人教版教学素材基因工程及其应用课件

高中生物必修二生物必修1第二节基因工程及其应用莲花中学刘冬兰本节聚焦：（一）基因工程的原理1、基因工程的概念：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。2、基因工程的工具①基因的“剪刀”：限制性内切酶（具有特异性），一种限制酶只能列识别特定的核苷酸序列。②基因的“针线”：DNA连接酶（连接不同DNA分子的“接口”）③基因运输工具：运载体作为运载体必须具备以下条件：其一：能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；其二：具有多个限制酶切点，便于与外源基因连接；其三，具有某些标记基因，便于筛选。常用的运载体：质粒、噬菌体、动植物病毒。3、基因工程的操作过程方法：提取目的的基因目的基因与运载体结合形成重组DNA分子目的基因导入受体细胞常用的受体细胞：大肠杆菌、土脓杆菌、动植物细胞目的基因的检测与表达检测：根据标记基因是否导入表达：通过特定导入性状的产生是否确定目的基因是否表达直接分离法（鸟枪法）人工合成法高中生物必修二生物必修2（三）转基因生物与转基因食品的安全性有关转基因造成的危害可能有以下几方面：①可能破坏生物多样性②可能干扰生态系统的稳定性③可能干扰产生抗除草剂的杂草④可能产生新毒素或者新过敏原例题选讲：[例1]（07高考·全国理综Ⅱ）下列有关基因工程中限制性内切酶的叙述，错误的是（）A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B.限制性内切酶的活性受温度的影响C.限制性内切酶能切割RNAD.限制性内切酶可以从原核生物中提取[解析]:考查限制性内切酶的相关知识,此类酶主要存在于微生物中，可以从细菌等核生物中提取；每种限制酶只能识别一种特定的脱氧核昔酸序列并从特定切点切割DNA分子，它不能对RNA分子发挥作用。选C转基因植物：抗虫棉、耐储存的番茄等（二）基因工程的应用基因动物：基因奶牛，超级绵羊等药物研制：胰岛素，干扰素白细胞素，乙肝疫苗等，环境保护：超级细菌、用DNA探针检测水中的病毒作物育种基因动物：基因奶牛，超级绵羊等药物研制：胰岛素，干扰素白细胞素，乙肝疫苗等，环境保护：超级细菌、用DNA探针检测水中的病毒作物育种高中生物必修二生物必修3[例2]（07高考·北京理综）利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需的产品。下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是（）A.棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白[解析]:基因在受体细胞中成功表达的标志是合成出具有正常生物活性的蛋白质分子。只检测目的基因或其转录出的mRNA不能说明表达成功。选D[例3]1978年，美国科学家利用基因工程技术，将人类胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA分子中，然后通过大肠杆菌的繁殖，生产出人类胰岛素。请回答：（1）在利用大肠杆菌繁殖生产人类胰岛素的过程中，所用的基因的“剪刀”是________，基因的“针线”是________，基因的“运载工具”是________。（2）上述人类胰岛素的合成是在___________处进行的，其决定氨基酸排列顺序的mRNA是_________基因转录而成的。（3）合成人类的胰岛素含51个氨基酸，由2条多肽链组成，则胰岛素分子中含肽键______个，这51个氨基酸是经过________方式合成胰岛素，相对分子质量比原来减少______。[解析]:本题是一道综合题，考查基因工程的工具，细胞的结构和功能，细胞的氨基酸合成蛋白质的方式。肽键数=氨基酸数-肽键数，氨基酸脱水缩合形成蛋白质相对分子质量减少的是H2O的质量。答案：（1）限制性内切酶，DAN连接酶，运载体（2）大肠杆菌核糖体，人类胰岛素（3）49，脱水缩合，882[例4]（2002年高考·天津理综）在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kanr）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。高中生物必修二生物必修4请据图回答：（1）A过程需要的酶有________________________。（2）B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是______________。（3）C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入________________。（4）如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用____________作为探针。（5）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。①将转基因植株与______________________杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1：1。②若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为_________。③若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占____________%。[解析]:重组质粒的获得需要限制性内切酶和DNA连接酶；作为运载体必须具备以下几个条件：一是能够在宿主细胞中复制并稳定保存；二是具有多个限制性内切酶切点，以便与外源基因连接；三是具有某些标记基因，便于进行筛选等。B过程体现出了其中的一、三两条。转基因植株与非转基因植株杂交后，后代表现型比例为1：1，说明转基因植株为杂合子，该杂交过程相当于测交；如果自交，则后代比例应为3：1，卡那霉素对花粉进行了选择，保留下了卡那霉素的植株。抗虫基因含kanr质粒转基因抗虫基因重组质粒土壤农杆菌再生植株A构建导入含重组质粒土壤农杆菌B培养选择D检测诱导选择侵染含重组质粒土壤农杆菌离体棉花叶片组织愈伤组织C高中生物必修二生物必修5答案：（1）限制性内切酶和DNA连接酶（2）具有标记基因；能在宿主细胞中复制并稳定保存（3）卡那霉素（4）放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫基因（5）①非转基因植株②3：1③100达标评价一、单选题1.以下有关基因工程的叙述，正确的是（）A.基因工程是细胞水平上的生物工程B.基因工程的产物对人类都是有益C.基因工程产生的变异属于人工诱变D.基因工程育种的优点之一是目的性强2.要想将目的基因与运载体连接起来，在基因操作中应选用（）A.只需DNA连接酶B.同一种限制酶和DNA连接酶C.只需限制酶D.不同的限制酶和DNA连接酶3.下列关于基因工程的叙述中，错误的是（）A.首先要提取目的基因，然后要让目的基因与运载体结合等B.一般用同一种限制性内切酶切割质粒和目的基因C.目的基因导入受体细胞后可以随着受体细胞的繁殖而复制D.一次基因工程操作中，能够摄入重组DNA分子的受体细胞很多4.基因工程在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因工程的操作步骤中，不能进行碱基互补配对的是（）A.人工合成的目的基因B.目的基因与运载体结合C.将目的基因导入受体D.目的基因的检测与表达5.基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备四个必要的条件是（）高中生物必修二生物必修6A.目的基因、限制性内切酶、运载体、体细胞B.重组DNA、RNA聚合酶、内切酶、连接酶C.模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞D.工具酶、目的基因、运载体、受体细胞6.有关基因工程的成果及应用的说法正确的是（）A.用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒B.基因工程在畜牲业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物C.任何一种假单孢杆菌都能分解4种石油成分，所以假单孢杆菌是“超级菌”D.基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具抗逆性的农作物7.下列说法正确的是（）A.DNA连接酶最初是从人体细胞中发现的B.限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列C.质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的运载体D.利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”8.如下图所示限制酶切割某DNA分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列是（）A.CTTAAGB.CUUAAGC.GAATTCD.GAAUUC9.如果以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性内切酶切割运载体和目的基因，经切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入DNA连接酶，则连接产物中最多有几种环状DNA分子（）GAATTCCTTAAGGAATTCGCTTAA高中生物必修二生物必修7A.1种B.2种C.3种D.6种10.1996年10月，在上海奉新动物实验成功培育出5头整合了凝血因子IX基因的转基因羊（三头公羊A1、A2、A3，两头母羊B1、B2），其中母羊B1于次年产下小羊羔进入泌乳期。下列各项，哪些可能含有人活性凝血因子IX蛋白（）①母羊B1的乳汁中②喂养转基因羊的乳汁中③公羊A1的身体中④母羊B1产下的小羊羔身体中A.①③B.②④C.①③④D.①②③④11.两个只有相同黏性未端的DNA片段，在条件适宜时，经酶的作用结合成一个重组DNA分子。该酶是（）A.DNA连接酶B.RNA聚合酶C.DNA聚合酶D.限制内切酶12.下列有关基因工程的叙述中，正确的是（）A.重组质粒的形成是在细胞内完成的B.基因工程常用的运载体包括细菌、噬菌体、动植物病毒C.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料D.目的基因只要进入受体细胞后，就能再现出特定的性状二、非选择题13.科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉花细胞中与棉花DNA结合并发挥作用，请回答下列有关问题：（1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是__________，此工具主要存在于_________中，其特点是______________________。（2）苏云金牙孢杆菌的一个DNA分子上有许多个基因，获得抗虫基因常采用的方法是“鸟枪法”，具体做法是：用_________________将苏云金芽孢杆菌的__________切成许多片段，然后将这些片段_________________，再通过_________转入不同的受体细胞，让它们在各个受体细胞中大量____________，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把_______分离出来。（3）基因工程操作一般经过的四个步骤是_____________、__________、高中生物必修二生物必修8__________、__________。14.人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质，请根据下面的示意图回答问题：（1）①操作过程需加入的四种脱氧核苷酸是__________。此外，还必须加入_________酶。（2）质粒是常用的运载体，它存在于许多细菌及酵母菌等生物细胞中。最常用的质粒是________的质粒，它常含有________基因，这种基因有助于对受体细胞是否导入了目的基因进行检测。②过程首先要用_______酶切断质粒DNA，再用_______酶将目的基因和质粒DNA连接重组在一起。（3）④目的基因表达过程，此过程包括________。15.日本某大学合明教授等把菠莱的基因植入猪的受精卵内，最近成功培育出不饱和脂肪酸含量高的猪。在对这种猪的脂肪组织进行分析后发现。它们全内的不饱和脂肪酸要比一般猪高约20%。植入猪受精卵里的波莱基因控制菠莱根部的一种酶——FAD2，这种酶能够将饱和脂肪酸转换为不饱和脂肪酸。请据以上材料，回答下列问题。（1）不饱和脂肪酸猪的诞生，运用了_________技术手段（2）菠莱之所以能植入猪细胞内，并大量繁殖的物质基础是_________、_____________。（3）具有菠莱基因的猪，体内不饱和脂肪酸要比一般猪高约20%，说明___________（4）植物和动物间基因移植成功，说明生物间合成蛋白质的方式__________，并且共用一套_____________________.（5）猪DNA分子被“嫁接”上菠莱基因，并不影响猪体内其他基因的表达，说明___________。获得甲生物合成该蛋白质的信使RNA①目的基因②