高中生物 第6章 第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用課件 新人教版必修2.ppt

第6章從雜交育種到基因工程 一 基因工程的原理1 基因工程的概念理解 2 基因工程的操作工具 1 剪刀 與 針線 3 基因工程的操作步驟提取目的基因 將目的基因?qū)?目的基因的 二 基因工程的應(yīng)用及安全性1 基因工程的應(yīng)用 目的基因與運(yùn)載體 受體細(xì)胞 檢測與鑒定 3 環(huán)境保護(hù) 利用降解有毒有害的化合物 吸收環(huán)境中的重金屬 分解泄漏的石油 處理工業(yè)廢水等 2 轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物的安全性的兩種觀點(diǎn) 1 轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品不安全 要 2 轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品是安全的 應(yīng)該 轉(zhuǎn)基因細(xì)菌 嚴(yán)格控制 大范圍推廣 一 基因工程的原理1 閱讀教材p102 103內(nèi)容 仔細(xì)觀察分析圖6 6 探究下列問題 1 基因工程中工具酶的作用 dna解旋酶和限制酶都作用于dna 試分析這兩種酶的作用部位相同嗎 提示 不相同 dna解旋酶作用于堿基之間的氫鍵 而限制酶作用于磷酸與脫氧核糖之間的化學(xué)鍵 即磷酸二酯鍵 切割運(yùn)載體和目的基因用同一種限制酶的原因 提示 因?yàn)橹挥杏猛环N限制酶才能切割出相同的黏性末端 利于目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 限制酶和dna連接酶作用的位點(diǎn)相同嗎 提示 相同 均作用于磷酸二酯鍵 若用dna連接酶將目的基因與運(yùn)載體兩兩結(jié)合時(shí) 可能有哪些產(chǎn)物 提示 產(chǎn)物可能有三種 目的基因與目的基因結(jié)合 運(yùn)載體與運(yùn)載體結(jié)合 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 2 運(yùn)載體的特點(diǎn)及其作用 運(yùn)載體與物質(zhì)跨膜運(yùn)輸中的載體化學(xué)本質(zhì)相同嗎 提示 不相同 運(yùn)載體是小的dna分子 載體是蛋白質(zhì) 基因工程中的運(yùn)載體具有怎樣的特點(diǎn) 提示 a 能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定保存并大量復(fù)制 以保證外源基因在宿主細(xì)胞內(nèi)長期穩(wěn)定存在并復(fù)制 b 具有多個(gè)限制酶切點(diǎn) 以便與外源基因連接 c 具有某些標(biāo)記基因 便于檢測運(yùn)載體是否進(jìn)入受體細(xì)胞 2 判斷正誤 1 基因工程能夠?qū)崿F(xiàn)不同物種之間基因的重新組合 2 基因工程的運(yùn)載體本質(zhì)都是dna分子 3 所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸序列 二 基因工程的應(yīng)用及其安全性1 轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了將人的胰島素基因轉(zhuǎn)入細(xì)菌體內(nèi) 利用細(xì)菌生產(chǎn)人的胰島素 分析討論下列問題 1 試從基本單位 空間結(jié)構(gòu)和堿基配對(duì)方式三個(gè)方面分析運(yùn)載體與目的基因結(jié)合成功的基礎(chǔ) 提示 基本單位相同 不同生物的dna分子都是由脫氧核苷酸構(gòu)成的 空間結(jié)構(gòu)相同 不同生物的dna分子都是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈形成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu) 堿基配對(duì)方式相同 不同生物的dna分子中兩條鏈之間的堿基配對(duì)方式都是a與t配對(duì) g與c配對(duì) 2 目的基因能夠在受體細(xì)胞中表達(dá)的基礎(chǔ)是什么 提示 所有生物共用一套遺傳密碼 2 與雜交育種 誘變育種相比 基因工程育種的原理是什么 主要優(yōu)點(diǎn)有哪點(diǎn) 提示 其原理與雜交育種相同 是基因重組 與雜交育種相比 基因工程育種的育種周期短并產(chǎn)生了新性狀 與誘變育種相比 基因工程育種能定向改造生物的遺傳性狀 1 限制酶與dna解旋酶的比較 1 相同點(diǎn) 作用機(jī)理都是破壞化學(xué)鍵 2 不同點(diǎn) 作用部位 限制酶作用于磷酸二酯鍵 dna解旋酶作用于氫鍵 作用范圍 限制酶作用于特定的核苷酸序列和特定的切點(diǎn) dna解旋酶作用于所有的dna分子 2 基因工程操作中的兩個(gè)注意點(diǎn) 1 切割目的基因和運(yùn)載體時(shí) 一般用同一種限制酶 使目的基因和運(yùn)載體產(chǎn)生相同的黏性末端 達(dá)到目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的目的 3 基因工程育種的優(yōu)點(diǎn) 1 目的性強(qiáng) 能定向改造生物性狀 2 育種周期短 3 能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 4 有性生殖和基因工程中基因重組的區(qū)別 2 目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并非標(biāo)志著基因工程的成功 只有目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)才說明基因工程的成功 例1 某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶 amy 基因a 通過基因工程的方法 將基因a與運(yùn)載體結(jié)合后導(dǎo)入馬鈴薯植株中 經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)amy在成熟塊莖細(xì)胞中存在 結(jié)合圖形分析下列有關(guān)這一過程的敘述 不正確的是 a 獲取基因a的限制酶其作用部位是圖中的 b 連接基因a與運(yùn)載體的dna連接酶其作用部位是圖中的 c 基因a進(jìn)入馬鈴薯細(xì)胞后 可隨馬鈴薯dna分子的復(fù)制而復(fù)制 傳給子代細(xì)胞d 通過該技術(shù)人類實(shí)現(xiàn)了定向改造馬鈴薯的遺傳性狀 解析 限制酶和dna連接酶均作用于磷酸二酯鍵 即 處 二者作用相反 分別是打開和連接該化學(xué)鍵 目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后 會(huì)隨著馬鈴薯dna分子的復(fù)制而復(fù)制 傳給子代細(xì)胞 使之產(chǎn)生定向變異 從而改變其遺傳性狀 答案 b 例2 酵母菌的維生素 蛋白質(zhì)含量高 可用于生產(chǎn)食品和藥品等 科學(xué)家將大麥細(xì)胞中的ltp1基因植入啤酒酵母菌中 獲得的啤酒酵母菌可產(chǎn)生ltp1蛋白 并釀出泡沫豐富的啤酒 基本的操作過程如圖所示 1 該技術(shù)定向改變了酵母菌的性狀 這在可遺傳變異的來源中屬于 2 本操作中為了將ltp1基因?qū)虢湍妇?xì)胞內(nèi) 所用的運(yùn)載體是 3 要使運(yùn)載體與ltp1基因連接 首先應(yīng)使用 進(jìn)行切割 4 切割完成后 利用 將運(yùn)載體與ltp1基因連接 5 飲用轉(zhuǎn)基因的酵母菌釀造的啤酒安全嗎 研析 本題以過程圖為信息載體 考查基因工程的應(yīng)用及安全性問題 具體解題過程如下 審 提取信息 圖中a表示目的基因的獲取 b是來自大腸桿菌的質(zhì)粒 c是重組質(zhì)粒 目的基因插入抗四環(huán)素基因內(nèi)部 聯(lián) 聯(lián)系基礎(chǔ) 基因工程可使原本不屬于同一物種的基因組合在一起 從而使轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)生特定的性狀 其原理屬于基因重組 重組質(zhì)粒形成前 需用限制酶切割目的基因和質(zhì)粒 得到相同的黏性末端 再用dna連接酶連接 答 規(guī)范解答 設(shè)問 5 答案是開放的 只要為自己的觀點(diǎn)答出合理的理由即可 答案 1 基因重組 2 質(zhì)粒 3 限制酶 限制性核酸內(nèi)切酶 4 dna連接酶 5 反對(duì)觀點(diǎn) 不安全 轉(zhuǎn)基因食品可能會(huì)損傷人體的消化系統(tǒng) 破壞人體免疫系統(tǒng) 贊成觀點(diǎn) 安全 轉(zhuǎn)基因食品與非轉(zhuǎn)基因食品成分相同 毒性分析不對(duì)人體健康產(chǎn)生影響 目前還未找到不安全的證據(jù) 回答上述兩種觀點(diǎn)之一即可 課堂歸納 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 填充 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 目的基因的檢測與鑒定 限制酶 dna連接酶 運(yùn)載體 基因重組 關(guān)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(yùn)載體 3 限制酶具有特異性 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 目的基因的檢測與鑒定 答案 c 知識(shí)點(diǎn)一 基因工程操作的工具1 下列有關(guān)基因工程中限制酶的描述 錯(cuò)誤的是 a 一種限制酶只能識(shí)別一種特定的脫氧核苷酸序列b 限制酶的活性受溫度影響c 限制酶能識(shí)別和切割rnad 限制酶可從原核生物中提取解析 限制酶只能識(shí)別和切割dna 不能識(shí)別和切割rna 2 質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體 下列有關(guān)質(zhì)粒的說法正確的是 a 質(zhì)粒不僅存在于細(xì)菌中 某些病毒也具有b 細(xì)菌的基因只存在于質(zhì)粒上c 質(zhì)粒為小型環(huán)狀dna分子 存在于核 區(qū) 外的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中d 質(zhì)粒是基因工程中的重要工具酶之一解析 質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中 是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀dna分子 在病毒 動(dòng)植物細(xì)胞中是不存在的 細(xì)菌的基因除少部分在質(zhì)粒上外 大部分在擬核中的dna分子上 答案 c 3 下列黏性末端由同一種限制酶切割而成的是 a b c d 解析 同一種限制酶切割出的黏性末端應(yīng)是互補(bǔ)的 而且兩者的序列相同 是互補(bǔ)的 切點(diǎn)都是在g與a之間 識(shí)別序列為gaattc 答案 b 4 據(jù)圖所示 有關(guān)工具酶功能的敘述不正確的是 a 限制酶可以切斷a處b dna連接酶可以連接a處c 解旋酶可以使b處解開d dna連接酶可以連接b處解析 限制酶和dna連接酶作用的部位是磷酸二酯鍵即a處 解旋酶作用的部位是氫鍵即b處 答案 a 5 基因工程是在dna分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的 在基因操作的基本步驟中 不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的是 a 人工合成目的基因b 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合c 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞d 目的基因的檢測和表達(dá)解析 合成目的基因及其與運(yùn)載體的結(jié)合都進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì) 目的基因的檢測實(shí)質(zhì)上是標(biāo)記基因的表達(dá) 也進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì) 與目的基因的表達(dá)原理相同 答案 c 知識(shí)點(diǎn)二 基因工程操作的基本步驟及應(yīng)用6 通過dna重組技術(shù)使原有基因得以改造的動(dòng)物稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 運(yùn)用這一技術(shù)可使羊奶中含有人體蛋白質(zhì) 如圖表示這一技術(shù)的基本過程 在該工程中所用的基因 剪刀 能識(shí)別的序列和切點(diǎn)是 g gatcc 請(qǐng)回答 1 從羊染色體中 剪下 羊蛋白質(zhì)基因的酶是 人體蛋白質(zhì)基因 插入 后連接在羊體細(xì)胞染色體中需要的酶是 2 人體蛋白質(zhì)基因之所以能連接到羊的染色體dna中 原因是 人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蚣?xì)胞時(shí)常用的工具是 3 此過程中目的基因的檢測與表達(dá)中的表達(dá)是指 4 你認(rèn)為此類羊產(chǎn)的奶安全可靠嗎 理由是什么 解析 1 剪取目的基因的酶是限制酶 將不同的dna片段連接起來的酶是dna連接酶 2 不同生物的dna化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)相同 即具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞需先與運(yùn)載體結(jié)合 最常用的運(yùn)載體是質(zhì)粒 也可以用動(dòng)物病毒的dna 3 基因的表達(dá)是指基因通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物的性狀 即