現(xiàn)代生物科技專題課件

選修三現(xiàn)代生物科技專題選修3核心知識關系生態(tài)工程原理生態(tài)工程實例生態(tài)工程生態(tài)工程建設基因工程的誕生蛋白質工程基因工程應用基因工程的原理及技術基因工程現(xiàn)代生物科技專題植物的組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)體細胞克隆細胞融合與單克隆抗體細胞工程轉基因生物的安全性生物技術中的倫理問題生物武器對人類的威脅胚胎工程應用胚胎工程理論基礎動物胚胎發(fā)育胚胎干細胞移植胚胎工程從考查內(nèi)容來看：從考查形式來看，可以分為以下幾種情況：形式一：基本概念、原理、步驟的識記——填充和簡述形式二：基本原理的應用——簡述形式三：基本原理和過程的分析、應用——填充、簡述、作圖命題預測構建完整的知識體系重視學法指導借助專題知識框架，突出基本概念和基本原理。復習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中獲取人工合成利用PCR技術擴增基因組文庫cDNA文庫原理大致過程基因表達載體的構建目的組成及作用目的基因導入受體細胞植物細胞動物細胞微生物細胞農(nóng)抗菌轉化法其他方法顯微注射技術Ca2+處理目的基因的檢測與鑒定分子水平的檢測個體生物水平的鑒定應用轉基因植物轉基因動物基因工程藥物基因治療抗蟲轉基因植物抗病轉基因植物抗逆轉基因植物改良植物品質提高動物生長速度改善畜產(chǎn)品質量生產(chǎn)藥物做器官移植供體基因診斷蛋白質工程概念原理應用來源作用結果專題內(nèi)容必修本相關內(nèi)容各專題間內(nèi)容的聯(lián)系與比較基因工程酶的特性、DNA分子的結構和功能、基因與性狀的關系、DNA是主要的遺傳物質、基因重組及其意義、生物變異在育種上的應用、基因工程及其應用轉基因植物的培養(yǎng)——植物組織培養(yǎng)；轉基因動物受體細胞的培養(yǎng)——動物細胞培養(yǎng)；轉基因動物的培育——胚胎移植技術；克隆動物與胚胎移植技術；克隆動物與胚胎分割技術；動物細胞核移植與胚胎早期培養(yǎng)；基因工程與轉基因生物和轉基因食品的安全性等蛋白質工程蛋白質的結構和功能、基因指導蛋白質的合成、中心法則細胞工程細胞的結構、細胞的分化、細胞的全能性、營養(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程、受精作用、動物生命活動通過激素的調(diào)節(jié)生物技術手段的安全性和倫理問題關注轉基因生物和轉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，進行嚴格的設計，并通過體外DNA重組和轉基因等技術，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型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，因此又叫做DNA重組技術

定向改造生物專題一、基因工程一、基因工程的誕生1、基因工程是分子水平對生物遺傳作人為干預，要認識它，我們先從生物工程談起：生物工程主要有基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質工程和微生物工程等5個部分。其中基因工程就是人們對生物基因進行改造，利用生物生產(chǎn)人們想要的特殊產(chǎn)品。2、隨著DNA的內(nèi)部結構和遺傳機制的秘密一點一點呈現(xiàn)在人們眼前，特別是當人們了解到遺傳密碼是由信使RNA轉錄表達的以后，生物學家不再僅僅滿足于探索、提示生物遺傳的秘密，而是開始躍躍欲試，設想在分子的水平上去干預生物的遺傳特性。如果將一種生物的DNA中的某個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，不就可以按照人類的愿望，設計出新的遺傳物質并創(chuàng)造出新的生物類型嗎？

3、這與過去培育生物繁殖后代的傳統(tǒng)做法完全不同，它很像技術科學的工程設計，即按照人類的需要把這種生物的這個“基因”與那種生物的那個“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)生的生物科學技術，就被稱為“基因工程”，或者稱之為“遺傳工程”。

4、基因工程技術自20世紀70年代末誕生以來，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和食品科學領域得到了廣泛的應用。

二、基因工程的原理及技術基因工程的別名基因拼接技術或DNA重組技術操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切→拼接→導入→表達結果人類需要的基因產(chǎn)物1、原理：2、技術：（1）基本工具分子手術刀——限制酶分子縫合針——DNA連接酶分子運輸車——運載體限制性核酸內(nèi)切酶－“分子手術刀”分布：主要在微生物中特點：特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點結果：產(chǎn)生黏性未端或平末端（堿基互補配對）舉例：大腸桿菌的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開一種限制酶只能識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核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。（斷開的不是氫鍵）雙鏈DNA結構和磷酸二酯鍵位置切割DNA分子時產(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：將互補配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子。（恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵）連接酶的分類根據(jù)酶的來源分：１.Ｅ．coli

DNA連接酶２.Ｔ4DNA連接酶只能“縫合”ＤＮＡ片段互補的黏性末端能“縫合”ＤＮＡ片段互補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胞條件：（1）能在宿主細胞內(nèi)復制并穩(wěn)定地保存（2）具有一個或多個限制酶切點（3）具有某些標記基因（4）載體必須安全，不會對受體細胞有害種類：質粒、噬菌體和動植物病毒基因的運輸工具——運載體1.細胞染色體外能自主復制的小型環(huán)狀DNA分子2.質粒是基因工程中最常用的運載體3.最常用的質粒是大腸桿菌的質粒4.存在于許多細菌及酵母菌等生物中5.質粒的存在對宿主細胞無影響6.質粒的復制只能在宿主細胞內(nèi)完成常用載體－質粒的特點大腸桿菌及質粒載體結構示意圖復制原點目的基因插入位點氨芐青霉素抗性基因小結基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有專一性(識別序列)切開DNA分子的磷酸二酯鍵DNA連接酶連接磷酸二酯鍵種類E.coliDNA連接酶T4

DNA連接酶運載工具具備的條件結構簡單,大小適中能在宿主細胞中自我復制并穩(wěn)定存在具一個或多個限制酶切位點具標記基因質粒、λ噬菌體衍生物、動植物病毒1．與DNA分子相關的酶(1)幾種酶的比較考點1基因工程的基本操作工具種類項目限制酶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間的氫鍵作用特點切割目的基因及載體，能專一性識別雙鏈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核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復被限制酶切開了的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵只能將單個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作用結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別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。②DNA連接酶起作用時不需要模板。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B.識別并切割特定的DNA核有酸序列C.將目的基因與運載體結合D.將目的基因導入受體細胞2.基因工程中常用細菌等原核生物作受體細胞的原因不包括（）A.繁殖速度快B.遺傳物質相對較少C.多為單細胞，操作簡便D.DNA為單鏈，變異少BD隨堂練習3.基因工程是DNA分子水平的操作，下列有關基因工程的敘述中，錯誤的是（）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入受體細胞需檢測A4.作為基因的運輸工具—運載體，必須具備的條件之一及理由是（）A.能夠在宿主細胞中穩(wěn)定的保存下來并大量復制，以便提供大量的目的的基因B.具有多個限制酶切點，以便于目的基因的表達C.具有某些標記基因，以便目的基因能夠與讓結合D.它的參與能夠使目的基因在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存5.基因工程中常見的載體是（）A.質體B.染色體C.質粒D.線粒體DC即時突破1．下列有關基因工程中限制性內(nèi)切酶的描述，錯誤的是()A．一種限制性內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列B．限制性內(nèi)切酶的活性受溫度影響C．限制性內(nèi)切酶能識別和切割RNAD．限制性內(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知識。大部分酶的化學成分是蛋白質，少數(shù)酶的化學成分是RNA。酶的活性受到溫度和pH的影響；限制性內(nèi)切酶的特點是能識別雙鏈DNA中特定的核苷酸序列，可在特定的位點進行切割；限制性內(nèi)切酶主要是從原核生物體內(nèi)分離出來的。答案：C2．(2010·濰坊模擬)質粒作為“分子運輸車”的條件是()①能夠自我復制②雙