高中生物 第四章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第四節(jié) 基因突變和基因重組 第2課時(shí)課件 蘇教版必修2

1、1第2課時(shí)基因工程及其應(yīng)用第四章第四節(jié)基因突變和基因重組2學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.結(jié)合教材圖文，概述基因工程的基本原理和基本步驟。2.結(jié)合具體實(shí)例，了解基因工程的應(yīng)用及其安全性。重難點(diǎn)擊基因工程的基本原理和基本步驟。3課堂導(dǎo)入科幻電影蜘蛛俠中的男主角意外被轉(zhuǎn)基因的蜘蛛咬傷，蜘蛛的基因整合到了他的基因上，并且在他體內(nèi)表達(dá)，從而使他成了具有特殊本領(lǐng)的超級(jí)英雄。現(xiàn)實(shí)中，我們已經(jīng)運(yùn)用類似的技術(shù)來(lái)改造生物的性狀，獲得人們所需要的品種，這就是基因工程。解決學(xué)生疑難點(diǎn)_4一、基因工程的原理當(dāng)堂檢測(cè)二、基因工程的應(yīng)用及其安全性內(nèi)容索引5一、基因工程的原理6基礎(chǔ)梳理1.基因工程的概念基因工程的概念(1)基因工程，又叫做DN

2、A重組技術(shù)，是把在一個(gè)生物體內(nèi)分離得到或人工合成的 導(dǎo)入另一個(gè)生物的細(xì)胞，定向地使后者獲得新的_或表達(dá)所需產(chǎn)物的技術(shù)。(2)基因工程是把一種生物的某種基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體的細(xì)胞內(nèi)，基因的結(jié)構(gòu)基本沒(méi)有變化，只是位置發(fā)生了變化，所以應(yīng)該屬于_。目的基因遺傳性狀基因重組72.基因工程的基本工具基因工程的基本工具(1)限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶的作用特點(diǎn)是識(shí)別 序列，并在_上切割DNA分子，形成許多DNA片段。(2)DNA連接酶：連接同種限制酶切割后產(chǎn)生的DNA片段。(3)運(yùn)載體作用：將外源基因送入 。種類：質(zhì)粒、 和動(dòng)植物病毒等。質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物細(xì)胞中，是擬核或細(xì)胞核外能夠

3、自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。 特定的核苷酸特定的切點(diǎn)受體細(xì)胞噬菌體83.基因工程的操作步驟基因工程的操作步驟提取目的基因取得途徑目的基因：人們所需要的特定基因直接分離基因人工合成基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割運(yùn)載體和目的基因， 使運(yùn)載體和目的基因結(jié)合形成重組DNA分子加入DNA連接酶9 導(dǎo)入目的基因：主要是借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的方法 檢測(cè)與鑒定目的基因 目的基因的表達(dá)：目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，產(chǎn)生_蛋白質(zhì)10下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過(guò)程示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答。答案答案不能，皮膚細(xì)胞中胰島素基因不表達(dá)；過(guò)程是逆轉(zhuǎn)錄，需要逆轉(zhuǎn)錄酶。問(wèn)題探究答案1.能否利用

4、人的皮膚細(xì)胞進(jìn)行過(guò)程？過(guò)程需要的酶是哪一種？11答案答案用同一種限制酶切割A(yù)和B，再加入DNA連接酶，才能形成C。操作后的產(chǎn)物除了C，還可能有A與A結(jié)合、B與B結(jié)合的產(chǎn)物。2.如何將A和B連接成C？操作后的產(chǎn)物只有C嗎？答案答案利用C上的標(biāo)記基因進(jìn)行檢測(cè)。3.如果要檢測(cè)D中是否含有C，通常如何檢測(cè)？答案12答案答案所有生物共用一套遺傳密碼。4.人的胰島素基因能夠在大腸桿菌細(xì)胞中表達(dá)的基礎(chǔ)是什么？答案答案可以定向地改造生物的遺傳性狀。5.該方法和誘變育種相比，有什么優(yōu)點(diǎn)？答案13知識(shí)知識(shí)整合整合胰島素基因只在胰島細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄出mRNA；目的基因和運(yùn)載體結(jié)合時(shí)，通常用同一種限制酶切割，再加入DNA連

5、接酶；操作后的產(chǎn)物也有目的基因和運(yùn)載體自我環(huán)化的產(chǎn)物。基因工程可以定向地改造生物的遺傳性狀。14拓展應(yīng)用1.某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過(guò)基因工程的方法，將基因a與運(yùn)載體結(jié)合后導(dǎo)入馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細(xì)胞中存在。結(jié)合圖形分析下列有關(guān)這一過(guò)程的敘述，不正確的是 A.獲取基因a的限制酶的作用部位是圖中的B.連接基因a與運(yùn)載體的DNA連接酶的作用部位是圖中的C.基因a進(jìn)入馬鈴薯細(xì)胞后，可隨馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子 代細(xì)胞D.通過(guò)該技術(shù)人類實(shí)現(xiàn)了定向改造馬鈴薯的遺傳性狀 答案解析15解析解析限制酶和DNA連接酶均作用于磷酸二酯鍵，即處，二者作用

6、相反，分別是打開(kāi)和連接該化學(xué)鍵；目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，會(huì)隨著馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞，使之產(chǎn)生定向變異，從而改變其遺傳性狀。162.如圖所示為一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，X是獲得外源基因并能夠表達(dá)的細(xì)胞。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是答案解析A.X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞B.質(zhì)粒具有標(biāo)記基因和多個(gè)限制酶切點(diǎn)C.外源基因與運(yùn)載體的重組只需要DNA連接酶D.該細(xì)菌的性狀被定向改造17解析解析根據(jù)圖示，重組質(zhì)粒導(dǎo)入的是細(xì)菌細(xì)胞，所以X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞，A正確；質(zhì)粒作為運(yùn)載體需要有多個(gè)限制酶切點(diǎn)以便轉(zhuǎn)運(yùn)多種目的基因，同時(shí)具有標(biāo)記基因以便檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，B正確；基因與

7、運(yùn)載體的重組需要限制酶和DNA連接酶，C錯(cuò)誤；基因工程的特點(diǎn)是能夠定向改造生物的性狀，D正確。18二、基因工程的應(yīng)用及其安全性19基礎(chǔ)梳理1.基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用(1)生產(chǎn)特殊 如胰島素、生長(zhǎng)激素等。(2)按照人們的意愿 動(dòng)植物。(3)運(yùn)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)行環(huán)境保護(hù)。2.轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性蛋白質(zhì)定向改造嚴(yán)格控制大范圍推廣安全性20問(wèn)題探究答案答案我國(guó)科學(xué)家培育的轉(zhuǎn)基因豬、牛、雞、鯉魚(yú)等，還有大批具有抗蟲(chóng)、抗病、抗除草劑、抗逆等全新性狀的農(nóng)作物。1.你所知道的我國(guó)轉(zhuǎn)基因成果都有哪些？答案答案減少了農(nóng)藥使用對(duì)環(huán)境造成的污染。轉(zhuǎn)基因生物獨(dú)立種植若干代后，

8、也會(huì)出現(xiàn)不抗蟲(chóng)的植株，因?yàn)橛衩酌?玉米植株上的一種害蟲(chóng))可能會(huì)發(fā)生基因突變，基因突變是不定向的，突變后的玉米螟可能對(duì)蘇云金芽孢桿菌殺蟲(chóng)晶體蛋白不敏感。2.轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)玉米在環(huán)境保護(hù)上的重要作用是什么？此種轉(zhuǎn)基因玉米獨(dú)立種植若干代后是否會(huì)出現(xiàn)不抗蟲(chóng)的植株，為什么？答案21拓展應(yīng)用3.轉(zhuǎn)基因成果令人嘆為觀止，下列不是轉(zhuǎn)基因成果的一項(xiàng)是A.抗蟲(chóng)棉花B.能清除石油污染的假單胞桿菌C.我國(guó)奶牛的主要品種中國(guó)荷斯坦奶牛D.抗除草劑玉米答案解析22解析解析轉(zhuǎn)基因生物是指運(yùn)用基因工程操作程序，即通過(guò)提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與鑒定等獲得的含有外源基因的生物。轉(zhuǎn)基因

9、生物包括轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因微生物?？瓜x(chóng)棉花、能清除石油污染的假單胞桿菌、抗除草劑玉米都屬于轉(zhuǎn)基因成果。我國(guó)奶牛的主要品種中國(guó)荷斯坦奶牛，是雜交育種技術(shù)的結(jié)果。234.下列關(guān)于基因工程及轉(zhuǎn)基因食品的安全性的敘述，正確的是A.基因工程常以抗生素抗性基因作為目的基因B.通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)可獲得抗蟲(chóng)糧食作物，從而增加糧食產(chǎn)量，減少農(nóng)藥 使用C.通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制 性核酸內(nèi)切酶處理運(yùn)載體DNAD.若轉(zhuǎn)入甘蔗中的外源基因來(lái)源于自然界，則生產(chǎn)出來(lái)的甘蔗不存在安 全性問(wèn)題答案解析24解析解析基因工程常以抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因；在基因工程的實(shí)驗(yàn)操作中一定要

10、注意用同一種限制性核酸內(nèi)切酶來(lái)處理含目的基因的DNA和運(yùn)載體DNA，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端；若轉(zhuǎn)基因甘蔗中的外源基因來(lái)源于自然界，則仍可能存在食品安全、環(huán)境安全等安全性問(wèn)題。25課堂小結(jié)作物育種 藥物研制 環(huán)境保護(hù) 運(yùn)載體受體細(xì)胞檢測(cè)與鑒定限制酶DNA連接酶運(yùn)載體26當(dāng)堂檢測(cè)271.科學(xué)家們經(jīng)過(guò)多年的努力創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)基因工程，實(shí)施該工程的最終目的是A.定向提取生物體的DNA分子B.定向地對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”C.在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造D.定向地改造生物的遺傳性狀23451答案解析解析基因工程就是通過(guò)對(duì)生物體的基因進(jìn)行修飾改造，使之按照人們的意愿表現(xiàn)出人們所需要的性狀，

11、產(chǎn)生人類所需要的基因產(chǎn)物，可見(jiàn)基因工程的目的是定向改造生物的遺傳性狀。解析282.如圖是基因工程主要技術(shù)環(huán)節(jié)的一個(gè)基本步驟，這一步驟需用到的工具是答案23415解析A.DNA連接酶和解旋酶B.DNA聚合酶和限制性核酸內(nèi)切酶C.限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶D.DNA聚合酶和RNA聚合酶2923415解析解析如圖所示為目的基因與運(yùn)載體結(jié)合過(guò)程，需要基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶和基因的“針線”DNA連接酶。此過(guò)程不涉及DNA復(fù)制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。30234153.一旦禽流感病毒與人類病毒重組，從理論上講，就有可能在人與人之間傳播該疾病。屆時(shí)，這種病毒就會(huì)成為人類病毒。這里所說(shuō)的重組與

12、下列哪項(xiàng)本質(zhì)相同A.基因工程 B.太空育種C.單倍體育種 D.多倍體育種答案解析解析解析不同類型的病毒重組實(shí)質(zhì)是病毒間的基因轉(zhuǎn)移和拼接，與基因工程本質(zhì)是相同的，都是基因重組，只是基因工程是人為操作的，病毒之間的基因重組是自發(fā)的。31234154.下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全的敘述，錯(cuò)誤的是A.重組的微生物在降解污染物的過(guò)程中可產(chǎn)生二次污染B.種植抗蟲(chóng)棉可以減少農(nóng)藥的使用量，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何負(fù)面影響C.如果轉(zhuǎn)基因花粉中含有毒蛋白或過(guò)敏蛋白，可能會(huì)通過(guò)食物鏈傳遞到 人體內(nèi)D.轉(zhuǎn)基因生物有可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和人類的生活環(huán)境造成破壞答案解析解析種植抗蟲(chóng)棉雖然可以減少農(nóng)藥的使用量，但由于抗蟲(chóng)害的轉(zhuǎn)基因作物的長(zhǎng)期大量種植，會(huì)使目標(biāo)害蟲(chóng)發(fā)生群體改變，產(chǎn)生抗性，更難殺滅。 解析325.酵母菌的維生素、蛋白質(zhì)含量高，可用于生產(chǎn)食品和藥品等?？茖W(xué)家將大麥細(xì)胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，獲得的啤酒酵母菌可產(chǎn)生LTP1蛋白，并釀出泡沫豐富的啤酒?；镜牟僮鬟^(guò)程如下：23415答案解析(1)該技術(shù)定向改變了酵母菌的性狀，這在可遺傳的變異的來(lái)源中屬于_。基因重組解析解析基因工程能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，使原本不在一起的基因組合到一起，使生物