资源简介

专题1.1 DNA重组技术的基本工具
教学
过程
教学内容
教学手段
和方法
预期
目标
1.创设情境，引入对基因重组技术工具的学习。
2.学习 “分子手术刀”──限制酶。
3.学习“分子缝合针”──DNA连接酶。
4.学习“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。
5.布置作业。
师：1973年转基因微生物──转基因大肠杆菌问世；1980年第一个转基因动物──转基因小鼠诞生；1983年第一例转基因植物──转基因烟草出现，实现了一种生物的某些性状在另一种生物中的表达。
同学们，性状的表达与我们从前学过的什么过程有关？
生：与基因控制蛋白质的合成有关。
师：假若这是一个DNA上的能指导合成某种药物蛋白的基因(老师用手指出纸条上的该区段)，而这是一条烟草的DNA(老师拿出另一纸条)。同学们分析，要实现药物基因在烟草中的表达，提前要做哪些关键工作？
生：1. 要将药物基因切割下来；
2. 要将药物基因整合到烟草的DNA上。
师：同学们说得对！但还应该实际考虑问题，这两条纸带所代表的DNA是在同一个细胞中吗？
生：不是。
师：所以这里就存在一个基因转移的实际问题，谁能具体说一下？
生：就是如何将控制合成药物的基因转入烟草细胞的问题。
师：同学们思考的问题，正是科学家们思考的问题。刚才我们所探讨的工作，都是在分子水平上进行的，切割也好，连接也好，转移也好，无一例外。中国有句俗语叫“没有金刚钻儿，不揽瓷器活儿”。科学家们在实施基因工程之前，苦苦求索，终于找到了实施基因工程的三种“金刚钻儿”，使基因工程的设想成为了现实。这三种“金刚钻儿”，一是准确切割DNA的工具，“分子手术刀”──限制酶；二是DNA片段的连接工具，“分子缝合针”──DNA连接酶；三是基因转移工具，“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。下面我们就来学习这方面的内容。
师：在进入对限制酶的学习时，你们可能最关心的是这种工具酶到哪里去寻找。我们不妨从以往学过的知识谈起，引起思考。自然界中有各种生物，它们所处的环境不是真空。一些生物的DNA可能进入另一种生物的细胞中。这种可能，同学们可用什么实例来说明？
生：噬菌体侵染细菌的实验。
师：那么现今存在的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源DNA的入侵而绝灭，仍能保持一种稳定状态呢？
生：生物体有的有免疫系统，如动物；有的有保护作用的组织、器官，如植物。
师：那么作为单细胞的生物来讲，怎么会有那么复杂的结构和系统？它如何来抵抗入侵的外源DNA，保护自身呢？
生：只有让外来的DNA失效，才能保护自身。
师：那么怎样才能让DNA失效？
生：用DNA酶，因为在必修课本中学过。
师：用DNA酶，那么生物自身的DNA不也要失效了吗？
生：一种特殊的酶，能切割外来的DNA，而对自身不切割。
师：根据你们的分析可知，这种酶可能是一种不同于DNA酶的、我们还没有认识的酶。我们讨论至此，同学们是否有了从哪里获得这种酶的意向？
生：到单细胞的生物中去找。
师：科学家的基本意向也和同学们一样。单细胞生物比多细胞生物更容易受到外源DNA的侵入。在长期的进化过程中，使其必须有处理外源DNA的酶。科学家们经过不懈的努力，终于从原核生物中分离纯化出这种酶，叫做限制酶。迄今已从近300种微生物中分离出4 000种限制酶。这种酶与我们以前知道的DNA酶的作用是不同的。请同学们看书，学习限制酶特有的作用。
师：书中告诉我们这种特殊的酶有什么作用？
生：它们能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且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。
师：以上这句话，说出了两层意思。一是识别特定核苷酸序列。请同学们看图，EcoRI只能识别GAATTC的核苷酸序列，SmaI只识别CCCGGG的核苷酸序列。第二层意思是从特定部位的两个核苷酸之间切开。请同学们看图，EcoRI就从G和A之间切开，SmaI就从C和G之间切开。
师：刚才我们提到科学家们已经分离出4 000多种限制酶。由于酶的不同，它们识别的特定核苷酸序列也不同，这样就为我们切割DNA提供了多种特定的“手术刀”。但它们切割DNA后形成的末端有两种可能，请同学看图回答。
生：一种形成黏性末端，一种形成平末端。
师：那么这两种末端是如何形成的呢？请从书中找到答案。
生：限制酶在它识别序列的中心位置两侧将DNA两条单链分割开，就形成黏性末端，而从识别序列的中心位置切开就产生平末端。
师：切断的DNA片段要与受体细胞的DNA连接，同学们根据以往学习的经验，能说出用什么酶吗？
生：用DNA复制中的DNA聚合酶。
师：同学们想到用DNA聚合酶是很正常的，但是现在我们学习的这种连接与DNA复制中的连接有所不同。请看书后议论，由同学来回答。
生：DNA连接酶是将双链的DNA片段连接起来，而DNA聚合酶则是将一个个脱氧核苷酸连接起来。
师：同学们说得对，但还不深刻。比如刚才说DNA连接酶是将双链的DNA片段连接起来，就是说DNA连接酶是同时连接双链的切口，而DNA聚合酶只是在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来。相同之处都是通过形成磷酸二酯键来连接的。请同学们在图中正确指出其位置。
师：开始时，我们学习了限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接，所用DNA连接酶是否可以不加选择？同学们应从书中求得真知，自己解答这个问题。
生：应该有所选择。因为E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间连接起来。 T4 DNA连接酶既可“缝合”双链黏性末端， 也可“缝合”双链DNA的平末端， 但平末端之间连接的效率比较低。
师：单纯的DNA片段是很难导入受体细胞的，所以我们将切割下来的目的基因导入受体细胞就需要有一个“分子运输车”帮助。不是任何的“分子运输车”都可以用来作目的基因进入受体细胞的载体的。其中的理由要从实际情况出发考虑才能清楚。下面老师提出四个问题供大家思考。
1.假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？
2.作为载体没有切割位点将怎样？
3.目的基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？
4.如果载体对受体细胞有害将怎样？不能分离会怎样？
生：1.导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细胞增殖中丢失。
2.载体没有切割位点，外源的目的基因不可能插入。
3.如果载体上有遗传标记基因，这样，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测。
4.载体对受体有害，将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的目的基因也无立足之地。载体不能分离，就不能获得更多带有目的基因的载体。
师：可见以上内容，都是在选择合适载体时必须考虑的。请同学们阅读课文，归纳出充当基因进入受体细胞载体的必要条件。
生：1. 能自我复制；
2. 有切割位点；
3. 有遗传标记基因；
4. 对受体细胞无害、易分离。
师：目前通常利用的载体是“质粒”。质粒是能“友好”寄宿在细菌细胞内的小型的环状DNA。下面让我们通过插图一起来认识质粒，尤其要在质粒载体结构模式图上找出刚才归纳几个条件的具体体现。
生：找到“复制原点”──说明质粒能复制并能带着插入的目的基因一起复制。
找到“目的基因的插入位点”──说明质粒有切割位点。
找到“氨苄青霉素抗性基因”──说明有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。
找到此质粒来自大肠杆菌──说明没有危害，大肠杆菌是非致病菌，大肠杆菌分裂快，也便于从大量复制个体中分离出来。
1.完成书后练习题。
2.认真完成模拟制作──DNA重组模型。希望大家动手、动脑协调配合，体会每一步骤在基因重组中的真实含义。最后结束时加强反思，回答书中提出的两个问题。
?
拿出两种不同颜色的等宽的纸条。
学生讨论。
第三个内容不好回答，教师要引导。
赞扬也是教育的一种方式。
引导大家思考。
学生讨论。
讨论中及时发现有创新思维的学生，鼓励发表意见。学生再次议论。
及时鼓励学生。
学生看书。
教师点拨。
学生看插图。
学生看书。
学生看书，接着议论。
教师点拨。
利用插图。
看书学习。
将局部问题整合到实际工作的全过程中思考。
学生讨论。
学生归纳。
学生结合插图寻找。
课内与课外结合。
联系旧知识，使学生认识到基因工程也是建立在基因控制蛋白质合成的基础理论上的，不可割裂。
抽象变直观，增强诱思的效果。
使学生认识到科学的发展有赖于技术的创新。
以上教学也是将三种操作工具整合到一个完整的过程之中。
将直白的教学内容变得有思维力度。
培养学生思维的创造性。
以上教学改变直白的教学方式，通过诱思，提高学生的思维能力。
引导学生与DNA酶作对比，在比较中准确认识限制酶。
让文字与插图结合，使抽象的文字在直观的插图中得以体现。
联系旧知识，提供一个比较的对象，在比较中加深对DNA连接酶的认识。
提高学生思维的深刻性。
准确认识DNA连接酶的作用部位。
解决本课的难点。
提出问题，诱导思考，解决难点。
培养思维的广阔性。
培养学生的归纳能力。
利用插图加深对载体必须具备条件的认识。
体现基础知识的准确运用。在运用中加深对基础知识的深层
经典例题剖析
下图表示限制酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是( )
A．CTTAAG，切点在C和T之间 B．CTTAAG，切点在G和A之间
C．GAATTC，切点在G和A之间 D．CTTAAC，切点在C和T之间
【解析】 由图不难看出该限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切点是G与A之间。
答案C
基础试题训练
1．在基因工程中，科学家所用的“剪刀”、“针线”和“载体”分别是指( )
A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶 B.噬菌体、质粒、DNA连接酶
C.DNA限制酶、RNA连接酶、质粒 D.DNA限制酶、DNA连接酶、质粒
2．不属于质粒被选为基因运载体的理由是 ( )
A．能复制 　　B.有多个限制酶切点 　C．具有标记基因 　 D．它是环状DNA
3．下列四条DNA分子，彼此间间具有粘性末端的一组是 ( )
① ②
③ ④　
A．①②　　　B．②③　　　C．③④　　　D．②④
4．质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是
①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小 ④蛋白质 ⑤环状RNA ⑥环状DNA ⑦能“友好”地“借居”
A．①③⑤⑦ B．①④⑥ C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦
5．有关基因工程的叙述中，错误的是 (　 )
A．DNA连接酶将黏性未端的碱基对连接起来
B．限制性内切酶用于目的基因的获得
C．目的基因须由载体导入受体细胞
D．人工合成目的基因不用限制性内切酶
6．实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和A之间，这是应用了酶的(　)
A．高效性 　　B.专一性
C．多样性 　　D.催化活性受外界条件影响
7．人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是(　)
A . 提高受体细胞在自然环境中的耐药性
B. 有利于对目的基因是否导入进行检测
C. 增加质粒分子的分子量
D．便于与外源基因连接
8．下列属于基因运载体所必须具有的条件是(多选) ( )
A、具有某些标志基因
B、具有环状的DNA分子
C、能够在宿主细胞内复制
D、具有多种限制性内切酶
9．下列哪些可作为基因工程技术中常用的基因运载工具(多选) ( )
A．大肠杆菌 B． 质粒
C．动物病毒 D． 线粒体
10．在重组DNA技术中，不常用到的酶是
A、限制性内切酶?? B、DNA聚合酶
C、DNA连接酶??????? ?? D、反转录酶
11．多数限制性核酸内切酶切割后的DNA末端为
A、平头末端?? B、3突出末端?? C、5突出末端?? D、粘性末端??
12．在基因工程中通常所使用的质粒是
A、细菌的染色体DNA?? B、细菌染色体外的DNA
C、病毒染色体DNA??? D、噬菌体DNA
13．(2006深圳一模考题)研究人员想将生长激素基因通过质粒介导入大肠杆菌细胞内，以表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：A是抗链霉素基因，B是抗氨苄青霉素基因，且目的基因不插入到基因A、B中，而大肠杆菌不带任何抗性基因，则筛选获得“工程菌”的培养基中的抗抗生素首先应该
A、仅有链霉素 ?? B、仅有氨苄青霉素
C、同时有链霉素和氨苄青霉素??? D、无链霉素和氨苄青霉素
14．(05全国Ⅰ)镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是
A. 解旋酶 B. DNA连接酶 C. 限制性内切酶 D、RNA聚合酶
创新应用训练
1.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，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______、_________和________________________________。
2、(05天津理综)限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是_G↓GATCC_，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是_↓GATC_。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。
(1)请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
(2)请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
(3)在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？
基础试题训练
1、D 2、D 3、D 4、【解析】 质粒是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状的DNA分子，它能“友好”地“借居”在宿主细胞中。【答案】C 5、A 6、B 7、B 8、AC 9、BC 10、 11、D 12、B 13、C 14、C
创新应用训练
1、(1)乙烯 (2)限制性内切酶 DNA连接酶 载体
(3)目的性强 育种周期短 克服远源杂交的障碍
2、(1)
(2)
(3)可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互补的)

专题1.2 基因工程的基本操作程序
教学过程
教学内容
教学手段
和方法
预期
目标
1.课前预习，引入对基因工程的基本操作程序的学习。
2.学习目的基因的获取
2.1从基因文库中获取目的基因
2.2利用PCR技术扩增目的基因
3. 学习基因表达载体的构建
4. 将目的基因导入受体细胞
4.1将目的基因导入植物细胞
4.2将目的基因导入动物细胞
4.3将目的基因导入微生物细胞
5. 学习目的基因的检测与鉴定
6.布置作业
课前准备：通过预习解决以下问题
基因工程的基本操作程序主要包括哪几个步骤？
试分析每一步骤的必要性。
师：通过预习同学们都能解决第一个问题，基因工程的基本操作程序包括……
生：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
师：第二个问题我们可以将它拆分成四个小问题逐个儿解决：
为什么要有“目的基因的获取”这一步？
先请一个同学将基因工程的原理告诉大家。
生：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
师：这既是基因工程的原理又是其概念，通过这一表述中的“创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品”你得出什么样的信息？
生：这是基因工程的优点也是基因工程的目的，可以实现这一目标的只有目的基因，有了目的基因我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。
师：很好，良好的开端等于成功的一半，我们继续往下分析
为什么要有“表达载体的构建”这一步？
生：构建表达载体的目的是为了使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能表达和发挥作用。(教材P11)
师：看来同学们课前已经进行了精心预习了，那么第三步 “目的基因导入受体细胞”它又是出于什么目的呢？
生：单独的DNA片段──目的基因是不能稳定遗传的，含有目的基因的表达载体只有进入受体细胞，并且维持稳定和表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。(教材P12)
师：最后一步“目的基因的检测与鉴定”呢？
生：这是因为目的基因是否真正插入受体细胞的DNA中，是否能够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检测、鉴定才能得知。(教材P13)
师：看来基因工程的每个操作步骤都是必不可少的，下面我们按照基因工程的操作步骤，对每一程序的相关技术和方法进行学习
一、目的基因的获取
通俗地讲就是将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。阅读教材9～11页相关内容，回答下列问题：
什么是目的基因，举例说明。
生：目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因，例如，与生物抗逆性有关的基因、与优良品质相关的基因、与生物药物和保健品有关的基因、与毒物降解有关的基因，以及与工业所需用酶相关的基因等。
师：同样目的基因还可以是一些具有调控作用的因子。目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。
师：获得目的基因的方法有哪些？
生：可以从基因文库中获取目的基因，还可以利用PCR技术扩增目的基因。
师：什么是基因文库？
生：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。
师：什么是部分基因文库？
生：只含有一种生物的一部分基因，这样的基因文库叫做部分基因文库。
师：基因文库包含了某种生物的全部基因，又可称为基因组文库，如果将每个基因看成一本书则基因文库就可以比喻成国家图书馆，这里的资料既多又齐全，而部分基因文库只包含了该生物的部分基因，如，cDNA文库，因此部分基因文库只能比喻成某个市或单位的图书馆。阅读教材P11的生物技术资料卡，比较cDNA文库和基因组文库的区别。
师：怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因？
生：根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA，以及基因翻译产物蛋白质等特性来获取目的基因。
师：很好。除了这种方法我们还可以利用PCR技术扩增目的基因。PCR是聚合酶链式反应(polymerase chain reaction)的缩写，是一项再生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。通过此技术，可获取大量的目的基因。通过阅读教材完成下列填空。
原理：____________(DNA的复制)
条件：__________________________(已知基因的核苷酸序列，四种脱氧核苷酸，一对引物，DNA聚合酶)
方式：以______(指数)方式扩增，即___(2n)(n为扩增循环的次数)
结果：__________________________(使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增)
过程：a、DNA变性(90℃_96℃)：目的基因DNA受热变性，__________(氢键断裂)，形成______________(DNA单链)。b、退火(复性25℃_65℃)：系统温度降低，_____(引物)与______(DNA模板)结合，形成局部双链。c、延伸(70℃_75℃)：合成链在____________(DNA聚合酶)作用下进行延伸，合成与模板互补的DNA。
师：此外，如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。
二、基因表达载体的构建
这是实施基因工程的第二步也是基因工程的核心。
1.用一定的_________(限制酶)切割质粒，使其出现一个切口，露出_________(黏性末端)。
2.用_____________(同一种限制酶)切断目的基因，使其产生__________(相同的黏性末端)。
3.将切下的目的基因片段插入质粒的______(切口)处，再加入适量_______(DNA连接酶)，形成了一个重组DNA分子(重组质粒)
师：看图1_10基因的表达载体模式图总结基因表达载体的组成。
生：基因表达载体是由复制原点，目的基因，启动子，终止子，标记基因
师：它们各自的作用是什么呢？
生：启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。
生：终止子位于基因的尾端，是一段特殊结构的DNA短片段，使转录在所需要的地方停止下来。
生：标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
师：并不是所有的基因表达载体都是一样，根据受体细胞的不同它们也会有相应的变化。
三、将目的基因导入受体细胞
师：将目的基因导入受体细胞的方法，目前开发出来的已有很多种，每种方法都有其利弊，适合于不同的受体细胞，在具体实施过程中，究竟选哪种方法，要根据具体情况而定。
1、将目的基因导入植物细胞
常用的方法有农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法，阅读教材P12回答下列问题：
你能说说农杆菌转化法的大概过程吗？
根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理，你能分析出农杆菌不能将目的基因导入单子叶植物的原因吗？
生：根瘤农杆菌具有趋化性，即植物的受伤组织会产生一些糖类和酚类物质吸引根瘤农杆菌向受伤组织集中，而研究表明这种物质是在双子叶植物的细胞壁中合成的，通常不存在于单子叶植物中，这也是单子叶植物不被根瘤农杆菌侵染的原因。
如果想将一个抗病基因导入单子叶植物，理论上你认为该怎么做？
生：①选择合适的农杆菌菌株，②加趋化和诱导的物质使农杆菌向植物受伤组织靠拢。
2、将目的基因导入动物细胞
显微注射技术是转基因动物中采用最多，也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法。
3、将目的基因导入微生物细胞
思考：为什么选用微生物作为受体细胞？
生：原核生物具有一些其他生物没有的特点：繁殖快，多为单细胞、遗传物质相对较少等，因此，早期的基因工程都用原核生物作为受体细胞。
师：大肠杆菌细胞最常用的转化方法是:
首先用Ca2+ 处理细胞,以增大细菌细胞壁的通透性,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞.
第二步是将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合,在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子,完成转化过程.
第二步目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。
思考：为什么要用Ca2＋处理细胞？
生：因为大肠杆菌等细菌的细胞壁成分主要是肽聚糖，因此一般要先用Ca2＋处理，以增加细菌细胞壁的通透性。
四、目的基因的检测与鉴定
师：受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？
生：不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。
师：这是基因工程的最后一步也是检查基因工程是否做成功的一步。它可以从以下三个是方面进行检测：
检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，一般采用的方法是DNA分子杂交。采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。
检测目的基因是否转录出mRNA方法是分子杂交。
检测目的基因是否翻译成蛋白质进行抗原_抗体杂交。
作业：
1. 教材15页“思考与探究”第4题
2. 教材11页“寻根问底”
?
学生讨论。
引导大家思考。
赞扬也是教育的一种方式。
学生讨论。
讨论中及时发现有创新思维的学生，鼓励发表意见。学生再次议论。
及时鼓励学生。
学生看书。
教师点拨。
学生看插图。
学生看书。
学生看书，接着议论。
。
。
看书学习。
学生讨论。
将局部问题整合到实际工作的全过程中思考。
学生归纳。
学生结合插图寻找
分析插图
看书学习。
教师点拨
学生讨论，讨论中及时发现有创新思维的学生，鼓励发表意见。
教师点拨
加强预习环节
使学生认识每一步骤的必要性
将直白的教学内容变得有思维力度。
以上教学也是将四个操作过程整合到一个完整的过程之中
引导学生对基因组文库和部分基因文库作对比，在比较中加深认识。
让文字与插图结合，使抽象的文字在直观的插图中得以体现。
提高学生思维的深刻性。
解决本课的难点。
以填空的形式，诱导思考，解决难点。
利用插图加深对载体必须具备条件的认识。
培养学生的归纳能力。
体现基础知识的准确运用。在运用中加深对基础知识的深层次理解
培养思维的广阔性。
以上教学改变直白的教学方式，通过诱思，提高学生的思维能力。
经典例题剖析
［例1］下列有关基因工程技术的正确叙述是
A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体
B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快
D．只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达
【解析】 基因操作的工具有限制酶、连接酶，一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列。运载体是基因的运输工具，目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才说明目的基因完成了表达，基因工程的结果是让目的基因完成表达，生产出目的基因的产物，选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖。
【答案】 C
［例2］应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到探测疾病的目的。基因探针是指
A．用于检测疾病的医疗器械
B．用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子
C．合成β_球蛋白的DNA
D．合成苯丙羟化酶DNA片段
【解析】 基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA作探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。
基础试题训练
1、构建基因组DNA文库时，首先雷分离细胞的
A、染色体DNA?? B、线粒体DNA?? C、总mRNA?? D、tRNA??
2．在基因工程中，把选出的目的基因(共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌岭脱氧核苷酸是460个)放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是( )
A.540个 B.8100个 C.17280个 D.7560个
2．在基因工程中，科学家常用细菌、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.遗传物质含量少
C. 繁殖速度快 D.性状稳定，变异少
3．因工程的操作步骤：①使目的基因与运载体相结合，②将目的基因导入受体细胞，③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求，④提取目的基因，正确的操作顺序是(　)
A．③②④① 　　B.②④①③ 　C．④①②③ 　D．③④①②
4．工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 (　)
A．人工合成基因 　　　　 　B．目的基因与运载体结合
C．将目的基因导入受体细胞 D．目的基因的检测和表达
5．就分于结构而论，质粒是(　)
A、环状双链DNA分子?? B、环状单链DNA分于
C、环状单链RNA分子?? D、线状双链DNA分子
6．聚合酶链反应可表示为(　)
A、PEC?? B、PER?? C、PDR?? D、PCR
7．在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方便方法是(　)
A、化学合成法? ? B、基因组文库法
C、CDNA文库法?? D、聚合酶链反应
8．有关基因工程的叙述正确的是 (　 )
A.限制性内切酶只在获得目的基因时才用
B.重组质粒的形成在细胞内完成
C.质粒都可作运载体
D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料
9．不属于目的基因与运载体结合过程的是 ( )
A．用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端
B．用同种限制酶切割目的基因露出黏性末端
C. 将重组DNA导入受体细胞中进行扩增
D．将切下的目的基因插入到质粒切口处
10．科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶蛋白。以下有关该基因工程的叙述错误的是(　)
A．采用反转录的方法得到的目的基因
B．基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的
C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞
D．用不同种限制酶处理质粒和含有目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子
11．基因工程常用的受体细胞有(　)
①大肠杆菌 ②枯草杆菌 ③支原体 ④动植物细胞
A．①②③④ B．①②③
C．②③④ D．①②④
12．用DNA探针检测饮用水中病毒的具体方法是(　)
A．与被检测病毒的DNA碱基序列进行比较
B．与被检测病毒的DNA碱基序列进行组合
C．与被检测病毒的DNA碱基序列进行杂交
D．A、B、C三种方法均可
13．1976年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得表达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌( )
A．能进行DNA复制 B.能传递给细菌后代
C. 能合成生长抑制素释放因子 D.能合成人的生长素
14．在遗传工程技术中，限制性内切酶主要用于( )
A．目的基因的提取和导入
B．目的基因的导入和检测
C．目的基因与运载体结合和导入
D．目的基因的提取和与运载体结合
15、(05广东)以下有关基因工程的叙述，正确的是(　)
A. 基因工程是细胞水平上的生物工程
B．基因工程的产物对人类全部是有益的
C．基因工程产生的变异属于人工诱变
D．基因工程育种的优点之一是目的性强
16．(多选)一个基因表达载体的构建应包括( )
A．目的基因 B．启动子 C．终止子 D．标记基因
创新应用训练
1、在药品生产中，有些药品如干扰素，白细胞介素，凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或血液中提取的，由于受原料来源限制，价价十分昂贵，而且产量低，临床供应明显不足。自70年代遗传工程发展起来以后，人们逐步地在人体内发现了相应的目的基因，使之与质粒形成重组DNA，并以重组DNA引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可以高效率地生产出上述各种高质量低成本的药品，请分析回答：
(1)在基因工程中，质粒是一种最常用的___________________，它广泛地存在于细菌细胞中，是一种很小的环状______________分子。
(2)在用目的基因与质粒形成重组DNA过程中，一般要用到的工具酶是_________________
和__________________。
(3)将含有“某激素基因”的质粒导入细菌细胞后，能在细菌细胞内直接合成“某激素”，则该激素在细菌体内的合成包括________________和___________两个阶段。
(4)在将质粒导入细菌时，一般要用_________________处理细菌，以增大 ____________________________。
2、下图是将人类的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图，所用的载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒导入细菌B后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题：(注：质粒中的a点即是四环素抗性基因的存在位置，又是与目的基因的结合点；斜线部分为抗氨苄青霉素基因)
(1)人工合成目的基因的途径一般有哪两条？
(2)如何将目的基因和质粒结合成重组质粒？
(3)目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有极少数导入的是重组质粒。可通过以下步骤鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒；将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就是导入了质粒A和重组质粒的细菌，反之则没导入。使用这种方法鉴别的原因是什么？
(4)若把通过鉴定证明导入了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，发生的现象是什么？
(5)导入细菌B细胞的目的基因成功表达的标志是什么？
3、科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉花的细胞中与棉花的DNA结合起来并发挥作用，请回答下列有关问题：
(1)从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是______，此工具主要存在于________中，其特点是_________。
(2)苏云金芽孢秆菌一个DNA分子上有许多基因，获得抗虫基因常采用的方法是“鸟枪法”。具体做法是：用________酶将苏云金芽孢杆菌的_____切成许多片段，然后将这些片段___，再通过____转入不同的受体细胞，让它们在各个受体细胞中大量______，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把______分离出来。
(3)进行基因操作一般要经过的四个步骤是______________、_______________、_______________、_____________________。
基础试题训练
1、A 2、C 3、C 4、C 5、A 6、D 7、D 8、D 9、C 10、D
11、【解析】 基因工程常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞。答案：D
12、【解析】 用DNA探针检测饮水中病毒的具体方法是使用一个特定的DNA片段制成探针，与被检测的病毒DNA杂交，从而检测出饮用水中病毒来。答案：C
13、C 14、D 15、D　　1６、ABCD
【答案】
创新应用训练
1、(1)基因的运载体 DNA
(2)限制性内切酶 DNA连接酶 (3) 转录 翻译
(4) 氯化钙 细菌细胞壁的通透性
2、【解析】 此题是对基因操作“四步曲”比较全面的考查，而且注意联系实际。
(1)据课本内容知人工合成基因的两条途径是：①将从细胞中提取分离出的目的基因作为模板，转录成mRNA单链DNA双链DNA；②据蛋白质中氨基酸序列mRNA中碱基序列DNA碱基序列目的基因。
(2)将目的基因和质粒结合形成重组质粒的过程是：①用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口；②用同种限制酶切割目的基因，产生相同的粘性末端；③将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。
(3)检测质粒或重组质粒是否导入受体细胞，均需利用质粒上某些标记基因的特性。即对已经做了导入处理的、本身无相应特性的受体细胞进行检测，根据受体细胞是否具有相应的特性来确定。抗氨苄青霉素基因在质粒A和重组质粒上，且它与目的基因是否插入无关，所以，用含氨苄青霉素这种选择培养基培养经导入质粒处理的受体细胞，凡能生长的则表明质粒导入成功；不能生长的则无质粒导入。
(4)抗四环素基因不仅在质粒A上，而且它的位置正是目的基因插入之处，因此当目的基因插入质粒A形成重组质粒时，此处的抗四环素基因的结构和功能就会被破坏，含重组质粒的受体细胞就不能在含四环素的培养基上生长，而质粒A上无目的基因插入的，抗四环素基因结构是完整的，这种受体细胞就能在含四环素的培养基上生长。
(5)基因成功表达的标志是受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。
【答案】 (1)①将从细胞中提取分离出的目的基因作为模板，转录成mRNA单链DNA双链DNA；②据蛋白质中氨基酸序列mRNA中碱基序列DNA碱基序列目的基因。
(2)①用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口；②用同种限制酶切割目的基因，产生相同的粘性末端；③将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。
(3)普通质粒A和重组质粒都含有抗氨苄青霉素基因。
(4)有的能生长，有的不能生长。导入普通质粒A的细菌能生长，因为普通质粒A上有抗四环素基因；导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因插在抗四环素基因中，抗四环素基因的结构被破坏。
(5)受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。
3、(1)限制性内切酶　　微生物　　一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸系列，并在特定的点位切割
(2)限制性内切酶　　DNA　　　分别与载体结合　　载体　　复制　带有目的基因的DNA片段
(3)提取目的基因　　目的基因与载体结合　　将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达
专题 1.3 基因工程的应用
一、 教学目标
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。
二、教学重点和难点
1.教学重点
基因工程在农业和医疗等方面的应用。
2.教学难点
基因治疗。
三、教学策略
1.加强收集信息和处理信息环节的指导。
基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果。如果本节只作为成果的学习，那么就显得思维力度不足了。为此，建议加强指导学生收集和处理信息这一环节。具体做法如下：
无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。教师可利用表1_1，指导学生整理课本中提供的信息，填写此表。这样做既可以调动学生学习的积极性，也增强了他们分析和处理信息的能力。
表1_1 转基因生物与目的基因的关系
转基因生物
目的基因
目的基因从何来
抗虫棉
Bt毒蛋白基因
苏云金芽孢杆菌
抗真菌立枯丝核菌的烟草
几丁质酶基因和抗毒素合成基因
抗盐碱和干旱作物
调节细胞渗透压的基因
耐寒的番茄
抗冻蛋白基因
鱼
抗除草剂大豆
抗除草剂基因
增强甜味的水果
降低乳糖的奶牛
甜味基因
肠乳糖酶基因
生产胰岛素的工程菌
人胰岛素基因
人
??? 指导学生提高处理信息的能力，还可以体现在对教材内容的重组上。例如，我们可以解决当前世界上存在的重大问题作为主题，如以解决“粮食”、“环境污染”、“能源危机”、“攻克不治之症”等问题作为主题，让学生将课文中的知识或学生知道的课外的基因工程应用方面的知识进行重组。这样的活动不仅培养了学生处理信息的能力，还会使学生感悟到肩负的社会责任，从而激发用科学技术报效祖国的志向。
2.课文中的一些难点，建议采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。
课文中有几处是学生学习感兴趣的知识，但文字说明不多，学生学习有一定难度。例如 “什么叫乳腺生物反应器”、 “什么叫工程菌”、 “什么是基因治疗” 等。教师可创设问题情境，让学生讨论，加深用已有知识认识新事物的能力。学生想不到的地方，可由师生共同归纳。例如，学习乳腺生物反应器时，学生提出“给我们讲讲乳腺生物反应器究竟是怎么回事”。这时教师可提出以下问题，让学生讨论。
(1)用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质(如教材中列举的血清白蛋白、抗凝血酶等)比工厂化生产的优越之处有哪些？
(2)用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？
第一个问题，既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而且显示了社会需求是乳腺生物反应器这一创新成果产生的动力。学生在充分讨论和发表观点的基础上，师生共同归纳出乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。
第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。而不同之处可由教师提出：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。
操作过程大致归纳为：获取目的基因(例如血清白蛋白基因)→构建基因表达载体(在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子)→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物(只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达)。
关于工程菌的学习，也可结合基因工程操作程序，予以说明，并结合微生物生长和代谢的特点，说明工程菌生产药物的优越性。
关于基因治疗，可结合课文中的具体实例，归纳出大致治疗过程。至于是否采用讨论方式，可根据课堂时间而定。如果时间紧，也可采用教师引导学习的方法。
四、 答案和提示
思考与探究
根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。
提示：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。
五、 知识拓展
1.利用微生物生产药物的优越性何在?
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2 000 L大肠杆菌发酵液得到100 g胰岛素，相当于从1 000 kg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。
2.在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？
关于病毒外壳蛋白(coat protein，CP)基因导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。一种假说认为：CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。另一种假说认为：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。
利用CP介导的抗病毒性还存在一些问题：①转基因植物对病毒的抗性有局限性，仅限于特定的病毒(被使用CP基因的病毒)或密切相关的病毒；②转基因植物大多数只是发病延缓，一般为两周，并非根治；③潜在着植物表达的外壳蛋白包被与另一种病毒形成新的杂合病毒的危险。
经典例题剖析
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
【解析】 基因工程生产的药物有胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品、乙肝疫苗等。而青霉素是发酵工程的产品之一。
【答案】 C
基础试题训练
1．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．避免氮肥过多引起环境污染 D．改良土壤结构
2．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
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
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
3．疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是( )
A．口服化学药物 B．注射化学药物
C. 采用基因疗法替换致病基因 D.利用辐射或药物诱发致病基因突变
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．在基因诊断技术中，所用的探针DNA分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作用是 ( )
A．为形成杂交的DNA分子提供能量
B．引起探针DNA产生不定向的基因突变
C. 作为探针DNA的示踪元素
D．增加探针DNA的分子量
6．诊断苯丙酮尿症所用的探针是 ( )
A．32P半乳糖甘转移酶基因 B．荧光标记的苯丙氨酸羧化酶　　
C. 荧光标记的β_珠蛋白基因 　D．3H苯丙氨酸羧化酶基因
7．基因工程生产胰岛素的主要原因是 ( )
A.工艺简单，容易操作 B.生产量大，价格较低
C.所生产的胰岛素可以用于口服 D.所生产的胰岛素疗效大大提高
8．75年，科学家用基因工程的方法创造出了一种能分解石油的“超级细菌”，下列关于此种细菌的说法正确的是 ( )
A.与一般细菌相比它体积特别巨大 B.它是现在唯一能分解石油的细菌
C.它同时能分解石油中的四种烃类 D.与一般细菌相比，它繁殖速度极快
9．下说法正确的是 ( )
A．所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B．质粒是基因工程中惟一的运载体
C．运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复
10．用于鉴定转化于细胞是否含重组?DNA的最常用方法是
A、抗药性选择?　　? B、分于杂交选择
C、RNA反转录??　? D、免疫学方法
11、(05江苏)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
12．下列育种需要使用生物工程技术的是(多选)( )
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
13．下列关于基因工程成果的概述，正确的是(多选)( )
在医药卫生方面，主要用于诊断治疗疾病
在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物
在畜牧养殖业上培育出了体型巨大、品质优良的动物
在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化
14、用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于(多选) ( )
A．克隆技术可以快速繁殖优良形状的家畜
B．现代转基因生物技术可以迅速改变生物的基因组成
C．现代生物技术可以迅速使新品种形成群落
D．现代生物技术可以克服远源杂交不亲和的障碍
创新应用训练
1、1990年对一位缺乏腺苷脱氨酶基因，而患先天性体液兔疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。
(1)在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的_____________，此基因工程中的目的基因是___________，目的基因的受体细胞是_______________。
(2)将转基因白细胞多次回输到患者体内后，兔疫能力趋于正常是由于产生了___________，产生这种物质的两个基本步骤是______________、_____________________。
2．(14分)将人的抗病毒干扰基因“嫁接”到烟草的DNA分子中，可使烟草获得抗病毒的能力，形成转基因产品。试分析回答：
(1)烟草转基因产品的获得属于 ( )
A.基因工程 B.细胞工程 C.微生物工程 D.酶工程
(2)人的基因工程之所以能接到植物体中去，原因是：________。
烟草具有抗病毒能力，说明烟草体内产生：__________。
不同生物间基因移植成功，说明生物共有一套______，从进化的角度看，这些生物具有_______。
烟草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某个基因，实际并不影响遗传信息的表达功能。这说明______________。
该工程应用与、于实践，将给农业、医药等诸多领域带来革命，目前已取得了许多成就，请你列举你所知道的或你所设想应用该工程的三个具体实例：___________。
有人认为，转基因新产品也是一把双刃剑，有如船能载舟也能覆舟，甚至可能带来灾难性的后果，你是否支持这一观点？如果支持，请你举出一个可能出现的灾难性后果的实例：____________________________。
3．干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0．05 mg干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：
(1)从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的________，并使之与一种叫质粒的DNA结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母素来_______________________。
(2)酵母菌能用_____方式繁殖，速度很快，所以能在较短的时间内大量生产____。利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。
(3)科学家陈炬在这方向也作出了突出贡献，他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟草的DNA分子上，其物质基础和结构基础是______________________________。
(4)烟草具有了抗病毒能力，这表明烟草体内产生了________，由此可见，烟草和人体合成蛋白质的方式是_____，从进化的角度来考虑，证明了人和植物的起源______。
4、(05江苏)在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质粒上的T_DNA片段中，再将重组的T_DNA插入植物细胞的染色体DNA中。
(1)科学家在进行上述基因操作时，要用同一种_________分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过________而黏合。
(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T_DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的__________，原因______________________ 。
(3)种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是:
_________________________________。

基础试题训练
1、C　2、B　　3、C　　4B　　5、C　　6、D 　　7、B　　8、C 9、C 10、B　　11、C 12、BCD 13、BCD 14、 ABD
创新应用训练
1、(1)载体　　　　　　正常腺苷脱氧酶基因　　　　白细胞　
(2)腺苷脱氧酶(抗体)　　　转录　　翻译
2．(1)A. (2)人与植物结构组成相同。 (3)抗病毒干扰素。
(4)遗传密码，共同的原始祖先。 (5)基因是遗传物质结构和功能的基本单位。
(6)将抗病毒基因嫁接到水稻中，形成抗病毒水稻新品种；将人的血型基因移入猪体内，培育人血的猪；将干扰素基因移入细菌体内，培育出能产生干扰素的细菌。
(7)用于改良作物的抗不良环境的基因引入杂草，就将难以控制杂草。
3、(1)干扰素　　合成干扰素　(2)出芽生殖　　干扰素
(3)都是脱氧核苷酸组成的　　都具有双螺旋结构
(4)干扰素　　相同的　　相同的
4.(1)限制性内切酶，碱基互补配对 (2)3/4，雌雄配子各有1/2含抗除草剂基因；受精时，雌雄配子随机结合 (3)叶绿体遗传表现为母系遗传，目的基因不会通过花粉传递而在下一代中显现出来
专题1.4 蛋白质工程的崛起
一、 教学目标
1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。
2.简述蛋白质工程的原理。
3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
二、 教学重点和难点
1.教学重点
(1)为什么要开展蛋白质工程的研究？
(2)蛋白质工程的原理。
2.教学难点
蛋白质工程的原理。
三、 教学策略
1.建议采用“问题_探究_新问题_再探究”的教学模式。本节内容是基因工程的延伸和发展。由于蛋白质工程刚刚起步，学习内容较少。如何学得充实，又让学生悟出些终身学习的道理，建议采用“问题_探究_新问题_再探究”的教学模式。
新课一开始，可以带领学生回忆原有知识：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白……至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。为了加深这一点的认识，可调动学生从书中找实例(干扰素例子、工业用酶的例子)加以佐证。于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。
2.建议加强与已有知识的联系，用逆向思维的方法解决新问题。
学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。中心法则告诉我们遗传信息的流动方向如图1_4所示。
图1_4 遗传信息的流动方向
这是学习新知识的基础。既然蛋白质的功能是由DNA决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造DNA。所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。结合课本中插图，可以较明确地说明这一点。
还有两点教学建议需要说明。第一，蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件支撑的，正如课本中开头描述的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展而诞生的，也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关(本书“前沿动态”中有简要介绍)。第二，说明蛋白质工程目前的现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。这样学习，可以使学生认识到科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。
四、 答案和提示
(一)思考与探究
1.蛋白质工程是应怎样的需求而崛起的？
提示(供教师在教学中参考)：蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要。而结构生物学对大量蛋白质分子的精确立体结构及其复杂的生物功能的分析结果，为设计改造天然蛋白质提供了蓝图。分子遗传学的以定点突变为中心的基因操作技术为蛋白质工程提供了手段。
在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。一般来说，提高蛋白质的稳定性包括：延长酶的半衰期，提高酶的热稳定性，延长药用蛋白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。
下面举一个如何通过蛋白质工程来提高重组β_干扰素专一活性和稳定性的例子。干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素的抗病毒活性为106 U/mg，只相当于天然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β_干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存在。为什么会这样？如何改变这种状况？研究发现，β_干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸(第17位、31位和141位)，推测可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第17位的半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结果使大肠杆菌中生产的β_干扰素的抗病性活性提高到108 U/mg，并且比天然β_干扰素的贮存稳定性高很多。
在基础理论研究方面，蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题的一种新型的、强有力的手段。通过对蛋白质工程的研究，可以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。
2.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？
答：基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。
3.你知道酶工程吗？绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与蛋白质工程有什么区别？
提示：酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两方面组成的。酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。α_淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶这三个酶连续作用于淀粉，就可以代替蔗糖生产出高果糖浆；蛋白酶用于皮革脱毛胶以及洗涤剂工业；固定化酶还可以治疗先天性缺酶病或是器官缺损引起的某些功能的衰竭等。至于我们日常生活中所见到的加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接的体现了。通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。当然，随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。
(二)正文中讨论题
某多肽链的一段氨基酸序列是：…_丙氨酸_色氨酸_赖氨酸_甲硫氨酸_苯丙氨酸_…
讨论： (1) 怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。
(2) 确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因(DNA)？
答：(1)每种氨基酸都有对应的三联密码子，只要查一下遗传密码子表，就可以将上述氨基酸序列的编码序列查出来。但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸是由多个三联密码子编码，因此其碱基排列组合起来就比较复杂，至少可以排列出16种，可以让学生根据学过的排列组合知识自己排列一下。首先应该根据三联密码子推出mRNA序列为GCU(或C或A或G)UGGAAA(或G)AUGUUU(或C)，再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列：CGA(或G或T或C)ACCTTT(或C)TACAAA(或G)。
(2)确定目的基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。
(三)异想天开
能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？
提示：理论上讲可以，但目前还没有真正成功的例子。一些报道利用细菌生产人类需要的蛋白质往往都是自然界已经存在的蛋白质，并非完全是人工设计出来而自然不存在的蛋白质。主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少，很难设计出一个崭新而又具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。
(四)旁栏思考题
1.你知道人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？
提示：人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织／器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。
人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。
2.对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？
答：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造，主要原因如下：
(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，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。
(2)对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。
经典例题剖析
1、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是( )
A、氨基酸结构?　　 ? B、蛋白质空间结构 C、肽链结构??　? D、基因结构
【解析】 蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，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，以满足人类的生产或或生活需要。因此，归根到底，还是要对基因进行改造。
【答案】D
2、科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β_干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性，该生物技术为( )
A、基因工程?　　 ? B、蛋白质工程 C、基因突变??　? D、细胞工程
【解析】 基因工程是通过对基因的操作，将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体，原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，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，以满足人类的生产或或生活需要。本题中合成的β干扰素不是天然的，因此，属于蛋白质工程。
【答案】B
基础试题训练
1、蛋白质工程的实质是 ( )
A、改变氨基酸结构?? B、改造蛋白质结构
C、改变肽链结构??　? D、改造基因结构
2、基因工程的实质是 ( )
A、基因重组?? B、基因突变 C、产生新的蛋白质 D、产生新的基因
3、干扰素经过改造可长期储存，从蛋白质水平上应改变的是 ( )
A、光氨酸?? B、精氨酸 C、谷氨酸??　? D、半光氨酸
4、蛋白质工程制造的蛋白质是 ( )
A、天然蛋白质?? B、稀有蛋白质
C、自然界中不存在的蛋白质　? D、血红蛋白质
5、蛋白质工程的基础是 ( )
A、基因工程?? B、细胞工程
C、酶工程 　? D、发酵工程
6、玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量低，需要改变什么结构就能提高产量？ ( )
A、天冬氨酸激酶?? B、二氢吡啶二羧合成酶
C、肽酶　? D、A、B都是
7、天然蛋白质合成遵循的法则是 ( )
A、中心法则?? B、转录
C、翻译? D、复制
8、关于蛋白质工程的说法错误的是 ( )
A、蛋白质工程能定向改造蛋白质的分子结构，使之更加符合人类的需要
B、蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子结构
C、蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
D、蛋白质工程又称为第二代基因工程
9、蛋白质工程的基本操作程序正确是 ( )
①蛋白质分子结构合成 ②DNA合成
③mRNA合成 ④蛋白质的预期功能
⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列
A、①→②→③→④→⑤→①
B、⑤→④→③→②→①→②
C、④→①→⑤→②→③→①
D、②→③→⑤→①→②→④
10、下列各项与蛋白质结构多样性无关的是 ( )
A、氨基酸的种类、数目、排列顺序 B、构成蛋白质的多肽链的数目
C、构成蛋白质的肽链的空间结构 D、氨基酸至少含一个氨基和一个羧基
11、蛋白质工程中直接操作的对象是 ( )
A、氨基酸的结构 B、蛋白质空间结构
C、肽链结构 D、基因结构
12、当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是 ( )
A、都与天然产物完全相同
B、都与天然产物不相同
C、基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同
D、基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同
创新应用训练
蛋白质工程的目标是根据对蛋白质_________________的特定需求，对蛋白质__________
进行分子设计，根据______________法则便可以改造天然蛋白质，例如：玉米的赖氨酸含量低，原因是赖氨酸合成过程中的两个关键的酶___________________、_______________
的活性受赖氨酸浓度的影响，如果我们将___________________ 中的第352位的苏氨酸变为________________________ ，把 ________________________中第104位的天冬酰氨变成________________________，就可以提高玉米中的赖氨酸含量提高2_5倍。
基础试题训练
1、D 2、A 3、D 4、C 5、A 6、D 7、A 8、B 9、C 10、D 11、D　12、C
创新应用训练
答案：功能、结构 中心法则、天冬氨酸激酶、二氢吡啶二羧酸合成酶、天冬氨酸激酶、异亮氨酸、二氢吡啶二羧酸合成酶、异亮氨酸
专题2.1植物细胞工程的基本技术
一、教学目标
1. 简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
2. 列举植物细胞工程的实际应用。
3. 尝试进行植物组织培养。
情感态度和价值观
体验植物组织培养技术
能力方面
尝试植物组织培养技术
二、教学重点和难点
1.教学重点
(1) 植物组织培养的原理和过程。
(2) 植物体细胞杂交的原理。
(3) 植物细胞工程应用的实例。
2.教学难点
植物组织培养的实验
三、教学策略
本节教材内容对学生来说，虽说在必修模块中学了一些细胞的知识，但仍然是一个新的领域，学习起来有一定的困难。教师可采用讲授为主结合讨论的方法。
四、教学手段
录像、软件。
五、教学过程
教学过程
1、课前预习，布置预习作业
2、创设情境引入新课
3、学习新课植物细胞工程的基本技
术
细胞的全能性
a定义
b原因
c植物细胞表现出全能性的必要条件
教学过程
(2)植物细胞工程的基本技术
细胞脱分化
a概念
b实质
c结果
植物细胞工程的基本技术的流程图
脱分化处理的必要
(3)植物体细胞杂交技术
植物体细胞杂交技术概念
过程1
去除细胞壁
过程2诱导原生质体融合
a是关键环节
b人工诱导方法:物理： 离心.振动.
电激。化学:
聚乙二醇(PFG)作诱导剂
c植物体细胞杂交技术的流程图
植物体细胞杂交技术的意义
4、总结新学知识
5、布置作业
教学内容
生：1．请分别理出细胞全能性和植物组织培养的知识结构和层次。
2．对高一必修课中与上述两知识点有关的内容进行全面、充分地复习。
3．找出新旧知识之间的联系与区别。
师：引导学生观看专题的首页的三幅图，题图的愚意是表明细胞工程是在细胞水平的操作，它包含植物细胞工程和动物细胞工程等方面。在章引言中通过列举细胞工程的应用，把学生带进细胞工程的科技领域。引导学生总结细胞工程的概念。
师：细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。
师：为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？
生：细胞的全能性
师：对，是细胞的全能性，我们一起把细胞的全能性知识复习起来
师：投影显示质疑问题。
1、什么是细胞的全能性？表现全能性的条件？
2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？
3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？
4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？
对于问题4：教师启发学生将题目读懂
弄透，对新旧知识进行必要的加工和整合，再得出结论
2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？
生：细胞的全能性：
师：何为细胞的全能性？
生：已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。
师：为什么已分化的细胞仍然具有发育
教学内容
成完整个体的潜能
生：原因：生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。
师：回答得很好
师：植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？
生：植物细胞表现出全能性的必要条件：离体、提供营养物质、激素及其他适宜条件。
3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？
师：动物细胞随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。(细胞核，它含有保持物种遗传性所需的全套基因，而且并没有因细胞分化而丢失基因，因此高度分化细胞的细胞核仍具有全能性)
4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？
师：在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。
师：如何把植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？
生：植物细胞工程的基本技术
生：概括其过程：离体的植物器官，组织或细胞脱分化形成愈伤组织，再分化根、芽，最终形成植物
师：脱分化的概念是什么？
师：脱分化的概念：分化的细胞经诱导后，失去特有的结构功能转变成末分化的细胞的过实程。实质：是恢复细胞的全能性的过程(脱去细胞分化)
师：脱分化的结果是什么？
生：形成愈伤组织
师：下面学生根据植物细胞工程的基本技术的过程讨论书本上的讨论
生：回答书本讨论1，2，3
生：讨论题1植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养
物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。
师：回答很好
生：胡萝卜的其他部分(如茎、叶、花)也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。
师生一起：完成完成植物细胞工程的基本技术的流程图
师：1、离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整的植物体？
2、决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？
生：1、不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。
师：植物激素的种类和比例。特别是生长素和细胞分裂素的协同调控作用在组培中非常重要，被称为“激素杠杆”。
师生一起归纳：植物细胞培养的概念：
无菌和在人工控制的条件下将体的植
物器官组织．细胞，培养在人工配制的培养基上，给予一定的培养，诱导产生愈伤组织，芽丛，最终形成完整的植株．它植物是细胞工程的主要技术
师：20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。这就要用到植物体细胞杂交技术。
师生：植物体细胞杂交技术的概念
师：1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什
么？
生：去除细胞壁
师：2.有没有一种温和的去细胞壁的方法？
生：有,用酶，纤维素酶和果胶酶去细胞壁
师：补充：酶有专一性，而细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以用纤维素酶和果胶酶去壁将不会对其内的原生质体造成损伤。
师：(3)如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？
生：植物组织培养，培育成新的植物体
师：以上就是植物体细胞杂交技术的第一个关键步骤，过程二关键步骤如何？
师：细胞壁去除之后，另一个关键关键环节就是原生质体融合，而把原生质体的放在一起会自然融合吗？
生：必须要一定的技术进行人工诱导。
师：人工诱导方法有哪些？
生：人工诱导的方法物理法：离心.振动.电激。化学:聚乙二醇(PFG)作诱导剂
师生：

师：① 流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞。② 由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们自然融合是不可能的，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。
师：植物体细胞杂交技术的意义如何？
生：克服远源杂交不亲和的障碍，培育出自然界中没有的、具有优良品质的新品种
师生：成果：白菜_甘蓝等
书后思考与探究
教学手段和方法
学生复习旧的知识
显示三幅图，教师按图讲解，以引入新课，课件显示本节课的标题2.1．1植物细胞工程的基
本技术。
提出问题，引出细胞的全能性的复习
课件显示问题，学生思考
启发学生回答问题
学生一一回答问题
教学手段和方法
这个内容学生回答不全，教师补充
这个内容学生回答不全，教师补充
学生观看植物细胞工程的基本技术的录象片胡萝卜的组织培养，教师引导
学生概括其过程，教师给以引导
新的概念，教师阐明
学生讨论书本上的讨论题
学生归纳
师生一起完成植物细胞工程的基本技术的流程图解
进一步提出问题学生讨论
学生回答
第二个问题教师点拔
师生一起归纳植物细胞培养的概念
设置情境引出新的知识
师生一起学习重点概念
学生阅读书本回答问题
教师补充
多媒体展示电激法将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合
师生共同总结植物体细胞杂交技术的流程图
植物体细胞杂交技术流程图进行总结说明
师生共同找出成果
学生为主，教师引导
学生完成，下节课由学生回答
预期目标
复习旧知识，为学习新的知识奠定基础。
使直白的教学内容变得有思维力度。
复习旧知识，为学习新的知识奠定基础。
预期目标
细胞的全能性的相应知识回忆
分清植物细胞全能性与动物全能性的不同
使学生体验到科学是一个探究过程，从而解决难点
学生掌握概念
把本节课的难点植物细胞工程的基本技术的过程分解成问题讨论解决
培养学生的总结能力，使学生体验到科学是一个探究过程，
使学生把握关键知识
归纳重点概念
自然过度到植物体细胞杂交技术的内容
利于后面知识的理解
培养学生的阅读能力及解决问题的能力
解决技术的第一个关键步骤
自然转入第二个过程的学习
学生体验科学技术是不断发展的过程
体现知识的准确运用
培养思维的广阔性
学生明确这节知识结构，掌握重难点
经典例题剖析
1.下列属于组织培养的是：
A.花粉培养成单倍体植株
B.芽发育成枝条
C.根尖分生区发育成成熟区
D.未受精的卵发育成植株
[解析]解答此题需从以下几个方面入手：首先，组织培养是指离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，再经再分化形成具有根、芽结构的胚状体，然后由胚状体发育成完整植物体的过程。花粉粒能培养成单倍体，是在离体条件下培养形成的。第二，芽发育成枝条、根尖分生区发育成成熟区，是体内分化的器官和组织形成了机体的一部分，未受精的卵发育成植物体，这就是自然情况下单倍体的形成过程，是在母体的调控下完成的。
[答案] A
2.在细胞工程__原生质体融合育种技术中，其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除去，通常是采用纤维素酶和果胶酶的酶解破壁法处理。如将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于清水中，细胞将：
A.皱缩
B.胀破
C.呈球形
D.保持原状
[解析]成熟植物去壁后，置于清水中，由于细胞内外浓度差较大，又无细胞壁保护，细胞会大量吸水，直至细胞破裂。
[答案]B
3.不能用于人工诱导原生质体融合的方法是
A.振动 B.电刺激 C.PEG D.重压
[解析]原生质体是除去细胞壁的植物细胞，它实际上就是植物细胞的原生质部分。当进行植物体细胞杂交时，先用纤维素酶、果胶酶除去细胞壁，分离出具有活力的原生质体，获得原生质体后就可以进行植物体细胞杂交了。植物体细胞杂交的过程实质是不同植物体细胞的原生质体融合的过程。将不同植物体细胞放在一起培养，必须通过一定的技术手段进行人工诱导。诱导方法有物理法和化学法两大类。物理法就是利用离心、振动、电刺激等促使原生质体融合；化学法是用聚乙二醇等试剂作为诱导剂诱导细胞的原生质体融合，聚乙二醇简称为PEG。重压不能促使原生质体的融合。
[答案]D
4.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的
A.消毒灭菌 B.适宜的温度
C.充足的光照 D.适宜的养料和激素
[解析]解答该题需从如下三个方面入手分析：
①由离体的植物器官、组织或细胞形成愈伤组织的过程是植物组织培养过程中的一个阶段。该阶段要进行细胞的增殖和细胞的脱分化，这就必须要有适宜的养料和激素，必须要有适宜的温度，这样，才能保证细胞进行正常的新陈代谢。
②由离体的植物器官、组织形成愈伤组织必须是在无菌条件下，只有在这样的条件下，才能保证培养产生出的细胞是正常细胞，否则培养基内将长出许多霉菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，形不成愈伤组织。
③由于此阶段形成的是愈伤组织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。
[答案]C
5.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要
A.具有完整细胞核的细胞
B.离体状态
C.导入外源基因
D.一定的营养物质和激素
[解析]考查植物组织培养的知识。要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，需要具有完整细胞核的细胞，细胞处于离体状态，培养基中含有一定的营养物质和激素。
[答案]C
基础试题训练
一、选择题
1．植物组织培养是指 ( 　)
A．离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织
B．愈伤组织培育成植株
C．离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体
D．愈伤组织形成高度液泡化组织
2．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是(　 )
A.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁
B.细胞壁使原生质体失去活力
C.细胞壁阻碍了原生质体的融合?
D.细胞壁不是原生质的组成部分
3．植物体细胞杂交的结果是(　 )
A.产生杂种植株　B．产生杂种细胞
C．原生质体融合 D．形成愈伤组织
4．科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合，培育出的驱蚊草含有香茅醛，能散发出一种特殊的达到驱蚊且对人体无害的效果。下列关于驱蚊草培育的叙述中，错误的是 ( )
A．驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远源杂交不亲和的障碍
B．驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂或离心、振动、电刺激等方法
C．驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交，不同于植物组织培养，无愈伤组织和试管苗形成
D．驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离
5．(2005，上海)将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是 ( )
A、具有完整细胞核的细胞 B、一定的营养物质和植物激素
C、离体状态 D、导入指定基因
6．植物体细胞杂交的目的中错误的是 (　 )
A.把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上 B.获得杂种植株
C.克服远源杂交不亲和的障碍 D.实现原生质体的融合
7．植物组织培养的用途中不正确的是 (　 )
A.快速繁殖 　　B.生产新品种 C．生产生物碱 D．生产白细胞介素－2
8．A种植物的细胞和B种植物细胞的结构如右图所示(仅 显示细胞核)，将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过 组织培养后得到了杂种植株，则该杂种植株是 ( ) A．二倍体；基因型是DdYyRr
B．三倍体；基因型是DdYyRr
C．四倍体；基因型是DdYyRr
D．四倍体；基因型是DDddYYyyRRrr
9．以下关于原生质的叙述，正确的是 (　 )
A、原生质泛指细胞内的基质　　　　　　　 B、原生质就是细胞质
C、一个动物细胞就是一团原生质　　　　　 D、细胞膜、细胞核和细胞壁是原生质
10．不能人工诱导原生质体融合的方法是(　 )
A.振动 　B.电刺激 　C.PEG试剂 D．重压
11．植物细胞表现出全能性的必要条件是(　 )
A.给予适宜的营养和外界条件
B.导入其他植物细胞的基因
C.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件
D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内
12．细胞具有全能性的原因是 ( 　)
A.生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能
B.生物体的每一个细胞都具有全能性
C.生物体的每一个细胞都含有个体发育的全部基因
D.生物体的每一个细胞都是由受精卵发育来的
13．植物组织培养过程中的脱分化是指 (　 )
A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞
B．未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程
C．植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程
D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程
14.下列植物细胞全能性最高的是 (　 )
A.形成层细胞　B.韧皮部细胞　　C.木质部细胞　　D.叶肉细胞
15．植物组织培养过程的顺序是 (　 )
①离体的植物器官、组织或细胞 ②根、芽 ③愈伤组织 ④脱分化
⑤再分化 ⑥植物体
A．①④③⑤②⑥ B．①④③②⑤⑥
C．①⑤④③②⑥ D．⑥①④③⑤②
16．将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是(　 )
A．具有完整细胞核的细胞 B．一定的营养物质和植物激素
C．离体状态 D．导入指定基因
17．下列有关细胞工程的叙述不正确的是 (　 )
A. 在细胞整体水平上定向改变遗传物质
B．在细胞器水平上定向改变遗传物质
C．在细胞器水平上定向改变细胞核的遗传物质
D．在细胞整体水平上获得细胞产品
18．下列细胞全能性最高的是 (　 )
A．植物的卵细胞
B．植物的精子细胞
C．被子植物的受精卵
D．被子植物的的叶肉细胞
19．植物体细胞融合完成的标志是 (　 )
A、产生新的细胞壁 B、细胞膜发生融合
C、细胞膜发生融合 D、细胞膜发生融合
20.植物体细胞杂交的目的是(　 )
A.用酶解法去掉细胞壁分离出有活力的原生质体
B.以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合
C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株
D.通过以上三者来完成
21.下列提法正确的是： (　 )
A、原生质专指细胞质　　　 B、人体内的水都属于原生质
C、细胞核不是原生质　　　 D、一个动物细胞就是一团原生质
22．(多选)有关原生质体的下列叙述中，正确的是
A．组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸
B．原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原生质
C．被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体
D．原生质体只能用于植物细胞工程
23．(2006，广雅中学考题)(多选)下图为植物组织培养过程示意图，则下列叙述正确的是
A．植物组织培养依据的生物学原理是细胞的全能性
B．③ ④过程是指植物的营养生长和生殖生长阶段
C．将①经脱分化培养成②时，再植上人造种皮即可获得人工种子
D．② ③的再分化过程中，诱导②生根的激素为细胞分裂素和生长素
二、非选择题
1．下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：
脱分化?? 再分化
①__→②__→③__→④
(1)①表示_____，它能被培养成为④的根本原因是________。
(2)②表示____，它与①相比分化程度_____，全能性_____。
(3)若想制作人工种子，应该选用(填编号)____。
(4)若①是花药，则④是____，继续对其使用_____处理可获得_____正常植株，该过程称为_____。
(5)若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片的颜色是___，这说明根尖细胞__________。
(6)若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物__紫草素，培养将进行到(填编号)_______。
2．右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：
(1)步骤①是___________，最常用的方法是________。
(2)步骤③一般常用的化学试剂是____，目的是________。
(3)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运?

展开更多......

收起↑