2018年秋高中生物 第6章 從雜交育種到基因工程 6.2 基因工程及其應(yīng)用課件 新人教版必修2.ppt

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1、第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用,一,二,一、基因工程的原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,一,二,[預(yù)習(xí)反饋] 1.判斷正誤。 (1)所有的限制酶都識(shí)別GAATTC序列。( ) (2)一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列。 ( √ ) (3)限制酶能識(shí)別和切割RNA。( ) (4)DNA連接酶可將黏性末端之間的堿基連接起來。( ) (5)基因工程中的運(yùn)載體只有質(zhì)粒。( ) 2.若用DNA連接酶將目的基因與運(yùn)載體兩兩連接,可能有哪些產(chǎn)物? 答案:目的基因—目的基因、目的基因—運(yùn)載體、運(yùn)載體—運(yùn)載體。,,,,,,一,二,3.切割目的基因和運(yùn)載體應(yīng)用相同的限制酶,請(qǐng)分析這樣操作

2、的目的是什么? 答案:用同一種限制酶切割出相同的黏性末端,有利于目的基因與運(yùn)載體結(jié)合。 4.不同生物的DNA能夠重組在一起的基礎(chǔ)是什么? 答案:不同生物的DNA都是由4種脫氧核苷酸組成的;都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu);都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。,一,二,5.下列關(guān)于基因工程的敘述,正確的是( ) A.基因工程所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體 B.所有限制酶都只能識(shí)別同一種按規(guī)定排列的核苷酸序列 C.選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)菌繁殖快 D.只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功地表達(dá) 解析:基因工程所用的工具酶是限制酶和DNA連接酶。一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列。目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞

3、不一定能成功表達(dá)。 答案:C,一,二,二、基因工程的應(yīng)用及安全性,,,,,,,,,一,二,[預(yù)習(xí)反饋] 1.基因工程育種的原理是什么?與雜交育種、誘變育種相比,基因工程育種的主要優(yōu)點(diǎn)有哪些? 答案:基因工程的原理是基因重組?；蚬こ逃N的主要優(yōu)點(diǎn)有育種周期短,能定向改造生物的遺傳性狀等。,一,二,2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的科學(xué)家繼成功培育出了抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉后,又成功培育出了抗蟲煙草、抗蟲玉米、抗蟲水稻等多種農(nóng)作物,下列屬于轉(zhuǎn)基因抗蟲作物的推廣意義的是( ) ①使危害農(nóng)作物的害蟲滅絕 ②農(nóng)藥用量減少 ③環(huán)境污染降低 ④農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本降低 A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④ 解析:抗蟲

4、基因產(chǎn)生對(duì)害蟲有害的物質(zhì),使害蟲食用后死亡,從而減少了農(nóng)藥的使用量,降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本,也降低了對(duì)環(huán)境的污染。 答案:B,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,基因工程的操作工具 限制酶與DNA連接酶作用的部位分別是什么?運(yùn)載體必須具備哪些條件? 1.EcoRⅠ限制酶只能識(shí)別GAATTC的序列,并在G和A之間將這段序列切開,產(chǎn)生黏性末端,請(qǐng)寫出下列DNA片段被切割后產(chǎn)生的黏性末端。,答案:,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,2.下圖表示一段DNA序列,限制酶和DNA連接酶的作用部位是a還是b?,答案:b。,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,

5、問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,下圖為DNA分子的某一片段,其中①②③分別表示某種酶的作用部位, 則相應(yīng)的酶依次是( ) A.DNA連接酶、限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶 B.限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶、DNA連接酶 C.解旋酶、限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶 D.限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、解旋酶 解析:使氫鍵斷裂的是解旋酶,限制性核酸內(nèi)切酶使相鄰兩個(gè)脫氧核苷酸的磷酸二酯鍵斷裂;連接DNA片段間磷酸二酯鍵的是DNA連接酶。 答案:C,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,知識(shí)總結(jié)與DNA有關(guān)的四種酶的比較,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,

6、歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,1.基因工程的基本工具 (1)限制酶 ①作用與特性:一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列,并在特定的位點(diǎn)切割DNA分子,也就是說限制酶具有專一性和特異性。 ②作用結(jié)果:一般產(chǎn)生黏性末端(堿基能互補(bǔ)配對(duì))或平末端。 (2)DNA連接酶 ①催化對(duì)象:兩個(gè)具有相同黏性末端或平末端的DNA片段。 ②催化位置:脫氧核糖與磷酸之間的缺口。 ③催化結(jié)果:形成重組DNA。,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,(3)運(yùn)載體 ①作用:作為運(yùn)載工具將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中;使目的基因在宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行大量復(fù)制。 ②需要具備的條件:能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制

7、并穩(wěn)定地保存;具備多個(gè)限制酶切點(diǎn),以便與外源基因連接;具有某些標(biāo)記基因,便于進(jìn)行篩選。 ③常見的種類:質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等。質(zhì)粒是一種相對(duì)分子質(zhì)量較小、獨(dú)立于擬核或細(xì)胞核之外的環(huán)狀DNA分子(一般有100~200 kb,kb為千堿基對(duì)),存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物的細(xì)胞中。,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,2.DNA連接酶與DNA聚合酶的比較,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,活學(xué)活練,溫故知新,1.下列關(guān)于DNA連接酶的敘述,正確的是( ) A.催化有互補(bǔ)配對(duì)的黏性末端的DNA片段之間的連接 B.催化不同黏性末端的DNA片段之間的

8、連接 C.催化兩個(gè)黏性末端互補(bǔ)堿基間氫鍵的形成 D.在基因工程的操作中,可以用DNA聚合酶代替DNA連接酶 解析:在DNA重組技術(shù)中,DNA連接酶催化兩個(gè)具有互補(bǔ)配對(duì)的黏性末端的DNA片段連接,DNA連接酶和DNA聚合酶都能催化脫氧核糖與磷酸間的磷酸二酯鍵的形成,但兩者作用的底物不同。 答案:A,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,活學(xué)活練,溫故知新,2.要使目的基因與相應(yīng)的運(yùn)載體重組,所需的兩種酶是( ) ①限制酶 ②DNA連接酶 ③解旋酶 ④還原酶 A.①② B.③④ C.①④ D.②③ 答案:A 3.基因工程中常作為基因的運(yùn)載體的一組結(jié)構(gòu)是 ( ) A.質(zhì)粒、線粒體、噬菌

9、體 B.染色體、葉綠體、線粒體 C.質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒 D.細(xì)菌、噬菌體、動(dòng)植物病毒 答案:C,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,基因工程的操作步驟 基因工程的基本操作步驟是怎樣的? 酵母菌的維生素、蛋白質(zhì)含量高,可用來生產(chǎn)食品和藥品等?？茖W(xué)家將大麥細(xì)胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中,獲得的啤酒酵母菌種可產(chǎn)生LTP1蛋白,并釀出泡沫豐富的啤酒?；镜牟僮鬟^程如下圖,請(qǐng)回答下列問題。,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,(1)圖中①過程是提取目的基因;②過程是目的基因與運(yùn)載體結(jié)合;③過程是將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 (2)

10、本操作過程中為了將LTP1基因?qū)肫【平湍妇?xì)胞內(nèi),所用的運(yùn)載體是質(zhì)粒。 (3)要使運(yùn)載體與LTP1基因連接,首先應(yīng)使用同一種限制酶對(duì)二者進(jìn)行切割。切割完成后,用DNA連接酶將運(yùn)載體與LTP1基因連接。 (4)有C進(jìn)入的啤酒酵母菌在分別含有青霉素、四環(huán)素的兩種選擇培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)情況是在含青霉素的培養(yǎng)基上能存活,但在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上不能存活。 (5)除了看啤酒泡沫的豐富程度外,還可以怎樣檢測(cè)LTP1基因在啤酒酵母菌中的表達(dá)?檢測(cè)轉(zhuǎn)基因啤酒酵母菌能否產(chǎn)生LTP1蛋白。 (6)該技術(shù)定向改變了酵母菌的性狀,這在可遺傳變異中屬于基因重組。,,,,,,,,,,,,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析

11、,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,基因工程基本操作流程如下圖,請(qǐng)據(jù)圖分析回答。,(1)圖中A是 ;在基因工程中,需要在 酶的作用下才能完成剪接過程。 (2)圖中遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的步驟有 。(用圖中序號(hào)表示) (3)從分子水平分析,不同種生物之間的基因拼接能夠成功的主要原因是 ,也說明了不同生物共用一套 。,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,解析:圖中A與目的基因結(jié)合形成重組DNA分子,所以A應(yīng)為運(yùn)載體;基因工程中的“剪”需要限制酶,“接”需要DNA連接酶;圖中的“拼接”和“擴(kuò)增”過程需進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì),如果目的基因的獲取方法是人工合成法,也需進(jìn)行堿

12、基互補(bǔ)配對(duì);不同種生物之間基因拼接成功的原因也就是基因工程的理論基礎(chǔ),即生物界共用一套遺傳密碼和不同生物的DNA分子的結(jié)構(gòu)基本相同。 答案:(1)運(yùn)載體 限制酶和DNA連接 (2)②④(①②④) (3)不同生物的DNA分子基本結(jié)構(gòu)是相同的 遺傳密碼,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,基因工程操作步驟圖解,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,(1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵,只是前者切開,后者連接。 (2)從DNA上切下某個(gè)基因,會(huì)產(chǎn)生2個(gè)切口,產(chǎn)生4個(gè)黏性末端。 (3)獲取目的基因、切割運(yùn)載

13、體需要用同種限制酶,目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。 (4)動(dòng)物一般用受精卵作為受體細(xì)胞;植物可以用體細(xì)胞作為受體細(xì)胞,也可以用受精卵作為受體細(xì)胞,再通過植物組織培養(yǎng)方式培養(yǎng)成新個(gè)體。,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,規(guī)律方法(1)基因工程的四個(gè)步驟中只有第三步將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞不涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)。 (2)目的基因必須與運(yùn)載體結(jié)合后才能導(dǎo)入受體細(xì)胞,才能穩(wěn)定地保存,并進(jìn)行復(fù)制。 (3)受體細(xì)胞常用微生物的原因:繁殖快、代謝快、目的產(chǎn)物多。,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,1.下圖表示利用基因工程培育抗蟲棉過程的示意圖〔已

14、知甲硫氨酸(AUG)、甘氨酸(GGA)、絲氨酸(UCU)、酪氨酸(UAC)、精氨酸(AGA)、丙氨酸(GCU)〕,下列敘述不正確的是( ),探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,A.①操作要用不同限制性核酸內(nèi)切酶分別切割運(yùn)載體和含目的基因的DNA片段 B.形成的重組DNA分子有標(biāo)記基因,可特異性地表達(dá)某一性狀 C.由于發(fā)生性狀分離,抗蟲棉植株后代種子可能不具有抗蟲特性 D.根據(jù)密碼子表可知,圖中合成的多肽的前三個(gè)氨基酸為甲硫氨酸、丙氨酸、絲氨酸 解析:基因表達(dá)載體的構(gòu)建要用同一種限制酶切割運(yùn)載體和含目的基因的DNA片段;運(yùn)載體有標(biāo)記基因,便于篩選;抗蟲棉植株自交

15、后代會(huì)發(fā)生性狀分離;由圖可知,合成的多肽的前三個(gè)氨基酸為甲硫氨酸、丙氨酸、絲氨酸。 答案:A,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,問題導(dǎo)引,典例剖析,歸納提升,活學(xué)活練,溫故知新,2.據(jù)報(bào)道,科學(xué)家近日培育出了世界上第一頭攜帶有兩個(gè)人類基因的牛,因此有望生產(chǎn)出和人類母乳極其類似的奶制品。下列敘述正確的是( ) ①該技術(shù)將導(dǎo)致定向變異 ②DNA連接酶將目的基因與運(yùn)載體黏性末端的堿基對(duì)連接起來 ③蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可為合成目的基因提供資料 ④受精卵是理想的受體 A.①②③④ B.③④ C.②③ D.①③④ 解析:轉(zhuǎn)基因?qū)е碌淖儺惗紝儆诙ㄏ蜃儺?。DNA連接酶連接起來的是目的基因和運(yùn)載體黏性末端的磷酸和脫氧核糖之間

16、的磷酸二酯鍵,而不是堿基對(duì)之間的氫鍵。由蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可逆推出相應(yīng)mRNA的堿基序列,進(jìn)而為人工合成目的基因提供資料。動(dòng)物的受精卵具有全能性,是理想的受體。 答案:D,探究點(diǎn)一,探究點(diǎn)二,溫故知新,1.基因工程的1個(gè)原理:遵循基因重組的原理。 2.基因工程的3種工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶:能識(shí)別并切割特定的核苷酸序列。 (2)DNA連接酶:連接兩個(gè)DNA片段之間的脫氧核糖和磷酸(磷酸二酯鍵)。 (3)運(yùn)載體:將外源基因送入受體細(xì)胞。常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等。 3.基因工程的4個(gè)步驟 (1)提取目的基因。 (2)目的基因與運(yùn)載體結(jié)合。 (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。 4.基因工程的3個(gè)應(yīng)用:作物育種、藥物研制以及環(huán)境保護(hù)等。,