高中生物北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第一节 基因工程的原理教课ppt课件

这是一份高中生物北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第一节 基因工程的原理教课ppt课件，共31页。PPT课件主要包含了内容索引，自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，课堂小结，图Z3-1-1等内容，欢迎下载使用。
一、基因工程是在体外进行的重组DNA技术1.基因工程的原理将外源基因经过剪切加工,与一个具有自我复制能力的DNA载体在体外进行拼接和重组,得到重组DNA,再将重组DNA导入另外一种生物体细胞,外源基因随着细胞的繁殖进行复制和表达,使生物体获得新的性状。2.基因工程的三大要素(1)供体:提供外源基因的生物体。(2)受体:接受重组DNA的生物体细胞。(3)载体:用于外源基因重组拼接的载体均为DNA分子。
3.重组人胰岛素生产过程
二、遗传学等学科的快速发展为基因工程奠定了理论基础1.基因工程的学科基础:基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的。2.基因工程的发展(连线)
【预习检测】 1.判断正误。(1)重组人胰岛素生产的环节之一是将编码人胰岛素基因与质粒在体外进行拼接。(　　)(2)质粒是细菌细胞内能够独立复制的小型环状DNA分子。(　　)(3)限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体是基因工程的三大要素。(　　)(4)用于外源基因重组拼接的载体均为DNA分子。(　　)
(5)DNA分子双螺旋结构的确立、“中心法则”的阐明、遗传密码的破译均为基因工程的建立奠定了理论基础。(　　)(6)DNA连接酶、质粒、DNA聚合酶的发现均为基因工程的实现提供了保障。(　　)(7)接受重组DNA的生物体细胞为受体,常用的受体中没有动物细胞。(　　)(8)基因工程的建立与生物化学的发展有密切关系。(　　)
2.实施基因工程的最终目的是(　　)。A.提取生物体的DNA分子B.对DNA分子进行人工剪切C.在生物体外对DNA分子进行改造D.让外源基因在受体细胞内复制和表达,使受体生物获得新性状答案:D解析:实施基因工程的最终目的是通过基因操作定向改造生物的遗传物质,使受体生物获得新性状。A、B、C三项均为基因工程操作的具体内容,不是实施基因工程的最终目的。
3.下列有关基因工程建立的说法,错误的是(　　)。　A.基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科的基础上发展而来的B.限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能C.遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据D.基因工程必须在同物种间进行答案:D解析:基因工程可以在不同物种间进行。
4.下列有关基因工程的叙述,错误的是(　　)。A.重组DNA技术需使用载体B.细菌常常作为重组质粒的受体细胞C.利用基因工程获得具有新性状的生物的原理是基因重组D.生产基因重组乙肝疫苗的受体细胞常常是动物细胞答案:D解析:生产基因重组乙肝疫苗的受体细胞常常是酵母细胞。
5.分子生物学、生物化学等学科的基础理论和相关技术的发展为基因工程奠定了基础,下列研究成果使基因工程的建立成为可能的是(　　)。①质粒的发现和分离　②精子获能才具备受精能力　③限制性内切核酸酶和DNA连接酶的发现　④蛋白质分子结构的改造　⑤艾弗里等人证明DNA是遗传物质　⑥DNA聚合酶的发现A.②③⑤⑥　　　B.①③⑥C.②④⑤⑥D.①③④⑥答案:B
【问题引领】1.试分析基因工程的操作水平和操作环境。提示:基因工程是在DNA分子水平上操作的。操作环境是体外,在体外完成基因的剪切、加工和拼接。2.基因工程使生物体获得新性状,这种变异属于哪种可遗传的变异?提示:基因重组。
【归纳提升】从七个角度分析基因工程的原理
【典型例题】棉铃虫是一种严重危害棉花的害虫。我国科学家发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌,它能分泌一种毒素蛋白使棉铃虫死亡,而此毒素蛋白对人、畜无害。我国科学家根据苏云金芽孢杆菌产生毒素蛋白的特点,采用科学方法把苏云金芽孢杆菌的毒素蛋白基因导入棉花细胞内,并使其成功表达,培育出一种新型抗棉铃虫的棉花。由于棉铃虫吃了这种棉花的植株后就会死亡,所以该棉花新品种在推广后,取得了很好的经济效益。
根据上述材料,分析回答下列问题。(1)害虫在喷洒农药进行化学防治后耐药性增强是　　　　　的结果。 (2)该抗虫棉的培育利用的工程技术是　　　　　　　　　　。 (3)该抗虫棉的抗虫变异属于可遗传变异类型中的　　　　　　　　。 (4)该项成果在环境保护上的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)材料中“毒素蛋白基因导入棉花细胞内,并使其成功表达”中的“成功表达”是指　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案:(1)农药对害虫的变异类型进行定向选择　(2)基因工程(重组DNA技术)　(3)基因重组　(4)减少了农药对环境的污染,保护了生态环境　(5)毒素蛋白基因在棉花细胞内经转录和翻译合成了毒素蛋白
解析:(1)害虫在喷洒农药进行化学防治后耐药性增强是农药对害虫的变异类型进行定向选择的结果。(2)该抗虫棉是将苏云金芽孢杆菌的毒素蛋白基因导入棉花细胞内并成功表达而获得的,利用的技术是基因工程(重组DNA技术)。(3)该抗虫棉的抗虫变异是按照人们的意愿将外源基因通过剪切、拼接导入棉花细胞后获得的,属于可遗传变异类型中的基因重组。(4)该项成果在环境保护上的重要作用是减少了农药的使用,进而减少了对环境的污染,保护了生态环境。(5)材料中“毒素蛋白基因导入棉花细胞内,并使其成功表达”中的“成功表达”是指毒素蛋白基因在棉花细胞内经转录和翻译合成了毒素蛋白。
【变式训练】 1.下列有关基因工程的叙述,正确的是(　　)。A.基因工程是细胞水平上的生物工程B.基因工程的产物对人类都是有益的C.基因工程培育的具有新性状的生物体的优点是目的性强D.基因工程产生的变异属于基因突变答案:C
2.图Z3-1-1为重组人胰岛素生产过程示意图。据图分析,下列叙述错误的是(　　)。
A.该项技术叫重组DNA技术B.图中质粒的本质是小型环状DNA分子C.图中大肠杆菌细胞为供体D.图中重组DNA能在受体细胞内复制和表达答案:C解析:题图中大肠杆菌细胞为受体。
【问题引领】1.艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为基因工程的建立提供了哪些有益启示?提示:肺炎双球菌转化实验首次证明了DNA是遗传物质,是遗传信息的载体,并使人们认识到遗传物质可以在不同种生物间转移。2.试分析基因工程建立的技术保障。提示:DNA聚合酶、DNA连接酶和限制性内切核酸酶的发现、质粒的发现和分离,为基因工程提供了必要的工具,为基因工程的实现提供了保障。
【归纳提升】1.基因工程的理论基础基因工程的核心理论来自分子生物学和遗传学。(1)DNA是遗传物质被证实1944年,艾弗里等人利用两种不同类型的肺炎双球菌进行的著名的转化实验,首次证明了DNA是遗传物质,是遗传信息的载体。(2)DNA分子结构模型的提出1953年,沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型,为遗传信息传递机制的研究提供了可能。1958年,梅瑟生和斯达尔提出了DNA半保留复制机制,解决了DNA的自我复制和世代交替问题。
(3)“中心法则”等理论的提出及遗传密码的破译1961年,布伦纳、雅各布和梅瑟生发现了mRNA;1966年,尼伦伯格和马太成功破译了编码氨基酸的密码子。这些发现促进了“中心法则”的提出。1970年,克里克综合了许多科学家的研究成果提出了完善的“中心法则”,阐明了遗传信息的流动与表达机制。2.基因工程的保障(1)限制性内切核酸酶的发现与DNA的切割。(2)DNA连接酶的发现与DNA片段的连接。(3)质粒的发现与分离为载体的确立奠定了基础。
【典型例题】基因工程的发展建立在遗传学和分子生物学等学科迅速发展的基础上,在基因工程发展的过程中,有一些标志性成果出现。①1944年,艾弗里等人利用肺炎双球菌转化实验首次证明了DNA是遗传物质;②1953年,沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型;③1957年,DNA聚合酶在大肠杆菌中被发现;④1958年,梅瑟生和斯达尔提出了DNA半保留复制机制;⑤1966年,尼伦伯格和马太破译了编码氨基酸的密码子;⑥1967年,科学家发现了细菌拟核DNA之外能自我复制的质粒以及DNA连接酶;⑦1970年,科学家分离出了第一种限制性内切核酸酶;⑧1972年,伯格首先在体外进行DNA改造的研究,成功构建了第一个体外重组DNA分子;⑨1973年,博耶和科恩等人将重组质粒导入大肠杆菌,转录出相应的RNA,并使外源基因在原核细胞中成功表达。至此,基因工程正式问世。
分析上述材料,思考回答下列问题。(1)基因工程的理论基础主要源于上述材料中的　　　　　　　,保障主要源于上述材料中的　　　　。(填序号) (2)1973年,博耶和科恩等人将重组质粒导入大肠杆菌,转录出相应的RNA,并使外源基因在原核细胞中成功表达。不同生物之间基因移植的成功,说明　　　　　　　　　　　。 (3)1973年,科学家利用限制性内切核酸酶把两个不同的质粒进行切割后,然后在体外用DNA连接酶把切开的上述两个质粒连接,构建了重组DNA分子,该重组DNA分子仍然能行使功能。该重组DNA分子的获得说明了  　。 
答案:(1)①②④⑤　③⑥⑦(2)生物共用一套遗传密码(3)两个独立复制的DNA分子在体外重组后仍具有生物功能解析:(1)随着遗传学和分子生物学的快速发展,科学家经过不断探索,确定了遗传物质DNA分子的双螺旋结构,阐明了遗传信息传递的“中心法则”,破译了遗传密码,为基因工程的建立奠定了理论基础。DNA聚合酶和DNA连接酶的发现、限制性内切核酸酶的发现以及质粒的发现和分离,为基因工程提供了必要的工具,为基因工程的实现提供了保障。(2)不同生物之间基因移植的成功,说明生物共用一套遗传密码。(3)两个不同的质粒重组后仍然能行使功能,说明两个独立复制的DNA分子在体外重组后仍具有生物功能。
【变式训练】 基因工程的理论基础不包括(　　)。　A.DNA是绝大多数生物的遗传物质B.几种工具酶的发现C.DNA双螺旋结构的确定D.“中心法则”的阐明答案:B