1、2022-10-23【人教版】高中生物必【人教版】高中生物必修二修二 基因工程及其应基因工程及其应用课件用课件一、基因工程的原理一、基因工程的原理基因工程的别名基因工程的别名基因拼接技术或基因拼接技术或操作对象操作对象操作水平操作水平 水平水平优点优点可可 改造生物的遗传性状改造生物的遗传性状定向地定向地DNADNA重组技术重组技术基因基因DNADNA分子分子1.1.含义含义2.2.三种工具三种工具a.a.识别特定的识别特定的 序列序列b.b.在在 上切割上切割DNADNA分子分子(1)(1)基因的基因的“剪刀剪刀”名称：名称：。特点特点特定的切点特定的切点限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶核苷
2、酸核苷酸(2)(2)基因的基因的“针线针线”a.a.名称：名称：酶。酶。b.b.作用：连接作用：连接 和和 之间的缺口。之间的缺口。(3)(3)基因的运载体基因的运载体a.a.作用：将外源基因导入作用：将外源基因导入 。b.b.种类：质粒、种类：质粒、等。等。c.c.质粒：存在于许多质粒：存在于许多 以及酵母菌等生物的细胞中，以及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够是拟核或细胞核外能够 的的 。3.3.基因工程的步骤基因工程的步骤(1)(1)；(2)(2)目的基因与目的基因与 结合；（结合；（3 3）将目的基因导入将目的基因导入 ；（；（4 4）目的基因的）目的基因的 。二、基因工程的应
3、用二、基因工程的应用1.1.基因工程与作物育种基因工程与作物育种（1 1）目的：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，）目的：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种培育出具有各种 的作物新品种。的作物新品种。（2 2）实例：）实例：的转基因抗虫棉。的转基因抗虫棉。（3 3）意义：抗虫基因作物的使用不仅减少了）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，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染。了农药对环境的污染。农药的农药的DNADNA连接连接脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸受体细胞受体细胞噬菌体噬菌体动植物病毒动植物病毒细菌细菌自主复制自主复制环状环状
4、DNADNA分子分子提取目的基因提取目的基因运载体运载体受体细胞受体细胞检测与鉴定检测与鉴定抗逆性抗逆性抗棉铃虫抗棉铃虫用量用量2.2.基因工程与药物研制基因工程与药物研制（1 1）实例：用基因工程方法生产胰岛素。）实例：用基因工程方法生产胰岛素。（2 2）过程：胰岛素基因与大肠杆菌的）过程：胰岛素基因与大肠杆菌的DNADNA分子分子 ，并且，并且在大肠杆菌内获得成功的在大肠杆菌内获得成功的 。3.3.基因工程与环境保护基因工程与环境保护实例：利用转基因细菌实例：利用转基因细菌 ，吸收环境，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等。中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等。三、转基
5、因生物和转基因食品的安全性三、转基因生物和转基因食品的安全性1.1.两种观点两种观点（1 1）转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制。）转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制。（2 2）转基因生物和转基因食品是安全的，应该）转基因生物和转基因食品是安全的，应该 。2.2.我国的态度：十分重视转基因生物及其产品的我国的态度：十分重视转基因生物及其产品的 安全性问题。安全性问题。大范围推广大范围推广重组重组表达表达降解有毒有害的化合物降解有毒有害的化合物Content学点一学点一 基因工程的原理基因工程的原理1.1.基因工程的概念基因工程的概念通俗地说，基因工程就是按照人们的意愿，把一种生物的
6、某通俗地说，基因工程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，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，定向地改变生物的遗传性状。定向地改变生物的遗传性状。2.2.基因工程的原理基因工程的原理基因工程是把一种生物的某种基因作为整体转移到另一种生基因工程是把一种生物的某种基因作为整体转移到另一种生物体的细胞内，基因仍然具有一定的独立性和完整性，基因的结物体的细胞内，基因仍然具有一定的独立性和完整性，基因的结构基本没有变化，只是位置发生了变化，所以应该属于基因重组。构基本没有变化，只是位置发生了变化，所以应该属于基因重组。Conte
7、nt3.3.基因的基因的“剪刀剪刀”限制酶限制酶(1)(1)作用与特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，作用与特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割并在特定的切点上切割DNADNA分子，即限制酶具有专一性和特异性。分子，即限制酶具有专一性和特异性。(2)(2)作用结果：一般产生黏性末端（碱基能互补配对）。作用结果：一般产生黏性末端（碱基能互补配对）。说明：限制酶切割的是脱氧核苷酸之间的化学键说明：限制酶切割的是脱氧核苷酸之间的化学键,不是碱基不是碱基之间的氢键。目的基因的两端一般都具有黏性末端。限制酶之间的氢键。目的基因的两端一般都具有黏性末端。限制酶切割目
8、的基因不一定都产生黏性末端，也可能产生平末端。切割目的基因不一定都产生黏性末端，也可能产生平末端。4.4.基因的基因的“针线针线”DNA”DNA连接酶连接酶作用：将不同作用：将不同DNADNA分子的两个相同的黏性末端连接起来。分子的两个相同的黏性末端连接起来。说明：说明：DNADNA连接酶连接的是磷酸和脱氧核糖之间的化学键，而连接酶连接的是磷酸和脱氧核糖之间的化学键，而不是碱基之间的氢键。不是碱基之间的氢键。5.5.基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体(1)(1)作用：与含有外源基因作用：与含有外源基因(即目的基因即目的基因)的的DNADNA片段结合片段结合,将将外源基因送入受体细胞中。利
9、用它在宿主细胞内对目的基因进外源基因送入受体细胞中。利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。行大量的复制。（2 2）作为载体需要具备的条件：能够在宿主细胞中复制并）作为载体需要具备的条件：能够在宿主细胞中复制并稳定保存；具备多个限制酶切点，便于与外源基因连接；具稳定保存；具备多个限制酶切点，便于与外源基因连接；具有某些标记基因有某些标记基因,便于进行筛选。便于进行筛选。（3 3）常见的种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等。）常见的种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等。质粒是一种能在细胞染色体外自主复制的很小的环状质粒是一种能在细胞染色体外自主复制的很小的环状DNADNA分子，分子，存在于细菌和酵母
10、菌等许多生物中。存在于细菌和酵母菌等许多生物中。说明：外源说明：外源DNADNA是很难直接透过细胞膜进入受体细胞的是很难直接透过细胞膜进入受体细胞的,即使能即使能进入受体细胞，也会受到细胞内限制酶的作用而分解。进入受体细胞，也会受到细胞内限制酶的作用而分解。Content6.6.基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤Content【例【例1 1】科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴的生物技术科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴的生物技术基基 因工程，实施该工程的最终目的是因工程，实施该工程的最终目的是 （）A.A.定向提取生物体的分子定向提取生物体的分子 B.B.定向地对分子进行人工定向地对
11、分子进行人工“剪切剪切”C.C.在生物体外对分子进行改造在生物体外对分子进行改造 D.D.定向地改造生物的遗传性状定向地改造生物的遗传性状D D【解析】基因工程是通过对生物体的基因进行修饰改造，使之【解析】基因工程是通过对生物体的基因进行修饰改造，使之按照人们的意愿表现出人们所需要的性状，产生人类所需要的基按照人们的意愿表现出人们所需要的性状，产生人类所需要的基因产物，可见，基因工程的目的是定向改造生物的遗传性状。因产物，可见，基因工程的目的是定向改造生物的遗传性状。ContentDNADNA连接酶连接酶DNADNA聚合酶聚合酶作用作用连接两个连接两个DNADNA双链片段间双链片段间的两个缺口
12、的两个缺口连接单个脱氧核苷酸形成子链连接单个脱氧核苷酸形成子链模板模板相同点相同点都能形成磷酸二酯键，化学本质都是都能形成磷酸二酯键，化学本质都是1.1.基因工程引起的生物变异是基因工程引起的生物变异是 的。的。2.2.根据所学知识填写下表。根据所学知识填写下表。蛋白质蛋白质定向定向不需要不需要需要需要Content1.1.以下有关基因工程的叙述，正确的是以下有关基因工程的叙述，正确的是 ()()A.A.基因工程是细胞水平上的生物工程基因工程是细胞水平上的生物工程 B.B.基因工程的产物对人类都是有益的基因工程的产物对人类都是有益的 C.C.基因工程产生的变异属于人工诱变基因工程产生的变异属于
13、人工诱变 D.D.基因工程育种的优点之一是目的性强基因工程育种的优点之一是目的性强 D D学点二学点二 基因工程的应用基因工程的应用.基因工程与作物育种基因工程与作物育种（）目的：把各种优良基因通过基因工程导入生物体内，（）目的：把各种优良基因通过基因工程导入生物体内，从而改变生物的遗传特性，培育出新品种。从而改变生物的遗传特性，培育出新品种。培育高产、稳产、具有优良品质的农作物。培育高产、稳产、具有优良品质的农作物。培育各种抗逆性的作物新品种。培育各种抗逆性的作物新品种。（2 2）优点：降低生产成本、减少农药的使用对环境造成的污）优点：降低生产成本、减少农药的使用对环境造成的污染，提高农作物
14、对不良环境的适应能力。染，提高农作物对不良环境的适应能力。.基因工程与药物研制基因工程与药物研制把控制产生基因药物的基因通过基因工程转移到另一种生物把控制产生基因药物的基因通过基因工程转移到另一种生物（一般是微生物）体内，从而获得各种高质量、低成本的药物。（一般是微生物）体内，从而获得各种高质量、低成本的药物。例如胰岛素、干扰素以及预防乙肝的疫苗等。例如胰岛素、干扰素以及预防乙肝的疫苗等。.基因工程与环境保护基因工程与环境保护利用转基因细菌溶解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金利用转基因细菌溶解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，处理工业废水，检测环境中病毒的含量，生产超级细菌等。属，处理工
15、业废水，检测环境中病毒的含量，生产超级细菌等。Content【例【例2 2】下列关于基因工程成果的概述，错误的是下列关于基因工程成果的概述，错误的是 （）A.A.在医药卫生方面，主要用于生产药品和诊断治疗疾病在医药卫生方面，主要用于生产药品和诊断治疗疾病 B.B.在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物 C.C.在畜牧业上主要的目的是培育体型巨大、品质优良的动物在畜牧业上主要的目的是培育体型巨大、品质优良的动物 D.D.在环境保护方面主要用于环境监测和对被污染环境的净化在环境保护方面主要用于环境监测和对被污染环境的净化C
16、C【解析】基因工程技术在畜牧业上的应用主要目的是能产生人【解析】基因工程技术在畜牧业上的应用主要目的是能产生人们所需要的各种品质优良的动物，如具有抗病能力、高产仔率、高们所需要的各种品质优良的动物，如具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量皮毛等品质的动物。产奶率和高质量皮毛等品质的动物。Content1.1.转基因生物是指细胞内转入了转基因生物是指细胞内转入了 的生物。的生物。2.2.基因工程成功的标志是基因工程成功的标志是 。2.2.具有很强抗药性的害虫，体内酯酶活性很高，该酶可催化分解有机磷具有很强抗药性的害虫，体内酯酶活性很高，该酶可催化分解有机磷 农药。近年来，科学家已将控制酯酶合成
17、的基因分离出来，并将其导农药。近年来，科学家已将控制酯酶合成的基因分离出来，并将其导 入细菌体内，经过这样处理的细菌仍能分裂繁殖，导入基因能不断地入细菌体内，经过这样处理的细菌仍能分裂繁殖，导入基因能不断地 得到表达。该成果的重要意义是得到表达。该成果的重要意义是 （）A.A.用于杀灭害虫用于杀灭害虫B.B.处理农药残留污染处理农药残留污染 C.C.保护害虫天敌保护害虫天敌D.D.促进植株生长促进植株生长获得了目的基因的产物获得了目的基因的产物外源基因外源基因B B学点三学点三 转基因生物和转基因食品的安全转基因生物和转基因食品的安全.转基因生物转基因生物转基因生物包括转基因植物、转基因动物和
18、转基因微生物，转基因生物包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物，它们在农业、工业、医药等领域都有广泛的应用。它们在农业、工业、医药等领域都有广泛的应用。.转基因食品转基因食品用转基因生物生产或制造的食品、食品原料以及食品添加剂用转基因生物生产或制造的食品、食品原料以及食品添加剂等都称为转基因食品。等都称为转基因食品。.转基因食品的安全性转基因食品的安全性人类在改造生物、创造生物时，也感到不安与困惑，这主要人类在改造生物、创造生物时，也感到不安与困惑，这主要表现在：表现在：（）转基因作物在代谢中会产生一些有毒物质，对人体和（）转基因作物在代谢中会产生一些有毒物质，对人体和动物的健康造成一定的危
19、害。动物的健康造成一定的危害。（）转基因生物中的抗病毒基因可能与其他病毒发生重组，（）转基因生物中的抗病毒基因可能与其他病毒发生重组，产生超级病毒，给生物界带来巨大的灾难。产生超级病毒，给生物界带来巨大的灾难。Content【例【例3 3】生物工程技术可实现基因在微生物、动物、植物之间的转移，生物工程技术可实现基因在微生物、动物、植物之间的转移，甚至可将人工合成的基因导入植物体内，培育出自然界没有的新类甚至可将人工合成的基因导入植物体内，培育出自然界没有的新类 型。针对这项技术，下列说法中不正确的是型。针对这项技术，下列说法中不正确的是 （）A.A.可丰富生物多样性可丰富生物多样性 B.B.自
20、然界中的生物共用一套遗传密码自然界中的生物共用一套遗传密码 C.C.转基因作物一旦成功，就可成为商品，丰富人们的食物转基因作物一旦成功，就可成为商品，丰富人们的食物 D.D.也可以破坏生物的多样性也可以破坏生物的多样性C C【解析】生物工程技术之所以能实现基因在微生物、动物、植【解析】生物工程技术之所以能实现基因在微生物、动物、植物之间的转移，是因为不同生物的物之间的转移，是因为不同生物的DNADNA分子的结构是相同的，而且分子的结构是相同的，而且自然界中的所有生物共用一套遗传密码。但是，由于转基因生物具自然界中的所有生物共用一套遗传密码。但是，由于转基因生物具备了某些特殊的性状，增强了它们在
21、该地区的竞争能力，所以转基备了某些特殊的性状，增强了它们在该地区的竞争能力，所以转基因生物会威胁其他生物的生存，破坏生物的多样性。转基因农作物因生物会威胁其他生物的生存，破坏生物的多样性。转基因农作物研究，从实验室走向大田实验及产品商品化都要有相应法规或进行研究，从实验室走向大田实验及产品商品化都要有相应法规或进行严格监控，不能立即成为商品。严格监控，不能立即成为商品。Content转基因生物的优缺点主要体现在以下几个方面：转基因生物的优缺点主要体现在以下几个方面：.优点优点（）解决粮食短缺问题（）解决粮食短缺问题,节省节省 ，降低粮食售价；，降低粮食售价；（）减少农药使用量，从而减少（）减少
22、农药使用量，从而减少 ；（）增加食物营养，提高附加值；增加食物种类，提升食物品质；（）增加食物营养，提高附加值；增加食物种类，提升食物品质；（）促进生产效率，带动相关产业发展。（）促进生产效率，带动相关产业发展。.缺点缺点（）可能产生新毒素和新过敏原；（）可能产生新毒素和新过敏原；（）可能产生抗除草剂的杂草；（）可能产生抗除草剂的杂草；（）可能使疾病的散播跨越（）可能使疾病的散播跨越 障碍；障碍；（）可能破坏农作物的生物多样性，干扰生态系统的稳定性。（）可能破坏农作物的生物多样性，干扰生态系统的稳定性。生产成本生产成本环境污染环境污染物种物种Content3.3.基因工程产物可能存在着一些安全
23、性问题基因工程产物可能存在着一些安全性问题,但不必担心但不必担心 （）A.A.三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交,进而导致自然种群被淘汰进而导致自然种群被淘汰 B.B.运载体的标记基因运载体的标记基因(如抗生素基因如抗生素基因)可能指导合成有利于抗性进化可能指导合成有利于抗性进化 的产物的产物 C.C.目的基因目的基因(如杀虫基因如杀虫基因)本身编码的产物可能会对人体产生毒性本身编码的产物可能会对人体产生毒性 D.D.目的基因通过花粉的散布转移到其他植物体内目的基因通过花粉的散布转移到其他植物体内,从而可能打破生态从而可能打破生态 平衡平衡A AContent比较项目
24、比较项目基因重组基因重组基因工程基因工程不不同同点点概念概念在生物体进行有性生在生物体进行有性生殖过程中，控制不同殖过程中，控制不同性状的基因重新组合性状的基因重新组合利用分子生物学和基因利用分子生物学和基因工程手段，将某种生物工程手段，将某种生物的基因转移到其他生物的基因转移到其他生物中，使原物种出现不具中，使原物种出现不具有的新性状有的新性状重组重组方式方式同一物种的不同基因同一物种的不同基因不同物种间的不同基因不同物种间的不同基因繁殖繁殖方式方式有性生殖有性生殖无性生殖无性生殖变异变异大小大小小小大大意义意义是生物变异的来源之是生物变异的来源之一，对生物进化有重一，对生物进化有重要意义要意义使人类能按自己的意愿使人类能按自己的意愿定向地改变基因结构，定向地改变基因结构，培育出新品种培育出新品种相相同同点点都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变异异1.1.基因重组与基基因重组与基因工程有什么关因工程有什么关系系
