高中生物 6.2基因工程及其应用精品课件 新人教版必修2 .ppt

第2节基因工程及其应用 抗乙肝的西红柿中国科学家正研制一种抗乙肝西红柿 专家称人吃了这种转基因的西红柿后能产生抗乙肝病毒的抗体 不用再注射乙肝疫苗 这种转基因西红柿在外观 口味 产量 营养含量和栽培技术上与普通西红柿一样 惟一的区别就是导入了转基因疫苗 人吃了后能产生抗乙肝病毒的抗体 起到很好的预防作用 只要每周吃一两个 每年吃两三个月就能达到去医院注射乙肝疫苗的效果 这就是基因工程的成果 请思考 1 基因工程育种的原理是什么 2 基因工程育种有哪些优点 主题一基因工程的原理1 基因工程的概念 1 别名 2 目的 3 操作思路 按照人们的意愿 把一种生物的 提取出来 加以修饰改造 然后放到另一种生物的细胞里 基因拼接技术或dna重组技术 定向改造生物的遗传性状 某种基因 2 基因工程操作的基本工具 1 基因的 剪刀 名称 简称限制酶 特性 一种限制酶只能识别 并在 上切割dna分子 名称 作用 连接 和 之间的缺口 限制性核酸内切酶 一种特定的核苷酸序列 特定的切点 dna连接酶 脱氧核糖 磷酸 2 基因的 针线 3 基因的运载体 作用 将外源基因送入 种类 质粒 等 特点 能够 本质 3 基因工程的步骤 目的基因与 结合 将目的基因导入 目的基因的 受体细胞 噬菌体 自主复制 环状dna分子 提取目的基因 运载体 受体细胞 检测与鉴定 质粒 动植物病毒 1 基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合 分析 基因工程的实质是将一种生物的基因提取出来加以改造修饰 导入到另一种生物的细胞中 定向改变生物的性状 两种生物之间可以是同一物种 也可以是不同的两种生物 2 所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 分析 不同的限制酶能识别不同的特定核苷酸序列 并在特定的切点进行切割 限制酶 dna连接酶和运载体是基因工程中重要的操作工具 请探究 1 探究基因工程中工具酶的作用 1 dna解旋酶和限制酶都作用于dna 试分析 这两种酶的作用部位相同吗 提示 不相同 dna解旋酶作用于碱基之间的氢键 而限制酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键 即磷酸二酯键 2 分析切割运载体和目的基因用同一种限制酶的原因 提示 用同一种限制酶切割出相同的黏性末端 有利于目的基因与运载体结合 3 若用dna连接酶将目的基因与运载体两两结合 可能有哪些产物 提示 产物可能有三种 目的基因与目的基因结合 运载体与运载体结合 目的基因与运载体结合 拓展延伸 辨析dna连接酶与dna聚合酶的异同 2 运载体的特点及其作用 1 运载体与物质跨膜运输中的载体化学本质相同吗 提示 不相同 运载体是环状dna分子 载体是蛋白质 2 基因工程中的运载体具有怎样的特点 有什么作用 提示 能够在宿主细胞中稳定保存并大量复制 以保证外源基因在宿主细胞内长期稳定存在并复制 具有多个限制酶切点 以便与外源基因连接 具有某些标记基因 便于检测运载体是否进入受体细胞 1 分析限制酶与dna解旋酶的不同点 1 作用部位 限制酶作用于磷酸二酯键 dna解旋酶作用于氢键 2 作用范围 限制酶作用于特定的核苷酸序列和特定的切点 dna解旋酶作用于所有的dna分子 2 基因工程操作中的两点注意 1 切割目的基因和运载体时 一般用同一种限制酶 使目的基因和运载体产生相同的黏性末端 达到目的基因与运载体结合的目的 2 目的基因导入受体细胞并非标志着基因工程成功 只有目的基因在受体细胞中表达才说明基因工程成功 典题训练 某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶 amy 基因a 通过基因工程的方法 将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中 经检测发现amy在成熟块茎细胞中存在 结合图形分析下列有关这一过程的叙述不正确的是 a 获取基因a的限制酶其作用部位是图中的 b 连接基因a与运载体的dna连接酶其作用部位是图中的 c 基因a进入马铃薯细胞后 可随马铃薯dna分子的复制而复制 传给子代细胞d 通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状 解题指南 明确限制酶打开磷酸二酯键 dna连接酶连接磷酸二酯键 知道目的基因能够在受体细胞中稳定保存并大量复制 解析 选b 限制酶和dna连接酶均作用于磷酸二酯键 即 处 二者作用相反 分别是打开和连接该化学键 目的基因进入受体细胞后 会随着马铃薯dna分子的复制而复制 传给子代细胞 使之产生定向变异 从而改变其遗传性状 误区警示 1 碱基对之间的氢键断裂与重建并不是都需要酶 dna分子内碱基对之间的氢键打开需要解旋酶 氢键连接不需要酶 依靠碱基互补配对即可形成 2 磷酸二酯键的形成并不只是在一种酶的作用下形成 磷酸二酯键在dna聚合酶 dna连接酶的作用下 都能形成 dna聚合酶是将单个游离的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连成脱氧核苷酸链 dna连接酶连接dna片段之间的磷酸二酯键 互动探究 基因a是否在马铃薯植株中进行了表达 提示 是 因为在成熟的马铃薯块茎细胞中检测到了耐高温淀粉酶 amy 主题二基因工程的应用及其安全性1 基因工程在三个方面的应用 1 作物育种方面 目的 获得 和具有优良品质的农作物 培育出具有各种 的作物新品种 实例 的转基因抗虫棉 意义 抗虫基因作物的使用 不仅减少了 大大降低了生产成本 而且还减少了 高产 稳产 抗逆性 抗棉铃虫 农药的用量 农药对环境的污染 2 药物研制方面 实例 用基因工程的方法生产胰岛素 过程 胰岛素基因与大肠杆菌的dna分子 并且在大肠杆菌内获得成功的 3 环境保护方面 实例 利用转基因细菌 吸收环境中的重金属 分解泄漏的石油 处理 等 重组 表达 降解有毒有害的化合物 工业废水 2 转基因生物和转基因食品的安全性 1 两种观点 转基因生物和转基因食品不安全 要 转基因生物和转基因食品是安全的 应该 2 我国的态度 十分重视转基因生物及其产品的安全性问题 严格控制 大范围推广 想一想 利用基因工程的方法使微生物生产胰岛素 选择细菌还是酵母菌作为受体细胞效果会更好一些 试说明原因 提示 选择酵母菌更好一些 因为胰岛素属于分泌蛋白 在核糖体上合成的肽链需要在内质网和高尔基体中进行加工 而细菌细胞中没有内质网等细胞器 影响肽链的加工 1 转基因技术实现的基础转基因技术已经实现了将人的胰岛素基因转入细菌体内 利用细菌生产人的胰岛素 分析讨论下列问题 1 试从基本单位 空间结构和碱基配对方式三个方面分析运载体与目的基因结合成功的基础 提示 基本单位相同 不同生物的dna分子都是由脱氧核苷酸构成的 空间结构相同 不同生物的dna分子都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构 碱基配对方式相同 不同生物的dna分子中两条链之间的碱基配对方式都是a与t配对 g与c配对 2 目的基因能够在受体细胞中表达的基础是什么 提示 所有生物共用一套遗传密码 2 基因工程育种的原理及优点与杂交育种 诱变育种相比 基因工程育种的原理是什么 主要优点有有哪些 提示 1 原理 与杂交育种相同 是基因重组 2 优点 与杂交育种相比 基因工程育种的育种周期短并产生了新性状 与诱变育种相比 基因工程育种能定向改造生物的遗传性状 1 基因工程育种的优点 1 目的性强 定向改造生物性状 2 育种周期短 3 克服远缘杂交不亲和的障碍 2 有性生殖和基因工程中基因重组的区 1 有性生殖 基因重组同一物种的不同基因重新组合 2 无性生殖 基因重组不同物种或同一物种间的不同基因的重组 自然发生 人为发生 典题训练 目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉 以下说法正确的是 a 苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达b 抗虫基因导入棉花叶肉细胞后 可通过传粉 受精的方法 使抗虫基因扩散传播c 标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因d 转基因抗虫棉经过种植 棉铃虫不会产生抗性 这样可以有效消灭棉铃虫 解题指南 明确基因工程导入目的基因的不同操作方法 农杆菌转化法 显微注射法等 转基因植物若外源基因整合到染色体上 可通过花粉扩散传播 若整合到细胞质中 则在形成花粉的时候丢失 不会扩散传播 解析 选c 基因工程中 目的基因与运载体结合后 需要利用不同的方法将重组质粒导入到受体细胞中 所以a项中所述的重组质粒不能直接进入棉花的叶肉细胞 抗虫棉的培育过程中 如抗虫基因整合到线粒体或叶绿体dna中 则抗虫基因不能随花粉扩散传播 所以b项错误 质粒上的标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否导入含有目的基因的重组质粒 故c项正确 转基因抗虫棉经过种植 会对棉铃虫产生的不同变异进行选择 具有毒蛋白抗性的个体生存下来 从而