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高中生物第六章从杂交育种到基因工程第2节基因工程及其应用课件新人教版必修2

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  • 卖家[上传人]:bin****86
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    • 1、,第2节 基因工程及其应用,第6章 从杂交育种到基因工程,学习导航 1.结合教材图文,概述基因工程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其安全性。 重难点击 基因工程的基本原理和基本步骤。,课堂导入 科幻电影蜘蛛侠中的男主角意外被转基因的蜘蛛咬伤,蜘蛛的基因整合到了他的基因上,并且在他体内表达,从而使他成了具有特殊本领的超级英雄。 现实中,我们已经运用类似的技术来改造生物的性状,获得人们所需要的品种,这就是基因工程。,一、基因工程的原理,当堂检测,二、基因工程的应用及其安全性,内容索引,一、基因工程的原理,基础梳理,1.基因工程的概念 (1)基因工程,又叫做基因拼接技术或 技术。通俗地说,就是按照 ,把一种生物的某种基因提取出来,加以 ,然后放到另一种生物的细胞里, 地改造生物的遗传性状。 (2)基因工程是把一种生物的某种基因转移到另一种生物体的细胞内,基因的结构基本没有变化,只是位置发生了变化,所以应该属于 。,DNA重组,人们的意愿,修饰改造,定向,基因重组,2.基因工程的基本工具 (1)限制性核酸内切酶 限制性核酸内切酶的作用特点是识别 序列,并在_ _上

      2、切割DNA分子。 (2)DNA连接酶 连接黏性末端或平末端 和 之间的缺口。,特定的核苷酸,特定的切,点,脱氧核糖,磷酸,(3)运载体 作用:将外源基因送入 。 种类:质粒、 和动植物病毒等。质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物细胞中,是拟核或细胞核外能够 的很小的环状DNA分子。上面通常含有的抗性基因可以作为 用于目的基因导入受体细胞的检测依据。,噬菌体,自主复制,标记基因,受体细胞, 将目的基因导入受体细胞:主要是借鉴 或 侵染细胞的方法 ,3.基因工程的操作步骤 提取目的基因目的基因:人们 的特定基因 ,目的基因与运载体结合,用某种限制酶切割质粒 用同一种限制酶切割目的基因 加入DNA连接酶 质粒和目的基因结合形成重组DNA分子,所需要,细菌,病毒,目的基因的检测与鉴定,检测:根据受体细胞中是否具有标记基因, 判断目的基因是否导入受体细胞 表达:受体细胞表现出特定的性状,如棉 花抗虫性状的表现,下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图,请据图回答。,答案 不能,皮肤细胞中胰岛素基因不表达;过程是逆转录,需要逆转录酶。,问题探究,答案,1.能否利用人的皮肤细胞进行过程?过程

      3、特别需要的酶是哪一种?,答案 用同一种限制酶切割A和B,再加入DNA连接酶,才能形成C。操作后的产物除了C,还可能有A与A结合、B与B结合的产物。,2.如何将A和B连接成C?操作后的产物只有C吗?,答案 利用C上的标记基因进行检测。,3.如果要检测D中是否含有C,通常如何检测?,答案,答案 所有生物共用一套遗传密码。,4.人的胰岛素基因能够在大肠杆菌细胞中表达的基础是什么?,答案 可以定向地改造生物的遗传性状。,5.该方法和诱变育种相比,有什么优点?,答案,知识整合,胰岛素基因只在胰岛细胞中转录出mRNA;目的基因和运载体结合时,通常用同一种限制酶切割,再加入DNA连接酶;操作后的产物也有目的基因和运载体自我环化的产物。基因工程可以定向地改造生物的遗传性状。,A.获取基因a的限制酶的作用部位是图中的 B.连接基因a与运载体的DNA连接酶的作用部位是图中的 C.基因a进入马铃薯细胞后,可随马铃薯DNA分子的复制而复制,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,拓展应用,1.某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a,通过基因工程的方法,将基因a与运载体结合

      4、后导入马铃薯植株中,经检测发现Amy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,答案,解析,解析 限制酶和DNA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;目的基因进入受体细胞后,会随着马铃薯DNA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。,2.如图所示为一项重要生物技术的关键步骤,X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是,答案,解析,A.X是能合成胰岛素的细菌细胞 B.质粒具有标记基因和多个限制酶切点 C.外源基因与运载体的重组只需要DNA连接酶 D.该细菌的性状被定向改造,解析 根据图示,重组质粒导入的是细菌细胞,所以X是能合成胰岛素的细菌细胞,A正确; 质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因,同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内,B正确; 基因与运载体的重组需要限制酶和DNA连接酶,C错误; 基因工程的特点是能够定向改造生物的性状,D正确。,二、基因工程的应用及其安全性,基础梳理,1.基因工程的应用 (1)基因工程与作物育种 目的:获得高产、稳产和具有优

      5、良品质的农作物,培育出具有各种 的作物新品种。 实例: 的转基因抗虫棉。 意义:抗虫基因作物的使用,不仅减少了 ,大大降低了生产成本,而且还减少了农药对环境的污染。,抗逆性,抗棉铃虫,农药的用量,(2)基因工程与药物研制 实例:用基因工程方法生产胰岛素。 过程:胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子 ,并且在大肠杆菌内获得成功的 。 (3)基因工程与环境保护 实例:利用转基因细菌降解 ,吸收环境中的重金属,分解泄漏的石油、处理工业废水等。,重组,表达,有毒有害的化合物,2.转基因生物和转基因食品的安全性,严格控制,大范围推广,安全性,1.你所知道的我国转基因成果都有哪些?,答案 我国科学家培育的转基因猪、牛、鸡、鲤鱼等,还有大批具有抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等全新性状的农作物。,问题探究,答案,2.转基因抗虫玉米在环境保护上的重要作用是什么?此种转基因玉米独立种植若干代后是否会出现不抗虫的植株,为什么?,答案 减少了农药使用对环境造成的污染。转基因生物独立种植若干代后,也会出现不抗虫的植株,因为玉米螟(玉米植株上的一种害虫)可能会发生基因突变,基因突变是不定向的,突变后的玉米螟可能对苏云金芽

      6、孢杆菌杀虫晶体蛋白不敏感。,拓展应用,3.转基因成果令人叹为观止,下列不是转基因成果的一项是 A.抗虫棉花 B.能清除石油污染的假单胞杆菌 C.我国奶牛的主要品种中国荷斯坦奶牛 D.抗除草剂玉米,答案,解析,解析 转基因生物是指运用基因工程操作程序,即通过提取目的基因、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等获得的含有外源基因的生物。转基因生物包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。抗虫棉花、能清除石油污染的假单胞杆菌、抗除草剂玉米都属于转基因成果。我国奶牛的主要品种中国荷斯坦奶牛,是杂交育种技术的结果。,4.下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述,正确的是 A.基因工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因 B.通过转基因技术可获得抗虫粮食作物,从而增加粮食产量,减少农药 使用 C.通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA,用另一种限制 性核酸内切酶处理运载体DNA D.若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界,则生产出来的甘蔗不存在安 全性问题,答案,解析,解析 基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因;在基因工程的实验操作中一定要注意用同一种限制性核酸

      7、内切酶来处理含目的基因的DNA和运载体DNA,使它们产生相同的黏性末端;若转基因甘蔗中的外源基因来源于自然界,则仍可能存在食品安全、环境安全等安全性问题。,课堂小结,作物 育种,药物 研制,环境 保护,运,载体,受体,细胞,检,测与,鉴定,限制酶,DNA连接酶,运载体,当堂检测,1.科学家们经过多年的努力创立了一种新兴生物技术基因工程,实施该工程的最终目的是 A.定向提取生物体的DNA分子 B.定向地对DNA分子进行人工“剪切” C.在生物体外对DNA分子进行改造 D.定向地改造生物的遗传性状,2,3,4,5,1,答案,解析 基因工程就是通过对生物体的基因进行修饰改造,使之按照人们的意愿表现出人们所需要的性状,产生人类所需要的基因产物,可见基因工程的目的是定向改造生物的遗传性状。,解析,2.如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤,这一步骤需用到的工具是,答案,2,3,4,1,5,解析,A.DNA连接酶和解旋酶 B.DNA聚合酶和限制性核酸内切酶 C.限制性核酸内切酶和DNA连接酶 D.DNA聚合酶和RNA聚合酶,2,3,4,1,5,解析 如图所示为目的基因与运载体结合过程,需要基因的

      8、“剪刀”限制性核酸内切酶和基因的“针线”DNA连接酶。此过程不涉及DNA复制,不需要DNA聚合酶和解旋酶。,2,3,4,1,5,3.一旦禽流感病毒与人类病毒重组,从理论上讲,就有可能在人与人之间传播该疾病。届时,这种病毒就会成为人类病毒。这里所说的重组与下列哪项本质相同 A.基因工程 B.太空育种 C.单倍体育种 D.多倍体育种,答案,解析,解析 不同类型的病毒重组实质是病毒间的基因转移和拼接,与基因工程本质是相同的,都是基因重组,只是基因工程是人为操作的,病毒之间的基因重组是自发的。,2,3,4,1,5,4.下列关于转基因生物与环境安全的叙述,错误的是 A.重组的微生物在降解污染物的过程中可产生二次污染 B.种植抗虫棉可以减少农药的使用量,对环境没有任何负面影响 C.如果转基因花粉中含有毒蛋白或过敏蛋白,可能会通过食物链传递到 人体内 D.转基因生物有可能对生态系统的稳定性和人类的生活环境造成破坏,答案,解析 种植抗虫棉虽然可以减少农药的使用量,但由于抗虫害的转基因作物的长期大量种植,会使目标害虫发生群体改变,产生抗性,更难杀灭。,解析,5.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LTP1基因植入啤酒酵母菌中,获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白,并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下:,2,3,4,1,5,答案,解析,(1)该技术定向改变了酵母菌的性状,这在可遗传的变异的来源中属于_。,基因重组,解析 基因工程能克服远缘杂交不亲和的障碍,使原本不在一起的基因组合到一起,使生物具有特定性状,其原理为基因重组。,2,3,4,1,5,(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内,所用的运载体是_。,2,3,4,1,5,解析 运载体是取自大肠杆菌的质粒(见图)。,答案,解析,质粒,(3)要使运载体与LTP1基因连接,首先应使用_进行切割。,2,3,4,1,5,解析 基因工程中的“剪刀”为限制酶,两个序列相同、能互补配对的黏性末端可用DNA连接酶“缝合”。,答案,解析,同一种限制酶,(4)切割完成后,利用_将运载体与LTP1基因连接。,DNA连接酶,

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