課件：專題小專題現(xiàn)代生物科技專題.ppt

專題七 選修內(nèi)容,小專題20 現(xiàn)代生物科技專題,1基因工程 (1)基因工程的工具 限制性核酸內(nèi)切酶：能識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特 定核苷酸序列，并在特定位點(diǎn)上斷開磷酸二酯鍵(特異性識(shí)別、切斷DNA)。 DNA連接酶：連接被限制酶切開的磷酸二酯鍵，對(duì)脫氧核苷酸序列沒有專一性。,運(yùn)載體必須具備的條件： 能在宿主細(xì)胞中保存并大量復(fù)制； 有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)； 有一定的標(biāo)記基因，便于篩選； 載體DNA必須是安全的； 載體DNA大小適中。,(2)與基因工程有關(guān)的幾種酶,(3)基因工程的基本操作程序,（續(xù)表）,2.細(xì)胞工程 植物組織培養(yǎng)、植物體細(xì)胞雜交、細(xì)胞核移植的比較：,（續(xù)表）,3.胚胎工程 (1)精子和卵子的發(fā)生,(2)受精作用 條件：精子獲能、卵子發(fā)育到減中期。 卵子完成受精的標(biāo)志：卵黃膜和透明帶的間隙可見到兩個(gè)極體；受精完成的標(biāo)志：雌、雄原核融合。 受精過程的三大反應(yīng)：頂體反應(yīng)、透明帶反應(yīng)、卵黃膜封閉作用。,(3)核移植技術(shù)和胚胎分割移植技術(shù)比較,4.生態(tài)工程,（續(xù)表）,1組織培養(yǎng)屬于什么繁殖方式？ 體細(xì)胞組織培養(yǎng)一般屬于無(wú)性繁殖，但花藥離體培養(yǎng)(單倍體的培育)屬于有性生殖。 2動(dòng)植物細(xì)胞融合產(chǎn)生的變異屬于染色體變異。 3基因工程、植物體細(xì)胞雜交都可打破生殖隔離，但后者范圍有限，僅限于親緣關(guān)系較近的物種。,4生物工程技術(shù)應(yīng)用的組合 轉(zhuǎn)基因植物培育：基因工程+植物組織培養(yǎng)； 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物培育：基因工程+動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)+胚胎移植； 核移植(克隆)動(dòng)物培養(yǎng)：核移植+動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)+胚胎移植； 胚胎移植：體外受精(或自然受精)+動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)+胚胎 移植； 植物體細(xì)胞雜交：酶工程+體細(xì)胞融合+植物組織培養(yǎng)； 試管嬰兒：體外受精+動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)+胚胎移植。,5幾種雜交方法比較,【 熱點(diǎn)考向1】基因工程的相關(guān)操作程序的考查 【例1】 (2011浙江卷)請(qǐng)回答基因工程方面的有 關(guān)問題： (1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，其原理與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制類似(如下圖所示)。,圖中引物為單鏈DNA片段，它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。 從理論上推測(cè)，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段所占比例為_。 在第_輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長(zhǎng)的DNA片段。,15/16,三,(2)設(shè)計(jì)引物是PCR技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。某同學(xué)設(shè)計(jì)的兩組引物(只標(biāo)注了部分堿基序列)都不合理(如下圖)，請(qǐng)分別說(shuō)明理由。,第1組：_ _； 第2組：_ _。,引物和引物局部發(fā)生堿基互補(bǔ)配,對(duì)而失效,引物自身折疊后會(huì)出現(xiàn)局部堿基,互補(bǔ)配對(duì)而失效,(3) PCR反應(yīng)體系中含有熱穩(wěn)定DNA聚合酶，下面的表達(dá)式不能正確反映DNA聚合酶的功能，這是因?yàn)開 _。,苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上,DNA聚合酶只能將單個(gè)脫氧核,(4)用限制酶EcoR、Mbo單獨(dú)或聯(lián)合切割同一種質(zhì)粒，得到DNA片段長(zhǎng)度如下圖(1 kb即1000個(gè)堿基對(duì))，請(qǐng)?jiān)谥付ㄎ恢卯嫵鲑|(zhì)粒上EcoR、Mbo的切割位點(diǎn)。,【解析】(1)由圖示PCR擴(kuò)增DNA圖示可知，在第二輪循環(huán)結(jié)束時(shí)，產(chǎn)物DNA中首次出現(xiàn)含引物A的子鏈DNA，且第二輪中含引物A的DNA片段所占的比例為3/4，第三輪中占7/8，即所有DNA片段中，只有一個(gè)片段不含引物A，故推測(cè)在第四輪中，含引物A的DNA片段所占的比例為15/16。 (2)第一組兩引物有部分堿基對(duì)應(yīng)互補(bǔ)配對(duì)，可能在擴(kuò)增時(shí)失效；第二組引物可能自身首尾互補(bǔ)配對(duì)而失效。 (3)DNA聚合酶的作用是把游離的脫氧核苷酸連接到引物DNA的3端，形成磷酸二酯鍵。 (4)由題中圖示即可得出答案。,【答案】(1)15/16 三 (2)引物和引物局部發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效 引物自身折疊后會(huì)出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效 (3)DNA聚合酶只能將單個(gè)脫氧核苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上 (4),【變式1】(2010江蘇卷)下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問題：,(1)一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma切割前后，分別含有_個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。 (2)若對(duì)圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的Sma酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越_。 (3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用Sma切割，原因是_ _。,0、2,高,因、外源DNA中的目的基因,Sma會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基,(4)與只使用EcoR相比較，使用BamH和Hind兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止_ _,片段自身環(huán)化。,質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA,(5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入_酶。 (6)重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了_ _。 (7)為了從cDNA文庫(kù)中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在_的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達(dá)的初步檢測(cè)。,DNA連接,鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞,以蔗糖為唯一含碳營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),【解析】本題考查基因工程的限制性內(nèi)切酶的作用特點(diǎn)。(1)質(zhì)粒切割前不含游離的磷酸基團(tuán)，被酶切后，質(zhì)粒變?yōu)榫€性雙鏈DNA分子，因每條鏈上含有一個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，因此切割后含有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)由題中Sma識(shí)別的DNA序列只有G和C，每對(duì)G、C間為三個(gè)氫鍵，所以Sma酶切位點(diǎn)越多，熱穩(wěn)定性就越高。(3)由圖2可知，標(biāo)記基因和外源DNA目的基因中均含有Sma酶切位點(diǎn)，都可以被Sma破壞，故不能使用該酶剪切。,【解析】(4)只使用EcoR I，則質(zhì)粒和目的基因兩端的黏性末端相同，在連接酶連接時(shí)，可能產(chǎn)生質(zhì)粒和目的基因自身連接物，避免自身連接的辦法是雙酶切。(7)喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體因?yàn)橹亟M質(zhì)粒的導(dǎo)入而具有利用蔗糖的能力。而不含有重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞因不能獲得碳源而死亡，從而達(dá)到篩選目的。,【例2】(2011全國(guó)新課標(biāo))現(xiàn)有一生活污水凈化處理系統(tǒng)，處理流程為“厭氧沉淀池曝氣池兼氧池植物池”，其中植物池中生活著水生植物、昆蟲、魚類、蛙類等生物。污水經(jīng)凈化處理后，可用于澆灌綠地。回答問題： (1)污水流經(jīng)厭氧沉淀池、曝氣池和兼氧池后得到初步凈化。在這個(gè)過程中，微生物通過_ _呼吸將有機(jī)物分解。,【熱點(diǎn)考向2】生物工程的綜合性考查,無(wú)氧和有,氧(或細(xì)胞),(2)植物池中，水生植物、昆蟲、魚類、蛙類和底泥中的微生物共同組成了_ (生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群)。在植物池的食物網(wǎng)中，植物位于第_營(yíng)養(yǎng)級(jí)。植物池中所有蛙類獲得的能量最終來(lái)源于_所固定的_能。 (3)生態(tài)工程所遵循的基本原理有整體性、協(xié)調(diào)與平衡、_和_等原理。 (4)一般來(lái)說(shuō)，生態(tài)工程的主要任務(wù)是對(duì)_進(jìn)行修復(fù)，對(duì)造成環(huán)境污染和破壞的生產(chǎn)方式進(jìn)行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。,群落,一,生產(chǎn)者,太陽(yáng),物質(zhì)循環(huán)再生,物種多樣性,已被破壞的生態(tài)環(huán)境(或受損的生態(tài)系統(tǒng)),【解析】 (1)處理流程中有厭氧環(huán)境和曝氣池，所以微生物能進(jìn)行有氧呼吸和無(wú)氧呼吸。 (2)在一定地點(diǎn)的所有生物統(tǒng)稱為群落，其中植物作為生產(chǎn)者位于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)的總能量是生產(chǎn)者所固定的太陽(yáng)能。 (3)生態(tài)工程遵循的基本原理包括整體性、協(xié)調(diào)與平衡、物質(zhì)循環(huán)再生、物種多樣性、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)等原理。 (4)生態(tài)工程的主要任務(wù)是對(duì)己被破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。,【變式2】 (2011湖南師大附中月考)如圖為某生物科技工程操作流程模式圖，請(qǐng)據(jù)圖回答： (1)如果此圖表示基因工程的操作流程圖，如A為質(zhì)粒，則B的獲取一般采取_等方法。由A和B組成的C叫做_；如果D為受體細(xì)胞，則CD的過程采用_ _法。 (2)在植物體細(xì)胞雜交過程中，A和B形成C，屬于植物_技術(shù)，形成的C稱為_ _；從CD需經(jīng)過分裂、_過程才能形成新的植株D。,逆轉(zhuǎn)錄法(基因文庫(kù)),重組質(zhì)粒(基因表達(dá)載體),(顯微注射、花粉管通道等),導(dǎo)入,細(xì)胞融合,融合的原生,質(zhì)體(或雜種細(xì)胞),分化,(3)若A為骨髓瘤細(xì)胞，B為B淋巴細(xì)胞，則C為_細(xì)胞，C細(xì)胞在無(wú)限增殖過程中，還能產(chǎn)生_，這項(xiàng)技術(shù)叫動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)。 (4)若此圖為試管牛的工