人教版高考生物总复习13.1基因工程及生物技术的安全性完美课件PPT

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第十三单元　现代生物科技专题
第1讲　基因工程及生物技术的安全性
一、基因工程的基本工具
2.基因工程的基本工具(1)限制性核酸内切酶(限制酶)①来源:主要从　　原核细胞　　中分离。 ②作用:能够识别DNA分子的某种特定核苷酸序列,并使特定部位的两个核苷酸之间的　　磷酸二酯键　　断开。 
③作用特点:专一性,即限制酶可识别　　　特定的脱氧核苷酸序列　　　,切割特定位点。 
(2)DNA连接酶①功能:缝合被限制酶切开的两个核苷酸之间的　　磷酸二酯键　　。 ②不同连接酶的比较(连一连)
答案:①—b—Ⅰ　②—a—Ⅱ
3.载体(1)种类:　质粒　、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 
二、基因工程的操作程序
四、蛋白质工程1.目标:根据人们对蛋白质功能的特定需求,对　　蛋白质的结构　　进行分子设计。 2.操作手段:基因修饰或基因合成。3.设计流程:预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的　　　氨基酸　　　序列→找到相对应的　　脱氧核苷酸　　序列(基因)。 
五、转基因生物的安全性1.转基因成果(1)工程菌——DNA重组微生物。(2)基因制药。(3)转基因动物——　　生物反应器　　。 (4)转基因农作物。2.安全性问题(1)食物安全:　　滞后效应　　(产生毒性蛋白质)、新的过敏原、营养成分改变。 (2)生物安全:生物入侵,破坏生物　　多样性　　。 (3)环境安全:破坏生态系统的　　稳定性　　和人类生活环境。 
3.理性看待转基因技术(1)需要正确的　 　　社会舆论导向　　 　,趋利避害,不能因噎废食。 (2)制定符合本国利益的政策和法规,最大程度地保证转基因　　技术和产品　　的安全性。
六、禁止生物武器1.种类:病菌、病毒、生化毒剂及经过　基因重组　的致病菌。 2.我国政府态度:任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
考点一基因工程的工具
1.基因工程的基本原理和理论基础概括如下图
2.基因工程的工具酶(1)几种酶的比较
(2)限制酶与DNA连接酶的关系
3.载体(1)作用①作为运载工具,将目的基因转移到宿主细胞内。②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。(2)作为载体的条件
考向　对基本工具的理解图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列,图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp Ⅰ、BamH Ⅰ、Mb Ⅰ、Sma Ⅰ 4 种限制性核酸内切酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题。
(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由　　脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖　　连接。 (2)若用限制酶Sma Ⅰ完全切割图1中DNA片段,产生的末端是　平　末端,其产物长度为　　　537 bp、790 bp、661 bp　　　。 (3)若图1中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换,那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段,用限制酶Sma Ⅰ完全切割,产物中共有　4　种不同长度的DNA片段。 
(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用的限制酶是　BamH Ⅰ　。在导入重组质粒后,为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌, 一般需要用添加　　 抗生素B 　　的培养基进行培养。经检测,部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达,其最可能的原因是　　　　同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D与质粒反向连接　　　　。
考点二基因工程的基本操作程序和应用
2.基因表达载体的构建(1)基因表达载体的组成及作用
3.将目的基因导入受体细胞
4.目的基因的检测与鉴定
考向一　基因工程的应用1.(2014全国Ⅱ卷)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题。(1)理论上,某生物的基因组文库含有该生物的　　全部　　基因;而cDNA文库中含有该生物的　　部分　　基因。 (2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中　　　筛选　　　出所需的耐旱基因。 
(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物　　　乙　　　的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的　　 表达产物　 　,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的　　耐旱性　　是否得到提高。 (4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1时,则可推测该耐旱基因整合到了　　同源染色体的一条上　　(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。 
考向二　蛋白质工程及其应用2.(2015全国Ⅱ卷)已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题。(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的　氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也可)　进行改造。 (2)以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰　　　　P　　　　基因或合成　　　　P1　　　基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括　　　　　 　DNA和RNA(或遗传物质)　　　 　　　的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动,即:　　　　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)　　　　。 
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过　　　　　设计蛋白质的结构　　　　　和　　　　　推测氨基酸序列　　　　　,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物　　　功能　　　进行鉴定。
晨读晚背基础知识通关1.限制酶具有特异性,即一种限制酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列,并在特定的位点上进行切割。2.DNA连接酶的作用部位是磷酸二酯键。3.质粒是常用的载体,它是一种小型的环状DNA分子,具有一个至多个限制酶切割位点及标记基因。4.目的基因的获取有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成等。5.基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。6.目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法;导入动物细胞常用显微注射技术,导入微生物细胞常用感受态细胞法。
易混易错点规避通关1.辨析基因工程的概念及工具(1)限制酶是一类酶,而不是一种酶。(2)限制酶的成分为蛋白质,其作用的发挥需要适宜的理化条件,高温、强酸或强碱均易使之变性失活。(3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶,目的是产生相同的黏性末端。(4)将一个基因从DNA分子上切割下来,需要切两处,同时产生4个黏性末端。(5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶切割,产生的黏性末端一般不相同。
(6)限制酶切割质粒时,切割位点应位于标记基因之外,不能破坏标记基因,以便于进行检测。(7)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子,能将目的基因导入受体细胞内;膜载体是蛋白质,与细胞膜的通透性有关。(8)基因工程中有3种工具,但工具酶只有2种。
2.辨析基因工程的操作过程(1)基因表达需要启动子与终止子的调控,所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。(2)目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程,称为转化。转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。(3)标记基因的作用——筛选、检测目的基因是否导入受体细胞,常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。(4)受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物细胞等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物,如利用酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌);一般不用支原体,原因是它营寄生生活;一定不能用哺乳动物成熟的红细胞,原因是它无细胞核,不能合成蛋白质。
3.辨析基因工程的应用与蛋白质工程(1)基因治疗后,缺陷基因没有改变。基因治疗是把正常基因导入受体细胞中,以表达正常产物从而治疗疾病,对原来细胞中存在的缺陷基因没有清除或改变。(2)对蛋白质分子进行改造,其本质是改变其基因组成。如果对蛋白质直接改造,即使改造成功,被改造的蛋白质分子还是无法遗传。
判断题判别正误通关1.重组Ti质粒的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与。(2014重庆卷,4A)( × )2.可利用DNA分子杂交技术鉴定目的基因是否已导入受体细胞。 ( √ )3.外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制。 ( × )4.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后,大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异,此变异可以遗传。 ( √ )5.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点。(2015重庆卷,6B)( × )6.利用DNA聚合酶将控制蓝色色素合成的基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞。 ( × )
7.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来。(2015重庆卷,6C)( √ )8.若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中筛选出所需的耐旱基因。 ( √ )9.重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸交替连接。 ( × )10.从某海洋动物中获得一基因,其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物,首先要做的是依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽。 ( √ )11.应用DNA探针技术可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达。 ( × )12.蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质。 ( √ )