选修三 基因工程、生物技术的安全性和伦理问题

学案42基因工程、生物技术的安全性和伦理问题二、基因工程的基本工具三、基因工程的操作程序四、基因工程的应用五、蛋白质工程第一部分基因工程一、基因工程的含义一、基因工程的含义基因工程DNA重组技术(基因拼接技术)=基因工程含义:(1)按照人们意愿,____改造生物遗传特性的技术(2)在__________水平进行操作(3)是在_________进行的人为基因重组(4)一旦成功,便可________定向DNA分子体外遗传二、基因工程的基本工具分子手术刀/剪刀：分子缝合针/针线：分子运输车/运载体：1、分子手术刀/剪刀——限制性核酸内切酶二、基因工程的基本工具①、来源：②、特点：③、作用化学键：④、切割后产生种DNA片段末端分别为：和。2原核生物(主要是微生物)专一识别一种特定的核苷酸序列，能在特定的切点上切割DNA分子。平末端黏性末端磷酸二酯键注：限制性酶是一大类酶，不是一种酶。限制性核酸内切酶是一种能专一识别一种特定的核苷酸序列，能在特定的切点上切割DNA分子的酶×2、分子缝合针/针线——DNA连接酶二、基因工程的基本工具作用：种类：E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶只能连接黏性末端能连接黏性末端和平末端两条DNA片段，恢复磷酸二酯键•DNA连接酶与DNA聚合酶区别？将双链DNA片断“缝合”起来，实质是恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，不需要模板是将单个核苷酸加到已有的DNA片断，需要模板思考与DNA有关的酶五种相关酶的比较。项目种类作用底物作用部位形成产物限制酶DNA分子磷酸二酯键黏性末端或平末端DNA连接酶DNA片段磷酸二酯键重组DNA分子DNA聚合酶脱氧核苷酸磷酸二酯键子代DNADNA解旋酶DNA分子碱基对间的氢键形成脱氧核苷酸单链DNA(水解)酶DNA分子磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸3、分子运输车——载体二、基因工程的基本工具载体的作用：作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。载体的种类：质粒必需满足的条件：质粒λ噬菌体的衍生物动植物病毒•1）酶的切割位点•2）具备复制能力（复制原点）•3）有标记基因•4）安全质粒必需满足的条件：3、分子运输车——载体二、基因工程的基本工具三、基因工程的操作程序(一)、目的基因的获取(二)、基因表达载体的构建(三)、将目的基因导入受体细胞(四)、目的基因的检测与鉴定核心三、基因工程的操作程序(一)、目的基因的获取1、从基因文库中获取2、用PCR技术扩增目的基因3、人工合成三、基因工程的操作程序(一)、目的基因的获取1、从基因文库中获取(2)、基因文库种类(1)、基因文库概念(区别基因库)：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中存储，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。基因组文库cDNA文库基因组文库和cDNA文库区别三、基因工程的操作程序(一)、目的基因的获取1、从基因文库中获取文库类型cDNA文库基因组文库文库大小小大基因中启动子无有无有基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因物种间的基因交流可以部分可以基因中内含子三、基因工程的操作程序(一)、目的基因的获取2、用PCR技术扩增目的基因①概念：PCR全称为_______________，是一项在生物____复制___________的核酸合成技术②原理：__________聚合酶链式反应体外特定DNA片段DNA双链复制的基本原理PCR技术与DNA复制DNA复制需要什么？模板DNA解旋酶DNA聚合酶4种脱氧核苷酸•PCR技术需要什么？模板DNADNA聚合酶（Taq酶）引物4种脱氧核苷酸三、基因工程的操作程序(一)、目的基因的获取2、用PCR技术扩增目的基因PCR技术扩增过程1、高温变性2、低温退火复性3、中温延伸4、循环：重复上述过程三、基因工程的操作程序(一)、目的基因的获取2、用PCR技术扩增目的基因解开双链接上引物复制延伸三、基因工程的操作程序(二)、基因表达载体的构建•1、目的：2、基因表达载体的组成：3、步骤：使目的基因在受体细胞中能稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能表达和发挥作用目的基因;启动子/终止子;标记基因;复制原点三、基因工程的操作程序(二)、基因表达载体的构建3、步骤：1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个切口，露出黏性末端。2）用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。3）将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）三、基因工程的操作程序(三)、将目的基因导入受体细胞转化：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转化方法：•导入植物细胞•导入动物细胞•导入微生物细胞农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射技术感受态细胞Ca2+处理三、基因工程的操作程序(四)、目的基因的检测与鉴定1.分子检测（分子杂交技术）2.个体生物学水平检测抗原－抗体杂交DNA分子杂交技术－－DNA与DNA杂交分子杂交技术－－DNA与mRNA杂交四、基因工程的应用2、动物与基因工程1、植物与基因工程3、基因工程与医药卫生生产抗虫抗病抗逆植物改良品质提高生长速度、改良品质、生产药物（生物反应器）、移植器官的供体药物生产基因治疗五、蛋白质工程1、为什么要有蛋白质工程2、蛋白质工程的原理自然界中蛋白质不满足人类需求，而基因工程在原则上只能生产自然界已经存在的蛋白质。蛋白质工程实质就是改造蛋白质，或者制造新的蛋白质•２、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（）•Ａ．氨基酸结构B．蛋白质空间结构C．肽链结构D．基因结构课堂练习：Ｄ•３、下列关于蛋白质工程的说法错误的是（）•A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类的需要•B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构•C．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子•D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程Ｂ课堂练习：•５、蛋白质工程的基本流程正确的是（）•①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋白质功能④根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列•A．①②③④B．④②①③•C．③①④②D．③④①②Ｃ课堂练习：二、生物技术伦理问题三、禁止生物武器第二部分生物技术的安全性和伦理问题一、转基因的安全性编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶结合位点终止子原核基因编码区非编码区非编码区启动子与RNA聚合酶结合位点外显子内含子终止子真核基因启动子