高中生物必修二课件：6-2 基因工程及其应用

第2节基因工程及其应用学习目标1.说出基因工程的概念；2.说出基因工程的基本工具（重点）；3.阐述基因工程的基本操作（重难点）；4.举例说明基因工程的应用。基因|预知概念|一、基因工程的原理1.概念（1）操作对象：_______。（2）操作水平：_________。（3）优点：可__________改造生物的遗传性状。DNA分子定向2.3.操作步骤__________→目的基因与运载体结合→_____________________→目的基因的检测与鉴定。限制性核酸内切酶核苷酸特定的切点上DNA连接连接脱氧核糖与磷酸质粒、噬菌体将外源基因运入受体细胞提取目的基因将目的基因导入受体细胞二、基因工程的应用及安全性1.基因工程的应用

（1）作物育种：培育出具有各种__________的作物新品种，如抗虫棉的培育，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。

（2）药物研制：如生产人的胰岛素，将人体内的_____________与大肠杆菌的DNA分子重组，并在大肠杆菌细胞中成功表达。

（3）环境保护：利用_____________降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄露的石油，处理工业废水等。抗逆性农药用量胰岛素基因转基因细菌2.基因工程的安全性严格控制大范围推广|过程评价|1.基因工程可以定向地改造生物的遗传性状（）2.基因工程是在染色体水平上操作的一种技术（）3.限制酶和其他酶一样也具有专一性（特异性）（）4.限制酶和DNA连接酶作用的部位相同（）5.基因工程中使用的运载体包括质粒、噬菌体和动植物病毒等（）6.基因工程的操作步骤包括提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定（）答案1.√

2.×

3.√

4.√

5.√

6.√|联想·质疑|★限制酶的“剪切”与DNA连接酶的“缝合”作用。★转基因抗虫棉，专门破坏害虫的消化系统，导致其死亡。★转基因食品安全性的争论。★转基因食品安全性的争论。处理目的基因和运载体时为什么要用同一种限制酶？提示：用同一种限制酶处理目的基因和运载体，可以获得相同的黏性末端，便于将目的基因和运载体结合起来。科学探究1基因工程的操作工具1.在大肠杆菌中，有一种叫做EcoRⅠ的限制酶，能够专一识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开。如图所示：科学探究1基因工程的操作工具1.在大肠杆菌中，有一种叫做EcoRⅠ的限制酶，能够专一识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开。如图所示：请思考下列问题：（1）限制酶作用的部位是哪里？在上图中限制酶作用后得到的产物是什么？提示：每条脱氧核苷酸链上的磷酸二酯键。黏性末端。（2）为什么说限制酶具有专一性（特异性）？提示：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上进行切割。

限制酶切割的是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，不是碱基之间的氢键；切割后不一定都产生黏性末端，也可能产生平末端。2.如图为DNA连接酶的作用示意图，请思考下列问题：

限制酶切割的是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，不是碱基之间的氢键；切割后不一定都产生黏性末端，也可能产生平末端。2.如图为DNA连接酶的作用示意图，请思考下列问题：（1）一般来说，要用同一种限制酶处理目的基因和运载体，其原因是什么？提示：用同一种限制酶处理目的基因和运载体，可以得到相同的黏性末端，便于DNA连接酶将它们连接起来。（2）DNA聚合酶和DNA连接酶都可形成磷酸二酯键，二者的主要区别是什么？提示：DNA聚合酶是将单个的脱氧核苷酸与脱氧核苷酸链连接起来，但DNA连接酶是将两段DNA片段连接起来。【探究应用】1.基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备的四个必要条件是（）A.目的基因、限制酶、运载体、体细胞B.重组DNA、RNA聚合酶、限制酶、连接酶C.模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞D.工具酶、目的基因、运载体、受体细胞解析基因工程必须用到限制酶、DNA连接酶等工具酶，并且需要将目的基因与运载体结合，并导入受体细胞，所以基因工程必须具备的四个必要条件是工具酶、目的基因、运载体和受体细胞。答案

D2.要将目的基因与运载体连接起来，在基因操作上应选用（）A.只需DNA连接酶B.同一种限制酶和DNA连接酶C.只需限制酶D.不同的限制酶与DNA连接酶解析要将目的基因与运载体连接起来，应选用同一种限制酶切割目的基因和运载体，两者暴露出相同的黏性末端，其次再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。答案B2.要将目的基因与运载体连接起来，在基因操作上应选用（）A.只需DNA连接酶B.同一种限制酶和DNA连接酶C.只需限制酶D.不同的限制酶与DNA连接酶解析要将目的基因与运载体连接起来，应选用同一种限制酶切割目的基因和运载体，两者暴露出相同的黏性末端，其次再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。答案B科学探究2基因工程的操作过程

1.基因工程的操作过程中核心步骤是什么？哪个阶段不会发生碱基互补配对？

提示：目的基因与运载体结合。将目的基因导入受体细胞中。2.受体细胞为什么常采用微生物？

提示：繁殖快、代谢快、目的产物多。3.如果培育转基因动物，常采用哪种受体细胞？

提示：受精卵。【探究应用】1.某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶（Amy）基因a，通过基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述，不正确的是（）A.获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①B.连接基因a与运载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②C.基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，并传给子代细胞D.通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状解析限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键，即①处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键；目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。答案B2.在基因工程中，科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是（）A.结构简单，操作方便B.繁殖速度快C.遗传物质含量少D.性状稳定，变异少

解析基因工程的操作步骤之一是将目的基因导入受体细胞，以获得该目的基因的产物，因此在选择受体细胞时，考虑的一个重要条件是受体细胞的繁殖速度要快，以便得到大量的含目的基因的细胞及产生更多的基因产物。

答案B知识脉络要点晨背1.基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。2.基因工程可以按照人的意愿，定向地改造生物的遗传性状。3.基因工程的工具酶包括限制性核酸内切酶和DNA连接酶，运输工具是运载体。4.限制酶可以识别特定的碱基序列，并在特定的位点上进行切割，限制酶切割DNA得到的产物是黏性末端和平末端。5.目的基因的受体细胞可以是微生物细胞、植物细胞及动物受精卵。A.获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①B.连接基因a与运载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②C.基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，并传给子代细胞D.通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状解析限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键，即①处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键；目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。答案B科学探究2基因工程的操作过程

1.基因工程的操作过程中核心步骤是什么？哪个阶段不会发生碱基互补配对？

提示：目的基因与运载体结合。将目的基因导入受体细胞中。2.受体细胞为什么常采用微生物？

提示：繁殖快、代谢快、目的产物多。3.如果培育转基因动物，常采用哪种受体细胞？

提示：受精卵。★转基因抗虫棉，专门破坏害虫的消化系统，导致其死亡。|过程评价|1.基因工程可以定向地改造生物的遗传性状（）2.基因工程是在染色体水平上操作的一种技术（）3.限制酶和其他酶一样也具有专一性（特异性）（）4.限制酶和DNA连接酶作用的部位相同（）5.基因工程中使用的运载体包括质粒、噬菌体和动植物病毒等（）6.基因工程的操作步骤包括提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定（）答案1.√

2.×

3.√

4.√

5.√

6.√基因|预知概念|一、基因工程的原理1.概念（1）操作对象：_______。（2）操作水平：_________。（3）优点：可__________改造生物的遗传性状。DNA分子定向2.基因工程的安全性严格控制大范围推广★转基因抗虫棉，专门破坏害虫的消化系统，导致其死亡。|过程评价|1.基因工程可以定向地改造生物的遗传性状（）2.基因工程是在染色体水平上操作的一种技术（）3.限制酶和其他酶一样也具有专一性（特异性）（）4.限制酶和DNA连接酶作用的部位相同（）5.基因工程中使用的运载体包括质粒、噬菌体和动植物病毒等（）6.基因工程的操作步骤包括提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定（）答案1.√

2.×

3.√

4.√

5.√

6.√二、基因工程的应用及安全性1.基因工程的应用

（1）作物育种：培育出具有各种__________的作物新品种，如抗虫棉的培育，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。

（2）药物研制：如生产人的胰岛素，将人体内的_____