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1、高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书一、基因工程的原理一、基因工程的原理1基因工程的概念理解基因工程的概念理解高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书2基因工程的操作工具基因工程的操作工具(1)“剪刀剪刀”与与“针线针线”高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中
2、同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书3基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤提取目的基因提取目的基因 将目的基因导将目的基因导入入 目的基因的目的基因的 。二、基因工程的应用及安全性二、基因工程的应用及安全性1基因工程的应用基因工程的应用目的基因与运载体目的基因与运载体 受体细胞受体细胞 检测与鉴定检测与鉴定 高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书(3)环境保护：利用环境保护：利用 降解有毒有害的化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，处理工业合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业
3、废水等。废水等。2转基因产物的安全性的两种观点转基因产物的安全性的两种观点(1)转基因生物与转基因食品不安全，要转基因生物与转基因食品不安全，要 。(2)转基因生物与转基因食品是安全的，应该转基因生物与转基因食品是安全的，应该 。转基因细菌转基因细菌 严格控制严格控制 大范围推广大范围推广 高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书一、基因工程的原理一、基因工程的原理1阅读教材阅读教材P102103内容，仔细观察分析图内容，仔细观察分析图66，探究下，探究下列问题。列问题。(1)基因工程中工具酶的作用基因工程中工具酶的作用DNA解旋酶
4、和限制酶都作用于解旋酶和限制酶都作用于DNA，试分析这两种酶的作，试分析这两种酶的作用部位相同吗？用部位相同吗？提示：不相同。提示：不相同。DNA解旋酶作用于碱基之间的氢键，而限制解旋酶作用于碱基之间的氢键，而限制酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键，即磷酸二酯键。酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键，即磷酸二酯键。切割运载体和目的基因用同一种限制酶的原因。切割运载体和目的基因用同一种限制酶的原因。提示：因为只有用同一种限制酶才能切割出相同的黏性末端，提示：因为只有用同一种限制酶才能切割出相同的黏性末端，利于目的基因与运载体结合。利于目的基因与运载体结合。限制酶和限制酶和DNA连接酶作用的位点相同
5、吗？连接酶作用的位点相同吗？提示：相同，均作用于磷酸二酯键。提示：相同，均作用于磷酸二酯键。高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书若用若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，可能有哪连接酶将目的基因与运载体两两结合时，可能有哪些产物？些产物？提示：产物可能有三种：目的基因与目的基因结合、运载体与提示：产物可能有三种：目的基因与目的基因结合、运载体与运载体结合、目的基因与运载体结合。运载体结合、目的基因与运载体结合。(2)运载体的特点及其作用运载体的特点及其作用运载体与物质跨膜运输中的载体化学本质相同吗？运载体与物质跨膜运输中
6、的载体化学本质相同吗？提示：不相同。运载体是小的提示：不相同。运载体是小的DNA分子，载体是蛋白质。分子，载体是蛋白质。基因工程中的运载体具有怎样的特点？基因工程中的运载体具有怎样的特点？提示：提示：a.能够在宿主细胞中稳定保存并大量复制，以保证外源能够在宿主细胞中稳定保存并大量复制，以保证外源基因在宿主细胞内长期稳定存在并复制；基因在宿主细胞内长期稳定存在并复制；b具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；c具有某些标记基因，便于检测运载体是否进入受体细胞。具有某些标记基因，便于检测运载体是否进入受体细胞。高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同
7、步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书2判断正误判断正误(1)基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合。基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合。( )(2)基因工程的运载体本质都是基因工程的运载体本质都是DNA分子。分子。( )(3)所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列。所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列。( )二、基因工程的应用及其安全性二、基因工程的应用及其安全性1转基因技术已经实现了将人的胰岛素基因转入细菌体内，转基因技术已经实现了将人的胰岛素基因转入细菌体内，利用细菌生产人的胰岛素，分析讨论下列问题：利用细菌生产人的胰岛素，分析讨论下列问题：(1
8、)试从基本单位、空间结构和碱基配对方式三个方面分析试从基本单位、空间结构和碱基配对方式三个方面分析运载体与目的基因结合成功的基础。运载体与目的基因结合成功的基础。提示：提示：基本单位相同：不同生物的基本单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧分子都是由脱氧核苷酸构成的。核苷酸构成的。空间结构相同：不同生物的空间结构相同：不同生物的DNA分子都是由两条反向平分子都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。碱基配对方式相同：不同生物的碱基配对方式相同：不同生物的DNA分子中两条链之间分子中两条链之间的碱基配对方式都是的碱基配对方式都是A与与T
9、配对，配对，G与与C配对。配对。 高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书(2)目的基因能够在受体细胞中表达的基础是什么？目的基因能够在受体细胞中表达的基础是什么？提示：所有生物共用一套遗传密码。提示：所有生物共用一套遗传密码。2与杂交育种、诱变育种相比，基因工程育种的原理是什么？与杂交育种、诱变育种相比，基因工程育种的原理是什么？主要优点有哪点？主要优点有哪点？提示：其原理与杂交育种相同，是基因重组。与杂交育种相比，提示：其原理与杂交育种相同，是基因重组。与杂交育种相比，基因工程育种的育种周期短并产生了新性状；与诱变育种相比，基因
10、工程育种的育种周期短并产生了新性状；与诱变育种相比，基因工程育种能定向改造生物的遗传性状。基因工程育种能定向改造生物的遗传性状。高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书1限制酶与限制酶与DNA解旋酶的比较解旋酶的比较(1)相同点：作用机理都是破坏化学键。相同点：作用机理都是破坏化学键。(2)不同点不同点作用部位：限制酶作用于磷酸二酯键，作用部位：限制酶作用于磷酸二酯键，DNA解旋酶作解旋酶作用于氢键。用于氢键。作用范围：限制酶作用于特定的核苷酸序列和特定的作用范围：限制酶作用于特定的核苷酸序列和特定的切点，切点，DNA解旋酶作用于所
11、有的解旋酶作用于所有的DNA分子。分子。2基因工程操作中的两个注意点基因工程操作中的两个注意点(1)切割目的基因和运载体时，一般用同一种限制酶，使切割目的基因和运载体时，一般用同一种限制酶，使目的基因和运载体产生相同的黏性末端，达到目的基因目的基因和运载体产生相同的黏性末端，达到目的基因与运载体结合的目的。与运载体结合的目的。高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书3基因工程育种的优点基因工程育种的优点(1)目的性强，能定向改造生物性状。目的性强，能定向改造生物性状。(2)育种周期短。育种周期短。(3)能克服远缘杂交不亲和的障碍。能
12、克服远缘杂交不亲和的障碍。4有性生殖和基因工程中基因重组的区别有性生殖和基因工程中基因重组的区别(2)目的基因导入受体细胞并非标志着基因工程的成功，目的基因导入受体细胞并非标志着基因工程的成功，只有目的基因在受体细胞中表达才说明基因工程的成功。只有目的基因在受体细胞中表达才说明基因工程的成功。高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书例例1某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因基因a，通过基因工程的方法，将基因通过基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株与运载体结合后导入马铃薯植
13、株中，经检测发现中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述，不正确的是列有关这一过程的叙述，不正确的是()A获取基因获取基因a的限制酶其作用部位是图中的的限制酶其作用部位是图中的B连接基因连接基因a与运载体的与运载体的DNA连接酶其作用部位是图中的连接酶其作用部位是图中的C基因基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制分子的复制而复制，传给子代细胞而复制，传给子代细胞D通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状高中同步新课标高中同步新课标高中同
14、步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书解析解析限制酶和限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键，即连接酶均作用于磷酸二酯键，即处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键；目的基因处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键；目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。答案答案B高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书高中同步新课标高中同步新课标
15、高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书例例2酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如图所示：富的啤酒。基本的操作过程如图所示： (1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于属于_。(2)本操作中为了将本操作中为了将LTP
16、1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是是_。(3)要使运载体与要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用基因连接，首先应使用_进行切割。进行切割。(4)切割完成后，利用切割完成后，利用_将运载体与将运载体与LTP1基因连接。基因连接。(5)饮用转基因的酵母菌酿造的啤酒安全吗？饮用转基因的酵母菌酿造的啤酒安全吗？高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书研析研析本题以过程图为信息载体，考查基因工程的应用及本题以过程图为信息载体，考查基因工程的应用及安全性问题。具体解题过程如下：安全性问题。具体解题过程如下
17、：审审提取信息提取信息 图图中中a表表示示目目的的基基因因的的获获取取，b是是来来自自大大肠肠杆杆菌菌的的质质粒粒，c是重组质粒；目的基因插入抗四环素基因内部。是重组质粒；目的基因插入抗四环素基因内部。联联联系基础联系基础 ：基因工程可使原本不属于同一物种的基因组合：基因工程可使原本不属于同一物种的基因组合在一起，从而使转基因生物产生特定的性状，其原理在一起，从而使转基因生物产生特定的性状，其原理属于基因重组。属于基因重组。：重组质粒形成前，需用限制酶切割目的基因和：重组质粒形成前，需用限制酶切割目的基因和质粒，得到相同的黏性末端，再用质粒，得到相同的黏性末端，再用DNA连接酶连接。连接酶连接
18、。高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书答答规范解答规范解答设问设问(5)答案是开放的，只要为自己的观点答出合理的答案是开放的，只要为自己的观点答出合理的理由即可。理由即可。答案答案(1)基因重组基因重组(2)质粒质粒(3)限制酶限制酶(限制性核酸限制性核酸内切酶内切酶)(4)DNA连接酶连接酶(5)反对观点：不安全，转基反对观点：不安全，转基因食品可能会损伤人体的消化系统，破坏人体免疫系统。因食品可能会损伤人体的消化系统，破坏人体免疫系统。赞成观点：安全，转基因食品与非转基因食品成分相同，赞成观点：安全，转基因食品与非转基因食品
19、成分相同，毒性分析不对人体健康产生影响。毒性分析不对人体健康产生影响。(目前还未找到不安目前还未找到不安全的证据，回答上述两种观点之一即可全的证据，回答上述两种观点之一即可)高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书课堂归纳课堂归纳网络构建网络构建填充：填充：提取目的基因提取目的基因目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定限制酶限制酶DNA连接酶连接酶运载体运载体基因重组基因重组 高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物
20、创 新 方 案 系 列 丛 书关键语句关键语句1基因工程的原理是基因重组。基因工程的原理是基因重组。2基因工程的操作工具有限制酶、基因工程的操作工具有限制酶、DNA连接酶和运载体。连接酶和运载体。3限制酶具有特异性，能识别特定的核苷酸序列，并在特定限制酶具有特异性，能识别特定的核苷酸序列，并在特定位点上切割位点上切割DNA分子。分子。4DNA连接酶的作用是将目的基因和运载体连接成重组连接酶的作用是将目的基因和运载体连接成重组DNA分子。分子。5常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。6基因工程的四个步骤是：提取目的基因、目的基因与运载基因工程的四个步
21、骤是：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、目的基因的检测与鉴定。体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书答案：答案：C知识点一、基因工程操作的工具知识点一、基因工程操作的工具1下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是()A一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B限制酶的活性受温度影响限制酶的活性受温度影响C限制酶能识别和切割限制酶能识别和切割RNAD限制酶可从原核生物中
22、提取限制酶可从原核生物中提取解析：解析： 限制酶只能识别和切割限制酶只能识别和切割DNA，不能识别和切割，不能识别和切割RNA。高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书2质粒是基因工程中最常用的运载体，下列有关质粒的说法质粒是基因工程中最常用的运载体，下列有关质粒的说法正确的是正确的是()A质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有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细菌的基因只存在于质粒上C质粒为小型环状质粒为小型环状DNA分子，存在于核分子，存在于核(区区)外的细胞质基质外的细胞质基质中中D质粒是基因工程中的
23、重要工具酶之一质粒是基因工程中的重要工具酶之一解析：解析： 质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是拟核或质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的；细菌的基因除少部分在质粒上外，植物细胞中是不存在的；细菌的基因除少部分在质粒上外，大部分在拟核中的大部分在拟核中的DNA分子上。分子上。答案：答案：C高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书3下列黏性末端由同一种限制酶切割而成的是下列黏性末端由同一种限制酶切割而
24、成的是()A B C D解析：同一种限制酶切割出的黏性末端应是互补的，而解析：同一种限制酶切割出的黏性末端应是互补的，而且两者的序列相同，且两者的序列相同，是互补的，切点都是在是互补的，切点都是在G与与A之间，之间，识别序列为识别序列为GAATTC。答案：答案：B高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书4据图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是据图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是()A限制酶可以切断限制酶可以切断a处处 BDNA连接酶可以连接连接酶可以连接a处处C解旋酶可以使解旋酶可以使b处解开处解开 DDNA连接酶可以连接连接
25、酶可以连接b处处 解析：限制酶和解析：限制酶和DNA连接酶作用的部位是磷酸二酯键即连接酶作用的部位是磷酸二酯键即a处，处，解旋酶作用的部位是氢键即解旋酶作用的部位是氢键即b处。处。答案：答案：A高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书5基因工程是在基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操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是作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是()A人工合成目的基因人工合成目的基因B目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合C将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞D
26、目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达解析：合成目的基因及其与运载体的结合都进行碱基互补配对，解析：合成目的基因及其与运载体的结合都进行碱基互补配对，目的基因的检测实质上是标记基因的表达，也进行碱基互补配目的基因的检测实质上是标记基因的表达，也进行碱基互补配对，与目的基因的表达原理相同。对，与目的基因的表达原理相同。答案：答案：C高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书知识点二、基因工程操作的基本步骤及应用知识点二、基因工程操作的基本步骤及应用6通过通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因重组技术使原有基因得以改造的动
27、物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀剪刀”能识别的能识别的序列和切点是序列和切点是GGATCC ，请回答：，请回答：(1)从羊染色体中从羊染色体中“剪下剪下”羊蛋白质基因的酶是羊蛋白质基因的酶是_，人，人体蛋白质基因体蛋白质基因“插入插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是_。(2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体DNA中，原因中，原因是是_，高中同步新
28、课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是_。(3)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指_。(4)你认为此类羊产的奶安全可靠吗？理由是什么？你认为此类羊产的奶安全可靠吗？理由是什么？_。 解析：解析：(1)剪取目的基因的酶是限制酶，将不同的剪取目的基因的酶是限制酶，将不同的DNA片段片段连接起来的酶是连接起来的酶是DNA连接酶。连接酶。(2)不同生物的不同生物的DNA化学组成化学组成和空间结构相同，即具有相同的物质基础和结构基
29、础。目的和空间结构相同，即具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需先与运载体结合，最常用的运载体是质基因导入受体细胞需先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以用动物病毒的粒，也可以用动物病毒的DNA。(3)基因的表达是指基因通基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即通过转录和翻译过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。过程合成相应的蛋白质。(4)为开放性问题，理由与观点相对为开放性问题，理由与观点相对应即可。应即可。高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标高中同步新课标生物生物生物生物创 新 方 案 系 列 丛 书答案：答案
30、：(1)限制酶限制酶DNA连接酶连接酶(2)具具有有相相同同的的物物质质基基础础和和结结构构基基础础(有有互互补补的的碱碱基基序序列列)细细菌菌质粒或病毒质粒或病毒(3)人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质(4)安安全全，因因为为目目的的基基因因导导入入受受体体细细胞胞后后没没有有改改变变，控控制制合合成成的的人人奶奶蛋蛋白白质质成成分分没没有有改改变变(或或不不安安全全，因因为为目目的的基基因因导导入入受受体体细细胞胞后后，可可能能由由于于羊羊细细胞胞中中某某些些成成分分的的影影响响，合合成成的的蛋蛋白白质质成成分分发生一定的改变发生一定的改变)
