2019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1.ppt

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目標導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 1 說出基因工程的概念 2 簡述基因工程的基本原理 3 比較與DNA分子有關(guān)的幾種酶 4 舉例說明基因工程在農(nóng)業(yè) 醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用 5 關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 目標導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 四 五 一 基因工程的概念基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù) 它是按照人們的意愿 把一種生物的某種基因提取出來 加以修飾改造 然后放到另一種生物的細胞里 定向地改造生物的遺傳性狀 棉花容易發(fā)生蟲災(zāi) 農(nóng)民用農(nóng)藥滅蟲 既污染環(huán)境 又耗時耗力 而且害蟲的抗藥性會越來越強 你能想辦法幫農(nóng)民解決這一難題嗎 提示 可利用基因工程培育抗蟲棉 目標導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 四 五 二 基因工程的操作工具1 基因的 剪刀 限制酶 1 作用特性 一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列 并在特定的切點上切割DNA分子 2 舉例 大腸桿菌中的EcoR 限制酶 2 基因的 針線 DNA連接酶 DNA連接酶能把兩條DNA末端之間的脫氧核糖與磷酸 縫合 起來 3 基因的運載體 1 具備條件 能夠在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存 具有多個限制酶切點 便于與外源基因連接 具有某些標記基因 便于進行篩選 2 常用運載體 質(zhì)粒 噬菌體 動植物病毒等 3 質(zhì)粒一般存在于細菌 酵母菌等微生物中 目標導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 四 五 三 基因操作的基本步驟1 提取目的基因 用限制酶切割DNA獲取目的基因 2 目的基因與運載體結(jié)合 用一定的限制酶切割運載體 用同一種限制酶切割目的基因 加入DNA連接酶 目的基因與運載體通過DNA連接酶的作用而結(jié)合成重組DNA分子 3 將目的基因?qū)胧荏w細胞 主要是借鑒細菌和病毒侵染細胞的方法 4 目的基因的檢測與鑒定 目標導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 四 五 四 基因工程應(yīng)用1 作物育種 利用基因工程的方法 獲得高產(chǎn) 穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物 培育具有各種抗逆性的作物新品種 如抗蟲棉等 2 藥物研制 利用基因工程的方法 培育轉(zhuǎn)基因生物 利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種高質(zhì)量 低成本的藥品 如胰島素 干擾素 乙肝疫苗等 3 環(huán)境保護 如利用轉(zhuǎn)基因細菌降解有毒 有害化合物 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 目標導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 四 五 五 轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性2001年5月 國務(wù)院公布了 農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例 知識梳理 典例透析 一 二 三 四 實驗設(shè)計 一 基因工程的操作工具1 限制性核酸內(nèi)切酶 簡稱限制酶 1 存在 主要存在于微生物體內(nèi) 2 特性 一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列 并在特定的切點上切割DNA分子 3 作用 基因工程中重要的切割工具 在微生物體內(nèi)能將外來的DNA切斷 對自己的DNA無損害 2 DNA連接酶作用 把脫氧核糖和磷酸交替連接而成的DNA骨架上的缺口 縫合 起來 即連接磷酸和脫氧核糖形成磷酸二酯鍵 知識梳理 典例透析 一 二 三 四 實驗設(shè)計 3 運載體 1 概念 能將外源基因送入受體細胞的專門運輸工具就是運載體 特別提醒運載體與生物膜載體的不同 化學(xué)本質(zhì)不同 運載體是核酸 生物膜載體是蛋白質(zhì) 功能不同 運載體能與目的基因結(jié)合并能將其導(dǎo)入受體細胞 用于基因工程 而生物膜載體在生物膜上 與生物膜的選擇透過性有關(guān) 知識梳理 典例透析 一 二 三 四 實驗設(shè)計 二 基因工程操作的基本步驟 知識梳理 典例透析 一 二 三 四 實驗設(shè)計 三 基因重組與基因工程比較 知識梳理 典例透析 一 二 三 四 實驗設(shè)計 知識梳理 典例透析 一 二 三 四 實驗設(shè)計 四 基因工程育種的優(yōu)點1 育種周期短 2 目的性強 3 克服遠緣雜交不親和的障礙 知識梳理 典例透析 題型一 題型二 題型三 實驗設(shè)計 題型一基因工程工具酶的應(yīng)用 例1 已知某種限制酶在一線性DNA分子上有3個酶切位點 如下圖中箭頭所指 如果該線性DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷 則會產(chǎn)生a b c d4種不同長度的DNA片段 現(xiàn)有多個上述線性DNA分子 若在每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷 則從理論上講 經(jīng)該酶酶切后 這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的DNA片段的種類數(shù)是 線性DNA分子的酶切示意圖A 3B 4C 9D 12 知識梳理 典例透析 題型一 題型二 題型三 實驗設(shè)計 解析 這道題目可以轉(zhuǎn)化為單純的數(shù)學(xué)計算題 每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷 可以切得的種類有a b c d ab bc cd abc bcd 共9種 答案 C反思領(lǐng)悟限制酶切割DNA分子斷裂的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵 DNA連接酶所修復(fù)的也是磷酸二酯鍵 知識梳理 典例透析 題型一 題型二 題型三 實驗設(shè)計 題型二基因工程育種的特點 例2 能夠打破物種界限 定向改造生物的遺傳性狀 按照人類的意愿培育生物新品種的方法有 A 誘變育種和基因工程B 雜交育種和誘變育種C 雜交育種和基因工程D 基因工程解析 雜交育種是利用同種生物的不同品種進行交配 然后選育新品種的方法 誘變育種是利用人工條件誘發(fā)基因突變 導(dǎo)致新基因的產(chǎn)生 但基因突變具有不定向性 只有基因工程可以將控制特定性狀的基因從一種生物轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi) 使基因?qū)崿F(xiàn)了跨物種的轉(zhuǎn)移 定向改造生物的性狀 答案 D 知識梳理 典例透析 題型一 題型二 題型三 實驗設(shè)計 反思領(lǐng)悟生物育種包括不定向育種和定向育種 不定向育種包括雜交育種 誘變育種 單倍體育種和多倍體育種 基因工程育種是定向育種 知識梳理 典例透析 題型一 題型二 題型三 實驗設(shè)計 題型三基因工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用 例3 在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草的過程中 下列操作錯誤的是 A 用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸B 用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和運載體C 將重組DNA分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體D 用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細胞解析 構(gòu)建抗除草劑的煙草要用限制性核酸內(nèi)切酶切割雜草中含抗除草劑基因的DNA與運載體 答案 A反思領(lǐng)悟限制酶切割的是雙鏈DNA分子 而且具有專一性 有專一識別序列和專一酶切位點 知識梳理 典例透析 實驗設(shè)計 探究方法 能力展示 探究基因工程操作的基本步驟基因工程操作的基本步驟可以表示為 提取目的基因 目的基因與運載體結(jié)合形成重組DNA分子 目的基因?qū)胧荏w細胞 目的基因的檢測和鑒定 知識梳理 典例透析 實驗設(shè)計 探究方法 能力展示 糖尿病是一種常見病 且發(fā)病率有逐年增加的趨勢 以致西方發(fā)達國家把它列為第三號 殺手 治療這種病用的胰島素過去主要從動物 如豬 牛 中得到 自20世紀70年代基因工程發(fā)展起來以后 人們開始采用這種高新技術(shù)進行生產(chǎn) 其操作的基本過程如下圖所示 知識梳理 典例透析 實驗設(shè)計 探究方法 能力展示 進行基因操作一般要經(jīng)過的四個步驟是 合成胰島素的遺傳信息傳遞過程是 圖中的質(zhì)粒存在于細菌細胞內(nèi) 從其分子結(jié)構(gòu)看 可確定它是一種 請根據(jù)堿基互補配對原則 在連接酶的作用下 把圖中甲與乙拼接起來 在方框內(nèi)畫出 細菌丙進行分裂后 其中被拼接的質(zhì)粒也由1個變成2個 2個變成4個 質(zhì)粒的這種增加方式在遺傳學(xué)上稱為 目的基因通過活動 即表達 后 能使細菌產(chǎn)生治療糖尿病的激素 這是因為基因具有控制合成的功能 利用基因工程生產(chǎn)的藥物還有哪些 知識梳理 典例透析 實驗設(shè)計 探究方法 能力展示 解析 目前對糖尿病的治療 大多采用靜脈注射胰島素的方法 這種激素在人體的胰腺內(nèi)是由胰島B細胞產(chǎn)生的 胰島素的基因工程生產(chǎn)已成為現(xiàn)實 就是將人胰島素基因?qū)胧荏w細菌 通過培養(yǎng)這種細菌來獲得胰島素 答案 提取目的基因目的基因與運載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因的檢測和鑒定 DNA如下圖 復(fù)制蛋白質(zhì) 干擾素 白細胞介素 溶血栓劑 凝血因子等