2017-2018学年生物人教必修2课件第六章从杂交育种到基因工程第19课时

第19课时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。|基础知识|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。基因DNA分子定向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：目的是培育出具有

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

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|自查自纠|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.√|图解图说|★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。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。探究点一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？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：一种限制酶可以识别特定的核苷酸序列，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：(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。【典例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、受体细胞尝试解答________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

D【跟踪训练】1.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探究点二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。【典例2】

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尝试解答________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【跟踪训练】2.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B1.下列关于基因工程的叙述，错误的是(

)A.目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物B.限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D.运载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达解析基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后，才能有生物活性。载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达，所以D错误。答案

D2.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因工程操作的基本步骤中，不涉及碱基互补配对的是(

)A.人工合成目的基因

B.目的基因与运载体结合C.将目的基因导入受体细胞

D.目的基因的检测与鉴定解析人工合成目的基因是将单个的核苷酸在相关的模板、酶、ATP的作用下，按照碱基互补配对原则合成双链DNA，目的基因与运载体结合的过程就是将黏性末端的碱基互补配对结合。目的基因的检测与鉴定过程中，当然也要遵循碱基互补配对原则。将目的基因导入受体细胞主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径，与碱基互补配对原则没有关系。答案

C3.下列关于基因工程安全性的说法中，不正确的是(

)A.转基因作物的基因可通过花粉扩散到它的近亲作物上，可能出现对农业不利的“超级植物”B.杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性C.转基因必须在人为控制下才能完成，自然条件下基因污染是不增殖和不扩散的D.转基因食品转入的蛋白质是新蛋白时，这些异种蛋白有可能引起人食物过敏解析转基因食品、生物的安全性是有待讨论的，像抗除草剂的杂草是由于基因污染而产生的。答案C4.通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请据图回答下列问题：(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是____________________，人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是________________。(2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体DNA中，原因是__________________，人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是___________________________________________________________________________________________。(3)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指_________________。解析(1)剪取目的基因的酶是限制性核酸内切酶，将不同的DNA片段连接起来的酶是DNA连接酶。(2)不同生物的DNA化学组成和空间结