現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題課件

選修三現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題選修3核心知識(shí)關(guān)系生態(tài)工程原理生態(tài)工程實(shí)例生態(tài)工程生態(tài)工程建設(shè)基因工程的誕生蛋白質(zhì)工程基因工程應(yīng)用基因工程的原理及技術(shù)基因工程現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題植物的組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)體細(xì)胞克隆細(xì)胞融合與單克隆抗體細(xì)胞工程轉(zhuǎn)基因生物的安全性生物技術(shù)中的倫理問(wèn)題生物武器對(duì)人類(lèi)的威脅胚胎工程應(yīng)用胚胎工程理論基礎(chǔ)動(dòng)物胚胎發(fā)育胚胎干細(xì)胞移植胚胎工程從考查內(nèi)容來(lái)看：從考查形式來(lái)看，可以分為以下幾種情況：形式一：基本概念、原理、步驟的識(shí)記——填充和簡(jiǎn)述形式二：基本原理的應(yīng)用——簡(jiǎn)述形式三：基本原理和過(guò)程的分析、應(yīng)用——填充、簡(jiǎn)述、作圖命題預(yù)測(cè)構(gòu)建完整的知識(shí)體系重視學(xué)法指導(dǎo)借助專(zhuān)題知識(shí)框架，突出基本概念和基本原理。復(fù)習(xí)建議基因工程基本工具操作程序限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶載體分類(lèi)作用常用載體載體條件其他載體目的基因的獲取從基因文庫(kù)中獲取人工合成利用PCR技術(shù)擴(kuò)增基因組文庫(kù)cDNA文庫(kù)原理大致過(guò)程基因表達(dá)載體的構(gòu)建目的組成及作用目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞農(nóng)抗菌轉(zhuǎn)化法其他方法顯微注射技術(shù)Ca2+處理目的基因的檢測(cè)與鑒定分子水平的檢測(cè)個(gè)體生物水平的鑒定應(yīng)用轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因動(dòng)物基因工程藥物基因治療抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物抗逆轉(zhuǎn)基因植物改良植物品質(zhì)提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度改善畜產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)藥物做器官移植供體基因診斷蛋白質(zhì)工程概念原理應(yīng)用來(lái)源作用結(jié)果專(zhuān)題內(nèi)容必修本相關(guān)內(nèi)容各專(zhuān)題間內(nèi)容的聯(lián)系與比較基因工程酶的特性、DNA分子的結(jié)構(gòu)和功能、基因與性狀的關(guān)系、DNA是主要的遺傳物質(zhì)、基因重組及其意義、生物變異在育種上的應(yīng)用、基因工程及其應(yīng)用轉(zhuǎn)基因植物的培養(yǎng)——植物組織培養(yǎng)；轉(zhuǎn)基因動(dòng)物受體細(xì)胞的培養(yǎng)——?jiǎng)游锛?xì)胞培養(yǎng)；轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的培育——胚胎移植技術(shù)；克隆動(dòng)物與胚胎移植技術(shù)；克隆動(dòng)物與胚胎分割技術(shù)；動(dòng)物細(xì)胞核移植與胚胎早期培養(yǎng)；基因工程與轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性等蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能、基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成、中心法則細(xì)胞工程細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞的分化、細(xì)胞的全能性、營(yíng)養(yǎng)與代謝、植物的激素調(diào)節(jié)、免疫調(diào)節(jié)胚胎工程配子的形成過(guò)程、受精作用、動(dòng)物生命活動(dòng)通過(guò)激素的調(diào)節(jié)生物技術(shù)手段的安全性和倫理問(wèn)題關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性基因工程概念

基因工程是指按照人們的意愿，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類(lèi)型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)

定向改造生物專(zhuān)題一、基因工程一、基因工程的誕生1、基因工程是分子水平對(duì)生物遺傳作人為干預(yù)，要認(rèn)識(shí)它，我們先從生物工程談起：生物工程主要有基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程等5個(gè)部分。其中基因工程就是人們對(duì)生物基因進(jìn)行改造，利用生物生產(chǎn)人們想要的特殊產(chǎn)品。2、隨著DNA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和遺傳機(jī)制的秘密一點(diǎn)一點(diǎn)呈現(xiàn)在人們眼前，特別是當(dāng)人們了解到遺傳密碼是由信使RNA轉(zhuǎn)錄表達(dá)的以后，生物學(xué)家不再僅僅滿足于探索、提示生物遺傳的秘密，而是開(kāi)始躍躍欲試，設(shè)想在分子的水平上去干預(yù)生物的遺傳特性。如果將一種生物的DNA中的某個(gè)遺傳密碼片斷連接到另外一種生物的DNA鏈上去，將DNA重新組織一下，不就可以按照人類(lèi)的愿望，設(shè)計(jì)出新的遺傳物質(zhì)并創(chuàng)造出新的生物類(lèi)型嗎？

3、這與過(guò)去培育生物繁殖后代的傳統(tǒng)做法完全不同，它很像技術(shù)科學(xué)的工程設(shè)計(jì)，即按照人類(lèi)的需要把這種生物的這個(gè)“基因”與那種生物的那個(gè)“基因”重新“施工”，“組裝”成新的基因組合，創(chuàng)造出新的生物。這種完全按照人的意愿，由重新組裝基因到新生物產(chǎn)生的生物科學(xué)技術(shù)，就被稱(chēng)為“基因工程”，或者稱(chēng)之為“遺傳工程”。

4、基因工程技術(shù)自20世紀(jì)70年代末誕生以來(lái)，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和食品科學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

二、基因工程的原理及技術(shù)基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對(duì)象基因操作水平DNA分子水平基本過(guò)程剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)結(jié)果人類(lèi)需要的基因產(chǎn)物1、原理：2、技術(shù)：（1）基本工具分子手術(shù)刀——限制酶分子縫合針——DNA連接酶分子運(yùn)輸車(chē)——運(yùn)載體限制性核酸內(nèi)切酶－“分子手術(shù)刀”分布：主要在微生物中特點(diǎn)：特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端或平末端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）舉例：大腸桿菌的一種限制酶能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開(kāi)一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)。（斷開(kāi)的不是氫鍵）雙鏈DNA結(jié)構(gòu)和磷酸二酯鍵位置切割DNA分子時(shí)產(chǎn)生的兩種不同末端分子縫合針——DNA連接酶連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來(lái)，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。（恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵）連接酶的分類(lèi)根據(jù)酶的來(lái)源分：１.Ｅ．coli

DNA連接酶２.Ｔ4DNA連接酶只能“縫合”ＤＮＡ片段互補(bǔ)的黏性末端能“縫合”ＤＮＡ片段互補(bǔ)的黏性末端和平末端ＤＮＡ分子的切割和連接作用：將外源基因送入受體細(xì)胞條件：（1）能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存（2）具有一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)（3）具有某些標(biāo)記基因（4）載體必須安全，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害種類(lèi)：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體1.細(xì)胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子2.質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體3.最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒4.存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物中5.質(zhì)粒的存在對(duì)宿主細(xì)胞無(wú)影響6.質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成常用載體－質(zhì)粒的特點(diǎn)大腸桿菌及質(zhì)粒載體結(jié)構(gòu)示意圖復(fù)制原點(diǎn)目的基因插入位點(diǎn)氨芐青霉素抗性基因小結(jié)基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有專(zhuān)一性(識(shí)別序列)切開(kāi)DNA分子的磷酸二酯鍵DNA連接酶連接磷酸二酯鍵種類(lèi)E.coliDNA連接酶T4

DNA連接酶運(yùn)載工具具備的條件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,大小適中能在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定存在具一個(gè)或多個(gè)限制酶切位點(diǎn)具標(biāo)記基因質(zhì)粒、λ噬菌體衍生物、動(dòng)植物病毒1．與DNA分子相關(guān)的酶(1)幾種酶的比較考點(diǎn)1基因工程的基本操作工具種類(lèi)項(xiàng)目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對(duì)間的氫鍵作用特點(diǎn)切割目的基因及載體，能專(zhuān)一性識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)將雙鏈DNA片段“縫合”起來(lái)，恢復(fù)被限制酶切開(kāi)了的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵只能將單個(gè)脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上將DNA兩條鏈之間的氫鍵打開(kāi)作用結(jié)果形成黏性末端或平末端形成重組DNA分子形成新的DNA分子形成單鏈DNA分子(2)限制酶與DNA連接酶的關(guān)系①限制酶不切割自身DNA的原因是：原核生物中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。②DNA連接酶起作用時(shí)不需要模板。1.在基因工程中使用的限制性核酸內(nèi)切酶，其作用是（）A.將目的基因從染色體上切割出來(lái)B.識(shí)別并切割特定的DNA核有酸序列C.將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合D.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞2.基因工程中常用細(xì)菌等原核生物作受體細(xì)胞的原因不包括（）A.繁殖速度快B.遺傳物質(zhì)相對(duì)較少C.多為單細(xì)胞，操作簡(jiǎn)便D.DNA為單鏈，變異少BD隨堂練習(xí)3.基因工程是DNA分子水平的操作，下列有關(guān)基因工程的敘述中，錯(cuò)誤的是（）A.限制酶只用于切割獲取目的基因B.載體與目的基因必須用同一種限制酶處理C.基因工程所用的工具酶是限制酶DNA連接酶D.帶有目的基因的載體是否進(jìn)入受體細(xì)胞需檢測(cè)A4.作為基因的運(yùn)輸工具—運(yùn)載體，必須具備的條件之一及理由是（）A.能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定的保存下來(lái)并大量復(fù)制，以便提供大量的目的的基因B.具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便于目的基因的表達(dá)C.具有某些標(biāo)記基因，以便目的基因能夠與讓結(jié)合D.它的參與能夠使目的基因在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存5.基因工程中常見(jiàn)的載體是（）A.質(zhì)體B.染色體C.質(zhì)粒D.線粒體DC即時(shí)突破1．下列有關(guān)基因工程中限制性?xún)?nèi)切酶的描述，錯(cuò)誤的是()A．一種限制性?xún)?nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的脫氧核苷酸序列B．限制性?xún)?nèi)切酶的活性受溫度影響C．限制性?xún)?nèi)切酶能識(shí)別和切割RNAD．限制性?xún)?nèi)切酶可從原核生物中提取解析：考查基因工程中工具酶的有關(guān)知識(shí)。大部分酶的化學(xué)成分是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶的化學(xué)成分是RNA。酶的活性受到溫度和pH的影響；限制性?xún)?nèi)切酶的特點(diǎn)是能識(shí)別雙鏈DNA中特定的核苷酸序列，可在特定的位點(diǎn)進(jìn)行切割；限制性?xún)?nèi)切酶主要是從原核生物體內(nèi)分離出來(lái)的。答案：C2．(2010·濰坊模擬)質(zhì)粒作為“分子運(yùn)輸車(chē)”的條件是()①能夠自我復(fù)制②雙