小专题现代生物科技专题讲稿.ppt

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1、小专题现代生物科技专题第一页，讲稿共三十五页哦专题七专题七 选修内容选修内容 小专题20现代生物科技专题 第二页，讲稿共三十五页哦第三页，讲稿共三十五页哦第四页，讲稿共三十五页哦 1 1基因工程基因工程(1)(1)基因工程的工具基因工程的工具 限制性核酸内切酶：能识别双链DNA分子的某种特 定核核苷苷酸酸序序列列，并在特特定定位点上断开磷酸二酯键(特异性识别、切断DNA)。DNA连接酶：连接被限制酶切开的磷酸二酯键，对脱氧核苷酸序列没有专一性。第五页，讲稿共三十五页哦运载体必须具备的条件：能在宿主细胞中保存并大量复制；有一个至多个限制酶切割位点；有一定的标记基因，便于筛选；载体DNA必须是安全

2、的；载体DNA大小适中。第六页，讲稿共三十五页哦(2)(2)与基因工程有关的几种酶与基因工程有关的几种酶名称名称作用作用参与生物参与生物过过程程相同点相同点DNA连连接接酶酶连接两个DNA片段基因工程化学本质均为蛋白质，合成场所均为核糖体限制性核限制性核酸内切酸内切酶酶切割某种特定特定的脱氧核苷酸序列DNA聚合聚合酶酶在脱氧核苷酸链上添单单个个脱氧核苷酸DNA复制RNA聚合聚合酶酶在核糖核苷酸链上添加单单个个核糖核苷酸转录解旋解旋酶酶使碱基间氢键断裂，形成脱氧核苷酸单链DNA复制及转录逆逆转录转录酶酶以RNA为模板合成DNA逆转录、基因工程第七页，讲稿共三十五页哦(3)(3)基因工程的基本操作

3、程序基因工程的基本操作程序程序程序说说明明目的基因目的基因的的获获取取从自然界中已有的物种中分离出来；用人工的方法合成；从基因文从基因文库库中中获获得得；通过PCR技术获得基因表达基因表达载载体的构建体的构建要点:同种同种限制酶切割目的基因与质粒；双酶切；运载体的要求；基因表达载体的组成将目的基将目的基因因导导入受入受体体细细胞胞受体细胞种类：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞；导入方法:显显微注射法、微注射法、农农杆菌杆菌转转化法、化法、Ca2+2+处处理理细细胞使胞使细细胞壁的通透性增大等胞壁的通透性增大等第八页，讲稿共三十五页哦目的基因目的基因的的检测检测与与鉴鉴定定检测

4、对象：检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因；检测目的基因是否转录出了mRNA；检测目的基因是否翻译成了蛋白质。检测方法：分子检测法和都是核酸分子核酸分子杂杂交技交技术术，是抗原抗原抗体抗体杂杂交法交法；形态检测法可根据目标性状的有无来判断目的基因是否表达（续表）（续表）第九页，讲稿共三十五页哦 2.2.细胞工程细胞工程植物组织培养、植物体细胞杂交、细胞核移植的比较：植物组织培养、植物体细胞杂交、细胞核移植的比较：植物植物组织组织培养培养植物体植物体细细胞胞杂杂交交细细胞核移植胞核移植原原理理植物细胞的全能性细胞膜的流动性、植物细胞的全能性动物细胞核的全能性方方法法离体的植物器官、组

5、织或细胞愈愈伤组织伤组织根、芽植物体去掉细胞壁诱导原生原生质质体体融合组织培养核移植胚胎移胚胎移植植第十页，讲稿共三十五页哦优优点点快速繁殖、培育无病毒植株等克服远缘杂远缘杂交不交不亲亲和和的障碍，培育出作物新品种繁殖优良品种，用于保存濒危物种，有选择地繁殖某性别的动动物物缺缺点点技术要求高、培养条件严格技术复杂，难度大；需植物组织培养等技术支持导致生物品系减少，个体生存能力下降举举例例试管苗的培育、培养转基因植物培育“番茄马铃薯”杂种植株“多利”羊等克隆动物的培育（续表）（续表）第十一页，讲稿共三十五页哦3.3.胚胎工程胚胎工程(1)(1)精子和卵子的发生精子和卵子的发生项项目目精子精子发发

6、生生卵子卵子发发生生区区别别场场所所睾丸曲睾丸曲细细精管精管卵巢卵巢(减减)、输输卵管卵管(减减)时间时间初情期开始到生殖机能衰退性别分化后开始，卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前出生前完成的，减是在精卵结合过程中完成的过过程程特点特点减和减是连续的，需变形；细胞质均等分配减和减是不不连续连续的的，不需变形；细胞质不均等不均等分配结结果果形成4个精子形成1个卵细胞和2个极体(有的有3个极体)相同点相同点原始生殖原始生殖细细胞的增殖方式胞的增殖方式为为有有丝丝分裂；生殖分裂；生殖细细胞成熟胞成熟为为减数分裂减数分裂第十二页，讲稿共三十五页哦(2)(2)受精作用受精作用条件：条件：精子获能、卵子

7、发育到减中期。卵卵子子完完成成受受精精的的标标志志：卵黄膜和透明带的间隙可见到两个极体；受精完成的标志：雌、雄原核融合。受受精精过过程程的的三三大大反反应应：顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用。第十三页，讲稿共三十五页哦(3)(3)核移植技术和胚胎分割移植技术比较核移植技术和胚胎分割移植技术比较过过程不同程不同原理相同原理相同核移核移植植均为细胞的全能性，属于无性生殖无性生殖胚胎胚胎分分割移割移植植第十四页，讲稿共三十五页哦4.4.生态工程生态工程基本原理基本原理理理论论基基础础意意义义实实例例物物质质循循环环再再生原理生原理物物质质循循环环再生再生可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响无

8、废弃物农业物种多物种多样样性性原理原理生态系统的稳定性生物多样性程度高可提高系统的抵抗力稳定性提高系统的生产力“三北”防护林建设中的问题,珊瑚礁生态系统的生物多样性问题协调协调与平衡与平衡原理原理生物与环境的协调与平衡生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏太湖富营养化问题第十五页，讲稿共三十五页哦基本原基本原理理理论基础理论基础意义意义实例实例整体性整体性原理原理社会、经济、自然复合系统统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题系系统统学学和工程和工程学原理学原理系统的结构决定功能原理；分布式优于集中式和环式改善和优化系统的结构以改善功能桑基鱼

9、塘系统整体性原理；整体大于部分之和整体大于部分之和(1+12)(1+12)保持系统很高的生产力珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系（续表）（续表）第十六页，讲稿共三十五页哦1 1组织培养属于什么繁殖方式？体细胞组织培养一般属于无性繁殖，但花药离体培养(单倍体的培育)属于有性生殖。2 2动植物细胞融合产生的变异属于染色体变异。3 3基因工程、植物体细胞杂交都可打破生殖隔离，但后者范围有限，仅限于亲缘关系较近的物种。第十七页，讲稿共三十五页哦4 4生物工程技术应用的组合生物工程技术应用的组合转基因植物培育：转基因植物培育：基因工程+植物组织培养；转基因动物培育：转基因动物培育：基因工程+动物细胞培养+胚胎移植

10、；核移植核移植(克隆克隆)动物培养：动物培养：核移植+动物细胞培养+胚胎移植；胚胎移植：胚胎移植：体外受精(或自然受精)+动物细胞培养+胚胎移植；植物体细胞杂交：植物体细胞杂交：酶工程+体细胞融合+植物组织培养；试管婴儿：试管婴儿：体外受精+动物细胞培养+胚胎移植。第十八页，讲稿共三十五页哦5 5几种杂交方法比较几种杂交方法比较项项目目杂杂交育交育种种植物体植物体细细胞胞杂杂交交动动物物细细胞融合胞融合技技术术分子分子杂杂交技交技术术原理原理基因重组细胞膜的流动性与植物细胞全能性细胞膜的流动性碱基互补配对方法方法植物母本去雄套袋，人工授粉后套袋物理法(离心、振动、电激)，化学法(聚乙二醇)物理

11、法(离心、振动、电激)，化学法(聚乙二醇)，灭活病毒标记的单链DNA或RNA探针，利用杂交的高度特异性，检测靶序列用途用途培育新品种克服远缘杂交不亲和的障碍，获得杂种植株制备单克隆抗体克隆基因的筛选、基因组中特定基因序列的定性、基因诊断第十九页，讲稿共三十五页哦【热点考向热点考向1】基因工程的相关操作程序的考查基因工程的相关操作程序的考查【例【例1】(2011浙江卷浙江卷)请回答基因工程方面的有 关问题：(1)利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。第二十页，讲稿共三十五页哦图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物

12、A的DNA片段所占比例为_。在第_轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。15/16 三三 第二十一页，讲稿共三十五页哦(2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图)，请分别说明理由。第1组：_ _；第2组：_ _。引物和引物局部发生碱基互补配对而失效 引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效第二十二页，讲稿共三十五页哦(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因为_。苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上 DNA聚合酶只能将单个脱氧核第二十三页，讲稿共三十五页哦(4)用

13、限制酶EcoR、Mbo单独或联合切割同一种质粒，得到DNA片段长度如下图(1 kb即1000个碱基对)，请在指定位置画出质粒上EcoR、Mbo的切割位点。第二十四页，讲稿共三十五页哦【解解析析】(1)由图示PCR扩增DNA图示可知，在第二轮循环结束时，产物DNA中首次出现含引物A的子链DNA，且第二轮中含引物A的DNA片段所占的比例为3/4，第三轮中占7/8，即所有DNA片段中，只有一个片段不含引物A，故推测在第四轮中，含引物A的DNA片段所占的比例为15/16。(2)第一组两引物有部分碱基对应互补配对，可能在扩增时失效；第二组引物可能自身首尾互补配对而失效。(3)DNA聚合酶的作用是把游离的

14、脱氧核苷酸连接到引物DNA的3端，形成磷酸二酯键。(4)由题中图示即可得出答案。第二十五页，讲稿共三十五页哦【答案】【答案】(1)15/16三(2)引物和引物局部发生碱基互补配对而失效引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效(3)DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上(4)第二十六页，讲稿共三十五页哦【变变式式1】(2010江江苏苏卷卷)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：第二十七页，讲稿共三十五页哦(1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。(2)若对图中质粒进行改造

15、，插入的Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma切 割，原 因 是 _。0、2高高因、外源DNA中的目的基因Sma会破坏质粒的抗性基第二十八页，讲稿共三十五页哦(4)与只使用EcoR相比较，使用BamH和Hind两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_片段自身环化。质粒和含目的基因的外源DNA第二十九页，讲稿共三十五页哦(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_酶。(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆

16、菌突变体，然后在_的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。DNA连接鉴别和筛选含有目的基因的细胞以蔗糖为唯一含碳营养物质第三十页，讲稿共三十五页哦【解解析析】本题考查基因工程的限制性内切酶的作用特点。(1)质粒切割前不含游离的磷酸基团，被酶切后，质粒变为线性双链DNA分子，因每条链上含有一个游离的磷酸基团，因此切割后含有两个游离的磷酸基团。(2)由题中Sma识别的DNA序列只有G和C，每对G、C间为三个氢键，所以Sma酶切位点越多，热稳定性就越高。(3)由图2可知，标记基因和外源DNA目的基因中均含有Sma酶切位点，都可以被Sma破坏，故不能使用该酶剪切。第三十一页，讲稿共三十五页哦【解

17、解析析】(4)只使用EcoR I，则质粒和目的基因两端的黏性末端相同，在连接酶连接时，可能产生质粒和目的基因自身连接物，避免自身连接的办法是双酶切。(7)丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体因为重组质粒的导入而具有利用蔗糖的能力。而不含有重组质粒的受体细胞因不能获得碳源而死亡，从而达到筛选目的。第三十二页，讲稿共三十五页哦【例例2】(2011全全国国新新课课标标)现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池曝气池兼氧池植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题：(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净 化。在 这 个

18、过 程 中，微 生 物 通 过_ _呼吸将有机物分解。【热点考向【热点考向2】生物工程的综合性考查生物工程的综合性考查 无氧和有氧(或细胞)第三十三页，讲稿共三十五页哦(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了_(生态系统、群落、种群)。在植物池的食物网中，植物位于第_营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于_所固定的_能。(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、_和_等原理。(4)一 般 来 说，生 态 工 程 的 主 要 任 务 是 对_进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。群落 一 生产者太阳 物质循环再生 物种多样性 已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)第三十四页，讲稿共三十五页哦【解析】【解析】(1)处理流程中有厌氧环境和曝气池，所以微生物能进行有氧呼吸和无氧呼吸。(2)在一定地点的所有生物统称为群落，其中植物作为生产者位于第一营养级，生态系统中流动的总能量是生产者所固定的太阳能。(3)生态工程遵循的基本原理包括整体性、协调与平衡、物质循环再生、物种多样性、系统学和工程学等原理。(4)生态工程的主要任务是对己被破坏的生态环境进行修复，提高生态系统的稳定性。第三十五页，讲稿共三十五页哦