高中生物 第6章 第2节 基因工程及其应用课件 新人教版必修2

成才之路·生物路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·必修2从杂交育种到基因工程第六章第2节基因工程及其应用第六章学习目标定位2课前自主探究3教材问题释疑4课堂合作探究5思维创新升华6方法技巧探究7课堂知识构建8课时作业9本节主攻要点1本节主攻要点1．基因工程的原理是基因重组。2．基因工程的操作工具有限制酶、DNA连接酶和运载体。3．限制性核酸内切酶具有特异性，能识别特定的核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。4．DNA连接酶的作用是将目的基因和运载体连接成重组DNA分子。5．常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。6．基因工程的四个步骤是：提取目的基因、目的基因与运载体结合，将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。学习目标定位目标导航：1．说出基因工程的原理。2．简述基因工程的工具及作用。(重、难点)3．了解基因工程的应用及转基因生物和食品的安全性。情境导入：“抗虫棉”的发明，给我国广大的棉农带来了福音，它不仅降低了生产成本，提高了棉花的产量和质量，还减少了农药的使用，降低了环境污染。问题探究：抗虫棉是怎样培育而成的？提示：通过基因工程(转基因技术)培育而成。课前自主探究一、基因工程的原理1．基因工程的概念(1)别名：__________________________________。(2)操作思路：提取某种生物的________→加以________→放到另一种生物的________中→____________生物的遗传性状。预习导学基因拼接技术或DNA重组技术基因修饰改造细胞定向地改造2．基因工程操作的基本工具(1)基因的“剪刀”①名称：__________________，简称限制酶。②特性：一种限制酶只能识别______________________，并在____________上切割DNA分子。③实例及剪切位点：a．实例：大肠杆菌中的EcoRⅠ限制酶。b．在下图中标出剪切位点：限制性核酸内切酶一种特定的核苷酸序列特定的切点(2)基因的“针线”①名称：____________________。②作用：连接______________和________之间的缺口。(3)基因的运载体①作用：将外源基因送入______________。②种类：____________、噬菌体、动植物病毒等。③质粒a．分布：________及酵母菌等生物的细胞中。b．特点：能够______________。c．本质：__________________。3．基因工程的步骤：____________→目的基因与_______结合→将目的基因导入___________→目的基因的_________。DNA连接酶脱氧核糖磷酸受体细胞质粒细菌自主复制环状DNA分子提取目的基因运载体受体细胞检测与鉴定二、基因工程的应用及转基因生物和转基因食品的安全性1．基因工程的应用实例意义作物育种方面抗棉铃虫的______________减少了____________，降低了生产成本，减少了________________药物研制方面利用大肠杆菌生产________高效率地生产高________、低________的药品环境保护方面利用转基因细菌________________吸收环境中的重金属，分解泄漏石油，处理工业废水转基因抗虫棉农药的用量农药对环境的污染胰岛素质量成本降解有毒有害化合物2.转基因生物和转基因食品的安全性(1)两种观点：①转基因生物和转基因食品不安全，要___________；②转基因生物和转基因食品是安全的，应该______________________。(2)我国的态度：十分重视转基因生物及其食品的安全性问题。严格控制大范围推广1.转基因抗虫棉对人体有毒害作用吗？2．不同的限制酶所识别的核苷酸序列相同吗？为什么？提示：1.没有，转基因抗虫棉表达出的“毒蛋白”只特异性的对鳞翅目的昆虫有毒害作用，不对人体产生毒害作用。2．不相同。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，所以不同的限制酶所识别的序列也不同。思维激活教材问题释疑(一)问题探讨提示：此节“问题探讨”以基因工程菌的实例，引导学生思考基因工程的原理。为启发学生思考，教师可引导学生回忆前面学过的遗传学知识，如不同生物的DNA在结构上的统一性，几乎所有的生物都共用一套遗传密码等。(二)练习基础题1．基因工程的操作通常包括以下4步：(1)获得目的基因(外源基因)；(2)目的基因与运载体结合，形成重组DNA分子；(3)将重组DNA分子导入受体细胞；(4)目的基因的检测与鉴定。2.3．常用的运载体有质粒、噬菌体、农杆菌、动植物病毒等。(三)拓展题1．提示：这是因为在基因水平上，人和细菌的遗传机制是一致的。细菌和人的遗传物质都是DNA，都使用同一套遗传密码子，都遵循中心法则。因此，通过基因重组，细菌能够合成人体的某些蛋白质。2．提示：例如，可以向客户说明农场具备相应的安全检测设施和措施，已经领取了农业转基因生物安全证书，产品中所含有的成分都是自然界天然存在的物质，产品经过试用表明对人体无害等。3．提示：例如，“转基因土豆——肝炎患者的希望！”等。课堂合作探究1.基因工程的概念基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。注意：基因工程也是基因重组的一种。基因工程的原理要点归纳2．基因操作的工具3．基因操作的基本步骤作为运载体必须具备三个条件：(1)能在宿主细胞中保存下来并大量复制。(2)有多个限制酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个，如大肠杆菌pBR332就有多种限制酶单一识别位点，可适于多种限制酶切的DNA插入。(3)有一定的标记基因，便于进行筛选。如大肠杆菌pBR332质粒携带氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，就可以作为筛选的标记基因。一般来说，天然运载体往往不能满足上述要求，因此需要根据不同的目的和需要，对运载体进行人工改建。现在所使用的质粒运载体几乎都是经过改建的。(1)对于基因工程的操作工具应记住名称，理解其功能。理解基因工程操作的四个基本步骤，并注意联系“酶的专一性”“碱基互补配对原则”“逆转录”“中心法则”等知识。(2)基因工程中的运载体。在基因操作过程中使用运载体有两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。现在所用的运载体主要有两类：一类是细菌质粒，它是一种相对分子质量较小、独立于染色体DNA之外的环状DNA(一般有100～200kb，kb为千碱基对)，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。另一类运载体是噬菌体或某些病毒等。现在人们还在不断寻找新的运载体，如叶绿体或线粒体DNA等也可能成为运载体。典例导析供体剪刀针线运载体受体A质粒限制性核酸内切酶DNA连接酶提供目的基因的生物大肠杆菌等B提供目的基因的生物DNA连接酶限制性核酸内切酶质粒大肠杆菌等C提供目的基因的生物限制性核酸内切酶DNA连接酶质粒大肠杆菌等D大肠杆菌等连接酶DNA连接酶限制性核酸内切酶提供目的基因的生物质粒下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是导学号12200565()[解析]供体是提供目的基因的生物，受体是接受目基因的生物，剪刀是限制酶，针线是DNA连接酶，常用的运载体是质粒。[答案]C下列有关基因工程技术的正确叙述是导学号12200566()A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B．所有限制酶都只能识别同—种特定的核苷酸序列C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D．基因工程中常用的运载体质粒在动植物细胞中广泛存在[答案]C[解析]基因工程与作物育种：农业上获得高产、稳产、具优良品质的农作物，畜牧业上获得人们所需要的、具优良品质的转基因动物。基因工程与药物研制：能高效地生产出各种高质量、低成本药品。基因工程与环境保护：可进行环境监测，环境净化。基因工程的应用要点归纳(1)限制酶和DNA连接酶作用的部位是相同的，都是磷酸二酯键。(2)只有目的基因在受体细胞中表达，才能说明基因工程的操作成功。典例导析有关基因工程的成果及应用的说法，正确的是导学号12200567()A．用基因工程方法培养的抗虫植物也能抗病毒B．基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物C．目前任何一种药物都可以运用基因工程来生产D．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物[解析]用基因工程方法培育出的抗虫植物只能杀死害虫，对病毒无效；基因工程在畜牧业上的应用不仅是培养体型巨大、品质优良的动物，更重要的是利用某些特定外源基因在哺乳动物体内的表达，从这些动物的乳腺细胞中获得人类所需要的各类物质；目前基因工程只是实现了一部分药物的生产。[答案]D下列各项不属于基因工程的应用的是导学号12200568()A．转基因抗虫棉的培育成功B．利用DNA探针检测饮用水中有无病毒C．利用工程菌生产胰岛素D．将甲植物的叶绿体移入乙植物，使光合效率提高[答案]D[解析]将甲植物的叶绿体移入乙植物，转移的是细胞器而非基因，故不属于基因工程的范畴。通过学习，认识到科学技术是一把双刃剑，认识到生命中的许多事实还有待于人类去探索，科学发展中仍有许多问题有争议。(见教材P105页)转基因生物和转基因食品的安全性要点归纳因为科学技术是一把双刃剑，在很多方面展示出美好的应用前景，但另一方面，基因工程也给人们带来了许多潜在的危险，因此要辩证地看待基因工程所引发的问题：如可能制造超级细菌、超级杂草等；制造出难以制服的病原体、生物武器；转基因动植物的出现引发物种入侵，有可能破坏原有的生态平衡，对原有物种产生威胁；还可能带来转基因食品的安全性问题等。典例导析(2015·苏州调研)下列哪项属于转基因作物的优点导学号12200569()A．耐抗性的转基因油菜可能成为某地区危害最为严重的杂草B．转基因水稻可通过花粉向普通野生稻扩散产生基因污染C．大面积栽培转Bt基因抗虫棉可减少农药的使用D．转基因作物可能破坏生态平衡使生物数量剧减[解析]认为转基因生物可能存在安全问题的有：转基因油菜可能会扩散到种植区外变成野生种类，成为杂草；转基因水稻可通过花粉向普通野生稻扩散，从而重组出对人类或其他生物有害的病原体；转基因作物具有某些特殊性状，有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存。转基因生物的优点，如转Bt基因的抗虫棉可减少农药的使用。[答案]C美国科学家在研究生长在墨西哥某地的野生玉米后，发现这种玉米含有包括苏云金芽孢杆菌(一种产生抗虫毒蛋白的细菌)基因在内的转基因作物的基因。下列有关说法正确的是导学号12200570()①转基因作物的基因可传播到野生植物中②转基因作物可对天然植物的遗传多样性构成威胁③为防止基因污染，应当禁止转基因作物的研究④自然杂交过程的实质是一个长期的转基因过程，两者没有任何区别A．①②③④B．③C．①②D．①[答案]C[解析]根据题意可知，转基因植物的基因传播到野生植物中，这样会对植物遗传多样性构成威胁。自然杂交是通过传粉的方式实现基因重组，与转基因技术中通过重组质粒实现基因重组是有区别的。思维创新升华基因重组与基因工程的比较基因重组基因工程概念在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合按照人们的意愿，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实质同一物种的不同基因重新组合不同物种间的不同基因重新组合繁殖方式有性生殖无性生殖变异大小小大意义是生物变异的重要来源，对于生物进化有重要意义使人类可以按照自己的意愿直接定向地改变生物，培育生物新品种联系都是不同基因间的重新组合，都可以使生物产生变异基因工程技术不仅用于基因工程育种和生产药物，而且可以直接用于基因的诊断和治疗。基因诊断是用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。基因工程在疾病的诊断与治疗方面的应用基因诊断技术在诊断遗传性疾病方面发展得尤为迅速，目前人们已经可