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江苏省常州市田家炳高级中学高中生物必修2课件：62基因工程及其应用(共21张PPT)

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人教版生物必修二6.2基因工程及其应用 课件

人教版生物必修二6.2基因工程及其应用 课件
(1) 基本组成单位相同 4种脱氧核苷酸 (2) 空间结构相同 2条反向平行的脱氧核苷酸长
链形成规则的双螺旋结构 (3) 碱基配对方式相同 A与T配对，G与C配对
(4) 所有生物共用一套遗传密码子
能 发 光 的 水 母
一：基因工程的原理 什么是基因工程？
又称基因拼接技术或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，定向的改造生物的遗传性状。
一：基因工程的原理
从大肠杆菌 中提取质粒
3.目的基因导 入受体细胞
目的基因是否导入受体细胞？
4.目的基因的 目的基因是否转录形成mRNA？ 检测与鉴定
目的基因是否翻译形成蛋白质？
二、基因工程的应用 1、基因工程与作物育种
运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性 好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途 的动、植物。
讨论：
①你知道为什么能把人的基
因“嫁接”到细菌上吗？
②你能推测出，这种基因的
“嫁接”是怎么实现的吗？
③你能举出一些类似的、与
(转入人胰岛素基因的大肠杆菌)
你的生活关系很密切的例子吗？
细菌和人是差异非常大的两种生物，通过基因重组后， 细菌能够合成人体的某些蛋白质，你知道为什么能把人 的基因“嫁接”到细菌上吗？
乳汁中含有人生长激素的 转基因牛(阿根廷)
二、基因工程的应用 1、基因工程与作物育种
培育抗逆性品种
将细菌的抗虫、抗病毒、 抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、 抗高温等抗性基因转移到作物 体内，将从根本上改变作物的 特性。如转基因抗虫棉。
抗虫基因作物的意义：
减少农药的用量，降低了生产 的成本，减少了农药对环境的污染。

高中生物必修二《6-2基因工程》课件

高中生物必修二《6-2基因工程》课件
运载体必须具备的条件： 1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存； 2、具有多个限制酶切点，以便与外源基因 连接； 3、具有某些标记基因，便于进行筛选。 （如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反 应的基因等 ） 4、对受体细胞无害
质粒
质粒是基因工程 最常用的运载体，它 广泛地存在于细菌中， 是细菌染色体外能够 自主复制的很小的环 状DNA分子，大小只 有普通细菌拟核DNA 的百分之一。
大肠杆菌质粒的分子结构示意图：
DNA 大肠杆菌细胞 目的基因插入位点
“标记基因”
氨苄青霉素 抗性基因
质粒
有切割位点
复制原点 有标记基因的 存在，将来可 能复制并带着插入的 用含青霉素的 质粒一般有几个到几百个基因，控制细菌的 目的基因一起复制 培养基鉴别。
在生物体内进行有 性生殖过程中，控 制不同性状的基因 重新组合
同一物种的不同 基因
按人们意愿，把一种 生物的某种基因提取出 来，修饰改造后放到另 一种生物的细胞里，定 向改造生物遗传性状
不同物种间的不同基因
繁殖方式
有性生殖 小
无性生殖 大
变异大小
意义
是生物变异的主要来源， 使人类有可能按自己意愿 对生物进化有重要意义 定向培育新品种
利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地 生产出各种高质量、低成本的药品。
基因 工程 药品
药品
干扰素 白细胞介素 疫苗 凝血因子
乙肝疫苗 狂犬病疫苗 百日咳疫苗
（三）基因工程与环境保护
利用转基因细菌分解泄漏的石油，降解有毒有害 化合物，吸收环境中的重金属，处理废水等
五、转基因生物和转基因食品的安全性
四、基因工程的应用 （一）基因工程与动植物育种 1、培育高产、稳产、优质和抗逆性 的转基因作物新品种

(人教版)高中生物必修二：6.2《基因工程及其应用》ppt课件

(人教版)高中生物必修二：6.2《基因工程及其应用》ppt课件

生物 必修2
第6章 从杂交育种到基因工程
自主学习 新知突破 合作探究 课堂互动 高效测评 知能提升
2．基因工程的应用 基因工程与作物育种：
①目的：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育
出具有各种抗逆性的作物新品种。 ②实例：抗棉铃虫的转基因抗虫棉。
③意义：抗虫转基因作物的使用，不仅减少了农药的用
生物 必修2
第6章 从杂交育种到基因工程
自主学习 新知突破 合作探究 课堂互动 高效测评 知能提升
(3)基因的运载体： 受体细胞 。 ①作用：将外源基因送入__________ 噬菌体、动植物病毒 ②种类：质粒、______________________ 等。 ③质粒：存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染 自主复制的环状DNA分子 。 色体外能够_________________________
2．基因工程的基本工具 (1)基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶 ________________(简称限制酶)，具 特定的核苷酸序列 ， 有特异性，即一种限制酶只能识别一种__________________ 特定的位点 上切割DNA分子。 并在_____________ DNA连接酶 ，连接DNA骨架上的 (2)基因的“针线”：_____________ 脱氧核糖和磷酸 之间的缺口。 ________________
生物 必修2
第6章 从杂交育种到基因工程
自主学习 新知突破 合作探究 课堂互动 高效测评 知能提升
1．基因工程操作的基本步骤 目的基因：人们所需要的特定基因 提取目 直接分离基因 的基因取得途径 人工合成基因 ↓ 用同一种限制酶切割质粒和目的基因 目的基因与 加入DNA连接酶 运载体结合 质粒和目的基因结合成重组DNA分子

人教版高一生物必修二课件：6.2基因工程及其应用 (共18张PPT)

人教版高一生物必修二课件：6.2基因工程及其应用 (共18张PPT)

G
磷酸二酯键
（3）基因的运输工具： 运载体（把外源基因送入受体
细胞） 常用的运载体：质粒、噬菌 体、动植物病毒等。
质粒是存在于细菌中独立 于染色体，能够自主复制 的环状DNA分子。
“剪刀”：限制酶 “针线”：DNA连接酶 运输工具：运载体
（三）基因操作的基本步骤
1）提取目的基因 2）目的基因与运载体 结合 3）将目的基因导入受体 细胞
一、概念
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：
基因工程：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。
基因重组 DNA分子水平
操作水平： 结 果：
定向地改造生物的遗传性状， 获得人类所需要的品种。
• 培育转基因大肠杆菌的简要过程：
3、基因工程与环境保护
（1）利用转基因细菌降解有毒有害化合物，吸收环境 中的重金属。 （2）分解泄露的石油，处理工业废水等。
人体组织细胞
提取
与运载体DNA拼接 胰岛素基因 导入 你认为上述培育转 基因大肠杆菌的关 键步骤有哪些？
普通大肠杆菌 (不能分泌胰岛素) 大肠杆菌 (含胰岛素基因)
转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素)
• 培育转基因大肠杆菌的关键步骤：
1.ONEຫໍສະໝຸດ 2.TWO3.THREE胰岛素基因 从人体细胞 内提取出来
T T A A G
限制酶 （1）基因的“剪刀”：
把脱氧核糖和磷酸交替连接而构 成的DNA骨架切开。
G A A T T C C T T A A G
磷酸二酯键
(2)基因的“针 线”：
DNA连接酶
把脱氧核糖和磷酸交替连接而构 成的DNA骨架上的缺口缝合起来。

高中生物必修二优质课件：6.2 基因工程及其应用

高中生物必修二优质课件：6.2 基因工程及其应用

限制酶切割的是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，不是碱基之间的氢键；切割后 不一定都产生黏性末端，也可能产生平末端。
2. 如图为DNA连接酶的作用示意图，请思考下列问题：
（1）一般来说，要用同一种限制酶处理目的基因和运载体，其原因是什么？ 提示 用同一种限制酶处理目的基因和运载体，可以得到相同的黏性末端，便于DNA 连接酶将它们连接起来。 （2）DNA聚合酶和DNA连接酶都可形成磷酸二酯键，二者的主要区别是什么？ 提示 DNA聚合酶是将单个的脱氧核苷酸与脱氧核苷酸链连接起来，但DNA连接酶是 将两段DNA片段连接起来。
2.下列有关基因工程的叙述，错误的是（ ） A.基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶 B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C.利用基因工程技术，可以定向地改造生物的遗传性状 D.基因工程的实质是基因重组 解析 基因工程操作中的工具酶是限制酶、DNA连接酶。一种限制酶只能识别一种 特定的核苷酸序列，而并非所有的限制酶只能识别同一种核苷酸序列。基因工程的 实质是基因重组。利用基因工程技术，可以定向改造生物的遗传性状，获得人类需 要的基因产物或生物新品种。 答案 B
第2节 基因工程及其应用
学习目标导引
核心素养对接
关键术语
1.生命观念——理解基因工程的概念及
操作程序，认同基因控制性状及生物界
1.说出基因工程的概念；
限制性核酸
的统一性观念；
2.说出基因工程的基本工具；
内切酶
2.科学思维——识记、归纳基本工具和
3.阐述基因工程的基本操作；
基因工程
操作程序、培养逻辑思维能力；
限制性核酸内切酶
核苷酸 特定的切点上
3.
DNA连接酶
连接脱氧核糖与磷酸

人教版高一生物必修二课件：6.2基因工程及其应用 (共18张PPT)

人教版高一生物必修二课件：6.2基因工程及其应用 (共18张PPT)

人体组织细胞
普通大肠杆菌 (不能分泌胰岛素)
提取
胰岛素基因
与运载体DNA拼接 导入
大肠杆菌 (含胰岛素基因)
你认为上述培育转 基因大肠杆菌的关 键步骤有哪些？
转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素)
• 培育转基因大肠杆菌的关键步骤：
1.ONE
胰岛素基因 从人体细胞 内提取出来
2.TWO
胰岛素基因 与运载体 DNA连接
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/162021/11/162021/11/1611/16/2021
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/162021/11/16November 16, 2021
3.THREE
胰岛素基因 导入受体细 胞(大肠杆菌)
基因的 “剪刀”
基因的 “针线”
基因的 运载体
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
质粒是存在于细菌中独立 于染色体，能够自主复制 的环状DNA分子。
2、基因工程的基本工具
“剪刀”：限制酶 “针线”：DNA连接酶 运输工具：运载体
（三）基因操作的基本步骤
1）提取目的基因
抗虫棉

高中生物必修二课件：6.2基因工程及其应用

③基因转移工具（“分子运输车”） ——运载体
1、限制酶
特点：一种限制酶只能识别DNA的一种 核苷酸序列，并在特定的位点切割DNA.
限制性内切酶
限制 酶
切割DNA分子两个脱 氧核苷酸之间的磷酸 二酯键。
把两种来源不同 的DNA用同一种限制 酶来切割，会产生相 同的黏性末端，两者 的黏性末端可以黏合 起来，成为重组的 DNA分子。
③将切下的目的基因片段插 入质粒的__切____口__处，再加入 适量__D___N__A___连___接__，形成了一 个重组酶DNA分子（重组质粒）
目的基因的表达和检测
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。
G AA TT C C TT AA G
DNA连接酶连接 的是DNA骨架上 的缺口，不是碱基 间的氢键
3、运载体
作用：将目的基因导入受体细胞 常用运载体：①质粒、②动植物病毒、③噬菌体
运载体要满足的条件
①具有一到多个限制酶的酶切位点。 ②能进入受体细胞并在受体细胞内稳定存在，并能 复制、表达； ③具有标记基因,便于目的基因的筛选.
C 2.下列关于基因工程的叙述中,正确的是:
A.限制酶只用于提取目的基因 B.细菌体内的环状DNA均可作运载体 C.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接
B D.重组DNA分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成.
3.以下说法正确的是: A.目的基因是指重组DNA B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定
目的基因的检测与鉴定
青霉素 抗性基因

高中生物必修二课件-6.2 基因工程及其应用3-人教版


二、基因工程的应用（小结）
1.基因工程与作物育种
培育高产、抗虫、抗病、抗旱、抗盐碱 例:抗虫棉的培育
苏云金杆菌具伴胞晶体（抗虫蛋白）基因 转入棉花细胞内，培育出抗虫棉
意义
减少农药用量,减少污染 降低生产成本，
基因工程的应用
2.基因工程与药物研制
大肠杆菌生产人胰岛素 干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子等人 体蛋白质的生产 预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾的疫苗
第六章 从杂交育种到基因工程 第二节 基因工程及其应用 第2课时
转基因烟草
转基因马铃薯
抗虫棉
抗CMV甜椒
全身散发绿色荧光的 转基因鱼
美科学家研制出世界 上第一只转基因蝴蝶
首只转基因猴降生
超凡嗅觉能力的 转基因鼠
乳汁中分泌人凝血因子 IX的转基因山羊
1987年开始上市的干扰素
临床常见的生长激素，干扰素和乙肝因 转基因食品你敢吃吗？ 转基因食品ABC
转基因食品看起来分外诱人
转基因食物的安全性
【资料分析】课本P105
转基因食物的安全性，至今为止还在科学界 内争论着。你对此有什么个人意见？
优点：高效率、高质量、低成本 基因芯片诊断: 用单链DNA做探针利用DNA
分子杂交原理,鉴定被测标本上的遗传信息. 基因治疗: 健康的外源基因导入有基因缺陷
的细胞中.
基因工程的应用
3.基因工程与环境保护
环境监察:如用DNA探针检测饮用水中病毒的 含量.
净化污染: 培育出能同时分解石油的”超级细 菌”.

高中生物必修二课件-高中生物必修二课件-6.2基因工程及其应用


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谁能告诉我这是ＷＨＡＴ？
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中国的神话与传说中，龙是一种神异动物，具有 虾眼、鹿角、牛嘴、狗鼻、鲶须、狮鬃、蛇尾、鱼鳞 、鹰爪、九种动物合而为一之九不像之形象。
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： 基因重组
操作水平： DNA分子水平
结 果： 定向地改造生物的遗传性状， 获得人类所需要的品种。
供体细胞 目的基因 受体细胞 获得新性状
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。
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
用同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
基因的针线：DNA连接酶
三、转基因生物与转基因 食品的安全性
两种观点 不安全：证据 安全：证据
安全观点：
1、转基因食品与非转基因食品的构成 是一样的；
2、减少农药使用、减少环境污染； 3、节省生产成本，降低粮食售价； 4、增加食品营养、提高食品产量等。
不安全观点：
1、可能产生抗除草剂的超级杂草； 2、可能使疾病的散播跨越物种障碍； 3、可能损害农作物的生物多样性； 4、认为创造新物种，可能干扰生态系统 的稳定性； 5、可能产生新毒素和新过敏源。
白细胞介素-2 大肠杆菌
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2015年10月5日，获2015年诺贝尔生理学或医学奖。 这是中国科学家因为在中国本土进行的科学研究而首次 获诺贝尔科学奖，是中国医学界迄今为止获得的最高奖 项。
案例1、青蒿素是目前治疗疟疾最有效的药物， 研究发现我国种植的黄花蒿中青蒿素含量由南往 北逐渐降低。在黄花篙植物的上部和枝条上部的 叶片中，青篙素含量最高，嫩叶比老叶的含量高， 茎中很少。而且正常青蒿植株的青蒿素产量很低， 难以满足临床需求，其植物体内生物合成途径如 下图所示：
4月25日
-----世界防治疟疾日 据世界卫生组织报告，全球大约40%的 人口受虐疾威胁，每年有3.5亿—5亿人 感染疟疾，110万人因疟疾死亡。对全 世界大约二分之一的人而言，疟疾迄今 仍是公众健康所面临的最严重威胁之一。
青屠 蒿呦 素呦
2011年9月，屠呦呦获得被誉为诺贝尔奖“风向标” 的拉斯克奖，因为没有博士学位、留洋背景和院士头衔， 屠呦呦被当时的媒体报道称为“三无”科学家。
图3
黄花蒿植物 体细胞
转基因黄 用____技术对该目的基因进行大量扩增，该技术除了需要提
供模板和游离的脱氧核苷酸外，还需要提供___、___等条件。
该DNA分子经过4次循环后会产生等长的目的基因片段
个；
（2）图1中的质粒和图2中的目的基因构建重组质粒，不能使用
（1） 过程③构建A基因重组载体时，启动子和终止子是 重新构建的，它们应该能被受体细胞的R__N_A_聚__合_酶_所识别， 以便于其催化转录过程。
（2）在给小鼠皮下注射A蛋白时，要重复注射几次的目 的是通过二次免疫，增加小鼠体内的_浆__细__胞___数目。过 程⑥的实质为__基__因__的__选。择性表达 （3）在将X进行扩大培养前，至少需要经过__2______次 筛选，扩大培养的原理是_细__胞__增__殖_。 （4）对该传染病疑似患者确诊时，可以用图中的 _抗_A_蛋__白__的单克隆抗体 _与分离出的病毒进行特异性检测。
①外毒素 ②减毒外毒素 ③外毒素α亚单 位 ④外毒素β亚单位
A.①或② B.①或③ C.②或④ D.③或④
现代生物工程技术专题
疟疾疫苗的研发还在继续……
考向1：植物的组织培养
例1：(单选题）青蒿素是从植物黄花蒿的叶片 中所提取的一种代谢产物，而茎及其他部位 中的青蒿素含量及其微小。下列关于利用植 物组织培养产生青蒿素的叙述，正确的是
讨论3、面对现状如何有效预防疟疾？可
以采取哪些措施？
——疫苗
传统方法制备的疫苗是主要用病原微生物 经过人工减毒、脱毒、灭活等方法制成，其远 远不能满足实际的需求，能否利用现代生物技 术进行大规模的生产呢？
例4.某种致病性极强的细菌外毒素由α和β两 个亚单位组成，其中β亚单位无毒性，但能促进 α亚单位进入宿主细胞发挥毒性作用。因此，研 制疫苗时应选择该细菌的 C
1）、目的基因插入neoR基因 2）、CRISPR/Cas9基因编辑技术 3）、Cre/loxP位点特异性重组系统
2、RNA干扰诱发的基因沉默
目前主要用的生物合成青蒿素的三种途径： （1）通过添加生物合成的前体来增加青 蒿素的含量； （2）通过对控制青蒿素合成的关键酶进 行调控，或者对关键酶控制的基因进行激 活来大幅度增加青蒿素的含量； （3）率。
疟原虫
考向3：单克隆抗体制备过程
注射抗原
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞 细胞融合、筛选 杂交细胞
细胞培养
筛选，继续培养
足够数量的、能产生 特定抗体的细胞群
体外培养 注射到小鼠腹腔
单克隆抗体
例3：抗体已被广泛应用于诊疗传染性疾病的过程， 已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表 面的A蛋白为主要抗原。抗体的制备流程如下图所 示，请回答下列问题：
讨论1、用什么方法可以快速获得大量的青 蒿素用于疟疾治疗？讨论后写出简要方案。
12
案例2：疟疾是一种由疟原虫造成的，通过以按 蚊为主要媒介传播的全球性急性寄生虫传染病。 本病是由雌按蚊叮咬人体，将其体内寄生的疟 原虫传入人体而引起的。具体发病机理如下图：
讨论2、如果你是医生，如何诊断疟疾 患者？可以采取哪些措施？
疟疾诊断方法：
1） 抗体诊断—单克隆抗体
2） 基因诊断 3） 血膜染色镜检
案例3、曾经农药DDT被发明出来，用来消灭蚊虫， 减少疟疾，效果很好。但是有人指出DDT致癌，并 污染环境。最终导致了DDT的全面停用。但DDT停用 之后，又没有同样有效的药物来对付蚊虫，这使得 非洲疟疾的发病率飙升，疟疾如果治疗不及时，就 有可能发展成脑虐，致人死亡，仅南非的一次疟疾 大爆发，就导致了至少10万人的死亡。
考向2：基因工程的基本操作程序构建基因表达载体
目的基因、启动子、终止子、标记基因、复制原点
3. 将目的基因导入受体细胞
农杆菌转化法（基因枪法、花粉管通道法）、显微注射 法、感受态（Ca2+化）细胞法
4. 目的基因的检测与鉴定
检测：是否插入、转录、翻译 鉴定：是否有转基因特性
（C ）
A.选取合适的黄花蒿外植体并要进行快速灭菌
B.在黄花蒿组织培养过程中不需要给予光照
C.培养基中所添加的激素种类和含量对培养过 程起重要的调节作用
D.可通过大量培养愈伤组织以直接获得青蒿素
策略一、导入高表达的FPP合成酶基因 策略二、增强ADS基因的表达 策略三、抑制SQS基因的表达
1、基因敲除（基因打靶）
SmaⅠ切割，原因是_________________。应选用_________两种
限制酶进行切割，可以防止_____________。形成过程中还需要
例2：青蒿素是黄花蒿植株的代谢产物，其化学本质是 一种萜类化合物，其生物合成途径下图所示。图1、图2 表示质粒和相关目的基因，其中箭头表示相关限制酶的 酶切位点。正常黄花蒿植株的青蒿素产量很低，难以满 足临床需求，科学家为了提高青蒿素产量，将棉花中的 FPP合成酶基因导入了黄花蒿植株并让其成功表达，获 得了高产黄花蒿植株，过程如图3所示。