《高中生物必修二（人教版）课件：第6章 第2节基因工程及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物必修二（人教版）课件：第6章 第2节基因工程及其应用（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章 从杂交育种到基因工程 第2节基因工程及其应用 自主学习 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 2 基因工程操作的基本工具 1 基因的 剪刀 名称 简称限制酶 特性 一种限制酶只能识别 并在 上切割DNA分子 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 限制性核酸内切酶 一种特定的核苷酸序列 特定的切点 实例及剪切位点 a 实例 大肠杆菌中的EcoR 限制酶 b 在下图中标出剪切位点 如下图 2 基因的 针线 名称 作用 连接 和 之间的缺口 3 基因的运载体 作用 将外源基因送入 种
2、类 噬菌体 动植物病毒等 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 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 转基因生物和转基因食品不安全 要 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
3、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 提示 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 不同的限制酶所识别的核苷酸序列相同吗 为什么 提示 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 思考 1 一种限制酶可识别多种特定的核苷酸序列 提示 一种限制酶只识别一种核苷酸序列 2 基因工程的运载体与物质跨膜运输所需要的载体化学本质相同 提示 前者的化学本质是DNA 后者的化学本质是蛋白质 3 不同限制酶切割DNA后形成的黏性末端可能相同 4 基因工程育种的原理是基因突变 提示 基
4、因重组 5 质粒上抗性基因的存在有利于目的基因表达的鉴定 提示 有利于导入目的基因的受体细胞的筛选 判断题 新知解读 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 知识点1基因工程的原理 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
5、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
6、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 知识贴士 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 典题1 C 解析 供体是提供目的基因的生物 受体是接受目的基因的生物 剪刀是限制酶 针线是DNA连接酶 常用的运载体是质粒 变式训练1 下列有关基因工程技术的正确叙述是 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 C 基因工程与作物育种 农业上获得高产 稳产
7、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 知识点2基因工程的应用 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 知识贴士 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
8、 典题2 D 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 变式训练2 下列各项不属于基因工程的应用的是 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 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 D 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
9、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 知识点3转基因生物和转基因食品的安全性 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 知识贴士 2016 南京调研 下列哪项属于转基因作物的优点 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
10、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 典题3 C 变式训练3 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 转基因
11、作物的基因可传播到野生植物中 转基因作物可对天然植物的遗传多样性构成威胁 为防止基因污染 应当禁止转基因作物的研究 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 B C D 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 C 指点迷津 与DNA有关的酶1 五种酶的比较 解析 限制酶可在特定位点对DNA分子进行切割 DNA聚合酶在DNA分子复制时将脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链 DNA连接酶可将限制酶切开的磷酸二酯键连接在一起 解旋酶的作用是将DNA双链解开
12、螺旋 为复制或转录提供模板 典题4 C 核心素养 探究点提示信息在补充完善型实验中的应用 转基因技术的应用 案例 4 aaBb 矮生红果 矮生黄果 3 1 13或11 正常或矮生 3 假设两种纯合突变体X和Y都是由控制株高的A基因突变产生的 检测突变基因转录mRNA 发生X的第二个密码子中第二个碱基由C变为U Y在第二个密码子第二个碱基前多了一个U 与正常植株相比 突变体的株高变化可能更大 试从蛋白质水平分析原因 Y Y突变体的蛋白质中氨基酸的改变比X突变体可能更多 或 X突变体的蛋白质可能只有一个或没有氨基酸发生改变 Y突变体的蛋白质氨基酸序列可能从第一个氨基酸后都改变 4 转基因技术可使某
13、基因在植株体内过量表达 也可以抵制某基因表达 假设A基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高 请完成如下实验设计 以验证假设是否成立 实验设计 借助转基因技术 但不要求转基因的具体步骤 a 分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高 b c 通过转基因技术 抑制正常植株A基因的表达 测定其赤霉素含量和株 高 通过转基因技术 使A基因在矮生植株中过量表达 测定其赤霉素含量 和株高 答案中b和c次序不做要求 支持上述假设的预期结果 若假设成立 据此说明基因控制性状的方式 与对照比较 正常植株在A基因表达被抑制 后 赤霉素含量降低 株高降低 与对照比较 A基因在矮生植株中过量表达 后 该植株赤霉素含量
14、增加 株高增加 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程 进而控制生物性状 方法警示 得分要点 1 必须答为 4aaBb矮生红果 矮生黄果 3 1 才能得分 2 必须答为 13或11正常或矮生 才能得分 4 必须体现如下内容 b 抑制正常植株A基因的表达 测定其赤霉素含量和株高 c A基因在矮生植株中过量表达 测定其赤霉素含量和株高 正常植株在A基因表达被抑制后 赤霉素含量降低 株高降低 A基因在矮生植株中过量表达后 该植株赤霉素含量增加 株高增加 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程 进而控制生物性状 错因案例 2 答案不全 第一空答为 13 第二空答为 矮生 3 错答为 不确定突变基因后面的基因翻
15、译的氨基酸均发生了变化 4 答案不全 只答出其中的一种情况 技法提炼 解答本题的关键点是 1 异常减数分裂对配子染色体数目的影响 减数分裂过程中同源染色体未分离 移向同一极 导致减数第一次分裂结束后的两个细胞均异常 减数第二次分裂后 所得异常配子一半多一条染色体 另一半少一条染色体 2 赤霉素含量对植株株高的影响 赤霉素的主要作用是促进细胞伸长 从而引起植株增高 即赤霉素含量高 植株增高 3 题干信息的获取和利用 转基因技术可使某基因在植物体内过量表达 也可以抑制某基因表达 由此推出实验设计时一组是促进基因的表达 另一组是抑制基因的表达 分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高 由此推出接受处
16、理的植株分别是正常植株和矮生植株 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 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 知识构建 训练巩固 课时作业
