高三生物一轮复习课件第41讲基因工程及生物技术的安全性与伦理问题

第41讲基因工程及生物技术的安全性与伦理问题第十单元：生物技术与工程一、基因工程(重组DNA技术)概述按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。操作对象及环境操作水平操作原理操作技术结果优点环境：生物体外对象：基因DNA分子水平赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因重组①【概念剖析】克服远缘杂交不亲和的障碍；定向改造生物的遗传性状。转基因等技术

一、基因工程(重组DNA技术)概述②基因工程理论基础的分析【问题探究1】为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？（1）DNA的基本组成单位都是

。（2）DNA分子都遵循

配对原则。（3）双链DNA分子的空间结构都是

。【问题探究2】为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？（1）

是控制生物性状的结构和功能单位。（2）遗传信息的传递和表达都遵循

。（3）生物界共用一套

。四种脱氧核苷酸规则的双螺旋结构基因中心法则遗传密码碱基互补目录考点一重组DNA技术的基本工具基因工程的应用和蛋白质工程考点三考点二基因工程的基本操作程序DNA的粗提取与鉴定考点四基因工程及生物技术的安全性与伦理问题考点五生物技术的安全性与伦理问题考点一重组DNA技术的基本工具工具工具酶分子运输车：

。（１）

。（２）

。限制酶ＤＮＡ连接酶载体【易错警示】工具酶≠工具质粒噬菌体动植物病毒复习指导阅读选必3教材P70~73内容，解决以下问题：(3min)1.限制性内切核酸酶的来源？功能？作用的化学键？切割的结构？2.DNA连接酶的作用？分类？作用的部分及作用的结果？3.载体的作用？种类？最常用的载体是？4.载体应具备的条件有哪些？标记基因的作用？二、“分子手术刀”——限制性内切核酸酶(简称“限制酶”)主要从

中分离纯化出来，目前分离出数千种。识别特定的核苷酸序列，切割特定序列的特定部位（磷酸二酯键）。磷酸二酯键原核生物注意：限制酶是一类酶，而不是一种酶。（专一性）4.切割结果：产生黏性末端或平末端黏性末端GCAATTTATACG5'3'3'5'GCTTAAAATTCG平末端CGCCGGGCGCGC1.来源：2.功能：3.作用的化学键：

新考案P352三、“分子缝合针”——DNA连接酶4.分类：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开磷酸二酯键，形成重组DNA分子。1.作用:类型来源作用相同点差别E·coliDNA连接酶T4

DNA连接酶大肠杆菌T4噬菌体恢复磷酸二酯键只能连接黏性末端既能连接黏性末端又能连接平末端(效率较低)重组DNADNA连接酶2.作用部位：磷酸二酯键3.结果：形成重组DNA分子P72“旁栏思考”：DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？①DNA连接酶连接的是______________，而DNA聚合酶是把单个______________连接到已有的DNA片段上（DNA复制）。②___________起作用时需要以一条DNA链为模板，而____________不需要模板。两个DNA片段脱氧核苷酸DNA聚合酶DNA连接酶注意：实际上DNA复制也需要DNA连接酶连接冈崎片段（题目出现才去考虑这个问题）名称作用部位作用底物作用结果限制酶DNA连接酶DNA聚合酶DNA(水解)酶解旋酶RNA聚合酶与DNA有关的酶的比较将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸碱基对之间的氢键DNA分子将双链DNA分子局部解旋为单链磷酸二酯键核糖核苷酸将单个核糖核苷酸依次连接到RNA单链末端磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键DNA分子脱氧核苷酸DNA片段DNA分子带黏性末端或平末端的两个DNA片段将两个DNA片段连接为一个DNA分子将单个脱氧核苷酸依次连接到DNA单链末端四、“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体2.种类用途不同点质粒、噬菌体植物病毒动物病毒将外源基因导入细菌等受体细胞将外源基因导入植物细胞将外源基因导入动物细胞来源不同，在大小、结构、复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差别噬菌体或某些动植物病毒作为载体，其原理是__________________________。病毒对宿主细胞的侵染具有一定的物种（组织）特异性。利用病毒对宿主细胞的侵染性若用家蚕作为某基因表达载体的受体细胞，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用_______作为载体，其原因是__________________________________。噬菌体噬菌体的宿主细胞是细菌，而不是家蚕1.作用：将目的基因导入受体细胞中，使之在受体细胞内稳定存在并表达。四、“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体3.最常用的载体——质粒（人工改造）质粒：一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。4.载体需具备的条件②能在受体细胞中进行自我复制（具有复制原点），或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。①有一个至多个限制酶切割位点；③具有标记基因；④具有启动子、终止子，对受体细胞无害。——便于目的基因插入其中——用于鉴别和筛选含有目的基因的受体细胞不是所有都要整合到染色体DNA上，当宿主细胞是原核生物（无染色体）

×

（3）限制酶在识别序列中心轴线两侧切开形成的是黏性末端，在识别序列中心轴线处切开形成的是平末端。()

（5）载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选的标记基因。()新考案P353×√××考点二

基因工程的基本操作程序培育转基因抗虫棉的简要过程

普通棉花（无抗虫特性）

棉花细胞提取抗虫棉导入与载体拼接重组DNA分子1.目的基因的筛选与获取2.基因表达载体的构建3.将目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与鉴定抗虫基因苏云金杆菌复习指导阅读选必3教材P76~82内容，解决以下问题：(5min)1.目的基因的概念？筛选目的基因的方法？2.利用PCR获取和扩增目的基因的原理？条件？过程？结果？产物的鉴定方法？3.构建基因表达载体的目的？基因表达载体的组成部分？基因表达载体的构建过程？4.将目的基因导入植物细胞、动物细胞、原核细胞的方法？5.目的基因在分子水平的检测方法？个体水平上的鉴定方法？1.目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变________________或获得________________等的基因。一、目的基因的筛选与获取受体细胞性状预期表达产物根据不同的需要，目的基因是不同的，它主要是指_________________。如：与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。有的还具有调控作用。编码蛋白质的基因2.筛选目的基因的方法①从相关的已知________________的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。结构和功能清晰②利用测序技术、____________和序列比对工具进行筛选。序列数据库(1)通过构建基因文库来获取目的基因3.获取目的基因的方法一、目的基因的筛选与获取将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入到受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。基因文库基因组文库部分基因文库含有一种生物所有基因的文库只含有一种生物部分基因的文库（主要指：cDNA文库）加工成熟mRNA前体mRNA转录翻译有效的蛋白质非编码区编码区非编码区cDNA[注意]cDNA的特点：cDNA没有启动子，终止子和内含子。逆转录(3)利用PCR特异性地快速扩增目的基因(2)人工合成目的基因3.获取目的基因的方法一、目的基因的筛选与获取(1)通过构建基因文库来获取目的基因（基因比较小、核苷酸序列已知）通过DNA合成仪用化学方法直接合成利用mRNA逆转录合成mRNA单链cDNA逆转录酶双链cDNA(目的基因)碱基互补配对蛋白质的氨基酸序列推测mRNA的核苷酸序列推测目的基因的核苷酸序列推测目的基因②原理：__________________________________。DNA半保留复制、碱基互补配对原则①含义：③条件DNA模板：引物(2种):合成子链DNA的原料：使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸。引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，可DNA，可RNA。需含有目的基因的DNA片段四种脱氧核苷酸(或dNTP)TaqDNA聚合酶:缓冲溶液:一般添加Mg2+，激活真核细胞和细菌的TaqDNA聚合酶。耐高温的DNA聚合酶(催化形成磷酸二酯键)(3)利用PCR特异性地快速扩增目的基因PCR是________________的缩写，它是一项根据_________________的原理，在体外提供________________的各种组分与反应条件，对_____________________进行大量复制的技术。聚合酶链式反应DNA半保留复制参与DNA复制目的基因的核苷酸序列④PCR扩增过程：变性复性延伸90℃以上，双链DNA解聚为单链退火即温度下降到55℃，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。72℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。⑤PCR的结果：⑥PCR产物的鉴定：常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物。每次循环后目的基因的量增加一倍，即成______形式扩增（约为2n）。即子链的合成方向为5’到3’重复循环指数

(3)利用PCR特异性地快速扩增目的基因PCR技术视频5’3’5’5’第一次循环第二次循环3’5’第三次循环3’3’1.利用PCR技术扩增目的基因，在第几次循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段（即出现完整的目的基因）？[思考讨论]2.PCR为什么加入两种引物？DNA是反向平行的双链，DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链，两种引物才能确保DNA两条链同时被扩增。3.PCR的主要目的是扩增目的基因还是目的基因所处的整个DNA片段？DNA聚合酶能特异性地复制处于两个引物之间(目的基因)的DNA序列。结论：①n次复制后含有引物A(或B)的DNA分子数_____个;同时含有引物A和B的DNA分子数_____个；消耗的引物数量________。②从第____次扩增开始能够获得单纯的目的基因。32n-12n-22n+1-2[思考讨论]

4.设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图)，请分别说明理由。第1组：

；第2组：

。引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效引物Ⅰ′自身内部部分碱基发生互补配对而失效引物Ⅰ引物ⅡTCAGCTGATCAGCTGA第1组引物PCR技术DNA复制相同点原则原料条件不同点解旋方式场所酶结果碱基互补配对四种脱氧核苷酸模板、能量、酶DNA在高温下变性解旋解旋酶催化体外复制细胞内（主要在细胞核内）耐高温的DNA聚合酶解旋酶、DNA聚合酶大量的DNA片段形成整个DNA分子PCR技术与DNA复制过程比较PCR不能直接扩增RNA，应先将RNA逆转录为cDNA后进行PCR扩增。（逆转录PCR，简称RT-PCR）。[P79旁栏思考]用PCR可以扩增mRNA吗？①逆转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA链，形成RNA-DNA杂交分子；②核酸酶H降解RNA-DNA杂交分子中的RNA链，使之变成单链DNA；③以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子，即cDNA。①PCR利用了DNA的热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器，一次PCR一般要经历30次循环。②PCR扩增DNA片段还利用了DNA半保留复制的原理。探究·实践：DNA片段的扩增及电泳鉴定1.实验原理(1)PCR在体外进行DNA片段的扩增原理(2)DNA片段电泳鉴定的原理①DNA分子具有____________，在一定的____下，这些基团可以带上________________。在_________的作用下，这些___________会向着__________________的电极移动，这个过程就是电泳。可解离的基团pH正电荷或负电荷带电分子与它所带电荷相反电场②PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关（常考点）。③凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。一般使用的电泳缓冲液pH=8，DNA分子带负电荷，在电场中DNA便向正极移动。探究·实践：DNA片段的扩增及电泳鉴定PCR仪2.材料用具①PCR仪（自动控温，实现DNA的扩增）②微量离心管（实际上是进行PCR反应的场所）③微量移液器（用于向微量离心管转移PCR配方中的液体）④一次性吸液枪头（微量移液器吸取一种试剂更换一次枪头）⑤电泳装置（包括电泳仪、电泳槽等）(1)用具微量离心管探究·实践：DNA片段的扩增及电泳鉴定2.材料用具①4种脱氧核苷酸等量混合液、2种引物、TaqDNA聚合酶、模板DNA、扩增缓冲液、无菌水、电泳缓冲液、凝胶载样缓冲液、琼脂糖和核酸染料等。②PCR反应体系的配方(见教材)。(2)材料PCR反应体系的配方10倍浓缩的扩增缓冲液(含Mg2+)5μL20mmol/L的4种脱氧核苷酸的等量混合液(实为dNTP)1μL20μmol/L的引物Ⅰ2.5μL20μmol/L的引物Ⅱ2.5μLH2O28～33μL1～5U/μL的TaqDNA聚合酶(即为耐高温的DNA聚合酶)1～2U模板DNA(1pg～1μg)5～10μL总体积50μL探究·实践：DNA片段的扩增及电泳鉴定3.方法步骤(1)DNA片段的扩增用微量移液器按照PCR反应体系配方或PCR试剂盒的说明书，在微量离心管中依次加入各组分。待所有组分都加入后，盖严离心管的盖子，将微量离心管放入离心机里，离心约10s，使反应液集中在离心管的底部（提高反应速率）。使DNA充分变性，以利于引物更好地与模板结合。循环程序变性复性延伸预变性94℃，5min30次94℃，30s55℃，30s72℃，1min最后一次94℃，1min55℃，30s72℃，1min参照下表的参数，设置好PCR仪的循环程序。将装有反应液的微量离心管放入PCR仪中进行反应。移液离心扩增探究·实践：DNA片段的扩增及电泳鉴定[思考]为什么最后1次变性时间延长？TaqDNA聚合酶活性会随着循环次数增加而下降。在每一轮循环中，部分片段可能没有完全延伸完，TaqDNA聚合酶就脱落了。最后1次变性时间延长，让这些DNA打开，重新延伸。探究·实践：DNA片段的扩增及电泳鉴定3.方法步骤(2)DNA片段的电泳鉴定配制琼脂糖溶液根据待分离DNA片段的大小，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液，一般配制质量体积比0.8%～1.2%的琼脂糖溶液。在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化。稍冷却后，加入适量的核酸染料混匀。制备凝胶加样电泳观察记录探究·实践：DNA片段的扩增及电泳鉴定3.方法步骤(2)DNA片段的电泳鉴定配制琼脂糖溶液根据待分离DNA片段的大小，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液，一般配制质量体积比0.8%～1.2%的琼脂糖溶液。在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化。稍冷却后，加入适量的核酸染料混匀。制备凝胶将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具，并插入合适大小的梳子，以形成加样孔。待凝胶溶液完全凝固，小心拔出梳子，取出凝胶放入电泳槽内。将电泳缓冲液加入电泳槽中，电泳缓冲液没过凝胶1mm为宜。加样电泳观察记录探究·实践：DNA片段的扩增及电泳鉴定3.方法步骤(2)DNA片段的电泳鉴定配制琼脂糖溶液根据待分离DNA片段的大小，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液，一般配制质量体积比0.8%～1.2%的琼脂糖溶液。在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化。稍冷却后，加入适量的核酸染料混匀。制备凝胶将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具，并插入合适大小的梳子，以形成加样孔。待凝胶溶液完全凝固，小心拔出梳子，取出凝胶放入电泳槽内。将电泳缓冲液加入电泳槽中，电泳缓冲液没过凝胶1mm为宜。加样将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液（内含指示剂）混合，再用微量移液器将混合液缓慢注入凝胶的加样孔内。留一个加样孔加入指示分子大小的标准参照物。电泳观察记录探究·实践：DNA片段的扩增及电泳鉴定3.方法步骤(2)DNA片段的电泳鉴定配制琼脂糖溶液根据待分离DNA片段的大小，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液，一般配制质量体积比0.8%～1.2%的琼脂糖溶液。在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化。稍冷却后，加入适量的核酸染料混匀。制备凝胶将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具，并插入合适大小的梳子，以形成加样孔。待凝胶溶液完全凝固，小心拔出梳子，取出凝胶放入电泳槽内。将电泳缓冲液加入电泳槽中，电泳缓冲液没过凝胶1mm为宜。加样将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液（内含指示剂）混合，再用微量移液器将混合液缓慢注入凝胶的加样孔内。留一个加样孔加入指示分子大小的标准参照物。电泳接通电源，根据电泳槽阳极至阴极之间的距离来设定电压，一般为1～5V/cm。待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳。观察记录取出凝胶置于紫外灯下观察和照相。探究·实践：DNA片段的扩增及电泳鉴定探究·实践：DNA片段的扩增及电泳鉴定①为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理。②该实验所需材料可以直接从公司购买，缓冲液和酶应分装成小份，并在-20℃储存。使用前，将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。③在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换。④在进行操作时，一定要戴好一次性手套。⑤PCR扩增不能随意加大试剂用量。4.操作提示(1)你是否成功扩增出DNA片段？判断的依据是什么？可以在紫外灯下直接观察到DNA条带的分布及粗细程度来评价扩增的结果。进行电泳鉴定的结果应该是一条条带，该片段大小约为750bp。如果扩增不成功，可能的原因有：漏加了PCR的反应成分，各反应成分的用量不当，PCR程序设置不当等。如果扩增结果不止一条条带，可能的原因有：引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性或容易形成二聚体；复性温度过低；DNA聚合酶的质量不好等。5.结果分析与评价(2)如果扩增不成功，可能的原因有？如果不止一条条带，请分析产生这个结果的可能原因。引物是决定PCR特异性的关键。探究·实践：DNA片段的扩增及电泳鉴定

×（2）在凝胶中DNA分子的迁移速率只与DNA分子的大小相关。()×（3）为了节约资源，移液器上的枪头在实验过程中不必更换。()×新考案P3603.（2021·湖北卷）某实验利用PCR技术获取目的基因，实验结果显示除目的基因条带（引物与模板完全配对）外，还有2条非特异条带（引物和模板不完全配对）。为了减少反应非特异条带的产生，以下措施中有效的是()。DA.增加模板DNA的量

B.延长热变性的时间C.延长延伸的时间

D.提高复性的温度新考案P360DNA片段的扩增与电泳鉴定考向24.（2023·天津期末）用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样(Marker)，2~10号为PCR产物；其中2号的模板为野生型植株DNA，3~9号模板为转基因植株的DNA

，10号使用蒸馏水代替模板DNA

。据此分析不合理的是()。BA.PCR产物的分子大小在250至500bp之间B.3号样品植株导入的目的基因一定能成功表达C.9号样品对应植株不是所需的转基因植株D.10号的电泳结果能确定反应体系等对实验结果没有干扰二、基因表达载体的构建1.构建基因表达载体的目的①使目的基因在受体细胞中稳定存在，且可以遗传给下一代；②使目的基因能够在受体细胞中表达和发挥作用。就算可以进行转录和翻译成蛋白质，游离的DNA片段也无法随着细胞分裂进行复制，导致子代细胞不再含有目的基因。游离的DNA片段进入受体细胞，一般会直接被分解；

[思考]获取了足够量的目的基因后，能直接把目的基因导入受体细胞吗？复制原点：DNA复制的起始位点标记基因：作用为鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。启动子：本质：有特殊序列结构的

片段位置：基因的

。功能：

识别和结合的部位，驱动基因转录出

。DNA上游RNA聚合酶mRNA抗生素抗性基因，荧光蛋白基因等。终止子：本质：有特殊序列结构的

片段位置：基因的

。功能：终止

。DNA下游转录目的基因：能控制表达所需要的特殊性状必须插到

和

之间启动子终止子有时为了满足需要，在载体中人工构建诱导型启动子，当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达。二、基因表达载体的构建2.基因表达载体的组成启动子和终止子是启动和终止转录，位于DNA上，本质是DNA序列；起始密码子和终止密码子是启动和终止翻译，位于RNA上。载体（质粒）DNA分子（含目的基因）带有黏性末端或平末端的切口带有相同黏性末端或平末端的目的基因片段DNA连接酶重组DNA分子(重组质粒)同一种

限制酶处理二、基因表达载体的构建基因表达载体构建模式图质粒限制酶限制酶限制酶切割位点获取目的基因目的基因DNA连接酶重组DNA分子[思考]如果用一种限制酶分别切割目的基因和质粒，再用DNA连接酶处理后会出现几种产物？单酶切法缺点：质粒重新环化、目的基因自身环化、质粒与目的基因

反向连接载体目的基因自连片段间的连接目的基因自连质粒自连目的基因与质粒连接目的基因与目的基因连接质粒与质粒连接11’22’反向连接21’12’122’1’正向连接双酶切法：选择两种不同的限制酶同时对含目的基因的DNA片段和载体切割。限制酶a切割abDNA连接酶连接限制酶b切割限制酶a切割限制酶b切割ab1.不破坏目的基因原则：切点应位于目的基因两端，如图甲中只选择一种限制酶可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。2.保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则:所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择SmaⅠ。3.确保出现相同黏性末端原则:通常选择与切割目的基因相同的限制酶，如图甲中选择PstⅠ；为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲中也可选择PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶。甲乙图解限制酶的选择原则至少要保留一个标记基因，以用于重组DNA的鉴定和筛选。①

获取目的基因和切割载体时，通常使用同种限制酶或（同尾酶），目的是为了_______________________________。但是使用该法缺点是容易发生___________________________________________________，为了避免上述情况发生，可采取的措施是________________________________________。②获取一个目的基因需限制酶切割____次，共产生___个游离的磷酸基团。产生相同的黏性末端，便于连接目的基因、质粒的自身环化以及目的基因与质粒反向连接两4分别使用两种限制酶去切割目的基因和运载体用限制酶切割时需注意的事项（1）启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，它是RNA

聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动DNA的复制过程。()×（2）外源DNA

必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制。()×（1）在构建质粒载体时，目的基因的序列中能否含有用到的限制酶的识别序列，为什么？______________________________________________________________________________。（2）不能将目的基因插入载体的标记基因中的原因是_________________________________________________________________________________________________。标记基因可用于重组DNA分子的筛选，若标记基因中有目的基因插入，则标记基因会被破坏，无法进行筛选新考案P355不能，因为目的基因的序列中若含有用到的限制酶的识别序列，目的基因可能会被切割(1)原理：将目的基因插入含有两种抗生素抗性基因的载体时，如果插入到某种抗生素抗性基因内部，则会导致该抗生素抗性基因失活。如图，目的基因插入到四环素抗性基因内部，则四环素抗性基因失活。【延伸】筛选含目的基因的受体细胞（以大肠杆菌为例）【延伸】筛选含目的基因的受体细胞（以大肠杆菌为例）(1)受体细胞可能有以下类型：①含目的基因的细菌②含目的基因—目的基因的细菌③含质粒的细菌④含质粒—质粒的细菌⑤含重组质粒的细菌——无抗性——无抗性——有氨苄青霉素和四环素抗性——有氨苄青霉素和四环素抗性——有氨苄青霉素抗性是否具有抗生素的抗性：(2)筛选方法：①将转化后的细菌放在含氨苄青霉素培养基上培养，能生长的是含重组质粒的细菌、含质粒的细菌和含质粒—质粒的细菌，如图1、2、3、4、5菌落；②再利用灭菌的绒布影印到含四环素培养基上，不生长的即为含目的基因的菌落，如图1、5。最后，可在含氨苄青霉素的培养基上挑取1、5菌落进行培养。影印接种【延伸】筛选含目的基因的受体细胞（以大肠杆菌为例）1.（2023·湖北卷）用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(Tet

R)

作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构建基因表达载体（重组质粒），并转化到受体菌中。下列叙述错误的是()。DA.若用HindⅢ酶切，目的基因转录的产物可能不同B.若用PvuⅠ酶切，在含Tet(四环素)培养基中的菌落，不一定含有目的基因C.若用SphⅠ酶切，可通过DNA

凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否D.若用SphⅠ酶切，携带目的基因的受体菌在含Amp（氨苄青霉素）和Tet

的培养基中能形成菌落新考案P353基因工程的基本工具（高频）考向2.（2023·新课标卷）某同学拟用限制酶（酶1、酶2、酶3和酶4）、DNA连接酶为工具，将目的基因（两端含相应限制酶的识别序列和切割位点）和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是()。A.质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli

DNA连接酶连接B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4

DNA连接酶连接C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4

DNA连接酶连接D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coli

DNA连接酶连接C三、将目的基因导入受体细胞方法②：在植物受粉后一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴在花柱切面，使目的基因通过花粉管通道进入胚囊。方法①：用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中；适用生物：开花植物(1)花粉管通道法（我国独创）1.目的基因导入植物细胞花粉外源DNA花粉管子房胚珠①转化：指目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内稳定维持和表达的过程。（采用最多）(2)农杆菌转化法②农杆菌特点：a.能在自然条件下侵染___________和___________，而对大多数单子叶植物没有侵染能力；b.农杆菌细胞内含有________，当它侵染植物细胞后，能将________上的________（可转移的DNA）转移到被侵染的细胞，并且将其整合到________________________；双子叶植物裸子植物Ti质粒Ti质粒T-DNA该细胞的染色体DNA上

将目的基因插入__________________中，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入_____________。③利用农杆菌进行转化的思路：Ti质粒的T-DNA植物细胞三、将目的基因导入受体细胞新性状植株④过程：(2)农杆菌转化法第一次拼接将目的基因拼接到Ti质粒的T-DNA上。第二次拼接是指含目的基因的T-DNA被拼接到受体细胞的染色体DNA上。(非人工操作)第一次导入第二次导入含目的基因的T-DNA导入受体细胞。(非人工操作)将含目的基因的Ti质粒重新导入农杆菌。三、将目的基因导入受体细胞2.目的基因导入动物细胞（1）常用方法：（2）受体细胞:显微注射法受精卵（3）过程：构建基因表达载体并提纯利用显微注射将基因表达载体注入动物的受精卵中早期胚胎培养胚胎移植获得具有新性状的动物①

体积大，易操作；②

全能性高，易培养成完整个体。三、将目的基因导入受体细胞原因：生理结构和遗传物质简单，生长繁殖快，对环境因素敏感和容易进行遗传物质操作。（教材P101）3.目的基因导入微生物细胞(1)常用方法：Ca2+处理法(2)受体细胞：常用原核细胞（其中以大肠杆菌应用最为广泛）(3)过程：使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态Ca2+处理细胞将重组的基因表达载体导入其中Ca2+的作用：增加细胞壁的通透性。这种细胞称为感受态细胞三、将目的基因导入受体细胞类型检测内容方法分子水平的检测受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因目的基因是否转录出了mRNA目的基因是否翻译成蛋白质个体水平的鉴定抗虫或抗病的接种实验抗性以及抗性程度基因工程产品与天然产品的功能活性比较PCR等技术抗原-抗体杂交技术抗性检测四、目的基因的检测与鉴定功能活性鉴定四、目的基因的检测与鉴定①PCR技术；②DNA分子杂交技术：利用基因探针

（即使用放射性同位素标记含有目的基因的DNA片段），最后观察是否出现杂交带。①RNA分子杂交技术：以被标记的目的基因作探针，与转基因生物提取出的mRNA杂交，观察是否出现杂交带。②RT-PCR：将RNA逆转录为cDNA，再与基因探针置于同一培养液，观察是否出现杂交带。1.检测目的基因是否导入2.检测目的基因是否转录四、目的基因的检测与鉴定3.检测目的基因是否翻译成蛋白质——通过抗原—抗体杂交技术如果出现杂交带，说明目的基因已经翻译4.检测转基因生物的性状（个体生物学水平的鉴定）抗虫或抗病的接种实验检测是否具有抗性以及抗性程度抗性检测基因工程产品与天然产品的功能活性比较功能活性鉴定目的基因的筛选与获取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有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用。载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。前提核心关键保证01基因工程的基本操作程序

在棉花中转入多种杀虫基因，构建组织特异性表达的启动子，提高杀虫剂的表达量；将转基因作物与其他作物轮作或者套种应用PCR技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因是否存在及其是否表达。()×新考案P355注意：教材P77Bt抗虫蛋白发挥作用的机理以及不会对人畜产生危害的原因。1.（2022·辽宁卷）抗虫和耐除草剂玉米双抗12

−5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据，采用PCR方法进行目的基因监测，反应程序如图所示。下列叙述正确的是()。BA.预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制B.后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分C.延伸过程无须引物参与即可完成半保留复制D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市新考案P356PCR技术的应用（高频）考向12.（2021·全国甲卷）PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌，医生进行了相关操作：①分析PCR扩增结果；②从病人组织样本中提取DNA；③利用PCR扩增DNA

片段；④采集病人组织样本。回答下列问题：（1）若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是__________（用数字序号表示）。④②③①（2）操作③中使用的酶是___________________。PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、______三步，其中复性的结果是__________________________________________________________。耐高温的DNA聚合酶延伸引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合（3）为了作出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与___________________________________________特异性结合。病原菌DNA的两条单链DNA

（4）PCR（聚合酶链式反应）技术是指__________________________________________________________________________________________________________________，该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术3.（2023·湖南模拟）某课题组为得到青蒿素产量高的新品系，将青蒿素合成过程的某一关键酶基因fps导入普通青蒿，其过程如下图所示。下列有关叙述错误的是()。DA.可依据标记基因对含有目的基因的农杆菌进行筛选B.酶1、酶2和酶3作用的化学键都是磷酸二酯键C.农杆菌Ti质粒上的目的基因能转移到青蒿染色体DNA上D.可应用DNA分子杂交技术检测导入的fps

基因是否过量表达新考案P356基因工程的基本操作程序考向2考点三

基因工程的应用和蛋白质工程【复习目标】1.基因工程在农牧、医药及食品工业方面的应用。2.蛋白质工程的原理和应用。复习指导阅读选必3教材P87~91内容，解决以下问题：(3min)1.基因工程在农牧方面的应用实例？2.基因工程在医药卫生领域的应用实例？3.乳腺生物反应器的培育过程？有哪些优缺点？4.在食品工业方面的应用有哪些？一、基因工程的应用分类培育方法举例转基因植物抗虫从某些生物中分离出抗虫基因导入作物，使之具有抗虫性状。可减少因化学农药的使用而造成的环境污染和对人类健康的损害，降低生产成本、提高产量。转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯抗病将源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入作物，培育出抗病作物转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等抗除草剂将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，培育出抗除草剂的作物品种转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等1.在农牧业方面的应用一、基因工程的应用分类培育方法举例转基因植物改良品质将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。改善植物的营养成分含量（如氨基酸、蛋白质）或提升观赏价值等高赖氨酸玉米、含大量纤维素的转基因玉米、转基因矮牵牛转基因动物提高生长速率由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快，可将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率转生长激素基因的鲤鱼改良畜产品品质将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响转肠乳糖酶基因牛1.在农牧业方面的应用一、基因工程的应用2.在医药方面的应用(1)对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物我国生产的重组人干扰素、血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子等基因工程药物均已投放市场。细胞因子、抗体、疫苗和激素等。①常见药物类型：②实例：干扰素是人体或动物受到病毒侵染后产生的一种细胞因子，是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病、乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等。干扰素基因质粒重组质粒大肠杆菌或酵母菌可大量生产干扰素的大肠杆菌或酵母菌构建导入培养抗生素≠干扰素①抗生素：抗细菌药物②干扰素：抗病毒药物酵母菌为真核生物，有生物膜系统，可通过内质网和高尔基体对产生的胰岛素进行加工和修饰，从而产生有活性的胰岛素。与大肠杆菌相比，用酵母菌生产人的胰岛素/干扰素有什么优势？思考大肠杆菌酵母菌能直接利用转基因大肠杆菌生产干扰素/胰岛素吗？为什么？不能直接利用转基因大肠杆菌生产干扰素/胰岛素。因为大肠杆菌属于细菌，细菌中只有核糖体这一种细胞器，没有内质网和高尔基体等其他细胞器，不能加工形成有活性的干扰素/胰岛素。一、基因工程的应用2.在医药方面的应用(2)利用转基因哺乳动物批量生产药物①乳腺（乳房）生物反应器a.培育过程：注意：乳腺生物反应器实质是在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称，不是单纯指某个乳腺。药用蛋白基因乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件基因表达载体显微注射受精卵泌乳期分泌乳汁转基因动物药物胚胎移植早期胚胎培养早期胚胎c.缺点：受动物性别和是否处于泌乳期的限制（膀胱生物反应器）b.优点：产量高、质量好、成本低、易提取让药用蛋白基因只在乳腺细胞中特异性表达转基因动物细胞中都有“药用蛋白基因”，只在乳腺中表达。一、基因工程的应用2.在医药方面的应用(3)用转基因动物作为器官移植的供体b.设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。a.在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达；①人体器官移植的难题：人体移植器官短缺是世界性难题。a.猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似；b.猪体内隐藏的可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物。②选用猪作为器官移植供体的原因：③对猪的器官改造的方法：一、基因工程的应用3.在食品工业方面的应用用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。基因工程构建基因工程菌工业发酵批量生产利用基因工程菌，除了可以生产药物，还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。(1)基因工程菌:(2)步骤:(3)应用:①凝乳酶:将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉、酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。②淀粉酶、脂酶:加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食品用到的脂酶等也都可以通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产。比较项目乳腺（房）生物反应器基因工程菌生产药物基因结构基因产物受体细胞导入方式生产条件产物提取哺乳动物基因的结构与人类基因结构基本相同细菌或酵母菌等生物的基因结构与人类基因结构有较大差异与天然蛋白质相同细菌细胞内缺少内质网、高尔基体等细胞器，合成的蛋白质可能不具有生物活性哺乳动物的受精卵微生物细胞显微注射法Ca2+处理法（感受态细胞法）不需要严格的灭菌，温度等外界条件对其影响不大需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件从动物乳汁中提取，相对简单(一般经过工业发酵后)从微生物细胞(或发酵液)中提取，相对复杂【拓展思维】基因工程培育的抗虫、抗病作物有哪些优点？__________________________。减少环境污染，降低生产成本

必须把药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起。因为只有连接了乳腺中特异表达的基因的启动子，才能保证相应的目的基因在雌性动物泌乳期乳腺细胞内得以表达新考案P357（1）利用转基因技术获得的已整合药用蛋白基因的转基因小鼠分泌的乳汁中检测不到药用蛋白，根据中心法则分析，其可能的原因是什么？____________________________。药用蛋白基因没有转录或翻译（2）利用转基因细菌能否直接生产干扰素等化学本质为糖蛋白的药物？为什么？______________________________________________________________。不能，因为细菌中只有核糖体，没有内质网和高尔基体等其他细胞器（3）器官移植：在器官供体的基因组中导入某种__________，以抑制_________________的表达，或设法除去抗原决定基因，然后结合______技术，培育出不会引起___________反应的转基因克隆器官。调节因子抗原决定基因克隆免疫排斥新考案P3571.（2022·全国乙卷）新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题：

逆转录酶（2）为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的__________________来进行。PCR

过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是______。特异性核苷酸序列复性新考案P358基因工程的应用（高频）考向1（3）某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测（检测体内是否有新冠病毒抗体），若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明________________________________________________________________________________________（答出1种情况即可)；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明______________________________。曾感染新冠病毒，但机体已产生了抗体，目前不含病毒；注射了相应的疫苗，并已产生了抗体已感染新冠病毒，并产生了抗体（4）常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S（具有抗原性）的编码序列（目的基因）。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S

。基因工程的基本操作流程是_________________________________________________________________________________________________________。获取蛋白S基因→构建蛋白S基因的表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定（检测受体能否产生蛋白S）复习指导阅读选必3教材P93~95内容，解决以下问题：(3min)1.蛋白质工程的概念？2.蛋白质工程的基本原理？3.蛋白质工程与基因工程的区别？4.蛋白质工程的应用？将一种生物的______转移到另一种生物体内，后者可以产生它___________________，进而表现出__________。1.基因工程的实质:基因本不能产生的蛋白质新的性状①基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质（天然蛋白质）；②天然蛋白质是生物长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。2.基因工程的局限性:一、蛋白质工程崛起缘由①基础：______________________________________________②操作方法及对象：___________________________________③目的：____________________________________________________________________________④地位：___________________________________________________蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系改造或合成基因(DNA分子水平)改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活需求。在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程二、蛋白质工程[思考]为什么蛋白质工程需改造基因而不是直接改造蛋白质？①蛋白质是由基因编码的，改造基因可以间接改造蛋白质；②改造的基因可以遗传，改造蛋白质无法遗传；③蛋白质的高级结构十分复杂，直接改造难度大。三、蛋白质工程的基本设计思路逆中心法则，与天然蛋白质合成的过程相反。预期功能生物功能分子设计折叠DNA合成翻译转录基因DNA蛋白质结构氨基酸序列mRNA预期的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并改变相应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因获得所需要的蛋白质可以创造出自然界不存在的蛋白质5’3’CCCAAG5’3’GGGTTC拟突变位点常规下游引物3’5’突变上游引物GCAACC5’3’第一轮扩增PCR15’3’突变上游引物GCAACC5’3’GGGTTC5’3’突变上游引物GCAACC5’3’GGGTTCPCR1第二轮扩增GCAACC5’3’常规下游引物3’5’CGTTGG产物作为下一轮PCR的大引物PCR2GCAACC5’3’常规下游引物3’5’CGTTGG产物作为下一轮PCR的大引物5’3’CCCAAG5’3’GGGTTC拟突变位点使用常规上游引物和下游大引物常规上游引物5’3’下游大引物3’5’CGTTGG常规上游引物5’3’GCAACC定点突变技术四、蛋白质工程的应用1.在医药工业方面天然胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体，皮下注射后往往需要经历逐渐解离为单体的过程。①实例一：研发速效胰岛素类似物研究人员发现，人胰岛素B链的第20~29位氨基酸是胰岛素分子相互作用形成多聚体的关键区域。科学家通过改造胰岛素基因使B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或者将它与B29位的赖氨酸交换位置，从而有效抑制了胰岛素的聚合。四、蛋白质工程的应用1.在医药工业方面②实例二：延长干扰素体外保存时间如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成_________，在一定条件下，可以延长保存时间。丝氨酸③实例三：降低人对小鼠单抗隆抗体的免疫反应医疗问题：小鼠单克隆抗体会使人体产生免疫反应，从而导致治疗效果

大大降低。解决办法：科学家通过改造基因，将小鼠抗体上结合抗原的区域(即可变区)“嫁接”到人的抗体（即恒定区）上，经过这样改造的抗体诱发免疫反应的强度就会降低很多。①蛋白质工程被广泛用于改进_____________或开发新的工业用酶。②实例：枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，常被用于洗涤剂工业，丝绸工业等。利用蛋白质工程获得的该酶的突变体已有上百种，从中筛选出一些符合工业化生产需求的突变体，提高这种酶的使用价值。酶的性能2.在工业方面3.在农业方面科学家正在尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物___________的效率，增加粮食的产量。四、蛋白质工程的应用光合作用项目基因工程蛋白质工程操作场所生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平操作起点目的基因预期的蛋白质功能基本过程目的基因的筛选与获取→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→找到相应的脱氧核苷酸序列→改造的蛋白质实质转基因并异体表达改造或合成基因结果生产自然界已存在的蛋白质可生产自然界不存在的蛋白质联系①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程；②蛋白质工程离不开基因工程，其包含基因工程的基本操作。蛋白质工程与基因工程的区别与联系2.（2022·湖南卷改编）水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题：（1）蛋白质工程流程如图所示，物质a是____________________________，物质b

是_______。在生产过程中，物质b

可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是______________。具有特定氨基酸序列的多肽链密码子的简并（2）蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有_______________________________________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是________________。通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成DNA半保留复制新考案P359蛋白质工程及其应用考向2mRNA（3）将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的______（填“种类”或“含量”）有关，导致其活性不同的原因是__________________________________________________________________________________________________。种类对水蛭蛋白进行酶解时的酶的种类不同，导致水蛭蛋白水解产生的多肽的氨基酸排列顺序不同，空间结构不同新考案P359蛋白质工程及其应用考向2（4）若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用注射器取同一种动物（如家兔）血液，取血后立即将等量的血液分别加入1、2、3号3支试管中，放在适宜条件下静置相同时间，观察并统计3支试管中血液凝固时间考点四

DNA的粗提取与鉴定利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。1.原理：2.DNA的性质在一定温度下，在一定温度下，DNA遇__________试剂会呈现_______。0DNA溶解度NaCl浓度0.14mol/L2mol/L一、实验原理①DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精。②DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于2mol/LNaCl溶液。3.DNA的鉴定二苯胺蓝色二苯胺试剂不稳定，要现配现用，用棕色瓶保存。凡是含有DNA的生物材料都可以考虑，但选DNA含量相对较高的生物组织成功的可能性更大，如新鲜洋葱、香蕉、菠菜、菜花和猪肝等。注意：①不能选择哺乳动物成熟的红细胞，因为哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和各种细胞器。②以血液为实验材料时，需要加入柠檬酸钠，防止血液凝固。二、实验材料1.取材研磨：称取30g洋葱,切碎,然后放入研钵中,倒入10mL研磨液,充分研磨(破碎细胞，使核物质容易溶解在研磨液中)2.过滤或离心取上清液：三、方法步骤方法①：在漏斗中垫上纱布，将洋葱研磨液过滤到烧杯中，在4℃冰箱中放置几分钟后，再取上清液。上清液中除DNA之外，可能含有哪些杂质？可能含有核蛋白、多糖等杂质。低温放置几分钟的作用？方法②：将研磨液倒入塑料离心管中，在1500r/min的转速下离心5min，再取上清液放入烧杯中。①抑制核酸水解酶的活性，进而抑制DNA降解；②抑制DNA分子运动，使DNA易形成沉淀析出；③低温有利于增加DNA的柔韧性，减少其断裂。不可替换为滤纸，DNA会吸附在滤纸上而大量损失。方法①：在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液(体积分数为95%)，静置2～3min，溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去上面的水分；用冷却的酒精析出DNA减少DNA断裂，以便获得较完整的DNA分子。方法②：将溶液倒入塑料离心管中，在10000r/min的转速下离心5min，弃上清液，将管底的沉淀物(粗提取的DNA)晾干。3.析出DNA三、方法步骤组别试剂处理结果对照组实验组实验组对照组沸水浴加热溶液蓝色的深浅与溶液中DNA的含量的多少有关。2mol/L的NaCl溶液5mL2mol/L的NaCl溶液5mL4mL的二苯胺试剂4mL的二苯胺试剂丝状物或沉淀物4.NaCl溶液溶解DNA并鉴定三、方法步骤1.如果选用鸡血细胞进行实验，如何快速破碎细胞？将鸡血细胞置于蒸馏水中，待细胞涨破后，收集滤液。利用蛋白酶分解杂质蛋白，不分解DNA，有利于DNA与蛋白质分开。进一步纯化DNA。用高盐浓度的溶液溶解DNA，能除去在高盐溶液中不能溶解的杂质；用低盐溶液使DNA析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质。因此，通过反复溶解与析出DNA，就能够除去与DNA溶解度不同的多种杂质。2.有时会在DNA滤液中添加嫩肉粉（木瓜蛋白酶），这样做有什么好处？3.有时还会反复利用不同浓度的NaCl溶液来溶解、析出DNA，试猜想该操作的目的？四、进一步探究考点五

生物技术的安全性与伦理问题复习指导阅读选必3教材P101~113内容，解决以下问题：(3min)1.转基因在微生物、动物、植物方面的应用成果有哪些？2.如何正确看待转基因产品的安全性？3.比较生殖性克隆人与治疗性克隆？关于生殖性克隆的争论？4.试管婴儿与设计试管婴儿的区别？5.生物武器的种类？特点？我国对生物武器的态度？一、转基因产品的安全性1.转基因成果领域成果微生物方面①减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的___________；②构建高产、优质的基因工程菌生产氨基酸；③用基因工程菌生产药物转基因动物方面①培育___________、______________的转基因家禽、家畜；②培育抵抗相应病毒的动物新品种；③建立某些人类疾病的转基因动物模型转基因植物方面培育具有______、______、________和耐储藏等新性状的作物发酵周期生长迅速营养品质优良抗虫抗病抗除草剂一、转基因产品的安全性2.对转基因产品安全性的争论①争论原因：②争论内容：人们所生活的国家或社会，政治制度、意识形态、宗教信仰、经济发展水平、历史背景、传统文化和伦理道德观念等的差异，决定了人们具有不同的价值观取向。转基因技术、转基因食品的安全性。③正确态度：理性看待转基因技术需要以完备的相关科学知识为基础；看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响；要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。【防止基因污染】教材P102我国科学家将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，由于α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播。二、关注生殖性克隆人1.生殖性克隆和治疗性克隆的比较类型生殖性克隆治疗性克隆目的水平在胚胎的处理方式上的区别生殖性克隆获得的胚胎需要__________________________________