走近生物技術(shù)

1、2018級(jí)高二生物學(xué)案 走近生物技術(shù)教學(xué)案一、基本概念生命科學(xué)（Lifescience）：是研究生命體、生命系統(tǒng)、生命過程的科學(xué)。生物技術(shù)（ HYPERLINK /link?url=PV5aVOPrEgkXSZcuw7L04lpfVOgO-bvO1r6Lg9NZv72TwA9KGTMB5k2loe9sqwp5vbqt-i8IKiP-7qXnnQMEbKXz_pfeS6sjwXXVSpKe8Hm&wd=&eqid=fa48e36200e381c5000000045cb320c5 t /_blank Biotechnology）：是通過改造或利用生命體、生命系統(tǒng)和生命過程來生產(chǎn)和加工產(chǎn)品的技術(shù)。用

2、一句更簡(jiǎn)潔的話來解釋，生物技術(shù)是生命科學(xué)應(yīng)對(duì)人類需求的實(shí)際運(yùn)用。生命科學(xué)和生物技術(shù)二者之間，是典型的科學(xué)與技術(shù)之間的關(guān)系，生命科學(xué)探索未知世界，回答了一個(gè)Why的問題，生物技術(shù)解決實(shí)際問題，回答了一個(gè)How的問題。生命科學(xué)是生物技術(shù)的基礎(chǔ)，而生物技術(shù)是生命科學(xué)發(fā)展的手段。你知道的生命科學(xué)有哪些： 你知道的生物技術(shù)有哪些： 二、觀看“生物技術(shù)及其發(fā)展歷史簡(jiǎn)介”的視頻，完成填空。1.）人類文明歷史上誕生的第一種生物技術(shù)是 ，其最重要的兩大產(chǎn)業(yè)是 、 。2.）人類早期利用發(fā)酵技術(shù)獲得的食品有：大約在公元六千年前，蘇美爾人開始釀造 ，格魯吉亞人和伊朗人開始釀造 。公元5500年前誕生于波蘭的 、300

3、0年前誕生于土耳其的 和3000年前誕生于埃及的 。3.）1796年英國(guó)醫(yī)生愛德華琴納，通過牛痘接種來預(yù)防天花，它標(biāo)志的 技術(shù)誕生，該技術(shù)被稱為拯救最多生命的生物技術(shù)。4.）1676年，荷蘭商人 利用自制的200倍顯微鏡，發(fā)現(xiàn)了微生物，人類對(duì)生命的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了 。5.）1875年，法國(guó)科學(xué)家路易斯巴斯德的提出了 是由微生物引起的，他被稱為 學(xué)之父。6.）1897年，德國(guó)化學(xué)家畢希納發(fā)現(xiàn)，引起發(fā)酵的關(guān)鍵是微生物體內(nèi)的 。7.）1928年，蘇格蘭科學(xué)家亞歷山大弗萊明在微生物的分泌物中發(fā)現(xiàn)了 。8.）1944年，美國(guó)科學(xué)家艾弗里證明了 。9.）1953年，美國(guó)的遺傳學(xué)家沃森和英國(guó)分子生物學(xué)家克里克，提

4、出了 。 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)與 、 并成為20世紀(jì)三大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，生物學(xué)從此進(jìn)入了分子時(shí)代。）1965年到1971年，科學(xué)家們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)能夠切割DNA的剪刀： 。11.）1973年美國(guó)遺傳學(xué)家赫伯特韋恩伯耶和斯坦利科恩利用限制性內(nèi)切酶，將爪蟾的DNA切開與載體連接，然后再轉(zhuǎn)移到大腸桿菌體內(nèi)，這樣大腸桿菌里面就有了 ，這個(gè)實(shí)驗(yàn)標(biāo)志著基因工程的誕生?；蚬こ淌?0世紀(jì)最重要的生物技術(shù)之一，它通過對(duì)生物的 獲得新物種，它是分子生物學(xué)的技術(shù)基礎(chǔ)。12.）1974年，德國(guó)生物化學(xué)家Rudolf Jaenisch將猴空泡病毒40（SV40病毒）的DNA，通過 的方式，打到小鼠的胚胎中，獲得第一個(gè)轉(zhuǎn)基

5、因動(dòng)物。13.）1975年英國(guó)的生物化學(xué)家Milstein和德國(guó)的生物學(xué)家Kohler，發(fā)明了 技術(shù)。14.）1977年，Sanger和Gilbert，發(fā)明了 技術(shù)。有了該技術(shù)，科學(xué)家們就能精確了解DNA的變化，能夠更有針對(duì)性的改造DNA。15.）1996年到2003年世界科學(xué)家們合作，開展了 。16.）人胰島素（Humulin）是歷史上第一種 藥物。17.）1983年，美國(guó)生化學(xué)家K.B.Mullis發(fā)明了聚合酶鏈?zhǔn)郊夹g(shù)即 技術(shù)。18.）1983年，比利時(shí)分子生物學(xué)家蒙塔古和歇爾將來自 HYPERLINK /usercenter/paper/show?paperid=fa150faec578

6、cc665d6f9e6a2c21b2eb t /usercenter/paper/_blank 蘇云金芽孢桿菌(Bt)晶體毒蛋白基因轉(zhuǎn)入 中并成功表達(dá)，獲得第一種轉(zhuǎn)基因植物。19.）1996年英國(guó)的胚胎學(xué)家 HYPERLINK /s?wd=%E4%BC%8A%E6%81%A9%C2%B7%E7%BB%B4%E5%B0%94%E7%A9%86%E7%89%B9&tn=SE_PcZhidaonwhc_ngpagmjz&rsv_dl=gh_pc_zhidao t /question/_blank 伊恩維爾穆特用 克隆了第一個(gè)動(dòng)物多利羊，這標(biāo)志著哺乳動(dòng)物體細(xì)胞克隆技術(shù)的成熟。克隆技術(shù)的應(yīng)用主要包括 和

7、 。）2006年，日本的干細(xì)胞科學(xué)家山中伸彌發(fā)明了 ，也就是IPS細(xì)胞技術(shù)。 IPS細(xì)胞技術(shù)可以將 轉(zhuǎn)化成多能干細(xì)胞，而多能性干細(xì)胞，在適合條件下，可以轉(zhuǎn)化成人體內(nèi) 。）2006之后，又誕生了一系列重要的技術(shù)，例如：CAR-T細(xì)胞臨床免疫治療技術(shù)、CRISPR-Cas基因編輯技術(shù)、試管嬰兒技術(shù)、分子馬達(dá)技術(shù)、生物納米芯片技術(shù)、細(xì)胞捕獲技術(shù)、細(xì)胞條形碼技術(shù)等等。三、生物技術(shù)舉例DNA 親子鑒定技術(shù)1.相關(guān)重要概念介紹DNA親子鑒定技術(shù)：是指通過檢測(cè)個(gè)體的DNA遺傳多態(tài)性標(biāo)記，根據(jù)個(gè)體間遺傳多態(tài)性標(biāo)記檢測(cè)結(jié)果是否符合遺傳規(guī)律來判斷血緣關(guān)系的技術(shù)。DNA多態(tài)性：在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中，由于突變或者染色體

8、重排等等因素，會(huì)導(dǎo)致在不同的個(gè)體間或者同一個(gè)體的兩個(gè)等位基因間DNA的分子結(jié)構(gòu)（包括A、T、C、G 4種堿基的排列順序）和DNA分子的片段長(zhǎng)度穩(wěn)定地存在兩種或者兩種以上的形式，該現(xiàn)象稱為DNA多態(tài)性。對(duì)于一個(gè)個(gè)體而言，DNA多態(tài)性的 HYPERLINK /item/%E7%A2%B1%E5%9F%BA t /item/%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E5%A4%9A%E6%80%81%E6%80%A7/_blank 堿基順序終生不變，并按 HYPERLINK /item/%E5%AD%9F%E5%BE%B7%E5%B0%94/178975 t /item/%E5%9F%BA%E5%9B%

9、A0%E5%A4%9A%E6%80%81%E6%80%A7/_blank 孟德爾規(guī)律世代相傳。DNA遺傳標(biāo)記：存在多態(tài)性的DNA位點(diǎn)可以作為遺傳標(biāo)記來識(shí)別不同的個(gè)體。目前應(yīng)用最廣泛的遺傳標(biāo)記是微衛(wèi)星DNA，又稱短串聯(lián)重復(fù)(STR)或者又稱簡(jiǎn)單序列重復(fù)(SSR)。其主要特征就是在等位基因座位上存在2到6個(gè)堿基核心序列的串聯(lián)重復(fù)。DNA親子鑒定技術(shù)原理遺傳標(biāo)記位置常染色體DNA遺傳標(biāo)記線粒體DNA遺傳標(biāo)記Y染色體DNA遺傳標(biāo)記遺傳方式雙親各一半母系遺傳父系遺傳遺傳規(guī)律孟德爾遺傳規(guī)律來自共同母系祖先的個(gè)體的有相同等位基因來自共同父系祖先的個(gè)體有相同的等位基因特定性親子關(guān)系血緣關(guān)系血緣關(guān)系2.DNA親

10、子鑒定實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：第一步：DNA提取把樣本細(xì)胞核中所含有的DNA提取出來，然后進(jìn)行一定的純化，去除樣本中的雜質(zhì)。第二步：PCR擴(kuò)增PCR的中文名為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，簡(jiǎn)單的說，PCR擴(kuò)增這一步就是把我們所需要的片段通過酶促反應(yīng)，在PCR儀上進(jìn)行大量復(fù)制，放大到通過某些專用儀器可以看到的程度。第三步：后PCR反應(yīng)這一步主要是上ABI測(cè)序儀檢測(cè)的準(zhǔn)備階段，將雙鏈的DNA打開，加一些檢測(cè)用的內(nèi)標(biāo)，主要是用來標(biāo)記檢測(cè)的片段長(zhǎng)度。第四步：毛細(xì)管測(cè)序儀檢測(cè)由于DNA帶有電荷，通過毛細(xì)管電泳的方法，不同片段DNA長(zhǎng)度的電泳速度不同，在同樣的電壓，同樣的電泳時(shí)間下，泳動(dòng)的距離不同，這些長(zhǎng)短不同距離可以通過前期加入的內(nèi)標(biāo)測(cè)量分辨出來，同時(shí)可通過一定的軟件顯示在電腦上，方便檢測(cè)人員處理和分析數(shù)據(jù)。第五步：分析數(shù)據(jù)，出具報(bào)告主要是檢測(cè)人員將所得結(jié)果進(jìn)行分析匯總、計(jì)算，然后出鑒定結(jié)論和報(bào)告。3.真實(shí)案例分析下面九具遺骸STR序列測(cè)定結(jié)果顯示： 是一家人，其中 號(hào)是母親， 號(hào)是父親。Table 1 STR genotypes for the nine skeletonsskeletonHUMVWA/31HUMTH01HUMF13A1HUMFES/FPSHUMACTBP2114.209.106.1610.11ND217.176.105.710.1111.30315.168.105.712.1311.