高中生物必修二課件：6-2 基因工程及其應(yīng)用

第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.說(shuō)出基因工程的概念；2.說(shuō)出基因工程的基本工具（重點(diǎn)）；3.闡述基因工程的基本操作（重難點(diǎn)）；4.舉例說(shuō)明基因工程的應(yīng)用。基因|預(yù)知概念|一、基因工程的原理1.概念（1）操作對(duì)象：_______。（2）操作水平：_________。（3）優(yōu)點(diǎn)：可__________改造生物的遺傳性狀。DNA分子定向2.3.操作步驟__________→目的基因與運(yùn)載體結(jié)合→_____________________→目的基因的檢測(cè)與鑒定。限制性核酸內(nèi)切酶核苷酸特定的切點(diǎn)上DNA連接連接脫氧核糖與磷酸質(zhì)粒、噬菌體將外源基因運(yùn)入受體細(xì)胞提取目的基因?qū)⒛康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞二、基因工程的應(yīng)用及安全性1.基因工程的應(yīng)用

（1）作物育種：培育出具有各種__________的作物新品種，如抗蟲棉的培育，不僅減少了_______，大大降低了生產(chǎn)成本，而且還減少了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染。

（2）藥物研制：如生產(chǎn)人的胰島素，將人體內(nèi)的_____________與大腸桿菌的DNA分子重組，并在大腸桿菌細(xì)胞中成功表達(dá)。

（3）環(huán)境保護(hù)：利用_____________降解有毒有害的化合物，吸收環(huán)境中的重金屬，分解泄露的石油，處理工業(yè)廢水等?？鼓嫘赞r(nóng)藥用量胰島素基因轉(zhuǎn)基因細(xì)菌2.基因工程的安全性嚴(yán)格控制大范圍推廣|過(guò)程評(píng)價(jià)|1.基因工程可以定向地改造生物的遺傳性狀（）2.基因工程是在染色體水平上操作的一種技術(shù)（）3.限制酶和其他酶一樣也具有專一性（特異性）（）4.限制酶和DNA連接酶作用的部位相同（）5.基因工程中使用的運(yùn)載體包括質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等（）6.基因工程的操作步驟包括提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞和目的基因的檢測(cè)與鑒定（）答案1.√

2.×

3.√

4.√

5.√

6.√|聯(lián)想·質(zhì)疑|★限制酶的“剪切”與DNA連接酶的“縫合”作用?！镛D(zhuǎn)基因抗蟲棉，專門破壞害蟲的消化系統(tǒng)，導(dǎo)致其死亡?！镛D(zhuǎn)基因食品安全性的爭(zhēng)論?！镛D(zhuǎn)基因食品安全性的爭(zhēng)論。處理目的基因和運(yùn)載體時(shí)為什么要用同一種限制酶？提示：用同一種限制酶處理目的基因和運(yùn)載體，可以獲得相同的黏性末端，便于將目的基因和運(yùn)載體結(jié)合起來(lái)?？茖W(xué)探究1基因工程的操作工具1.在大腸桿菌中，有一種叫做EcoRⅠ的限制酶，能夠?qū)Ｒ蛔R(shí)別GAATTC的序列，并在G和A之間將這段序列切開。如圖所示：科學(xué)探究1基因工程的操作工具1.在大腸桿菌中，有一種叫做EcoRⅠ的限制酶，能夠?qū)Ｒ蛔R(shí)別GAATTC的序列，并在G和A之間將這段序列切開。如圖所示：請(qǐng)思考下列問(wèn)題：（1）限制酶作用的部位是哪里？在上圖中限制酶作用后得到的產(chǎn)物是什么？提示：每條脫氧核苷酸鏈上的磷酸二酯鍵。黏性末端。（2）為什么說(shuō)限制酶具有專一性（特異性）？提示：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)上進(jìn)行切割。

限制酶切割的是脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，不是堿基之間的氫鍵；切割后不一定都產(chǎn)生黏性末端，也可能產(chǎn)生平末端。2.如圖為DNA連接酶的作用示意圖，請(qǐng)思考下列問(wèn)題：

限制酶切割的是脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，不是堿基之間的氫鍵；切割后不一定都產(chǎn)生黏性末端，也可能產(chǎn)生平末端。2.如圖為DNA連接酶的作用示意圖，請(qǐng)思考下列問(wèn)題：（1）一般來(lái)說(shuō)，要用同一種限制酶處理目的基因和運(yùn)載體，其原因是什么？提示：用同一種限制酶處理目的基因和運(yùn)載體，可以得到相同的黏性末端，便于DNA連接酶將它們連接起來(lái)。（2）DNA聚合酶和DNA連接酶都可形成磷酸二酯鍵，二者的主要區(qū)別是什么？提示：DNA聚合酶是將單個(gè)的脫氧核苷酸與脫氧核苷酸鏈連接起來(lái)，但DNA連接酶是將兩段DNA片段連接起來(lái)。【探究應(yīng)用】1.基因工程技術(shù)也稱為DNA重組技術(shù)，其實(shí)施必須具備的四個(gè)必要條件是（）A.目的基因、限制酶、運(yùn)載體、體細(xì)胞B.重組DNA、RNA聚合酶、限制酶、連接酶C.模板DNA、信使RNA、質(zhì)粒、受體細(xì)胞D.工具酶、目的基因、運(yùn)載體、受體細(xì)胞解析基因工程必須用到限制酶、DNA連接酶等工具酶，并且需要將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合，并導(dǎo)入受體細(xì)胞，所以基因工程必須具備的四個(gè)必要條件是工具酶、目的基因、運(yùn)載體和受體細(xì)胞。答案

D2.要將目的基因與運(yùn)載體連接起來(lái)，在基因操作上應(yīng)選用（）A.只需DNA連接酶B.同一種限制酶和DNA連接酶C.只需限制酶D.不同的限制酶與DNA連接酶解析要將目的基因與運(yùn)載體連接起來(lái)，應(yīng)選用同一種限制酶切割目的基因和運(yùn)載體，兩者暴露出相同的黏性末端，其次再用DNA連接酶將目的基因和運(yùn)載體連接形成重組DNA分子。答案B2.要將目的基因與運(yùn)載體連接起來(lái)，在基因操作上應(yīng)選用（）A.只需DNA連接酶B.同一種限制酶和DNA連接酶C.只需限制酶D.不同的限制酶與DNA連接酶解析要將目的基因與運(yùn)載體連接起來(lái)，應(yīng)選用同一種限制酶切割目的基因和運(yùn)載體，兩者暴露出相同的黏性末端，其次再用DNA連接酶將目的基因和運(yùn)載體連接形成重組DNA分子。答案B科學(xué)探究2基因工程的操作過(guò)程

1.基因工程的操作過(guò)程中核心步驟是什么？哪個(gè)階段不會(huì)發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)？

提示：目的基因與運(yùn)載體結(jié)合。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中。2.受體細(xì)胞為什么常采用微生物？

提示：繁殖快、代謝快、目的產(chǎn)物多。3.如果培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，常采用哪種受體細(xì)胞？

提示：受精卵?！咎骄繎?yīng)用】1.某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶（Amy）基因a，通過(guò)基因工程的方法，將基因a與運(yùn)載體結(jié)合后導(dǎo)入馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細(xì)胞中存在。結(jié)合圖形分析下列有關(guān)這一過(guò)程的敘述，不正確的是（）A.獲取基因a的限制酶的作用部位是圖中的①B.連接基因a與運(yùn)載體的DNA連接酶的作用部位是圖中的②C.基因a進(jìn)入馬鈴薯細(xì)胞后，可隨馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，并傳給子代細(xì)胞D.通過(guò)該技術(shù)人類實(shí)現(xiàn)了定向改造馬鈴薯的遺傳性狀解析限制酶和DNA連接酶均作用于磷酸二酯鍵，即①處，二者作用相反，分別是打開和連接該化學(xué)鍵；目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，會(huì)隨著馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞，使之產(chǎn)生定向變異，從而改變其遺傳性狀。答案B2.在基因工程中，科學(xué)家常采用細(xì)菌、酵母菌等微生物作為受體細(xì)胞，原因是（）A.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便B.繁殖速度快C.遺傳物質(zhì)含量少D.性狀穩(wěn)定，變異少

解析基因工程的操作步驟之一是將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，以獲得該目的基因的產(chǎn)物，因此在選擇受體細(xì)胞時(shí)，考慮的一個(gè)重要條件是受體細(xì)胞的繁殖速度要快，以便得到大量的含目的基因的細(xì)胞及產(chǎn)生更多的基因產(chǎn)物。

答案B知識(shí)脈絡(luò)要點(diǎn)晨背1.基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。2.基因工程可以按照人的意愿，定向地改造生物的遺傳性狀。3.基因工程的工具酶包括限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，運(yùn)輸工具是運(yùn)載體。4.限制酶可以識(shí)別特定的堿基序列，并在特定的位點(diǎn)上進(jìn)行切割，限制酶切割DNA得到的產(chǎn)物是黏性末端和平末端。5.目的基因的受體細(xì)胞可以是微生物細(xì)胞、植物細(xì)胞及動(dòng)物受精卵。A.獲取基因a的限制酶的作用部位是圖中的①B.連接基因a與運(yùn)載體的DNA連接酶的作用部位是圖中的②C.基因a進(jìn)入馬鈴薯細(xì)胞后，可隨馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，并傳給子代細(xì)胞D.通過(guò)該技術(shù)人類實(shí)現(xiàn)了定向改造馬鈴薯的遺傳性狀解析限制酶和DNA連接酶均作用于磷酸二酯鍵，即①處，二者作用相反，分別是打開和連接該化學(xué)鍵；目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，會(huì)隨著馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞，使之產(chǎn)生定向變異，從而改變其遺傳性狀。答案B科學(xué)探究2基因工程的操作過(guò)程

1.基因工程的操作過(guò)程中核心步驟是什么？哪個(gè)階段不會(huì)發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)？

提示：目的基因與運(yùn)載體結(jié)合。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中。2.受體細(xì)胞為什么常采用微生物？

提示：繁殖快、代謝快、目的產(chǎn)物多。3.如果培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，常采用哪種受體細(xì)胞？

提示：受精卵?！镛D(zhuǎn)基因抗蟲棉，專門破壞害蟲的消化系統(tǒng)，導(dǎo)致其死亡。|過(guò)程評(píng)價(jià)|1.基因工程可以定向地改造生物的遺傳性狀（）2.基因工程是在染色體水平上操作的一種技術(shù)（）3.限制酶和其他酶一樣也具有專一性（特異性）（）4.限制酶和DNA連接酶作用的部位相同（）5.基因工程中使用的運(yùn)載體包括質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等（）6.基因工程的操作步驟包括提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞和目的基因的檢測(cè)與鑒定（）答案1.√

2.×

3.√

4.√

5.√

6.√基因|預(yù)知概念|一、基因工程的原理1.概念（1）操作對(duì)象：_______。（2）操作水平：_________。（3）優(yōu)點(diǎn)：可__________改造生物的遺傳性狀。DNA分子定向2.基因工程的安全性嚴(yán)格控制大范圍推廣★轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，專門破壞害蟲的消化系統(tǒng)，導(dǎo)致其死亡。|過(guò)程評(píng)價(jià)|1.基因工程可以定向地改造生物的遺傳性狀（）2.基因工程是在染色體水平上操作的一種技術(shù)（）3.限制酶和其他酶一樣也具有專一性（特異性）（）4.限制酶和DNA連接酶作用的部位相同（）5.基因工程中使用的運(yùn)載體包括質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等（）6.基因工程的操作步驟包括提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞和目的基因的檢測(cè)與鑒定（）答案1.√

2.×

3.√

4.√

5.√

6.√二、基因工程的應(yīng)用及安全性1.基因工程的應(yīng)用

（1）作物育種：培育出具有各種__________的作物新品種，如抗蟲棉的培育，不僅減少了_______，大大降低了生產(chǎn)成本，而且還減少了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染。

（2）藥物研制：如生產(chǎn)人的胰島素，將人體內(nèi)的_____