人教版高一生物必修二第六章第2节-基因工程及其应用课件

杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 原 理 常 用 方 法 优 点 缺 点 基因重组 基因突变 染色体变异 （成倍减少） 染色体变异 （成倍增加） 杂交 用物理或化学 方法处理生物 花药离体培养 →单倍体→秋 水仙素处理→ 纯种 秋水仙素 处理 使位于不同 个体的优良 性状集中于 一个个体上 提高变异频率， 加速育种进程， 有利变异少， 需大量处理供 试材料 明显缩短育种 年限，育种时 间较短。 技术复杂，需 与杂交育种配 合 各种器官大、 营养成分高、 抗性强 与杂交育种 配合；获得 的新品种发 育延迟 育种时间最长 事实：杂交育种一般不能在不同的物 种之间进行，不同物种的优良性状不 能组合在一个品种中；诱变育种工作 量大，而且有相当大的盲目性；而单 倍体育种也不能使一个物种获得新的 基因…… 设想：能否在分子水平上对控制一个 物种性状的基因进行改造，从而实现 定向地改变一个物种的遗传特性，培 养出人类所需要的种？…… 基因工程 及其应用 第2节 “嫁接”了人胰岛素基因的大肠杆菌 每100kg 猪或牛的胰腺中提取 4~5g胰岛素。 1979年，利用大肠杆菌的DNA分子重组， 2000L培养液提取100g ，相当于2吨猪胰腺 中提取的量。 能发荧光的 热带斑马鱼 普通热带斑马鱼是 不发荧光的 发光的水母 发光的小鼠 超级小鼠 思考： 1、为什么能把一种生物的基因“嫁接” 到另一种生物上？ 2、推测这种“嫁接”怎样能实现？ 基因工程：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。 通俗的说，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： 操作水平： 结 果： 目的基因供体细胞 受体细胞 基因重组 DNA分子水平 定向地改造生物的遗传性状， 获得人类所需要的品种。 获得新性状 这个特点说明了：酶具有专一性 二、基因操作的工具 1.基因的“剪刀”──限制性核酸内切酶（限制酶） 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。 基因的针线：DNA连接酶 G A A T T C C T T A A G G A A T T C C T T A A G G C T T A A A A T T C G G C T T A A A A T T C G G C T T A A A A T T C G 用同种限制酶切割 1、基因工程与作物育种 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 转鱼抗寒基 因的番茄 获得高产、稳产和具 有优良品质的农作物和具 有抗逆性的作物新品种。 我国培育的抗青枯病马铃薯在大棚中繁殖 转基因鲑鱼 同时具有高 产、稳产和 抗逆性等优 良品质的农 作物新品种. 抗虫害的玉米 生长快、肉质好的转基因 鱼(中国) 乳汁中含有人生长激素的 转基因牛(阿根廷) 2、基因工程与药物研制 我国生产的部分基因 工程疫苗和药物   许多药品的生产 是从生物组织中提取 的。受材料来源限制 产量有限，其价格往 往十分昂贵。   微生物生长迅速，容易控制，适于大规模 工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基 因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物， 不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。 基因工程 生产药品的方法： 控制某种物 质合成基因 转基因 “工程 菌” 基因工 程药品 基因 表达 产物 基因工程 发酵 分离提取 基因工程生产的药品 重组人生长激素重组人白细胞介素 重组人干扰素 重组人胰岛素 发酵罐   胰岛素从猪、牛等动物的胰 腺中提取，100Kg胰腺只能提取 4-5g的胰岛素，其产量之低和价 格之高可想而知。   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！使其价格降低 了30%-50%! 3、 环境保护  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。   通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因 工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃 类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解 DDT等毒害物质。   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。 五 、转基因生物和转基因食品的安全性 转基因成果 1）利用重组微生物进行基因制药等 . 2）转基因家畜、家禽：生长迅速，营养品 质优良，奶 中富含某种营养物质、珍贵药物或 人类所需蛋白 . 3）转基因植物：具有抗虫、抗病、抗除 草剂、抗逆等性状。种植面积最大的国家有美 国、阿根廷、 加拿大 、中国。种植最多 的转基因植物有大豆 和玉米，棉花和油菜次 之。 转基因生物安全性 一方观点：转基因植物可能会对生物多样性构成潜 在的风险和威胁 . 理由：①转基因植物扩散到种植区外变成野生种或 杂草，②转基因植物竞争能力强，可能成为“入侵的 外来物种 ”，③转基因植物的外源基因与细菌或病毒 杂交，重组出有害的病原体，④可能使杂草成为有抗 除草剂基因的“超级杂草”. 一方观点：转基因农作物不大可能对生物多样性构 成威胁. 理由：①转基因农作物扩散到种植区会很快死亡，② 转基因农作物表现出新性状必须具有一定条件和种植 技术，③存在生殖隔离，很难与其他植物杂交，④农 作物传粉距离有限，⑤花粉存活时间有限 . 转基因食品安全性 一方观点：不能对转基因食物安全性掉以轻心 . 理由：①反对“实质性等同”，②担心出现滞后效应， ③担心出现新的过敏源，④担心营养成分改变，⑤担心会 侵犯宗教信仰者或素食者的权益. 一方观点：转基因食物潜在的安全隐患可在技术上进行 克服 理由：①“实质性等同”是对安全性评价的起点，不是 终点；②多环节、严谨的安全性评价，③科学家的负责态 度可防止过敏蛋白出现，④至今未发现转基因食物影响健 康的实例，⑤采取举证排除法，防止贻误技术发展 ““实质性等同”是对转基因农作物安全性的最终评价. 正确做法： 以科学的态度予以思考, “应该 趋利避害，而不能因噎废食”──理 性地看待转基因技术。 1.乌干达木薯业遭到了病害的毁灭性打击。科学家究 其原因发现，是一种新的病毒引发的疾病，而这种新病毒 是由两种已知病毒重组产生的。这一事实有力地支持了下 列哪一观点（ ） A．转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威 胁生态系统中其他生物的生存 B．导入转基因生物的外源基因有可能与感染转基因 生物的某些细菌或病原体杂交，从而重组出对人类或其他 生物有害的病原体 C．转基因植物的抗除草剂基因，有可能通过花粉传 播而进入杂草中，使杂草成为除不掉的“超级杂草” D．抗虫棉能抵抗棉铃虫，但随着棉铃虫抗性的增强 ，抗虫棉有可能被淘汰 【解析】由题干材料可知，这种新病毒是由两种已知病毒重组产生的，说明两种病毒的基因 可以重新组合，形成新的生物。因而是对B项的有力支持。【答案】B 课堂练习 2.转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的防治 。在大田中种植转基因抗虫棉的同时，间隔种 植少量非转基因的棉花或其他作物，供棉铃虫 取食。这种做法的主要目的是 A. 维持棉田物种多样性 B. 减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度 C. 使食虫鸟有虫可食 D. 维持棉田生态系统中的能量流动 B 课堂练习 3．下列哪项不是转基因食物潜在的安全隐患（ ） A．转基因植物有可能合成出对人体有直接毒性 或潜在毒性的蛋白质 B．转基因植物合成的某些新的蛋白质有可能成 为某些人的过敏源 C．某些转基因生物可以合成干扰素，进人人体 增强相应细胞的免疫力 D．某些基因足以使植物体内某些代谢途径发生 变化，导致转基因农作物营养成分的改变 C 课堂练习 课堂练习 4、 农业上大量使用化肥存在许多负面影响，“生物固氮”已 成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如 根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。 （1）与人工合成NH3所需的高温、高压条件相比，生物固氮的顺 利进行是因为根瘤菌、蓝藻体内含有特定的 ，这类物质 的化学本质是 。 （2）人们正在着力研究转基因固氮植物（如固氮水稻、固氮小 麦等），某科学家将根瘤菌、细胞中的固氮基因，通过基因工程 方法转移到水稻植株细胞中，经检测，转基因水稻具备了固氮功 能。据上述材料分析： ①固氮基因已经整合到水稻细胞的 中。 ②写出水稻细胞中固氮基因得到表达的反应式。 酶 蛋白质 DNA 转录 翻译 DNA（固氮基因） RNA 蛋白质 5、干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每 升只能提取0.05μg干扰素，因而其价格昂贵，平民 百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成 了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是： （1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成 的 ，并使之与一种叫做质粒的DNA结合，然 后移植到酵母菌内，从而用酵母菌 来 。 （2）酵母菌繁殖速度很快，所以，能在较短的时 间内大量生产 。利用这种方法不 仅产量高，并且成本也较低。 基因 产生干扰素 干扰素 课堂练习 6、“人类基因组计划”的研究工作已经历时10年，投资近百亿 美元。一开始它是一项“国际参与，免费分享”的国际合作研究 项目，现在由于其潜在的巨大经济价值，使得它还未完成时，争 抢就已经开始，而且愈演愈烈的趋势。起步本已较晚的我国生物 科技人员还面临着经费严重不足等巨大困难，但是他们说：“我 们的民族已经在信息产业的上游-----软件和硬件上受制于人，我 们再也不能让我们的子孙后代在这个领域付出代价！”当该课题 组的杨焕明、汪键在没有研究经费的情况下找袁隆平帮忙时，袁 隆平爽快地道：“拿合同来”。（1）从细胞学上讲，基因的载体 是 其排列特点是 。 （2）文中的“基因序列”指 ，因为 它代表控制生命活动的全套 ，所以基因序列的测定对 于探索生命奥秘意义重大：（3）“编码基因”一词中的“编码”， 是指为生命活动的体现者 编码。（4）文中袁隆平是 我国的 专家，他使用的方法主要是 。（5） 与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要 优点 是 和 的障碍。 染色体 线性排列 基因脱氧核苷酸的排列顺序 遗传密码 蛋白质 水稻 杂交育种 缩短育种时间 克服远缘杂交