　 标记基因，便于进行检测。

基因的直接分离或人工合成。即获取含有所需要的完整的遗传信息的DNA片段。 三、基因工程基本步骤 第一步：获取目的基因： 基因的直接分离或人工合成。即获取含有所需要的完整的遗传信息的DNA片段。

第二步 目的基因与运载体结合 用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。

通过运载体把目的基因带入某生物体内，并使目的基因在受体细胞内能准确地转录和翻译。 第三步：目的基因的导入 通过运载体把目的基因带入某生物体内，并使目的基因在受体细胞内能准确地转录和翻译。 导入 扩增 为使重组的DNA分子更容易进入受体细胞，通常要用CaCl2，使受体细菌具有更大的通透性。

第四步 目的基因的检测和表达 　　大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中选择出来。 将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。

表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。 无表达产物 有表达产物 表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。

四、基因工程的应用

抗虫害的玉米 1.基因工程与作物育种 转鱼抗寒基因的番茄 抗虫害的玉米 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 抗虫棉 抗虫棉

我国生产的部分基因 工程疫苗和药物 2.基因工程与药物研制 　　许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。

2.基因工程与药物研制 胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。 　　将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!

乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷) 3.转基因生物与转基因食品 生长快、肉质好的转基因鱼(中国) 转基因鲑鱼 乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)

练习： C B 下列各项中，与基因工程无关的是（ ） A、选择“工程菌”生产胰岛素 B、培育转基因抗虫棉 C、人工诱导多倍体 下列各项中，与基因工程无关的是（ ） A、选择“工程菌”生产胰岛素 B、培育转基因抗虫棉 C、人工诱导多倍体 D、利用DNA探针检测应用水是否含有病毒 基因工程中常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是（ ） A、结构简单、操作方便 B、繁殖速度快 C、遗传物质含量少 D、性状稳定，变异少 B

三、转基因生物与转基因食品的安全性 两种观点 不安全：证据 安全：证据 你们的观点？

课后习题 番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成能力，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种，这种转基因番茄已于1993年在美国上市。请回答： 1.促进果实成熟的重要激素是________。 2.在培育转基因番茄的基因操作中，所用的基因的“剪刀”是________________，基因的“针线”是__________，基因的运输工具是_____________， 3.与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是__________、______________、___________________________。 乙烯 限制性内切酶 DNA连接酶 运载体 目的性强 育种周期短 克服远缘杂交不亲合的障碍

教学反馈 一、层次清晰，思路严谨。 　　主要论述了基因工程的基本原理、单元操作、应用战略。，充分表达了基因工程应用的设计思路，线条清晰，有助于学生的理解。 二、完善体系，突出案例。 　　教学中将基因工程及重组DNA技术的原理与应用战略作了系统的归纳整理，使得基因工程的理论技术体系更趋完整与系统。此外，它将重组DNA技术分成切、接、转、增、检五大操作单元，并以大肠杆菌、等受体系统为脉络，全面阐述了基因工程的应用案例。清晰明了。

教学参考 　限制性内切酶及其特点 　　　在生物体内有一类酶，它们能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自身的DNA却无损害。科学家还注意到，这种酶是从DNA分子内部切断DNA的，因此，这种酶称做限制性内切酶。美国生物学家内森斯和史密斯因发现了限制性内切酶而获得1978年度的诺贝尔生理学或医学奖。 　　　限制性内切酶通常能识别4～6个碱基长度的特定DNA序列，并能以特定的模式剪切DNA链。一般来说，被识别的DNA序列是回文序列。这种序列的特点是，当从左右两端分别阅读这段双链DNA的碱基序列时，双链上的碱基序列是相同的。按照切割的方式，限制性内切酶可以分为错位切和平切两种，它们分别产生黏性末端和平末端。 　　　目前大约已有500种限制性内切酶，这些酶的命名方式与EcoRⅠ一样遵循统一的规则。第一个字母是分离出此酶的细菌属名的第一个字母，后两个字母为种名的前两个字母，小写，株系数字通常都省略，罗马数字用来表示从同一个细菌中分离出的不同的限制性内切酶。如HpaⅠ和HpaⅡ就是从同一种细菌中分离出来的第一种和第二种内切酶。

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