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

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載體結合。 4.不同生物的DNA能夠重組在一起的基礎是什么? 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)則的雙螺旋結構;都遵循堿基互補配對原則。,一,二,5.下列關于基因工程的敘述,正確的是( ) A.基因工程所用的工具酶是限制酶、連接酶和運載體 B.所有限制酶都只能識別同一種按規(guī)定排列的核苷酸序列 C.選用細菌作為重組質粒的受體細胞是因為細菌繁殖快 D.只要目的基因進入了受體細胞就能成功地表達 解析:基因工程所用的工具酶是限制酶和DNA連接酶。一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列。目的基因進入受體細胞

3、不一定能成功表達。 答案:C,一,二,二、基因工程的應用及安全性,,,,,,,,,一,二,[預習反饋] 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)點有育種周期短,能定向改造生物的遺傳性狀等。,一,二,2.中國農業(yè)科學院的科學家繼成功培育出了抗棉鈴蟲的轉基因抗蟲棉后,又成功培育出了抗蟲煙草、抗蟲玉米、抗蟲水稻等多種農作物,下列屬于轉基因抗蟲作物的推廣意義的是( ) ①使危害農作物的害蟲滅絕 ②農藥用量減少 ③環(huán)境污染降低 ④農業(yè)生產成本降低 A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④ 解析:抗蟲

4、基因產生對害蟲有害的物質,使害蟲食用后死亡,從而減少了農藥的使用量,降低了農業(yè)生產成本,也降低了對環(huán)境的污染。 答案:B,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,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?運載體必須具備哪些條件? 1.EcoRⅠ限制酶只能識別GAATTC的序列,并在G和A之間將這段序列切開,產生黏性末端,請寫出下列DNA片段被切割后產生的黏性末端。,答案:,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,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。,探究點一,探究點二,

5、問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,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, 則相應的酶依次是( ) A.DNA連接酶、限制性核酸內切酶、解旋酶 B.限制性核酸內切酶、解旋酶、DNA連接酶 C.解旋酶、限制性核酸內切酶、DNA連接酶 D.限制性核酸內切酶、DNA連接酶、解旋酶 解析:使氫鍵斷裂的是解旋酶,限制性核酸內切酶使相鄰兩個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,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,溫故知新,知識總結與DNA有關的四種酶的比較,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,

6、歸納提升,活學活練,溫故知新,1.基因工程的基本工具 (1)限制酶 ①作用與特性:一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列,并在特定的位點切割DNA分子,也就是說限制酶具有專一性和特異性。 ②作用結果:一般產生黏性末端(堿基能互補配對)或平末端。 (2)DNA連接酶 ①催化對象:兩個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催化結果:形成重組DNA。,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,溫故知新,(3)運載體 ①作用:作為運載工具將目的基因轉移到宿主細胞中;使目的基因在宿主細胞內進行大量復制。 ②需要具備的條件:能夠在宿主細胞中復制

7、并穩(wěn)定地保存;具備多個限制酶切點,以便與外源基因連接;具有某些標記基因,便于進行篩選。 ③常見的種類:質粒、噬菌體和動植物病毒等。質粒是一種相對分子質量較小、獨立于擬核或細胞核之外的環(huán)狀DNA分子(一般有100~200 kb,kb為千堿基對),存在于許多細菌和酵母菌等生物的細胞中。,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,溫故知新,2.DNA連接酶與DNA聚合酶的比較,問題導引,典例剖析,歸納提升,探究點一,探究點二,活學活練,溫故知新,1.下列關于DNA連接酶的敘述,正確的是( ) A.催化有互補配對的黏性末端的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.催化兩個黏性末端互補堿基間氫鍵的形成 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重組技術中,DNA連接酶催化兩個具有互補配對的黏性末端的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,問題導引,典例剖析,歸納提升,探究點一,探究點二,活學活練,溫故知新,2.要使目的基因與相應的運載體重組,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載體的一組結構是 ( ) A.質粒、線粒體、噬菌

9、體 B.染色體、葉綠體、線粒體 C.質粒、噬菌體、動植物病毒 D.細菌、噬菌體、動植物病毒 答案:C,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,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、蛋白質含量高,可用來生產食品和藥品等?？茖W家將大麥細胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中,獲得的啤酒酵母菌種可產生LTP1蛋白,并釀出泡沫豐富的啤酒?；镜牟僮鬟^程如下圖,請回答下列問題。,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,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載體結合;③過程是將目的基因導入受體細胞。 (2)

10、本操作過程中為了將LTP1基因導入啤酒酵母菌細胞內,所用的運載體是質粒。 (3)要使運載體與LTP1基因連接,首先應使用同一種限制酶對二者進行切割。切割完成后,用DNA連接酶將運載體與LTP1基因連接。 (4)有C進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LTP1基因在啤酒酵母菌中的表達?檢測轉基因啤酒酵母菌能否產生LTP1蛋白。 (6)該技術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。,,,,,,,,,,,,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析

11、,歸納提升,活學活練,溫故知新,基因工程基本操作流程如下圖,請據(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)圖中遵循堿基互補配對原則的步驟有 。(用圖中序號表示) (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 。,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,溫故知新,解析:圖中A與目的基因結合形成重組DNA分子,所以A應為運載體;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“擴增”過程需進行堿基互補配對,如果目的基因的獲取方法是人工合成法,也需進行堿

12、基互補配對;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,即生物界共用一套遺傳密碼和不同生物的DNA分子的結構基本相同。 答案:(1)運載體 限制酶和DNA連接 (2)②④(①②④) (3)不同生物的DNA分子基本結構是相同的 遺傳密碼,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,溫故知新,基因工程操作步驟圖解,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,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上切下某個基因,會產生2個切口,產生4個黏性末端。 (3)獲取目的基因、切割運載

13、體需要用同種限制酶,目的是產生相同的黏性末端。 (4)動物一般用受精卵作為受體細胞;植物可以用體細胞作為受體細胞,也可以用受精卵作為受體細胞,再通過植物組織培養(yǎng)方式培養(yǎng)成新個體。,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,溫故知新,規(guī)律方法(1)基因工程的四個步驟中只有第三步將目的基因導入受體細胞不涉及堿基互補配對。 (2)目的基因必須與運載體結合后才能導入受體細胞,才能穩(wěn)定地保存,并進行復制。 (3)受體細胞常用微生物的原因:繁殖快、代謝快、目的產物多。,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,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( ),探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,溫故知新,A.①操作要用不同限制性核酸內切酶分別切割運載體和含目的基因的DNA片段 B.形成的重組DNA分子有標記基因,可特異性地表達某一性狀 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氨基酸為甲硫氨酸、丙氨酸、絲氨酸 解析:基因表達載體的構建要用同一種限制酶切割運載體和含目的基因的DNA片段;運載體有標記基因,便于篩選;抗蟲棉植株自交

15、后代會發(fā)生性狀分離;由圖可知,合成的多肽的前三個氨基酸為甲硫氨酸、丙氨酸、絲氨酸。 答案:A,探究點一,探究點二,問題導引,典例剖析,歸納提升,活學活練,溫故知新,2.據(jù)報道,科學家近日培育出了世界上第一頭攜帶有兩個人類基因的牛,因此有望生產出和人類母乳極其類似的奶制品。下列敘述正確的是( ) ①該技術將導致定向變異 ②DNA連接酶將目的基因與運載體黏性末端的堿基對連接起來 ③蛋白質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:轉基因導致的變異都屬于定向變異。DNA連接酶連接起來的是目的基因和運載體黏性末端的磷酸和脫氧核糖之間

16、的磷酸二酯鍵,而不是堿基對之間的氫鍵。由蛋白質中的氨基酸序列可逆推出相應mRNA的堿基序列,進而為人工合成目的基因提供資料。動物的受精卵具有全能性,是理想的受體。 答案:D,探究點一,探究點二,溫故知新,1.基因工程的1個原理:遵循基因重組的原理。 2.基因工程的3種工具 (1)限制性核酸內切酶:能識別并切割特定的核苷酸序列。 (2)DNA連接酶:連接兩個DNA片段之間的脫氧核糖和磷酸(磷酸二酯鍵)。 (3)運載體:將外源基因送入受體細胞。常用的運載體有質粒、噬菌體和動植物病毒等。 3.基因工程的4個步驟 (1)提取目的基因。 (2)目的基因與運載體結合。 (3)將目的基因導入受體細胞。 (4)目的基因的檢測與鑒定。 4.基因工程的3個應用:作物育種、藥物研制以及環(huán)境保護等。,