《2017-2018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 新人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018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 新人教版必修2（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2节 基因工程及其应用,教师参考,新课导入一:图片展示“发光的水母”和“不发光的热带鱼”。同学们能否让热带鱼也发光呢?用什么技术? 提示:能,转基因技术。引出课题。 新课导入二:同学们,各种生物间的性状千差万别,这是为什么呢? 提示:生物体的不同性状是通过基因特异性表达而形成的。例如:蚕吐出丝;豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气;青霉菌能产生对人类有用的抗生素青霉素。 能否让禾本科植物固定空气中的氮气;让细菌“吐出”蚕丝;让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物?你知道用什么新技术能实现?引出基因工程。,【学习目标】 1.简述基因工程的基本原理、操作、工具、步骤。2.举例说出基因工程在
2、农业、医药等领域的应用。3.关注转基因生物和转基因食品的安全性。,自主学习,课堂探究,自主学习 读教材学基础,一、基因工程的原理 阅读教材P102P103,完成以下问题。 1.含义,2.基因工程的基本工具 (1)剪刀: (简称 ),识别特定的 序列,并在特定的切点上切割DNA分子。 作用特点:专一性和特异性 作用结果:产生 或平末端 作用部位:脱氧核苷酸之间的_ (2)针线:DNA连接酶。 作用结果:将不同 的末端连接起来 作用部位:脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键 限制酶与DNA连接酶的关系,限制性核酸内切酶,限制酶,核苷酸,黏性末端,磷酸二酯键,DNA分子片段,(3)运载体,细菌,自主复制,环状
3、DNA,动植物病毒,作用:将外源基因送入 。 应具备的条件 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代细胞; 有多个限制酶切点运载体能够接入多种目的基因; 有标记基因检测目的基因是否导入受体细胞。,受体细胞,3.基因工程的步骤,判断 (1)基因工程依据的原理是基因突变。( ) (2)基因工程的工具是限制酶、DNA聚合酶和运载体。( ) (3)一种限制酶可以识别多种核苷酸序列。( ) (4)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,操作对象是基因,属于分子水平。( ),目的基因,受体细胞,检测与鉴定,二、基因工程的应用及安全性 阅读教材P10
4、4P105,完成以下问题。 1.基因工程的应用,抗逆性,抗棉铃虫,农药的用量,重组,表达,转基因细菌,2.基因工程的安全性,思考 利用大肠杆菌生产出的胰岛素没有生物活性,还需进一步加工,这与大肠杆菌中的哪些结构特点有关? 提示:大肠杆菌中无内质网、高尔基体等加工分泌蛋白质的细胞器,所以形成的胰岛素还不成熟,需进一步加工。,探究一,课堂探究 解疑难提能力,基因工程工具分析,【典例1】 基因工程是在分子水平上进行的操作,该过程中科学家所用的“手术刀”“缝合针”和常采用的“运输车”分别是( ) A.限制酶、DNA连接酶、质粒 B.限制酶、DNA聚合酶、噬菌体 C.DNA连接酶、限制酶、动植物病毒 D
5、.DNA连接酶、限制酶、质粒,解析:基因工程是在分子水平上进行的操作,该过程中科学家所用的“手术刀”是限制酶,“缝合针”为DNA连接酶,“运输车”为运载体,质粒是常用的运载体。 答案:A,方法透析 据作用部位及结果判定与DNA有关的酶 (1)断开氢键的酶解旋酶。,(3),【题组演练】 1.下列不能作为基因工程操作工具的是( ) A.限制酶 B.DNA连接酶 C.DNA聚合酶 D.噬菌体,解析:基因工程操作的基本工具是限制酶、DNA连接酶和运载体,常用的运载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等;DNA聚合酶在DNA复制过程中催化DNA子链的合成。,C,2.以下说法正确的是( ) A.所有的限制酶只能识
6、别同一种特定的核苷酸序列 B.质粒是基因工程中唯一的运载体 C.运载体必须具备限制酶切点,以便与外源基因连接 D.DNA连接酶与DNA聚合酶作用相同,解析:一种限制酶只识别一种特定的核苷酸序列;质粒是基因工程中常用的运载体,噬菌体、动植物病毒也可作为运载体;运载体上有多个限制酶切点能接入多种目的基因;DNA连接酶是连接DNA片段的酶,而DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸连接到已有的脱氧核苷酸链上。,C,3.下图为DNA分子的某片段,其中分别表示某种酶的作用部位,则相应的酶依次为( ) A.解旋酶、限制酶、DNA连接酶 B.限制酶、解旋酶、DNA连接酶 C.限制酶、DNA连接酶、解旋酶 D.DNA连
7、接酶、限制酶、解旋酶,解析:分析图示可知,为氢键,在DNA复制的过程中,解旋酶的作用是将连接两条DNA链之间的氢键断裂,将DNA中螺旋的双链解开,即解旋酶的作用部位是;为磷酸二酯键,限制酶能特异性地切断DNA链中的磷酸二酯键,即限制酶的作用部位是;DNA连接酶是将限制酶切割后产生的DNA片段连接起来,在磷酸和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键,即DNA连接酶的作用部位是。,A,探究二,教师参考,问题引领: 1.怎样运用基因工程工具完成基因工程的操作?,基因工程的操作步骤,2.怎样检测与鉴定基因工程操作是否成功?,1.操作图示,2.步骤解读 (1)提取目的基因 如图中a过程,获取目的基因的方法是直接分离
8、法。 (2)目的基因与运载体结合 图中b表示的是目的基因与运载体的结合。 工具: 限制酶:图中EcoR这种限制酶所识别的序列是GAATTC,切点位于G与A之间;从图中能够看出提取目的基因B和切开质粒A所用的是同一种限制酶。 DNA连接酶:此酶用于质粒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 图中c过程表示将目的基因导入受体细胞中,此过程不存在碱基互补配对;有可能将目的基因导入受体细胞的染色体DNA上,目的基因将在宿主细胞中复制和表达。 (4)目的基因的检测与鉴定 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。 鉴定:受体细胞是否表现出特定性
9、状,如棉花抗虫性状的表现。,【典例2】 基因工程的操作步骤:将目的基因导入受体细胞,使目的基因与运载体相结合,检测目的基因的表达是否符合特定性状要求,提取目的基因。正确的操作顺序是( ) A. B. C. D.,解析:基因工程又叫DNA重组技术,其操作步骤是:提取目的基因,使目的基因与运载体相结合,将目的基因导入受体细胞,检测目的基因的表达是否符合特定性状要求。 答案:B,备选例题,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。请据图回答:,(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤:
10、提取目的基因、 . 、 将目的基因导入受体细胞、 。,解析:(1)基因工程的四个步骤中,第二、四步分别是目的基因与运载体结合、目的基因的检测与鉴定。 答案:(1)目的基因与运载体结合 目的基因的检测与鉴定,解析: (2)切割目的基因和运载体时用同一种限制酶,切出的黏性末端能够完成碱基互补配对,并且能连接在一起。 答案: (2)A,(2)要使运载体与该抗虫基因连接,A过程中首先应将运载体与该抗虫基因进行切割。假如运载体被切割后,得到的分子末端序列为 ,则能与该运载体连接的抗虫基因分子的末端是( ),解析: (3)目的基因和运载体结合时,用DNA连接酶催化该过程,形成的分子称为重组DNA分子。 答
11、案: (3)DNA连接酶 重组DNA分子,(3)切割完成后,采用 将运载体与该抗虫基因连接,连接后得到的DNA分子称为 。,解析:(4)由于目的基因是导入植物中,所以不可能发生与人直接相关的伦理道德问题。 (5)同一种基因在不同生物体内合成了相同的蛋白质,说明这些生物的密码子与氨基酸的对应关系是相同的,即共用一套遗传密码。 答案: (4)ABC (5)一套遗传密码,(4)(多选)如果转基因植物的花粉中含有毒蛋白,将引起的安全性问题包括( ) A.生物安全 B.环境安全 C.食品安全 D.伦理道德问题 (5)来自苏云金杆菌的抗虫基因能在植物体内成功表达,说明苏云金杆菌和植物等生物共用 。,【题组
12、演练】 1.(2017山西怀仁月考)下列基因工程操作步骤中,未发生碱基互补配对的是( ) A.用mRNA为模板人工合成目的基因 B.目的基因与质粒结合 C.重组质粒导入受体细胞 D.目的基因的表达,解析:以mRNA为模板人工合成目的基因的过程需要进行逆转录,该过程中发生了碱基互补配对;目的基因与运载体结合时,黏性末端重组需要遵循碱基互补配对原则;将目的基因导入受体细胞时不需遵循碱基互补配对原则;基因表达包括转录和翻译两个过程,这两个过程都需要遵循碱基互补配对原则。,C,2.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
13、产生LTP1蛋白,并酿出泡沫丰富的啤酒。基本操作过程如下:,(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。,解析:(1)基因工程能使原本不在一起的基因组合到一起,使生物具有特定性状,其原理为基因重组。(2)运载体是取自大肠杆菌的质粒(见图)。(3)(4)基因工程中的“剪刀”为限制酶,两个具有相同黏性末端的DNA片段可用DNA连接酶“缝合”。 答案:(1)基因重组 (2)质粒 (3)同一种限制酶 (4)DNA连接酶,1.关键语句 (1)基因工程是指按照人们的意愿,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,其原理是基因重组。 (2)基因工程的工具有限制酶(限制性核酸内切酶)、DNA连接酶、运载体。 (3)基因工程的操作步骤有提取目的基因、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。 (4)基因工程的应用有作物育种、药物研制、环境保护等。,【知识回顾与网络构建】,2.请结合以上关键语句,尝试构建本课时知识网络。 参考:,谢谢观赏！,
