高三生物一輪復(fù)習(xí)課件：專題27　基因工程和生物技術(shù)的安全性與倫理問題

1、第九單元 生物技術(shù)與工程專題二十七 基因工程和生物技術(shù)的安全性與倫理問題新高考生物一輪復(fù)習(xí)考點一基因工程一、基因工程的基本工具1.限制酶(限制性內(nèi)切核酸酶)來源主要是原核細胞作用識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列,并使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開結(jié)果形成黏性末端或平末端來源主要是大腸桿菌、T4噬菌體作用將雙鏈DNA片段“縫合”起來,恢復(fù)被限制酶切開的磷酸二酯鍵主要種類E.coli DNA連接酶和T4 DNA連接酶,前者只連接黏性末端,后者既可連接黏性末端,又可連接平末端2.DNA連接酶3.載體1)條件:能在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存;具有一至多個限制酶切割位點;具有標(biāo)記基因等。2)種類:質(zhì)

2、粒(最常用)、噬菌體、動植物病毒等。3)作用:攜帶外源DNA片段進入受體細胞。4)特點:可在受體細胞中自我復(fù)制或整合到受體DNA上,隨受體DNA同步復(fù)制。二、基因工程的基本操作程序1.目的基因的篩選與獲取1)篩選:從已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中篩選。2)獲取和擴增目的基因獲取目的基因A.通過化學(xué)合成法直接人工合成目的基因,如利用DNA合成儀直接人工合成比較小的目的基因。B.通過基因文庫(如基因組文庫和cDNA文庫)獲取目的基因。C.直接從細胞中提取DNA或RNA,通過限制酶酶切或RNA的逆轉(zhuǎn)錄獲得目的基因。PCR擴增目的基因A.原理:DNA半保留復(fù)制。B.前提:已知目的基因的一段核苷酸序列,以便

3、根據(jù)這一序列合成引物。C.條件:DNA母鏈、引物(2種)、耐高溫的DNA聚合酶和4種脫氧核苷酸。D.E.結(jié)果:1個DNA2n個DNA(n為擴增循環(huán)次數(shù))。F.鑒定:常用瓊脂糖凝膠電泳鑒定PCR產(chǎn)物。【名師點撥】 思考:引物結(jié)合位置不在模板鏈端部時,第幾次循環(huán)才能出現(xiàn)雙鏈等長的目標(biāo)DNA片段?提示:第三次循環(huán)(如圖)。2.基因表達載體的構(gòu)建1)目的:使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在、表達、發(fā)揮作用并可遺傳給下一代。2)基因表達載體的構(gòu)成3.將目的基因?qū)胧荏w細胞1)植物細胞:農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、花粉管通道法。2)動物細胞:顯微注射法。3)原核細胞:常用Ca2+處理原核細胞,使之處于一種能吸收周圍環(huán)境中D

4、NA分子的生理狀態(tài),然后將重組載體導(dǎo)入細胞。【疑難突破】 農(nóng)桿菌內(nèi)含有Ti質(zhì)粒,當(dāng)農(nóng)桿菌侵染植物細胞后,能將Ti質(zhì)粒上的T-DNA序列轉(zhuǎn)移到被侵染的細胞,并且將其整合到該細胞的染色體DNA上。4.目的基因的檢測與鑒定1)分子水平2)個體生物學(xué)水平:抗性實驗?？键c二基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程一、基因工程的應(yīng)用1.農(nóng)牧業(yè)方面:改良動植物品種,提高作物和畜產(chǎn)品的產(chǎn)量等。2.醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域:利用生物反應(yīng)器和基因工程菌等獲得重要醫(yī)藥產(chǎn)品;培育轉(zhuǎn)基因克隆豬器官,解決人類器官移植時供體器官不足和免疫排斥問題。3.食品工業(yè)方面:利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等。二、蛋白質(zhì)工程1.出現(xiàn)的緣由:基因

5、工程原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì),不能滿足人們生產(chǎn)、生活所需。2.手段:改造或合成基因。3.目的:改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造新蛋白質(zhì)。4.基本思路:預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到并改變相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新基因獲得所需蛋白質(zhì)?？键c三DNA的粗提取與鑒定1.實驗原理1)DNA不溶于酒精,但某些蛋白質(zhì)溶于酒精。2)沸水浴條件下,DNA與二苯胺反應(yīng)呈藍色。2.實驗過程:選取DNA含量高的生物組織破碎細胞,獲取含DNA的濾液加入體積分數(shù)為95%的冷酒精,用玻璃棒攪拌,析出DNA(絲狀物)將絲狀物溶于2 mol/L的NaCl溶液,用二苯胺鑒定(沸水浴)?？键c四

6、生物技術(shù)的安全性與倫理問題一、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性1.對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全性爭論的原因1)原本是自然造就的生命形式被人為改造后出現(xiàn)了全新特征。2)人們具有不同的價值觀取向。2.理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)我國政策1)研究上要大膽,堅持自主創(chuàng)新;2)推廣上要慎重,做到確保安全;3)管理上要嚴格,堅持依法監(jiān)管。二、克隆技術(shù)引發(fā)的倫理問題1.生殖性克隆與治療性克隆2.我國禁止生殖性克隆人,不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗;主張對治療性克隆進行有效監(jiān)控和嚴格審查。3.試管嬰兒和設(shè)計試管嬰兒 生殖性克隆治療性克隆胚胎處理移植到母體子宮早期胚胎干細胞特定組織器官器官移植目的獲得獨立生存?zhèn)€體修復(fù)或替代受損

7、的細胞、組織和器官,以治療疾病1)試管嬰兒:;設(shè)計試管嬰兒:。后者比前者多了“遺傳學(xué)診斷”過程。2)目的:試管嬰兒技術(shù)主要是解決不孕夫婦的生育問題;設(shè)計試管嬰兒技術(shù)主要用于治療白血病、貧血癥等。3)相同點:兩者都是體外受精(有性生殖),并進行體外早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。4)國家政策及倫理問題:設(shè)計試管嬰兒需要經(jīng)過國家有關(guān)部門的嚴格審批,不宜推廣,并且要嚴防濫用。“設(shè)計完美嬰兒”的想法與尊重自然、尊重生命的理念相沖突。三、禁止生物武器1.種類:致病菌類、病毒類和生化毒劑類等。2.我國的態(tài)度:三不一反對。任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲存生物武器,并反對生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴散。圖乙 Ti質(zhì)粒圖

8、甲提升限制酶的選擇1)質(zhì)粒和目的基因所在片段都有切割位點。2)不能選在目的基因、啟動子、終止子、復(fù)制原點等處有切割位點的限制酶,防止破壞這些元件。3)標(biāo)記基因有多個時,至少保留一個標(biāo)記基因。4)若用Ti質(zhì)粒,目的基因必須插入T-DNA序列。5)為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化、隨意連接,可使用兩種限制酶同時切割目的基因和質(zhì)粒。綜合圖甲、圖乙可知:最宜選用BamH和EcoR進行雙酶切。應(yīng)用生物技術(shù)的研究與應(yīng)用情境材料口蹄疫由口蹄疫病毒引起,該病毒的VP1基因表達的蛋白可誘導(dǎo)動物機體產(chǎn)生中和抗體?？茖W(xué)家將VP1基因轉(zhuǎn)入擬南芥、馬鈴薯、煙草和苜蓿中,均引起動物產(chǎn)生了抗口蹄疫病毒的特異性免疫反應(yīng),這些研

9、究成果極大地促進了口蹄疫疫苗的研究。由于煙草的毒性、馬鈴薯塊莖難以生食等因素,轉(zhuǎn)基因植物疫苗難以直接用于口服。胡蘿卜易于組織培養(yǎng)和轉(zhuǎn)化,且可以生食,是生產(chǎn)口服疫苗理想的“生物反應(yīng)器”。因此以胡蘿卜為轉(zhuǎn)化受體,研究VP1基因在轉(zhuǎn)基因胡蘿卜中的表達情況,為進一步研究利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)口服疫苗提供了一條新途徑。問題探究(1)構(gòu)建表達載體的目的是什么?(2)用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將VP1基因轉(zhuǎn)入胡蘿卜細胞,其原理是什么?要點點撥(1)使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在、表達、發(fā)揮作用并遺傳給下一代。(2)農(nóng)桿菌含Ti質(zhì)粒,侵染植物細胞后,能將Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移至被侵染的細胞,并將其整合到該細胞的染色體DNA上。創(chuàng)新基因診斷與基因組編輯一、基因診斷基因診斷:又稱DNA診斷,是采用基因檢測的方法判斷患者是否出現(xiàn)基因異?；驍y帶病原體。比如,新冠肺炎核酸檢測(熒光定量PCR)。 二、基因組編輯1.被編輯的細胞所需三種組分1)人工合成的短鏈RNA