优化方案高考生物大一轮复习_第十一单元 现代生物科技专题 第38讲 基因工程及其安全性课件

第38讲基因工程及其安全性 第十一单元现代生物科技专题 考纲点击 1 基因工程的诞生 2 基因工程的原理及技术 3 基因工程的应用 4 蛋白质工程 5 转基因生物的安全性 6 生物武器对人类的威胁 7 实验 DNA的粗提取与鉴定 第十一单元现代生物科技专题 一 基因工程的概念理解1 供体 提供目的基因 2 操作环境 3 操作水平 水平 4 原理 基因重组 5 受体 表达目的基因 6 本质 性状在 体内表达 7 优点 克服 障碍 定向改造生物的遗传性状 无菌 DNA分子 受体生物 远缘杂交不亲和 二 DNA重组技术的基本工具1 限制性核酸内切酶 简称 限制酶 1 来源 主要是从 生物中分离纯化出来的 2 作用 识别双链DNA分子的某种特定 并使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 3 结果 产生 或平末端 原核 核苷酸序列 黏性末端 2 DNA连接酶 大肠杆菌 黏性末端和平末端 质粒 限制酶切割位点 标记基因 PCR技术 启动子 标记基因 农杆菌转化法 显微注射 DNA分子杂交 分子杂交技术 抗原 抗体杂交 四 基因工程的应用 抗逆 器官移植 五 蛋白质工程1 目标 根据人们对蛋白质功能的特定需求 对 进行分子设计 2 操作手段 基因修饰或基因合成 3 设计流程 预期蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构 推测应有的 序列 找到相对应的 序列 基因 六 转基因生物的安全性1 转基因成果 1 工程菌 DNA重组微生物 2 基因制药 3 转基因动物 4 转基因农作物 蛋白质的结构 氨基酸 脱氧核苷酸 生物反应器 2 安全性问题 1 食物安全 产生毒性蛋白质 新的过敏原 营养成分改变 2 生物安全 生物入侵 破坏生物 3 环境安全 破坏生态系统的 和人类生活环境 3 理性看待转基因技术 1 需要正确的 趋利避害 不能因噎废食 2 制定符合本国利益的政策和法规 最大程度地保证转基因 的安全性 滞后效应 多样性 稳定性 社会舆论导向 技术和产品 七 禁止生物武器1 种类 病菌 病毒 生化毒剂及经过 的致病菌 2 我国政府态度 任何情况下不发展 不储存生物武器 并反对生物武器及其技术和设备的扩散 基因重组 不生产 考点一基因工程的操作工具 DNA分子 DNA分子片段 脱氧核苷酸 DNA分子 磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键 碱基对间的氢键 黏性末端或平末端 形成重组DNA分子 新的DNA分子 形成单链DNA 目的基因稳定存在且数量可扩大 可携带多个或多种外源基因 便于重组DNA的鉴定和选择 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 平 537bp 790bp 661bp 4 BamH 抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同 部分目的基因D与质粒反向连接 解析 1 一条脱氧核苷酸链中相邻的两个碱基之间是通过 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 相连的 要注意与两条脱氧核苷酸链的相邻碱基之间通过氢键相连进行区分 2 从Sma 的识别序列和切点可见 其切割后产生的是平末端 图1中DNA片段有Sma 的两个识别序列 故切割后产生的产物长度为537 534 3 bp 790 796 3 3 bp和661 658 3 bp三种 3 图示方框内发生碱基的替换后 形成的d基因失去了1个Sma 的识别序列 故D基因 d基因用Sma 完全切割后产物中除原有的3种长度的DNA片段外 还增加一种 537 790 bp的DNA片段 4 目的基因的两端都有BamH 的识别序列 质粒的启动子后抗生素A抗性基因上也有BamH 的识别序列 故应选用的限制酶是BamH 此时抗生素B抗性基因作为标记基因 故筛选时培养基中要添加抗生素B 若重组质粒已导入了受体细胞却不能表达 很可能是因为用同种限制酶切割后 目的基因和质粒有两种连接方式 导入受体细胞的重组质粒是目的基因和质粒反向连接形成的 考点二基因工程的基本操作程序和应用 农杆菌转化法 显微注射技术 感受态细胞法 体细胞 受精卵 原核细胞 将目的基因插入到Ti质粒的T DNA上 转入农杆菌 导入植物细胞 整合到受体细胞的染色体DNA上 表达 将含有目的基因的表达载体提纯 取卵 受精卵 显微注射 受精卵发育 获得具有新性状的动物 Ca2 处理细胞 感受态细胞 重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合 感受态细胞吸收DNA分子 限制性核酸内切 选择 T DNA 筛选获得T DNA片段的植物细胞 细胞分裂素浓度 芽顶端合成的生长素向基部运输 促进根的分化 投放棉铃虫 农药 解析 1 切割目的基因和载体应使用同种限制性核酸内切酶 筛选细菌应使用选择培养基 2 农杆菌转化法的原理是农杆菌感染植物时 Ti质粒上的T DNA片段能够转移并整合到植物细胞的染色体DNA上 因为T DNA上具有卡那霉素抗性基因 所以可用含卡那霉素的培养基筛选出获得T DNA片段的植物细胞 3 植物组织培养过程中 可加入激素调节植物细胞的脱分化和再分化 生长素用量比细胞分裂素用量 比值高时 有利于根的分化 抑制芽的形成 比值低时 有利于芽的分化 抑制根的形成 幼嫩的芽顶端可以产生生长素并向基部运输 促进根的分化 故芽在无激素的培养基中也可以生根 4 在个体水平上检测抗虫棉时可在抗虫棉上投放害虫来判断其是否具有抗虫的性状 抗虫棉因具有抗虫性状 故可减少农药的使用 以减轻环境污染 同种限制性核酸内切酶 或同种限制酶 DNA分子杂交 或核酸探针 显微注射法 性别鉴定 全能性 htPA 或人组织纤溶酶原激活物 解析 1 用同种限制性核酸内切酶对目的基因和载体进行切割 以形成相同的黏性末端 检测目的基因是否已插入受体细胞DNA 常用DNA分子杂交技术 2 将重组表达载体导入受精卵 动物细胞 常用的方法是显微注射法 为了获得母羊 需要对胚胎进行性别鉴定 利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体 依据的原理是早期胚胎细胞的全能性 3 目的基因成功表达的标志是在转基因母羊的羊乳中检测到htPA 即人组织纤溶酶原激活物 考点三蛋白质工程 预期蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列 获取目的基因 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 定向改造或生产人类所需的蛋白质 定向改造生物的遗传特性 以获得人类所需的生物类型和生物产品 可生产自然界没有的蛋白质 只能生产自然界已有的蛋白质 氨基酸序列 或结构 其他合理答案也可 P P1 DNA和RNA 或遗传物质 DNA RNA RNA DNA RNA 蛋白质 或转录 逆转录 翻译 设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能 解析 1 从题中所述资料可知 将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸 240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后 该蛋白质的功能发生了改变 此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸的排列顺序进行改造 进而改变了蛋白质的结构 从而改变了蛋白质的功能 2 在蛋白质工程中 目的基因可以以P基因序列为基础 对生物体内原有P基因进行修饰 也可以通过人工合成法合成新的P1基因 中心法则的内容如下图所示 由图可知 中心法则的全部内容包括 DNA以自身为模板进行的复制 DNA通过转录将遗传信息传递给RNA 最后RNA通过翻译将遗传信息表达成蛋