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1、第第2节基因工程及其应用节基因工程及其应用第六章从杂交育种到基因工程第六章从杂交育种到基因工程第六章从杂交育种到基因工程第六章从杂交育种到基因工程DNA重组技术重组技术基因基因分子分子2操作工具操作工具(1)(2)限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶核苷酸序列核苷酸序列DNA连接酶连接酶脱氧核糖脱氧核糖(3)运载体运载体作用：将作用：将_导入受体细胞。导入受体细胞。外源基因外源基因点拨点拨限制酶具有特异性，限制酶具有特异性，DNA连接酶能连接任意两连接酶能连接任意两个个DNA片断，不具有特异性。片断，不具有特异性。运载体与细胞膜中的载体不同。运载体是运载体与细胞膜中的载体不同。运载体是DNA分子，
2、而分子，而膜载体是蛋白质。膜载体是蛋白质。噬菌体噬菌体环状环状DNA3基因工程的步骤基因工程的步骤(1)提取目的基因；提取目的基因；(2)目的基因与目的基因与_结合；结合；(3)将目的基因导入将目的基因导入_；(4)目的基因的目的基因的_。二、基因工程的应用及安全性二、基因工程的应用及安全性(阅读教材阅读教材P104P106)1基因工程与作物育种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，培育出具有各种具有各种_的作物新品种。的作物新品种。(2)实例：抗棉铃虫的实例：抗棉铃虫的_。运载体运载体受体细胞受体细胞检测与鉴定检
3、测与鉴定抗逆性抗逆性转基因抗虫棉转基因抗虫棉2基因工程与药物研制基因工程与药物研制(1)实例：用基因工程方法生产胰岛素。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过程：胰岛素基因与大肠杆菌的_，并且，并且在大肠杆菌体内获得成功的表达。在大肠杆菌体内获得成功的表达。3基因工程的安全性基因工程的安全性DNA分子重组分子重组严格控制严格控制大范围推广大范围推广判断判断(1)基因工程的原理是基因突变。基因工程的原理是基因突变。( )分析：分析：基因工程的原理是基因重组。基因工程的原理是基因重组。(2)基因工程能够定向的改变生物的性状。基因工程能够定向的改变生物的性状。( )分析
4、：分析：基因工程可以向受体细胞中导入目的基因，让其表基因工程可以向受体细胞中导入目的基因，让其表达，定向地改变生物的性状。达，定向地改变生物的性状。(3)所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列。所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列。( )分析：分析：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列。(4)基因工程中的运载体只有质粒。基因工程中的运载体只有质粒。( )分析：分析：基因工程中常见的运载体有质粒、噬菌体和动植物基因工程中常见的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒。病毒。(5)只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达。只要目的基因进入了受体细胞
5、就能成功实现表达。( )分析：分析：目的基因进入受体细胞不一定能进行转录、翻译。目的基因进入受体细胞不一定能进行转录、翻译。(6)转基因生物和转基因食品都是不安全的。转基因生物和转基因食品都是不安全的。( )分析：分析：对于转基因生物和转基因食品的安全性问题不能片面对于转基因生物和转基因食品的安全性问题不能片面地一概而论。地一概而论。主题一基因工程的操作工具主题一基因工程的操作工具1结合下图，探究以下问题：结合下图，探究以下问题：(1)过程需要过程需要_酶，酶，过程需要过程需要_酶。酶。(2)限制性核酸内切酶的作用特点是识别限制性核酸内切酶的作用特点是识别_序列，并在序列，并在_上切割上切割D
6、NA分子，形成分子，形成2个个_末端。末端。(3)同种限制酶切割不同同种限制酶切割不同DNA分子后形成的黏性末端是可以通分子后形成的黏性末端是可以通过过_连接起来的，但是连接起来的，但是_和和_之间的缺口要靠之间的缺口要靠DNA连接酶进行连接。连接酶进行连接。特定的核苷酸特定的核苷酸DNA连接连接特定的切点特定的切点限制限制黏性黏性碱基互补配对碱基互补配对脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸2结合下面大肠杆菌质粒的分子结构示意图分析：结合下面大肠杆菌质粒的分子结构示意图分析：质粒存在于质粒存在于_等生物细胞中，是拟核等生物细胞中，是拟核或细胞核外能够或细胞核外能够_的很小的环状的很小的环状_。上面的标记基
7、因为。上面的标记基因为_,其其作用为作用为_的检测依据。同的检测依据。同时还含有多个酶切位点，其作用是时还含有多个酶切位点，其作用是_。许多细菌以及酵母菌许多细菌以及酵母菌自主复制自主复制DNA分子分子抗生素抗性基因抗生素抗性基因用于目的基因是否导入受体细胞用于目的基因是否导入受体细胞便于质粒接入目的基因便于质粒接入目的基因1DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶的比较聚合酶的比较比较项目比较项目DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶不同不同点点作用作用对象对象作用作用条件条件相同相同点点作用作用部位部位连接连接DNA片段片段连接游离的脱氧核连接游离的脱氧核苷酸苷酸不需要模板不需要模板需要模板需要模
8、板连接不同脱氧核苷酸之间的磷酸和脱氧连接不同脱氧核苷酸之间的磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键核糖之间的磷酸二酯键2.运载体应具备的条件：运载体应具备的条件：(1)能在宿主细胞内稳定保存并大量复制能在宿主细胞内稳定保存并大量复制这是保证目的基这是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的基础。因能在细胞分裂过程中复制并传递给子代细胞的基础。(2)有多个限制酶切点有多个限制酶切点这是运载体能够接入多种目的基因这是运载体能够接入多种目的基因所必备的条件。所必备的条件。(3)有标记基因有标记基因这是检测目的基因是否导入受体细胞中的这是检测目的基因是否导入受体细胞中的重要判断依据。重要判断依据。
9、1如图所示为一项重要生物技术的关键步骤，如图所示为一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是()AX是能合成胰岛素的细菌细胞是能合成胰岛素的细菌细胞B质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点C外源基因与运载体的重组只需要外源基因与运载体的重组只需要DNA连接酶连接酶D该细菌的性状被定向改造该细菌的性状被定向改造C解析：根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以解析：根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能是能合成胰岛素的细菌细胞。质粒作为运载体需要有多个限制酶合成
10、胰岛素的细菌细胞。质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便检测目切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内。基因与运载体的重组需要限制的基因是否导入受体细胞内。基因与运载体的重组需要限制酶和酶和DNA连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物的性连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物的性状。状。2下图为下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、聚合酶、DNA连接酶、解连接酶、解旋酶作用的正确顺序是旋酶作用的正确顺序
11、是()ABCDC解析：限制性核酸内切酶用于切割解析：限制性核酸内切酶用于切割DNA片段；而与之作用相片段；而与之作用相反的是反的是DNA连接酶，用于连接连接酶，用于连接DNA片段；片段；DNA聚聚合合酶用酶用于于DNA的复制过程，它需要模板；解旋酶会使的复制过程，它需要模板；解旋酶会使DNA双链解旋而双链解旋而分开，它作用于碱基对之间的氢键。分开，它作用于碱基对之间的氢键。方法技巧方法技巧根据作用部位判断与根据作用部位判断与DNA分子有关的酶分子有关的酶(1)断开氢键的酶：解旋酶。断开氢键的酶：解旋酶。(2)断开断开(相邻核苷酸之间的相邻核苷酸之间的)磷酸二酯键的酶：若结果生成若磷酸二酯键的酶
12、：若结果生成若干干DNA片段，可判定为限制酶；若生成其基本单位片段，可判定为限制酶；若生成其基本单位核苷核苷酸，可判定为酸，可判定为DNA水解酶。水解酶。(3)生成生成(相邻核苷酸之间的相邻核苷酸之间的)磷酸二酯键的酶：若将两个磷酸二酯键的酶：若将两个DNA片段连接在一起，可判定为片段连接在一起，可判定为DNA连接酶；若作用于连接酶；若作用于DNA复制复制的过程中，或将游离的脱氧核苷酸连接到的过程中，或将游离的脱氧核苷酸连接到DNA链上，可判定链上，可判定为为DNA聚合酶。聚合酶。主题二基因工程的操作步骤主题二基因工程的操作步骤结合下图探究以下问题：结合下图探究以下问题：1图中图中过程为过程为
13、_，采用直接分离的方法，采用直接分离的方法，目的基因是指人们所需要的目的基因是指人们所需要的_。2如图中如图中过程属于过程属于_。(1)从图中可以看出，提取目的基因从图中可以看出，提取目的基因B和切开质粒和切开质粒A所用的是所用的是_。(2)DNA连接酶用于质粒连接酶用于质粒A与目的基因与目的基因B的结合过程，形成的结合过程，形成_分子分子C。3图中图中过程属于过程属于_，此过，此过程不存在碱基互补配对。程不存在碱基互补配对。提取目的基因提取目的基因外源基因外源基因目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合同一种限制酶同一种限制酶重组重组DNA将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞4目的基
14、因的检测与鉴定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检测：根据标记基因或分子杂交技术检测_是否导入受体细胞。是否导入受体细胞。(2)鉴定：受体细胞是否表现出鉴定：受体细胞是否表现出_，如棉花抗虫，如棉花抗虫性状的表现。性状的表现。目的基因目的基因特定性状特定性状小组讨论小组讨论( (1) )转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代都具有抗虫特性吗？转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代都具有抗虫特性吗？为什么？为什么？提示：提示：不一定。因为性状分离或变异，抗虫棉的子代可能会不一定。因为性状分离或变异，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。失去抗虫特性。( (2) )基因工程中，为什么目的基因
15、在不同物种中均能成功基因工程中，为什么目的基因在不同物种中均能成功表达？表达？提示：提示：因为不同的生物体共用一套遗传密码，控制合成相同因为不同的生物体共用一套遗传密码，控制合成相同的蛋白质。的蛋白质。基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1提取目的基因。提取目的基因。2目的基因与运载体结合，如图：目的基因与运载体结合，如图：3将目的基因导入受体细胞。将目的基因导入受体细胞。4目的基因的检测与鉴定。目的基因的检测与鉴定。D解析：上述过程应用了基因工程技术，能定向解析：上述过程应用了基因工程技术，能定向改造生物的遗改造生物的遗传性状；在操作时要应用限制酶来获得目的基因，并用传性状；在操作时
16、要应用限制酶来获得目的基因，并用DNA连接酶使之与运载体结合；该过程的目的基因为表面抗连接酶使之与运载体结合；该过程的目的基因为表面抗原蛋原蛋白基因和编码核心蛋白的基因；转基因生物的安全性还白基因和编码核心蛋白的基因；转基因生物的安全性还存在存在争议。无法判断其安全性，应避免其扩散进入自然界。争议。无法判断其安全性，应避免其扩散进入自然界。A解析：解析：是目的基因与运载体结合的过程，既需要限制酶和是目的基因与运载体结合的过程，既需要限制酶和DNA连接酶，也需要载体质粒。连接酶，也需要载体质粒。核心知识小结核心知识小结网络构建网络构建提取目的基因提取目的基因目的基因的检目的基因的检测与鉴定测与鉴
17、定限制酶限制酶DNA连接酶连接酶基因重组基因重组关键语句关键语句1基因工程的原理是基因重组。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、基因工程的操作工具有限制酶、DNA连接酶和运载体。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列，并在特定位点上切割DNA分子。分子。4DNA连接酶的作用是将目的基因和运载体连接成重组连接酶的作用是将目的基因和运载体连接成重组DNA分子。分子。5常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。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。鉴定。
