2021-2021学年高中生物第6章第2节基因工程及其应用课时作业新人教版必修21

1、基因工程及其应用【目标导航】1.结合教材图文，简述基因工程的根本原理和根本步骤。2.结合具体实例,举例说出基因工程的应用及其平安性。预习导学- i电总醴自我点点落实一、基因工程的原理(阅读Pl02103)1 概念操悚对窕基因L、y剔谄：基囲拼接疲术|inxAOl+i 术葵减1或操作水平：/分子水平it Ar珥宦阿肚吆 避生樹的遗権性狀2. 基因工程的操作工具(1) 基因的“剪刀与“针线名称作用“剪刀即识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分 子限制性核酸内切酶“针线即连接脱氧核糖和磷酸之间的缺口DNA连接酶(2) 运载体 作用：将外源基因导入受体细胞。 种类动掘樹轿奉3基因工程的步骤

2、、基因工程的应用(阅读 P104- 106)1基因工程的应用应用内容作物育种目的培育出具有各种抗逆性的作物新品种实例抗虫的转基因抗虫棉意义减少了农药用量，而且还减少了农药对环境的污染药物研制实例生产人的胰岛素过程胰岛素基因与大肠杆菌的 DNA分子重组，并在大肠杆菌内获得成功的表达环境保护实例利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中 的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等2转基因生物和转基因食品的平安性本平安.貲严格控制平安，应诙太桓出捷广预习诊断判断正误：(1) 基因工程的生物学原理是基因重组。()(2) 通过基因工程技术能够定向改造生物的遗传性状。()(3) 基因工程属于分子水平的操

3、作。()(4) 所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列。()(5) 转基因生物可能会破坏生态平衡。()(6) 对待转基因技术应该趋利避害，不能因噎废食。()答案 (1) V (2) V (3) V X (5) V V1基因工程操作的三种工具1基因的“剪刀一一限制酶G A A TT CdTTAAc.z X ,GIT T C|舌TTAA討倦性末術甫性末端限制需切割DNA井子示竈图 存在：主要存在于微生物中，种类有4 000多种。 作用与特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点切割 DNA分子,也就是说限制酶具有专一性和特异性。 作用结果：一般产生黏性末端 碱基能互补配对。

4、基因的“针线 一一DNA连接酶其作用为：黏性末端可通过碱基互补配对连接起来，两条DNA分子切点断口处的“缝合那么需DNA连接酶，如以下图：C A A T T C & 4 J * H |iC I T A A G3基因的“运输工具一一运载体 作用：a. 作为运载工具将目的基因转移到宿主细胞中去；b. 禾U用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。 需要具备的条件：a. 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制一一这是保证目的基因能在细胞分裂过程中复制并 传递给子细胞的根底。b. 具有多个限制酶切点一一这是运载体能够接入多种目的基因所必备的条件。c. 有标记基因一一这是检测目的基因是否导入受体细胞中的重要判

5、断依据。 常见的种类：质粒、入噬菌体的衍生物和动植物病毒等。但天然运载体往往不能满足上述条件，需经人 工改造。2基因工程的步骤操作“四步曲提取目目的基因：人们所需要的特定基因的基因直接别离基因取得途径如图人工合成基因目的基因与 用同一种限制酶切割质粒和目的基因 运载体结合参加DNA连接酶如图质粒和目的基因结合成重组 DNA分子将目的基因导一主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法入受体细胞：检测：根据受体细胞中是否具有标记基因,目的基因的判断目的基因导入与否检测与鉴定鉴定：受体细胞表现出特定的性状，如棉花抗虫性状的表现3 基因工程成功的根底运载体与目的基因 结合成功的根底/而口的慕囚往不同宅 物中表

6、达产物相同 的理迭根底基水单位相同：都是由脱氧核昔酸空间結构相同： 都是规那么的双螺錠 结构破基配刈方式相同= 都是 ATiGC不同生物共用套密码子思维識活1要想从DNA上切下目的基因，应切几个切口？产生几个末端？质粒运载体需切出几个切 口，几个黏性末端？答案 目的基因：2个切口，2个黏性末端；运载体：1个切口，两个黏性末端。2.以下图表示一段 DNA序列，请确定限制酶和 DNA连接酶的作用部位。答案限制酶和DNA连接酶都作用于b部位。3. 假设用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，可能有哪些产物？答案 产物可能有三种：目的基因一目的基因、目的基因一运载体、运载体一运载体。4. 基因工程

7、中的运载体和细胞膜上的载体相同吗？答案不同；基因工程中的运载体是将外源基因导入受体细胞的专门运输工具，常用的运载体有质粒、动植物病毒、噬菌体等；细胞膜上的载体是位于细胞膜上的载体蛋白，与控制物质进出细胞有关。5. 转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代都具有抗虫特性吗？为什么？答案 不一定。因为性状别离或变异的原因，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。6. DNA连接酶、DNA聚合酶和DNA酶有何不同？答案 DNA连接酶是连接DNA的片段；DNA聚合酶是DNA分子复制时，按模板链的要求，将 脱氧核苷酸逐个连接起来，形成DNA的子链；DNA酶的作用是水解 DNA应用示刮X代表获得外源基因并能够表达的细胞。1

8、以下图表示一项重要生物技术的关键步骤，字母以下有关说法不正确的选项是 ()细胞帰裂A. 能合成胰岛素的细菌细胞B. 质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点C. 基因与运载体的重组只需要DNA连接酶D. 该细菌的性状被定向改造【问题导析】 审图，明确此题主要涉及基因工程第二步：目的基因与运载体的结合。在此过程中目的基因为人类的胰岛素基因，所需工具为限制酶 DNA连接酶;(2)作为运载 体的质粒必须具备多个标记基因和多个限制酶切点且能自我复制。答案 C【一题多变】(1) 图中遵循碱基互补配对原那么的步骤有 。从分子水平分析不同种生物之间的基因移植能够成功的主要原因是 ?也说明了不同生物共用一套 。答

9、案(1)目的基因与运载体的结合 (细胞分裂)(2) 不同生物的DNA分子化学组成和根本结构是相同的密码子二、基因工程的应用及其平安性1转基因生物和转基因食品的平安性(1)转基因生物和转基因食品的优点解决粮食短缺问题；减少农药使用，从而减少环境污染； 节省生产本钱，降低粮食售价；增加食物营养，提高附加价值；增加食物种类，提升食物品质；提高生产效率， 带动相关产业开展。转基因生物和转基因食品的缺点可能产生新毒素和新过敏原；可能产生抗除草剂的杂草；可能使疾病的散播跨越物种 障碍；可能会损害农作物的生物多样性；可能会干扰生态系统的稳定性。2要理性看待转基因技术要理性看待科学技术， 在看到转基因技术的应

10、用前景非常广阔的同时，也要正视转基因技术带来的平安性问题，要趋利避害，而不能因噎废食。思维識活1你所知道的我国转基因成果都有哪些？答案中国科学家培育的转基因猪、牛、鸡、鲤鱼等，还有大批具有抗虫、抗病、抗除草剂、 抗逆等全新性状的农作物。2. 转基因抗虫玉米在环境保护上的重要作用是什么？此种转基因玉米独立种植假设干代后是 否会出现不抗虫的植株，为什么？答案减少了农药使用对环境造成的污染；转基因生物独立种植假设干代，也会出现不抗虫的植株，因为玉米螟玉米植株上的一种害虫可能会发生基因突变， 基因突变是不定向的， 突 变后的玉米螟可能对苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白不敏感。应用例如2转基因成果令人叹为观止

11、，以下不是转基因成果的一项为哪一项A. 抗虫棉花B. 能去除石油污染的假单胞杆菌C. 我国奶牛的主要品种一一中国荷斯坦奶牛D. 抗除草剂玉米【问题导析】1转基因生物是指运用基因工程操作程序，即通过提取目的基因、目的基 因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定等获得的含有外源基因的生物。2包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。抗虫棉花、能去除石油污染的 假单胞杆菌、抗除草剂玉米都属于转基因成果。3我国奶牛的主要品种中国荷斯坦奶牛，是杂交育种技术的结果。答案 C【一题多变】转基因成果令人叹为观止，但是带来的平安性问题也不能无视。以下选项中是转基因生物引起的食物平安问题的证据

12、是 A. 世界上数以亿计的人口食用转基因农作物B. 转基因生物合成的营养物质与天然品种没有差异C. 转基因生物合成的某些蛋白质可能对某些人造成过敏反响D. 转基因产品经过了多环节、严谨的平安性评价 答案 C课堂小结转星氏生物与極里国研制1曲川坏境 保护畢因L稈对点练习即时训竦，体验欣功H1.将n的 卒典导 人愛侔 ms基因的剪刀 一跟制聲 一屆曲也,鲁线诫唾接丽 n菇因的富it貝竝侔目标2改进缺乏某种抗病性的棉花品种，不宜采用的方法是()A. 诱变育种B.单倍体育种C.基因工程育种 D .杂交育种答案 B解析 诱变育种、基因工程育种和杂交育种均可获得抗病基因，而单倍体育种不能。2.琵1科学家们

13、经过多年的努力创立了一种新兴生物技术一一基因工程，实施该工程的最终目的是( )A. 定向提取生物体的 DNA分子B. 定向地对DNA分子进行人工“剪切C. 在生物体外对 DNA分子进行改造D. 定向地改造生物的遗传性状答案 D解析基因工程就是通过对生物体的基因进行修饰改造，使之按照人们的意愿表现出人们所需要的性状，产生人类所需要的基因产物， 可见基因工程的目的是定向改造生物的遗传性状。3.老杳目标1如图是基因工程主要技术环节的一个根本步骤，这一步骤需用到的工具是人的斗氏激索从囚栽点为鬥的墓因与 屍粒盘的结合点注：桃軾栄育石索基因A. DNA连接酶和解旋酶B. DNA聚合酶和限制性核酸内切酶C.

14、 限制性核酸内切酶和 DNA连接酶D. DNA聚合酶和 RNA聚合酶答案 C解析 目的基因和运载体结合所需基因的“剪刀一一限制性核酸内切酶和基因的“针 线 一一DNA连接酶。此过程不涉及 DNA复制，不需要 DNA聚合酶和解旋酶。4.考查目标2干扰素是一种糖蛋白， 过去从人的血液中的白细胞中提取，产量很低。我国的科研人员侯云院士等一批人，成功运用基因工程技术提高了其产量，如图为其原理过程图。 请据图答复下 面的问题。人的休螂胞眶卜图中过程叫2图中物质的化学本质是 ，它之所以能作为运载体，必须具备的特点是写出任两点。3切割和过程所需的酶一般是相同的，其原因是4该过程中，供体细胞是 ，受体细胞是

15、填字母，重组 DNA分子是填序号，在形成的过程中需要 。大肠杆菌等微生物是基因工程最常用的实验材料，这是因为6人的干扰素基因能在大肠杆菌内表达，其根本原因是答案1提取目的基因2双链环状DNA分子或DNA分子具有一个或多个限制酶切割位点，在细胞中能够自我复制，有特殊的标记基因等3为了产生相同的黏性末端4人的体细胞 b DNA连接酶5大肠杆菌结构简单、 繁殖快，其内的遗传物质少任写两点即可6它们共用一套密码 子解析 图中为目的基因的提取过程，采用的方法为酶切法；图中为从大肠杆菌中提取的质粒；表示重组 DNA分子；切割和过程所需的酶叫限制酶，所用的酶相同，产生的 黏性末端也相同，便于构建重组DNA分

16、子。在该过程中， 供体细胞是人的体细胞，受体细胞是大肠杆菌b，选择大肠杆菌作为受体细胞是因为其繁殖快、结构简单，其内的遗传物质少。人的基因能在大肠杆菌中表达是由于它们共用一套密码子。尹分层训练 J解疑纠傭二训竦桂测【根底稳固】1 为了知道苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞是否已表达，最正确的检测方法是A. 是否有抗生素抗性B. 是否有目的基因的产物C. 是否能别离到目的基因D. 是否有相应的性状答案 D解析基因表达包括转录和翻译两个过程，苏云金芽孢杆菌的抗虫基因如果表达成功应该产 生相应蛋白质，并具有相应的性状。2基因工程是在 DNA分子水平上进行设计施工的。在基因工程操作的根本步骤中，不进

17、行碱基互补配对的是A. 人工合成目的基因B. 目的基因与运载体结合C. 将目的基因导入受体细胞D. 目的基因的检测与鉴定答案 C3. 质粒是基因工程最常用的运载体，以下有关质粒的说法正确的选项是A. 质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有B. 细菌的基因只存在于质粒上C. 质粒为小型环状 DNA分子，存在于核区外的细胞质基质中D. 质粒是基因工程中的重要工具酶之一答案 C解析 质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自我复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的，故A错误；细菌的基因除少局部在质粒上外，大局部在拟核中的 DNA分子上，故B错误。4. 以下关于限制酶

18、和 DNA连接酶的理解，正确的选项是A. 其化学本质都是蛋白质B. DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键C. 它们不能被反复使用D. 在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替 DNA连接酶答案 A解析限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接的是两个 DNA片段间相邻两个碱基间的磷酸二酯键；酶在化学反响前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶是在细胞内 DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶。【稳固提升】5. 某农业研究所将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因Bt导入棉花细胞，筛选出 Bt基因成功整合到染色体上的抗虫植株，假定Bt基因都能正常表达。某些抗

19、虫植株体细胞含两个Bt基因,这两个基因在染色体上的整合情况有以下图所示的三种类型，黑点表示Bt基因的整合位点。让这些含两个 Bt基因抗虫的植株自交，正常情况下后代不可能出现含四个抗虫基因的个体是1帀till帀1甲乙内A. 甲B .乙C.丙D .甲、乙、丙答案 A解析 甲的两个Bt基因位于一对同源染色体上，减数分裂时，同源染色体别离，每一个生 殖细胞中只有一个 Bt基因，所以不可能出现含四个抗虫基因的个体。乙、丙均可能产生含 两个Bt基因的生殖细胞，那么有可能出现含四个抗虫基因的个体。6. 科学家将含人的 a抗胰蛋白酶基因的 DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育 成的羊能分泌含抗胰蛋白酶

20、的奶。这一过程不涉及A. DNA的自我复制B. 以DNA的条链为模板合成 RNAC. RNA的自我复制D. 按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质答案 C解析 目的基因表达过程中可涉及 DNA复制、转录及翻译过程，不涉及RNA复制。7人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质，请根据下面的示意图答复以下问题。获得甲生物合成该蛋白质的信使RNA目的基因一-与质粒DNA重组一-导入乙生物细胞一一获得甲生物的蛋白质1操作过程需要参加的四种核苷酸是 。2质粒是常用的运载体，它存在于许多细菌及酵母菌等生物中。它常含有基因，这种基因有助于对受体细胞是否导入了目的基因进行检测。过程首先要用

21、 酶切断质粒DNA再用酶将目的基因与质粒 DNA连接重组在一起。1 I G3在操作过程中，假设目的基因的黏性末端为mirLAA，那么其运载体质粒与之相对应的黏性末端是 。4经过过程导入受体细胞的质粒是否能够自主复制？。答案1腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸 2抗性答出具体抗菌素的抗性也可限制性核酸内切 DNA连接A AT T C1G解析 第1问考查的是利用人工合成的方法合成目的基因，基因的根本组成单位是脱氧核苷酸4种；第问，基因工程中最常用的运载体是大肠杆菌的质粒；目的基因和运载体的连接，需要产生相同的黏性末端，所以要用同一种限制性核酸内切酶，再在DNA

22、连接酶的 作用下连接起来；质粒带着目的基因在宿主细胞中能够自我复制。【走进高考】& (2021 江苏卷,25多项选择现有小麦种子资源包括：高产、感病；低产、抗病；高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育 3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下述育种方法可行的是A. 利用、品种间杂交筛选获得aB. 对品种进行染色体加倍处理筛选获得bC. a、b和c的培育均可采用诱变育种方法D. 用转基因技术将外源抗旱基因导入中获得c答案 CD解析 利用、品种间杂交后筛选可获得a;染色体加倍并不改变原有的基因，只有通过诱变育种，可由选育出b ;诱变育种和转基因技术均可获得原品种不具有的新性状。9. 202