2013年高中生物新人教版选修3课件1.3《基因工程的应用》
2023年人教版高中生物选择性必修3第3章基因工程第3节基因工程的应用
第3节基因工程的应用【课程标准】举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。
【素养目标】1.科学思维:基于基因工程在农牧、医药和食品等行业应用的实例,说明基因工程给社会带来的巨大进步。
2.社会责任:基于基因工程在各方面发展的前景,理性看待基因工程的安全性。
你听说过转基因鲤鱼吗?转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%,它在142天后平均体重达到648 g。
除生长速度快,转基因鲤鱼对饵料的利用率也非常高,这两个因素使得转基因鲤鱼的养殖经济效益比非转基因鲤鱼提高125%。
观看视频《快速生长的转基因黄河鲤鱼》。
思考:1.提高鲤鱼生长速度的目的基因是什么?2.你还知道哪些转基因生物?基因工程有哪些方面的应用?一、基因工程在农牧业方面的应用连一连:基于基因工程在改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面的应用,将下列转基因生物和选用的目的基因连线。
【警示】转基因抗虫植物与转基因抗病植物是不同的,转基因抗病植物可以抵抗病毒、真菌等,但不能抗虫。
二、基因工程在医药卫生领域的应用判一判:基于基因工程在医药卫生领域的成果和应用,判断正误。
①对微生物或动植物的细胞进行基因改造,使它们能够生产药物。
(√)②乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。
(×)提示:需将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子重组在一起后导入受精卵中。
③转基因动物需要进入泌乳期才能成为“乳腺生物反应器”。
(√)④用转基因动物做器官移植的供体时,只能通过抑制供体动物抗原决定基因的表达来解决免疫排斥的问题。
(×)提示:还可以设法除去抗原决定基因。
思考:作为乳腺生物反应器的动物,对性别有怎样的要求?提示:应为雌性动物。
三、基因工程在食品工业方面的应用1.基因工程菌:用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类。
2.选一选:以下叙述属于基因工程在食品工业方面应用的是①③。
高中生物第3章基因工程第2节基因工程的基本操作程序第1课时获取目的基因与构建基因表达载体课件新人教版
(1)模板:均需要脱氧核苷酸单链作为模板
(2)原料:均为4种脱氧核苷酸
(3)酶:均需DNA聚合酶
(4)引物:都需要引物,使DNA聚合酶从引物开始进行互补链的
合成
2种引物的作用
【视角应用】
1.(2021山东聊城高二期中)下列有关PCR技术的叙述,错误的是( B ) A.PCR技术的原理是DNA半保留复制 B.变性过程中破坏的是磷酸二酯键 C.复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的 D.延伸过程中需要耐高温的DNA聚合酶、四种脱氧核苷酸等,无须添加ATP
(2)某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图),请 分别说明理由。
提示 第1组的引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效。第2组中引 物Ⅰ'自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。 (3)如果PCR循环n次,则共需消耗多少对引物? 提示 共需消耗2n-1对引物。
【方法突破】
旁栏边角想一想 用PCR技术可以扩增mRNA吗? 提示 mRNA不可以直接扩增,需要将它逆转录成cDNA再进行扩增。
结论语句辨一辨 1.PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应。
( ×) 2.用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。( √ ) 3.PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶。( × ) 4.PCR过程中需要模板DNA和一个引物分子。( × )
3.下图1、2分别表示载体和目的基因及其上的限制酶的切割位点。
(1)据图分析,构建基因表达载体时,能否用限制酶SmaⅠ切割质粒?为什么? 提示 不能。因为SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因。质粒上的抗性基因是标 记基因,便于重组DNA分子的筛选,若被破坏,无法进一步筛选。 (2)与只使用EcoRⅠ相比较,使用BamHⅠ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质 粒、外源DNA的优点是什么? 提示 可以防止质粒和目的基因的自身环化以及目的基因与载体的反向连 接。
人教版高中生物选修3专题一基因工程课件
一、 “分子手术刀” ——限制性核酸内切 酶 主要是从原核生物中分离纯化出来的一 1、来源：
种酶。能将外来的DNA切断，由于这种 切割作用是在DNA分子内部进行的，故 名限制性核酸内切酶。
2、种类：4000种。
识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸 3、作用：
序列，并且使每一条链中特定部位的两 个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
什么叫平末端？ 当限制酶从识别序列的中心轴线处 切开时，切开的DNA两条单链的切口，是 平整的，这样的切口叫平末端。
二“分子缝合针”——DNA连接酶
类型 来源 功能 相同点 差别
E〃coliDNA
连接酶
T4DNA连接酶
大肠杆菌 恢复 只能连接黏性末端 磷酸 能连接黏性末端和 二酯键 T4噬菌体 平末端(效率较低)
基因工程 的工具
运载 工具
E.coliDNA连接酶 种类 T4 DNA连接酶 结构简单,大小适中 能在宿主细胞中自 具备的 我复制并稳定存在 条件 具一个至多个限制酶切位点 具标记基因
质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒
练习
1.以下说法正确的是 （C ）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷 酸序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运载体必须具备的条件之一是：具有多 个限制酶切点，以便与外源基因连接 D 、 DNA 连接酶使黏性末段的碱基之间形 成氢键
经过多年的努力，科学家ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ20世纪70年代创 立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。
基因工程概念
又叫做DNA重组技术。是指按照人们的愿望， 进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因 技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更 符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
高中生物 专题一 基因工程 1.3 基因工程的应用课时作业 新人教版选修3
1.3 基因工程的应用目标导航 1.举例说出植物基因工程取得的成果。
2.关注动物基因工程的应用前景。
3.了解基因工程药物和基因治疗。
一、植物基因工程成果(阅读P17－19)1．抗虫转基因植物与抗病转基因植物项目抗虫转基因植物抗病转基因植物方法从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入作物中将抗病基因导入植物中基因种类Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等①抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因②抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因成果转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等意义减少了化学农药的使用，降低了生产成本，减少了环境污染，降低了对人体健康的损害(1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因，提高农作物抗盐碱和抗干旱能力；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。
(2)成果：抗盐抗旱烟草、耐寒番茄、抗除草剂玉米等。
3．转基因改良植物品质(1)优良基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和与植物花青素代谢有关的基因。
(2)成果：富含赖氨酸的转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
二、动物基因工程的前景(阅读P20－21)项目应用基因来源成果提高动物的生长速度外源生长激素基因转基因绵羊、转基因鲤鱼改善畜产品的品质肠乳糖酶基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大减低转基因动物生产药物药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子乳腺生物反应器转基因动物作器官移植的供体抑制或除去抗原决定基因利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官21－241．基因工程药物(1)概念：基因工程药物是指利用转基因的工程菌生产的药物。
(2)原理：通过基因工程技术，使外源基因在工程菌细胞内高效表达。
(3)成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
(4)作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。
人教版高中生物选修3专题一《基因工程》
1
1.1DNA重组技术的基本工具
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2
学习目标
1、基因工程的基本概念 2、DNA重组技术的三种基本工具
重点：DNA重组技术的三种基本工具 难点：载体具备的特点
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3
定向基因改造设想
设想 一
设想 二
设想 三
能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？
能否让细菌“吐出”蚕丝？
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17
精选课件ppt
18
二“分子缝合针”——DNA连接酶
类型
来源
相同点
功能 差别
E·coliDNA
连接酶
T4DNA连接酶
大肠杆菌 恢复 只能连接黏性末端
磷酸
T4噬菌体 二酯键
能连接黏性末端和 平末端(效率较低)
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二、 “分子缝合针” —— DNA连接酶
1、种类：两类
DNA聚合酶
连接DNA链 双链
单链
连接部位
在两DNA片段之间 将单个核苷酸加 形成磷酸二酯键 到已存在的核酸
片段的3’末端
的羟基上，形成 磷酸二酯键
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22
三、 “分子运输车” —基因进入受体细胞的载体：
1、通常以质粒作为载体 质粒——细菌细胞中一种很小的环状DNA分子。
裸露的、结构简单、独立于细菌之外，并且有自我 复制能力
能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等 珍贵的药物？
经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创 立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。
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4
基因工程概念
又叫做DNA重组技术。是指按照人们的愿望， 进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基 因技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出 更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
人教版高中生物选修3全套课件
c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下， 合成与模板互补的_D_N_A_链____。 D、循环
人工合成：
——根据已知的氨基酸序列合成DNA
蛋白质的氨基酸序列 推测
mRNA的核苷酸序列 推测
结构基因的核将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导 入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生 物的不同基因，称为基因.基因基因组
部分基因 （如:cDNA）利用PCR扩增目的基因① 概念：PCR全称为多__聚__酶__链__式__反__应___，是一项 在生物_体__外_复制特__定__D_N_A_片__段__的核酸合成技术
22．(11分，每空1分) 下图为细胞融合的简略过程，请据 图回答：
②方法：
用Ca2+处理细胞
感受态细胞
表达载体与感受态细胞混合
感受态细
胞吸收DNA分子
四、目的基因的检测与鉴定
①导入检测：目的基因是否导入受体细胞DNA
检测
DNA—— DNA分子杂交 分 转录检测——分子杂交 子
检
②表达检测
测
翻译检测——抗原抗体杂 法
交 抗虫鉴定
鉴定 抗病鉴定 个体水平的鉴定
活性鉴定等
原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等
化学法：聚乙二醇（PEG）
2.1.2植物细胞工程的实际应用
概念：应用组织培养技术，快速繁殖植物（也叫 快速繁殖技术）
原理：植物细胞的全能性 优点：繁殖率高，可大批量生产
取材少 培养周期短 保持优良性状
作物脱毒
病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产量 降低，品质变差
高中生物《第六章 第二节 基因工程及其应用》课件3 新人教版必修2
练习：
Ａ ⒈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 Ａ．①②
②连接酶 Ｂ．③④
③解旋酶 Ｃ．①④
④还原酶 Ｄ．②③
⒉实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从 供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限 制性内切酶能识别ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ顺序，切 点在Ｇ和Ａ之间，这是利用了酶的（Ｂ ） Ａ．高效性 Ｃ．多样性 Ｂ．专一性 Ｄ．催化活性易受外界影响
常用的受体细胞： 菌类和动植物细胞
导入
扩增
主要是借鉴细菌或 病毒侵染细胞的方 法
第四步：目的基因的检测和表达
检测：根据受体细胞中是否具有标记基因，
判断目的基因导入与否 表达：受体细胞表现出特定的性状，
如棉花抗虫性状的表现
第四步：目的基因的检测和表达
大量的受体细胞接受不多的目的基因。处 理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少， 必须将它从中检测出来。 将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测 菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表 达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、 研究。
C T T AA
C T T AA
基因的针线：DNA连接酶
G AA T T C
C T T AA G
被同一种限制酶切断的几个DNA是否 具有相同的黏性末端？
２、基因的针线──DNA连接酶
连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性 末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。
3、基因的运输工具——运载体
常用的运载体： 质粒、噬菌体 和动植物病毒
标记基因，便 于进行检测。
三、基因工程的操作步骤
第一步：获取目的基因 人们所需要的特定基因 取得途径： 1、直接从供体细胞中分离基因 2、人工合成基因
人教版高中生物选修3课件：专题一基因工程(选修三)
的工具
运载 工具
专题1-2
目的基因的获取
基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定
(一）、目的基因概念： 主要指的是编码蛋白质的结构基因。 也可以是一些具有调控作用的因因 化学方法直接人工合成
1、基因表达载体的组成
目的基因 启动子: 一段有特殊结构的DNA片段。位于基因的 首端。是RNA聚合酶识别和结合的部位， 有了它才能驱动基因转录mRNA，最终 获得蛋白质。 终止子: 一段有特殊结构的DNA片段。位于基因的尾端。使 转录在所需要的地方停止。 标记基因等 是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的基因 的细胞筛选出来，如青霉素基因。
③目的基因是否翻译出蛋白质
检测方法: 抗原—抗体杂交
2、个体生物学水平的鉴定
例2、回答有关基因工程的问题因工程的问题： （1）构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后， 可能产生粘性末端，也可能产生___ 平 末端。若要在限制酶切割目 的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生 _____ 相同（相同，不同）粘性末端的限制酶。 （2）利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛 素基因及其启动子等，其中启动子的作用是 提供RNA聚合酶 特异性识别结合位点，驱动基因转录 。在用表达载体转化大肠杆菌时， 2+ Ca 常用 处理大肠杆菌，以利于表达载体进入：为了检测胰岛 素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与 DNA—RNA分子杂交 mRNA杂交，该杂交技术称为 。为了检测胰岛 素基因转录的mRNA是否翻译成 _，常用抗原胰岛素原（蛋白质） 抗体杂交技术。 如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的 基因插入农杆菌Ti质粒的 T—DNA 中，然后用该农杆菌感染植物 细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的 染色体 上。
人教版高中生物选择性必修第3册 基因工程 基因工程(5)
讨论转基因产品的安全性。
通过农牧业领域丰富的转基因产品，学生体会到转基因技术应用的诱人前景。
通过食品领域的介绍，学生体会到基因工程技术与生活密切联系。
通过环保领域的介绍，学生体会科学研究思路。
通过医药领域的介绍，学生体会前沿科技，了解当前基因工程技术的基本原理
教案
教学基本信息
课题
基因工程的应用
学科
生物学
学段：高中
年级
高二
教材
书名：生物选修3现代生物科技专题出版社：人民教育出版社出版日期：2月
教学目标及教学重点、难点
教学目标
1.通过对转基因实例的分析，进一步树立结构与功能相统一的基本观点。（生命观念）
2.通过对基因工程应用于不同领域的分析，体会科学研究的思路。（科学思维）
2.体会基因工程在各领域的改造思路。
教学过程(表格描述)ห้องสมุดไป่ตู้
教学环节
主要教学活动
设置意图
环节1
环节2
环节3
环节4
环节5
基因工程在农牧业领域的应用，从提高产品产量和品质两方面分别予以举例分析。
基因工程在食品领域的应用，从生产食品添加剂和制造食物两方面分别予以举例说明。
基因工程在环保领域的应用，从生产清洁能源和治理环境污染两方面分别予以举例说明。
3.通过学习与生活实际密切相关的前沿科技，探讨科学与技术的关系及对生产生活、社会的影响。（社会责任）
4.通过转基因安全性的讨论，认同并选择科学、客观、理性的价值观，主动向家人或邻里宣传。（社会责任）
教学重点
基因工程在农牧业、食品、环保以及医药领域的应用。
人教版教学课件人教版生物选修3教材解读ppt
5、大肠杆菌能生产糖干扰素吗？ （教材第15页）
干扰素是哺乳动物细胞在诱导物的诱导下产生的一种
特异糖蛋白； 科学家用通过基因工程用大肠杆菌生产出来的干扰素 是没有糖链的，但同样能够抑制病毒在细胞内的增殖， 加强巨噬细胞的吞噬作用和对癌细胞的杀伤作用； 真核细胞表达的干扰素需要糖链来稳定结构、帮助溶 解，并通过转运系统分泌到细胞外，进入血液循环系 统，以发挥其抗病毒抗肿瘤的生物功效； 2002年，科学家们发现在一种名为Campylobacter jejuni的细菌里存在生产糖蛋白的基因簇，即pgl基因 簇，此基因编码的蛋白能够起糖基转移酶的作用，科 学家用基因工程方法将这套基因克隆至大肠杆菌共表 达，使得大肠杆菌也能够生产相应的糖蛋白。
3、关于PCR循环参数的确定
循环数目一般都为30，这个数值是怎么来 的？
– PCR扩增所需的循环数目决定于反应体系中 起始的模板拷贝数以及引物延伸和扩增的速 率。 –一旦PCR反应进入几何级数增长期，反应会 一直持续下去，直至某一成分成为限制因素。 从这一点上来说，扩增产物中绝大多数应该 是特异性的扩增产物，而非特异性的扩增产 物低到难以检测的程度。用Taq DNA聚合酶 在一个含有105个拷贝的靶序列的反应体系中 进行30个循环后往往可以做到上述的理想情
2、PCR原料中为什么用dNTP？ （教材第10页）
dNTP包括dCTP、dATP、
dGTP和dTTP 同ATP 用单磷酸腺苷和二磷酸腺苷 是不行的
3、关于PCR循环参数的确定
变性时间是如何确定的？
–在选择的变性温度下，DNA分子越长，两条链完全 分开所需的时间也越长。如果变性温度过低或时间 太短，模板DNA中往往只有富含AT的区域被变性。 –在PCR的第一个循环中，有时常把变性时间设计为 5 min，来增加大分子模板DNA彻底变性的概率， 又称此为预变性。 –当模板DNA的G+C含量超过55%时，需要更高的变 性温度，来源于古细菌的DNA聚合酶比Taq DNA 聚合酶更能耐受高温，因此更适合用来扩增富含 GC的DNA模板。