1、第2节 基因工程及其应用,第6章 从杂交育种到基因工程,学习目标 1.概述基因工程的原理和应用。 2.了解转基因生物和转基因食品的安全性。,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,1.基因工程的概念 (1)基因工程，又叫做基因拼接技术或 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 ，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。 (2)基因工程是把一种生物的某种基因转移到另一种生物体的细胞内，基因的结构基本没有变化，只是位置发生了变化，所以应该属于 。 2.基因工程的基本工具 (1)限制性核酸内切酶 限制性核酸内切酶的作用特点是识别 序列，并在_上切割DNA
2、分子。,一、基因工程的原理,DNA重组,修饰改造,基因重组,特定的核苷酸,特定的,切点,(2)DNA连接酶 连接黏性末端或平末端 和 之间的缺口。 (3)运载体 作用：将外源基因送入 。 种类：质粒、 和动植物病毒等。质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物细胞中，是拟核或细胞核外能够 的很小的环状DNA分子。上面通常含有的抗性基因可以作为 用于目的基因导入受体细胞的检测依据。,脱氧核糖,磷酸,受体细胞,噬菌体,自主复制,标记基因,3.基因工程的操作步骤 提取目的基因目的基因：人们 的特定基因,目的基因与运载体结合,用某种限制酶切割质粒 用 切割目的基因 加入 酶 质粒和目的基因结合形成_,将目的基
3、因导入受体细胞：主要是借鉴 或 侵染细胞的方法,所需要,同一种限制酶,DNA连接,重组DNA分子,细菌,病毒,目的基因的检测与鉴定,检测：根据受体细胞中是否具有标记基因，判断 目的基因是否导入受体细胞 表达：受体细胞表现出特定的性状，如棉花抗虫性状的表现,例1 如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是,答案,解析,A.DNA连接酶和解旋酶 B.DNA聚合酶和限制性核酸内切酶 C.限制性核酸内切酶和DNA连接酶 D.DNA聚合酶和RNA聚合酶,解析 如图所示为目的基因与运载体结合过程，需要基因的“剪刀”限制性核酸内切酶和基因的“针线”DNA连接酶。此过程不涉及DNA复制，
4、不需要DNA聚合酶和解旋酶。,解析,例2 如图所示为一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是,答案,A.X是能合成胰岛素的细菌细胞 B.质粒具有标记基因和多个限制酶切点 C.外源基因与运载体的重组只需要DNA连接酶 D.该细菌的性状被定向改造,解析 根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞，A正确； 质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内，B正确； 基因与运载体的重组需要限制酶和DNA连接酶，C错误； 基因工程的特点是能够定向改造生物的性状，D正确。,二、基
5、因工程的应用及其安全性,1.基因工程的应用 (1)基因工程与作物育种 目的：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种的作物新品种。 实例： 的转基因抗虫棉。 意义：抗虫基因作物的使用，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。,抗逆性,抗棉铃虫,农药的用量,(2)基因工程与药物研制 实例：用基因工程方法生产胰岛素。 过程：胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子 ，并且在大肠杆菌内获得成功的 。 (3)基因工程与环境保护 实例：利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油、处理工业废水等。,重组,表达,2.转基因生物和转基因食品的安全性,严格
6、控制,大范围推广,安全性,例3 转基因成果令人叹为观止，下列不是转基因成果的一项是 A.抗虫棉花 B.能清除石油污染的假单胞杆菌 C.我国奶牛的主要品种中国荷斯坦奶牛 D.抗除草剂玉米,答案,解析,解析 转基因生物是指运用基因工程操作程序，即通过提取目的基因、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等获得的含有外源基因的生物。转基因生物包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。抗虫棉花、能清除石油污染的假单胞杆菌、抗除草剂玉米都属于转基因成果。我国奶牛的主要品种中国荷斯坦奶牛，是杂交育种技术的结果。,例4 下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述，正确的是 A.基因
7、工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因 B.通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药使用 C.通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理运载体DNA D.若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界，则生产出来的甘蔗不存在安全性问题,答案,解析,解析 基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因；在基因工程的实验操作中通常用同一种限制性核酸内切酶来处理含目的基因的DNA和运载体DNA，使它们产生相同的黏性末端；若转基因甘蔗中的外源基因来源于自然界，则仍可能存在食品安全、环境安全等安全性问题。,学习小结,作种 育种,药物 研制,限制酶,DNA连接酶,运载体,
8、运,载体,达标检测,1.判断正误 (1)基因工程的原理是基因突变( ) (2)基因工程能够定向地改变生物的性状( ) (3)所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列( ) (4)基因工程中的运载体只有质粒( ) (5)只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达( ) (6)转基因生物和转基因食品都是不安全的( ),答案,1,2,3,4,5,2.基因工程的正确操作步骤是 目的基因与运载体相结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 提取目的基因 A. B. C. D.,答案,1,2,3,4,5,解析,解析 基因工程技术操作的四个步骤是：提取目的基因；目的基因与运载体相结合；将目的基因
9、导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。,3.质粒是基因工程最常用的运载体，下列有关质粒的说法正确的是 A.质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有 B.细菌的基因只存在于质粒上 C.质粒为小型环状DNA分子，存在于拟核或细胞核(区)外的细胞质中 D.质粒是基因工程中的重要工具酶之一,答案,1,2,3,4,5,解析,1,2,3,4,5,解析 质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的，故A错误； 细菌的基因除少部分在质粒上外，大部分在拟核中的DNA分子上，故B错误； 质粒是基因工程中的主要运载体，故D错误。,4.下列关于转基
10、因生物与环境安全的叙述，错误的是 A.重组的微生物在降解污染物的过程中可产生二次污染 B.种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响 C.如果转基因花粉中含有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内 D.转基因生物有可能对生态系统的稳定性和人类的生活环境造成破坏,解析,答案,1,2,3,4,5,解析 种植抗虫棉虽然可以减少农药的使用量，但由于抗虫害的转基因作物的长期大量种植，会使目标害虫发生群体改变，产生抗性，更难杀灭。,5.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
11、富的啤酒。基本的操作过程如下：,答案,1,2,3,4,5,解析,(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_。,基因重组,1,2,3,4,5,解析 基因工程能克服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，其原理为基因重组。,(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_。,答案,1,2,3,4,5,解析,解析 运载体是取自大肠杆菌的质粒(见图)。,质粒,(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。,答案,1,2,3,4,5,解析,解析 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”。,同一种限制酶,DNA连接酶,
