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第2节基因工程及其应用,第六章从杂交育种到基因工程,第一篇教材同步导学篇,一、知识准备1基因是有遗传效应的DNA片段，基因中的脱氧核苷酸的排列顺序就是遗传信息。2中心法则(1)a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是复制、转录、翻译、逆转录。(2)真核生物中，过程a的主要场所是细胞核，过程b的原料是4种核糖核苷酸。(3)在不同的生物体内，同一种mRNA经过c过程产生的蛋白质中的氨基酸排列顺序是相同的，因为几乎所有生物共用一套遗传密码。,3基因对性状的控制(1)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。(2)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，如白化病、豌豆的粒形。二、课标要求1简述基因工程的基本原理。2掌握基因工程操作工具的作用。3理解基因工程的操作步骤。,一、自主初探1基因工程的原理(阅读P102103)(1)概念,(2)基因工程的操作工具基因的“剪刀”与“针线”,运载体：将_导入受体细胞。常用的运载体：质粒、_和动植物病毒等。(3)基因工程的步骤提取_；目的基因与_结合；将目的基因导入_；目的基因的_。,外源基因,噬菌体,目的基因,运载体,受体细胞,检测与鉴定,2基因工程的应用(阅读P104106)(1)基因工程的应用,探究一基因工程的工具二、疑问探究1如图表示一段DNA序列，请确定限制酶和DNA连接酶的作用部位。提示限制酶和DNA连接酶都是作用于b部位。,2要想从DNA上切下目的基因，应切几个切口？产生几个末端？质粒运载体需切出几个切口，几个黏性末端？提示目的基因：2个切口，2个黏性末端；运载体：1个切口，两个黏性末端。3切割目的基因和运载体应用相同的限制酶，请分析这样操作的目的是什么。提示目的是产生相同的黏性末端，便于连接。,三、新知破解1限制性核酸内切酶(1)分布：主要在微生物体内。(2)特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。(3)结果：产生两个带有黏性末端或平末端的DNA片段。2DNA连接酶(1)作用对象：把两个具有相同黏性末端或平末端的DNA片段连接起来。(2)结果：形成重组DNA分子。,(3)DNA连接酶与DNA聚合酶的比较：,3.运载体(1)作用：作为运载工具，将目的基因送入受体细胞中；通过它在宿主细胞内的复制对目的基因进行大量复制。(2)运载体必须具备的条件：能在宿主细胞内稳定保存并大量复制这是保证目的基因能在细胞分裂过程中复制并传递给子细胞。有多个限制酶切点这是运载体能够接入多种目的基因所必备的条件。有标记基因这是检测目的基因是否导入受体细胞中的重要判断依据。,探究二基因工程的过程及应用二、疑问探究1生产基因产物的受体细胞为什么常选用微生物？提示因为微生物繁殖快、代谢快、产生的基因产物多。2培育转基因动物与转基因植物，常用的受体细胞分别是什么？提示培育转基因动物，一般选用受精卵作为受体细胞；而培育转基因植物，可选用受精卵或体细胞作为受体细胞。3转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代都具有抗虫特性吗？为什么？提示不一定。因为性状分离或变异的原因，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。,三、新知破解1基因工程的操作步骤,2步骤解读(1)提取目的基因：如图中a过程，获取目的基因的方法为直接分离的方法。(2)目的基因与运载体结合：图中b表示的是目的基因与运载体的结合。工具：限制酶：图中EcoR这种限制酶所识别的序列是GAATTC，切点位于G与A之间；从图中能够看出提取目的基因B和切开质粒A所用的是同一种限制酶。DNA连接酶：此酶用于质粒A与目的基因B的结合过程，形成重组DNA分子C。,(3)将目的基因导入受体细胞：图中c过程表示将目的基因导入受体细胞中，此过程不存在碱基互补配对；有可能将目的基因导入受体细胞的染色体DNA上，目的基因将在宿主细胞中复制和表达。(4)目的基因的检测与鉴定：检测：根据标记基因或分子杂交技术检测目的基因是否导入受体细胞。鉴定：受体细胞是否表现出特定性状，如棉花抗虫性状的表现。,考向一基因工程的工具例1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(),ADNA连接酶和解旋酶BDNA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DDNA聚合酶和RNA聚合酶思路点拨,解析目的基因和运载体结合所需基因的“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。答案C【方法规律】基因工程中的酶与化学键(1)基因工程三种工具中，限制酶和DNA连接酶是两种酶工具，前者是切割磷酸二酯键的，后者是连接磷酸二酯键的。(2)限制酶和DNA连接酶都是一类酶，而不是一种。(3)氢键的断裂和重新形成与限制酶和DNA连接酶无关，氢键的形成不需要酶的作用。(4)DNA连接酶无识别的特异性，能恢复两核苷酸间的磷酸二酯键，将两个DNA片段连接起来。,考向二基因工程的过程及应用例2酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下图：,(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传的变异的来源中属于_。(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是_。(3)要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用_进行切割。(4)切割完成后，利用_将运载体与LTP1基因连接。(5)饮用转基因的酵母菌酿造的啤酒安全吗？_,思路点拨,解析(1)由于基因工程利用定向技术克服了远缘杂交不亲和的障碍，使原本不在一起的基因组合到一起，使生物具有特定性状，其原理应为基因重组。(2)运载体取自大肠杆菌的质粒(见图)。(3)(4)基因工程中的剪刀为限制酶，两个序列相同、能互补配对的黏性末端可用DNA连接酶“缝合”。(5)可以从正、反两个角度考虑。转基因的酵母菌酿造的啤酒对人类的健康有害，因为：转基因产物中的毒素可引起人类急、慢性中毒或产生致癌、致畸、致突变作用；产物中可能含有致敏物质使人类机体产生过敏反应。(或答对人体安全，因为：两种食品成分相同，目前还未找到不安全的证据)(合理即可),答案(1)基因重组(2)质粒(3)限制性核酸内切酶(4)DNA连接酶(5)反对观点：不安全，转基因食品可能会损伤人体的消化系统，破坏人体免疫系统赞成观点：安全，转基因食品与非转基因食品成分相同，不会对人体健康产生影响(目前还未找到不安全的证据，回答上述两种观点之一即可)【方法规律】(1)切割运载体和目的基因时需用同一种限制酶，才能获得相同的黏性末端。(2)四个步骤中只有第三步将目的基因导入受体细胞不涉及碱基互补配对。(3)对目的基因的检测和鉴定虽然是分子水平上的，但都是在体外进行的。,1基因工程是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。其原理是基因重组。2基因工程的操作工具有限制酶、DNA连接酶和运载体。3一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。DNA连接酶的作用是将目的基因和运载体连接成重组DNA分子。,4运载体是将外源基因送入受体细胞，常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。5基因工程的四个步骤是：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。6基因工程在医药卫生、农牧业、食品工业、环境保护等方面具有美好的应用前景。,1下列关于基因工程的叙述，错误的是()A基因工程的生物学原理是基因重组B通过基因工程技术能够定向改造生物的遗传性状C整个过程都需要酶的催化D基因工程属于分子水平的操作C目的基因的导入及目的基因的检测与鉴定等步骤可以不需酶的催化。,2质粒是基因工程最常用的运载体，下列有关质粒的说法正确的是()A质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有B细菌的基因只存在于质粒上C质粒为小型环状DNA分子，存在于核(区)外的细胞质基质中D质粒是基因工程中的重要工具酶之一C质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自我复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的，故A错误；细菌的基因除少部分在质粒上外，大部分在拟核中的DNA分子上，故B错误。,3工程菌在降解有毒有害化合物、吸收环境重金属、分解泄露石油、处理工业废水等方面发挥着重要作用。下列属于工程菌的是()A通过X射线处理后，青霉素产量明显提高的青霉菌B通过细胞杂交技术获得繁殖快的酵母菌C为抗虫棉培育提供抗虫基因的苏云金杆菌D通过转基因技术培育的能够分解多种石油成分的细菌D通过转基因技术培育的能够分解多种石油成分的细菌属于工程菌。,4采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是()将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养将编码毒素蛋白的DNA序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵ABCD,C基因工程一般要经历四个步骤：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及目的基因的检测和鉴定。所以在导入目的基因前，首先要获得目的基因即本题中的编码毒素蛋白的DNA序列，然后要将目的基因与运载体结合即与细菌质粒重组。完成上述两步以后才将目的基因导入受体细胞即棉的体细胞或受精卵，目的基因导入受体细胞后，可随受体细胞的繁殖而复制，所以上述操作是正确的。,5下列关于基因工程安全性的说法中不正确的是()A转基因作物的基因可通过花粉扩散到它的近亲作物上，可能出现对农业不利的“超级植物”B杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性C转基因必须在人为控制下才能完成，自然条件下基因污染是不增殖和不扩散的D转基因食品转入的蛋白质是新蛋白时，这些异种蛋白有可能引起人食物过敏C基因工程引起的基因污染，是可增殖和扩散的。,谢谢观看！,
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