2020學(xué)年高中生物第六章從雜交育種到基因工程第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用新人教版必修ppt課件

1、第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用第6章從雜交育種到基因工程學(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。課堂導(dǎo)入科幻電影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?，F(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。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)容索引一、基因工程的原理基礎(chǔ)梳理1.基因工程的概念基因工程的概念(1)基因工程，又叫做基因拼接技術(shù)或基因工程，又叫做基因拼接技術(shù)

2、或 技術(shù)。通俗地說(shuō)，就是按技術(shù)。通俗地說(shuō)，就是按照照 ，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以 ，然，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，后放到另一種生物的細(xì)胞里， 地改造生物的遺傳性狀。地改造生物的遺傳性狀。(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 。DNA重組人們的意愿修飾改造定向基因重組2.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)切酶限制性核酸

3、內(nèi)切酶的作用特點(diǎn)是識(shí)別限制性核酸內(nèi)切酶的作用特點(diǎn)是識(shí)別 序列，并在序列，并在_上切割上切割DNA分子。分子。(2)DNA連接酶連接酶連接黏性末端或平末端連接黏性末端或平末端 和和 之間的缺口。之間的缺口。特定的核苷酸特定的切點(diǎn)脫氧核糖磷酸(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 的很小的環(huán)狀DNA分子。上面通常含有的抗性基因可以作為 用于目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的檢測(cè)依據(jù)。 噬菌體自主復(fù)制標(biāo)記基因受體細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：主要是借鑒 或 侵染細(xì)胞的方法3.基因工程的操作步驟提取目的基因目的基因：人們 的特定

4、基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合用某種限制酶切割質(zhì)粒用同一種限制酶切割目的基因加入DNA連接酶質(zhì)粒和目的基因結(jié)合形成重組DNA分子所需要細(xì)菌病毒目的基因的檢測(cè)與鑒定檢測(cè)：根據(jù)受體細(xì)胞中是否具有標(biāo)記基因， 判斷目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞表達(dá)：受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定的性狀，如棉 花抗蟲性狀的表現(xiàn)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。轉(zhuǎn)錄酶。問(wèn)題探究答案1.能否利用人的皮膚細(xì)胞進(jìn)行過(guò)程？過(guò)程特別需要的酶是哪一種？答案用同一種限制酶切割答案用同一種限制酶切割A(yù)和和B，

5、再加入，再加入DNA連接酶，才能形成連接酶，才能形成C。操。操作后的產(chǎn)物除了作后的產(chǎn)物除了C，還可能有，還可能有A與與A結(jié)合、結(jié)合、B與與B結(jié)合的產(chǎn)物。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？答案利用答案利用C上的標(biāo)記基因進(jìn)行檢測(cè)。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)？答案答案所有生物共用一套遺傳密碼。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？答案可以定向地改造生物的遺傳性狀。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mRN

6、A；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?；蚬こ炭梢远ㄏ虻馗脑焐锏倪z傳性狀。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 答案解析解析限

7、制酶和解析限制酶和DNA連接酶均作用于磷酸二酯鍵，即處，二者作用連接酶均作用于磷酸二酯鍵，即處，二者作用相反，分別是打開和連接該化學(xué)鍵；目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，會(huì)隨相反，分別是打開和連接該化學(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，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。從而改變其遺傳性狀。2.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

8、酶D.該細(xì)菌的性狀被定向改造解析根據(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是能合成胰島素是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞，的細(xì)菌細(xì)胞，A正確；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)，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；正確；基因與運(yùn)載體的重組需要限制酶和基因與運(yùn)載體的重組需要限制酶和DNA連接酶，連接酶，C錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；基因工程的特點(diǎn)是能夠定向改造生物的性狀，基因工程的特點(diǎn)是能夠定向改造生物的性狀，D正確。正

9、確。二、基因工程的應(yīng)用及其安全性基礎(chǔ)梳理1.基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用(1)基因工程與作物育種基因工程與作物育種目的：獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，培育出具有各種目的：獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，培育出具有各種的作物新品種。的作物新品種。實(shí)例：實(shí)例： 的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。意義：抗蟲基因作物的使用，不僅減少了意義：抗蟲基因作物的使用，不僅減少了 ，大大降低了生，大大降低了生產(chǎn)成本，而且還減少了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染。產(chǎn)成本，而且還減少了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染?？鼓嫘钥姑掴徬x農(nóng)藥的用量(2)基因工程與藥物研制實(shí)例：用基因工程方法生產(chǎn)胰島素。過(guò)程：胰島素基因與大腸桿菌的DNA分子

10、 ，并且在大腸桿菌內(nèi)獲得成功的 。 (3)基因工程與環(huán)境保護(hù)實(shí)例：利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌降解 ，吸收環(huán)境中的重金屬，分解泄漏的石油、處理工業(yè)廢水等。重組表達(dá)有毒有害的化合物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)基因食品的安全性嚴(yán)格控制大范圍推廣安全性1.你所知道的我國(guó)轉(zhuǎn)基因成果都有哪些？答案我國(guó)科學(xué)家培育的轉(zhuǎn)基因豬、牛、雞、鯉魚等，還有大批具有抗答案我國(guó)科學(xué)家培育的轉(zhuǎn)基因豬、牛、雞、鯉魚等，還有大批具有抗蟲、抗病、抗除草劑、抗逆等全新性狀的農(nóng)作物。蟲、抗病、抗除草劑、抗逆等全新性狀的農(nóng)作物。問(wèn)題探究答案2.轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米在環(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

11、抗蟲的植株，為什么？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，也會(huì)出現(xiàn)不抗蟲的植株，因?yàn)橛衩酌?，也?huì)出現(xiàn)不抗蟲的植株，因?yàn)橛衩酌?玉米植株上的一種害蟲玉米植株上的一種害蟲)可能可能會(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晶體蛋白不敏感。芽孢桿菌殺蟲晶體蛋白不敏感。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

12、答案解析解析轉(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、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)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)基因生物包括轉(zhuǎn)基因植物、與鑒定等獲得的含有外源基因的生物。轉(zhuǎn)基因生物包括轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因微生物。抗蟲棉花、能清除石油污染的假單胞桿轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因微生物。抗蟲棉花、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

13、中國(guó)荷斯坦奶牛，是雜交育種技術(shù)的結(jié)果。坦奶牛，是雜交育種技術(shù)的結(jié)果。4.下列關(guān)于基因工程及轉(zhuǎn)基因食品的安全性的敘述，正確的選項(xiàng)是A.基因工程經(jīng)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)可獲得抗蟲糧食作物，從而增加糧食產(chǎn)量，減少農(nóng)藥 運(yùn)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)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)處理含目的基因的操

14、作中一定要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，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。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。課堂小結(jié)作物育種 藥物研制環(huán)境維護(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)載體當(dāng)堂檢測(cè)1.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

15、的遺傳性狀23451答案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，產(chǎn)生人類所需要的基因產(chǎn)物，可見(jiàn)基的意愿表現(xiàn)出人們所需要的性狀，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。因工程的目的是定向改造生物的遺傳性狀。解析2.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23415解析如圖所示為目的基因與運(yùn)載體結(jié)合

16、過(guò)程，需要基因的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“剪剪刀刀”限制性核酸內(nèi)切酶和基因的限制性核酸內(nèi)切酶和基因的“針線針線”DNA連接酶。此過(guò)連接酶。此過(guò)程不涉及程不涉及DNA復(fù)制，不需要復(fù)制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。聚合酶和解旋酶。234153.一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

17、的，都是基因重組，只是基因工程是人為操作的，病毒之程本質(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。間的基因重組是自發(fā)的。234154.下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全的敘述，錯(cuò)誤的選項(xiàng)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種植抗蟲棉雖然可以減少農(nóng)藥的使用量，但由于抗蟲害的轉(zhuǎn)基因解析種植抗蟲棉雖然可以減少農(nóng)藥的使用量，但由于抗蟲害的轉(zhuǎn)基因作物的長(zhǎng)期大量種植，會(huì)使目標(biāo)害蟲發(fā)生群體改變，產(chǎn)生抗性，更難殺作物的長(zhǎng)期大量種植，會(huì)使目標(biāo)害蟲發(fā)生群體改變，產(chǎn)生抗性，更難殺滅。滅。 解析5.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。基本的操作過(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_?；蛑亟M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，使生物具有特定性狀，