高三生物第一轮复习：基因工程与生物技术的安全性及伦理道德++课件.pptx

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1、第35讲基因工程与生物技术的安全性及伦理道德(1)基本原理 原理：利用DNA、RNA、蛋白质和脂质等在方面的差异，提取DNA，去除其他成分。DNA的性质：DNA不溶于，但某些蛋白质溶于；DNA能溶于2 molL1的。DNA的鉴定：在一定温度下，DNA遇试剂会呈现蓝色。物理和化学性质酒精酒精NaCl溶液二苯胺1.DNA的粗提取与鉴定一.DNA的粗提取与鉴定和DNA片段的扩增与电泳鉴定沸水95%(2)操作流程例1.下列利用洋葱进行“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是（）A.将研磨液加入切碎的洋葱，充分研磨后过滤，要弃去上清液B.采用体积分数为95%酒精溶液析出DNA的方法可去除部分杂质C.

2、用塑料离心管是因为用玻璃离心管容易破损D.将白色丝状物溶解在NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后振荡，观察颜色变化B例2.下图是“DNA的粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示意图。下列相关叙述不正确的是（）A.选用植物细胞提取DNA时需先研磨破碎细胞B.图2所示实验操作中有一处明显错误，可能导致试管2中蓝色变化不明显C.图1所示操作的原理是DNA不能溶于酒精，而蛋白质等杂质能溶于酒精D.图2试管1的作用是证明物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液遇二苯胺试剂出现蓝色D(1)实验基础 PCR原理：利用了原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。电泳：DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH

3、下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷的电极移动，这个过程就是电泳。PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶 中 DNA分 子 的 迁 移 速 率 与 凝 胶 的 浓 度、DNA分 子 的 等有关。DNA的热变性相反大小和构象2.DNA片段的扩增及电泳鉴定(2)PCR实验操作步骤微量移液器离心管底部（3）.PCR技术的过程强化.(2020江苏卷，33)如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法，简捷地分析出已知序列两侧的序列，具体流程如图(2)步骤用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3羟基与5磷酸间形成_；PCR循环中，升温到90是为了获

4、得_；TaqDNA聚合酶的作用是催化_。磷酸二酯键磷酸二酯键DNADNA单链单链游离的脱氧核苷酸连接到引游离的脱氧核苷酸连接到引物物33端，合成端，合成DNADNA子链。子链。(3)若如表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物，步骤选用的PCR引物必须是_(从引物中选择，填编号)DNA序列(虚线处省略了部分核苷酸序列)已知序列PCR引物5AACTATGCGCTCATGA35GCAATGCGTAGCCTCT35AGAGGCTACGCATTGC35TCATGAGCGCATAGTT3例3.利用PCR可以在体外进行DNA片段的扩增，下列有关“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的相关叙述，错误的是（

5、）A.PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压蒸汽灭菌处理B.PCR利用了DNA的热变性原理C.PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后，迅速融化D.在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换C例4.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)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。下列叙述错误的是 A.用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列B.设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对而造成引物自连C.复性温度过高可能导致PCR反应得不到任何扩增产物D.第四轮循环产物中同时含有引物A和引 物B

6、的DNA片段所占的比例为15/16D例5.(2022扬州市高三期中)实时荧光RTPCR可用于RNA病毒的核酸检测，其原理是：在PCR复性过程中探针和引物一起与模板结合，探针两侧分别带有荧光基团和抑制荧光发出的淬灭基团，新链延伸过程中，DNA聚合酶会破坏探针，导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。利用RTPCR进行核酸检测的相关过程如图所示。下列说法错误的是 （）下列说法错误的是（）A.做RTPCR之前，需要先根据cDNA的核苷酸序列合成引物和探针B.RNA不能作为PCR扩增的模板，故需要将样本中的RNA逆转录为DNA后再进行扩增C.若检测结果有强烈荧光信号发出，说明被检测者没有感染病毒D.病毒

7、的检测还可以检测病毒表面的物质或病毒引发产生的抗体，其原理都是抗原抗体杂交C(3)DNA的电泳鉴定微量移液管紫外灯 为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行处理。每吸取一种试剂后，移液器上的 都必须更换。电泳时，DNA分子的相对分子质量越大，受到的阻力越 ，迁移速率越 ，DNA分子的相对分子质量越小，受到的阻力越 ，迁移速率越 。高压灭菌枪头大慢小快(3)DNA的电泳鉴定PCR技术和DNA复制的比较强化强化.苯丙酮尿症是由苯丙酮尿症是由PH基因编码的苯丙氨酸羟化酶基因编码的苯丙氨酸羟化酶异常引起的一种遗传病。已知人群中染色体上异常引起的一种遗传病

8、。已知人群中染色体上PH基因基因两侧限制酶两侧限制酶Msp酶切位点的分布存在两种形式（图酶切位点的分布存在两种形式（图1）。一对夫妻婚后生育了一个患有苯丙酮尿症的孩子，）。一对夫妻婚后生育了一个患有苯丙酮尿症的孩子，号个体再次怀孕（图号个体再次怀孕（图2）。为确定胎儿是否正常，需）。为确定胎儿是否正常，需要进行产前诊断，提取该家庭所有成员的要进行产前诊断，提取该家庭所有成员的DNA经经Msp酶切后进行电泳分离，并利用荧光标记的酶切后进行电泳分离，并利用荧光标记的PH基因片段基因片段与酶切片段杂交，得到与酶切片段杂交，得到DNA条带分布情况如下图条带分布情况如下图3所示。所示。下列说法错误的是（

9、下列说法错误的是（）A号个体号个体23Kb的的DNA条带中一定含有正常条带中一定含有正常PH基基因因B号个体号个体19Kb的的DNA条带中一定含有正常条带中一定含有正常PH基基因因C号个体为号个体为PH基因杂合体的概率为基因杂合体的概率为1/3D推测推测号个体一定不是苯丙酮尿症患者号个体一定不是苯丙酮尿症患者和的异常基因在23Kb片段内，表型正常1.概念:按照人们的意愿，把一种生物的某种 出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，（定向/不定向）地改造生物的遗传性状。2.别名:。3.原理:。4.操作对象:。5.操作水平:。6.操作环境:生物 （体内/体外）进行7.结果：。8.优点：（1）

10、。（2）等。基因重组DNA分子水平基因拼接技术或DNA重组技术基因体外创造出符合人们需要的生物类型和生物产品基因定向 定向改造生物性状（目的性强）克服远缘杂交不亲和的障碍二.基因工程原理(2021全国乙卷)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示。回答下列问题：(1)常用的DNA连接酶有Ecoli DNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中_酶切割后的DNA片段可以用Ecoli DNA连接酶连接。上图中 酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒

11、载体片段之间形成的化学键是_。磷酸二酯键EcoR、Sma、Pst、EcoR EcoR、Pst(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能_；质粒DNA分子上有 ，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是_。(4)表达载体含有启动子，启动子是指 _。RNA聚合酶识别和结合的部位选择性培养限制酶切位点复制1.限制性内切核酸酶(也称“限制酶”)原核生物数千特定核苷酸序列磷酸二酯键黏性末端二.基因操作基本的工具 2.用限制酶切割时需注意的事项获取目的基因和切割载体

12、时,通常使用同种限制酶,目的是 。但是使用该法缺点是容易发生 ，为了避免上述情况发生，可采取的措施是 。获取一个目的基因需限制酶切割 次,共产生 个游离的磷酸基团。为了产生相同的黏性末端，便于连接两4分别使用两种限制酶去切割目的基因和运载体 目的基因、质粒的自身环化以及目的基因与质粒反向连接例6.用图1中的质粒和图2中的外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma切割，原因是 。构建重组质粒时，最好选择限制酶BamH、Hind处理质粒、外源DNA，这样做的目的是 。Sma会破坏质粒中的抗性基因以及破坏目的基因确保目的基因与质粒的定向连接不能选择其他限制酶的理由分别是：。若选EcoR会破坏质粒的复制原

13、点；若选Sma/Hind，则构建的重组质粒没有标记基因或复制原点教材隐性知识：(1)(1)源于选择性必修源于选择性必修3 P3 P7171“旁栏思考旁栏思考”：原核生物中存在限制酶的意义是什么原核生物中存在限制酶的意义是什么？原核生物中限制酶的作用是切割外源DNA以保证自身安全，防止外来病原物的危害。限限制制酶酶来来源源于于原原核核生生物物，为为什什么么不不能能切切割割自自己己的的DNADNA分子？分子？限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰（甲基化），使限制酶不能将其切开。磷酸二酯键大肠杆菌黏性末端黏性末端2.DNA连接酶项目 种类作用底物

14、作用部位作用结果限制酶DNA连接酶DNA聚合酶DNA(水解)酶DNA解旋酶 五种酶的比较DNA分子磷酸二酯键形成黏性末端或平末端DNA分子片段磷酸二酯键连接DNA分子片段脱氧核苷酸磷酸二酯键形成新DNA分子DNA分子磷酸二酯键形成脱氧核苷酸DNA分子碱基对间的氢键 形成单链DNA分子环状双链DNA分子噬菌体有一个至多个自我复制受体DNA标记3.载体能够在宿主细胞中自我复制并稳定保存 对受体细胞无害噬菌体的衍生物1.目的基因的获取2.基因表达载体的构建3.将目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与鉴定获取目的基因的常用方法：1.从基因文库中获取目的基因2.人工合成目的基因植物细胞：农杆菌转化法(

15、常用）、基因枪法、花粉管通道法动物细胞（受精卵）：显微注射法微生物细胞：感受态细胞法检测方法：1.分子水平：DNA分子杂交法、分子杂交法、抗原抗体杂交法2.个体水平：抗虫鉴定 抗病鉴定、活性鉴定等三.基因工程的基本操作程序P4688.(4)获取目的基因的常用方法：获取方法从基因文库中获得利用PCR技术扩增人工合成法A.逆转录法B.化学合成法 文库类型cDNA文库 基因组文库 文库大小基因中启动子（具有启动作用的DNA片段）基因中内含子(位于编码蛋白质序列的非编码DNA片段）基因多少 物种间的基因交流小大无有无有某种生物的部分基因某种生物的全部基因可以部分基因可以基因组DNA文库与cDNA文库的

16、比较(2)人工合成法：化学合成法 A.蛋白质工程运用化学合成法合成目的基因的基本途径是 .B.化学法合成的目的基因 （含/不含）内含子、启动子和终止子？。C.若是控制同一种蛋白质合成的目的基因，利用化学合成法合成的基因可能有 （一种/多种）；理由是 。预期蛋白质的功能设计预期蛋白质结构推测应有氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列不含参与翻译的mRNA序列是由编码序列转录而来的遗传密码具有简并性或一种氨基酸可能由多个密码子决定多种(3)利用PCR技术扩增目的基因概念：PCR全称为 ，是一项在生物 （体内/体外）复制特定DNA片段核酸合成技术原理：。前提：要有一段 ，以便根据这一序列合成 。引物的化

17、学本质：是一小段 ；它是以 为模板，在 酶的作用下合成的两种引物与模板链如何配对？。聚合酶链式反应体外DNA双链复制已知目的基因的核苷酸序列引物DNA或RNA单链引物的5端与模板链3端互补配对DNA单链引物 1.基因工程在农牧业方面的应用抗虫功能的基因抗病基因降解或抵抗蛋白质编码基因花青素代谢相关的基因外源生长激素基因乳糖酶基因乳汁2.基因工程在医药卫生领域的应用基因改造显微注射抗原决定基因克隆免疫排斥（1）乳房（乳腺）生物反应器：。具体做法：将 基因与 等调控组件重组在一起，通过 方法，导入哺乳动物的 中，将其送入母体，使其发育成转基因动物。目的基因可在乳腺细胞中表达，其他组织细胞中含有该目

18、的基因吗？。理由是：。若是膀胱生物反应器，为何更容易得到目的基因的产物的原是 。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需药品药用蛋白乳腺蛋白基因的启动子显微注射受精卵含有因为它们都是由同一个受精卵分裂、分化而来的不受性别和发育时期的限制(2)用转基因动物做器官移植的供体供体动物：。存在难题：存在 反应。解决办法：将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制 的表达，或设法除去 ，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。猪免疫排斥抗原决定基因抗原决定基因工程菌牛凝乳酶的基因基因工程菌3.基因工程在食品工业方面的应用1.蛋白质工程的概念蛋白质分子的结构规律以满足人类生产和

19、生活的需求改造或合成基因二.蛋白质工程的原理和应用例7.胰岛素可用于治疗糖尿病，但胰岛素注射后易在皮下堆积，需较长时间才能进入血液，进入血液后又易被分解，因此治疗效果受到影响。下图是新的速效胰岛素的生产过程，有关叙述错误的是 （）A.新的胰岛素的预期功能是构建新胰岛素模型的主要依据B.新的胰岛素生产过程中不涉及中心法则C.若用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用Ca2处理大肠杆菌D.新的胰岛素功能的发挥必须依赖于蛋白质正确的高级结构B例8.(2020山东，25)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因(

20、Wx基因)启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变品系。(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是_，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为_。限制性内切核酸酶和DNA连接酶转化(2)根据启动子的作用推测，Wx基因启动子序列的改变影响了_，从而改变了 Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列_(填“发 生”或“不 发 生”)改 变，原 因 是_。RNA聚合酶与启动子的识别和结合不发生编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响，科研人员需要检测Wx基

21、因转录产生的mRNA(Wx mRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA，经 过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性的扩增出Wx基因的cDNA，原因_。逆转录引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与Wx基因的cDNA特异性结合)(4)各品系Wx mRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯性最强的品系为 ，原因是_。品系3品系3的Wx mRNA量最少，控制合成的直链淀粉合成酶的量最少，直链淀粉合成量最少，糯性最强项目蛋白质工程基因工程实质定向改造或生产人类所需要的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果可生产_只能生产_联系蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程自然界中不存在的蛋白质自然界中已存在的蛋白质2.蛋白质工程与基因工程的异同