高中生物-第6章-第2節(jié)-基因工程及其應(yīng)用課件-新人教版必修2

第2節(jié)基因工程(jīyīngōngchéng)及其應(yīng)用第一頁，共46頁。自主(zìzhǔ)學(xué)習(xí)新知突破第二頁，共46頁。1．簡述基因工程的基本原理。2．掌握(zhǎngwò)基因工程操作工具的作用。3．理解基因工程的操作步驟。第三頁，共46頁。1．基因工程的概念(gàiniàn)理解基因工程(jīyīngōngchéng)的概念及其基本工具第四頁，共46頁。2．基因工程的基本工具(1)基因的“剪刀”：________________(簡稱(jiǎnchēng)限制酶)，具有特異性，即一種限制酶只能識別一種__________________，并在_____________上切割DNA分子。(2)基因的“針線”：_____________，連接DNA骨架上的________________之間的缺口。限制性核酸(hésuān)內(nèi)切酶特定(tèdìng)的核苷酸序列特定的位點(diǎn)DNA連接酶脫氧核糖和磷酸第五頁，共46頁。(3)基因的運(yùn)載體：①作用：將外源基因送入__________。②種類：質(zhì)粒、______________________等。③質(zhì)粒：存在(cúnzài)于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中，是細(xì)胞染色體外能夠_________________________。受體細(xì)胞噬菌體、動植物病毒(bìngdú)自主復(fù)制(fùzhì)的環(huán)狀DNA分子第六頁，共46頁。[思考探討]1.基因工程的原理是什么？2．如圖表示(biǎoshì)一段DNA序列，請確定限制酶和DNA連接酶的作用部位。提示：1.基因重組。2．都是b。第七頁，共46頁。1．限制(xiànzhì)性核酸內(nèi)切酶(1)分布：主要在微生物體內(nèi)。(2)特點(diǎn)：一種限制(xiànzhì)酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。(3)結(jié)果：產(chǎn)生兩個帶有黏性末端或平末端的DNA片段。第八頁，共46頁。2．DNA連接酶(1)作用對象：把兩個具有相同黏性末端或平末端的DNA片段連接起來。(2)結(jié)果：形成重組DNA分子(fēnzǐ)。(3)DNA連接酶與DNA聚合酶的比較：比較項(xiàng)目DNA連接酶DNA聚合酶作用對象DNA片段連接游離的脫氧核苷酸作用條件不需要模板需要模板作用部位連接不同脫氧核苷酸之間的磷酸和脫氧核糖形成化學(xué)徤磷酸二酯鍵第九頁，共46頁。3.運(yùn)載體(1)作用：①作為運(yùn)載工具，將目的基因送入受體細(xì)胞(xìbāo)中；②通過它在宿主細(xì)胞(xìbāo)內(nèi)的復(fù)制對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。(2)運(yùn)載體必須具備的條件：①能在宿主細(xì)胞(xìbāo)內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制——這是保證目的基因能在細(xì)胞(xìbāo)分裂過程中復(fù)制并傳遞給子細(xì)胞(xìbāo)。②有多個限制酶切點(diǎn)——這是運(yùn)載體能夠接入多種目的基因所必備的條件。③有標(biāo)記基因——這是檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞(xìbāo)中的重要判斷依據(jù)。第十頁，共46頁。 (1)基因工程三種工具(gōngjù)中，限制酶和DNA連接酶是兩種酶工具(gōngjù)，前者是切割磷酸二酯鍵的，后者是連接磷酸二酯鍵的。(2)限制酶和DNA連接酶都是一類酶，而不是一種。第十一頁，共46頁。1．基因工程的步驟(1)________________；(2)目的(mùdì)基因與__________結(jié)合；(3)將目的(mùdì)基因?qū)胧荏w細(xì)胞；(4)______________________?；蚬こ?jīyīngōngchéng)的步驟及應(yīng)用提取目的(mùdì)基因運(yùn)載體目的基因的表達(dá)和檢測第十二頁，共46頁。2．基因工程的應(yīng)用基因工程與作物育種：①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，培育出具有各種抗逆性的作物新品種。②實(shí)例：抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。③意義：抗蟲轉(zhuǎn)基因作物的使用(shǐyòng)，不僅減少了農(nóng)藥的用量、大大降低了生產(chǎn)成本，而且還減少了農(nóng)藥對環(huán)境的污染。第十三頁，共46頁。3．基因工程與藥物研制(1)實(shí)例(shílì)：用基因工程方法生產(chǎn)胰島素。(2)過程：胰島素基因與大腸桿菌的DNA分子重組并且在__________內(nèi)獲得成功的表達(dá)。大腸桿菌(dàchánɡɡǎnjūn)第十四頁，共46頁。[思考探討]3.生產(chǎn)基因(jīyīn)產(chǎn)物的受體細(xì)胞為什么常選用微生物？4．培育轉(zhuǎn)基因(jīyīn)動物與轉(zhuǎn)基因(jīyīn)植物，常用的受體細(xì)胞分別是什么？提示：3.因?yàn)槲⑸锓敝晨?、代謝快、產(chǎn)生的基因(jīyīn)產(chǎn)物多。4．培育轉(zhuǎn)基因(jīyīn)動物，一般選用受精卵作為受體細(xì)胞；而培育轉(zhuǎn)基因(jīyīn)植物，可選用受精卵或體細(xì)胞作為受體細(xì)胞。第十五頁，共46頁。第十六頁，共46頁。第十七頁，共46頁。2．目的基因與運(yùn)載體結(jié)合成重組質(zhì)粒的原因(1)基本單位相同：都是由脫氧核苷酸構(gòu)成(gòuchéng)的。(2)空間結(jié)構(gòu)相同：都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。(3)堿基配對方式相同：都是A—T，G—C。第十八頁，共46頁。 (1)切割運(yùn)載體和目的基因時(shí)需用(xūyònɡ)同一種限制酶，才能獲得相同的黏性末端。(2)四個步驟中只有第三步將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞不涉及堿基互補(bǔ)配對。第十九頁，共46頁。[記知識(zhīshi)綱要]第二十頁，共46頁。[背關(guān)鍵語句]1．基因工程是按照人們(rénmen)的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀?；蚬こ痰脑硎腔蛑亟M。2．一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。DNA連接酶的作用是將目的基因和運(yùn)載體連接成重組DNA分子。第二十一頁，共46頁。3．運(yùn)載體是將外源基因送入受體細(xì)胞，常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等。4．基因工程的四個步驟(bùzhòu)是：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、目的基因的檢測與鑒定。第二十二頁，共46頁。合作探究課堂(kètáng)互動第二十三頁，共46頁?；蚬こ?jīyīngōngchéng)的操作工具 某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過基因工程的方法，將基因a與載體結(jié)合后導(dǎo)入馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細(xì)胞中存在。下列(xiàliè)有關(guān)這一過程的敘述錯誤的是()第二十四頁，共46頁。A．獲取基因a的限制酶其作用部位是圖中的①B．連接基因a與載體的DNA連接酶其作用部位是圖中的②C．一般采用同一種限制酶分別(fēnbié)處理載體和含目的基因a的DNAD．通過該技術(shù)人類實(shí)現(xiàn)了定向改造馬鈴薯的遺傳性狀[自主解答]________第二十五頁，共46頁。解析：由題圖可知①②分別為磷酸二酯鍵和氫鍵，限制酶和DNA連接酶均作用于①；一般采用同一種限制酶分別處理載體(zàitǐ)和含目的基因的DNA，以形成相同的黏性末端；基因工程的結(jié)果是將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中并遺傳給后代，由此實(shí)現(xiàn)了定向改造馬鈴薯遺傳性狀的目的。答案：B第二十六頁，共46頁。1．在基因工程操作中限制性核酸內(nèi)切酶是不可缺少的工具酶。下列有關(guān)限制性核酸內(nèi)切酶的敘述中錯誤的是()A．一種(yīzhǒnɡ)限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種(yīzhǒnɡ)特定的脫氧核苷酸序列B．限制性核酸內(nèi)切酶的活性受溫度和pH等因素的影響C．限制性核酸內(nèi)切酶可以從某些原核生物中提取D．限制性核酸內(nèi)切酶也可以識別和切割RNA第二十七頁，共46頁。解析：一種限制性核酸內(nèi)切酶只能(zhīnénɡ)識別并且切割一種特定的DNA序列。酶容易受到溫度和pH等因素的影響。限制性核酸內(nèi)切酶可以在原核生物中提取。答案：D第二十八頁，共46頁。 下圖是應(yīng)用基因工程技術(shù)(jìshù)獲得轉(zhuǎn)基因動物和植物的過程，相關(guān)敘述不正確的是()基因工程(jīyīngōngchéng)的操作步驟第二十九頁，共46頁。A．通過過程①形成重組質(zhì)粒只需要兩種工具B．②是重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞的過程C．通過過程③產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因牛的細(xì)胞中都含有人的生長激素基因D．通過過程④⑤培育的抗蟲棉需要檢測抗蟲效果[自主解答]________解析：①是目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的過程，既需要限制(xiànzhì)酶和DNA連接酶，也需要載體質(zhì)粒。答案：A第三十頁，共46頁。2．應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以生產(chǎn)人類所需要的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品，如利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素。下列選項(xiàng)中能說明人胰島素基因在受體細(xì)胞中表達(dá)的是()A．在大腸桿菌細(xì)胞中檢測到人的胰島素基因B．在大腸桿菌中檢測到人胰島素基因轉(zhuǎn)錄出的mRNAC．在含有(hányǒu)四環(huán)素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)出大腸桿菌D．在大腸桿菌的代謝產(chǎn)物中提取到人胰島素第三十一頁，共46頁。解析：基因工程的四個基本步驟中，最后一步(yībù)是目的基因的檢測與鑒定。能夠說明人胰島素基因在受體細(xì)胞中表達(dá)的是在大腸桿菌的代謝產(chǎn)物中提取到人胰島素。答案：D第三十二頁，共46頁。高效(ɡāoxiào)測評知能提升第三十三頁，共46頁。1．下列有關(guān)基因工程的敘述中，正確的是()A．限制性核酸內(nèi)切酶只在獲得目的基因時(shí)使用B．重組質(zhì)粒的形成是在細(xì)胞內(nèi)完成的C．目的基因必須整合(zhěnɡhé)到受體細(xì)胞的DNA中才能復(fù)制D．通過基因工程育種可以定向地改變生物的性狀解析：限制性核酸內(nèi)切酶在獲得目的基因、切割運(yùn)載體時(shí)都要用到。重組質(zhì)粒是在人工條件下體外合成的，導(dǎo)入受體細(xì)胞后，可以進(jìn)行自我復(fù)制。答案：D第三十四頁，共46頁。2．下圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關(guān)敘述，正確的是()A．②的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶參與B．③侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒整合(zhěnɡhé)到④的染色體上C．④的染色體上若含抗蟲基因，則⑤就表現(xiàn)出抗蟲性狀D．⑤只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異第三十五頁，共46頁。解析：②為重組Ti質(zhì)粒，其構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，A錯誤；含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒上的目的基因整合到受體細(xì)胞(④)的染色體上，而并非整個重組Ti質(zhì)粒整合到④的染色體上，B錯誤；目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不一定能進(jìn)行表達(dá)，所以抗蟲基因?qū)胫参锛?xì)胞后，培育成的植株也不一定具有(jùyǒu)抗蟲性狀，C錯誤；轉(zhuǎn)基因抗蟲植株是否培育成功，可以從個體水平上進(jìn)行檢測，即觀察植株是否具有(jùyǒu)抗蟲性狀，如果具有(jùyǒu)抗蟲性狀則說明發(fā)生了可遺傳變異(基因重組)，D正確。答案：D第三十六頁，共46頁。3．下圖為DNA分子的某一片段，其中(qízhōng)①②③分別表示某種酶的作用部位，則相應(yīng)的酶依次為()A．DNA連接酶、限制酶、解旋酶B．限制酶、解旋酶、DNA連接酶C．限制酶、DNA連接酶、解旋酶D．解旋酶、限制酶、DNA連接酶第三十七頁，共46頁。解析：①處是堿基對之間的氫鍵，對此處起作用的酶是解旋酶；②處是磷酸和脫氧核糖之間的鍵，該處表示打開此處的鍵，故對此處起作用的酶是限制(xiànzhì)酶；③處也表示磷酸和脫氧核糖之間的鍵，該處表示將兩者連接起來，故對此處起作用的酶是DNA連接酶。答案：D第三十八頁，共46頁。4．如圖是基因工程主要技術(shù)環(huán)節(jié)的一個基本(jīběn)步驟，這一步驟需用到的工具是()第三十九頁，共46頁。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聚合酶解析：目的(mùdì)基因和運(yùn)載體結(jié)合需基因剪刀——限制性核酸內(nèi)切酶和基因針線——DNA連接酶。此過程不涉及DNA復(fù)制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。答案：C第四十頁，共46頁。5．在培育轉(zhuǎn)基因植物(zhíwù)的研究中，卡那霉素抗性基因(kanR)常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下圖為獲得抗蟲棉的技術(shù)流程。請據(jù)圖回答：第四十一頁，共46頁。(1)基因工程的基本操作程序主要包括四個步驟(bùzhòu)：提取目的基因、______________________________、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、______________________________。第四十二頁，共46頁。第四十三頁，共46頁。(3)切割完成后，采用____________將運(yùn)載體與該抗蟲基因連接，連接后得到的DNA分子稱為____________。(4)如果轉(zhuǎn)基因植物的花粉(huāfěn)中含有毒蛋白，將引起的安全性問題包括(多選)()A．生物安全 B．環(huán)境安全C．食品安全 D．倫理道德問題(5)來自蘇云金桿菌的抗蟲基因能在植物體內(nèi)成功表達(dá)，說明蘇云金桿菌和植物等生物共用__________________。第四十四頁，共46頁。解析：(1)基因工程的四個步驟中，第二、四步分別是目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、目的基因的檢測與鑒定。(2)切割目的基因時(shí)用限制酶，切割運(yùn)