时基因重组与重组DNA技术学习教案

1、时时 基因重组基因重组(zhn z)与重组与重组(zhn z)DNA技术技术第一页，共53页。第1页/共53页第二页，共53页。第2页/共53页第三页，共53页。第第2课时基因重组课时基因重组(zhn z)与重组与重组(zhn z)DNA技术技术第3页/共53页第四页，共53页。1基因重组是指生物体在进行有性生基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中控制不同性状的基因重新组殖的过程中控制不同性状的基因重新组合的过程。合的过程。2基因重组既包括减数分裂过程中非基因重组既包括减数分裂过程中非同源染色体上非等位基因间的自由组合，同源染色体上非等位基因间的自由组合，又包括同源染色体非姐妹染色单体交叉又

2、包括同源染色体非姐妹染色单体交叉互换所致互换所致(su zh)的染色单体上基因的的染色单体上基因的组成和排列次序的改变。组成和排列次序的改变。第4页/共53页第五页，共53页。3基因重组只发生于有性生殖基因重组只发生于有性生殖(yuxng shngzh)产生产生配子的过程中，它既是生物进化的配子的过程中，它既是生物进化的源泉，又是形成生物多样性的重要源泉，又是形成生物多样性的重要原因之一。原因之一。4重组重组DNA技术是指将从一个生技术是指将从一个生物物体内分离得到或人工合成的目的基体内分离得到或人工合成的目的基因，导入另一个生物体中，使后者因，导入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达

3、所需产物获得新的遗传性状或表达所需产物的技术。的技术。第5页/共53页第六页，共53页。5在重组在重组(zhn z)DNA的过程的过程中需要中需要有能在特定位置上切割有能在特定位置上切割DNA分子分子的限制性内切酶和能将的限制性内切酶和能将DNA片段片段连接起来的连接起来的DNA连接酶。连接酶。6重组重组(zhn z)DNA技术的一技术的一般过程般过程包括：分离目的基因、选择基因工包括：分离目的基因、选择基因工程载体程载体体外重组体外重组(zhn z)DNA导入目的基因导入目的基因筛选培筛选培养受体细胞养受体细胞目的基因表达。目的基因表达。第6页/共53页第七页，共53页。第7页/共53页第八

4、页，共53页。自读教材自读教材(jioci)夯夯基础基础 1基因重组发生范围基因重组发生范围填空填空 只有进行只有进行(jnxng) 的生物才能发生基因重组，它的生物才能发生基因重组，它是指控制不同性状的基因是指控制不同性状的基因 的过程。的过程。有性生殖有性生殖(yuxng shngzh)重新组合重新组合第8页/共53页第九页，共53页。2基因重组基因重组(zhn z)的类的类型型填表填表类型类型发生时期发生时期发生原因发生原因自由组合型自由组合型 上非等位基因上非等位基因随非同源染色体自由组合而随非同源染色体自由组合而组合组合交叉互换型交叉互换型 的 等 位 基 因的 等 位 基 因随随

5、的的交换而交换交换而交换减数减数(jin sh)第一次分裂后期第一次分裂后期非同源非同源(tn yun)染色体染色体减数第一次分裂四减数第一次分裂四分体时期分体时期同源染色体上同源染色体上四分体非姐妹染色单体四分体非姐妹染色单体第9页/共53页第十页，共53页。 3基因重组的意义基因重组的意义填空填空(tinkng) 基因重组与基因突变和染色体变异一样，既是基因重组与基因突变和染色体变异一样，既是 的源的源泉，又是形成泉，又是形成 的重要原因之一。的重要原因之一。生物进化生物进化生物生物(shngw)多样性多样性第10页/共53页第十一页，共53页。 1源于同一源于同一(tngy)父母的兄弟姐

6、妹间其长相各有特点，其父母的兄弟姐妹间其长相各有特点，其主要原因是什么？同卵双胞胎间的差异是如何造成的？主要原因是什么？同卵双胞胎间的差异是如何造成的？ 提示：同胞兄弟姐妹间差异的主要原因是提示：同胞兄弟姐妹间差异的主要原因是“基因重组基因重组”。同卵。同卵双胞胎间的差异主要源于后天环境及营养等。双胞胎间的差异主要源于后天环境及营养等。第11页/共53页第十二页，共53页。 2基因突变，基因重组与染色体变异，哪一类变异发生频基因突变，基因重组与染色体变异，哪一类变异发生频率最低，哪一类变异最常发生？哪类变异引发的性状改变最剧率最低，哪一类变异最常发生？哪类变异引发的性状改变最剧烈？烈？ 提示提

7、示(tsh)：基因突变发生的频率最低，基因重组最常发：基因突变发生的频率最低，基因重组最常发生，染色体变异引发的性状改变最大。生，染色体变异引发的性状改变最大。 3洋葱根尖细胞分裂过程中可发生哪些类型的变异？洋葱根尖细胞分裂过程中可发生哪些类型的变异？ 提示提示(tsh)：洋葱根尖细胞进行的是有丝分裂，它不能发生：洋葱根尖细胞进行的是有丝分裂，它不能发生基因重组，但可能发生基因突变或染色体变异。基因重组，但可能发生基因突变或染色体变异。第12页/共53页第十三页，共53页。跟随名师跟随名师(mn sh)解解疑难疑难基因突变、基因重组基因突变、基因重组(zhn z)、染色体变异的比、染色体变异的

8、比较较比较项目比较项目基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异变异的本质变异的本质基因的分子结构基因的分子结构发生改变发生改变原 有 基 因 的原 有 基 因 的重新组合重新组合染 色 体 结 构染 色 体 结 构或 数 目 发 生或 数 目 发 生改变改变发生时间发生时间有丝分裂间期和有丝分裂间期和减数分裂间期减数分裂间期减 数 第 一 次减 数 第 一 次分 裂 前 期 和分 裂 前 期 和后期后期细 胞 分 裂 间细 胞 分 裂 间期或分裂期期或分裂期第13页/共53页第十四页，共53页。比较项目比较项目基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异适适用用范范围围生物

9、生物种类种类所有生物均可所有生物均可发生发生自 然 状 态自 然 状 态下 ， 真 核下 ， 真 核生物生物真核生物细真核生物细胞增殖过程胞增殖过程均可发生均可发生生殖生殖类型类型无性生殖、有无性生殖、有性生殖性生殖有性生殖有性生殖无性生殖、无性生殖、有性生殖有性生殖第14页/共53页第十五页，共53页。比较项目比较项目基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异产生结果产生结果 产生新的基因产生新的基因产生新基因型，产生新基因型，没产生新基因没产生新基因没产生新基因，基没产生新基因，基因数目或顺序发生因数目或顺序发生变化变化鉴定方法鉴定方法光镜下均无法检出，可根据是光镜下均无法检出，

10、可根据是否有新性状或新性状组合确定否有新性状或新性状组合确定光镜下可检出光镜下可检出应用应用诱变育种诱变育种杂交育种杂交育种单倍体、单倍体、多倍体育种多倍体育种第15页/共53页第十六页，共53页。比较项目比较项目基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异联系联系三者均属于可遗传变异，都为生物的进化提供了三者均属于可遗传变异，都为生物的进化提供了原材料原材料基因突变产生新的基因，是生物变异的根本来源基因突变产生新的基因，是生物变异的根本来源基因突变是基因重组的基础基因突变是基因重组的基础基因重组是形成生物多样性的重要原因之一基因重组是形成生物多样性的重要原因之一第16页/共53页第十

11、七页，共53页。 特别提醒特别提醒关注几个关注几个“唯一唯一” (1)唯一产生新基因的变异为基因突变；唯一产生新基因的变异为基因突变； (2)唯一仅发生于有性生殖过程中的变异为基因重组；唯一仅发生于有性生殖过程中的变异为基因重组； (3)唯一可发生于所有唯一可发生于所有(suyu)生物生物(病毒、原核生物、真核生物病毒、原核生物、真核生物)的的变异也为基因突变；变异也为基因突变； (4)唯一可在光学显微镜下检出的变异为染色体变异。唯一可在光学显微镜下检出的变异为染色体变异。第17页/共53页第十八页，共53页。自读教材自读教材(jioci)夯基夯基础础 1重组重组DNA技术及相关工具技术及相关

12、工具判断正误判断正误 (1)限制性内切酶和限制性内切酶和DNA连接酶的基本组成连接酶的基本组成(z chn)单位均单位均为四种脱氧核苷酸。为四种脱氧核苷酸。 ( ) (2)在重组在重组DNA过程中，过程中，DNA连接酶的作用在于能在特定位置连接酶的作用在于能在特定位置上切割上切割DNA分子，限制性内切酶的作用在于能将分子，限制性内切酶的作用在于能将DNA片段连接起片段连接起来。来。 ( )第18页/共53页第十九页，共53页。 (3)重组重组DNA技术是指将目的基因导入另一个生物体中，技术是指将目的基因导入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达所需要的产物的技术。使后者获得新的遗传性状或

13、表达所需要的产物的技术。 ( ) (4)重组重组DNA技术中所导入的目的基因必须技术中所导入的目的基因必须(bx)从另一从另一生物体内分离获得。生物体内分离获得。 ( )第19页/共53页第二十页，共53页。2操作的一般操作的一般(ybn)步骤步骤填填空空第20页/共53页第二十一页，共53页。 3基因工程的应用基因工程的应用填空填空 (1)基因工程在基因工程在 的生产中已显示出巨大的应用价值如的生产中已显示出巨大的应用价值如治疗糖尿病的治疗糖尿病的 ，防治乙肝的，防治乙肝的 等已广泛应用。等已广泛应用。 (2)使人类按照自己的愿望使人类按照自己的愿望 地改造生物。地改造生物。 (3)基因工程

14、已广泛应用于医、农、林、牧、渔和基因工程已广泛应用于医、农、林、牧、渔和 等许多等许多(xdu)方面。方面。特殊特殊(tsh)蛋白质蛋白质胰岛素胰岛素定向定向(dn xin)环境保护环境保护疫苗疫苗第21页/共53页第二十二页，共53页。 1若想让植物细胞生产出动物蛋白，可采用何种若想让植物细胞生产出动物蛋白，可采用何种育种技术？采用杂交育种或诱变育种技术可以吗？育种技术？采用杂交育种或诱变育种技术可以吗？ 提示：要想让植物细胞生产出动物蛋白，可采用提示：要想让植物细胞生产出动物蛋白，可采用DNA重组重组(zhn z)技术。由于植物与动物间远源杂交技术。由于植物与动物间远源杂交不亲合，故不可采

15、用杂交育种技术；由于诱变育种只不亲合，故不可采用杂交育种技术；由于诱变育种只能产生原基因的等位基因，故不能采用诱变育种技术。能产生原基因的等位基因，故不能采用诱变育种技术。第22页/共53页第二十三页，共53页。 2目的基因和载体为什么需用同一种限制性内切酶进行切割？目的基因和载体为什么需用同一种限制性内切酶进行切割？ 提示：因为被同一种限制性内切酶切割后，目的基因和载体提示：因为被同一种限制性内切酶切割后，目的基因和载体具有相同具有相同(xin tn)的黏性末端。的黏性末端。 3试讨论为什么不能将目的基因直接导入受体细胞？试讨论为什么不能将目的基因直接导入受体细胞？ 提示：外源基因直接进入受

16、体细胞，会被受体细胞内的酶分提示：外源基因直接进入受体细胞，会被受体细胞内的酶分解掉。解掉。第23页/共53页第二十四页，共53页。跟随跟随(n su)名师名师解解疑难疑难1对重组对重组(zhn z)DNA技术的技术的理解理解基因工程的别名基因工程的别名基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术操作环境操作环境生物体外生物体外操作对象操作对象基因基因操作水平操作水平DNA分子水平分子水平基本过程基本过程剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达结果结果产生人类需要的基因产物或生物性状产生人类需要的基因产物或生物性状第24页/共53页第二十五页，共53页。2重组重组DNA技术的操作技术的操作(co

17、zu)工具工具操作工具名称操作工具名称 化学本质化学本质作用作用限制性内切限制性内切酶酶(限制酶限制酶)蛋白质蛋白质识别特定的核苷酸序列，在特定识别特定的核苷酸序列，在特定的切点切割的切点切割DNA分子，获取目的分子，获取目的基因基因DNA连接酶连接酶蛋白质蛋白质连接脱氧核糖和磷酸形成的骨架连接脱氧核糖和磷酸形成的骨架缺口缺口载体载体DNA与目的基因结合并导入受体细胞与目的基因结合并导入受体细胞第25页/共53页第二十六页，共53页。3重组重组DNA技术操作技术操作(cozu)的基本步的基本步骤骤第26页/共53页第二十七页，共53页。第27页/共53页第二十八页，共53页。4基因重组基因重组

18、(zhn z)与重组与重组(zhn z)DNA技术的比较技术的比较比较项目比较项目基因重组基因重组重组重组DNA技术技术不不同同点点概念概念在生物体进行有在生物体进行有性生殖的过程中，性生殖的过程中，控制不同性状的控制不同性状的基因的重新组合基因的重新组合将从一个生物体内分离得将从一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因到或人工合成的目的基因导入另一个生物体中，使导入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或后者获得新的遗传性状或表达所需要的产物的技术表达所需要的产物的技术重组重组基因基因同一物种的不同同一物种的不同基因基因不同物种间的不同基因不同物种间的不同基因繁殖繁殖方式方式有性生殖有性生殖

19、无性生殖无性生殖第28页/共53页第二十九页，共53页。比较项目比较项目基因重组基因重组重组重组DNA技术技术不不同同点点变异变异大小大小小小大大意义意义是生物变异的来源之是生物变异的来源之一，对生物的进化有一，对生物的进化有重要意义重要意义使人类有可能按自己的使人类有可能按自己的意愿定向地改造生物，意愿定向地改造生物，培育出新品种培育出新品种相同点相同点都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变异产生变异第29页/共53页第三十页，共53页。 特别特别(tbi)提醒提醒目的基因的转运工具目的基因的转运工具运载体必须具备的条运载体必须具备的条件：件：

20、a.能在宿主内稳定保存并大量复制；能在宿主内稳定保存并大量复制；b.有多个限制酶切位点，以便有多个限制酶切位点，以便与外源基因连接；与外源基因连接；c.有标记基因，便于筛选。有标记基因，便于筛选。第30页/共53页第三十一页，共53页。第31页/共53页第三十二页，共53页。 例例1下列生物技术或生理过程没有发生基因下列生物技术或生理过程没有发生基因(jyn)重重组的是组的是 ()第32页/共53页第三十三页，共53页。思路思路(sl)点拨点拨第33页/共53页第三十四页，共53页。 精讲精析精讲精析A项，项，R型活球菌与型活球菌与S型死菌的型死菌的DNA混合后才具混合后才具有了有了S型球菌的

21、特性，属于型球菌的特性，属于S型球菌的型球菌的DNA分子与分子与R型球菌的重组；型球菌的重组；B项，基因工程的原理也是基因重组；项，基因工程的原理也是基因重组；C项，减数第一次分裂的项，减数第一次分裂的交叉互换和减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合属于基交叉互换和减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合属于基因重组；因重组；D项，普通青霉菌项，普通青霉菌(mjn)具有了高产的性状属于基因突具有了高产的性状属于基因突变。变。 答案答案D第34页/共53页第三十五页，共53页。 (1)DNA分子内的变异：分子内的变异： 一看基因种类：即看染色体上的基因种类是否发生一看基因种类：即看染色体上的基

22、因种类是否发生(fshng)改变，若发生改变，若发生(fshng)改变为基因突变。改变为基因突变。 二看基因位置：若基因种类和基因数目未变，但染色体二看基因位置：若基因种类和基因数目未变，但染色体上的基因位置改变，应为染色体结构变异中的上的基因位置改变，应为染色体结构变异中的“倒位倒位”。 三看基因数目：若基因的种类和位置均未改变，但基因三看基因数目：若基因的种类和位置均未改变，但基因的数目改变则为染色体结构变异中的的数目改变则为染色体结构变异中的“重复重复”。第35页/共53页第三十六页，共53页。 (2)DNA分子间的变异：分子间的变异： 一看染色体数目：若染色体的数目发生改变，可根据染一

23、看染色体数目：若染色体的数目发生改变，可根据染色体的数目变化色体的数目变化(binhu)情况确定是染色体数目的情况确定是染色体数目的“整倍变异整倍变异”还是还是“非整倍变异非整倍变异”。 二看基因位置：若染色体的数目和基因数目均未改变，二看基因位置：若染色体的数目和基因数目均未改变，但基因所处的染色体片段位于非同源染色体上，则应为染色但基因所处的染色体片段位于非同源染色体上，则应为染色体变异中的体变异中的“易位易位”。 三看基因数目：若染色体上的基因数目不变，则为减数三看基因数目：若染色体上的基因数目不变，则为减数分裂中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换的结果，属分裂中同源染色体上的非姐妹染

24、色单体交叉互换的结果，属于基因重组。于基因重组。 第36页/共53页第三十七页，共53页。 例例2美国科学家利用基因工程技术，将人胰岛素基因拼接美国科学家利用基因工程技术，将人胰岛素基因拼接到大肠杆菌的到大肠杆菌的DNA分子中，然后通过分子中，然后通过(tnggu)大肠杆菌的繁殖，大肠杆菌的繁殖，生产了人胰岛素，操作过程如下图所示：生产了人胰岛素，操作过程如下图所示：第37页/共53页第三十八页，共53页。 (1)过程所使用的酶与获取胰岛素基因所使用的酶过程所使用的酶与获取胰岛素基因所使用的酶_(相同或不同相同或不同)。 (2)过程使用的酶是过程使用的酶是_，它的作用是使质粒与目的基因，它的作

25、用是使质粒与目的基因结合形成结合形成_分子。分子。 (3)在基因工程中的目的是在基因工程中的目的是_。 (4)在基因工程中的目的基因的表达与检测中是通过看大肠杆菌在基因工程中的目的基因的表达与检测中是通过看大肠杆菌是否产生是否产生_实现的。实现的。 (5)大肠杆菌合成人胰岛素的过程可以表示大肠杆菌合成人胰岛素的过程可以表示(biosh)为为_(用箭头和简要文字用箭头和简要文字)。第38页/共53页第三十九页，共53页。思路思路(sl)点拨点拨第39页/共53页第四十页，共53页。 精讲精析精讲精析(1)获取目的基因和切割质粒使用的是同一种限制酶，获取目的基因和切割质粒使用的是同一种限制酶，这样

26、可以获得相同的黏性末端。这样可以获得相同的黏性末端。(2)过程表示目的基因过程表示目的基因(人胰岛素基因人胰岛素基因)与载体与载体(质粒质粒)结合成重组结合成重组DNA分子的过程。分子的过程。(3)表示将目的基因导入表示将目的基因导入受体细胞受体细胞(大肠杆菌大肠杆菌)的过程。的过程。(4)如果要检测人胰岛素基因是否在大肠如果要检测人胰岛素基因是否在大肠杆菌内表达，应检测是否有人胰岛素产生。杆菌内表达，应检测是否有人胰岛素产生。(5)大肠杆菌合成人胰岛素大肠杆菌合成人胰岛素的过程是人胰岛素基因表达的过程，包括的过程是人胰岛素基因表达的过程，包括(boku)转录和翻译。转录和翻译。第40页/共5

27、3页第四十一页，共53页。第41页/共53页第四十二页，共53页。1探究重组基因的来源或类型。探究重组基因的来源或类型。2设计实验设计实验(shyn)探究重组探究重组DNA分子是分子是否导入否导入受体细胞。受体细胞。第42页/共53页第四十三页，共53页。典例剖析典例剖析(pux) 下图表示某动物下图表示某动物(基因型为基因型为AaBb)的细胞分裂图。的细胞分裂图。图表示细胞分裂过程中不同阶段的细胞数以及图表示细胞分裂过程中不同阶段的细胞数以及(yj)一个一个细胞中的染色体，染色单体和细胞中的染色体，染色单体和DNA分子的数目。请据图回分子的数目。请据图回答下列问题：答下列问题：第43页/共5

28、3页第四十四页，共53页。 (1)图所示的分裂时期对应于图的图所示的分裂时期对应于图的_阶段。图阶段。图的的阶段对应于图阶段对应于图_细胞，此细胞中含有细胞，此细胞中含有_个染个染色体组。色体组。 (2)从数量关系分析，图由从数量关系分析，图由的过程中，细胞内发生的过程中，细胞内发生的主要变化是的主要变化是_；由；由图的过程中染色体的主要行图的过程中染色体的主要行为变化是为变化是_、_。 (3)导致图中导致图中2、4号染色体上号染色体上B、b不同不同(b tn)的原因的原因是是 。 (4)若图和图来自同一个精原细胞，则的基因型应是若图和图来自同一个精原细胞，则的基因型应是 。第44页/共53页

29、第四十五页，共53页。 解析解析先结合图分析，由先结合图分析，由的过程中，出现了染色单体、的过程中，出现了染色单体、DNA加倍，表明该过程是细胞分裂间期，该期细胞内发生的主要变化是加倍，表明该过程是细胞分裂间期，该期细胞内发生的主要变化是DNA的复制和有关蛋白质的合成，图细胞为减数第二次分裂的后期，因的复制和有关蛋白质的合成，图细胞为减数第二次分裂的后期，因此由此由图的过程中，细胞进行了减数第一次分裂和减数第二次分裂，图的过程中，细胞进行了减数第一次分裂和减数第二次分裂，其染色体的主要行为变化分别为同源染色体分离和着丝粒分裂，染色单体其染色体的主要行为变化分别为同源染色体分离和着丝粒分裂，染色单体分开成为染色体；解答分开成为染色体；