6.2 基因工程及其应用

课件43张PPT。第6章理解
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考向知识点一知识点二考向一应用创新演练随堂基础巩固课时跟踪训练第
2
节考向二 1．基因工程的原理是基因重组。
2．基因工程的操作工具有限制酶、DNA连
接酶和运载体。
3．限制性核酸内切酶具有特异性，能识别
特定的核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。4．DNA连接酶的作用是将目的基因和运载体
连接成重组DNA分子。
5．常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病
毒等。
6．基因工程的四个步骤是：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、目的基因的检测与鉴定。[自读教材·夯基础]1．基因工程的概念理解[填空]2．基因工程的操作工具[填空]
(1)“剪刀”与“针线”限制性核酸
内切酶核苷酸DNA连接酶脱氧核糖磷酸(2) 1．EcoRI限制酶只能识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开，产生黏性末端，请写出切割后产生的黏性末端。提示：G　　　AATTC
CTTAA　　G 2．如图表示一段DNA序列，请确定限制酶和DNA连接酶的作用部位。提示：限制酶和DNA连接酶都作用于b部位。[跟随名师·解疑难]1．限制酶与DNA连接酶
(1)限制酶：
①作用特点：专一性和特异性。
②作用结果：产生黏性末端。
③作用部位：脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。(2)DNA连接酶与DNA聚合酶的比较： 2.运载体具备的条件
(1)能在宿主细胞内稳定保存并大量复制——这是保证目的基因能在细胞分裂过程中复制并传递给子细胞的基础。
(2)有多个限制酶切点——这是运载体能够接入多种目的基因所必备的条件。
(3)有标记基因——这是检测目的基因是否导入受体细胞中的重要判断依据。[自读教材·夯基础]1．基本操作步骤[填空]2．应用[填表]抗逆性抗虫转基因抗虫棉农药用量胰岛素表达转基因细菌 1．若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时，可能有哪些产物？
提示：目的基因——目的基因、目的基因——运载体、运载体——运载体。
2．切割目的基因和运载体应用相同的限制酶，请分析这样操作的目的是什么。
提示：目的是产生相同的黏性末端，便于连接。[跟随名师·解疑难]2.目的基因的获取及与运载体结合过程示意图 [例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①
B．连接基因a与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②
C．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，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[思路点拨] [精讲精析]　限制酶和DNA连接酶的作用部位都位于①，但两者作用相反。载体具有在宿主细胞中复制的能力，与目的基因结合后，目的基因也会在宿主细胞中一起复制。基因工程的目的就是定向改造生物的遗传性状。
[答案]　B (1)相同点：作用机理都是破坏化学键。
(2)不同点：
①作用部位：限制酶作用于磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于氢键。
②作用范围：限制酶作用于特定的核苷酸序列和特定的切点，DNA解旋酶作用于所有的DNA分子。 下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是
(　　)
A．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核
苷酸序列
B．限制性核酸内切酶的活性受温度影响
C．限制性核酸内切酶能识别和切割RNA
D．限制性核酸内切酶可从原核生物中提取解析：限制性核酸内切酶主要存在于微生物中。一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并能在特定的切点上切割DNA分子。其作用对象不是RNA分子，而是DNA分子。
答案：C [例2]　酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下图： (1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传的变异的来源中属于______________。
(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是______________。
(3)要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用___________进行切割。
(4)切割完成后，利用________将运载体与LTP1基因连接。
(5)饮用转基因的酵母菌酿造的啤酒安全吗？
_______________________________________________[思路点拨] [精讲精析]　(1)由于基因工程利用定向技术克服了远缘杂交不亲和的障碍，使原本不在一起的基因组合到一起，使生物具有特定性状，其原理应为基因重组。(2)运载体取自大肠杆菌的质粒(见图)。(3)(4)基因工程中的剪刀为限制酶，两个序列相同、能互补配对的黏性末端可用DNA连接酶“缝合”。(5)可以从正、反两个角度考虑。转基因的酵母菌酿造的啤酒对人类的健康有害，因为：①转基因作物中的毒素可引起人类急、慢性中毒或产生致癌、致畸、致突变作用；②作物中可能含有致敏物质使人类机体产生过敏反应。(或答对人体安全，因为：两种食品成分相同，目前还未找到不安全的证据)(合理即可) [答案]　(1)基因重组　(2)质粒
(3)限制性核酸内切酶　(4)DNA连接酶
(5)反对观点：不安全，转基因食品可能会损伤人体的消化系统，破坏人体免疫系统(或赞成观点：安全，转基因食品与非转基因食品成分相同，毒性分析不对人体健康产生影响)。(目前还未找到不安全的证据，答案合理即可)1．探究目的基因的插入位置。
2．探究转基因生物的培育过程。典例剖析 质粒是基因工程中最常用的运载体，
质粒上有标记基因，如图所示，通过标
记基因可推知外源基因插入的位置，插
入位置不同，细菌在培养基上的生长情
况也不同。如右图表示外源基因的插入位置(插入点有a、b、c)。 Ⅰ.(1)质粒的基本组成单位是________。
(2)将细菌放在含有四环素、氨苄青霉素的培养基中培养，属于基因工程操作中的______________________步骤。
(3)在插入外源基因过程中用到的工具酶有___________。
Ⅱ.设计实验探究外源基因插入的位置。
(1)步骤：
①将导入外源基因的细菌进行培养产生大量细菌。
②分组：将细菌平均分成两组并标号为1、2。
③培养：将第1组细菌放入________________中培养，将第2组细菌放入__________________中培养。
④观察并记录结果。 (2)预测实验结果及结论：
①若1组、2组均能正常生长，则外源基因插入点是________；
②若1组能正常生长，2组不能生长，则外源基因插入点是______________；
③若1组不能生长，2组能生长，则外源基因插入点是________。 [解析]　Ⅰ.(1)质粒是小型环状DNA分子，其基本单位是脱氧核苷酸。(2)抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因都属于标记基因，其目的是便于目的基因的检测与鉴定。
Ⅱ.若目的基因插入a点，则受体细胞既具有抗四环素的能力，又具有抗氨苄青霉素的能力；若目的基因插入b点，则受体细胞只具有抗四环素的能力；若目的基因插入c点，则受体细胞只具有抗氨苄青霉素的能力，以此可判断目的基因插入的位置。 [答案]　Ⅰ.(1)脱氧核苷酸　(2)目的基因的检测与鉴定　(3)限制性核酸内切酶、DNA连接酶
Ⅱ.(1)③含氨苄青霉素的培养基　含四环素的培养基　(2)①a　②c　③b点击下列图片进入点击下列图片进入