高中生物 第6章 第2节 基因工程及其应用课件 新人教版必修2.ppt

成才之路生物,路漫漫其修远兮吾将上下而求索,人教版必修2,从杂交育种到基因工程,第六章,1.1.1集合的概念,第2节基因工程及其应用,第六章,1.1.1集合的概念,1基因工程的原理是基因重组。2基因工程的操作工具有限制酶、dna连接酶和运载体。3限制性核酸内切酶具有特异性，能识别特定的核苷酸序列，并在特定位点上切割dna分子。4dna连接酶的作用是将目的基因和运载体连接成重组dna分子。5常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。6基因工程的四个步骤是：提取目的基因、目的基因与运载体结合，将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。,目标预览：1说出基因工程的原理。2简述基因工程的工具及作用。(重、难点)3了解基因工程的应用及转基因生物和食品的安全性。,情境导入：“抗虫棉”的发明，给我国广大的棉农带来了福音，它不仅降低了生产成本，提高了棉花的产量和质量，还减少了农药的使用，降低了环境污染。问题探究：抗虫棉是怎样培育而成的？提示：通过基因工程(转基因技术)培育而成。,(一)问题探讨提示：此节“问题探讨”以基因工程菌的实例，引导学生思考基因工程的原理。为启发学生思考，教师可引导学生回忆前面学过的遗传学知识，如不同生物的dna在结构上的统一性，几乎所有的生物都共用一套遗传密码等。,(二)练习基础题1基因工程的操作通常包括以下4步：(1)获得目的基因(外源基因)；(2)目的基因与运载体结合，形成重组dna分子；(3)将重组dna分子导入受体细胞；(4)目的基因的检测与鉴定。,拓展题1提示：这是因为在基因水平上，人和细菌的遗传机制是一致的。细菌和人的遗传物质都是dna，都使用同一套遗传密码子，都遵循中心法则。因此，通过基因重组，细菌能够合成人体的某些蛋白质。2提示：例如，可以向客户说明农场具备相应的安全检测设施和措施，已经领取了农业转基因生物安全证书，产品中所含有的成分都是自然界天然存在的物质，产品经过试用表明对人体无害等。3提示：例如，“转基因土豆肝炎患者的希望！”等。,一、基因工程的原理1基因工程的概念：(1)别名：_。(2)操作思路：提取某种生物的_加以_放到另一种生物的_中_生物的遗传性状。,基因拼接技术或dna重组技术,基因,修饰改造,细胞,定向地改造,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。实例及剪切位点。a实例：大肠杆菌中的ecor限制酶。b在下图中标出剪切位点：,限制性核酸内切酶,一种特定的核苷酸序列,特定的切点,(2)基因的“针线”。名称：_。作用：连接_和_之间的缺口。(3)基因的运载体。作用：将外源基因送入_。种类：_、噬菌体、动植物病毒等。质粒。a分布：_及酵母菌等生物的细胞中。b特点：能够_。c本质：_。,dna连接酶,脱氧核糖,磷酸,受体细胞,质粒,细菌,自主复制,环状dna分子,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_。二、基因工程的应用及转基因生物和转基因食品的安全性1基因工程的应用：,提取目的基因,运载体,受体细胞,检测与鉴定,转基因抗虫棉,农药的用量,农药对环境的污染,胰岛素,质量,成本,降解有毒有害化合物,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食品的安全性问题。,严格控制,大范围推广,1.转基因抗虫棉对人体有毒害作用吗？2不同的限制酶所识别的核苷酸序列相同吗？为什么？提示：1.没有，转基因抗虫棉表达出的“毒蛋白”只特异性的对鳞翅目的昆虫有毒害作用，不对人体产生毒害作用。2不相同。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，所以不同的限制酶所识别的序列也不同。,1.基因工程的概念基因工程又叫做基因拼接技术或dna重组技术。注意：基因工程也是基因重组的一种。,基因工程的原理,2基因操作的工具,3基因操作的基本步骤,作为运载体必须具备三个条件：能在宿主细胞中保存下来并大量复制。有多个限制酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个，如大肠杆菌pbr332就有多种限制酶单一识别位点，可适于多种限制酶切的dna插入。有一定的标记基因，便于进行筛选。如大肠杆菌pbr332质粒携带氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，就可以作为筛选的标记基因。一般来说，天然运载体往往不能满足上述要求，因此需要根据不同的目的和需要，对运载体进行人工改建。现在所使用的质粒运载体几乎都是经过改建的。,对于基因工程的操作工具应记住名称，理解其功能。理解基因工程操作的四个基本步骤，并注意联系“酶的专一性”“碱基互补配对原则”“逆转录”“中心法则”等知识。,基因工程中的运载体。在基因操作过程中使用运载体有两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。现在所用的运载体主要有两类：一类是细菌质粒，它是一种相对分子质量较小、独立于染色体dna之外的环状dna(一般有100200kb，kb为千碱基对)，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。另一类运载体是噬菌体或某些病毒等。现在人们还在不断寻找新的运载体，如叶绿体或线粒体dna等也可能成为运载体。,有关基因工程的叙述正确的是()a限制酶在获得目的基因时才用b重组质粒的形成是在细胞内完成的c质粒都可作为运载体d蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料,答案d,下列有关基因工程技术的正确叙述是()a重组dna技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体b所有限制酶都只能识别同种特定的核苷酸序列c选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快d基因工程中常用的运载体质粒在动植物细胞中广泛存在答案c,基因工程与作物育种：农业上获得高产、稳产、具优良品质的农作物，畜牧业上获得人们所需要的、具优良品质的转基因动物。基因工程与药物研制：能高效地生产出各种高质量、低成本药品。基因工程与环境保护：可进行环境监测，环境净化。,基因工程的应用,1限制酶和dna连接酶作用的部位是相同的，都是磷酸二酯键。2只有目的基因在受体细胞中表达，才能说明基因工程的操作成功。,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，使抗虫性状遗传下去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,解析目的基因导入植物细胞的方法包括农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法，质粒不能直接进入植物细胞内起基因表达载体的作用，a项错误。抗虫基因导入棉花叶肉细胞中，并插入到植物细胞的染色体dna上，才能使目的基因遗传特性得以稳定维持和表达，b项错误。棉铃虫抗性的产生与否是不定向的，与作物无关，d项错误。答案c,下列各项不属于基因工程的应用的是()a转基因抗虫棉的培育成功b利用dna探针检测饮用水中有无病毒c利用工程菌生产胰岛素d将甲植物的叶绿体移入乙植物，使光合效率提高答案d解析将甲植物的叶绿体移入乙植物，转移的是细胞器而非基因，故不属于基因工程的范畴。,通过学习，认识到科学技术是一把双刃剑，认识到生命中的许多事实还有待于人类去探索，科学发展中仍有许多问题有争议。(见教材p105页),转基因生物和转基因食品的安全性,因为科学技术是一把双刃剑，在很多方面展示出美好的应用前景，但另一方面，基因工程也给人们带来了许多潜在的危险，因此要辩证地看待基因工程所引发的问题：如可能制造超级细菌、超级杂草等；制造出难以制服的病原体、生物武器；转基因动植物的出现引发物种入侵，有可能破坏原有的生态平衡，对原有物种产生威胁；还可能带来转基因食品的安全性问题等。,下列关于基因工程安全性的说法中不正确的是()a转基因作物的基因可通过花粉扩散到它的近亲作物上，可能出现对农业不利的“超级植物”b杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性,c转基因必须在人为控制下才能完成，自然条件下基因污染是不增殖和不扩散的d转基因食品转入的蛋白质是新蛋白时，这些异种蛋白有可能引起人食物过敏解析基因工程引起的基因污染，是可增殖和扩散的。答案c,美国科学家在研究生长在墨西哥某地的野生玉米后，发现这种玉米含有包括苏云金芽孢杆菌(一种产生抗虫毒蛋白的细菌)基因在内的转基因作物的基因。下列有关说法正确的是()转基因作物的基因可传播到野生植物中转基因作物可对天然植物的遗传多样性构成威胁为防止基因污染，应当禁止转基因作物的研究自然杂交过程的实质是一个长期的转基因过程，两者没有任何区别,abcd答案c解析根据题意可知，转基因植物的基因传播到野生植物中，这样会对植物遗传多样性构成威胁。自然杂交是通过传粉的方式实现基因重组，与转基因技术中通过重组质粒实现基因重组是有区别的。,基因重组与基因工程的比较,基因工程技术不仅用于基因工程育种和生产药物，而且可以直接用于基因的诊断和治疗。基因诊断是用放射性同位素(如32p)、荧光分子等标记的dna分子作探针，利用dna分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。,基因工程在疾病的诊断与治疗方面的应用,基因诊断技术在诊断遗传性疾病方面发展得尤为迅速，目前人们已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。虽然这里还有许多技术上的难题需要解决，但是我们相信，不久的将来，人类一定能够用基因工程的方法治疗白化病、苯丙酮尿症等许多遗传病。,探究点提示信息在补充完善型实验中的应用转基因技术的应用案例番茄(2n24)的正常植株(a)对矮生植株(a)为显性，红果(b)对黄果(b)为显性，两对基因独立遗传。请回答下列问题：(1)现有基因型aabb与aabb的番茄杂交，其后代的基因型有_种，_基因型的植株自交产生的矮生黄果植株比例最高。自交后代的表现型及比例为_。,(3)假设两种纯合突变体x和y都是由控制株高的a基因突变产生的，检测突变基因转录mrna，发生x的第二个密码子中第二个碱基由c变为u，y在第二个密码子第二个碱基前多了一个u，与正常植株相比，_突变体的株高变化可能更大，试从蛋白质水平分析原因：_。,(4)转基因技术可使某基因在植株体内过量表达，也可以抵制某基因表达。假设a基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高，请完成如下实验设计，以验证假设是否成立。实验设计(借助转基因技术，但不要求转基因的具体步骤)a分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高。b_。c_。支持上述假设的预期结果：_。若假设成立，据此说明基因控制性状的方式：_。,标准答案(1)4aabb矮生红果:矮生黄果3:1(2)13或11正常或矮生(3)yy突变体的蛋白质中氨基酸的改变比x突变体可能更多(或：x突变体的蛋白质可能只有一个或没有氨基酸发生改变，y突变体的蛋白质氨基酸序列可能从第一个氨基酸后都改变)(4)b.通过转基因技术，抑制正常植株a基因的表达，测定其赤霉素含量和株高c通过转基因技术，使a基因在矮生植株中过量表达，测定其赤霉素含量和株高(答案中b和c次序不做要求),与对照比较，正常植株在a基因表达被抑制后，赤霉素含量降低，株高降低；与对照比较，a基因在矮生植株中过量表达后，该植株赤霉素含量增加，株高增加基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状,方法警示得分要点：(1)必须答为“4aabb矮生红果:矮生黄果3:1”才能得分。(2)必须答为“13或11正常或矮生”才能得分。(4)必须体现如下内容：b.抑制正常植株a基因的表达，测定其赤霉素含量和株高。ca基因在矮生植株中过量表达，测定其赤霉素含量和株高。,正常植株在a基因表达被抑制后，赤霉素含量降低，株高降低；a基因在矮生植株中过量表达后，该植株赤霉素含量增加，株高增加。基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状。,错因案例(1)答案不全，第一空答为“13”，第二空答为“矮生”。(2)错答为“不确定突变基因后面的基因翻译的氨基酸均发生了变化”。(4)答案不全，只答出其中的一种情况。,技法提炼解答本题的关键点是：(1)异常减数分裂对配子染色