高三生物教案：《第二輪基因工程和細胞工程》教學設計

　　本文題目：高三生物教案：第二輪基因工程和細胞工程

　　【考綱要求】

　　1. 基因工程的誕生 I 5. 植物組織培養 II

　　2. 基因工程的原理及技術 II 6. 動物細胞培養和體細胞克隆I

　　3. 基因工程的應用 I 7. 細胞融合和單克隆抗體 II

　　4. 蛋白質工程 I

　　【課前回顧區】

　　1. 利用關鍵詞構建網絡：基因工程、蛋白質工程、細胞工程、植物組織培養、植物體細胞雜交技術、動物細胞培養、動物細胞核移植、動物細胞融合、單克隆抗體的制備

　　2. 基因工程、蛋白質工程、細胞工程、胚胎工程的操作對象

　　3. 基因工程的工具、核心、表達載體所包含的構件、如何對目的基因進行檢測和鑒定

　　4. 細胞工程都有哪些技術，分別利用什么原理

　　5. 細胞表現全能性的條件

　　6. 原生質體融合和動物細胞融合的原理和方法一樣嗎?

　　7.雜交瘤特點和單克隆抗體的特點

　　【課堂探究區】

　　探究一：完成基因工程操作的步驟

　　思考：蛋白質工程的操作和基因工程有何不同?

　　【典型例題1】下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中箭頭表示相關限制酶的酶切位點。請回答下列問題：

　　限制酶 BamH Ⅰ Hind Ⅲ EcoR Ⅰ Sma Ⅰ

　　識別序列

　　及切割位點 ↓

　　GGATCC

　　CCTAGG

　　↑ ↓

　　AAGCTT

　　TTCGAA

　　↑ ↓

　　GAATTC

　　CTTAAG

　　↑ ↓

　　CCCGGG

　　GGGCCC

　　↑

　　(1)一個圖1所示的質粒分子經Sma Ⅰ切割前后，分別含有________個游離的磷酸基團。

　　(2)若對圖中質粒進行改造，插入的Sma Ⅰ酶切位點越多，質粒的熱穩定性越______。

　　(3)用圖中的質粒和外源DNA構建重組質粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是__________________________________________________________。

　　(4)與只使用EcoR Ⅰ相比較，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ兩種限制酶同時處理質粒、外源DNA的優點在于可以防止____________________________________________。

　　(5)為了獲取重組質粒，將切割后的質粒與目的基因片段混合，并加入_________________酶。

　　(6)重組質粒中抗生素抗性基因的作用是為了______________ _____________________。

　　(7)為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉運蛋白基因，將重組質粒導入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在__________________________________的培養基中培養，以完成目的基因表達的初步檢測。

　　探究二:畫出植物組織培養技術的操作流程

　　【典型例題2】科學家將魚抗凍蛋白基因轉入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高，可以在相對寒冷的環境中生長。質粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ等四種限制酶切割位點，下圖是轉基因抗凍番茄培育過程的示意圖(ampr為抗氨芐青霉素基因)，其中①～④是轉基因抗凍番茄培育過程中的相關步驟，Ⅰ、Ⅱ表示相關結構或細胞。請據圖作答：

　　(1)在構建基因表達載體時，可用一種或者多種限制酶進行切割。為了避免目的基因和載體在酶切后產生的末端發生任意連接，在此實例中，應該選用限制酶________________分別對________________________進行切割，切割后產生的DNA片段分別為________種。

　　(2)培養基中的氨芐青霉素會抑制番茄愈傷組織細胞的生長，要利用該培養基篩選已導入含魚的抗凍蛋白基因的番茄細胞，應使基因表達載體Ⅰ中含有________________作為標記基因。

　　(3)研究人員通常采用________________法將魚抗凍蛋白基因導入番茄細胞內。通常采用________________技術，在分子水平檢測目的基因是否翻譯形成了相應的蛋白質。

　　(4)利用組織培養技術將導入含魚的抗凍蛋白基因的番茄組織細胞培育成植株。圖中③、④依次表示組織培養過程中番茄組織細胞的________________過程。

　　探究三:動物體細胞核移植、單克隆抗體的制備流程

　　【典型例題3】有性生殖的生物產生后代需要進行受精作用，植物體細胞雜交要進行原生質體的融合，單克隆抗體的制備需要進行動物細胞融合，可見細胞的融合技術有著廣泛的應用。下列為細胞融合的簡略過程，據圖回答相關問題：

　　(1)若a、b分別是基因型為Hhrr、hhRr兩個煙草品種的花粉，且這兩對基因分別位于兩對同源染色體上。由于一對隱性純合基因(rr或hh)的作用，在光照強度大于800 lx時兩種煙草都不能生長。要想從融合細胞的培養液中分離出基因型為HhRr的雜種細胞，較為簡便的篩選方法是________________________________________。

　　(2)若a、b表示兩種植物體細胞，則由d細胞形成雜種植株的原理是_________________________，這種育種方法的優點是_______________________________________________

　　(3)若a、b分別為骨髓瘤細胞和B淋巴細胞，則d細胞的特點是___________________________________。

　　由d細胞產生的抗體與普通血清抗體相比較，具有_______________________________的特點。生產上一般不能通過直接培養B淋巴細胞的方法生產單克隆抗體的主要原因是______________________________________________________________

　　(4)下列各圖表示單克隆抗體制備過程的各階段圖解，請用箭頭把代表各圖解的字母按單克隆抗體制備過程的順序連接起來。順序是___________________________________________________________。

　　【課后檢測】

　　1.人的血清白蛋白作為血漿容量擴充劑用途廣泛，是當前的研究熱點之一。圖T14-3是利用奶牛生產人類血清白蛋白的圖解，請回答：

　　圖T14-3

　　(1)圖中所涉及的生物技術中，屬于細胞水平的是____________、____________。

　　(2)獲取①基因的常用方法有________________(舉一例)，基因工程的核心是____________________。

　　(3)②→③一般需用________酶處理，為獲取數量較多的未受精卵細胞，需用____________處理母牛。

　　(4)⑤→⑦為____________技術，操作的時期是________________。

　　專題15 基因工程和細胞工程

　　【答案】

　　【典型例題1】

　　1.(1)0、2

　　(2)高

　　(3)SmaⅠ會破壞質粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因

　　(4)質粒和含目的基因的外源DNA片段自身環化

　　(5)DNA連接

　　(6)鑒別和篩選含有目的基因的細胞

　　(7)蔗糖為唯一含碳營養物質

　　【典型例題2】

　　2.答案：　(1)PstⅠ、SmaⅠ　含魚抗凍蛋白基因的DNA、質粒　4、2

　　(2)抗氨芐青霉素基因(ampr)　(3)農桿菌轉化(或基因槍法等，答案合理即給分)　抗原—抗體雜交

　　(4)脫分化、再分化

　　【典型例題3】

　　3.(1)大于800 lx光照

　　(2)植物細胞的全能性

　　克服了遠緣雜交不親和的障礙

　　(3)既能無限繁殖，又能產生特定的抗體

　　特異性強、靈敏度高、化學性質單一

　　B淋巴細胞高度分化，不能增殖

　　(4)

　　【課后檢測】

　　1.(1)核移植技術　動物細胞培養

　　(2)從基因文庫中提取(或PCR技術擴增、人工化學合成)　基因表達載體的構建

　　(3)胰蛋白　促性腺激素

　　(4)胚胎分割移植　桑椹胚或囊胚