第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用,第六章 從雜交育種到基因工程,第一篇 教材同步導(dǎo)學(xué)篇,一、知識準(zhǔn)備 1基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段， 基因中的脫氧核苷酸的排列順序就是遺傳信息。 2中心法則 (1)a、b、c、d所表示的四個過程依次分別是復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、逆轉(zhuǎn)錄。 (2)真核生物中，過程a的主要場所是細胞核，過程b的原料是4種核糖核苷酸。 (3)在不同的生物體內(nèi)，同一種mRNA經(jīng)過c過程產(chǎn)生的蛋白質(zhì)中的氨基酸排列順序是相同的，因為幾乎所有生物共用一套遺傳密碼。,3基因?qū)π誀畹目刂?(1)基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀，如鐮刀型細胞貧血癥、囊性纖維病的病因。 (2)基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀，如白化病、豌豆的粒形。 二、課標(biāo)要求 1簡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驟。,一、自主初探 1基因工程的原理(閱讀P102103) (1)概念,(2)基因工程的操作工具 基因的“剪刀”與“針線”,運載體：將_導(dǎo)入受體細胞。 常用的運載體：質(zhì)粒、_和動植物病毒等。 (3)基因工程的步驟 提取_； 目的基因與_結(jié)合； 將目的基因?qū)隷； 目的基因的_。,外源基因,噬菌體,目的基因,運載體,受體細胞,檢測與鑒定,2基因工程的應(yīng)用(閱讀P104106) (1)基因工程的應(yīng)用,探究一 基因工程的工具 二、疑問探究 1如圖表示一段DNA序列，請確定限制酶和DNA連接酶的作用部位。 提示 限制酶和DNA連接酶都是作用于b部位。,2要想從DNA上切下目的基因，應(yīng)切幾個切口？產(chǎn)生幾個末端？質(zhì)粒運載體需切出幾個切口，幾個黏性末端？ 提示 目的基因：2個切口，2個黏性末端；運載體：1個切口，兩個黏性末端。 3切割目的基因和運載體應(yīng)用相同的限制酶，請分析這樣操作的目的是什么。 提示 目的是產(chǎn)生相同的黏性末端，便于連接。,三、新知破解 1限制性核酸內(nèi)切酶 (1)分布：主要在微生物體內(nèi)。 (2)特點：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。 (3)結(jié)果：產(chǎn)生兩個帶有黏性末端或平末端的DNA片段。 2DNA連接酶 (1)作用對象：把兩個具有相同黏性末端或平末端的DNA片段連接起來。 (2)結(jié)果：形成重組DNA分子。,(3)DNA連接酶與DNA聚合酶的比較：,3.運載體 (1)作用： 作為運載工具，將目的基因送入受體細胞中； 通過它在宿主細胞內(nèi)的復(fù)制對目的基因進行大量復(fù)制。 (2)運載體必須具備的條件： 能在宿主細胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制這是保證目的基因能在細胞分裂過程中復(fù)制并傳遞給子細胞。 有多個限制酶切點這是運載體能夠接入多種目的基因所必備的條件。 有標(biāo)記基因這是檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細胞中的重要判斷依據(jù)。,探究二 基因工程的過程及應(yīng)用 二、疑問探究 1生產(chǎn)基因產(chǎn)物的受體細胞為什么常選用微生物？ 提示 因為微生物繁殖快、代謝快、產(chǎn)生的基因產(chǎn)物多。 2培育轉(zhuǎn)基因動物與轉(zhuǎn)基因植物，常用的受體細胞分別是什么？ 提示 培育轉(zhuǎn)基因動物，一般選用受精卵作為受體細胞；而培育轉(zhuǎn)基因植物，可選用受精卵或體細胞作為受體細胞。 3轉(zhuǎn)基因抗蟲棉有性繁殖產(chǎn)生的后代都具有抗蟲特性嗎？為什么？ 提示 不一定。因為性狀分離或變異的原因，抗蟲棉的子代可能會失去抗蟲特性。,三、新知破解 1基因工程的操作步驟,2步驟解讀 (1)提取目的基因：如圖中a過程，獲取目的基因的方法為直接分離的方法。 (2)目的基因與運載體結(jié)合： 圖中b表示的是目的基因與運載體的結(jié)合。 工具： 限制酶：圖中EcoR這種限制酶所識別的序列是GAATTC，切點位于G與A之間；從圖中能夠看出提取目的基因B和切開質(zhì)粒A所用的是同一種限制酶。 DNA連接酶：此酶用于質(zhì)粒A與目的基因B的結(jié)合過程，形成重組DNA分子C。,(3)將目的基因?qū)胧荏w細胞： 圖中c過程表示將目的基因?qū)胧荏w細胞中，此過程不存在堿基互補配對；有可能將目的基因?qū)胧荏w細胞的染色體DNA上，目的基因?qū)⒃谒拗骷毎袕?fù)制和表達。 (4)目的基因的檢測與鑒定： 檢測：根據(jù)標(biāo)記基因或分子雜交技術(shù)檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細胞。 鑒定：受體細胞是否表現(xiàn)出特定性狀，如棉花抗蟲性狀的表現(xiàn)。,考向一 基因工程的工具 例1 如圖是基因工程主要技術(shù)環(huán)節(jié)的一個基本步驟，這一步驟需用到的工具是( ),ADNA連接酶和解旋酶 BDNA聚合酶和限制性核酸內(nèi)切酶 C限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶 DDNA聚合酶和RNA聚合酶 思路點撥,解析 目的基因和運載體結(jié)合所需基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶和基因的“針線”DNA連接酶。此過程不涉及DNA復(fù)制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。 答案 C 【方法規(guī)律】 基因工程中的酶與化學(xué)鍵 (1)基因工程三種工具中，限制酶和DNA連接酶是兩種酶工具，前者是切割磷酸二酯鍵的，后者是連接磷酸二酯鍵的。 (2)限制酶和DNA連接酶都是一類酶，而不是一種。 (3)氫鍵的斷裂和重新形成與限制酶和DNA連接酶無關(guān)，氫鍵的形成不需要酶的作用。 (4)DNA連接酶無識別的特異性，能恢復(fù)兩核苷酸間的磷酸二酯鍵，將兩個DNA片段連接起來。,考向二 基因工程的過程及應(yīng)用 例2 酵母菌的維生素、蛋白質(zhì)含量高，可用于生產(chǎn)食品和藥品等。科學(xué)家將大麥細胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，獲得的啤酒酵母菌可產(chǎn)生LTP1蛋白，并釀出泡沫豐富的啤酒?；镜牟僮鬟^程如下圖：,(1)該技術(shù)定向改變了酵母菌的性狀，這在可遺傳的變異的來源中屬于_。 (2)本操作中為了將LTP1基因?qū)虢湍妇毎麅?nèi)，所用的運載體是_。 (3)要使運載體與LTP1基因連接，首先應(yīng)使用_進行切割。 (4)切割完成后，利用_將運載體與LTP1基因連接。 (5)飲用轉(zhuǎn)基因的酵母菌釀造的啤酒安全嗎？ _,思路點撥,解析 (1)由于基因工程利用定向技術(shù)克服了遠緣雜交不親和的障礙，使原本不在一起的基因組合到一起，使生物具有特定性狀，其原理應(yīng)為基因重組。(2)運載體取自大腸桿菌的質(zhì)粒(見圖)。(3)(4)基因工程中的剪刀為限制酶，兩個序列相同、能互補配對的黏性末端可用DNA連接酶“縫合”。(5)可以從正、反兩個角度考慮。轉(zhuǎn)基因的酵母菌釀造的啤酒對人類的健康有害，因為：轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物中的毒素可引起人類急、慢性中毒或產(chǎn)生致癌、致畸、致突變作用；產(chǎn)物中可能含有致敏物質(zhì)使人類機體產(chǎn)生過敏反應(yīng)。(或答對人體安全，因為：兩種食品成分相同，目前還未找到不安全的證據(jù))(合理即可),答案 (1)基因重組 (2)質(zhì)粒 (3)限制性核酸內(nèi)切酶 (4)DNA連接酶 (5)反對觀點：不安全，轉(zhuǎn)基因食品可能會損傷人體的消化系統(tǒng)，破壞人體免疫系統(tǒng) 贊成觀點：安全，轉(zhuǎn)基因食品與非轉(zhuǎn)基因食品成分相同，不會對人體健康產(chǎn)生影響(目前還未找到不安全的證據(jù)，回答上述兩種觀點之一即可) 【方法規(guī)律】 (1)切割運載體和目的基因時需用同一種限制酶，才能獲得相同的黏性末端。 (2)四個步驟中只有第三步將目的基因?qū)胧荏w細胞不涉及堿基互補配對。 (3)對目的基因的檢測和鑒定雖然是分子水平上的，但都是在體外進行的。,1基因工程是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。其原理是基因重組。 2基因工程的操作工具有限制酶、DNA連接酶和運載體。 3一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。DNA連接酶的作用是將目的基因和運載體連接成重組DNA分子。,4運載體是將外源基因送入受體細胞，常用的運載體有質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等。 5基因工程的四個步驟是：提取目的基因、目的基因與運載體結(jié)合，將目的基因?qū)胧荏w細胞、目的基因的檢測與鑒定。 6基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)、環(huán)境保護等方面具有美好的應(yīng)用前景。,1下列關(guān)于基因工程的敘述，錯誤的是( ) A基因工程的生物學(xué)原理是基因重組 B通過基因工程技術(shù)能夠定向改造生物的遺傳性狀 C整個過程都需要酶的催化 D基因工程屬于分子水平的操作 C 目的基因的導(dǎo)入及目的基因的檢測與鑒定等步驟可以不需酶的催化。,2質(zhì)粒是基因工程最常用的運載體，下列有關(guān)質(zhì)粒的說法正確的是( ) A質(zhì)粒不僅存在于細菌中，某些病毒也具有 B細菌的基因只存在于質(zhì)粒上 C質(zhì)粒為小型環(huán)狀DNA分子，存在于核(區(qū))外的細胞質(zhì)基質(zhì)中 D質(zhì)粒是基因工程中的重要工具酶之一 C 質(zhì)粒存在于許多細菌以及酵母菌等生物中，是細胞染色體外能夠自我復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子，在病毒、動植物細胞中是不存在的，故A錯誤；細菌的基因除少部分在質(zhì)粒上外，大部分在擬核中的DNA分子上，故B錯誤。,3工程菌在降解有毒有害化合物、吸收環(huán)境重金屬、分解泄露石油、處理工業(yè)廢水等方面發(fā)揮著重要作用。下列屬于工程菌的是( ) A通過X射線處理后，青霉素產(chǎn)量明顯提高的青霉菌 B通過細胞雜交技術(shù)獲得繁殖快的酵母菌 C為抗蟲棉培育提供抗蟲基因的蘇云金桿菌 D通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育的能夠分解多種石油成分的細菌 D 通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育的能夠分解多種石油成分的細菌屬于工程菌。,4采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是( ) 將毒素蛋白注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的DNA序列與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細菌，用該細菌感染棉的體細胞，再進行組織培養(yǎng) 將編碼毒素蛋白的DNA序列與細菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵 A B C D,C 基因工程一般要經(jīng)歷四個步驟：提取目的基因、目的基因與運載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細胞及目的基因的檢測和鑒定。所以在導(dǎo)入目的基因前，首先要獲得目的基因即本題中的編碼毒素蛋白的DNA序列，然后要將目的基因與運載體結(jié)合即與細菌質(zhì)粒重組。完成上述兩步以后才將目的基因?qū)胧荏w細胞即棉的體細胞或受精卵，目的基因?qū)胧荏w細胞后，可隨受體細胞的繁殖而復(fù)制，所以上述操作是正確的。,5下列關(guān)于基因工程安全性的說法中不正確的是( ) A轉(zhuǎn)基因作物的基因可通過花粉擴散到它的近親作物上，可能出現(xiàn)對農(nóng)業(yè)不利的“超級植物” B雜草、害蟲從它的近親獲得抗性基因，可能破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 C轉(zhuǎn)基因必須在人為控制下才能完成，自然條件下基因污染是不增殖和不擴散的 D轉(zhuǎn)基因食品轉(zhuǎn)入的蛋白質(zhì)是新蛋白時，這些異種蛋白有可能引起人食物過敏 C 基因工程引起的基因污染，是可增殖和擴散的。,謝謝觀看！,