人教版必修二第六章-第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用-(共76張)-課件

基因決定性狀（一）青霉菌能產(chǎn)生對人類有用的抗生素——青霉素基因決定性狀（二）豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮基因決定性狀（三）家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用設(shè)想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細(xì)菌“吐出”蠶絲？設(shè)想二能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設(shè)想三經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。定向基因改造設(shè)想能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌基因“嫁接”沫若中學(xué)劉建英基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結(jié)果（實質(zhì)）原理優(yōu)點基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因/DNADNA分子水平改造生物的遺傳性狀提取→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)基因重組定向地改變生物一基因工程（一）概念思維拓展:

細(xì)菌和人是差異非常大的兩種生物,通過基因重組后,細(xì)菌能夠合成人體的胰島素，這說明了什么？這可不是普通的細(xì)菌，它是嫁接了人胰島素基因的工程菌，能大量合成人胰島素。人和細(xì)菌共用一套遺傳密碼所有生物共用一套遺傳密碼（二）理論基礎(chǔ)1、所有生物共用一套遺傳密碼2、遺傳物質(zhì)都是核酸（DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基互補(bǔ)配對原則相同）1、人工體外2、打破了物種之間的界限（生殖隔離）3、定向變異技術(shù)特點：培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的簡要過程：你認(rèn)為上述培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟有哪些？普通大腸桿菌(不能分泌胰島素)人體組織細(xì)胞提取胰島素基因與運載體DNA拼接導(dǎo)入大腸桿菌(含胰島素基因)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌(能分泌胰島素)實例展示培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟：1.ONE胰島素基因從人體細(xì)胞內(nèi)提取出來2.TWO胰島素基因與運載體DNA連接3.THREE胰島素基因?qū)胧荏w細(xì)胞(大腸桿菌)基因的“剪刀”基因的“針線”基因的運載體（三）基因操作的工具基因的剪刀——限制性核酸內(nèi)切酶基因的針線——DNA連接酶基因的運載工具——運載體

限制酶是在生物體(主要是微生物)內(nèi)的一種酶，能將外來的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶。

1、基因的剪刀—限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）（1）來源：主要是微生物（原核生物）（2）作用特點：特異性識別特定的核苷酸序列在特定的位點上切割DNA分子專一性限制酶產(chǎn)生兩個相同的黏性末端或平端的DNA片段。（3）切割結(jié)果：什么叫黏性末端？

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫黏性末端。表：幾種常用限制性內(nèi)切酶及其酶切位點限制性內(nèi)切酶識別位點EcoRⅠ

XbaⅠ

XhoⅠ

NdeⅠG↓AATTC

T↓CTAGA

C↓TCGAG

CA↓TATG（3）作用：基因工程中重要的切割工具，能將外來的DNA切斷，對自己的DNA無損害。（4）種類：

大腸桿菌(E.coli)的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。限制酶（5）實例：切割位置：磷酸與脫氧核糖間的化學(xué)鍵

限制性內(nèi)切酶（EcoRⅠ）作用過程磷酸二酯鍵——磷酸和脫氧核糖模型構(gòu)建1CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG練習(xí)使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端1、被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？思考:形成的黏性末端不同不同的限制酶呢？具有。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？

會產(chǎn)生相同的黏性末端，然后讓兩者的黏性末端黏合起來，就似乎可以合成重組的DNA分子了。GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCG用同種限制酶切割2、基因的針線——DNA連接酶黏性末端的黏合：（1）連接位置：磷酸與脫氧核糖間的化學(xué)鍵互補(bǔ)的堿基形成氫鍵連接黏性末端的連接：DNA連接酶連接缺口磷酸二酯鍵（2）連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子。（3）結(jié)果：形成重組的DNA分子提問：用DNA連接酶連接兩個相同的黏性未端要連接幾個磷酸二酯鍵？限制酶解旋酶DNA連接酶DNA聚合酶DNA連接酶3、基因的運載工具——運載體：種類：常用的運載體主要有兩類：

1）質(zhì)粒

2）噬菌體或某些動植物病毒基因工程最常用的運載體是_______質(zhì)粒

1、質(zhì)粒存在于細(xì)菌、酵母菌等生物中，是細(xì)胞染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。

最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。其中常含有抗藥基因，如四環(huán)素的標(biāo)記基因和抗青霉素基因。2、質(zhì)粒的存在對宿主細(xì)胞無影響，但復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。質(zhì)粒適于做運載體的原因：標(biāo)記基因，便于進(jìn)行檢測。（1）能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存（2）具有多個限制酶的切點，便于與外源基因連接。（3）具有某些標(biāo)記基因，便于篩選運載體的特點（具備條件）作用：作為運載體，將目的基因送入受體細(xì)胞，用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。原理：利用運載體侵染宿主細(xì)胞的能力，將目的基因?qū)胨拗骷?xì)胞。1)提取目的基因2)目的基因與運載體結(jié)合3)目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4)目的基因的檢測和表達(dá)（四）基因工程的步驟

目的基因是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的特定基因。

如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因，還有植物的抗?。共《尽⒖辜?xì)菌）基因、種子貯藏蛋白的基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等。步驟一：提取目的基因方法：1、直接分離：鳥槍法2、人工合成：注意：要保持基因的完整性1.用一定的_________切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出____________。2.用_____________切斷目的基因，使其產(chǎn)生_________________。3.將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的______處，再加入適量___________，形成了一個重組

DNA分子（重組質(zhì)粒）限制酶黏性末端同一種限制酶的黏性末端切口DNA連接酶相同步驟二：目的基因與運載體結(jié)合

目的基因與運載體的結(jié)合過程，實際上是不同來源的基因重組的過程。提問：要想將某個特定基因與質(zhì)粒相連，需要幾種限制性內(nèi)切酶和幾種DNA連接酶處理？思考：所有受體細(xì)胞都能攝入重組DNA分子嗎？

在全部受體細(xì)胞中，真正能攝入重組DNA分子的受體細(xì)胞是很少的。步驟三：目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1、常用的受體細(xì)胞：大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌、動植物細(xì)胞等2、常用微生物作受體細(xì)胞的原因：微生物增殖快、代謝快、目的產(chǎn)物多2、受體細(xì)胞攝入重組DNA分子后就說明目的基因完成了表達(dá)嗎？不能。有些受體細(xì)胞即使攝入重組DNA分子但目的基因并不一定能完成表達(dá)。3、受體細(xì)胞攝入重組DNA分子后，目的基因完成表達(dá)的標(biāo)志是什么？

受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出目的基因所控制的特定性狀，才能說明目的基因完成了表達(dá)。步驟四：目的基因的檢測和鑒定提問：1、檢測一般依據(jù)的原理是什么？檢測：依據(jù)受體細(xì)胞是否具有質(zhì)粒中的標(biāo)記基因，判斷目的基因是否導(dǎo)入。標(biāo)記基因是否表達(dá)例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達(dá)。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達(dá)。基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與運載體DNA拼接導(dǎo)入棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)從細(xì)胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質(zhì)粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因與運載體結(jié)合DNA連接酶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的表達(dá)與檢測？如何讓大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素？①②③④⑤⑥12基因工程的操作工具1.基因的剪刀

——限制性內(nèi)切酶2.基因的針線

——ＤＮＡ連接酶

3.基因的運輸工具

——運載體

基因工程的操作步驟1.目的基因的提取2.目的基因與運載體結(jié)合3.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4.目的基因的檢測與表達(dá)基因工程(geneengineering)的原理小結(jié)1）以下說法正確的是（）

A所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列

B質(zhì)粒是基因工程中唯一的運載體

C運載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接

D基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來C課堂練習(xí)2）不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是（）

A能復(fù)制B有多個限制酶切點

C具有標(biāo)記基因D它是環(huán)狀DNAD3)下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應(yīng)DNA連接酶將它們恢復(fù)連接的組合是（）①…CTGCA…G②…G…CTTAA③G…ACGTC…④AATTC…G…A①③；②④

B①②；③④

C①④；②③

D以上都不對A4、要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是()

①限制酶②DNA連接酶③解旋酶④還原酶

Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③Ａ5.基因工程的正確操作步驟是（）

①使目的基因與運載體結(jié)合

②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

③檢測目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求

④提取目的基因Ａ③②④①Ｂ②④①③

Ｃ④①②③Ｄ③④①②Ｃ第二課時二、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種1）獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物。2）培育出具有抗逆性的作物新品種。3）畜牧業(yè)上獲得人們所需要的、具優(yōu)良性狀的轉(zhuǎn)基因動物。優(yōu)點：降低生產(chǎn)成本，減少農(nóng)藥的使用對環(huán)境造成的污染，提高農(nóng)作物對不良環(huán)境的適應(yīng)能力。生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)基因龍膽花色奇異轉(zhuǎn)基因藍(lán)豬耳改變花色轉(zhuǎn)基因牽?；ǜ淖兞嘶ㄉ獳：紫外光照射下的轉(zhuǎn)綠色熒光蛋白的Eustoma(Lisianthus)花。B：轉(zhuǎn)沒有綠色熒光蛋白的空質(zhì)粒的花會發(fā)光的轉(zhuǎn)基因魚導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠超級動物特殊動物圖為2001年12月底出生的5只可愛的轉(zhuǎn)基因克隆小豬。據(jù)培育者英國PPL醫(yī)療公司稱，這些轉(zhuǎn)基因小豬將為研究和“生產(chǎn)”適用于人體移植手術(shù)使用的動物器官提供巨大的幫助。首只轉(zhuǎn)基因猴誕生，人類未來憂喜參半2、2002年，中國轉(zhuǎn)基因棉花達(dá)到150萬公頃，已經(jīng)占到棉花產(chǎn)量的1／3.

我國大豆食用油近七成是“轉(zhuǎn)基因”產(chǎn)品

與雜交育種、誘變育種相比較，基因工程育種的優(yōu)點有哪些？目的性強(qiáng)、克服遠(yuǎn)源雜交不親和性、育種周期短*基因工程與作物育種植物：需配合“植物組織培養(yǎng)”。動物：以受精卵作為受體細(xì)胞。1993年我國科學(xué)工作者培育成的抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，其抗蟲基因來源于（）A、普通棉花的基因突變B、棉鈴蟲變異形成的致死基因C、寄生在棉鈴蟲體內(nèi)的線蟲D、蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)的抗蟲基因D2、基因工程與藥物研制把控制生產(chǎn)藥物的基因通過基因工程轉(zhuǎn)移到另一種生物（一般是微生物）體內(nèi)，從而獲得各種高質(zhì)量、低成本的藥物。胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素、溶血栓劑、凝血因子，乙肝、狂犬病、百日咳、霍亂傷寒等疾病的疫苗。由于微生物繁殖快，代謝旺盛，一般以細(xì)菌作為受體細(xì)胞。產(chǎn)品名稱菌株或細(xì)胞應(yīng)用人胰島素大腸桿菌人生長激素大腸桿菌表皮生長因子大腸桿菌白細(xì)胞介素-2大腸桿菌a—干擾素酵母菌乙型肝炎疫苗酵母菌溶血栓劑哺乳動物細(xì)胞治療糖尿病治療生長缺陷癥治療燙傷、胃潰瘍治療某些癌癥治療癌癥或病毒感染預(yù)防病毒性肝炎治療心血管病（心臟?。?/p>

臨床常見的生長激素，干擾素和乙肝疫苗等藥物都可以用基因工程來大規(guī)模生產(chǎn)1987年開始上市的干擾素我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物

胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。

將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價格降低了30%-50%!

干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。

人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)2、不屬于基因工程方法生產(chǎn)的藥物是（）A、干擾素B、白細(xì)胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗

C3、基因工程與環(huán)境保護(hù)⑴環(huán)境監(jiān)測：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。⑵環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。

通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。2006年3月14日綠色和平組織發(fā)布消息,稱亨氏營養(yǎng)米粉含有轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲水稻成分。那么轉(zhuǎn)基因食品到底安全嗎？什么樣的轉(zhuǎn)基因食品才能上市？如何面對市場上的轉(zhuǎn)基因食品呢？1、轉(zhuǎn)基因生物可能對人體健康產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重的可以致癌和其他疾病。2、轉(zhuǎn)基因生物可能對環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。3、基因武器可能給人類帶來毀滅性的危險。三、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性安全性爭論焦點：轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性你認(rèn)為應(yīng)該如何對待轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題？目前，大多數(shù)專家認(rèn)為，已經(jīng)投入商品化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因番茄、玉米等農(nóng)產(chǎn)品都是安全的。迄今為止尚無食用轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品引起任何嚴(yán)重問題的科學(xué)報道。

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、耐貯藏番茄、抗病毒甜椒及基因工程疫苗等已獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種原理常用方法優(yōu)點缺點基因重組基因突變?nèi)旧w數(shù)目變異染色體數(shù)目變異雜交自交用物理或化學(xué)方法誘變花藥離體培養(yǎng)→單倍體→秋水仙素處理→純種秋水仙素處理簡便，將不同個體的優(yōu)良性狀集中于一個個體上提高變異頻率，大幅度改良性狀有利變異少，需大量處理供試材料明顯縮短育種年限技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合各種器官大、營養(yǎng)成分高、抗性強(qiáng)獲得的新品種育性低，發(fā)育延遲育種時間最長育種技術(shù)比較基因重組提取→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)打破生殖隔離；定向改造生物技術(shù)復(fù)雜1.雜交育種是植物育種的常規(guī)方法,其選育新品種的一般方法是(

)A.根據(jù)雜種優(yōu)勢原理,從子一代中即可選出B.從子三代中選出,因為子三代才出現(xiàn)純合子C.既可從子二代中選出,也可從子三代中選出D.只能從子四代中選出能穩(wěn)定遺傳的新品種C課堂訓(xùn)練2.用射線處理萌發(fā)的種子使其發(fā)生基因突變,則射線作用的時間是有絲分裂的(

)A.