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1、第第2节基因工程及其基因工程及其应用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重重组技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)运运载体体作用：将作用：将_导入受体入受体细胞。胞。外源基因外源基因点点拨限制限制酶酶具有特异性，具有特异性，DNA连接接酶酶能能连接任意两接任意两个个DNA片断，不具有特异性。片断，不具有特异性。运运载体与体与细胞膜中的胞膜中的载体不同。运体不同。运载体是体是DNA分子，而分子，而膜膜载体是蛋白体是
2、蛋白质。噬菌体噬菌体环状环状DNA3基因工程的步基因工程的步骤(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；合；(3)将目的基因将目的基因导入入_；(4)目的基因的目的基因的_。二、基因工程的二、基因工程的应用及安全性用及安全性(阅读教材教材P104P106)1基因工程与作物育种基因工程与作物育种(1)目的：目的：获得高得高产、稳产和具有和具有优良品良品质的的农作物，培育出作物，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：抗棉例：抗棉铃虫的虫的_。运运载体体受体受体细胞胞检测与与鉴定定抗逆性抗逆性转基因抗虫棉基因抗虫棉2基因工程与基因工程与药物研制物研
3、制(1)实例：用基因工程方法生例：用基因工程方法生产胰胰岛素。素。(2)过程：胰程：胰岛素基因与大素基因与大肠杆菌的杆菌的_，并且，并且在大在大肠杆菌体内杆菌体内获得成功的表达。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基因工程的原理是基因重组。(2)基因工程能基因工程能够定向的改定向的改变生物的性状。生物的性状。( )分析：分析：基因工程可以向受体基因工程可以向受体细胞中胞中导入目的基因，入目的基因，让其表其表达，定向地改达，定向
4、地改变生物的性状。生物的性状。(3)所有的限制所有的限制酶酶都只能都只能识别同一种特定的核苷酸序列。同一种特定的核苷酸序列。( )分析：分析：一种限制一种限制酶酶只能只能识别一种特定的核苷酸序列。一种特定的核苷酸序列。(4)基因工程中的运基因工程中的运载体只有体只有质粒。粒。( )分析：分析：基因工程中常基因工程中常见的运的运载体有体有质粒、噬菌体和粒、噬菌体和动植物植物病毒。病毒。(5)只要目的基因只要目的基因进入了受体入了受体细胞就能成功胞就能成功实现表达。表达。( )分析：分析：目的基因目的基因进入受体入受体细胞不一定能胞不一定能进行行转录、翻、翻译。(6)转基因生物和基因生物和转基因食
5、品都是不安全的。基因食品都是不安全的。( )分析：分析：对于于转基因生物和基因生物和转基因食品的安全性基因食品的安全性问题不能片面不能片面地一概而地一概而论。主主题一基因工程的操作工具一基因工程的操作工具1结合下合下图，探究以下，探究以下问题：(1)过程需要程需要_酶酶，过程需要程需要_酶酶。(2)限制性核酸内切限制性核酸内切酶酶的作用特点是的作用特点是识别_序列，并在序列，并在_上切割上切割DNA分子，形成分子，形成2个个_末端。末端。(3)同种限制同种限制酶酶切割不同切割不同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_连接起来的，但是接起来的，但是_和和_之之间的缺口
6、要靠的缺口要靠DNA连接接酶酶进行行连接。接。特定的核苷酸特定的核苷酸DNA连接接特定的切点特定的切点限制限制黏性黏性碱基互碱基互补配配对脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸2结合下面大合下面大肠杆菌杆菌质粒的分子粒的分子结构示意构示意图分析：分析：质粒存在于粒存在于_等生物等生物细胞中，是胞中，是拟核核或或细胞核外能胞核外能够_的很小的的很小的环状状_。上面的。上面的标记基因基因为_,其其作用作用为_的的检测依据。同依据。同时还含有多个含有多个酶酶切位点，其作用是切位点，其作用是_。许多多细菌以及酵母菌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用于目的基因是否
7、导入受体入受体细胞胞便于便于质粒接入目的基因粒接入目的基因1DNA连接接酶酶与与DNA聚合聚合酶酶的比的比较比比较项目目DNA连接接酶酶DNA聚合聚合酶酶不同不同点点作用作用对象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接DNA片段片段连接游离的脱氧核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板连接不同脱氧核苷酸之接不同脱氧核苷酸之间的磷酸和脱氧的磷酸和脱氧核糖之核糖之间的磷酸二的磷酸二酯键2.运运载体体应具具备的条件：的条件：(1)能在宿主能在宿主细胞内胞内稳定保存并大量复制定保存并大量复制这是保是保证目的基目的基因能在因能在细胞分裂胞分裂过程中复制并程中复制并传递给子
8、代子代细胞的基胞的基础。(2)有多个限制有多个限制酶酶切点切点这是运是运载体能体能够接入多种目的基因接入多种目的基因所必所必备的条件。的条件。(3)有有标记基因基因这是是检测目的基因是否目的基因是否导入受体入受体细胞中的胞中的重要判断依据。重要判断依据。1如如图所示所示为一一项重要生物技重要生物技术的关的关键步步骤，X是是获得外源得外源基因并能基因并能够表达的表达的细胞。下列有关胞。下列有关说法不正确的是法不正确的是()AX是能合成胰是能合成胰岛素的素的细菌菌细胞胞B质粒具有多个粒具有多个标记基因和多个限制基因和多个限制酶酶切点切点C外源基因与运外源基因与运载体的重体的重组只需要只需要DNA连
9、接接酶酶D该细菌的性状被定向改造菌的性状被定向改造C解析：根据解析：根据图示，重示，重组质粒粒导入的是入的是细菌菌细胞，所以胞，所以X是能是能合成胰合成胰岛素的素的细菌菌细胞。胞。质粒作粒作为运运载体需要有多个限制体需要有多个限制酶酶切点以便切点以便转运多种目的基因，同运多种目的基因，同时具有具有标记基因以便基因以便检测目目的基因是否的基因是否导入受体入受体细胞内。基因与运胞内。基因与运载体的重体的重组需要限制需要限制酶酶和和DNA连接接酶酶。基因工程的特点是能。基因工程的特点是能够定向改造生物的性定向改造生物的性状。状。2下下图为DNA分子在不同分子在不同酶酶的作用下所的作用下所发生的生的变
10、化，化，图中中依次表示限制性核酸内切依次表示限制性核酸内切酶酶、DNA聚合聚合酶酶、DNA连接接酶酶、解、解旋旋酶酶作用的正确作用的正确顺序是序是()ABCDC解析：限制性核酸内切解析：限制性核酸内切酶酶用于切割用于切割DNA片段；而与之作用相片段；而与之作用相反的是反的是DNA连接接酶酶，用于，用于连接接DNA片段；片段；DNA聚聚合合酶酶用用于于DNA的复制的复制过程，它需要模板；解旋程，它需要模板；解旋酶酶会使会使DNA双双链解旋而解旋而分开，它作用于碱基分开，它作用于碱基对之之间的的氢键。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分子有关的分子有关的酶酶(1)断开断开氢
11、键的的酶酶：解旋：解旋酶酶。(2)断开断开(相相邻核苷酸之核苷酸之间的的)磷酸二磷酸二酯键的的酶酶：若：若结果生成若果生成若干干DNA片段，可判定片段，可判定为限制限制酶酶；若生成其基本；若生成其基本单位位核苷核苷酸，可判定酸，可判定为DNA水解水解酶酶。(3)生成生成(相相邻核苷酸之核苷酸之间的的)磷酸二磷酸二酯键的的酶酶：若将两个：若将两个DNA片段片段连接在一起，可判定接在一起，可判定为DNA连接接酶酶；若作用于；若作用于DNA复制复制的的过程中，或将游离的脱氧核苷酸程中，或将游离的脱氧核苷酸连接到接到DNA链上，可判定上，可判定为DNA聚合聚合酶酶。主主题二基因工程的操作步二基因工程的
12、操作步骤结合下合下图探究以下探究以下问题：1图中中过程程为_，采用直接分离的方法，采用直接分离的方法，目的基因是指人目的基因是指人们所需要的所需要的_。2如如图中中过程属于程属于_。(1)从从图中可以看出，提取目的基因中可以看出，提取目的基因B和切开和切开质粒粒A所用的是所用的是_。(2)DNA连接接酶酶用于用于质粒粒A与目的基因与目的基因B的的结合合过程，形成程，形成_分子分子C。3图中中过程属于程属于_，此，此过程不存在碱基互程不存在碱基互补配配对。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目的基因与运载体体结合合同一种限制同一种限制酶酶重重组DNA将目的基因将目的基因导入受体入
13、受体细胞胞4目的基因的目的基因的检测与与鉴定定(1)检测：根据：根据标记基因或分子基因或分子杂交技交技术检测_是否是否导入受体入受体细胞。胞。(2)鉴定：受体定：受体细胞是否表胞是否表现出出_，如棉花抗虫，如棉花抗虫性状的表性状的表现。目的基因目的基因特定性状特定性状小小组讨论( (1) )转基因抗虫棉有性繁殖基因抗虫棉有性繁殖产生的后代都具有抗虫特性生的后代都具有抗虫特性吗？为什么？什么？提示：提示：不一定。因不一定。因为性状分离或性状分离或变异，抗虫棉的子代可能会异，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，基因工程中，为什么目的基因在不同物种中均能成功什么目
14、的基因在不同物种中均能成功表达？表达？提示：提示：因因为不同的生物体共用一套不同的生物体共用一套遗传密密码，控制合成相同，控制合成相同的蛋白的蛋白质。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目的基因与运目的基因与运载体体结合，如合，如图：3将目的基因将目的基因导入受体入受体细胞。胞。4目的基因的目的基因的检测与与鉴定。定。D解析：上述解析：上述过程程应用了基因工程技用了基因工程技术，能定向，能定向改造生物的改造生物的遗传性状；在操作性状；在操作时要要应用限制用限制酶酶来来获得目的基因，并用得目的基因，并用DNA连接接酶酶使之与运使之与运载体体结合；合；该过程
15、的目的基因程的目的基因为表面抗表面抗原蛋原蛋白基因和白基因和编码核心蛋白的基因；核心蛋白的基因；转基因生物的安全性基因生物的安全性还存在存在争争议。无法判断其安全性，。无法判断其安全性，应避免其避免其扩散散进入自然界。入自然界。A解析：解析：是目的基因与运是目的基因与运载体体结合的合的过程，既需要限制程，既需要限制酶酶和和DNA连接接酶酶，也需要，也需要载体体质粒。粒。核心知核心知识小小结网网络构建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定限制酶限制酶DNA连接酶连接酶基因重组基因重组关关键语句句1基因工程的原理是基因重基因工程的原理是基因重组。2基因工程的操作工具有
16、限制基因工程的操作工具有限制酶酶、DNA连接接酶酶和运和运载体。体。3限制性核酸内切限制性核酸内切酶酶具有特异性，能具有特异性，能识别特定的核苷酸序特定的核苷酸序列，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连接接酶酶的作用是将目的基因和运的作用是将目的基因和运载体体连接成重接成重组DNA分子。分子。5常用的运常用的运载体有体有质粒、噬菌体和粒、噬菌体和动植物病毒等。植物病毒等。6基因工程的四个步基因工程的四个步骤是：提取目的基因、目的基因与运是：提取目的基因、目的基因与运载体体结合、将目的基因合、将目的基因导入受体入受体细胞、目的基因的胞、目的基因的检测与与鉴定。定。
