現(xiàn)代生物科技專題課件

1、選修三現(xiàn)代生物科技專題選修選修3 3核心知識(shí)關(guān)系核心知識(shí)關(guān)系生態(tài)工程原理生態(tài)工程原理生態(tài)工生態(tài)工程實(shí)例程實(shí)例生態(tài)工程生態(tài)工程生態(tài)工程建設(shè)生態(tài)工程建設(shè)基因工程基因工程 的誕生的誕生蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程基因工程應(yīng)用基因工程應(yīng)用基因工程的基因工程的原理及技術(shù)原理及技術(shù)基因工程基因工程現(xiàn)代生物科技專題現(xiàn)代生物科技專題植物的組織培養(yǎng)植物的組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)體細(xì)胞克隆體細(xì)胞克隆細(xì)胞融合與細(xì)胞融合與單克隆抗體單克隆抗體細(xì)胞工程細(xì)胞工程轉(zhuǎn)基因生物轉(zhuǎn)基因生物 的安全性的安全性生物技術(shù)中生物技術(shù)中的倫理問(wèn)題的倫理問(wèn)題生物武器對(duì)生物武器對(duì)人類的威脅人類的威脅胚胎工程應(yīng)用胚胎工程應(yīng)用胚胎工程胚胎工程理論

2、基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)動(dòng)物胚胎發(fā)育動(dòng)物胚胎發(fā)育胚胎干細(xì)胞移植胚胎干細(xì)胞移植胚胎工程胚胎工程從考查內(nèi)容來(lái)看：從考查內(nèi)容來(lái)看：從考查形式來(lái)看，可以分為以下幾種情況：從考查形式來(lái)看，可以分為以下幾種情況：形式一：基本概念、原理、步驟的識(shí)記形式一：基本概念、原理、步驟的識(shí)記填充填充和簡(jiǎn)述和簡(jiǎn)述形式二：基本原理的應(yīng)用形式二：基本原理的應(yīng)用簡(jiǎn)述簡(jiǎn)述形式三：基本原理和過(guò)程的分析、應(yīng)用形式三：基本原理和過(guò)程的分析、應(yīng)用填充、填充、簡(jiǎn)述、作圖簡(jiǎn)述、作圖 構(gòu)建完整的知識(shí)體系構(gòu)建完整的知識(shí)體系 重視學(xué)法指導(dǎo)重視學(xué)法指導(dǎo)1) 借助專題知識(shí)框架，突出基本概念和基借助專題知識(shí)框架，突出基本概念和基本原理。本原理。基因工基因工程程基

3、本工基本工具具操作程操作程序序限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶連接酶載體載體分類分類作用作用常用載體常用載體載體條件載體條件其他載體其他載體目的基因的獲取目的基因的獲取從基因文庫(kù)中獲取從基因文庫(kù)中獲取人工合成人工合成利用利用PCR技術(shù)擴(kuò)增技術(shù)擴(kuò)增基因組文庫(kù)基因組文庫(kù)cDNA文庫(kù)文庫(kù)原理原理大致過(guò)程大致過(guò)程基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建目的目的組成及作用組成及作用目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞植物細(xì)胞植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞微生物細(xì)胞農(nóng)抗菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)抗菌轉(zhuǎn)化法其他方法其他方法顯微注射技術(shù)顯微注射技術(shù)Ca2+處理處理目的基因的檢測(cè)與鑒定目的基因的檢測(cè)與鑒定分子水

4、平的檢測(cè)分子水平的檢測(cè)個(gè)體生物水平的鑒定個(gè)體生物水平的鑒定應(yīng)用應(yīng)用轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因動(dòng)物基因工程藥物基因工程藥物基因治療基因治療抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗逆轉(zhuǎn)基因植物改良植物品質(zhì)改良植物品質(zhì)提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度改善畜產(chǎn)品質(zhì)量改善畜產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)藥物生產(chǎn)藥物做器官移植供體做器官移植供體基因診斷基因診斷蛋白質(zhì)工蛋白質(zhì)工程程概念概念原理原理應(yīng)用應(yīng)用來(lái)源來(lái)源作用作用結(jié)果結(jié)果 專題內(nèi)容專題內(nèi)容必修本相關(guān)內(nèi)容必修本相關(guān)內(nèi)容各專題間內(nèi)容的聯(lián)系各專題間內(nèi)容的聯(lián)系與比較與比較基因工程基因工程酶的特性、酶的特性、DNA分子的結(jié)構(gòu)和功能、分子

5、的結(jié)構(gòu)和功能、基因與性狀的關(guān)系、基因與性狀的關(guān)系、DNA是主要的是主要的遺傳物質(zhì)、基因重組及其意義、生遺傳物質(zhì)、基因重組及其意義、生物變異在育種上的應(yīng)用、基因工程物變異在育種上的應(yīng)用、基因工程及其應(yīng)用及其應(yīng)用轉(zhuǎn)基因植物的培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物的培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)；轉(zhuǎn)植物組織培養(yǎng)；轉(zhuǎn)基因動(dòng)物受體細(xì)胞的基因動(dòng)物受體細(xì)胞的培養(yǎng)培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)；轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的培養(yǎng)；轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的培育育胚胎移植技術(shù)；胚胎移植技術(shù)；克隆動(dòng)物與胚胎移植克隆動(dòng)物與胚胎移植技術(shù)；克隆動(dòng)物與胚技術(shù)；克隆動(dòng)物與胚胎分割技術(shù)；動(dòng)物細(xì)胎分割技術(shù)；動(dòng)物細(xì)胞核移植與胚胎早期胞核移植與胚胎早期培養(yǎng)；基因工程與轉(zhuǎn)培養(yǎng)；基因工程與轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因

6、食基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性等品的安全性等蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能、基因指導(dǎo)蛋蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能、基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成、中心法則白質(zhì)的合成、中心法則細(xì)胞工程細(xì)胞工程細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞的分化、細(xì)胞的細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞的分化、細(xì)胞的全能性、營(yíng)養(yǎng)與代謝、植物的激素全能性、營(yíng)養(yǎng)與代謝、植物的激素調(diào)節(jié)、免疫調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)、免疫調(diào)節(jié)胚胎工程胚胎工程配子的形成過(guò)程、受精作用、動(dòng)物配子的形成過(guò)程、受精作用、動(dòng)物生命活動(dòng)通過(guò)激素的調(diào)節(jié)生命活動(dòng)通過(guò)激素的調(diào)節(jié)生物技術(shù)手生物技術(shù)手段的安全性段的安全性和倫理問(wèn)題和倫理問(wèn)題關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性全性基因工程概念基因工程概念

7、 基因工程是指按照人們的意愿，進(jìn)行基因工程是指按照人們的意愿，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)體外體外DNADNA重組重組和和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因基因等技術(shù)，賦予生物以等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。類型和生物產(chǎn)品。 由于基因工程是在由于基因工程是在DNADNA分子水平分子水平上進(jìn)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做DNADNA重組重組技術(shù)技術(shù)定向改造生物定向改造生物專題一、基因工程一、基因工程的誕生1、基因工程是分子水平對(duì)生物遺傳作人為干預(yù)，要認(rèn)識(shí)它，我們先從生物 工程談起：生物工

8、程主要有基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程等5個(gè)部分。其中基因工程就是人們對(duì)生物基因進(jìn)行改造，利用生物生產(chǎn)人們想要的特殊產(chǎn)品。2、隨著DNA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和遺傳機(jī)制的秘密一點(diǎn)一點(diǎn)呈現(xiàn)在人們眼前，特別是當(dāng)人們了解到遺傳密碼是由信使遺傳密碼是由信使RNA轉(zhuǎn)錄表達(dá)轉(zhuǎn)錄表達(dá)的以后，生物學(xué)家不再僅僅滿足于探索、提示生物遺傳的秘密，而是開(kāi)始躍躍欲試，設(shè)設(shè)想在分子的水平上去干預(yù)生物的遺傳特性想在分子的水平上去干預(yù)生物的遺傳特性。如果將一種生物的DNA中的某個(gè)遺傳密碼片斷連接到另外一種生物的DNA鏈上去，將DNA重新組織重新組織一下，不就可以按照人類的愿望，設(shè)計(jì)出新的遺傳物質(zhì)并創(chuàng)造出新的生物類型嗎

9、？3、這與過(guò)去培育生物繁殖后代的傳統(tǒng)做法完全不同，它很像技術(shù)科學(xué)的工程設(shè)計(jì)，即按照人類的需要把這種生物的這個(gè)“基因”與那種生物的那個(gè)“基因”重新“施工”，“組裝”成新的基因組合，創(chuàng)造出新的生物。這種完全按照人的意愿，由重新組裝這種完全按照人的意愿，由重新組裝基因到新生物產(chǎn)生的生物科學(xué)技術(shù)，就被基因到新生物產(chǎn)生的生物科學(xué)技術(shù)，就被稱為稱為“基因工程基因工程”，或者稱之為，或者稱之為“遺傳工遺傳工程程”。4、基因工程技術(shù)自、基因工程技術(shù)自20世紀(jì)世紀(jì)70年代年代末誕生以末誕生以來(lái)，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和食品科學(xué)領(lǐng)域得到了來(lái)，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和食品科學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。 二、基因工程的原理及技術(shù)

10、1、原理：、原理：2、技術(shù)：（1）基本工具）基本工具v一種限制酶一種限制酶只能識(shí)別只能識(shí)別一種特定一種特定的核苷酸序列，并在每一條鏈中的核苷酸序列，并在每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷磷酸二酯鍵酸二酯鍵斷開(kāi)。斷開(kāi)。v（斷開(kāi)的不是氫鍵）（斷開(kāi)的不是氫鍵）（恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵）.coli DNADNA連接酶連接酶.4DNA連接酶連接酶只能只能“縫合縫合”片段互補(bǔ)的片段互補(bǔ)的黏性末端黏性末端能能“縫合縫合”片段互補(bǔ)的片段互補(bǔ)的黏黏性末端性末端和和平末端平末端分子的切分子的切割和連接割和連接小結(jié)小結(jié)基因工程基因工程的工具的工具限制酶限制酶主要存

11、在于原核生物中主要存在于原核生物中具有專一性具有專一性(識(shí)別序列識(shí)別序列)切開(kāi)切開(kāi)DNA分子的磷酸二酯鍵分子的磷酸二酯鍵DNA連連接酶接酶連接磷酸二酯鍵連接磷酸二酯鍵種類種類E.coliDNA連接酶連接酶T4 DNADNA連接酶連接酶運(yùn)載運(yùn)載工具工具具備的具備的條件條件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,大小適中大小適中能在宿主細(xì)胞中自能在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定存在我復(fù)制并穩(wěn)定存在具一個(gè)或多個(gè)限制酶切位點(diǎn)具一個(gè)或多個(gè)限制酶切位點(diǎn)具標(biāo)記基因具標(biāo)記基因質(zhì)粒、質(zhì)粒、噬菌體衍生物、動(dòng)植物病毒噬菌體衍生物、動(dòng)植物病毒1與與DNADNA分子相關(guān)的酶分子相關(guān)的酶(1)(1)幾種酶的比較幾種酶的比較考點(diǎn)考點(diǎn)1 1 基因工程的

12、基本操作工具基因工程的基本操作工具 種類種類項(xiàng)目項(xiàng)目限制酶限制酶DNA連接酶連接酶DNA聚合酶聚合酶解旋酶解旋酶作用底作用底物物DNA分子分子DNA分子片段分子片段脫氧核苷酸脫氧核苷酸DNA分子分子作用部作用部位位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對(duì)間堿基對(duì)間的氫鍵的氫鍵作用特作用特點(diǎn)點(diǎn)切割目的基因及載切割目的基因及載體，能專一性識(shí)別體，能專一性識(shí)別雙鏈雙鏈DNA分子的分子的某種特定的核苷酸某種特定的核苷酸序列，并且使每一序列，并且使每一條鏈中特定部位的條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)磷酸二酯鍵斷開(kāi)將雙鏈將雙鏈DNA片段片段“縫合縫合

13、”起來(lái)，起來(lái)，恢復(fù)被限制酶切恢復(fù)被限制酶切開(kāi)了的兩個(gè)核苷開(kāi)了的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酸之間的磷酸二酯鍵酯鍵只能將單個(gè)只能將單個(gè)脫氧核苷酸脫氧核苷酸添加到脫氧添加到脫氧核苷酸鏈上核苷酸鏈上將將DNA兩條兩條鏈之間的氫鏈之間的氫鍵打開(kāi)鍵打開(kāi)作用結(jié)作用結(jié)果果形成黏性末端或平形成黏性末端或平末端末端形成重組形成重組DNA分子分子形成新的形成新的DNA分子分子形成單鏈形成單鏈DNA分子分子(2)限制酶與限制酶與DNA連接酶的關(guān)系連接酶的關(guān)系限制酶不切割自身限制酶不切割自身DNA的原因是：原核生物中不存在該的原因是：原核生物中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。DN

14、A連接酶起作用時(shí)不需要模板。連接酶起作用時(shí)不需要模板。 1.在基因工程中使用的限制性核酸內(nèi)切酶，其作用是（） A.將目的基因從染色體上切割出來(lái) B.識(shí)別并切割特定的DNA核有酸序列 C.將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 D.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 2.基因工程中常用細(xì)菌等原核生物作受體細(xì)胞的原因不包括（） A.繁殖速度快 B.遺傳物質(zhì)相對(duì)較少 C.多為單細(xì)胞，操作簡(jiǎn)便 D. DNA為單鏈，變異少BD隨堂練習(xí)隨堂練習(xí) 3.基因工程是DNA分子水平的操作，下列有關(guān)基因工程的敘述中，錯(cuò)誤的是（） A.限制酶只用于切割獲取目的基因 B.載體與目的基因必須用同一種限制酶處理 C.基因工程所用的工具酶是限制酶DNA

15、連接酶 D.帶有目的基因的載體是否進(jìn)入受體細(xì)胞需檢測(cè)A 4.作為基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體，必須具備的條件之一及理由是（）A.能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定的保存下來(lái)并大量復(fù)制，以便提供大量的目的的基因B.具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便于目的基因的表達(dá)C.具有某些標(biāo)記基因，以便目的基因能夠與讓結(jié)合 D.它的參與能夠使目的基因在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存 5.基因工程中常見(jiàn)的載體是（） A.質(zhì)體B.染色體C.質(zhì)粒D.線粒體DC即時(shí)突破即時(shí)突破1下列有關(guān)基因工程中限制性內(nèi)切酶的描述，錯(cuò)誤的是下列有關(guān)基因工程中限制性內(nèi)切酶的描述，錯(cuò)誤的是() A一種限制性內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的脫氧核苷酸序列一種限制性內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特

16、定的脫氧核苷酸序列 B限制性內(nèi)切酶的活性受溫度影響限制性內(nèi)切酶的活性受溫度影響 C限制性內(nèi)切酶能識(shí)別和切割限制性內(nèi)切酶能識(shí)別和切割RNA D限制性內(nèi)切酶可從原核生物中提取限制性內(nèi)切酶可從原核生物中提取 解析：解析：考查基因工程中工具酶的有關(guān)知識(shí)。大部分酶的化學(xué)考查基因工程中工具酶的有關(guān)知識(shí)。大部分酶的化學(xué) 成分是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶的化學(xué)成分是成分是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶的化學(xué)成分是RNARNA。酶的活性受到溫度。酶的活性受到溫度 和和pHpH的影響；限制性內(nèi)切酶的特點(diǎn)是能識(shí)別雙鏈的影響；限制性內(nèi)切酶的特點(diǎn)是能識(shí)別雙鏈DNADNA中特定的中特定的 核苷酸序列，可在特定的位點(diǎn)進(jìn)行切割；限制性內(nèi)切酶主要核苷酸序列，可在特定的位點(diǎn)進(jìn)行切割；限制性內(nèi)切酶主要 是從原核生物體內(nèi)分離出來(lái)的。是從原核生物體