高中生物浙科版选择性必修3第4章4.2基因工程及其延伸技术应用广泛学案

4.2基因工程及其延伸技术应用广泛学习目标阐明基因工程的基本操作程序知识回顾基因工程是指__________地把一个人们所需要的基因转入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达所需要产物的技术，其核心是构建______________分子，也称为重组DNA技术。新知学习一、基因工程改善了人类的生活品质（一）诊断、治疗、研究疾病1、基因诊断：运用____________________________、PCR等技术来检测患者自身携带的缺陷基因，且灵敏度极高的PCR技术常用于诊断患者是否感染某种病原体。2、基因治疗：指向有基因缺陷的细胞中引入_______________________的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，从而达到治疗的目的。RNA干扰技术是主要手段。3、利用转基因生物生产基因工程药物4、转基因动物可为研究疾病机理提供模型：基因“敲除”技术（二）法医鉴定：经过限制酶剪切、与标记的_____________进行核酸分子杂交，得到的DNA指纹具有特异性，可用于个体识别、亲子鉴定等内容。（三）培育具有_________________的农牧业品种：在抗虫、抗病、抗逆、产品的品质等方面不断改良农作物；获得生长快、体形大、性状优良的转基因动物（四）保护生态环境：转基因工程菌二、蛋白质工程是基因工程的延伸1、目标：通过设计和改造编码蛋白质的___________，从而改变氨基酸序列，以获得特定功能的蛋白质。2、技术基础：运用PCR技术可以改变目的基因上__________________的核苷酸3、基本方法：三、以测序为基础建立的基因数据库是人类共有的财富1、人类基因组计划2、提供基因表达数据的诊断方法——基因芯片问题探究思考：1.重组DNA分子的受体细胞一般是受精卵，为什么?2.蛋白质工程需直接改造基因，为什么不直接改造蛋白质?3.乳腺细胞中存在外源药用蛋白基因，其他体细胞中是否存在?“二看法”判断基因工程和蛋白质工程课堂练习1.下列关于基因工程的叙述，错误的是（

）A．基因工程的原理是基因重组，能按照人们的意愿定向改造生物的性状B．基因工程是在细胞水平上设计施工，需要限制酶、DNA连接酶和运载体C．基因工程的操作环境在生物体外，且能在不同物种间进行D．转基因抗虫烟草的培育种植降低了生产成本，减少了环境污染2．家蚕细胞具有高效表达外源基因能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以提取干扰素用于制药。下列说法不正确的是（

）A．家蚕细胞培养所需二氧化碳的主要作用是维持培养液的pHB．来自cDNA文库的干扰素基因片段必须插入表达载体的启动子和终止子之间C．采用PCR技术扩增干扰素基因的实验中是以干扰素基因为模板D．进行转基因操作前，需用纤维素酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞3．玉米的PEPC（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）固定CO2的能力较水稻的强60倍。我国科学家致力于将玉米的PEPC基因导入水稻中，以提高水稻产量。下列有关该技术的叙述，错误的是（

）A．该技术是在DNA水平上进行设计和施工的B．该技术的操作环境是生物体内C．该技术的原理是基因重组D．该技术的优点是定向培育人类需要的生物类型4．下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是（）A．器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题B．猪的内脏构造、大小和血管分布与人极为相似C．灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪D．科学家正试图在器官供体基因组中导入某种调节因子以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因5．在“内蒙古白绒羊种羊场”诞生了目前国际上规模最大的一批转基因克隆绒山羊。关于克隆除个体水平外，还有分子、细胞、器官等水平的克隆，下列不属于克隆技术的是（

）A．利用PCR技术扩增目的基因B．农业生产上利用马铃薯的芽繁殖马铃薯C．某特定的外源基因在哺乳动物细胞内表达D．从出生不久的小鼠心脏取下细胞在体外进行细胞培养6.已知生物体内有一种X蛋白，如果将X蛋白的某一个氨基酸替换，改变后的蛋白质（X1蛋白）不但保留X蛋白的功能，而且具有了酶的催化活性。下列说法正确的是（）C.蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具D.细胞内合成X1蛋白与X蛋白的过程中，遗传信息的流向是相反的7.科学家为提高玉米中赖氨酸的含量，计划将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变为异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸。为此，下列操作正确的是（）A．直接改造这两种酶的空间结构B．对指导这两种酶合成的mRNA进行改造C．利用诱变育种技术促使控制这两种酶合成的基因突变D．利用蛋白质工程技术，对控制这两种酶合成的基因进行改造8.糖尿病是近年来高发的“富贵病”，常见类型有Ⅰ型糖尿病即遗传性糖尿病和Ⅱ型糖尿病。遗传性糖尿病的主要病因之一是胰岛受损。科研机构作出如下设计：取糖尿病患者的细胞，将人的正常胰岛素基因导入其中，然后做细胞培养，诱导产生胰岛组织，重新植入患者的胰岛，使胰岛恢复功能。Ⅱ型糖尿病需要注射胰岛素治疗。目前临床使用胰岛素制剂注射后120min才出现高峰，与人体生理状态不符。科研人员通过一定的工程技术手段，将胰岛素B链的28号和29号氨基酸互换，获得了速效胰岛素，已在临床上广泛应用。请回答下列问题：（1）对遗传性糖尿病进行基因治疗的方案中，胰岛素基因为__________，实验室中要先对该基因利用__________技术进行扩增。将该基因导入人体细胞所用的方法是________________。（2）对遗传性糖尿病患者进行治疗的基因工程步骤中的核心步骤是________________。（3）科研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛素，该技术的实验流程为：eq\x(A)eq\o(――→,\s\up7(设计))eq\x(\a\vs4\al\co1(蛋白质三,维结构))eq\o(――→,\s\up7(推测))eq\x(B)eq\o(――→,\s\up7(找到))eq\x(\a\vs4\al\co1(相应的脱,氧核苷酸,序列))―→eq\x(\a\vs4\al\co1(生产出速,效胰岛素))其中，流程A是_______________________________________________________________，流程B是_____________________________________________________________________。学习反思思考：1.受精卵具有全能性，发育成完整个体后才可以获得转基因动物。2.（1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且可以遗传下去。如果对蛋白质直接进行改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也是无法遗传的。（2）对基因进