高中生物人教版 (新课标)必修2《遗传与进化》第2节 基因工程及其应用教学课件ppt

这是一份高中生物人教版 (新课标)必修2《遗传与进化》第2节 基因工程及其应用教学课件ppt，共50页。PPT课件主要包含了激趣导学，能发光的水母，不能发光的热带斑马鱼，基因“嫁接”，目标导学，导思点拨，基因工程的原理，什么叫基因工程，操作水平，目的基因等内容，欢迎下载使用。

能产生人胰岛素的大肠杆菌
人民教育出版社 高中 | 必修2
能否能否让热带鱼也能发光?
1.什么是基因工程？2. 基因工程的原理是什么？3.基因工程有哪些应用？4.转基因食品安全吗？
一、基因工程的原理基因的“剪刀” ——限制性核酸内切酶（限制酶）基因的 “针线”—— DNA连接酶基因的运输工具——运载体二、基因工程的应用三、转基因生物与转基因食品的安全性
基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
原 理：
结 果：
定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。
1.对基因工程的理解：
2.基因工程的基本工具：
基因的“剪刀” ——限制性核酸内切酶（限制酶）基因的 “针线”—— DNA连接酶基因的运输工具——运载体
指“ 限制性核酸内切酶 ”(限制酶)
能识别特定的核苷酸序列，并能在特定位点上切割DNA
在生物体内有一类酶，它们能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自身的DNA却无损害。这种酶是从DNA分子内部切断DNA的，因此，这种酶称做限制性核酸内切酶。
基因的针线：DNA连接酶
按照切割的方式，限制性核酸内切酶可以分为错位切和平切两种，它们分别产生黏性末端和平末端。
限制性核酸内切酶通常能识别4～6个碱基长度的特定DNA序列，并能以特定的模式剪切DNA链。一般来说，被识别的DNA序列是回文序列。这种序列的特点是，当从左右两端分别阅读这段双链DNA的碱基序列时，双链上的碱基序列是相同的。
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。目前已发现的限制酶有4000多种。
（1）作用对象：（2）作用位置：（3）作用结果：
（2）基因的针线—DNA连接酶
两个具有相同黏性末端的DNA片段。
脱氧核糖与磷酸间的缺口（磷酸二酯键）
生成磷酸二酯键，形成重组DNA
（3）基因的运输工具——运载体
常用的运载体：1）质粒（细菌和酵母菌）2）噬菌体3）动植物病毒
将外源目的基因送入受体细胞，并在受体细胞内使目的基因进行大量复制
大肠杆菌的质粒 (plasmid)：
运载体(carrying)应该具有什么特点呢?
1、能够在宿主细胞内复制并稳定保存并大量复制；2、具有多个限制酶切点以便与外源基因相连；3、具有标记基因，便于进行筛选．
质粒的结构与特点： 其中质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子；质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中；携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，停留在细胞中进行自我复制，或整合到受体细胞染色体DNA上，随其进行同步复制，质粒DNA分子上有特殊的标记基因，供重组DNA鉴定和选择。
培育转基因大肠杆菌的简要过程
普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素)
与运载体DNA拼接导入
大肠杆菌(含胰岛素基因)
转基因大肠杆菌(能分泌胰岛素)
基因工程操作“四步曲”
将目的基因导入受体细胞
　　目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、植物抗病基因等。
1、提取目的基因——将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。
2、目的基因与运载体结合
　　用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。
3、将目的基因导入受体细胞
　　要让目的基因表达，必须将它导入受体细胞并进行扩增。 　　为获得目的基因的表达产物时，通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。
4、目的基因的检测和鉴定
目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其中的遗传特性，只有通过检测和鉴定得知。如何操作？
1.分子检测2.个体检测
检测DNA：DNA分子杂交检测RNA：分子杂交检测蛋白质：抗原——抗体
　　例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。
1.基因工程在农业上的应用主要表现在哪些方面?2. 基因工程在医药卫生、食品工业的应用？
阅读教材 P104，解决以下问题：
　　运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。
1、基因工程与作物育种
抗虫的基因来自苏云金芽胞杆菌。苏云金芽胞杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。科学家将控制这个蛋白质的基因导入棉花，使棉花自身具有抵御虫害的能力。
转基因牵牛花改变了花色
2、基因工程与药物研制
（1）微生物基因工程：
即把目的基因导入大肠杆菌等菌中，通过微生物表达目的基因的产物。
即用哺乳动物细胞株表达目的产物。
即将目的基因直接导入鼠、兔、羊和猪体内， 使目的基因在哺乳动物体内表达，从儿获得目的产物。
白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品
疫苗：乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱、伤寒、疟疾
3、基因工程与环境保护
(1)环境监测： 　　基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。
　　利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。
(2)环境污染治理： 　　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。
两种观点安全：证据 不安全：证据
三、转基因生物与转基因食品的安全性
安全观点： 1、转基因食品与非转基因食品的构成是一样的； 2、减少农药使用、减少环境污染； 3、节省生产成本，降低粮食售价； 4、增加食品营养、提高食品产量等。
一英国科学家声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能；美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。
不安全观点：1、可能产生抗除草剂的超级杂草；2、可能使疾病的散播跨越物种障碍；3、可能损害农作物的生物多样性；4、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性；5、可能产生新毒素和新过敏源。
1.与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种的优点有哪些？
目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短
2.DNA连接酶与DNA聚合酶有什么不同？
后者将游离的脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链，前者将两段短的脱氧核苷酸链连接成一段长的脱氧核苷酸链。
DNA聚合酶和DNA连接酶的比较
连接的是游离的脱氧核苷酸
1．在遗传工程技术中，限制性内切酶主要用于（　 　）A．目的基因的提取和导入 B．目的基因的导入和检测C．目的基因与运载体结合和导入 D．目的基因的提取和与运载体结合
2．下列四条DNA分子，彼此间具有黏性末端的一组是（　 　）
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
3．DNA连接酶的主要功能是（　　）A．DNA复制时母链与子链之间形成的氢键 B．粘性末端碱基之间形成的氢键C．将两条DNA末端之间的缝隙连接起来D．将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的键连接起来
4.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　②DNA连接酶　③解旋酶　④还原酶　　　 A．①②　B．③④　C．①④　D．②③
5.有关基因工程的叙述中，错误的是（ ） A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶
　　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！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!