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第2课时 基因工程及其应用,第四章 第四节 基因突变和基因重组,1.结合教材图文，概述基因工程的基本原理和基本步骤。 2.结合具体实例，了解基因工程的应用及其安全性。,学习导航,重难点击,基因工程的基本原理和基本步骤。,课堂导入,科幻电影蜘蛛侠中的男主角意外被转基因的蜘蛛咬伤，蜘蛛的基因整合到了他的基因上，并且在他体内表达，从而使他成了具有特殊本领的超级英雄。,现实中，我们已经运用类似的技术来改造生物的性状，获得人们所需要的品种，这就是基因工程。,内容索引,一、基因工程的原理,二、基因工程的应用及其安全性,当堂检测,一、基因工程的原理,知识梳理,答案,1.基因工程的概念 (1)基因工程，又叫做DNA重组技术，是把在一个生物体内分离得到或人工合成的 导入另一个生物的细胞，定向地使后者获得新的_ _或表达所需产物的技术。 (2)基因工程是把一种生物的某种基因转移到另一种生物体的细胞内，基因的结构基本没有变化，只是位置发生了变化，所以应该属于 。 2.基因工程的基本工具 (1)限制性核酸内切酶 限制性核酸内切酶的作用特点是识别 序列，并在_ 上切割DNA分子，形成许多DNA片段。,目的基因,遗传,性状,基因重组,特定的核苷酸,特定的切点,答案,(2)DNA连接酶：连接同种限制酶切割后产生的DNA片段。 (3)运载体 作用：将外源基因送入 。 种类：质粒、 和动植物病毒等。质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。,受体细胞,噬菌体,答案,目的基因与 运载体结合,导入目的基因：主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法,加入DNA连接酶,答案,检测与鉴定目的基因 目的基因的表达：目的基因在受体细胞中表达，产生,蛋白质,1.DNA解旋酶和限制酶都作用于DNA，试分析这两种酶的作用部位相同吗？,合作探究,答案,答案 不相同。DNA解旋酶作用于碱基之间的氢键，而限制酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键，即磷酸二酯键。,2.切割运载体和目的基因为什么常用同一种限制酶？,答案 因为只有用同一种限制酶才能保证切割出相同的黏性末端，有利于目的基因与运载体结合。,3.限制酶和DNA连接酶作用的化学键相同吗？,答案 相同，均作用于磷酸二酯键。,4.若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，可能有哪些产物？,答案,答案 产物可能有三种：目的基因与目的基因结合、运载体与运载体结合、目的基因与运载体结合。,5.目的基因能够在受体细胞中表达的基础是什么？,答案 所有生物共用一套遗传密码。,活学活用,1.某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述，不正确的是( ),解析答案,A.获取基因a的限制酶的作用部位是图中的 B.连接基因a与运载体的DNA连接酶的作用部位是图中的 C.基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制， 传给子代细胞 D.通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状,解析 限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键，即处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键； 目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。 答案 B,一题多变,从分子水平分析不同种生物之间的基因移植能够成功的主要原因是_，也说明了不同生物共用一套_。,返回,不同生物的DNA分子化学组成和基本结构是相同的,密码子,答案,二、基因工程的应用及其安全性,知识梳理,1.基因工程的应用 (1)生产特殊 如胰岛素、生长激素等。 (2)按照人们的意愿 动植物。 (3)运用转基因技术进行环境保护。 2.转基因生物的安全性,答案,蛋白质,定向改造,严格控制,大范围推广,安全性,合作探究,1.你所知道的我国转基因成果都有哪些？,答案 我国科学家培育的转基因猪、牛、鸡、鲤鱼等，还有大批具有抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等全新性状的农作物。,答案,2.转基因抗虫棉花在环境保护上的重要作用是什么？此种转基因棉花独立种植若干代后是否会出现不抗虫的植株，为什么？,答案 减少了农药使用对环境造成的污染。转基因生物独立种植若干代后，也会出现不抗虫的植株，因为害虫可能会发生基因突变，基因突变是不定向的，突变后的害虫可能对苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白不敏感。,2.转基因成果令人叹为观止，下列不是转基因成果的一项是( ) A.抗虫棉花 B.能清除石油污染的假单胞杆菌 C.我国奶牛的主要品种中国荷斯坦奶牛 D.抗除草剂玉米,活学活用,解析答案,解析 转基因生物是指运用基因工程操作程序，即通过提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定等获得的含有外源基因的生物。转基因生物包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。抗虫棉花、能清除石油污染的假单胞杆菌、抗除草剂玉米都属于转基因成果。我国奶牛的主要品种中国荷斯坦奶牛，是杂交育种技术的结果。,C,一题多变,转基因成果令人叹为观止，但是带来的安全性问题也不能忽视。下列选项中是转基因生物引起的食物安全问题证据的是( ) A.世界上数以亿计的人口食用转基因农作物 B.转基因生物合成的营养物质与天然品种没有差别 C.转基因生物合成的某些蛋白质可能对某些人造成过敏反应 D.转基因产品经过了多环节、严谨的安全性评价,答案,C,课堂小结,答案,运,载体,限制酶,DNA连接酶,运载体,返回,当堂检测,1,2,3,4,5,解析 诱变育种、基因工程育种和杂交育种均可获得抗病基因，而单倍体育种不能。,解析答案,1.改良缺乏某种抗病性的棉花品种，不宜采用的方法是( ) A.诱变育种 B.单倍体育种 C.基因工程育种 D.杂交育种,B,解析答案,1,2,3,4,5,2.科学家们经过多年的努力创立了一种新兴生物技术基因工程，实施该工程的最终目的是( ) A.定向提取生物体的DNA分子 B.定向地对DNA分子进行人工“剪切” C.在生物体外对DNA分子进行改造 D.定向地改造生物的遗传性状,解析 基因工程就是通过对生物体的基因进行修饰改造，使之按照人们的意愿表现出人们所需要的性状，产生人类所需要的基因产物，可见基因工程的目的是定向改造生物的遗传性状。,D,3.如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤 需用到的工具是( ) A.DNA连接酶和解旋酶 B.DNA聚合酶和限制性核酸内 切酶 C.限制性核酸内切酶和DNA连 接酶 D.DNA聚合酶和RNA聚合酶,解析答案,解析 如图所示为目的基因与运载体结合过程，需要基因的“剪刀”限制性核酸内切酶和基因的“针线”DNA连接酶。此过程不涉及DNA复制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。,1,2,3,4,5,C,4.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因工程操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是( ) A.人工合成目的基因 B.目的基因与运载体结合 C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测与鉴定,1,2,3,4,5,C,答案,5.干扰素是一种糖蛋白，过去从人的血液中的白细胞中提取，产量很低。我国的科研人员侯云院士等一批人，成功运用基因工程技术提高了其产量，如图为其原理过程图。请据图回答下面的问题： (1)图中过程叫做_。 (2)图中物质的化学本质是_ _，它之所以能作为运载体，必须具备 的特点是_ _ _ _(写出任两点)。,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析答案,返回,(3)切割和过程所需的酶一般是相同的，其原因是_ _。 (4)该过程中，供体细胞是_，受体细胞是_(填字母)，重组DNA分子是_(填序号)。 (5)大肠杆菌等微生物是基因工程最常用的实验材料，这是因为_ _。 (6)人的干扰素基因能在大肠杆菌内表达，其根本原因是_ _。,1,2,3,4,5,解析 图中为目的基因的提取过程，采用的方法为酶切法； 图中为从大肠杆菌中提取的质粒； 表示重组DNA分子； 切割和过程所需的酶叫限制酶，所用的酶相同，产生的黏性末端也相同，便于构建重组DNA分子。 在该过程中，供体细胞是人的体细胞，受体细胞是大肠杆菌b，选择大肠杆菌作为受体细胞是因为其繁殖快、结构简单，其内的遗传物质少。人的基因能在大肠杆菌中表达是由于它们共用一套密码子。,解析答案,1,2,3,4,5,答案 (1)提取目的基因 (2)双链环状DNA分子(或DNA分子) 具有一个至多个限制酶切割位点，在细胞中能够自我复制，有特殊的标记基因等 (3)为了产生相同的黏性末端 (4)人的体细胞 b (5)大肠杆菌结构简单、繁殖快，其内的遗传物质少(任写两点即可) (6)它们共用一套密码子,返回,
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