3.3基因工程的应用导学案-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

高中生物导学案 制作人： 2025—2026学年高二下学期生物 人教版 选择性必修3 第 3.3课 基因工程的应用 导学案 【课前预习案】 【学习目标】 1.明确基因工程在农业、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。 2.明确基因工程的应用,关注基因工程的进展。 【学习重难点】 重点：植物基因工程、动物基因工程成果及其给人类带来的影响 难点：植物基因工程、动物基因工程成果及其给人类带来的影响 【知识梳理】 一、基因工程在农牧方面的应用 （1）转基因抗虫植物 培育方法：从某些生物中分离出 的基因，将它 ，使其具有抗虫性。 实例：转基因抗虫棉、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。 （2）转基因抗病植物 培育方法：将来源于 、 的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。 实例：抗病毒转基因甜椒、番木瓜和烟草等。 （3）转基因抗除草剂植物 培育方法：将 的基因导入作物，可培育出抗除草剂的作物品种。 实例：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 （4）改良植物的品质 培育方法：利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。 （5）提高动物的生长速率 培育方法：将 基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。 实例：转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%～115%。 （6）改善畜产品的品质 培育方法：将 基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。 二、基因工程在医药卫生领域的应用 （1）对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物 例如：细胞因子、抗体、疫苗和激素等。 ★干扰素 干扰素的化学本质和功能是？ 传统生产干扰素的方法是从 提取； 1980-1982年，科学家用基因工程方法从 获得了干扰素。 （2）让转基因哺乳动物批量生产药物 科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过 的方法导入哺乳动物的 中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物，这称为 。实例？ （3）用转基因动物作为器官移植的供体 是一个世界性难题，解决途径？改造方法？ 三、基因工程在食品工业方面的应用 【体系建构】 【课中探究案】 【探究一】 蜘蛛丝(丝蛋白)有着超强的抗张强度，可制成防弹背心、降落伞绳等。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因蜘蛛羊。请根据所学知识回答下列问题： (1)从基因组文库中获取的丝蛋白基因与从cDNA文库中获取的丝蛋白基因的主要差别是______________________________。利用PCR技术体外扩增目的基因时，需要有____________________________，以便根据这一序列合成引物。 (2)过程②科学家通过____________技术将蜘蛛丝蛋白基因导入山羊的受精卵中，并需要筛选性染色体组成为____________的受精卵进行培养。通过①～④过程培育的蜘蛛羊可以作为乳腺生物反应器，从____________中提取所需要的蜘蛛丝蛋白。动物基因工程的受体细胞通常是受精卵，原因是__________________________________________________。 (3)过程③需要加入二氧化碳，其作用是____________________。过程④还必须经过早期胚胎培养、____________等胚胎工程的技术手段，进而培育出转基因蜘蛛羊。 【探究二】 利用基因工程对重金属污染的土壤进行生物修复是指通过先进的基因工程手段对现有的生物进行改造,以提高耐受重金属胁迫的能力以及对重金属积累的能力。科研人员发现了杨树中存在一种重金属转运蛋白(HMA3)基因。回答下列问题: (1)若要用PCR技术特异性拷贝“HMA3基因”,需在PCR反应中加入引物,两种引物及其与模板链的结合位置如图甲所示。 若要得到图乙所示的5种不同DNA分子,至少要经 轮循环,其中第⑤种DNA分子的个数是 。 (2)研究者将从杨树中克隆的HMA3基因与外源高效启动子连接,导入杨树基因组中(如图丙)。 ①研究者要想实现上述导入过程,需要借助于三种“分子工具”;“分子手术刀”“ ”和“ ”。其中,最后一个上面通常有特殊的 ,以便于重组DNA分子的筛选。 ②为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因,同时避免内源HMA3基因的干扰,在进行PCR扩增时,应选择的引物组合是 ,作出此选择的理由是 。 (3)与物理、化学方法清除相比,利用转基因植物修复重金属污染土壤的优点有 (答出2点即可)。 【课后巩固案】 1、 选择题 1.下列关于基因工程在食品工业方面的应用的叙述，错误的是(　　) A．用于形成阿斯巴甜的主要氨基酸可以通过基因工程大规模生产 B．通过基因工程获得凝乳酶时，需将编码凝乳酶的基因导入受体菌的基因组中 C．相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶的纯度较低 D．生产淀粉酶和脂酶时，可通过构建工程菌，用发酵技术大量生产 2.中国科学家将黄肥尾蝎的神经毒素基因AalT导入能寄生在许多害虫体内的绿僵菌中,增强了绿僵菌致死害虫的效应,可有效控制虫害;将长穗偃麦草的Fhb7基因导入小麦,其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染。下列说法错误的是( ) A.将Fhb7基因导入小麦,可采用农杆菌转化法 B.将Fhb7基因导入小麦,可影响赤霉菌对小麦的寄生能力 C.只有将目的基因导入防治对象,才能达到生物防治目的 D.用绿僵菌工程菌减少虫害,不改变绿僵菌与害虫的种间关系 2、 材料分析题 新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病，我国科学家将该病毒相关基因改造为r2HN，使其在水稻胚乳特异表达，制备获得r2HN疫苗，并对其免疫效果进行了检测。回答下列问题： (1)实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图1所示。其中GtP为启动子，若使r2HN仅在水稻胚乳表达，GtP应为____________________________________________________启动子。Nos为终止子，其作用为____________。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。因此，可选择限制酶____________和__________对r2HN基因与载体进行酶切，用于表达载体的构建。 (2)利用____________方法将r2HN基因导入水稻愈伤组织。为检测r2HN表达情况，可通过PCR技术检测______________________________，通过________________技术检测是否翻译出r2HN蛋白。 (3)获得转基因植株后，通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。此类植株自交一代后，r2HN纯合子植株的占比为____________。选择纯合子进行后续研究的原因是_____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (4)(2分)制备r2HN疫苗后，为研究其免疫效果，对实验组鸡进行接种，对照组注射疫苗溶剂。检测两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的CD8＋T细胞(细胞毒性T细胞)水平，结果如图2所示。据此分析，获得的r2HN疫苗能够成功激活鸡的__________免疫和__________免疫。 (5)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是______________________________ ________________________________________________________________________(答出两点即可)。 【答案解析】 【课中探究案】 探究一：(1)cDNA文库中获取的目的基因不含启动子、内含子　一段已知目的基因的核苷酸序列　(2)显微注射　XX　(羊的)乳汁　受精卵全能性高，更容易发育成动物个体　(3)维持培养液的pH　胚胎移植 探究二：(1) 3　2个 (2)分子缝合针　分子运输车　标记基因　a和b　选择a和b两种引物,扩增出的DNA分子中含有HMA3基因和外源高效启动子,可以检测转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因,同时避免内源HMA3基因的干扰 (3)环境污染小、植物中的重金属可以重新收集利用、经济有效等 【课后巩固案】 1、 选择题 1.C　【解析】阿斯巴甜主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸可以通过基因工程大规模生产，A正确；基因工程获得凝乳酶时，需将编码凝乳酶的基因导入受体菌，如大肠杆菌、黑曲霉等的基因组中，B正确；天然产物中酶的种类多，相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶的纯度较高，C错误；生产淀粉酶和脂酶时，可通过构建工程菌，用发酵技术大量生产，D正确。 2.C　[解析] 将Fhb7基因导入小麦可用农杆菌转化法或花粉管通道法,A正确;将Fhb7基因导入小麦,其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染,即影响了赤霉菌对小麦的寄生能力,B正确;要想达到生物防治的目的不一定要将目的基因导入防治对象,如可将目的基因导入能寄生在多种害虫体内的绿僵菌中,这种方法同样可以达到生物防治的目的,C错误;生物的种间关系是生物协同进化的结果,用绿僵菌工程菌减少虫害,不改变绿僵菌与害虫的种间关系,D正确。 2、 材料分析题 (1)水稻胚乳中特异表达的基因的　终止转录　HindⅢ　EcoRⅠ　(2)农杆菌转化　r2HN基因是否转录出了mRNA　抗原—抗体杂交 (3)1/4　纯合子自交后代不发生性状分离　(4)体液　细胞　(5)不受性别的限制、可大量种植、成本低、安全性高 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $