高考生物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全国公开课一等奖百校联赛示范课赛课特

第1页第38讲基因工程及其安全性第十一单元当代生物科技专题第2页[考纲点击]1.基因工程诞生(Ⅰ)

2.基因工程原理及技术(Ⅱ)

3.基因工程应用(Ⅱ)

4.蛋白质工程(Ⅰ)5.转基因生物安全性(Ⅰ)

6.生物武器对人类威胁(Ⅰ)7.试验：DNA粗提取与判定第十一单元当代生物科技专题第3页一、基因工程概念了解1．供体：提供目标基因。2．操作环境：_______________。3．操作水平：_______________水平。4．原理：基因重组。5．受体：表示目标基因。6．本质：性状在_______________体内表示。7．优点：克服_________________障碍，定向改造生物遗传性状。无菌DNA分子受体生物远缘杂交不亲和第4页二、DNA重组技术基本工具1．限制性核酸内切酶(简称：限制酶)(1)起源：主要是从__________生物中分离纯化出来。(2)作用：识别双链DNA分子某种特定______________并使每条链中特定部位两个核苷酸之间磷酸二酯键断开。(3)结果：产生_______________或平末端。原核核苷酸序列黏性末端第5页2．DNA连接酶惯用类型E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶起源_______________T4噬菌体功效连接黏性末端连接____________________结果恢复被限制酶切开两个核苷酸之间磷酸二酯键大肠杆菌黏性末端和平末端第6页质粒限制酶切割位点标识基因第7页PCR技术开启子标识基因农杆菌转化法显微注射第8页DNA分子杂交分子杂交技术抗原—抗体杂交第9页四、基因工程应用技术名称应用植物基因工程培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和_______________转基因植物，利用转基因技术改良植物品质动物基因工程提升动物生长速度，改进畜产品品质，用转基因动物生产药品，用转基因动物作_______________供体基因治疗把正常基因导入病人体内，使其表示产物发挥功效，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗抗逆器官移植第10页五、蛋白质工程1．目标：依据人们对蛋白质功效特定需求，对_____________________进行分子设计。2．操作伎俩：基因修饰或基因合成。3．设计流程：预期蛋白质功效→设计预期蛋白质结构→推测应有_______________序列→找到相对应_______________序列(基因)。六、转基因生物安全性1．转基因结果(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。蛋白质结构氨基酸脱氧核苷酸生物反应器第11页2．安全性问题(1)食物安全：_______________

(产生毒性蛋白质)、新过敏原、营养成份改变。(2)生物安全：生物入侵，破坏生物__________。(3)环境安全：破坏生态系统_______________和人类生活环境。3．理性对待转基因技术(1)需要正确_____________________，趋利避害，不能因噎废食。(2)制订符合本国利益政策和法规，最大程度地确保转基因_______________安全性。滞后效应多样性稳定性社会舆论导向技术和产品第12页七、禁止生物武器1．种类：病菌、病毒、生化毒剂及经过_______________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扩散。基因重组不生产第13页×××××第14页×√×第15页√√第16页考点一基因工程操作工具比较项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物作用部位形成产物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氢键黏性末端或平末端形成重组DNA分子新DNA分子形成单链DNA第17页第18页第19页第20页第21页第22页条件目标稳定并能复制有一个至多个限制酶切割位点含有特殊标识基因目标基因稳定存在且数量可扩大可携带多个或各种外源基因便于重组DNA判定和选择第23页第24页第25页第26页第27页脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖平537bp、790bp、661bp4第28页BamHⅠ抗生素B同种限制酶切割形成末端相同，部分目标基因D与质粒反向连接第29页解析:(1)一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间是经过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连，要注意与两条脱氧核苷酸链相邻碱基之间经过氢键相连进行区分。(2)从Sma

Ⅰ识别序列和切点可见，其切割后产生是平末端，图1中DNA片段有Sma

Ⅰ两个识别序列，故切割后产生产物长度为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替换后，形成d基因失去了1个SmaⅠ识别序列，故D基因、d基因用SmaⅠ完全切割后产物中除原有3种长度DNA片段外，还增加一个(537＋790)bpDNA片段。第30页(4)目标基因两端都有BamHⅠ识别序列，质粒开启子后抗生素A抗性基因上也有BamH

Ⅰ识别序列，故应选取限制酶是BamHⅠ，此时抗生素B抗性基因作为标识基因，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示，很可能是因为用同种限制酶切割后，目标基因和质粒有两种连接方式，导入受体细胞重组质粒是目标基因和质粒反向连接形成。第31页考点二基因工程基本操作程序和应用第32页第33页生物种类植物动物微生物惯用方法受体细胞转化过程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标基因插入到Ti质粒T­DNA上→转入农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞染色体DNA上→表示将含有目标基因表示载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→取得含有新性状动物Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表示载体DNA分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子第34页第35页第36页第37页第38页第39页第40页限制性核酸内切选择T­DNA筛选取得T­DNA片段植物细胞第41页细胞分裂素浓度芽顶端合成生长素向基部运输，促进根分化投放棉铃虫农药第42页解析:(1)切割目标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)农杆菌转化法原理是农杆菌感染植物时，Ti质粒上T­DNA片段能够转移并整合到植物细胞染色体DNA上。因为T­DNA上含有卡那霉素抗性基因,所以可用含卡那霉素培养基筛选出取得T­DNA片段植物细胞。(3)植物组织培养过程中,可加入激素调整植物细胞脱分化和再分化。生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时,有利于根分化、抑制芽形成;比值低时,有利于芽分化、抑制根形成。幼嫩芽顶端能够产生生长素并向基部运输,促进根分化，故芽在无激素培养基中也能够生根。(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含有抗虫性状；抗虫棉因含有抗虫性状，故可降低农药使用，以减轻环境污染。第43页第44页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)显微注射法性别判定全能性htPA(或人组织纤溶酶原激活物)第45页解析:(1)用同种限制性核酸内切酶对目标基因和载体进行切割,以形成相同黏性末端。检测目标基因是否已插入受体细胞DNA，惯用DNA分子杂交技术。(2)将重组表示载体导入受精卵(动物细胞)惯用方法是显微注射法。为了取得母羊,需要对胚胎进行性别判定。利用胚胎分割和胚胎移植技术可取得多个转基因个体，依据原理是早期胚胎细胞全能性。(3)目标基因成功表示标志是在转基因母羊羊乳中检测到htPA，即人组织纤溶酶原激活物。第46页考点三蛋白质工程项目蛋白质工程基因工程过程预期蛋白质功效→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到相对应脱氧核苷酸序列获取目标基因→基因表示载体构建→将目标基因导入受体细胞→目标基因检测与判定第47页项目蛋白质工程基因工程实质结果定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物遗传特征，以取得人类所需生物类型和生物产品可生产自然界没有蛋白质只能生产自然界已经有蛋白质第48页第49页氨基酸序列(或结构)(其它合理答案也可)第50页PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)第51页设计蛋白质结构推测氨基酸序列功效第52页解析:(1)从题中所述资料可知，将P分子中158位丝氨酸变成亮氨酸，240位谷氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质功效发生了改变，此过程是经过对组成蛋白质氨基酸排列次序进行改造，进而改变了蛋白质结构，从而改变了蛋白质功效。(2)在蛋白质工程中，目标基因能够以P基因序列为基础，对生物体内原有P基因进行修饰，也能够经过人工合成法合成新P1基因。中心法则内容以下列图所表示：第53页由图可知，中心法则全部内容包含：DNA以本身为模板进行复制，