2019-2020学年高中生物 第6章 从杂交育种到基因工程 第2节 基因工程及其应用课件 新人教版

第2节基因工程及其应用课程定位重点难点1.简述基因工程的基本原理。2.举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。1.概述基因工程的原理和应用。(重点)2.了解转基因生物和转基因食品的安全性。(重点)3.概述基因工程的原理和应用。(难点)课前预习·教材研读一、基因工程的原理1．含义(1)别名：基因拼接技术或。(2)操作对象：________。(3)操作水平：________水平。(4)优点：可定向地改造生物的遗传性状。DNA重组技术基因分子2．操作工具(1)“剪刀”①名称：。②作用：识别特定的，并在特定的切点上切割DNA分子。(2)“针线”①名称。②作用：连接和磷酸之间的缺口。限制性核酸内切酶核苷酸序列DNA连接酶脱氧核糖(3)运载体①作用：将导入受体细胞。②种类质粒分布：细菌、酵母菌等实质：分子动植物病毒外源基因环状DNA噬菌体3．基因工程的步骤(1)提取目的基因；(2)目的基因与________结合；(3)将目的基因导入；(4)目的基因的。运载体受体细胞检测与鉴定二、基因工程的应用及安全性1．基因工程与作物育种(1)目的：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种________的作物新品种。(2)实例：抗棉铃虫的。抗逆性转基因抗虫棉2．基因工程与药物研制(1)实例：用基因工程方法生产胰岛素。(2)过程：胰岛素基因与大肠杆菌的，并且在大肠杆菌体内获得成功的表达。DNA分子重组1．基因工程是将目的基因导入受体细胞中并获得相应性状或基因产物，操作对象为基因，属于分子水平。()2．基因工程导入了新的基因，其原理是基因突变。()3．限制酶作用的部位和DNA连接酶作用的部位相同。()4．质粒是最为常用的运载体，它只能从原核生物中获取。()提示1.√2.×3.√4.×[预习小测]一、基因工程的工具1．限制性核酸内切酶(1)分布：主要在微生物体内。(2)特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。新知探究·核心突破知识点一基因工程的原理[核心提炼](3)结果：产生两个带有黏性末端或平末端的DNA片段。2．DNA连接酶(1)作用对象：把两个具有相同黏性末端或平末端的DNA片段连接起来。(2)结果：形成重组DNA分子。(3)DNA连接酶与DNA聚合酶的比较：(见下图表)3．与DNA有关的四种酶的比较作用限制性核酸内切酶切割DNA分子，形成黏性末端或平末端DNA连接酶连接DNA片段DNA聚合酶把单个的脱氧核苷酸连接到正在合成的DNA子链上DNA解旋酶解开DNA的双螺旋结构4.运载体(1)作用。①作为运载工具，将目的基因导入受体细胞中。②通过它在宿主细胞内的复制对目的基因进行大量复制。(2)运载体必须具备的条件。①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制——保证目的基因能在细胞分裂过程中复制并传递给子细胞。②有多个限制酶切点——运载体能够接入多种目的基因所必备的条件。③有标记基因——检测目的基因是否导入受体细胞中的重要判断依据。二、基因工程的步骤1．提取目的基因：如图中①过程，采用直接分离的方法，目的基因是指人们所需要的外源基因。2．目的基因与运载体结合：如图中②过程。(1)从图中可以看出，提取目的基因B和切开质粒A所用的是同一种限制酶。(2)DNA连接酶用于质粒A与目的基因B的结合过程，形成重组DNA分子C。3．将目的基因导入受体细胞：如图中③过程，此过程不存在碱基互补配对。4．目的基因的检测与鉴定：(1)检测：根据标记基因或分子杂交技术检测目的基因是否导入受体细胞。(2)鉴定：受体细胞是否表现出特定性状，如棉花抗虫性状的表现。[特别提醒](1)目的基因与运载体结合的过程中，形成的重组分子中不只有目的基因和运载体的结合物，还有目的基因之间或运载体之间的结合物。(2)对目的基因的检测和鉴定虽然是分子水平上的，但都是在体外进行的。1．下列关于基因工程安全性的说法中，不正确的是A．转基因作物的基因可通过花粉扩散到它的近亲作物上，可能出现对农业不利的“超级植物”B．杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性C．转基因必须在人为控制下才能完成，自然条件下基因污染是不增殖和不扩散的D．转基因食品转入的蛋白质是新蛋白时，这些异种蛋白有可能引起人食物过敏[对点训练]解析转基因食品、生物的安全性是有待讨论的，像抗除草剂的杂草是由于基因污染而产生的。答案C2．某种转基因玉米能高效合成一种多肽类的蛋白酶抑制剂，积累于茎叶中，让取食它的害虫的消化酶受抑制，无法消化食物而死。下列就该玉米对人类的安全性评论中，不符合生物学原理的是A．安全，玉米的蛋白酶抑制剂对人体的消化酶很可能无影响，因为人体消化酶和害虫消化酶结构上存在差异B．安全，人类通常食用煮熟的玉米食品，玉米的蛋白酶抑制剂已被高温破坏，不抑制人体消化酶C．不安全，玉米的食用部分也可能含有蛋白酶抑制剂，食用后使人无法消化食物而患病D．不安全，玉米的蛋白酶抑制剂基因被食用后，可在人体细胞内表达，使人无法消化食物而患病解析蛋白酶抑制剂是在基因控制下合成的，该DNA分子被人摄取后被DNA酶水解成核苷酸，失去功能特性，从而不能在人体内表达蛋白酶抑制剂。答案D[方法技巧]根据作用部位判断与DNA分子有关的酶1．断开氢键的酶：解旋酶。2．断开(相邻核苷酸之间的)磷酸二酯键的酶：若结果生成若干DNA片段，可判定为限制酶；若生成其基本单位——核苷酸，可判定为DNA水解酶。3．生成(相邻核苷酸之间的)磷酸二酯键的酶：若将两个DNA片段连接在一起，可判定为DNA连接酶；若作用于DNA复制的过程中，或将游离的脱氧核苷酸连接到DNA链上，可判定为DNA聚合酶。1．转基因技术实现的基础(1)不同生物的DNA能重组的基础是生物DNA都由4种脱氧核苷酸组成；都是规则的双螺旋结构；都遵循碱基互补配对原则。(2)导入受体细胞的基因可成功表达的基础是所有生物共用一套密码子。知识点二基因工程的应用[核心提炼]2．基因工程育种的原理及优点(1)基因工程育种的原理是基因重组。(2)与杂交育种相比，基因工程育种的育种周期短并能产生新性状；与诱变育种相比，基因工程育种能定向改造生物的遗传性状。1．为了培育节水、高产品种，科学家将大麦中与抗旱、节水有关的基因导入小麦中，得到转基因小麦，其水分利用率提高20%。这项技术的遗传学原理是[对点训练]A．基因突变B．基因重组C．基因复制D．基因分离解析“将大麦中与抗旱、节水有关的基因导入小麦中”，属于基因重组。答案B2.某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述不正确的是A．获取基因a的限制酶其作用部位是图中的①B．连接基因a与运载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②C．基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞D．通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状解析限制酶和DNA连接酶均作用于①处，作用相反，目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。答案B[课堂小结]