高考生物復(fù)習(xí)第十一單元現(xiàn)代生物科技專題第38講基因工程及其安全性全國(guó)公開(kāi)課一等獎(jiǎng)百校聯(lián)賽示范課賽課特

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

2.基因工程原理及技術(shù)(Ⅱ)

3.基因工程應(yīng)用(Ⅱ)

4.蛋白質(zhì)工程(Ⅰ)5.轉(zhuǎn)基因生物安全性(Ⅰ)

6.生物武器對(duì)人類威脅(Ⅰ)7.試驗(yàn)：DNA粗提取與判定第十一單元當(dāng)代生物科技專題第3頁(yè)一、基因工程概念了解1．供體：提供目標(biāo)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(biāo)基因。6．本質(zhì)：性狀在_______________體內(nèi)表示。7．優(yōu)點(diǎn)：克服_________________障礙，定向改造生物遺傳性狀。無(wú)菌DNA分子受體生物遠(yuǎn)緣雜交不親和第4頁(yè)二、DNA重組技術(shù)基本工具1．限制性核酸內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱：限制酶)(1)起源：主要是從__________生物中分離純化出來(lái)。(2)作用：識(shí)別雙鏈DNA分子某種特定______________并使每條鏈中特定部位兩個(gè)核苷酸之間磷酸二酯鍵斷開(kāi)。(3)結(jié)果：產(chǎn)生_______________或平末端。原核核苷酸序列黏性末端第5頁(yè)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(jié)果恢復(fù)被限制酶切開(kāi)兩個(gè)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(yè)質(zhì)粒限制酶切割位點(diǎn)標(biāo)識(shí)基因第7頁(yè)P(yáng)CR技術(shù)開(kāi)啟子標(biāo)識(shí)基因農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射第8頁(yè)DNA分子雜交分子雜交技術(shù)抗原—抗體雜交第9頁(yè)四、基因工程應(yīng)用技術(shù)名稱應(yīng)用植物基因工程培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和_______________轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物品質(zhì)動(dòng)物基因工程提升動(dòng)物生長(zhǎng)速度，改進(jìn)畜產(chǎn)品品質(zhì)，用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥品，用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作_______________供體基因治療把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使其表示產(chǎn)物發(fā)揮功效，從而治療疾病，分為體內(nèi)基因治療和體外基因治療抗逆器官移植第10頁(yè)五、蛋白質(zhì)工程1．目標(biāo)：依據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功效特定需求，對(duì)_____________________進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。2．操作伎倆：基因修飾或基因合成。3．設(shè)計(jì)流程：預(yù)期蛋白質(zhì)功效→設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有_______________序列→找到相對(duì)應(yīng)_______________序列(基因)。六、轉(zhuǎn)基因生物安全性1．轉(zhuǎn)基因結(jié)果(1)工程菌——DNA重組微生物。(2)基因制藥。(3)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物——_______________。(4)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸脫氧核苷酸生物反應(yīng)器第11頁(yè)2．安全性問(wèn)題(1)食物安全：_______________

(產(chǎn)生毒性蛋白質(zhì))、新過(guò)敏原、營(yíng)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(tǒng)_______________和人類生活環(huán)境。3．理性對(duì)待轉(zhuǎn)基因技術(shù)(1)需要正確_____________________，趨利避害，不能因噎廢食。(2)制訂符合本國(guó)利益政策和法規(guī)，最大程度地確保轉(zhuǎn)基因_______________安全性。滯后效應(yīng)多樣性穩(wěn)定性社會(huì)輿論導(dǎo)向技術(shù)和產(chǎn)品第12頁(yè)七、禁止生物武器1．種類：病菌、病毒、生化毒劑及經(jīng)過(guò)_______________致病菌。2．我國(guó)政府態(tài)度：任何情況下不發(fā)展、_________、不儲(chǔ)存生物武器，并反對(duì)生物武器及其技術(shù)和設(shè)備擴(kuò)散。基因重組不生產(chǎn)第13頁(yè)×××××第14頁(yè)×√×第15頁(yè)√√第16頁(yè)考點(diǎn)一基因工程操作工具比較項(xiàng)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(chǎn)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(duì)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(yè)第18頁(yè)第19頁(yè)第20頁(yè)第21頁(yè)第22頁(yè)條件目標(biāo)穩(wěn)定并能復(fù)制有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)含有特殊標(biāo)識(shí)基因目標(biāo)基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴(kuò)大可攜帶多個(gè)或各種外源基因便于重組DNA判定和選擇第23頁(yè)第24頁(yè)第25頁(yè)第26頁(yè)第27頁(yè)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖平537bp、790bp、661bp4第28頁(yè)BamHⅠ抗生素B同種限制酶切割形成末端相同，部分目標(biāo)基因D與質(zhì)粒反向連接第29頁(yè)解析:(1)一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個(gè)堿基之間是經(jīng)過(guò)“—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(jīng)過(guò)氫鍵相連進(jìn)行區(qū)分。(2)從Sma

Ⅰ識(shí)別序列和切點(diǎn)可見(jiàn)，其切割后產(chǎn)生是平末端，圖1中DNA片段有Sma

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

Ⅰ識(shí)別序列，故應(yīng)選取限制酶是BamHⅠ，此時(shí)抗生素B抗性基因作為標(biāo)識(shí)基因，故篩選時(shí)培養(yǎng)基中要添加抗生素B。若重組質(zhì)粒已導(dǎo)入了受體細(xì)胞卻不能表示，很可能是因?yàn)橛猛N限制酶切割后，目標(biāo)基因和質(zhì)粒有兩種連接方式，導(dǎo)入受體細(xì)胞重組質(zhì)粒是目標(biāo)基因和質(zhì)粒反向連接形成。第31頁(yè)考點(diǎn)二基因工程基本操作程序和應(yīng)用第32頁(yè)第33頁(yè)生物種類植物動(dòng)物微生物慣用方法受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)感受態(tài)細(xì)胞法體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞將目標(biāo)基因插入到Ti質(zhì)粒T-DNA上→轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞染色體DNA上→表示將含有目標(biāo)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(dòng)物Ca2＋處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表示載體DNA分子與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子第34頁(yè)第35頁(yè)第36頁(yè)第37頁(yè)第38頁(yè)第39頁(yè)第40頁(yè)限制性核酸內(nèi)切選擇T-DNA篩選取得T-DNA片段植物細(xì)胞第41頁(yè)細(xì)胞分裂素濃度芽頂端合成生長(zhǎng)素向基部運(yùn)輸，促進(jìn)根分化投放棉鈴蟲農(nóng)藥第42頁(yè)解析:(1)切割目標(biāo)基因和載體應(yīng)使用同種限制性核酸內(nèi)切酶,篩選細(xì)菌應(yīng)使用選擇培養(yǎng)基。(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理是農(nóng)桿菌感染植物時(shí)，Ti質(zhì)粒上T-DNA片段能夠轉(zhuǎn)移并整合到植物細(xì)胞染色體DNA上。因?yàn)門-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(xì)胞。(3)植物組織培養(yǎng)過(guò)程中,可加入激素調(diào)整植物細(xì)胞脫分化和再分化。生長(zhǎng)素用量比細(xì)胞分裂素用量，比值高時(shí),有利于根分化、抑制芽形成;比值低時(shí),有利于芽分化、抑制根形成。幼嫩芽頂端能夠產(chǎn)生生長(zhǎng)素并向基部運(yùn)輸,促進(jìn)根分化，故芽在無(wú)激素培養(yǎng)基中也能夠生根。(4)在個(gè)體水平上檢測(cè)抗蟲棉時(shí)可在抗蟲棉上投放害蟲來(lái)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(nóng)藥使用，以減輕環(huán)境污染。第43頁(yè)第44頁(yè)同種限制性核酸內(nèi)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(yè)解析:(1)用同種限制性核酸內(nèi)切酶對(duì)目標(biāo)基因和載體進(jìn)行切割,以形成相同黏性末端。檢測(cè)目標(biāo)基因是否已插入受體細(xì)胞DNA，慣用DNA分子雜交技術(shù)。(2)將重組表示載體導(dǎo)入受精卵(動(dòng)物細(xì)胞)慣用方法是顯微注射法。為了取得母羊,需要對(duì)胚胎進(jìn)行性別判定。利用胚胎分割和胚胎移植技術(shù)可取得多個(gè)轉(zhuǎn)基因個(gè)體，依據(jù)原理是早期胚胎細(xì)胞全能性。(3)目標(biāo)基因成功表示標(biāo)志是在轉(zhuǎn)基因母羊羊乳中檢測(cè)到htPA，即人組織纖溶酶原激活物。第46頁(yè)考點(diǎn)三蛋白質(zhì)工程項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程過(guò)程預(yù)期蛋白質(zhì)功效→設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)脫氧核苷酸序列獲取目標(biāo)基因→基因表示載體構(gòu)建→將目標(biāo)基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目標(biāo)基因檢測(cè)與判定第47頁(yè)項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程實(shí)質(zhì)結(jié)果定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)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(chǎn)品可生產(chǎn)自然界沒(méi)有蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已經(jīng)有蛋白質(zhì)第48頁(yè)第49頁(yè)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其它合理答案也可)第50頁(yè)P(yáng)P1DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)第51頁(yè)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)氨基酸序列功效第52頁(yè)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(zhì)功效發(fā)生了改變，此過(guò)程是經(jīng)過(guò)對(duì)組成蛋白質(zhì)氨基酸排列次序進(jìn)行改造，進(jìn)而改變了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而改變了蛋白質(zhì)功效。(2)在蛋白質(zhì)工程中，目標(biāo)基因能夠以P基因序列為基礎(chǔ)，對(duì)生物體內(nèi)原有P基因進(jìn)行修飾，也能夠經(jīng)過(guò)人工合成法合成新P1基因。中心法則內(nèi)容以下列圖所表示：第53頁(yè)由圖可知，中心法則全部?jī)?nèi)容包含：DNA以本身為模板進(jìn)行復(fù)制，