【人教版】高中生物必修二《 6_2 基因工程及其应用》课件1 20页

Content 第二节 基因工程及其应用 一、基因工程的原理 基因工程的别名 基因拼接技术或 操作对象 操作水平 水平 优点 可 改造生物的遗传性状 定向地 DNA重组技术 基因 DNA分子 1.含义 2.三种工具 a.识别特定的 序列 b.在 上切割DNA分子 (1)基因的 “剪刀” 名称： 。 特点 特定的切点 限制性核酸内切酶 核苷酸 (2)基因的“针线” a.名称： 酶。 b.作用：连接 和 之间的缺口。 (3)基因的运载体 a.作用：将外源基因导入 。 b.种类：质粒、 、 等。 c.质粒：存在于许多 以及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够 的 。 3.基因工程的步骤 (1) ；(2)目的基因与 结合；（3）将目的基因导入 ；（4）目的基因的 。 二、基因工程的应用 1.基因工程与作物育种 （1）目的：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种 的作物新品种。 （2）实例： 的转基因抗虫棉。 （3）意义：抗虫基因作物的使用不仅减少了 ，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染。 农药的 DNA连接 脱氧核糖 磷酸 受体细胞 噬菌体 动植物病毒 细菌 自主复制 环状DNA分子 提取目的基因 运载体 受体细胞 检测与鉴定 抗逆性 抗棉铃虫 用量 2.基因工程与药物研制 （1）实例：用基因工程方法生产胰岛素。 （2）过程：胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子 ，并且在大肠杆菌内获得成功的 。 3.基因工程与环境保护 实例：利用转基因细菌 ，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等。 三、转基因生物和转基因食品的安全性 1.两种观点 （1）转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制。 （2）转基因生物和转基因食品是安全的，应该 。 2.我国的态度：十分重视转基因生物及其产品的 安全性问题。 大范围推广 重组 表达 降解有毒有害的化合物 Content 学点一 基因工程的原理 1.基因工程的概念 通俗地说，基因工程就是按照人们的意愿，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，定向地改变生物的遗传性状。 2.基因工程的原理 基因工程是把一种生物的某种基因作为整体转移到另一种生物体的细胞内，基因仍然具有一定的独立性和完整性，基因的结构基本没有变化，只是位置发生了变化，所以应该属于基因重组。 Content 3.基因的“剪刀”——限制酶 (1)作用与特性：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，即限制酶具有专一性和特异性。 (2)作用结果：一般产生黏性末端（碱基能互补配对）。 说明：①限制酶切割的是脱氧核苷酸之间的化学键,不是碱基之间的氢键。②目的基因的两端一般都具有黏性末端。③限制酶切割目的基因不一定都产生黏性末端，也可能产生平末端。 4.基因的“针线”——DNA连接酶 作用：将不同DNA分子的两个相同的黏性末端连接起来。 说明：DNA连接酶连接的是磷酸和脱氧核糖之间的化学键，而不是碱基之间的氢键。 5.基因的运输工具——运载体 (1)作用：①与含有外源基因(即目的基因)的DNA片段结合,将外源基因送入受体细胞中。②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。 （2）作为载体需要具备的条件：①能够在宿主细胞中复制并稳定保存；②具备多个限制酶切点，便于与外源基因连接；③具有某些标记基因,便于进行筛选。 （3）常见的种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等。 质粒是一种能在细胞染色体外自主复制的很小的环状DNA分子，存在于细菌和酵母菌等许多生物中。 说明：外源DNA是很难直接透过细胞膜进入受体细胞的,即使能进入受体细胞，也会受到细胞内限制酶的作用而分解。 Content 6.基因工程的操作步骤 Content 【例1】 科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴的生物技术——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 D 【解析】基因工程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。 Content DNA 连接酶 DNA 聚合酶 作用 连接两个 DNA 双链片段间的两个缺口 连接单个脱氧核苷酸形成子链 模板 相同点 都能形成磷酸二酯键，化学本质都是 1.基因工程引起的生物变异是 的。 2.根据所学知识填写下表。 蛋白质 定向 不需要 需要 Content 1.以下有关基因工程的叙述，正确的是 ( ) A.基因工程是细胞水平上的生物工程 B.基因工程的产物对人类都是有益的 C.基因工程产生的变异属于人工诱变 D.基因工程育种的优点之一是目的性强 D 学点二 基因工程的应用 １.基因工程与作物育种 （１）目的：把各种优良基因通过基因工程导入生物体内，从而改变生物的遗传特性，培育出新品种。 ①培育高产、稳产、具有优良品质的农作物。 ②培育各种抗逆性的作物新品种。 （2）优点：降低生产成本、减少农药的使用对环境造成的污染，提高农作物对不良环境的适应能力。 ２.基因工程与药物研制 把控制产生基因药物的基因通过基因工程转移到另一种生物（一般是微生物）体内，从而获得各种高质量、低成本的药物。例如胰岛素、干扰素以及预防乙肝的疫苗等。 ３.基因工程与环境保护 利用转基因细菌溶解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，处理工业废水，检测环境中病毒的含量，生产超级细菌等。 Content 【例2】 下列关于基因工程成果的概述，错误的是 （ ） A.在医药卫生方面，主要用于生产药品和诊断治疗疾病 B.在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物 C.在畜牧业上主要的目的是培育体型巨大、品质优良的动物 D.在环境保护方面主要用于环境监测和对被污染环境的净化 C 【解析】基因工程技术在畜牧业上的应用主要目的是能产生人们所需要的各种品质优良的动物，如具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量皮毛等品质的动物。 Content 1.转基因生物是指细胞内转入了 的生物。 2.基因工程成功的标志是 。 2.具有很强抗药性的害虫，体内酯酶活性很高，该酶可催化分解有机磷 农药。近年来，科学家已将控制酯酶合成的基因分离出来，并将其导 入细菌体内，经过这样处理的细菌仍能分裂繁殖，导入基因能不断地 得到表达。该成果的重要意义是 （ ） A.用于杀灭害虫 B.处理农药残留污染 C.保护害虫天敌 D.促进植株生长 获得了目的基因的产物 外源基因 B 学点三 转基因生物和转基因食品的安全 １.转基因生物 转基因生物包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物，它们在农业、工业、医药等领域都有广泛的应用。 ２.转基因食品 用转基因生物生产或制造的食品、食品原料以及食品添加剂等都称为转基因食品。 ３.转基因食品的安全性 人类在改造生物、创造生物时，也感到不安与困惑，这主要表现在： （１）转基因作物在代谢中会产生一些有毒物质，对人体和动物的健康造成一定的危害。 （２）转基因生物中的抗病毒基因可能与其他病毒发生重组，产生超级病毒，给生物界带来巨大的灾难。 Content 【例3】 生物工程技术可实现基因在微生物、动物、植物之间的转移， 甚至可将人工合成的基因导入植物体内，培育出自然界没有的新类 型。针对这项技术，下列说法中不正确的是 （ ） A.可丰富生物多样性 B.自然界中的生物共用一套遗传密码 C.转基因作物一旦成功，就可成为商品，丰富人们的食物 D.也可以破坏生物的多样性 C 【解析】生物工程技术之所以能实现基因在微生物、动物、植物之间的转移，是因为不同生物的DNA分子的结构是相同的，而且自然界中的所有生物共用一套遗传密码。但是，由于转基因生物具备了某些特殊的性状，增强了它们在该地区的竞争能力，所以转基因生物会威胁其他生物的生存，破坏生物的多样性。转基因农作物研究，从实验室走向大田实验及产品商品化都要有相应法规或进行严格监控，不能立即成为商品。 Content 转基因生物的优缺点主要体现在以下几个方面： １.优点 （１）解决粮食短缺问题,节省 ，降低粮食售价； （２）减少农药使用量，从而减少 ； （３）增加食物营养，提高附加值；增加食物种类，提升食物品质； （４）促进生产效率，带动相关产业发展。 ２.缺点 （１）可能产生新毒素和新过敏原； （２）可能产生抗除草剂的杂草； （３）可能使疾病的散播跨越 障碍； （４）可能破坏农作物的生物多样性，干扰生态系统的稳定性。 生产成本 环境污染 物种 Content 3.基因工程产物可能存在着一些安全性问题,但不必担心 （ ） A.三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交,进而导致自然种群被淘汰 B.运载体的标记基因(如抗生素基因)可能指导合成有利于抗性进化 的产物 C.目的基因(如杀虫基因)本身编码的产物可能会对人体产生毒性 D.目的基因通过花粉的散布转移到其他植物体内,从而可能打破生态 平衡 A Content 比较项目 基因重组 基因工程 不同点 概念 在生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合 利用分子生物学和基因工程手段，将某种生物的基因转移到其他生物中，使原物种出现不具有的新性状 重组 方式 同一物种的不同基因 不同物种间的不同基因 繁殖 方式 有性生殖 无性生殖 变异 大小 小 大 意义 是生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义 使人类能按自己的意愿定向地改变基因结构，培育出新品种 相同点 都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变异 1.基因重组与基因工程有什么关系 Content 2.利用所学知识尝试构建三维知识体系