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(yīng)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(yīng)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(shù),基因,分子,2．操作工具 (1) (2),限制性核酸內(nèi)切酶,核苷酸序列,DNA連接酶,脫氧核糖,(3)運(yùn)載體 ①作用：將_____________導(dǎo)入受體細(xì)胞。 ②,外源基因,⊙點(diǎn)撥 ①限制酶具有特異性，DNA連接酶能連接任意兩個(gè)DNA片斷，不具有特異性。 ②運(yùn)載體與細(xì)胞膜中的載體不同。運(yùn)載體是DNA分子，而膜載體是蛋白質(zhì)。,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(jié)合； (3)將目的基因?qū)隷____________； (4)目的基因的_____________。 二、基因工程的應(yīng)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(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，培育出具有各種_____________的作物新品種。 (2)實(shí)例：抗棉鈴蟲(chóng)的________________。,運(yùn)載體,受體細(xì)胞,檢測(cè)與鑒定,抗逆性,轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉,2．基因工程與藥物研制 (1)實(shí)例：用基因工程方法生產(chǎn)胰島素。 (2)過(guò)程：胰島素基因與大腸桿菌的______________，并且在大腸桿菌體內(nèi)獲得成功的表達(dá)。 3．基因工程的安全性,DNA分子重組,嚴(yán)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(xì)胞中導(dǎo)入目的基因，讓其表 達(dá)，定向地改變生物的性狀。 (3)所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸序列。 ( ) 分析：一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列。,,√,,(4)基因工程中的運(yùn)載體只有質(zhì)粒。( ) 分析：基因工程中常見(jiàn)的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物 病毒。 (5)只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)。( ) 分析：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞不一定能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄、翻譯。 (6)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品都是不安全的。( ) 分析：對(duì)于轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性問(wèn)題不能片面地一概而論。,,,,主題一 基因工程的操作工具,1．結(jié)合下圖，探究以下問(wèn)題：,(1)①過(guò)程需要_____________酶，②過(guò)程需要 _____________酶。 (2)限制性核酸內(nèi)切酶的作用特點(diǎn)是識(shí)別________________序列，并在_____________上切割DNA分子，形成2個(gè) _____________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(guò)__________________連接起來(lái)的，但是_____________和_____________之間的缺口要靠DNA連接酶進(jìn)行連接。,特定的核苷酸,DNA連接,特定的切點(diǎn),限制,黏性,堿基互補(bǔ)配對(duì),脫氧核糖,磷酸,2．結(jié)合下面大腸桿菌質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)示意圖分析：,質(zhì)粒存在于_____________________等生物細(xì)胞中，是擬核或細(xì)胞核外能夠_____________的很小的環(huán)狀 _____________。上面的標(biāo)記基因?yàn)開(kāi)________________,其 作用為_(kāi)______________________________的檢測(cè)依據(jù)。同時(shí)還含有多個(gè)酶切位點(diǎn)，其作用是________________________。,許多細(xì)菌以及酵母菌,自主復(fù)制,DNA分子,抗生素抗性基因,用于目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞,便于質(zhì)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(yùn)載體應(yīng)具備的條件： (1)能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制——這是保證目的基因能在細(xì)胞分裂過(guò)程中復(fù)制并傳遞給子代細(xì)胞的基礎(chǔ)。 (2)有多個(gè)限制酶切點(diǎn)——這是運(yùn)載體能夠接入多種目的基因所必備的條件。 (3)有標(biāo)記基因——這是檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞中的重要判斷依據(jù)。,1．如圖所示為一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，X是獲得外源 基因并能夠表達(dá)的細(xì)胞。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是( ) A．X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞 B．質(zhì)粒具有多個(gè)標(biāo)記基因和多個(gè)限制酶切點(diǎn) C．外源基因與運(yùn)載體的重組只需要DNA連接酶 D．該細(xì)菌的性狀被定向改造,C,解析：根據(jù)圖示，重組質(zhì)粒導(dǎo)入的是細(xì)菌細(xì)胞，所以X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞。質(zhì)粒作為運(yùn)載體需要有多個(gè)限制酶切點(diǎn)以便轉(zhuǎn)運(yùn)多種目的基因，同時(shí)具有標(biāo)記基因以便檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)?；蚺c運(yùn)載體的重組需要限制酶和DNA連接酶。基因工程的特點(diǎn)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(nèi)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(nèi)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(fù)制過(guò)程，它需要模板；解旋酶會(huì)使DNA雙鏈解旋而分開(kāi)，它作用于堿基對(duì)之間的氫鍵。,方法技巧 根據(jù)作用部位判斷與DNA分子有關(guān)的酶 (1)斷開(kāi)氫鍵的酶：解旋酶。 (2)斷開(kāi)(相鄰核苷酸之間的)磷酸二酯鍵的酶：若結(jié)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(gè)DNA片段連接在一起，可判定為DNA連接酶；若作用于DNA復(fù)制的過(guò)程中，或?qū)⒂坞x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(jié)合下圖探究以下問(wèn)題：,1．圖中①過(guò)程為_(kāi)______________，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(guò)程屬于____________________________。 (1)從圖中可以看出，提取目的基因B和切開(kāi)質(zhì)粒A所用的是_________________。 (2)DNA連接酶用于質(zhì)粒A與目的基因B的結(jié)合過(guò)程，形成_____________分子C。 3．圖中③過(guò)程屬于__________________________，此過(guò)程不存在堿基互補(bǔ)配對(duì)。,提取目的基因,外源基因,目的基因與運(yùn)載體結(jié)合,同一種限制酶,重組DNA,將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,4．目的基因的檢測(cè)與鑒定 (1)檢測(cè)：根據(jù)標(biāo)記基因或分子雜交技術(shù)檢測(cè)_____________是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。 (2)鑒定：受體細(xì)胞是否表現(xiàn)出_____________，如棉花抗蟲(chóng)性狀的表現(xiàn)。,目的基因,特定性狀,小組討論 (1)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉有性繁殖產(chǎn)生的后代都具有抗蟲(chóng)特性嗎？ 為什么？ 提示：不一定。因?yàn)樾誀罘蛛x或變異，抗蟲(chóng)棉的子代可能會(huì)失去抗蟲(chóng)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(dá)？ 提示：因?yàn)椴煌纳矬w共用一套遺傳密碼，控制合成相同的蛋白質(zhì)。,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(yùn)載體結(jié)合，如圖： 3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 4．目的基因的檢測(cè)與鑒定。,D,解析：上述過(guò)程應(yīng)用了基因工程技術(shù)，能定向 改造生物的遺傳性狀；在操作時(shí)要應(yīng)用限制酶來(lái)獲得目的基因，并用DNA連接酶使之與運(yùn)載體結(jié)合；該過(guò)程的目的基因?yàn)楸砻婵?原蛋白基因和編碼核心蛋白的基因；轉(zhuǎn)基因生物的安全性還 存在爭(zhēng)議。無(wú)法判斷其安全性，應(yīng)避免其擴(kuò)散進(jìn)入自然界。,A,解析：①是目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的過(guò)程，既需要限制酶和DNA連接酶，也需要載體質(zhì)粒。,[核心知識(shí)小結(jié)] [網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建],提取目的基因,目的基因的檢測(cè)與鑒定,限制酶,DNA連接酶,基因重組,[關(guān)鍵語(yǔ)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(yùn)載體。 3．限制性核酸內(nèi)切酶具有特異性，能識(shí)別特定的核苷酸序 列，并在特定位點(diǎn)上切割DNA分子。 4．DNA連接酶的作用是將目的基因和運(yùn)載體連接成重組DNA分子。 5．常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等。 6．基因工程的四個(gè)步驟是：提取目的基因、目的基因與運(yùn) 載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與 鑒定。,