（新课标）高中生物 6.2基因工程及其应用课件33

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1、第2节 基因工程及其应用,一、基因工程的原理 1.概念：,基因,DNA重组技术,DNA分子,定向,2.三种工具： (1)剪刀与针线。,限制性核酸内切酶,核苷酸,DNA连接酶,脱氧核糖,磷酸,(2)运载体。 作用：将外源基因送入_。 种类,受体细胞,噬菌体,细菌,自主复制,环状DNA分子,动植物病毒,3.操作步骤：,目的基因,运载体,受体细胞,检测与鉴定,二、基因工程的应用及安全性 1.基因工程的应用： (1)作物 育种,抗逆性,转基因抗虫棉,农药,(2)药物研制 (3)环境保护：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。,大肠杆菌,转基因细菌,2.基因工

2、程的安全性：,严格控制,大范围推广,【思考辨析】 1.判断正误： (1)基因工程的操作过程可以产生新的基因，从而产生了基因 突变。( ) 【分析】基因工程的实质是基因重组，不能产生新的基因。 (2)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。( ),(3)一种限制酶可以识别多种序列。( ) 【分析】一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列。 (4)质粒是最为常用的运载体，它只能从原核生物中获取。 ( ) 【分析】质粒存在于许多细菌及酵母菌等生物的细胞中，不是 只能从原核生物中获取。,2.问题思考： (1)转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代都具有抗虫特性

3、吗？为什么？ 提示：不一定。因为性状分离或变异的原因，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。 (2)转基因成功的标志是什么？ 提示：产生了目的基因的产物或具有了相应的性状。,一、基因工程工具的分析 1.几种工具酶的作用比较： (1)限制酶与DNA连接酶的比较：,(2)两者的关系可表示为：,(3)四种酶的作用部位： 作用于a(磷酸二酯键)的酶：限制酶、DNA连接酶、DNA聚合 酶。 作用于b(氢键)的酶：解旋酶。,2.运载体质粒的作用： (1)与含有外源基因(即目的基因)的DNA片段结合，形成重组DNA分子(又称重组质粒)，将外源基因送入受体细胞中。 (2)通过它在宿主细胞内的复制，使目的基因得到大量

4、的复制。,【警示钟】 关于限制酶和DNA连接酶作用的两点提醒 (1)氢键的断裂和重新形成与限制酶和DNA连接酶无关，氢键的形成不需要酶的作用。 (2)DNA连接酶无识别的特异性，能恢复两核苷酸间的磷酸二酯键，将两个DNA片段连接起来。,【学而后思】 不同的限制酶切割形成的黏性末端一定不能连接在一起吗？为什么？ 提示：不一定。例如，限制酶1的识别序列和切点分别是GGATCC、在G与G之间切开，限制酶2的识别序列和切点分别是GATC、在G之前切开，两者形成的黏性末端是可以互补配对并连接在一起的。,【典例训练1】现有一长度为1 000碱基对(bp)的DNA分子，用限制酶EcoR酶切后得到的DNA分子

5、仍是1 000 bp，用Kpn单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子，用EcoR、Kpn同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是( ),【解题关键】通过题干中的三次酶切描述来判断两种限制酶在DNA分子上的切点个数，同时通过只用EcoR酶切的结果来判断DNA分子的存在形态。,【解析】选D。通过用EcoR酶切后DNA分子的碱基个数没有发生变化，说明了DNA分子是呈环状的；Kpn单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子，说明该酶在此DNA分子上有两个切点；两种酶同时切割时会有三个切点，但出现了两种长度的DNA分

6、子，说明了EcoR的切点正在400 bp的中点上。,【变式备选1】下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是 ( ) A.一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 B.限制酶的活性受温度影响 C.限制酶能识别和切割RNA D.限制酶可从原核生物中提取,【解析】选C。限制酶主要存在于微生物中。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并能在特定的切点上切割DNA分子。其作用对象不是RNA分子，而是DNA分子。,二、基因工程的操作步骤,1.提取目的基因：如图中过程，获取目的基因的方法为直接分离的方法。 2.目的基因与运载体结合： (1)图中表示的是目的基因与运载体的结合。 (2)工具： 限制酶：图中

7、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： (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。,【警示钟】 (1)目的基因与运载体结合的过程中，形成的重组

8、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。,【学而后思】 (1)将目的基因与运载体结合时为什么用同一种限制酶，两者结合的原理是什么？ 提示：用同一种限制酶切割形成的是同一种黏性末端，可以通过碱基互补配对的形式结合到一起，并用DNA连接酶将其“缝合”。 (2)基因工程中，为什么目的基因在不同物种中均能成功表达？ 提示：不同的生物体共用一套遗传密码，控制合成相同的蛋白质。,【典例训练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

9、啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下：,(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传的变异的来源中属于 。 (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。 (5)饮用转基因的酵母菌酿造的啤酒安全吗？ _。,【解题关键】根据基因工程的四个步骤，结合图中的信息，找出运载体的类型，然后逐题解答。,【解析】(1)基因工程能克服远缘杂交不亲和的障碍，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

10、自大肠杆菌的质粒(见图)。(3)(4)基因工程中的“剪刀”为限制酶，两个序列相同、能互补配对的黏性末端可用DNA连接酶“缝合”。(5)可以从正、反两个角度考虑。转基因的酵母菌酿造的啤酒对人类的健康有害，因为：转基因产物中的毒素可引起人类急、慢性中毒或产生致癌、致畸、致突变作用；产物中可能含有致敏物质使人类机体产生过敏反应。或答对人体安全，因为：两种食品成分相同，目前还未找到不安全的证据。(合理即可),答案：(1)基因重组 (2)质粒 (3)限制酶 (4)DNA连接酶 (5)反对观点：不安全，转基因食品可能会损伤人体的消化系统，破坏人体免疫系统 赞成观点：安全，转基因食品与非转基因食品成分相同，

11、毒性分析不对人体健康产生影响，目前还未找到不安全的证据 (回答上述两种观点之一即可),【变式备选2】若利用细菌大量生产人胰岛素，则下列叙述不正确的是( ) A.需有适当的运载体将人胰岛素基因导入细菌 B.需有适当的酶对运载体与人胰岛素基因进行切割 C.重组后的DNA，需要在细菌体内转录，翻译成人胰岛素 D.人胰岛素基因与运载体DNA混合，只得到一种DNA分子,【解析】选D。在利用细菌大量生产胰岛素时，要用合适的限制酶切割和DNA连接酶将目的基因和运载体连接在一起，在连接时会形成不同的重组DNA分子，如目的基因和目的基因的连接产物，运载体和运载体之间的连接产物；重组后的DNA分子在受体细胞中经转

12、录和翻译后才能形成胰岛素。,课题：有关基因工程基本操作步骤的分析类题目 【案例】继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素，并分泌到尿液中。请回答：,(1)本例中提到的膀胱生物反应器的目的基因是 ，获得目的基因所用的工具是 ，此工具的特点是 。 (2)获得目的基因后，构建重组DNA分子所用的限制性核酸内切酶作用于图中的 处，DNA连接酶作用于 处。(填“a”或“b”),(3)进行基因工程操作时，通常要将外源基因转入 中，原因是此细胞的全能性最高，可使外源基因在相应组织细胞中表达。,【审题抓准信息

13、快速推断】,【答题规范答案警示失误】 (1)人的生长激素基因 限制性核酸内切酶 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(专一性) 答题要点：第二空答“限制酶”也可，第三空可答“此酶具有专一性”或“此酶具有特异性”。 (2)a a (3)受精卵,1.(基础理论辨析题)与DNA连接酶描述相关的是( )；与限制酶描述相关的是( ) A.化学本质是蛋白质 B.能够识别并切割DNA分子 C.可以缝合黏性末端 D.可以切割获取黏性末端 E.具有专一性,【解析】选A、C、E；A、B、D、E。DNA连接酶和限制酶的化学本质都为蛋白质，且都具有专一性；DNA连接酶能够缝合黏性末端

14、以连接两个DNA片段；限制酶能够识别特定的DNA序列并在特定的位点切割获取黏性末端。,2.(2013临沂高一检测)下列关于基因工程及其产品的说法中，不正确的是( ) A.基因工程的一项关键技术是运载体与目的基因的结合 B.基因工程的优势是可定向地改造生物遗传性状 C.基因工程是在DNA上进行的分子水平的设计施工 D.基因工程中产生的可遗传变异属于染色体变异,【解析】选D。基因工程的核心是运载体与目的基因的结合；基因工程是在DNA分子水平上的操作，它可以定向地改变生物的性状，属于基因重组。,3.下列有关质粒的叙述，正确的是( ) A.质粒是广泛存在于细菌细胞内的一种颗粒状细胞器 B.质粒在侵入宿

15、主细胞后能够自主复制 C.质粒是仅存于细菌细胞中能自我复制的小型环状DNA分子 D.质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立地进行,【解析】选B。质粒是广泛存在于细菌内的一种环状DNA分子，而且酵母菌中也含有质粒；质粒能够在宿主细胞内自主复制，此过程不是在细胞外进行的。,4.(2013衡水高一检测)下列关于基因工程安全性的说法中不正确的是( ) A.目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有可能引起人对食物过敏,【解析】选C。转基因作物中含有的目的基因有可能通过花粉的传播进入其近亲作物体中，有可能导致基因污染，并增殖和进一步扩散。,5.(2013佛山高一检测)下列属于基因工程工具酶的是( ) 限制酶 DNA水解酶 DNA聚合酶 DNA连接酶 RNA聚合酶 解旋酶 A. B. C. D.,【解析】选A。基因工程的过程中，需用限制酶切割目的基因所在DNA分子和运载体，形成相同黏性末端，并用DNA连接酶将目的基因与运载体结合形成重组DNA分子。,6.基因工程是在DNA分子水平上进行设计操作的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是( )