第6章 第2节 基因工程及其应用

高中同步新课标·生物创新方案系列丛书高中同步新课标·生物创新方案系列丛书一、基因工程的原理（阅读教材P102～103）1．基因工程的概念高中同步新课标·生物创新方案系列丛书2．基因工程的操作工具高中同步新课标·生物创新方案系列丛书3．基因工程操作的基本步骤提取目的基因→目的基因与结合→将目的基因导入→目的基因的。运载体受体细胞检测与鉴定高中同步新课标·生物创新方案系列丛书二、基因工程的应用及安全性（阅读教材P104～106）1．基因工程的应用应用内容作物育种目的培育出具有各种的作物新品种实例抗棉铃虫的转基因抗虫棉意义减少了，而且还减少了农药对环境的抗逆性农药用量污染高中同步新课标·生物创新方案系列丛书药物研制目的高效生产高质量、低成本的药品实例生产人的胰岛素过程基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并在大肠杆菌内获得成功的环境保护实例利用降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等胰岛素表达转基因细菌高中同步新课标·生物创新方案系列丛书2.转基因生物和转基因食品的安全性(1)观点一：转基因生物与转基因食品不安全，要。(2)观点二：转基因生物与转基因食品是安全的，应该。严格控制大范围推广高中同步新课标·生物创新方案系列丛书高中同步新课标·生物创新方案系列丛书1．如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，请据图分析：[共研探究]高中同步新课标·生物创新方案系列丛书(1)图中表示的酶依次是：①，②，③，④。(2)DNA解旋酶和限制酶都作用于DNA，这两种酶的作用部位。DNA解旋酶作用于碱基之间的，限制酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的。限制酶DNA连接酶解旋酶DNA聚合酶不同氢键磷酸二酯键高中同步新课标·生物创新方案系列丛书2．如图表示一段DNA序列，请思考：高中同步新课标·生物创新方案系列丛书(1)限制酶和DNA连接酶作用的位点相同，均作用于(b部位)。(2)若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，产物可能有三种：结合、结合、结合。磷酸二酯键目的基因与目的基因运载体与运载体目的基因与运载体高中同步新课标·生物创新方案系列丛书3．如图为运载体示意图：(1)常用的运载体有、噬菌体和动植物病毒等。(2)运载体与物质跨膜运输中的载体化学本质。运载体是小的，载体是。质粒不相同DNA分子蛋白质高中同步新课标·生物创新方案系列丛书(3)基因工程中运载体的特点①能够在宿主细胞中稳定保存并大量复制，以保证外源基因在宿主细胞内长期稳定存在并复制。②具有多个切点，以便与外源基因连接。③具有某些，便于检测运载体是否进入受体细胞。4．转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代都具有抗虫特性，因为性状分离或变异，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。限制酶标记基因不一定高中同步新课标·生物创新方案系列丛书1．基因工程操作工具(1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)①特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子。②切割结果：产生两个带有黏性末端或平末端的DNA片段。③作用：基因工程中重要的切割工具；能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。[总结升华]高中同步新课标·生物创新方案系列丛书(2)DNA连接酶①作用对象：两个具有相同黏性末端或平末端的DNA片段。②位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。③结果：形成重组DNA。(3)常用的运载体——质粒①本质：小型环状DNA分子。高中同步新课标·生物创新方案系列丛书②作用：a.作为运载工具，将目的基因运送到受体细胞中去；b.用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。③作为运载体具备的条件：a.能在受体细胞内稳定保存并大量复制；b.有多个限制酶切点；c.有标记基因。高中同步新课标·生物创新方案系列丛书2．基因工程的操作步骤操作步骤示意图高中同步新课标·生物创新方案系列丛书3．基因工程的注意事项(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键，只是前者将其切开，后者将其连接。(2)获取目的基因、切割运载体需要用同一种限制酶，目的是产生相同的末端。(3)将目的基因导入受体细胞，没有涉及碱基互补配对。高中同步新课标·生物创新方案系列丛书【易错易混】限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶的区别不同点相同点限制酶作用作用特点切割具有特异性作用目标：磷酸二酯键DNA连接酶连接无特异性，将DNA片段连接成DNA分子DNA聚合酶将单个的脱氧核苷酸连接成DNA片段高中同步新课标·生物创新方案系列丛书1.判断正误(1)基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合。()(2)基因工程的操作工具酶有限制酶、DNA连接酶及运载体。()(3)所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列。()[对点演练]高中同步新课标·生物创新方案系列丛书解析：(2)运载体的本质是DNA不是酶。(3)不同的限制酶识别不同的核苷酸序列。答案：(1)√(2)×(3)×高中同步新课标·生物创新方案系列丛书2．下列关于限制酶和DNA连接酶的说法，正确的是()A．其化学本质都是蛋白质B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键C．它们不能被反复使用D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶高中同步新课标·生物创新方案系列丛书解析：限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接两个DNA片段间的磷酸和脱氧核糖；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶在细胞内DNA分子复制时将单个的脱氧核苷酸连接成DNA片段，不能代替DNA连接酶。答案：A高中同步新课标·生物创新方案系列丛书1．转基因技术已经实现了将人的胰岛素基因转入细菌内，利用细菌(如图)生产人的胰岛素。[共研探究]高中同步新课标·生物创新方案系列丛书(1)运载体与目的基因结合成功的基础①基本单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸构成的。②空间结构相同：不同生物的DNA分子都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。③碱基配对方式相同：不同生物的DNA分子中两条链之间的碱基配对方式都是A与T配对，G与C配对。高中同步新课标·生物创新方案系列丛书(2)基因工程中，目的基因在不同物种中均能成功表达，因为不同的生物体共用一套。2．基因工程育种的原理为，优势在于突破了物种间的界限，实现真正意义上的；特点是能生物的遗传性状。遗传密码基因重组远缘杂交定向改造高中同步新课标·生物创新方案系列丛书1．五种常见育种方式的比较原理常用方式优点缺点举例杂交育种基因重组①使不同个体的优良性状集中在同一个个体上②操作简便①育种时间长②局限于亲缘关系较近的个体矮秆抗病小麦[总结升华]高中同步新课标·生物创新方案系列丛书诱变育种基因突变辐射、激光、空间诱变等提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良性状有很大的盲目性，有利变异少，需大量处理实验材料青霉素高产菌株单倍体育种染色体变异花药离体培养，秋水仙素处理①明显缩短育种年限②子代均为纯合子技术复杂，需与杂交育种配合单倍体育种获得矮秆抗病小麦高中同步新课标·生物创新方案系列丛书多倍体育种染色体变异用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官大，提高营养物质含量只适用于植物，发育延迟，结实率低三倍体无子西瓜基因工程育种基因重组将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中打破物种界限，定向改造生物的遗传性状技术复杂，生态安全问题较多转基因抗虫棉的培育高中同步新课标·生物创新方案系列丛书2.杂交育种和基因工程中“基因重组”的区别（1）杂交育种：基因重组――→自然发生同一物种的不同基因重新组合。（2）基因工程：基因重组――→人为发生不同物种之间的不同基因的重组。高中同步新课标·生物创新方案系列丛书【规律总结】育种方案的选择育种目标育种方案集中双亲优良性状单倍体育种（明显缩短育种年限）杂交育种（耗时较长，但简便易行）对原品系实施“定向”改造基因工程育种让原品系产生新性状（无中生有）诱变育种（可提高变异频率，加速育种进程）对原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种高中同步新课标·生物创新方案系列丛书3.抗虫棉在我国棉产区种植的面积占总面积的一半，抗虫棉的种植，不仅有经济效益，还有生态效益，以下叙述正确的是（）A.抗虫棉的培育利用的是DNA重组技术，切取、导入棉花细胞的抗虫基因是细菌的部分DNA分子B.抗虫棉也能抗病C.基因工程利用了基因突变的原理D.培育抗虫棉所用的基因重组技术，不属于基因重组[对点演练]高中同步新课标·生物创新方案系列丛书解析：抗虫棉的培育利用了基因工程，基因工程也叫DNA重组技术，切取的是苏云金杆菌DNA分子中的抗虫基因。答案：A高中同步新课标·生物创新方案系列丛书1.下列黏性末端由同一种限制酶切割而成的是（）①TCGAGCTTAA②CAGTTCCA③AATTCG④AGCTTCAGA.①②B.①③C.①④D.②③高中同步新课标·生物创新方案系列丛书解析：同一种限制酶切割出的黏性末端应是互补的，而且两者的序列相同，①③是互补的，切点都是在G与A之间，识别序列为GAATTC。答案：B高中同步新课标·生物创新方案系列丛书2.质粒是基因工程中最常用的运载体，下列有关质粒的说法正确的是（）A.质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有B.细菌的基因只存在于质粒上C.质粒为小型环状DNA分子，存在于（拟）核外的细胞质基质中D.质粒是基因工程中的重要工具酶之一高中同步新课标·生物创新方案系列丛书解析：质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的；细菌的基因只有少部分在质粒上，大部分在拟核中的DNA分子上。答案：C高中同步新课标·生物创新方案系列丛书3.下列关于基因工程的叙述，错误的是（）A.基因工程的生物学原理是基因重组B.通过基因工程技术能够定向改造生物的遗传性状C.整个过程都需要酶的催化D.基因工程属于分子水平的操作高中同步新课标·生物创新方案系列丛书解析：目的基因的导入及目的基因的检测与鉴定等步骤可以不需要酶的催化。答案：C高中同步新课标·生物创新方案系列丛书4.中国新闻网报道，阿根廷科学家近日培育出了世界上第一头携带有两个人类基因的牛，因此有望生产出和人类母乳极其类似的奶制品。下列叙述正确的是（）①该技术将导致定向变异②DNA连接酶将目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体细胞A.①②③④B.③④C.②③④D.①③④高中同步新课标·生物创新方案系列丛书解析：转基因技术导致的变异属于定向变异。DNA连接酶连接的是目的基因和运载体黏性末端的磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而不是碱基对之间的氢键。由蛋白质中的氨基酸序列可逆推出相应mRNA可能的碱基序列，进而为人工合成目的基因提供资料。动物的受精卵具有全能性，是理想的受体细胞。答案：D高中同步新课标·生物创新方案系列丛书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。基本的操作过程如图所示：高中同步新课标·生物创新方案系列丛书（1）该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于。（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。（3）要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用进行切割。（4）切割完成后，利用将运载体与LTP1基因连接。高中同步新课标·生物创新方案系列丛书解析：图中a表示目的基因的获取，b是来自大肠杆菌的质粒，c是重组质粒，目的基因插入抗四环素基因内部。（1）基因工程可使原本不属于同一物种的基因组合在一起，从而使转基因生物产生特定的性状，其原理属于基因重组。（2）从图示可以看出本实验中的运载体是质粒。（3）重组质粒形成前，需用同种限制酶切割目的基因和质粒，得到相同的黏性末端。（4）切割完成后，再用DNA连接酶连接。高中同步新课标·生物创新方案系列丛书答案：（1）基因重组（2）质粒（3）同种限制酶（限制性核酸内切酶）（4）DNA连接酶高中同步新课标·生物创新方案系列