基因工程的应用导学案(高二生物)

第1页共7页1.3基因工程的应用一、课标解读二、导学指导与检测[来源:]导学指导检测与课堂展示一、植物基因工程硕果累累阅读教材P17相关内容，思考并讨论：1、进入大规模商业化应用阶段的四种转基因作物分别是____________________________________，我国的转基因作物种植面积居世界第_________。2、植物基因工程技术主要用于提高农作物的____________（如抗除草剂、抗早虫、抗病、抗干旱、抗盐碱等），以及改良___________________和利用植物_________________等方面。（一）抗虫转基因植物阅读教材P17——18相关内容，思考并讨论：1、用于培育转基因抗虫植物的杀虫基因主要有哪些？2、转基因抗虫棉是转入何种抗虫基因？来自哪种生物体内？3、抗虫棉的抗虫原理是什么？为什么对人体无毒害作用？4、抗虫转基因植物有何意义？（二）抗病转基因植物阅读教材P18相关内容，思考并讨论：1、引起植物生病的病原微生物主要有哪些？2、抗病转基因植物所含有的基因有哪些？①抗病毒转基因植物：_____________________、_____________________②抗真菌转基因植物：_____________________、_____________________（三）抗逆转基因植物阅读教材P18——191、调节细胞渗透压的基因，提高农作物的__________和__________的能力。2、例举抗逆转基因植物的实例：课题专题一：基因工程1.3基因工程的应用导学案学习目标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。考点解读一、植物基因工程硕果累累二、动物基因工程前景广阔三、基因工程药物异军突起四、基因治疗曙光初照[学习重点基因工程在农业和医疗等方面的应用。学习难点基因治疗第2页共7页内容（四）利用转基因改良植物的品质阅读教材P19相关内容，思考并讨论：1、如何获得富含赖氨酸的转基因玉米？2、怎样获取转基因延熟的番茄？3、怎样获得原本没有的花色变异的转基因牵牛？二、动物基因工程前景广阔阅读教材P20—21相关内容（一）用于提高动物的生长速度（二）用于改善畜产品的品质（三）用于转基因动物生产药物（四）用转基因动物作器官移植的供体1、动物基因工程在哪些方面显示了广阔的应用前景，举例说明。2、什么是乳腺生物反应器？在乳腺生物反应器的制作中，应将药用蛋白基因与什么重组在一起？受体细胞是什么？导入的方法又是什么？3、科学家将药用蛋白基因与_________________基因的启动子等调控组件重组在一起，通过_____________等方法，导入哺乳动物的__________中，然后将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需的药品。4、如何运用基因工程解决器官移植过程中的免疫排斥问题？将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制_______________的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合________技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。二、动物基因工程前景广阔阅读教材P20—21相关内容（一）用于提高动物的生长速度（二）用于改善畜产品的品质（三）用于转基因动物生产药物（四）用转基因动物作器官移植的供体1、动物基因工程在哪些方面显示了广阔的应用前景，举例说明。2、什么是乳腺生物反应器？在乳腺生物反应器的制作中，应将药用蛋白基因与什么重组在一起？受体细胞是什么？导入的方法又是什么？3、科学家将药用蛋白基因与_________________基因的启动子等调控组件重组在一起，通过_____________等方法，导入哺乳动物的__________中，然后将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需的药品。4、如何运用基因工程解决器官移植过程中的免疫排斥问第3页共7页题？将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制_______________的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合________技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。三、基因工程药物异军突起阅读教材P21——23相关内容，思考并讨论：1、什么是“工程菌”？2、我国自行生产的基因工程药物主要有哪些？四、基因治疗曙光初照基因治疗1）.概念：基因治疗是把导入病人体内，使该基因的发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。2）方法：体外基因治疗和体内基因治疗体外基因治疗：先从病人体内获得某种相关细胞，进行培养，然后在体外完成，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内，这种方法叫做体外基因治疗。体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方法叫做体内基因治疗。拓展视野——神奇的基因芯片阅读教材P24——25相关内容，思考并讨论：1、什么是基因芯片？作用是什么？工作原理是什么？基因芯片：通过__________技术，将数以万计、乃至百万计的特定序列的_____________（基因探针），有规律的排列固定于2cm2硅片、玻片等支持物上，构成一个二维DNA探针阵列。作用：主要用于______________工作。工作原理：______________________2、基因芯片诊断技术的特点？说明：对于遗传病治疗最根本的方法是进行基因替换或修复。基因治疗最佳时期理论上是受精卵时期，这样可以使个体的每个细胞都含有正常基因，但在现实生活中是不可能的，因为不可能人人在受精卵时期进行基因检查。其次是对患者进行相关细胞的基因替换，如：对于遗传性糖尿病患者，只对胰腺的B细胞进行基因替换，该个体就能正常分泌胰岛素，糖尿病得以治疗；但这种局部细胞的基因替换，并没有改变其它部位细胞的基因，如精原细胞，其后代很大可能还会患遗传性糖尿病。【教材拓展】拓展点1、基因治疗的过程（以镰刀形细胞贫血症的治疗为例）步骤过程获取正常的血红蛋白基因用限制性核酸内切酶从人的DNA分子中切取血红蛋白基因形成重组载体用同一种限制性核酸内切酶在载体DNA上切开一个切口，用DNA连接酶将正常血红蛋白基因连接第4页共7页在载体DNA上，形成重组载体重组载体的转化与筛选将携带正常血红蛋白基因的重组载体导入患者的造血干细胞中，并将重组载体插入到染色体。用选择培养基筛选出含重组质粒的造血干细胞。将含正常血红蛋白基因的造血干细胞回输给患者骨髓将携带正常血红蛋白基因的造血干细胞输入患者骨髓中，此造血干细胞产生含正常血红蛋白的红细胞，以根治镰刀形细胞贫血症拓展点2、利用微生物生产药物的优越性所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以下优越性：1.利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。2.可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学家用2000L大肠杆菌发酵液得到100g胰岛素，相当于从1000kg猪胰脏中提取的量。又如，生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。3.降低生产成本，减少生产人员和管理人员。【检测与反馈】考点一、植物基因工程的应用【例1】．下列说法正确的是（）A．用基因工程方法培育抗虫植物也能抗病毒B．基因工程在畜牧业上应用的目的是培育体型巨大、品质优良的动物C．任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分，因此，假单孢杆菌是“超级细菌”D．基因工程在农业生产上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物【例2】.目前科学家把兔子血红蛋白基因导入到大肠杆菌细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。下列所叙述的哪一项不是这一先进技术的理论依据（）A.所有生物共用一套遗传密码子B.基因能控制蛋白质的合成C.兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成，都遵循碱基互补配对原则，都具有相同的空间结构D.兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先【例3】.下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是（）①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻②我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒④科学工作者将猪的胰岛素转变成人的胰岛素⑤将人的α－抗胰蛋白酶基因导入到羊的DNA分子中A.①②⑤B.①②④⑤C.②④⑤D.①②③④⑤考点二、动物基因工程的应用【例4】．原有基因通过DNA重组技术得以改造的动物称为转基因动物。现在这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，人类控制蛋白质合成的基因可以替代羊染色体上的相似基因，下图表示了这一技术的基本过程。请回答：（1）人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊染色体内，第5页共7页原因是。（2）从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是，将人体蛋白质基因“插入”羊体细胞染色体中的酶是。（3）将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达，使羊产生新的性状。这种变异属于。（4）举出两例说明转基因技术的应用：①；②。（5）假设人体蛋白质基因含有12000个碱基对，则该基因控制合成的蛋白质共有个氨基酸。考点三、基因治疗【例5】．如果通过转基因技术，成功改造了某血友病女性的造血干细胞，使其凝血功能全部恢复正常。当她与正常男性结婚，婚后所生子女的表现型为（）A．儿子、女儿全部正常B．儿子、女儿中各一半正常C．儿子全部有病，女儿全部正常D．儿子全部正常，女儿全部有病【例6】.下列不属于基因治疗的是：（）A．用正常的基因去弥补有缺陷的基因B．转移基因以刺激免疫力，用于肿瘤和爱滋病的治疗C．将可抑制癌基因转录的DNA序列导入癌细胞，抑制其增殖D．摄入“健康基因”考点四、生物防治与化学防治【例7】．随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐年增加。但害虫的抗药性也不断增强，对农作物的危害仍然很严重，如近年来棉铃虫在我国大面积爆发成灾，造成经济损失每年达100亿元以上，针对这一情况，科学家开展了“转基因抗虫棉”的科技攻关研究，成功地将抗虫基因导人棉花细胞中，得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。请回答下列问题：(1)害虫抗药性的增强是的结果；(2)“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可以表示为。(3)该项科技成果在环境保护上的重要作用是。(4)科学家们预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后，也将会出现不抗虫的植株，此现象来源于。【课后训练】1、不属于基因工程方法生产的药物是（）A、干扰素B、白细胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗2、若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是（）A、减少氮肥的使用量，降低生产成本B、减少氮肥的使用量，节约能源C、避免氮肥施用过多引起环境污染D、改良土壤结构3、基因治疗是指（）A、对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的第6页共7页B、把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的[来源:]C、运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常D、运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的4、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指（）A、提供基因的动物B、基因组中增加外源基因的动物C、能产生白蛋白的动物D、能表达基因信息的动物5、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是()A．单倍体育种B．杂交育种C．基因工程育种D．多倍体育种6、下列育种需要使用生物工程技术的是（多选）()A、高产青霉素菌株B、能分泌含抗体的乳汁的母牛C、生长较快的鲤鲫鱼D、利于贮藏的白菜—甘蓝7.下列转基因生物与所运