3.2 基因突变和基因重组（6） 教学设计-高一生物必修二同步教学（苏教版）

第三章 生物的变异 第二节 基因突变和基因重组 第2课时 基因重组 学习目标 （1）结合教材图文，了解DNA重组技术的基本原理和基本步骤。 （2）结合具体实例，了解基因工程的应用及转基因生物的安全性。 [重难点击]　 （3）DNA重组技术的基本原理和基本步骤。 前课梳理 1．中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。 (1)a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是复制、转录、翻译、逆转录。 (2)真核生物中，过程a的主要场所是细胞核，过程b的原料是4种核糖核苷酸。 (3)在不同的生物体内，同一种mRNA经过c过程产生的蛋白质中的氨基酸排列顺序是相同的，因为所有生物共用一套遗传密码。 2．基因对性状的控制方式及实例 (1)直接途径：基因控制,蛋白质的结构控制,生物性状，如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。 (2)间接途径：基因控制,酶的合成控制,细胞代谢控制,生物性状，如白化病、豌豆的粒形。 学习探究 探究点一　基因重组 1．自由组合型 研究发现，鸡冠的形态是由两对基因决定的。若玫瑰冠鸡和豆冠鸡交配，则子一代全部都是胡桃冠鸡。如果子一代胡桃冠鸡相互交配，子二代出现4种不同的性状(如图所示)。 (1)子一代产生的雌雄配子各有4种，分别是RP、rp、Rp、rP，原因是减数分裂产生配子时，非同源染色体上的非等位基因可以自由组合。 (2)子二代中除了亲代类型外，又出现了胡桃冠和单冠两种重组类型。 (3)生物性状重组是因为基因发生了重组。我们把生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，称为基因重组。 2．交叉互换型 观察下面减数分裂过程中染色体的交叉互换图解，思考问题： (1)若不发生交叉互换，上图中的性原细胞经减数分裂最终产生的4个子细胞只有2种。 (2)交叉互换通常发生在减数第一次分裂(四分体)时期，是由同源染色体的非姐妹染色单体之间进行遗传物质的互换造成的。 (3)交叉互换导致染色单体上基因的组成和排列顺序发生改变，从而可能出现新的性状，但不会出现新的基因。 (4)意义 ①基因重组和基因突变与染色体变异一样，为生物进化提供了原始材料。 ②基因重组能够产生多样化的基因组合的子代，使后代多种多样，这说明基因重组是生物多样性形成的原因之一。 探究点二　基因工程的概念及基本工具 1．概念 基因工程又叫DNA重组技术，是指将从一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因导入另一个生物的细胞中，定向地使后者获得新的遗传性状或表达所需要的产物的技术。 2．基本工具 (1)限制性核酸内切酶 在大肠杆菌中，有一种叫做EcoRⅠ的限制性核酸内切酶，能够专一识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开。如图： 可见，限制性核酸内切酶的作用特点是识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子，形成2个黏性末端。 (2)DNA连接酶 同种限制性核酸内切酶切割不同DNA分子后形成的黏性末端是可以通过碱基互补配对连接起来的，但是脱氧核糖和磷酸之间的缺口要靠DNA连接酶进行连接。 (3)运载体 ①作用：将外源基因送入受体细胞。 ②种类：质粒、噬菌体、动植物病毒等。质粒存在于细菌及酵母菌等生物细胞中(如图)，是拟核或细胞核外能够自主复制的环状DNA分子。上面通常含有的抗性基因可以作为标记基因用于目的基因导入受体细胞的检测依据。 探究思考： 1．目的基因与质粒连接为什么要用相同的限制性核酸内切酶切割DNA分子？ 答案　为了使目的基因两端的黏性末端与质粒切口的黏性末端相同。 2．为什么目的基因必须与运载体结合后才能导入受体细胞？ 答案　目的基因必须与运载体结合后导入受体细胞，才能稳定地保存，并进行复制和表达。目的基因不能单独进入受体细胞。 3．培养转基因动物与培育转基因植物所用的受体细胞相同吗？ 答案　培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵；培育转基因植物，受体细胞可选用受精卵或体细胞。若受体细胞是体细胞，再将含目的基因的体细胞进行组织培养，即可获得转基因植株。 4．怎样才能说明目的基因完成了表达？ 答案　重组DNA分子进入受体细胞后，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过程。例如检验抗虫棉的抗虫性，可让棉铃虫食用棉花的叶片，食用后棉铃虫中毒死亡，则说明抗虫基因在棉株中得到了表达。 真题回眸 例1．下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是(　　) A．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 B．限制性核酸内切酶的活性受温度的影响 C．限制性核酸内切酶能识别和切割RNA D．限制性核酸内切酶可从原核生物中提取 问题导析　(1)限制性核酸内切酶能识别并切割特定的核苷酸序列。 (2)限制性核酸内切酶一般从原核生物获得，活性受温度、酸碱度等影响。 例2．某科学家从细菌中分离出耐