1、第三單元 第二章基因對性狀的控制,第四節(jié)轉基因生物和轉基因食品 第五節(jié)人類基因組計劃,目標 導航,1.結合教材圖文，掌握基因工程的基本原理和基本步驟。 2.結合具體實例，說出基因工程的應用及其安全性。 3.閱讀教材，簡述基因組的概念和人類基因組計劃。,欄目索引,預習導學 挑戰(zhàn)自我 點點落實,課堂講義 重點難點 個個擊破,對點練習 即時訓練 體驗成功,一、重組DNA技術(轉基因技術),答案,預習導學 挑戰(zhàn)自我 點點落實,1.概念 重組DNA技術又稱為轉基因技術，是指利用 和 的手段，將某種生物的 到其他生物物種中，使其出現(xiàn)原物種 的技術。 2.操作步驟 (1)獲取目的基因,目的基因：人們所需的特

2、定基因,獲取方法,利用 從供體細胞切割 利用 逆轉錄等人工合成,分子生物學,基因工程,基因轉移,不具有,的新性狀,限制性內切酶,mRNA,(2)體外重組DNA分子,常用載體：有細菌的 或 過程：將外源DNA插入載體，使兩種DNA分子連接起來,(3)重組DNA分子導入受體細胞,方法： 等方法 受體細胞：如受精卵,質粒,病毒DNA,顯微注射,答案,(4)篩選與鑒定：在全部的受體細胞中，真正導入目的基因的受體細胞是 ，因此必須通過一定的手段篩選和鑒定出能夠 或 的受體細胞。,很少的,表達所需遺傳性狀,所需產(chǎn)物,3.意義 重組DNA技術人為實現(xiàn)了 ，目的基因隨細胞的分裂而 ，并在體內得以 ，還能將獲得

3、的 穩(wěn)定地遺傳給后代。,答案,種間遺傳物質的轉移,增殖,表達,新性狀,二、轉基因生物和轉基因食品,1.轉基因生物 (1)概念：由于 的導入，引起 改變的生物稱為轉基因生物。 (2)類型：轉基因生物包括轉基因 、轉基因 和轉基因 。 (3)應用：轉基因生物在農業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥等領域都有很廣泛的應用。例如，轉基因生物可以有效地 農作物的產(chǎn)量，為人們提供 更高、_ 更合理的膳食等。 (4)安全性：轉基因生物可能對 、 和 構成威脅。,目的基因,答案,原有遺傳物質組成,植物,動物,微生物,提高,質量,營養(yǎng)成,分搭配,生物多樣性,生態(tài)環(huán)境,人類健康,2.轉基因食品 (1)概念：用轉基因生物 或 的食品、食

4、品 以及食品 等，都可以稱為轉基因食品。 (2)優(yōu)點：可以提高食品 、改善食品 、去除食品 、延長食品 等。 (3)安全性：對于轉基因食品安全性的評價主要集中在 和_ 兩個方面。公眾有權利 轉基因食品和對轉基因食品進行 。,答案,生產(chǎn),原料,制造,添加劑,營養(yǎng)價值,風味,不良特性,貯存期限,環(huán)境安全性,食用,安全性,了解,選擇,三、基因組和人類基因組,1.基因組的概念和類型 (1)概念：基因組是指一個 中、一個細胞器(如 、_ )中或一個病毒中所包含的全部 (或 )分子的總稱。 (2)類型：基因組可分為 基因組、 基因組、 基因組、_基因組等。通常所說的基因組是指 。 2.人類核基因組的概念、

5、結構與特點 (1)概念：人類基因組是指 中整套染色體，即 條常染色體、 染色體和 染色體上所具有的 。,答案,單倍體細胞核,線粒體,葉綠,體,DNA,RNA,核,線粒體,葉綠體,病毒,核基因組,單倍體細胞,22,一條X,一條Y,全部DNA分子,(2)結構及特點 人類基因組的DNA序列可分為 和 ，其中 序列遠遠多于 序列，能夠編碼蛋白質的序列僅占3%。,編碼序列,非編碼序列,非編碼,編碼,答案,四、人類基因組計劃概述,1.人類基因組計劃的目標 (1)最初目標：測定人類基因組DNA分子的 ，繪制成精細的 ，定位約10萬個基因，并對 進行類似研究。 (2)終極目標：闡明人類基因組全部 ， ，建立儲

6、存這些信息的 ，開發(fā)數(shù)據(jù)分析工具以及研究人類基因組計劃實施所帶來的 、 和 問題。 2.人類基因組計劃成果 (1)完成了人類基因組的 任務，繪制完成了全基因組的 。,答案,核苷酸排列次序,DNA序列圖,其他生物,DNA序列,識別基因,數(shù)據(jù)庫,倫理,法律,社會,測序,DNA序列圖譜,(2)人類核基因組的DNA總長度約為31.647億個堿基對，大約有 個基因。 3.后基因組的概念 后基因組就是在 的基礎上，研究所有基因的 、 與 ，闡明執(zhí)行生命活動的全部蛋白質的 和 。 4.人類基因組計劃的意義 (1)人類基因組計劃的實施，對于人類疾病的預防、診斷及治療方式都會有全新的改變。,33.5萬,基因組,

7、表達,調控,功能,表達規(guī)律,生物功能,答案,(2)極大地促進生命科學領域一系列基礎研究的發(fā)展，如有利于闡明細胞的生長、發(fā)育和分化的分子機制，理解人類的進化等。 (3)促進了生命科學與其他學科的整合，產(chǎn)生了一些新興學科，如生物信息學。 (4)還具有經(jīng)濟技術價值，如人類基因組研究將會給食品制造、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)帶來一場生物革命。,預習診斷,判斷正誤： (1)轉基因技術的生物學原理是基因重組。() (2)通過轉基因技術能夠定向改造生物的遺傳性狀。() (3)轉基因技術屬于分子水平的操作。() (4)轉基因生物可能會破壞生態(tài)平衡。() (5)對待轉基因技術應該趨利避害，不能因噎廢食。() (6)人類基因組計

8、劃需要測定人類基因組的全部基因序列。() (7)人類基因組計劃是人類從細胞水平研究自身遺傳物質的系統(tǒng)工程。( ),返回,答案,課堂講義 重點難點 個個擊破,一、重組DNA技術(轉基因技術),1.基因工程操作的基本步驟圖解,2.基因工程操作的工具,3.注意的相關問題 (1)目的基因必須與載體結合后才能導入受體細胞，才能穩(wěn)定的保存，并進行復制和表達，目的基因不能單獨進入受體細胞。 (2)受體細胞的選擇 培育轉基因動物，受體細胞一般選用受精卵。 培育轉基因植物，受體細胞可選用受精卵或體細胞。 受體細胞常用微生物的原因是微生物繁殖快、代謝快、目的基因產(chǎn)物多。 (3)目的基因的檢測是利用質粒上的標記基因

9、，如大腸桿菌質粒上含抗青霉素基因。把受體細胞放入帶有青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，若有抗性，說明導入成功；若無抗性，說明導入失敗。,(4)重組DNA分子進入受體細胞后，受體細胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達過程。例如檢驗抗蟲棉的抗蟲性，可讓棉鈴蟲食用棉花的葉片，食用后棉鈴蟲中毒死亡，則說明抗蟲基因在棉株中得到了表達。 4.基因工程成功的基礎,思維激活,1.下圖表示一段DNA序列，請確定限制性內切酶和DNA連接酶的作用部位。,答案,答案限制性內切酶和DNA連接酶都作用于b部位。,2.若用DNA連接酶將目的基因與載體兩兩結合時，可能有哪些產(chǎn)物？,答案產(chǎn)物可能有三種：目的基因目的基因、目的

10、基因載體、載體載體。,答案,3.轉基因食品在環(huán)境安全和食用安全上的評價主要表現(xiàn)在哪些方面？,答案前者集中體現(xiàn)在應用的轉基因生物的安全性。后者體現(xiàn)在轉基因食品經(jīng)過代謝后是否會產(chǎn)生一些有毒物質，從而危害人體和動物的健康，以及轉基因食品是否會對人體腸道中的微生物產(chǎn)生影響。,4.轉基因抗蟲棉有性繁殖產(chǎn)生的后代都具有抗蟲特性嗎？為什么？,答案不一定，因為性狀分離或變異的原因，抗蟲棉的子代可能會失去抗蟲特性。,答案,5.DNA連接酶、DNA聚合酶和DNA酶有何不同？,答案DNA連接酶是連接DNA的片段；DNA聚合酶是DNA分子復制時，按模板鏈的要求，將脫氧核苷酸逐個連接起來，形成DNA的子鏈；DNA酶的作

11、用是水解DNA。,A.能合成胰島素的細菌細胞 B.質粒具有多個標記基因和多個限制性內切酶切點 C.基因與載體的重組只需要DNA連接酶 D.該細菌的性狀被定向改造,應用示例,1.下圖表示一項重要生物技術的關鍵步驟，字母X代表獲得外源基因并能夠表達的細胞。下列有關說法不正確的是(),問題導析,答案,C,(1)審圖，明確此題主要涉及基因工程第二步： 。 (2)在此過程中目的基因為 ，所需工具為 和 。 (3)作為載體的質粒必須具備 和 且能自我復制。,問題導析,返回上頁,答案,目的基因與載體的結合,人類的胰島素基因,限制性內切酶,DNA連接酶,多個標記基因,多個限制性內切酶切點,一題多變,(1)圖中

12、遵循堿基互補配對原則的步驟有_。 (2)從分子水平分析不同種生物之間的基因移植能夠成功的主要原因是_，也說明了不同生物共用一套_。,答案,目的基因與載體的結合(細胞分裂),不同生物的DNA分子化學組成和基本結構是相同的,密碼子,二、轉基因生物和轉基因食品,1.基因工程的應用 (1)基因工程與作物育種：農業(yè)上獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、具有優(yōu)良品質的農作物，畜牧業(yè)上獲得人們所需要的、具有優(yōu)良品質的轉基因動物。 (2)基因工程與藥物研制：能高效地生產(chǎn)出各種高質量、低成本藥品。,(3)基因工程 與環(huán)境保護,環(huán)境監(jiān)測：用探針檢測飲水中病毒的含量 環(huán)境凈化：獲得分解四種烴類的“超級細菌”；吞噬汞和 降解土壤中有機物

13、的細菌；凈化鎘污染的植物；構建新 的殺蟲劑,2.轉基因生物可能帶來的風險 (1)轉基因作物與其野生親緣種間的雜交，把具抗性的基因轉到野生親緣種，可能使野生親緣種成為具抗性的雜草，或者由于轉移基因在野生種群中的固定導致野生等位基因的丟失，最終造成遺傳多樣性的降低。 (2)轉基因生物中的抗病毒基因可能與其他病毒發(fā)生重組，產(chǎn)生超級病毒，給生物界帶來巨大的災難。 (3)轉基因植物及其產(chǎn)物進入土壤后，可能會與土壤微生物發(fā)生相互作用，影響一些微生物的活動過程，從而對地球化學循環(huán)產(chǎn)生重要影響。,答案,思維激活,1.你所知道的我國轉基因成果都有哪些？,答案中國科學家培育的轉基因豬、牛、雞、鯉魚等，還有大批具有

14、抗蟲、抗病、抗除草劑、抗逆等全新性狀的農作物。,2.轉基因抗蟲玉米在環(huán)境保護上的重要作用是什么？此種轉基因玉米獨立種植若干代后是否會出現(xiàn)不抗蟲的植株，為什么？,答案減少了農藥使用對環(huán)境造成的污染；轉基因生物獨立種植若干代，也會出現(xiàn)不抗蟲的植株，因為玉米螟(玉米植株上的一種害蟲)可能會發(fā)生基因突變，基因突變是不定向的，突變后的玉米螟可能對蘇云金芽孢桿菌殺蟲晶體蛋白不敏感。,應用示例,2.轉基因成果令人嘆為觀止，下列不是轉基因成果的一項是() A.抗蟲棉花 B.能清除石油污染的假單胞桿菌 C.我國奶牛的主要品種中國荷斯坦牛 D.抗除草劑玉米,問題導析,答案,C,問題導析,(1)轉基因生物是指運用重

15、組DNA技術，即通過 、 、重組DNA分子導入受體細胞、篩選與鑒定等步驟獲得轉基因生物。 (2)包括轉基因 、轉基因 和轉基因 ?？瓜x棉花、能清除石油污染的假單胞桿菌、抗除草劑玉米都屬于轉基因成果。 (3)我國奶牛的主要品種中國荷斯坦牛，是 的結果。,答案,返回上頁,獲取目的基因,體外重,組DNA分子,植物,動物,微生物,雜交育種技術,一題多變,轉基因成果令人嘆為觀止，但是帶來的安全性問題也不能忽視。下列選項中是轉基因生物引起的食物安全問題的證據(jù)是() A.世界上數(shù)以億計的人口食用轉基因農作物 B.轉基因生物合成的營養(yǎng)物質與天然品種沒有差別 C.轉基因生物合成的某些蛋白質可能對某些人造成過敏反

16、應 D.轉基因產(chǎn)品經(jīng)過了多環(huán)節(jié)、嚴謹?shù)陌踩栽u價,答案,C,三、基因組和人類基因組計劃概述,1.基因組和染色體組的區(qū)別,2.人類基因組研究的兩項主要任務 (1)進行24條染色體(22條常染色體和2條性染色體)的遺傳、物理圖譜構建及脫氧核苷酸順序的分析。 (2)致力于基因識別及功能的研究。其具體內容包括： 對人類基因組進行標記和劃分； 對基因組DNA進行切割和克隆，并利用已知的標記將這些克隆有序排列； 測定人類基因組的全部DNA序列，測序結果表明人類核基因組大約有31.6億個堿基對?；蚣s為3.03.5萬個。,答案,思維激活,1.如何確定二倍體生物的基因組？,答案對于二倍體生物來說，沒有性別決定

17、的生物，如水稻，其基因組就是一個染色體組的所有染色體；而對于具備性別決定的生物來說，其基因組為一個染色體組加另一條性染色體。,2.果蠅體細胞中含有8條染色體，其性別決定是XY型；水稻是雌雄同體的重要糧食作物，二倍體水稻體細胞有24條染色體。分析上述材料，思考下列問題： (1)果蠅的基因組中有多少條染色體？其染色體組中有幾條染色體？,答案基因組中有5條；染色體組中有4條。,答案,(2)水稻的基因組中有幾條染色體？與其染色體組有什么關系？,答案12條。水稻細胞中無性染色體，故基因組中染色體數(shù)與染色體組中的染色體數(shù)一樣，均為體細胞染色體數(shù)的一半。,應用示例,3.一個基因組的全部染色體其形態(tài)和功能是(

18、) A.相同的 B.各不相同的 C.有的相同，有的不同 D.除X、Y染色體外，其余均相同,問題導析,答案,B,問題導析,一個基因組中全部染色體的形態(tài)、功能、大小是 的。,答案,返回上頁,不相同,一題多變,下列關于人類基因組計劃的敘述，不正確的是() A.人類基因組計劃的目的是測定人類基因組的全部DNA序列 B.2003年，人類基因組的測序任務已圓滿完成 C.HGP表明基因之間確實存在人種的差異 D.HGP表明人的體細胞中約有基因3.03.5萬個,答案,D,課堂小結,返回,答案,目的基因,導入,篩選與,鑒定,對點練習,1.下列正確表示基因工程操作“四部曲”的是() A.獲取目的基因體外重組DNA

19、分子重組DNA分子導入受體細胞 篩選和鑒定 B.篩選和鑒定獲取目的基因重組DNA分子導入受體細胞體外重組 DNA分子 C.獲取目的基因重組DNA分子導入受體細胞體外重組DNA分子 篩選和鑒定 D.重組DNA分子導入受體細胞獲取目的基因體外重組DNA分子 篩選和鑒定,1,2,3,4,5,解析答案,1,2,3,4,5,解析基因工程操作的四步過程要按順序記牢。 答案A,2.下列關于重組DNA技術工具的敘述中，正確的是() A.質粒是廣泛存在于細菌細胞中的一種顆粒狀細胞器 B.質粒是細菌細胞質中能自主復制的小型環(huán)狀DNA分子 C.限制性內切酶能夠識別特定的堿基序列并能破壞氫鍵 D.DNA連接酶的作用是

20、催化DNA雙鏈間堿基對的形成,1,2,3,4,5,解析答案,解析質粒是細菌細胞質內的一個小型環(huán)狀DNA分子，但它不是細胞器。 質粒是一種重要的載體，通常利用質粒與目的基因結合形成重組質粒，而后導入受體細胞。 限制性內切酶能識別、切割雙鏈DNA中特定的堿基序列，但不能破壞氫鍵。 DNA連接酶的作用是通過催化形成磷酸二酯鍵，“縫合”兩條DNA末端之間的縫隙。 答案B,1,2,3,4,5,3.我國科學家運用基因工程技術，將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因導入棉花細胞并成功表達，培育出了抗蟲棉。下列敘述不正確的是() A.基因非編碼區(qū)對于抗蟲基因在棉花細胞中的表達不可缺少 B.重組DNA分子中增加一個堿基對，不一定導致毒蛋白的毒性喪失 C.抗蟲棉的抗蟲基因可通過花粉傳遞至近緣作物，從而造成基因污染 D.轉基因棉花是否具有抗蟲特性是通過檢測棉花對抗生素的抗性來確定的,1,2,3,4,5,解析答案,解析轉基因棉花是否具有抗蟲特性是通過讓棉鈴蟲食用棉花的葉片來檢測的。檢測棉花對抗生素的抗性是用來確定目的基因是否進入了受體細胞。 答案D,1,2,3,4,5,4.人類的染色體組和人類的基因組的研究對象各包括哪些染色體() 46條染色