高中生物 第六章 從雜交育種到基因工程 第2節(jié) 基因工程及其應用課件 新人教版必修2.ppt

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第2節(jié) 基因工程及其應用,,第六章 從雜交育種到基因工程,,第六章 從雜交育種到基因工程,DNA重組技術,基因,分子,2．操作工具 (1) (2),限制性核酸內切酶,核苷酸序列,DNA連接酶,脫氧核糖,(3)運載體 ①作用：將_____________導入受體細胞。 ②,外源基因,⊙點撥 ①限制酶具有特異性，DNA連接酶能連接任意兩個DNA片斷，不具有特異性。 ②運載體與細胞膜中的載體不同。運載體是DNA分子，而膜載體是蛋白質。,噬菌體,環(huán)狀DNA,3．基因工程的步驟 (1)提取目的基因； (2)目的基因與_____________結合； (3)將目的基因導入_____________； (4)目的基因的_____________。 二、基因工程的應用及安全性(閱讀教材P104～P106) 1．基因工程與作物育種 (1)目的：獲得高產、穩(wěn)產和具有優(yōu)良品質的農作物，培育出具有各種_____________的作物新品種。 (2)實例：抗棉鈴蟲的________________。,運載體,受體細胞,檢測與鑒定,抗逆性,轉基因抗蟲棉,2．基因工程與藥物研制 (1)實例：用基因工程方法生產胰島素。 (2)過程：胰島素基因與大腸桿菌的______________，并且在大腸桿菌體內獲得成功的表達。 3．基因工程的安全性,DNA分子重組,嚴格控制,大范圍推廣,判斷 (1)基因工程的原理是基因突變。( ) 分析：基因工程的原理是基因重組。 (2)基因工程能夠定向的改變生物的性狀。( ) 分析：基因工程可以向受體細胞中導入目的基因，讓其表 達，定向地改變生物的性狀。 (3)所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列。 ( ) 分析：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列。,,√,,(4)基因工程中的運載體只有質粒。( ) 分析：基因工程中常見的運載體有質粒、噬菌體和動植物 病毒。 (5)只要目的基因進入了受體細胞就能成功實現(xiàn)表達。( ) 分析：目的基因進入受體細胞不一定能進行轉錄、翻譯。 (6)轉基因生物和轉基因食品都是不安全的。( ) 分析：對于轉基因生物和轉基因食品的安全性問題不能片面地一概而論。,,,,主題一 基因工程的操作工具,1．結合下圖，探究以下問題：,(1)①過程需要_____________酶，②過程需要 _____________酶。 (2)限制性核酸內切酶的作用特點是識別________________序列，并在_____________上切割DNA分子，形成2個 _____________末端。 (3)同種限制酶切割不同DNA分子后形成的黏性末端是可以通過__________________連接起來的，但是_____________和_____________之間的缺口要靠DNA連接酶進行連接。,特定的核苷酸,DNA連接,特定的切點,限制,黏性,堿基互補配對,脫氧核糖,磷酸,2．結合下面大腸桿菌質粒的分子結構示意圖分析：,質粒存在于_____________________等生物細胞中，是擬核或細胞核外能夠_____________的很小的環(huán)狀 _____________。上面的標記基因為_________________,其 作用為_______________________________的檢測依據(jù)。同時還含有多個酶切位點，其作用是________________________。,許多細菌以及酵母菌,自主復制,DNA分子,抗生素抗性基因,用于目的基因是否導入受體細胞,便于質粒接入目的基因,1．DNA連接酶與DNA聚合酶的比較,連接DNA片段,連接游離的脫氧核苷酸,不需要模板,需要模板,連接不同脫氧核苷酸之間的磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵,2.運載體應具備的條件： (1)能在宿主細胞內穩(wěn)定保存并大量復制——這是保證目的基因能在細胞分裂過程中復制并傳遞給子代細胞的基礎。 (2)有多個限制酶切點——這是運載體能夠接入多種目的基因所必備的條件。 (3)有標記基因——這是檢測目的基因是否導入受體細胞中的重要判斷依據(jù)。,1．如圖所示為一項重要生物技術的關鍵步驟，X是獲得外源 基因并能夠表達的細胞。下列有關說法不正確的是( ) A．X是能合成胰島素的細菌細胞 B．質粒具有多個標記基因和多個限制酶切點 C．外源基因與運載體的重組只需要DNA連接酶 D．該細菌的性狀被定向改造,C,解析：根據(jù)圖示，重組質粒導入的是細菌細胞，所以X是能合成胰島素的細菌細胞。質粒作為運載體需要有多個限制酶切點以便轉運多種目的基因，同時具有標記基因以便檢測目的基因是否導入受體細胞內?；蚺c運載體的重組需要限制酶和DNA連接酶。基因工程的特點是能夠定向改造生物的性狀。,2．下圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中 依次表示限制性核酸內切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是( ) A．①②③④ B．①②④③ C．①④②③ D．①④③②,C,解析：限制性核酸內切酶用于切割DNA片段；而與之作用相反的是DNA連接酶，用于連接DNA片段；DNA聚 合 酶用 于DNA的復制過程，它需要模板；解旋酶會使DNA雙鏈解旋而分開，它作用于堿基對之間的氫鍵。,方法技巧 根據(jù)作用部位判斷與DNA分子有關的酶 (1)斷開氫鍵的酶：解旋酶。 (2)斷開(相鄰核苷酸之間的)磷酸二酯鍵的酶：若結果生成若干DNA片段，可判定為限制酶；若生成其基本單位——核苷酸，可判定為DNA水解酶。 (3)生成(相鄰核苷酸之間的)磷酸二酯鍵的酶：若將兩個DNA片段連接在一起，可判定為DNA連接酶；若作用于DNA復制的過程中，或將游離的脫氧核苷酸連接到DNA鏈上，可判定為DNA聚合酶。,主題二 基因工程的操作步驟,結合下圖探究以下問題：,1．圖中①過程為_______________，采用直接分離的方法，目的基因是指人們所需要的_____________。 2．如圖中②過程屬于____________________________。 (1)從圖中可以看出，提取目的基因B和切開質粒A所用的是_________________。 (2)DNA連接酶用于質粒A與目的基因B的結合過程，形成_____________分子C。 3．圖中③過程屬于__________________________，此過程不存在堿基互補配對。,提取目的基因,外源基因,目的基因與運載體結合,同一種限制酶,重組DNA,將目的基因導入受體細胞,4．目的基因的檢測與鑒定 (1)檢測：根據(jù)標記基因或分子雜交技術檢測_____________是否導入受體細胞。 (2)鑒定：受體細胞是否表現(xiàn)出_____________，如棉花抗蟲性狀的表現(xiàn)。,目的基因,特定性狀,小組討論 (1)轉基因抗蟲棉有性繁殖產生的后代都具有抗蟲特性嗎？ 為什么？ 提示：不一定。因為性狀分離或變異，抗蟲棉的子代可能會失去抗蟲特性。 (2)基因工程中，為什么目的基因在不同物種中均能成功 表達？ 提示：因為不同的生物體共用一套遺傳密碼，控制合成相同的蛋白質。,基因工程的基本操作程序 1．提取目的基因。 2．目的基因與運載體結合，如圖： 3．將目的基因導入受體細胞。 4．目的基因的檢測與鑒定。,D,解析：上述過程應用了基因工程技術，能定向 改造生物的遺傳性狀；在操作時要應用限制酶來獲得目的基因，并用DNA連接酶使之與運載體結合；該過程的目的基因為表面抗 原蛋白基因和編碼核心蛋白的基因；轉基因生物的安全性還 存在爭議。無法判斷其安全性，應避免其擴散進入自然界。,A,解析：①是目的基因與運載體結合的過程，既需要限制酶和DNA連接酶，也需要載體質粒。,[核心知識小結] [網絡構建],提取目的基因,目的基因的檢測與鑒定,限制酶,DNA連接酶,基因重組,[關鍵語句] 1．基因工程的原理是基因重組。 2．基因工程的操作工具有限制酶、DNA連接酶和運載體。 3．限制性核酸內切酶具有特異性，能識別特定的核苷酸序 列，并在特定位點上切割DNA分子。 4．DNA連接酶的作用是將目的基因和運載體連接成重組DNA分子。 5．常用的運載體有質粒、噬菌體和動植物病毒等。 6．基因工程的四個步驟是：提取目的基因、目的基因與運 載體結合、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與 鑒定。,