现代生物科技专题课件

选修三现代生物科技专题选修3核心知识关系生态工程原理生态工程实例生态工程生态工程建设基因工程的诞生蛋白质工程基因工程应用基因工程的原理及技术基因工程现代生物科技专题植物的组织培养动物细胞培养体细胞克隆细胞融合与单克隆抗体细胞工程转基因生物的安全性生物技术中的伦理问题生物武器对人类的威胁胚胎工程应用胚胎工程理论基础动物胚胎发育胚胎干细胞移植胚胎工程从考查内容来看：从考查形式来看，可以分为以下几种情况：形式一：基本概念、原理、步骤的识记——填充和简述形式二：基本原理的应用——简述形式三：基本原理和过程的分析、应用——填充、简述、作图命题预测构建完整的知识体系重视学法指导借助专题知识框架，突出基本概念和基本原理。复习建议基因工程基本工具操作程序限制性核酸内切酶DNA连接酶载体分类作用常用载体载体条件其他载体目的基因的获取从基因文库中获取人工合成利用PCR技术扩增基因组文库cDNA文库原理大致过程基因表达载体的构建目的组成及作用目的基因导入受体细胞植物细胞动物细胞微生物细胞农抗菌转化法其他方法显微注射技术Ca2+处理目的基因的检测与鉴定分子水平的检测个体生物水平的鉴定应用转基因植物转基因动物基因工程药物基因治疗抗虫转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物改良植物品质提高动物生长速度改善畜产品质量生产药物做器官移植供体基因诊断蛋白质工程概念原理应用来源作用结果专题内容必修本相关内容各专题间内容的联系与比较基因工程酶的特性、DNA分子的结构和功能、基因与性状的关系、DNA是主要的遗传物质、基因重组及其意义、生物变异在育种上的应用、基因工程及其应用转基因植物的培养——植物组织培养；转基因动物受体细胞的培养——动物细胞培养；转基因动物的培育——胚胎移植技术；克隆动物与胚胎移植技术；克隆动物与胚胎分割技术；动物细胞核移植与胚胎早期培养；基因工程与转基因生物和转基因食品的安全性等蛋白质工程蛋白质的结构和功能、基因指导蛋白质的合成、中心法则细胞工程细胞的结构、细胞的分化、细胞的全能性、营养与代谢、植物的激素调节、免疫调节胚胎工程配子的形成过程、受精作用、动物生命活动通过激素的调节生物技术手段的安全性和伦理问题关注转基因生物和转基因食品的安全性基因工程概念

基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术

定向改造生物专题一、基因工程一、基因工程的诞生1、基因工程是分子水平对生物遗传作人为干预，要认识它，我们先从生物工程谈起：生物工程主要有基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程等5个部分。其中基因工程就是人们对生物基因进行改造，利用生物生产人们想要的特殊产品。2、随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前，特别是当人们了解到遗传密码是由信使RNA转录表达的以后，生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密，而是开始跃跃欲试，设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。如果将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA重新组织一下，不就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型吗？

3、这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同，它很像技术科学的工程设计，即按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”，“组装”成新的基因组合，创造出新的生物。这种完全按照人的意愿，由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，就被称为“基因工程”，或者称之为“遗传工程”。

4、基因工程技术自20世纪70年代末诞生以来，在医药、农业和食品科学领域得到了广泛的应用。

二、基因工程的原理及技术基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切→拼接→导入→表达结果人类需要的基因产物1、原理：2、技术：（1）基本工具分子手术刀——限制酶分子缝合针——DNA连接酶分子运输车——运载体限制性核酸内切酶－“分子手术刀”分布：主要在微生物中特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点结果：产生黏性未端或平末端（碱基互补配对）举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。（断开的不是氢键）双链DNA结构和磷酸二酯键位置切割DNA分子时产生的两种不同末端分子缝合针——DNA连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。（恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键）连接酶的分类根据酶的来源分：１.Ｅ．coli

DNA连接酶２.Ｔ4DNA连接酶只能“缝合”ＤＮＡ片段互补的黏性末端能“缝合”ＤＮＡ片段互补的黏性末端和平末端ＤＮＡ分子的切割和连接作用：将外源基因送入受体细胞条件：（1）能在宿主细胞内复制并稳定地保存（2）具有一个或多个限制酶切点（3）具有某些标记基因（4）载体必须安全，不会对受体细胞有害种类：质粒、噬菌体和动植物病毒基因的运输工具——运载体1.细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子2.质粒是基因工程中最常用的运载体3.最常用的质粒是大肠杆菌的质粒4.存在于许多细菌及酵母菌等生物中5.质粒的存在对宿主细胞无影响6.质粒的复制只能在宿主细胞内完成常用载体－质粒的特点大肠杆菌及质粒载体结构示意图复制原点目的基因插入位点氨苄青霉素抗性基因小结基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有专一性(识别序列)切开DNA分子的磷酸二酯键DNA连接酶连接磷酸二酯键种类E.coliDNA连接酶T4

DNA连接酶运载工具具备的条件结构简单,大小适中能在宿主细胞中自我复制并稳定存在具一个或多个限制酶切位点具标记基因质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒1．与DNA分子相关的酶(1)几种酶的比较考点1基因工程的基本操作工具种类项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键作用特点切割目的基因及载体，能专一性识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上将DNA两条链之间的氢键打开作用结果形成黏性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子(2)限制酶与DNA连接酶的关系①限制酶不切割自身DNA的原因是：原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。②DNA连接酶起作用时不需要模板。1.在基因工程中使用的限制性核酸内切酶，其作用是（）A.将目的基因从染色体上切割出来B.识别并切割特定的DNA核有酸序列C.将目的基因与运载体结合D.将目的基因导入受体细胞2.基因工程中常用细菌等原核生物作受体细胞的原因不包括（）A.繁殖速度快B.遗传物质相对较少C.多为单细胞，操作简便D.DNA为单链，变异少BD随堂练习3.基因工程是DNA分子水平的操作，下列有关基因工程的叙述中，错误的是（）A.限制酶只用于切割获取目的基因B.载体与目的基因必须用同一种限制酶处理C.基因工程所用的工具酶是限制酶DNA连接酶D.带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测A4.作为基因的运输工具—运载体，必须具备的条件之一及理由是（）A.能够在宿主细胞中稳定的保存下来并大量复制，以便提供大量的目的的基因B.具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C.具有某些标记基因，以便目的基因能够与让结合D.它的参与能够使目的基因在宿主细胞中复制并稳定保存5.基因工程中常见的载体是（）A.质体B.染色体C.质粒D.线粒体DC即时突破1．下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是()A．一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B．限制性内切酶的活性受温度影响C．限制性内切酶能识别和切割RNAD．限制性内切酶可从原核生物中提取解析：考查基因工程中工具酶的有关知识。大部分酶的化学成分是蛋白质，少数酶的化学成分是RNA。酶的活性受到温度和pH的影响；限制性内切酶的特点是能识别双链DNA中特定的核苷酸序列，可在特定的位点进行切割；限制性内切酶主要是从原核生物体内分离出来的。答案：C2．(2010·潍坊模拟)质粒作为“分子运输车”的条件是()①能够自我复制②双