高考生物復習第十一單元現代生物科技專題第38講基因工程及其安全性全國公開課一等獎百校聯賽示范課賽課特

第1頁第38講基因工程及其安全性第十一單元當代生物科技專題第2頁[考綱點擊]1.基因工程誕生(Ⅰ)

2.基因工程原理及技術(Ⅱ)

3.基因工程應用(Ⅱ)

4.蛋白質工程(Ⅰ)5.轉基因生物安全性(Ⅰ)

6.生物武器對人類威脅(Ⅰ)7.試驗：DNA粗提取與判定第十一單元當代生物科技專題第3頁一、基因工程概念了解1．供體：提供目標基因。2．操作環(huán)境：_______________。3．操作水平：_______________水平。4．原理：基因重組。5．受體：表示目標基因。6．本質：性狀在_______________體內表示。7．優(yōu)點：克服_________________障礙，定向改造生物遺傳性狀。無菌DNA分子受體生物遠緣雜交不親和第4頁二、DNA重組技術基本工具1．限制性核酸內切酶(簡稱：限制酶)(1)起源：主要是從__________生物中分離純化出來。(2)作用：識別雙鏈DNA分子某種特定______________并使每條鏈中特定部位兩個核苷酸之間磷酸二酯鍵斷開。(3)結果：產生_______________或平末端。原核核苷酸序列黏性末端第5頁2．DNA連接酶慣用類型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶起源_______________T4噬菌體功效連接黏性末端連接____________________結果恢復被限制酶切開兩個核苷酸之間磷酸二酯鍵大腸桿菌黏性末端和平末端第6頁質粒限制酶切割位點標識基因第7頁PCR技術開啟子標識基因農桿菌轉化法顯微注射第8頁DNA分子雜交分子雜交技術抗原—抗體雜交第9頁四、基因工程應用技術名稱應用植物基因工程培育抗蟲轉基因植物、抗病轉基因植物和_______________轉基因植物，利用轉基因技術改良植物品質動物基因工程提升動物生長速度，改進畜產品品質，用轉基因動物生產藥品，用轉基因動物作_______________供體基因治療把正?；驅氩∪梭w內，使其表示產物發(fā)揮功效，從而治療疾病，分為體內基因治療和體外基因治療抗逆器官移植第10頁五、蛋白質工程1．目標：依據人們對蛋白質功效特定需求，對_____________________進行分子設計。2．操作伎倆：基因修飾或基因合成。3．設計流程：預期蛋白質功效→設計預期蛋白質結構→推測應有_______________序列→找到相對應_______________序列(基因)。六、轉基因生物安全性1．轉基因結果(1)工程菌——DNA重組微生物。(2)基因制藥。(3)轉基因動物——_______________。(4)轉基因農作物。蛋白質結構氨基酸脫氧核苷酸生物反應器第11頁2．安全性問題(1)食物安全：_______________

(產生毒性蛋白質)、新過敏原、營養(yǎng)成份改變。(2)生物安全：生物入侵，破壞生物__________。(3)環(huán)境安全：破壞生態(tài)系統_______________和人類生活環(huán)境。3．理性對待轉基因技術(1)需要正確_____________________，趨利避害，不能因噎廢食。(2)制訂符合本國利益政策和法規(guī)，最大程度地確保轉基因_______________安全性。滯后效應多樣性穩(wěn)定性社會輿論導向技術和產品第12頁七、禁止生物武器1．種類：病菌、病毒、生化毒劑及經過_______________致病菌。2．我國政府態(tài)度：任何情況下不發(fā)展、_________、不儲存生物武器，并反對生物武器及其技術和設備擴散?；蛑亟M不生產第13頁×××××第14頁×√×第15頁√√第16頁考點一基因工程操作工具比較項目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物作用部位形成產物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對間氫鍵黏性末端或平末端形成重組DNA分子新DNA分子形成單鏈DNA第17頁第18頁第19頁第20頁第21頁第22頁條件目標穩(wěn)定并能復制有一個至多個限制酶切割位點含有特殊標識基因目標基因穩(wěn)定存在且數量可擴大可攜帶多個或各種外源基因便于重組DNA判定和選擇第23頁第24頁第25頁第26頁第27頁脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖平537bp、790bp、661bp4第28頁BamHⅠ抗生素B同種限制酶切割形成末端相同，部分目標基因D與質粒反向連接第29頁解析:(1)一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間是經過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連，要注意與兩條脫氧核苷酸鏈相鄰堿基之間經過氫鍵相連進行區(qū)分。(2)從Sma

Ⅰ識別序列和切點可見，其切割后產生是平末端，圖1中DNA片段有Sma

Ⅰ兩個識別序列，故切割后產生產物長度為537(534＋3)bp、790(796－3－3)bp和661(658＋3)bp三種。(3)圖示方框內發(fā)生堿基替換后，形成d基因失去了1個SmaⅠ識別序列，故D基因、d基因用SmaⅠ完全切割后產物中除原有3種長度DNA片段外，還增加一個(537＋790)bpDNA片段。第30頁(4)目標基因兩端都有BamHⅠ識別序列，質粒開啟子后抗生素A抗性基因上也有BamH

Ⅰ識別序列，故應選取限制酶是BamHⅠ，此時抗生素B抗性基因作為標識基因，故篩選時培養(yǎng)基中要添加抗生素B。若重組質粒已導入了受體細胞卻不能表示，很可能是因為用同種限制酶切割后，目標基因和質粒有兩種連接方式，導入受體細胞重組質粒是目標基因和質粒反向連接形成。第31頁考點二基因工程基本操作程序和應用第32頁第33頁生物種類植物動物微生物慣用方法受體細胞轉化過程農桿菌轉化法顯微注射技術感受態(tài)細胞法體細胞受精卵原核細胞將目標基因插入到Ti質粒T-DNA上→轉入農桿菌→導入植物細胞→整合到受體細胞染色體DNA上→表示將含有目標基因表示載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→取得含有新性狀動物Ca2＋處理細胞→感受態(tài)細胞→重組表示載體DNA分子與感受態(tài)細胞混合→感受態(tài)細胞吸收DNA分子第34頁第35頁第36頁第37頁第38頁第39頁第40頁限制性核酸內切選擇T-DNA篩選取得T-DNA片段植物細胞第41頁細胞分裂素濃度芽頂端合成生長素向基部運輸，促進根分化投放棉鈴蟲農藥第42頁解析:(1)切割目標基因和載體應使用同種限制性核酸內切酶,篩選細菌應使用選擇培養(yǎng)基。(2)農桿菌轉化法原理是農桿菌感染植物時，Ti質粒上T-DNA片段能夠轉移并整合到植物細胞染色體DNA上。因為T-DNA上含有卡那霉素抗性基因,所以可用含卡那霉素培養(yǎng)基篩選出取得T-DNA片段植物細胞。(3)植物組織培養(yǎng)過程中,可加入激素調整植物細胞脫分化和再分化。生長素用量比細胞分裂素用量，比值高時,有利于根分化、抑制芽形成;比值低時,有利于芽分化、抑制根形成。幼嫩芽頂端能夠產生生長素并向基部運輸,促進根分化，故芽在無激素培養(yǎng)基中也能夠生根。(4)在個體水平上檢測抗蟲棉時可在抗蟲棉上投放害蟲來判斷其是否含有抗蟲性狀；抗蟲棉因含有抗蟲性狀，故可降低農藥使用，以減輕環(huán)境污染。第43頁第44頁同種限制性核酸內切酶(或同種限制酶)DNA分子雜交(或核酸探針)顯微注射法性別判定全能性htPA(或人組織纖溶酶原激活物)第45頁解析:(1)用同種限制性核酸內切酶對目標基因和載體進行切割,以形成相同黏性末端。檢測目標基因是否已插入受體細胞DNA，慣用DNA分子雜交技術。(2)將重組表示載體導入受精卵(動物細胞)慣用方法是顯微注射法。為了取得母羊,需要對胚胎進行性別判定。利用胚胎分割和胚胎移植技術可取得多個轉基因個體，依據原理是早期胚胎細胞全能性。(3)目標基因成功表示標志是在轉基因母羊羊乳中檢測到htPA，即人組織纖溶酶原激活物。第46頁考點三蛋白質工程項目蛋白質工程基因工程過程預期蛋白質功效→設計預期蛋白質結構→推測應有氨基酸序列→找到相對應脫氧核苷酸序列獲取目標基因→基因表示載體構建→將目標基因導入受體細胞→目標基因檢測與判定第47頁項目蛋白質工程基因工程實質結果定向改造或生產人類所需蛋白質定向改造生物遺傳特征，以取得人類所需生物類型和生物產品可生產自然界沒有蛋白質只能生產自然界已經有蛋白質第48頁第49頁氨基酸序列(或結構)(其它合理答案也可)第50頁PP1DNA和RNA(或遺傳物質)DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(或轉錄、逆轉錄、翻譯)第51頁設計蛋白質結構推測氨基酸序列功效第52頁解析:(1)從題中所述資料可知，將P分子中158位絲氨酸變成亮氨酸，240位谷氨酰胺變成苯丙氨酸后，該蛋白質功效發(fā)生了改變，此過程是經過對組成蛋白質氨基酸排列次序進行改造，進而改變了蛋白質結構，從而改變了蛋白質功效。(2)在蛋白質工程中，目標基因能夠以P基因序列為基礎，對生物體內原有P基因進行修飾，也能夠經過人工合成法合成新P1基因。中心法則內容以下列圖所表示：第53頁由圖可知，中心法則全部內容包含：DNA以本身為模板進行復制，