第1頁第38講基因工程及其安全性第十一單元當(dāng)代生物科技專題第2頁[考綱點(diǎn)擊]1.基因工程誕生(Ⅰ)

2.基因工程原理及技術(shù)(Ⅱ)

3.基因工程應(yīng)用(Ⅱ)

4.蛋白質(zhì)工程(Ⅰ)5.轉(zhuǎn)基因生物安全性(Ⅰ)

6.生物武器對人類威脅(Ⅰ)7.試驗(yàn)：DNA粗提取與判定第十一單元當(dāng)代生物科技專題第3頁一、基因工程概念了解1．供體：提供目標(biāo)基因。2．操作環(huán)境：_______________。3．操作水平：_______________水平。4．原理：基因重組。5．受體：表示目標(biāo)基因。6．本質(zhì)：性狀在_______________體內(nèi)表示。7．優(yōu)點(diǎn)：克服_________________障礙，定向改造生物遺傳性狀。無菌DNA分子受體生物遠(yuǎn)緣雜交不親和第4頁二、DNA重組技術(shù)基本工具1．限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱：限制酶)(1)起源：主要是從__________生物中分離純化出來。(2)作用：識別雙鏈DNA分子某種特定______________并使每條鏈中特定部位兩個核苷酸之間磷酸二酯鍵斷開。(3)結(jié)果：產(chǎn)生_______________或平末端。原核核苷酸序列黏性末端第5頁2．DNA連接酶慣用類型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶起源_______________T4噬菌體功效連接黏性末端連接____________________結(jié)果恢復(fù)被限制酶切開兩個核苷酸之間磷酸二酯鍵大腸桿菌黏性末端和平末端第6頁質(zhì)粒限制酶切割位點(diǎn)標(biāo)識基因第7頁P(yáng)CR技術(shù)開啟子標(biāo)識基因農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射第8頁DNA分子雜交分子雜交技術(shù)抗原—抗體雜交第9頁四、基因工程應(yīng)用技術(shù)名稱應(yīng)用植物基因工程培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和_______________轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物品質(zhì)動物基因工程提升動物生長速度，改進(jìn)畜產(chǎn)品品質(zhì)，用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥品，用轉(zhuǎn)基因動物作_______________供體基因治療把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使其表示產(chǎn)物發(fā)揮功效，從而治療疾病，分為體內(nèi)基因治療和體外基因治療抗逆器官移植第10頁五、蛋白質(zhì)工程1．目標(biāo)：依據(jù)人們對蛋白質(zhì)功效特定需求，對_____________________進(jìn)行分子設(shè)計。2．操作伎倆：基因修飾或基因合成。3．設(shè)計流程：預(yù)期蛋白質(zhì)功效→設(shè)計預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有_______________序列→找到相對應(yīng)_______________序列(基因)。六、轉(zhuǎn)基因生物安全性1．轉(zhuǎn)基因結(jié)果(1)工程菌——DNA重組微生物。(2)基因制藥。(3)轉(zhuǎn)基因動物——_______________。(4)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸脫氧核苷酸生物反應(yīng)器第11頁2．安全性問題(1)食物安全：_______________

(產(chǎn)生毒性蛋白質(zhì))、新過敏原、營養(yǎng)成份改變。(2)生物安全：生物入侵，破壞生物__________。(3)環(huán)境安全：破壞生態(tài)系統(tǒng)_______________和人類生活環(huán)境。3．理性對待轉(zhuǎn)基因技術(shù)(1)需要正確_____________________，趨利避害，不能因噎廢食。(2)制訂符合本國利益政策和法規(guī)，最大程度地確保轉(zhuǎn)基因_______________安全性。滯后效應(yīng)多樣性穩(wěn)定性社會輿論導(dǎo)向技術(shù)和產(chǎn)品第12頁七、禁止生物武器1．種類：病菌、病毒、生化毒劑及經(jīng)過_______________致病菌。2．我國政府態(tài)度：任何情況下不發(fā)展、_________、不儲存生物武器，并反對生物武器及其技術(shù)和設(shè)備擴(kuò)散。基因重組不生產(chǎn)第13頁×××××第14頁×√×第15頁√√第16頁考點(diǎn)一基因工程操作工具比較項(xiàng)目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物作用部位形成產(chǎn)物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對間氫鍵黏性末端或平末端形成重組DNA分子新DNA分子形成單鏈DNA第17頁第18頁第19頁第20頁第21頁第22頁條件目標(biāo)穩(wěn)定并能復(fù)制有一個至多個限制酶切割位點(diǎn)含有特殊標(biāo)識基因目標(biāo)基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴(kuò)大可攜帶多個或各種外源基因便于重組DNA判定和選擇第23頁第24頁第25頁第26頁第27頁脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖平537bp、790bp、661bp4第28頁BamHⅠ抗生素B同種限制酶切割形成末端相同，部分目標(biāo)基因D與質(zhì)粒反向連接第29頁解析:(1)一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間是經(jīng)過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連，要注意與兩條脫氧核苷酸鏈相鄰堿基之間經(jīng)過氫鍵相連進(jìn)行區(qū)分。(2)從Sma

Ⅰ識別序列和切點(diǎn)可見，其切割后產(chǎn)生是平末端，圖1中DNA片段有Sma

Ⅰ兩個識別序列，故切割后產(chǎn)生產(chǎn)物長度為537(534＋3)bp、790(796－3－3)bp和661(658＋3)bp三種。(3)圖示方框內(nèi)發(fā)生堿基替換后，形成d基因失去了1個SmaⅠ識別序列，故D基因、d基因用SmaⅠ完全切割后產(chǎn)物中除原有3種長度DNA片段外，還增加一個(537＋790)bpDNA片段。第30頁(4)目標(biāo)基因兩端都有BamHⅠ識別序列，質(zhì)粒開啟子后抗生素A抗性基因上也有BamH

Ⅰ識別序列，故應(yīng)選取限制酶是BamHⅠ，此時抗生素B抗性基因作為標(biāo)識基因，故篩選時培養(yǎng)基中要添加抗生素B。若重組質(zhì)粒已導(dǎo)入了受體細(xì)胞卻不能表示，很可能是因?yàn)橛猛N限制酶切割后，目標(biāo)基因和質(zhì)粒有兩種連接方式，導(dǎo)入受體細(xì)胞重組質(zhì)粒是目標(biāo)基因和質(zhì)粒反向連接形成。第31頁考點(diǎn)二基因工程基本操作程序和應(yīng)用第32頁第33頁生物種類植物動物微生物慣用方法受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)感受態(tài)細(xì)胞法體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞將目標(biāo)基因插入到Ti質(zhì)粒T-DNA上→轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞染色體DNA上→表示將含有目標(biāo)基因表示載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→取得含有新性狀動物Ca2＋處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表示載體DNA分子與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子第34頁第35頁第36頁第37頁第38頁第39頁第40頁限制性核酸內(nèi)切選擇T-DNA篩選取得T-DNA片段植物細(xì)胞第41頁細(xì)胞分裂素濃度芽頂端合成生長素向基部運(yùn)輸，促進(jìn)根分化投放棉鈴蟲農(nóng)藥第42頁解析:(1)切割目標(biāo)基因和載體應(yīng)使用同種限制性核酸內(nèi)切酶,篩選細(xì)菌應(yīng)使用選擇培養(yǎng)基。(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理是農(nóng)桿菌感染植物時，Ti質(zhì)粒上T-DNA片段能夠轉(zhuǎn)移并整合到植物細(xì)胞染色體DNA上。因?yàn)門-DNA上含有卡那霉素抗性基因,所以可用含卡那霉素培養(yǎng)基篩選出取得T-DNA片段植物細(xì)胞。(3)植物組織培養(yǎng)過程中,可加入激素調(diào)整植物細(xì)胞脫分化和再分化。生長素用量比細(xì)胞分裂素用量，比值高時,有利于根分化、抑制芽形成;比值低時,有利于芽分化、抑制根形成。幼嫩芽頂端能夠產(chǎn)生生長素并向基部運(yùn)輸,促進(jìn)根分化，故芽在無激素培養(yǎng)基中也能夠生根。(4)在個體水平上檢測抗蟲棉時可在抗蟲棉上投放害蟲來判斷其是否含有抗蟲性狀；抗蟲棉因含有抗蟲性狀，故可降低農(nóng)藥使用，以減輕環(huán)境污染。第43頁第44頁同種限制性核酸內(nèi)切酶(或同種限制酶)DNA分子雜交(或核酸探針)顯微注射法性別判定全能性htPA(或人組織纖溶酶原激活物)第45頁解析:(1)用同種限制性核酸內(nèi)切酶對目標(biāo)基因和載體進(jìn)行切割,以形成相同黏性末端。檢測目標(biāo)基因是否已插入受體細(xì)胞DNA，慣用DNA分子雜交技術(shù)。(2)將重組表示載體導(dǎo)入受精卵(動物細(xì)胞)慣用方法是顯微注射法。為了取得母羊,需要對胚胎進(jìn)行性別判定。利用胚胎分割和胚胎移植技術(shù)可取得多個轉(zhuǎn)基因個體，依據(jù)原理是早期胚胎細(xì)胞全能性。(3)目標(biāo)基因成功表示標(biāo)志是在轉(zhuǎn)基因母羊羊乳中檢測到htPA，即人組織纖溶酶原激活物。第46頁考點(diǎn)三蛋白質(zhì)工程項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程過程預(yù)期蛋白質(zhì)功效→設(shè)計預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有氨基酸序列→找到相對應(yīng)脫氧核苷酸序列獲取目標(biāo)基因→基因表示載體構(gòu)建→將目標(biāo)基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目標(biāo)基因檢測與判定第47頁項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程實(shí)質(zhì)結(jié)果定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)定向改造生物遺傳特征，以取得人類所需生物類型和生物產(chǎn)品可生產(chǎn)自然界沒有蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已經(jīng)有蛋白質(zhì)第48頁第49頁氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其它合理答案也可)第50頁P(yáng)P1DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)第51頁設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列功效第52頁解析:(1)從題中所述資料可知，將P分子中158位絲氨酸變成亮氨酸，240位谷氨酰胺變成苯丙氨酸后，該蛋白質(zhì)功效發(fā)生了改變，此過程是經(jīng)過對組成蛋白質(zhì)氨基酸排列次序進(jìn)行改造，進(jìn)而改變了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而改變了蛋白質(zhì)功效。(2)在蛋白質(zhì)工程中，目標(biāo)基因能夠以P基因序列為基礎(chǔ)，對生物體內(nèi)原有P基因進(jìn)行修飾，也能夠經(jīng)過人工合成法合成新P1基因。中心法則內(nèi)容以下列圖所表示：第53頁由圖可知，中心法則全部內(nèi)容包含：DNA以本身為模板進(jìn)行復(fù)制，