人教版生物必修二6.2基因工程及其应用
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人教版生物必修二6.2基因工程及其应用

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时间:2021-05-31

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资料简介
第6章 从杂交育种到基因工程 第1节 基因工程及其应用 1.基因工程的概念 2.基因工程的操作工具 3.基因工程操作的基本步骤 学习目标: 转入人胰岛素基因的大肠杆菌 问题探讨 图中可不是普通的细菌,它 是“嫁接”了人胰岛素基因 的工程菌。虽然看起来与普 通细菌没有什么不同,但它 能大量合成人胰岛素,用来 治疗糖尿病,使胰岛素的生 产成本大大降低。 1、为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生 物上? 2、这种“嫁接”对品种的改良有什么意义? 3、推测这种“嫁接”怎样能实现? ①不同生物的DNA在空间结构上一致 ②几乎所有的生物都共用一套遗传密码 可定向改造生物 目的基因供体细胞 受体细胞 获得新性状 1.原理: 2.操作水平: 3.转基因的结果: 4.优点: ①克服了远缘杂交不亲和的障碍; ②周期短;③目的性强。 一、基因工程的概念 定向地改造生物的遗传性状, 获得人类所需要的品种。 基因重组 DNA分子水平 4 阅读教材思考: ①基因的“剪刀”的全称和简称是什么? ②限制酶有何特点?其中两个“特定”是指什么? 请举例说明。 ③限制酶切割的是DNA分子的什么部位?切割后产 生什么结果? ④基因的“针线”---DNA连接酶连接的是脱氧核 糖与磷酸,还是连接互补的碱基对? ⑤目前常用的运载体有哪些? ⑥质粒有何特点? 二、基因工程操作的基本工具 5 (3)作用于:磷酸二酯键 1.限制性核酸内切酶(简称限制酶) 二、基因工程的操作工具 (1)来源: (2)特性: (4)切割结果: 黏性末端 黏性末端 1、限制酶(EcoRⅠ)作用过程 1.如果几个不同的DNA被同一种限制酶切断是 否具有相同的黏性末端? 思考: 黏性末端一般不同2.用不同的限制酶呢? 具有 3.某个基因用限制酶切断一次形成几个切口? 可产生几个黏性末端? 一个切口,产生两个黏性末端。 尝试写出下列序列受EcoRI限制酶 作用后产生的黏性末端练一练 CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA GAATTCCGTAGAATTCGGATT GGCATCTTAA AATTCCGTAG G CTTAA AATTCGGATT GCCTAA CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GAAGTACTTAAGGGATT CTTCATGAATTCCCTAA 作用:将两个具有相同黏性末端的DNA连接起来, 使之成为一个完整的DNA分子。 2.DNA连接酶 作用位点:相邻的两个脱氧核苷酸的切口。 即生成:磷酸二酯键 基因的针线:DNA连接酶 G A A T T C C T T A A G G A A T T C C T T A A G G C T T A A A A T T C G G C T T A A A A T T C G G C T T A A A A T T C G 用同种限制酶切割 DNA连接酶连接 的是DNA骨架上 的缺口,不是碱 基间的氢键 (2)种类: (3)质粒存在于许多细 菌和酵母菌等生物中, 是拟核或细胞核外能够 自主复制的很小的环状 DNA分子.  标记基 因,便 于进行 检测。 3. 运载体 (1)作用: 将外源基因送入受体细胞 质粒、噬菌体和动植物病 毒等 13 CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAA AATTCCGTAG GGCATCTTAA AATTCCGTAG 第一步:获取目的基因 重组DNA 第二步:构建基因表达载体 第三步:将目的基因导入受体细胞 导入 扩增 常用的受体细胞: 菌类和动植物细胞 第四步:目的基因的表达和检测   大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的 受体细胞中真正摄入了目的基因的很少,必须将它 从中检测出来。 将每个受体细胞单独培养形成菌落,检测菌落 中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的 菌落,保留有表达产物的进一步培养、研究。 无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物 1、基因工程与作物育种 1993年,中国农业科学院的科 学家成功地培育出了抗棉铃虫 的转基因抗虫棉,抗虫的基因 来自苏云金杆菌。苏云金杆菌 形成的伴胞晶体是一种毒性很 强的蛋白质晶体,能使棉铃虫 等鳞翅目害虫瘫痪致死。科学 家将编码这个蛋白质的基因导 入作物,使作物自身具有抵御 虫害的能力。 四、基因工程的应用 生长快、肉质好的转基因 鱼(中国) 乳汁中含有人生长激素的 转基因牛(阿根廷) 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 转鱼抗寒基 因的番茄 2、基因工程与药物研制 我国生产的部分基因 工程疫苗和药物   许多药品的生产 是从生物组织中提取 的。受材料来源限制 产量有限,其价格往 往十分昂贵。   微生物生长迅速,容易控制,适于大规模 工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基 因导入微生物细胞内,让它们产生相应的药物, 不但能解决产量问题,还能大大降低生产成本。   胰岛素从猪、牛等动物的胰 腺中提取,100Kg胰腺只能提取 4-5g的胰岛素,其产量之低和价 格之高可想而知。   将合成的胰岛 素基因导入大肠杆 菌,每2000L培养液 就能产生100g胰岛 素!使其价格降低 了30%-50%! 3、 环境保护  基因工程做成的“超级 细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。   通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类, 用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石 油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、 镉等重金属,分解DDT等毒害物质。 4、转基因生物和转基因食品的安全性 当人类拥有了只有大自然才拥有 的改造生物、创造生物的能力时, 也感到了不安与困惑。人类是否 有权按照自已的意愿操纵地球上 的生命?人类创造的转基因生物、 转基因食品是否会危害整个生物 圈,包括人类自身? 我国的行动 2001年5月,国务院公布《农业转基因生物安全 管理条例》,对农业转基因生物的研究和试验、 生产和加工、经营和进出口等作了具体规定。 转基因抗虫棉、耐贮藏番茄、抗病毒甜椒及基因 工程疫苗等已获得生产应用安全证书。 如 何 获 得? 英国剑桥大学的研究小组正在培育一种“生物发光树”,它就非常类似于科幻 电影《阿凡达》中的生物发光感应植物。研究小组正在研制一种特殊的基因,这种 基因具备萤火虫的生物发光特征,可植入不同类型的生物体。 26 几种常见育种方法的比较 育种 方法 杂交 育种 单倍体 育种 多倍体 育种 诱变 育种 基因工 程育种 基本 原理 方法 优点 缺点 实例 杂交→自交 →选优 基因重组 不同个体的优良 性状可集中到同 一个个体上 育种时间长,需及 时发现优良性状 杂交水稻 中国荷斯坦 牛 花药离体培养、 秋水仙素诱导 加倍 染色体变 异 明显缩短育种 年限,后代一 般都为纯种 技术复杂,需与 杂交育种配合 普通小麦花 药离体培养 秋水仙素处理萌 发的种子、幼苗 染色体变 异 植物茎杆粗 壮,果实、 种子大,营 养高 发育延迟, 结实率低 无籽西瓜 物理或化学方 法处理动植物 、微生物 基因突变 提高变异频率,大 幅度改良某些性状, 加速育种进程 有利变异少,需要 处理大量实验材料, 具有不确定性 青霉菌高产 菌株的培育 黑农五号大 豆 基因重组 将一种生物特定 基因转移到另一 种生物体内 定向地改造 生物的遗传 性状 可能引起生 态危机,技 术难度大 转基因抗 虫棉、胰 岛素 ⒈要使目的基因与对应的载体重组,所需的两种酶是 ( )  ①限制酶   ②连接酶  ③解旋酶   ④还原酶    A.①②   B.③④  C.①④  D.②③ ⒉实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从 供体细胞内分离出来,这要利用限制性内切酶。一种限 制性内切酶能识别DNA分子的GAATTC顺序,切 点在G和A之间,这是利用了酶的(  ) A.高效性      B.专一性    C.多样性      D.催化活性易受外界影响 A B 3.使目的基因与对应的运载体重组,所需的两种酶是 ( )  ①限制酶②DNA连接酶③解旋酶④还原酶     A. ①② B. ③④ C. ①④ D. ②③ 4.限制性核酸内切酶EcoRI,能识别DNA分子中的GAATTC 序列,切点在G与A之间这是应用了酶的 (   )  A.高效性  B.专一性  C.多样性  D.催化活性受外界条件影响 5.下列哪一项不是基因工程所必需的(  )  A.纤维素酶   B.限制性核酸内切酶  C.基因运载体 D.DNA连接酶 B A A 29

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