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第10单元第37课时基因工程与转基因的安全性和生物武器

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第37课时基因工程与转基因的安全性和生物武器 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 转基因生物的安全性 第10单元 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器
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第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 1/53 第十单元第十单元 现代生物科技专题现代生物科技专题 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 2/53 1 1.涵盖范围.涵盖范围 本单元包括选修本单元包括选修3 3全部内容全部内容————基因工程、细胞工程、胚胎基因工程、细胞工程、胚胎 工程、生物技术的安全性和伦理问题以及生态工程。工程、生物技术的安全性和伦理问题以及生态工程。 单元教学分析单元教学分析 2 2.考情分析.考情分析 (1)(1)考查力度:考查力度:占占分比重相对稳定,如山东理综只出一个分比重相对稳定,如山东理综只出一个8 8 分的简答题。分的简答题。 (2)(2)考查内容考查内容 ①①基因工程中三种工具。基因工程中三种工具。 ②②基因工程操作四步曲。基因工程操作四步曲。 ③③基因工程成果基因工程成果————转基因生物实例及安全性讨论。转基因生物实例及安全性讨论。 ④④细胞工程中植物组织培养、植物体细胞杂交。细胞工程中植物组织培养、植物体细胞杂交。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 3/53 ⑤⑤动物细胞培养和单克隆抗体的制备及应用。动物细胞培养和单克隆抗体的制备及应用。 ⑥⑥核移植技术。核移植技术。 ⑦⑦胚胎工程中胚胎移植和胚胎分割。胚胎工程中胚胎移植和胚胎分割。 ⑧ ⑧干细胞的研究。干细胞的研究。 (3)(3)考查形式考查形式 ①①有的省将选修与必修有机结合,既可出简答题也可出选有的省将选修与必修有机结合,既可出简答题也可出选 择题。择题。 ② ②有的省如山东省全部以简答题形式呈现,且不与必修联有的省如山东省全部以简答题形式呈现,且不与必修联 系。系。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 4/53 3 3.复习指导.复习指导 (1)(1)复习线索复习线索 ①①以基因工程的具体成果以基因工程的具体成果( (如抗虫棉如抗虫棉) )为主线,系统复习基为主线,系统复习基 因工程的操作工具和操作步骤等知识点。因工程的操作工具和操作步骤等知识点。 ② ②以植物的组织培养和动物细胞培养为基础,系统复习其以植物的组织培养和动物细胞培养为基础,系统复习其 他细胞工程技术手段。他细胞工程技术手段。 ③ ③以体内受精作用和个体发育过程为基础,系统复习胚胎以体内受精作用和个体发育过程为基础,系统复习胚胎 工程的流程。工程的流程。 (2)(2)复习方法复习方法 ① ①图解法复习基因工程和胚胎工程。图解法复习基因工程和胚胎工程。 ② ②比较法复习植物组织培养和动物细胞培养;植物体细胞比较法复习植物组织培养和动物细胞培养;植物体细胞 杂交和动物细胞融合及单克隆抗体制备。杂交和动物细胞融合及单克隆抗体制备。 ③ ③关注热点科研成果,注意知识的实践应用。关注热点科研成果,注意知识的实践应用。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 5/53 第第 3737 课时课时 基因工程与转基因的基因工程与转基因的 安全性和生物武器安全性和生物武器 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 6/53 突破考点突破考点··提炼方法提炼方法 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 7/53 1 1.基因工程的概念理解.基因工程的概念理解 ⑴ ⑴操作环境:体外操作环境:体外————关键步骤关键步骤““基因表达载体的构建基因表达载体的构建”” 的环境。的环境。 ⑵ ⑵优点优点 ① ①与杂交育种相比:克服了远缘杂交不亲和的障碍。与杂交育种相比:克服了远缘杂交不亲和的障碍。 ② ②与诱变育种相比:定向改造生物遗传性状。与诱变育种相比:定向改造生物遗传性状。 ⑶ ⑶操作水平:分子水平。操作水平:分子水平。 ⑷ ⑷原理:基因重组。原理:基因重组。 ⑸ ⑸本质:甲本质:甲( (供体:提供目的基因供体:提供目的基因) )乙乙( (受体:表达目的基受体:表达目的基 因因) ),即基因未变,合成蛋白质未变,只是合成场所的转移。,即基因未变,合成蛋白质未变,只是合成场所的转移。 考点考点112 112 核心概念 核心概念————基因工程的概念及工具基因工程的概念及工具 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 8/53 2 2.基因工程的基本原理和理论基础概括如下图.基因工程的基本原理和理论基础概括如下图 提醒提醒 若题目强调 若题目强调““目的基因目的基因””的表达过程,则只包括的表达过程,则只包括““ 转录和翻译转录和翻译””两个过程,不包括目的基因的复制。两个过程,不包括目的基因的复制。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 9/53 3 3.操作工具.操作工具 ⑴ ⑴限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶——“——“分子手术刀分子手术刀”” ① ①来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。 ② ②化学本质:蛋白质。化学本质:蛋白质。 催化作用:所以可重复利用催化作用:所以可重复利用 可用于目的基因的切割和在台的切割可用于目的基因的切割和在台的切割 ④ ④作用特点:特异性,即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序作用特点:特异性,即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序 列,切割特定位点。列,切割特定位点。 错位切:产生两个相同的粘性末端错位切:产生两个相同的粘性末端 平切:形成平末端平切:形成平末端 ⑤⑤切割方式切割方式 ③③作用作用 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 10/53 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 11/53 提醒提醒 ①①切割的化学键为磷酸二酯键。切割的化学键为磷酸二酯键。 ② ②在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶,目的是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。产生相同的黏性末端。 ③ ③将一个基因从将一个基因从DNADNA分子上切割下来,需要切两处,同时分子上切割下来,需要切两处,同时 产生产生4 4个黏性末端。个黏性末端。 ④ ④不同不同DNADNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相 同,同一个同,同一个DNADNA分子用不同的限制酶切割,产生的黏性末端一分子用不同的限制酶切割,产生的黏性末端一 般不相同。般不相同。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 12/53 (2)DNA(2)DNA连接酶连接酶——“——“分子缝合针分子缝合针” ” 常用常用类类型型 E E ··colicoli DNA DNA连连接接酶酶 T T4 4 DNA DNA连连接接酶酶 来源来源大大肠肠杆菌杆菌 T T4 4 噬菌体噬菌体 功能功能连连接黏性末端接黏性末端连连接黏性末端或平末端接黏性末端或平末端 结结果果恢复被限制恢复被限制酶酶切开的两个核苷酸之切开的两个核苷酸之间间的磷酸二的磷酸二酯键酯键 拓展提升拓展提升 DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶的比较聚合酶的比较 DNADNA连接酶连接酶DNADNA聚合酶聚合酶 作用实质作用实质都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键 是否需要模板是否需要模板不需要不需要需要需要 连接连接DNADNA链链双链双链单链单链 作用过程作用过程 在两个在两个DNADNA片段之间片段之间 形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键 将单个核苷酸加到已存在的核将单个核苷酸加到已存在的核 酸片段的酸片段的3 3′′端的羟基上,端的羟基上, 形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键 作用结果作用结果将两个将两个DNADNA片段连接片段连接 成重组成重组DNADNA分子分子 合成新的合成新的DNADNA分子分子 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 13/53 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 14/53 (3)(3)基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体——“——“分子运输车分子运输车” ” ②②功能:将目的基因导入受体细胞。功能:将目的基因导入受体细胞。 ③ ③应具备条件应具备条件 a a.能在宿主细胞内稳定保存并大量复制;.能在宿主细胞内稳定保存并大量复制;b.b.有一个至多有一个至多 个限制酶的切割位点,以便于与外源基因连接;个限制酶的切割位点,以便于与外源基因连接;c.c.有特殊的遗有特殊的遗 传标记基因,供重组传标记基因,供重组DNADNA的检测和鉴定。的检测和鉴定。 最常用载体:质粒(其本质是小型最常用载体:质粒(其本质是小型DNADNA分子,不分子,不 是细胞器)是细胞器) 其他载体:其他载体:λλ噬菌体的衍生物、动植物病毒等噬菌体的衍生物、动植物病毒等 ①①类型类型 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 15/53 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 16/53 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 17/53 提醒提醒 ①①一般来说,天然载体往往不能满足人类的所有要一般来说,天然载体往往不能满足人类的所有要 求,因此人们根据不同的目的和需要,对某些天然的载体进行求,因此人们根据不同的目的和需要,对某些天然的载体进行 人工改造。人工改造。 ② ②常见的标记基因有抗生素抗性基因、产生特定颜色的表常见的标记基因有抗生素抗性基因、产生特定颜色的表 达产物基因、发光基因等。达产物基因、发光基因等。 ③ ③作为载体必须具有一个至多个限制酶切点,而且每种酶作为载体必须具有一个至多个限制酶切点,而且每种酶 的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别单一切点,若的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别单一切点,若 载体上有一个以上的酶切点,则切割重组后可能丢失某些片段载体上有一个以上的酶切点,则切割重组后可能丢失某些片段 ,若丢失的片段含复制起点区,则进入受体细胞后便不能自主,若丢失的片段含复制起点区,则进入受体细胞后便不能自主 复制。一个载体若只有某种限制酶的一个切点,则酶切后既能复制。一个载体若只有某种限制酶的一个切点,则酶切后既能 把环打开接纳外源把环打开接纳外源DNADNA片段,又不会丢失自己的片段。片段,又不会丢失自己的片段。 ④ ④注意与细胞膜上载体的区别,两者的化学本质和作用都注意与细胞膜上载体的区别,两者的化学本质和作用都 不相同。不相同。 ⑤ ⑤质粒能自我复制,既可在自身细胞、受体细胞内,也可质粒能自我复制,既可在自身细胞、受体细胞内,也可 在体外。在体外。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 18/53 1 1..(2010·(2010·浙江卷,浙江卷,2)2)在用基因工程技术构建抗除草剂的在用基因工程技术构建抗除草剂的 转基因烟草过程中,如下操作错误的是转基因烟草过程中,如下操作错误的是( ( ) ) A A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸 B B.用.用DNADNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体 C C.将重组.将重组DNADNA分子导入烟草原生质体分子导入烟草原生质体 D D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞 对位训练对位训练 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 19/53 解析解析 限制性核酸内切酶用于提取目的基因和切割载体, 限制性核酸内切酶用于提取目的基因和切割载体, 烟草花叶病毒的遗传物质是烟草花叶病毒的遗传物质是RNARNA,不能用限制性核酸内切酶切割,不能用限制性核酸内切酶切割 ,,A A项错误;项错误;DNADNA连接酶可以连接具有相同黏性末端的目的基因连接酶可以连接具有相同黏性末端的目的基因 和载体,和载体,B B项正确;受体细胞可以是受精卵或体细胞,也可以是项正确;受体细胞可以是受精卵或体细胞,也可以是 去除细胞壁的原生质体,去除细胞壁的原生质体,C C项正确;目的基因为抗除草剂基因,项正确;目的基因为抗除草剂基因, 所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力,筛选所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力,筛选 时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞,时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞,D D项正确。项正确。 答案答案 A A 排雷排雷 质粒是基因工程中最常用的载体。大肠杆菌、枯草质粒是基因工程中最常用的载体。大肠杆菌、枯草 杆菌、土壤农杆菌等细菌中都有质粒,质粒上面一般含几个到杆菌、土壤农杆菌等细菌中都有质粒,质粒上面一般含几个到 几百个基因,控制着细菌的抗药性、固氮、抗生素合成等性状几百个基因,控制着细菌的抗药性、固氮、抗生素合成等性状 。由于土壤农杆菌很容易感染植物细胞,使细胞生有瘤状物,。由于土壤农杆菌很容易感染植物细胞,使细胞生有瘤状物, 所以科学家培育转基因植物时,常常用土壤农杆菌中的质粒作所以科学家培育转基因植物时,常常用土壤农杆菌中的质粒作 载体。载体。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 20/53 考点考点113113 以流程图解决知识内在联系以流程图解决知识内在联系 ————基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤 1 1.基因工程的图解.基因工程的图解 ⑴ ⑴抗虫棉的培育过程抗虫棉的培育过程 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 21/53 ⑵⑵基因工程技术生产凝乳酶的过程基因工程技术生产凝乳酶的过程 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 22/53 2 2.基因工程的操作程序分析.基因工程的操作程序分析 ⑴ ⑴目的基因的获取途径目的基因的获取途径 ① ①从自然界已有的物种中分离出来,如从基因组文库或从自然界已有的物种中分离出来,如从基因组文库或 cDNAcDNA文库中获取。文库中获取。 提醒提醒 cDNAcDNA文库只含某种生物的部分基因,相当于地方图文库只含某种生物的部分基因,相当于地方图 书馆;基因组文库含该种生物的全部基因,相当于国家图书馆书馆;基因组文库含该种生物的全部基因,相当于国家图书馆 。。 ②②人工合成目的基因:常用的方法有化学合成法和反转录人工合成目的基因:常用的方法有化学合成法和反转录 法。法。 化学合成法:化学合成法:蛋白质蛋白质――→――→氨基酸序列氨基酸序列――→ RNA――→ RNA碱基序碱基序 列列――→ DNA――→ DNA碱基序列碱基序列―→―→用用4 4种脱氧核苷酸人工合成目的基因种脱氧核苷酸人工合成目的基因 分析分析推测推测 推测推测 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 23/53 ③③PCRPCR扩增技术与扩增技术与DNADNA复制的比较复制的比较 反转录法:反转录法:分离出供体细胞分离出供体细胞mRNA―――→mRNA―――→单链单链DNA―――→DNA―――→ 合成目的基因合成目的基因 逆转录酶逆转录酶DNADNA合成酶合成酶 PCRPCR技技术术DNADNA复制复制 相同点相同点原理原理DNADNA复制复制( (碱基互碱基互补补配配对对) ) 原料原料四种游离的脱氧核苷酸四种游离的脱氧核苷酸 条件条件模板、模板、ATPATP、、酶酶、原料、引物、原料、引物 不同点不同点解旋方式解旋方式DNADNA在高温下在高温下变变性解旋性解旋解旋解旋酶酶催化催化 场场所所体外复制体外复制(PCR(PCR扩扩增增仪仪) )主要在主要在细细胞核内胞核内 酶酶热稳热稳 定的定的DNADNA聚合聚合酶酶 ( ( TaqTaq酶酶) ) 细细胞内含有的胞内含有的DNADNA聚合聚合酶酶 结结果果在短在短时间时间 内形成大量内形成大量 的的DNADNA片段片段 形成整个形成整个DNADNA分子分子 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 24/53 ⑵⑵基因表达载体的构建基因表达载体的构建————最核心步骤最核心步骤 ① ①基因表达载体的组成:启动子、目的基因、终止子以基因表达载体的组成:启动子、目的基因、终止子以 及标记基因等。及标记基因等。 提醒提醒 a a.与载体相比较,.与载体相比较, 增加启动子、目的基因和终止增加启动子、目的基因和终止 子三个基因片段,其功能各不子三个基因片段,其功能各不 相同。相同。 b b.启动子.启动子(DNA(DNA片段片段)≠)≠起起 始密码子始密码子(RNA)(RNA);终止子;终止子(DNA(DNA片片 段段)≠)≠终止密码子终止密码子(RNA)(RNA)。。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 25/53 ②②基因表达载体的构建方法基因表达载体的构建方法 提醒提醒 该过程把三种工具 该过程把三种工具( (两种工具酶、一种载体两种工具酶、一种载体) )全用上全用上 了,是最核心、最关键的一步,在体外进行。了,是最核心、最关键的一步,在体外进行。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 26/53 ⑶⑶将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 细细胞胞 类类型型 常用常用 方法方法 受体受体 细细胞胞 转转化化过过程程 植物植物 细细胞胞 农农杆菌杆菌 转转化法化法 体体细细胞胞将目的基因插入将目的基因插入TiTi质质粒的粒的T­DNAT­DNA 上上→→转转入入农农杆杆 菌菌→→导导入植物入植物细细胞胞→→整合到受体整合到受体细细胞的胞的 DNADNA上上 动动物物 细细胞胞 显显微注微注 射技射技术术 受精卵受精卵 将含有目的基因的表达将含有目的基因的表达载载体提体提纯纯→→取卵取卵→→获获 得受精卵得受精卵→→显显微注射微注射→→早期胚胎培养早期胚胎培养→→胚胚 胎移植胎移植→→发发育成育成为为具有新性状的具有新性状的动动物物 微生物微生物 细细 胞胞 CaCa2+ 2+处 处理增理增 大大细细胞壁胞壁 通透性通透性 原核原核细细 胞或酵胞或酵 母菌母菌 用用CaCa2+ 2+处 处理理细细胞胞→→感受感受态细 态细 胞胞→→重重组组表达表达载载 体体DNADNA分子与感受分子与感受态细态细 胞混合胞混合→→感受感受态细态细 胞吸收胞吸收 提醒提醒 ①①唯一不涉及到碱基互补配对的操作步骤。唯一不涉及到碱基互补配对的操作步骤。 ② ②将微生物作为受体细胞主要原因是个体微小,代谢旺盛将微生物作为受体细胞主要原因是个体微小,代谢旺盛 ,繁殖速度快,获得目的基因产物多。,繁殖速度快,获得目的基因产物多。 ③ ③植物细胞还可用基因枪法和花粉管通道法。植物细胞还可用基因枪法和花粉管通道法。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 27/53 ⑷ ⑷目的基因的检测和鉴定目的基因的检测和鉴定 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 28/53 2 2.如图为获得抗虫棉的技术流程。在培育转基因植物的.如图为获得抗虫棉的技术流程。在培育转基因植物的 研究中,卡那霉素抗性基因研究中,卡那霉素抗性基因( (kankan r r ) )常作为标记基因,只有含卡常作为标记基因,只有含卡 那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。 对位训练对位训练 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 29/53 请据图回答:请据图回答: ⑴ ⑴A A过程所用的载体是______,需要的工具酶有__过程所用的载体是______,需要的工具酶有__ ____和______。____和______。 ⑵ ⑵C C过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂和激素外,过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂和激素外, 还需加入______。还需加入______。 ⑶ ⑶由图中离体棉花叶片组织获得转基因抗虫植株可采用_由图中离体棉花叶片组织获得转基因抗虫植株可采用_ _____技术,该技术所依据的原理是_______。_____技术,该技术所依据的原理是_______。 ⑷ ⑷如果利用如果利用DNADNA分子杂交原理对再生植株进行检测,分子杂交原理对再生植株进行检测,D D过程过程 应该用放射性同位素应该用放射性同位素( (或荧光分子或荧光分子) )标记的______作为探标记的______作为探 针。针。 ⑸ ⑸如果从个体生物水平来鉴定,如果从个体生物水平来鉴定,D D过程可用的最简单检测方过程可用的最简单检测方 法是_______________。法是_______________。 含含kankan r r 质粒质粒限制性限制性 核酸内切酶核酸内切酶DNADNA连接酶连接酶 卡那霉素卡那霉素 植物组织培养植物组织培养 植物细胞全能性植物细胞全能性 抗虫基因抗虫基因 让棉铃虫食用再生植株让棉铃虫食用再生植株( (抗虫接种实验抗虫接种实验) ) 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 30/53 解析解析 ⑴⑴图中作为载体的是含图中作为载体的是含kanrkanr质粒,基因工程中的工质粒,基因工程中的工 具酶有具酶有DNADNA连接酶和限制性核酸内切酶。连接酶和限制性核酸内切酶。⑵⑵C C过程的培养基为选过程的培养基为选 择培养基,为了筛选出含有目的基因的重组质粒,培养基中应择培养基,为了筛选出含有目的基因的重组质粒,培养基中应 含有卡那霉素。含有卡那霉素。⑶⑶离体植物组织培育植株采用植物组织培养技离体植物组织培育植株采用植物组织培养技 术,依据的原理是植物细胞的全能性。术,依据的原理是植物细胞的全能性。⑷⑷再生植株检测应该检再生植株检测应该检 验是否抗虫,因此要用放射性同位素标记抗虫基因。验是否抗虫,因此要用放射性同位素标记抗虫基因。⑸⑸可以用可以用 棉铃虫食用再生植株,通过虫子是否死亡判断是否为抗虫植株棉铃虫食用再生植株,通过虫子是否死亡判断是否为抗虫植株 。。 排雷排雷 ⑴⑴基因文库中不是直接保管相应基因,基因文库中基因文库中不是直接保管相应基因,基因文库中 的基因保存在受体菌中。的基因保存在受体菌中。 ⑵⑵植物细胞的全能性较高,可经植物组织培养过程成为完植物细胞的全能性较高,可经植物组织培养过程成为完 整植物体,因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞;动物整植物体,因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞;动物 基因工程中的受体细胞一般是受精卵。基因工程中的受体细胞一般是受精卵。 ⑶ ⑶目的基因的检测和表达既要在分子水平上进行,还要在目的基因的检测和表达既要在分子水平上进行,还要在 个体水平上进行。个体水平上进行。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 31/53 考点考点114114 关注热点问题关注热点问题 ————基因工程的应用与转基因生物的安全性及生物武器基因工程的应用与转基因生物的安全性及生物武器 1 1.转基因生物的安全性.转基因生物的安全性 ⑴ ⑴转基因生物与食物安全转基因生物与食物安全 ① ①反方:反对反方:反对““实质性等同实质性等同””、担心出现滞后效应、出现、担心出现滞后效应、出现 新的过敏原、营养成分改变等。新的过敏原、营养成分改变等。 ② ②正方:有安全性评价、科学家负责的态度、无实例无证正方:有安全性评价、科学家负责的态度、无实例无证 据说明转基因食物有问题、支持据说明转基因食物有问题、支持““实质性等同实质性等同””等。等。 ⑵ ⑵转基因生物与生物安全转基因生物与生物安全————对生物多样性的影响对生物多样性的影响 ① ①反方:扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵的外反方:扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵的外 来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成““ 基因污染基因污染””等。等。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 32/53 ⑶⑶转基因生物与环境安全转基因生物与环境安全————对生态系统稳定性的影响对生态系统稳定性的影响 ① ①反方:打破自然物种原有界限、二次污染、重组出有害反方:打破自然物种原有界限、二次污染、重组出有害 的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体等。的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体等。 ② ②正方:不改变生物原有的分类地位、减少农药使用、保正方:不改变生物原有的分类地位、减少农药使用、保 护农田土壤环境等。护农田土壤环境等。 特别提醒特别提醒 转基因生物存在安全性的原因: 转基因生物存在安全性的原因:⑴⑴目前对基因目前对基因 的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。⑵⑵目的基因目的基因 往往是异种生物的基因。往往是异种生物的基因。⑶⑶外源基因插入宿主基因组的部位往外源基因插入宿主基因组的部位往 往是随机的。往是随机的。 ② ②正方:生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限正方:生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限 、花粉存活时间有限等。、花粉存活时间有限等。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 33/53 2 2.基因工程的应用.基因工程的应用 ⑴ ⑴抗虫棉的培育抗虫棉的培育 ① ①目的基因:目的基因:BtBt毒蛋白基因。毒蛋白基因。 ② ②原理:抗虫原理:抗虫——Bt——Bt毒蛋白水解成多肽与虫肠上皮细胞毒蛋白水解成多肽与虫肠上皮细胞 结合,形成穿孔,细胞肿胀裂解致死;两种抑制剂分别抑制结合,形成穿孔,细胞肿胀裂解致死;两种抑制剂分别抑制 相应酶活性,影响消化;植物凝集素为糖蛋白,与虫肠黏膜相应酶活性,影响消化;植物凝集素为糖蛋白,与虫肠黏膜 结合,影响营养物质的吸收和利用。结合,影响营养物质的吸收和利用。 注注:毒性来自:毒性来自BtBt毒蛋白水解后的多肽。毒蛋白水解后的多肽。 ③ ③受体细胞受体细胞 受精卵受精卵→→正常发育正常发育 体细胞体细胞→→组织培养组织培养 ④ ④方法:花粉管通道法方法:花粉管通道法( (也可用农杆菌转化法或基因枪法也可用农杆菌转化法或基因枪法) )。。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 34/53 注注::a.a.抗虫但不抗病毒、细菌、真菌等;抗虫但不抗病毒、细菌、真菌等;b.b.培育抗虫作物培育抗虫作物 的优点:减少环境污染、降低生产成本;的优点:减少环境污染、降低生产成本;c.c.不同抗虫基因作用不同抗虫基因作用 机理不同;机理不同;d.Btd.Bt毒蛋白基因来自苏云金芽孢杆菌。毒蛋白基因来自苏云金芽孢杆菌。 ⑵ ⑵动物反应器动物反应器 ① ①外源基因:药用蛋白基因。外源基因:药用蛋白基因。 ② ②表达条件:药用蛋白基因+乳腺蛋白基因表达条件:药用蛋白基因+乳腺蛋白基因( (膀胱内表达相膀胱内表达相 应基因应基因) )+启动子。+启动子。 ③ ③受体生物受体生物————牛、羊等。牛、羊等。 ④ ④方法:显微注射法。方法:显微注射法。 注注:分为乳腺反应器和膀胱反应器,前者受性别:分为乳腺反应器和膀胱反应器,前者受性别( (只能是雌只能是雌 性性) )和年龄和年龄( (哺乳期哺乳期) )限制,优点可以不用提取服用;后者提取后限制,优点可以不用提取服用;后者提取后 服用,但不受性别和年龄的限制。服用,但不受性别和年龄的限制。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 35/53 ⑶⑶基因检测和基因治疗的比较基因检测和基因治疗的比较 基因基因 检测检测 制作相制作相应应探探针针,利用,利用DNADNA分子分子杂杂 交原理,快速、准确交原理,快速、准确检测检测 人人 类类某种疾病;制作探某种疾病;制作探针针三要三要 求:求: ①①标记标记 ————同位素或同位素或荧荧光;光;②②单单 链链;;③③序列与待序列与待测测基因相同基因相同 临临床床应应用用阶阶段段 基因基因 治治疗疗 把健康的外源基因把健康的外源基因导导入有基因缺入有基因缺 陷的陷的细细胞中,可分胞中,可分为为体外基体外基 因治因治疗疗和体内基因治和体内基因治疗疗两种两种 方法方法 仅处仅处 于于实验阶实验阶 段,仍有段,仍有 许许多多问题问题 和困和困难难制制约约 该该技技术术的开展,所以的开展,所以 该该技技术术并未在并未在临临床开床开 展展 误区警示误区警示 ①①基因治疗目前只是处于初期的临床试验阶段基因治疗目前只是处于初期的临床试验阶段 ,在临床上未开展、未实现这方面的治疗。,在临床上未开展、未实现这方面的治疗。②②DNADNA分子制作探分子制作探 针进行检测时应检测单链,即将双链针进行检测时应检测单链,即将双链DNADNA分子打开。分子打开。③③原核生原核生 物基因物基因( (如抗虫基因如抗虫基因) )可作为真核生物可作为真核生物( (棉花棉花) )的目的基因。的目的基因。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 36/53 3 3.生物武器.生物武器 ⑴ ⑴种类种类 种种 类类 举举例例 致致 病病 菌菌 鼠疫菌、霍鼠疫菌、霍 乱弧菌、乱弧菌、 伤伤寒杆菌寒杆菌 、炭疽杆、炭疽杆 菌、痢疾菌、痢疾 杆菌杆菌 病病 毒毒 天花病毒、天花病毒、 动动物痘病物痘病 毒等毒等 基基 因因 重重 组组 的的 致致 病病 菌菌 、、 生生 化化 毒毒 剂剂 如肉毒杆菌如肉毒杆菌 毒素可以毒素可以 阻滞神阻滞神经经 末梢末梢释释放放 乙乙酰酰胆碱胆碱 ,从而引,从而引 起肌肉麻起肌肉麻 痹。只要痹。只要 有有0.01 0.01 mgmg的肉毒的肉毒 杆菌毒素杆菌毒素 就可以使就可以使 人死亡人死亡 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 37/53 ⑵ ⑵特点:特点:①①传染性强;传染性强;②②污染面广,危害时间长;污染面广,危害时间长;③③难以难以 防治;防治;④④具有一定的潜伏期;具有一定的潜伏期;⑤⑤受自然条件影响大。受自然条件影响大。 ⑶ ⑶传播途径:传播途径:①①经食物和水传播;经食物和水传播;②②空气传播;空气传播;③③接触传接触传 播;播;④④虫媒传播;虫媒传播;⑤⑤病原体直接传播。病原体直接传播。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 38/53 3 3.下列关于转基因生物与环境安全的叙述,错误的是.下列关于转基因生物与环境安全的叙述,错误的是 ( ( ) ) A A.重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污.重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污 染染 B B.种植抗虫棉可以减少农药的使用量,对环境没有任何.种植抗虫棉可以减少农药的使用量,对环境没有任何 负面影响负面影响 C C.如果转基因花粉中有毒蛋白或过敏蛋白,可能会通过.如果转基因花粉中有毒蛋白或过敏蛋白,可能会通过 食物链传递到人体内食物链传递到人体内 D D.转基因生物所带来的环境安全问题是可以解决的.转基因生物所带来的环境安全问题是可以解决的 对位训练对位训练 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 39/53 答案答案 B B 排雷排雷 在转基因生物中,有时候会出现一些人们意想不到 在转基因生物中,有时候会出现一些人们意想不到 的后果,原因分析如下:的后果,原因分析如下: ⑴ ⑴对基因的结构,基因间的相互作用及基因的调控机制都对基因的结构,基因间的相互作用及基因的调控机制都 了解得相当有限。了解得相当有限。 ⑵ ⑵转移的基因虽然是功能一致的基因,但不少是异种生物转移的基因虽然是功能一致的基因,但不少是异种生物 的基因。的基因。 ⑶ ⑶外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。 解析解析 抗虫棉固然可以减少农药的使用,但外源基因可能 抗虫棉固然可以减少农药的使用,但外源基因可能 通过花粉逸散到近缘的其他植物,从而造成基因污染。通过花粉逸散到近缘的其他植物,从而造成基因污染。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 40/53 考点考点115115 关注生物新技术关注生物新技术————蛋白质工程蛋白质工程 1 1.蛋白质工程的概念.蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能 的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进 行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的 需求。需求。 特别提醒特别提醒 对蛋白质工程的概念应从以下几个方面理解: 对蛋白质工程的概念应从以下几个方面理解: ⑴ ⑴蛋白质工程的基础:蛋白质分子的结构规律及其与生物蛋白质工程的基础:蛋白质分子的结构规律及其与生物 功能的关系;功能的关系;⑵⑵蛋白质工程的实质:改造控制该蛋白质合成的蛋白质工程的实质:改造控制该蛋白质合成的 基因;基因;⑶⑶蛋白质工程的产物:产生新的蛋白质。蛋白质工程的产物:产生新的蛋白质。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 41/53 2 2.蛋白质工程的过程和实例.蛋白质工程的过程和实例 ⑴ ⑴蛋白质工程的过程:其基本途径是从预期的蛋白质功能蛋白质工程的过程:其基本途径是从预期的蛋白质功能 出发出发→→设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构→→推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列→→找到找到 相对应的脱氧核苷酸序列相对应的脱氧核苷酸序列( (基因基因) )。其流程图如下:。其流程图如下: ⑵ ⑵蛋白质工程的实例:蛋白质工程的实例:①①通过蛋白质工程改造的干扰素可通过蛋白质工程改造的干扰素可 在-在-70 ℃70 ℃条件下保存半年。条件下保存半年。②②经过蛋白质工程改造天冬氨酸激经过蛋白质工程改造天冬氨酸激 酶和二氢吡啶二羧酸合成酶这两种酶后,使玉米体内赖氨酸的酶和二氢吡啶二羧酸合成酶这两种酶后,使玉米体内赖氨酸的 含量大大提高。含量大大提高。 第37课时 基因工程与转基因的安全性和生物武器 第十单元 现代生物科技专题 步步高 42/53 3 3.与基因工程的关系.与基因工程的关系 ⑴ ⑴区别:基因工程是借助于另外一种生物生产自然界已有区别:基因工程是借助于另外一种生物生产自然界已有 的蛋白质;而蛋白质工程生产自然界没有的新的蛋白质。的蛋白质;而蛋白质工程生产自然界没有的新的蛋白质。 ⑵ ⑵联系:蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的联系:蛋白质工程是在基因工程的基础上,延
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