高考生物复习第十三单元基因工程第42课时基因工程的应用和蛋白质工程全国公开课一等奖百校联赛示范课赛课.pptx

考纲导学教材研读考点突破,栏目索引,单击此处编辑母版标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,考纲导学教材研读考点突破,栏目索引,考纲导学教材研读考点突破,栏目索引,*,*,考纲导学教材研读考点突破,栏目索引,*,*,考纲导学教材研读考点突破,栏目索引,*,*,考纲导学教材研读考点突破,栏目索引,*,*,单击此处编辑母版标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,江苏版 生物,第42课时基因工程应用和蛋白质工程,第1页,考纲内容,要求,命题特点,备考指南,(1)基因工程应用,B,考查内容:基因工程应,用、转基因生物安全性和伦理性问题、蛋白质工程,考查形式:以选择题或非,选择题形式考查基因工程应用;以选择题形式考查转基因生物安全性和伦理性问题;以选择题形式考查蛋白质工程原理及蛋白质工程与基因工程区分和联络,1.用列表比较法,比较动植物基因工程应用、转基因安全性评价、蛋白质工程与基因工程,2.结合相关病例,分析基因诊疗和基因治疗原理和方法,3.联络细菌、病毒等相关知识,了解生物武器概念及特点,4.联络中心法则相关内容,结合相关图解,了解蛋白质工程原理和设计过程等,(2)转基因生物安全性问题,A,(3)蛋白质工程,A,(4)生物技术中伦理性问题,A,(5)生物武器对人类威胁,A,考纲导学,第2页,考点一基因工程应用,一、植物基因工程应用,1.抗病转基因植物:利用基因工程技术,可将一些,导入小,麦、甜椒或番茄等作物,取得新品种。,2.抗虫转基因植物:科学家已将从苏云金芽孢杆菌中分离出来编码苏云,金杆菌,基因导入植物。其中,发展尤其快速。,3.抗逆转基因植物:科学家已经成功培育出了抗冻转基因番茄,抗盐碱、抗,干旱烟草,抗除草剂农作物等。,教材研读,抗病基因,Bt毒蛋白,抗虫棉,第3页,二、动物基因工程应用,1.改进畜产品品质:如将编码乳糖酶基因导入奶牛基因组后,取得转基,因牛生产出来牛奶中,含量就大大降低。,2.提升动物生长速度:如导入外源,基因取得转基因绵羊,其生长速度显著提升;导入外源生长激素基因取得转基因鲑鱼,在一样,生长周期中,体重显著大于野生鲑鱼。,3.生产药品:如科学家将编码合成人抗凝血酶基因导入山羊乳腺细胞,内,培育出能产生人抗凝血酶山羊乳腺生物反应器。,4.用转基因动物作,供体。,乳糖,生长激素,器官移植,第4页,1.概念:是指利用基因工程技术导入,培育出、能够将,稳定地遗传给后代生物。,2.最突出优点:能打破常规育种难以突破,界限。,四、基因工程和人类健康关系,1.基因工程药品:利用转基因,已经生产出60各种药品,包含细,胞因子、抗体、,、激素等。,2.基因诊疗:又称为DNA诊疗,是采取,方法来判断患者是,否出现了基因异常(如遗传病患者基因缺点)或携带病原体(如乙型肝炎,病毒)等。,3.基因治疗:是指利用正常基因,缺点基因治疗方法,其,三、转基因生物,外源基因,新性状,物种之间,工程菌,疫苗,基因检测,置换或填补,基本步骤包含目标基因转移;目标基因,;,实施。,表示,安全办法,第5页,考点二转基因生物安全性问题,一、转基因生物安全性,1.转基因植物安全性问题:除了要考虑转基因植物食用安全问题外,还,要考虑其对生态系统影响。比如,(1)转基因植物扩散对,有没有影响。(2)导入基因是否会扩散漂移到,体内而造成自然界混乱。(3)若大面积种植转基因植物,其残体分解物、根部分泌物等是否会对,造成大规模负面效应。,2.转基因动物安全性问题:转基因动物对,影响、对生,态系统影响等。,生物多样性,其它物种,生态与环境,人体健康,第6页,1.利用转基因技术,在一些不致病微生物体内插入,或在,一些致病细菌或病毒中插入能反抗普通疫苗或药品基因,就会培育出,新致病微生物或新抗药性增强微生物。这些微生物可能被制造成,、,、毒性更强生物武器。,2.人类基因组计划完成也为生物武器研制创造了条件。比如,对不一样,种群,特征说明,就有可能被用于研制针对特定种群,生物武器。,3.科学技术是一把“双刃剑”,生物科学技术也不例外,它既可能在许多方,面造福人类,也可能,人类。必须要用,和道德规范管,好这把“双刃剑”,这么生物科学才会朝着真正造福于人类方向健康发,展。,二、生物武器危害性,致病基因,轻易储存,便于携带,基因组成,危害,法律,第7页,考点三蛋白质工程,1.概念:,蛋白质工程是指经过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质,并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术,改造,以,改造天然蛋白质,甚至创造出自然界不存在,蛋白质技术。,2.普经过程:先依据新蛋白质预期功效设计相关,进而设,计对应,在此基础上合成可产生新蛋白质相关,序列(基因),再利用,技术合成新蛋白质。,3.关键技术:,是蛋白质工程关键技术。蛋白质工程又被,称为,。,结构与功效,基因,定向,蛋白质结构,氨基酸序列,脱氧核苷酸,基因工程,基因工程,第二代基因工程,第8页,4.依据蛋白质被改造部位多少,能够将这种改造分为,、,和,。“大改”是指依据氨基酸性质和特点,设计并制,造出,全新蛋白质,使之含有特定氨基酸序列、,空间结构和预期功效。“中改”是指改变蛋白质分子中某一个肽段或一,个特定结构域。“小改”是指经过基因工程中定点诱变技术,有目标,地改造蛋白质分子中,1个或几个氨基酸残基,以改进,蛋白质性质和功效。基因,是改变蛋白质结构,关键技术之一。,5.应用,(1)工业生产:如改造酶结构,有目标地提升酶,。,(2)生物工程制药领域:如改造抗体结构。,大改,中改,小改,自然界中不存在,某活性部位,定点诱变技术,热稳定性,第9页,1.(江苏单科,15B)国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注,明可能危害。,(),2.(江苏单科,15D)当前对转基因生物安全性争论主要集中在食用安,全性和环境安全性上。,(),3.转基因作物被动物食用后,目标基因会转入动物体细胞中。,(),4.(江苏单科,13C)种植转基因植物有可能因基因扩散影响野生植物,遗传多样性。,(),5.转入油菜抗除草剂基因,可能经过花粉传入环境中。,(),6.理论上经过对关键氨基酸置换与增删是进行蛋白质工程唯一方,法。,(,),第10页,7.与乳腺生物反应器相比,膀胱生物反应器不受性别等限制,受体起源更广,泛。,(),8.在任何情况下都不发展、不生产生物武器,但可储存少许生物武器用,于研究。,(),9.转基因受体细胞通常限制在遗传上有特定缺点生物上。,(),第11页,突破一基因工程应用,1.植物基因工程应用,考点突破,项目,类型,外源基因类型及举例,结果举例,抗虫转基,因植物,Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等,抗虫水稻、抗虫,棉、抗虫玉米,抗病转基,因植物,(1)抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因;(2)抗真菌基因:几丁质酶基,因、抗毒素合成基因,抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒甜椒,抗逆转基,因植物,抗逆基因:调整细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因,抗盐碱和抗干旱烟草、抗寒番茄、抗除草剂大豆和玉米,改良品质,转基因,植物,优良性状基因:提升必需氨基酸含量蛋白质编码基因、控制番茄成熟基因、与花青素代谢相关基因,高赖氨酸玉米、耐储存番,茄、新花色矮牵牛,第12页,2.动物基因工程应用,项目,类型,外源基因类型及举例,结果举例,提升生长速度转基因动物,外源生长激素基因,转基因绵羊、转基因鲤鱼,改进畜产品品质转基因动物,肠乳糖酶基因,乳汁中含乳糖较少转基因牛,生产药品转基因动物,药用蛋白基因+乳腺蛋白基因开启子等调控组件,转基因动物含有乳腺生物反应器,作器官移植供体转基因动物,导入某种调整因子以抑制抗原决定基因表示或设法除去供体抗原决定基因,无免疫排斥反应转基因克隆猪器官,第13页,3.基因治疗与基因诊疗不一样点,原理,操作过程,进展,基因,治疗,基因重组及,基因表示,利用正常基因导入有基因缺点细胞中,以表示出正常性状来治疗(疾病),临床,试验,基因,诊疗,碱基互,补配对,制作特定DNA探针与病人样品DNA混合,分析杂交带情况,临床,应用,第14页,知能拓展试验注意事项,(1)基因治疗能从根本上治疗遗传病,不能治疗传染病,但因为还未全方面了解,基因调控机制和疾病分子机理,只处于早期试验阶段。,(2)基因治疗并非把健康外源基因导入患者全部细胞中,而只是导入某,些功效细胞中,且是体细胞。,第15页,考向以选择题或非选择题形式考查基因工程应用,1.(江苏南京第三次调研,13,2分)科学家利用生物技术将人生长激素,基因导入小鼠受精卵细胞核中,经培育取得一个转基因小鼠,其膀胱上皮,细胞能够合成并分泌人生长激素,在医学研究及相关疾病治疗方面都,含有主要意义。以下相关叙述错误是,(),A.选择受精卵作为外源基因受体细胞是因为该细胞全能性较高,B.采取DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表示,C.人生长激素基因能在小鼠细胞中成功表示,说明遗传密码含有通用性,D.与乳腺生物反应器相比,膀胱生物反应器不受性别等限制,受体起源更广,泛,第16页,答案B动物基因工程中,选择受精卵作为外源基因受体细胞是因,为该细胞全能性较高,A正确;采取DNA分子杂交技术可检测外源基因在小,鼠细胞内是否稳定存在及是否正常转录,但不能检测其是否翻译,B错误;人,生长激素基因能在小鼠细胞中成功表示,说明遗传密码含有通用性,C正,确;与乳腺生物反应器相比膀胱生物反应器不受性别等限制,受体起源更,广泛,D正确。,第17页,2.(江苏苏、锡、常、镇二模,33,8分)医学研究发觉,番茄红素含有一定,抗癌效果,其合成、转化路径如图一。因为普通番茄合成番茄红素易,发生转化,科学家设计了一个重组DNA(质粒三)能表示出双链RNA(发卡),番茄细胞能够识别侵入双链RNA并将该双链RNA及含有相同序列单,链RNA一起降解,提升了果实中番茄红素含量(图二)。请分析回答以下,问题:,图一:,前体物质,番茄红素,胡萝卜素,叶黄素,脱氢酶番茄红素环化酶,图二:,第18页,(1)表示出“发卡”DNA片段实际上是两个反向连接,基因,因为“发卡”阻止了其在细胞内,(填“转录”或“翻译”)过程,所以提升了果实中番茄红素含量。,第19页,(2)为确保第二个目标基因片段反向连接,处理已开环质粒所用两种限制,酶是,和,。,(3)科学家发觉,培育成功转基因番茄植株对光能利用能力有所下降,据,图一推测可能原因是,为处理此问题,可,以按照乳腺生物反应器原理,在此表示出“发卡”DNA片段前面加入,只在果实中发挥作用,。,(4)去磷酸化是去掉黏性末端最外侧游离磷酸基团。对已开环质粒二,两端去磷酸化主要作用是阻止其,该DNA分子仍能够和目标,基因连接,形成缺乏,个磷酸二酯键重组质粒,随即在细胞中被修,复。,答案(1)番茄红素环化酶翻译,(2),Ecl,Bam,H (3)胡萝卜素叶黄素合成受阻,光反应被抑制开启子,(4)本身成环(本身环化)2,第20页,解析(1)依据题干信息,“发卡”是由重组DNA质粒三表示出来,从质,粒三能够看出,反向重组了两个目标基因片段即番茄红素环化酶基因,转录,形成了发卡状mRNA。因为发卡存在妨碍了tRNA与mRNA结合,从,而妨碍了蛋白质合成,即翻译过程。(2)为确保第二个目标基因片段反向,连接最好使用不一样限制酶切割,分析目标基因上带限制酶种类,由此,可知应选择,Ecl,、,Bam,H两种限制酶。(3)据图一分析可知,图一是关于胡,萝卜素和叶黄素合成机制。由此可推测因胡萝卜素、叶黄素合成受阻,光反应被抑制,使得转基因番茄植株光合能力下降。因为转录时需要RNA,聚合酶,而RNA聚合酶结合位点是开启子部位,所以经处理让发卡DNA,片段只在果实中表示。(4)依据题中信息,去磷酸化是去掉黏性末端最外侧游离磷酸基团,以预防本身环化。因为每一个,DNA,片段有,2,个游离磷酸基团,这么,DNA,分子与目标基因连接后,形成重组质粒中缺乏,2,个磷酸二酯键。,第21页,突破二转基因生物安全性问题,1.转基因生物安全性辨析,关注焦点,正方观点,反方观点,食物安全,有严谨安全性评价、科学家负责态度、无实例无证据,反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新过敏原、营养成份改变,生物安全,(对生物,多样性,影响),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,扩散到种植区之外变成野生种类、成为外来入侵物种、重组出有害病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”,环境安全,(对生态,系统稳定,性影响),不改变生物原有分类地位、降低农药使用、保护农田土壤环境,打破物种界限、二次污染、重组出有害病原微生物、毒蛋白等可能经过食物链进入人体,第22页,2.基因检测引发伦理问题,(1)基因检测优点:经过基因检测能够及早采取预防方法,及早治疗,到达,挽救患者生命目标。,(2)基因检测引发问题及处理方法,问题:当前人类对基因结构及基因间相互作用尚缺乏足够认识,经过基,因检测到达预防疾病目标是很困难,基因检测结果会给受检测者带来,巨大心理压力,个人基因资讯泄露会造成基因歧视。,处理方法:对于基因歧视现象,可经过正确科学知识传输、伦理道德教,育和立法等伎俩处理。,3.经过基因工程可重组出杀伤力更强致病菌,若被不法分子用作生物武,器,将对人类造成巨大威胁。,第23页,知能拓展怎样理性对待转基因技术?,首先认识到转基因技术应用前景是非常辽阔,以基因工程为代表一大批生物技术结果,进入人类生产和生活,尤其是在医药和农业生产上发挥了极大作用。第二,要正视转基因技术带来安全性问题,切实认识到个别有害转基因生物危害性,要趋利避害。第三,要完善对应法令法规,利使用方法制伎俩确保转基因生物安全性。第四,增强科学家法制意识,提升科学家研究道德水平。第24页,考向以选择题形式考查转基因生物安全性问题,1.(江苏镇江高考模拟,19,2分)以下关于当代生物工程技术应用安全性,评价叙述中,正确是,(),A.因为存在生殖隔离,大量种植转基因抗除草剂农作物不存在安全性问题,B.转基因受体细胞通常限制在遗传上有特定缺点生物上,C.中国政府不反对治疗性克隆,能够有限制地进行生殖性克隆研究,D.在任何情况下都不发展、不生产生物武器,但可储存少许生物武器用,于研究,答案B转基因植物与正常植物间不存在生殖隔离,大量种植转基因,抗除草剂农作物存在安全性问题,会造成基因污染,故,A,错误,;,转基因受体细胞通常限制在遗传上有特定缺点生物上,以到达基因治疗目标,故,B,正确,;,中国政府不反对治疗性克隆,反对进行生殖性克隆研究,故,C,错误,;,在任何情况下都不发展、不生产生物武器,也不可储存少许生物武器用于研究,故,D,错误。,第25页,2.以下关于转基因生物安全性叙述,错误是,(),A.种植转基因作物应与传统农业种植区隔离,B.转基因作物被动物食用后,目标基因会转入动物体细胞中,C.种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物遗传多样性,D.转基因植物目标基因可能转入根际微生物,答案B本题主要考查转基因生物安全性相关问题,种植转基因作,物时为了防止基因污染,应与传统农业种植区隔离,故A对;转基因作物被动,物食用后,目标基因会被动物消化,不会转入动物体细胞中,故B错;转基因,植物有可能将基因扩散至野生植物中,从而影响野生植物遗传多样性,故,C对;转基因植物目标基因可能转入根际微生物,故D对。,第26页,突破三蛋白质工程,1.蛋白质工程设计思绪,从预期蛋白质功效出发设计预期蛋白质结构推测应有氨基酸,序列找到相对应脱氧核苷酸序列(基因)利用基因工程伎俩生产所需,蛋白质。,第27页,2.对已知空间结构蛋白质改造方法,改造类型,操作程序,大改,依据氨基酸性质和特点,设计并制造出自然界中不存在全新蛋白质,使之含有特定氨基酸序列、空间结构和预期功效,中改,在蛋白质分子中替换某一个肽段或一个特定结构域,小改,经过基因工程中定点诱变技术,有目标地改造蛋白质分子中某活性部位1个或几个氨基酸残基,以改进蛋白质性质和功效,3.对空间结构不清楚蛋白质改造,(1)方法:采取非定点诱变方法来进行改造蛋白质。,(2)缺点:缺乏像定点诱变技术那样目标性和针对性。,(3)优点:突变位点多,有时会产生意想不到改造效果。,第28页,4.蛋白质工程与基因工程关系,项目,蛋白质工程,基因工程,区,别,过程,预期蛋白质功效设计预期蛋白质结构推测应有氨基酸序列找到相对应脱氧核苷酸序列合成DNA表示出蛋白质,获取目标基因构建基因表示载体将目标基因导入受体细胞目标基因检测与判定,实质,定向改造或生产人类所需蛋白质,定向改造生物遗传特征,以取得人类所需生物类型或生物产品,结果能够生产自然界没有蛋白质,生产自然界中已经有蛋白质,联络,蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来第二代基因工程;基因工程中所利用一些酶需要经过蛋白质工程进行修饰、改造,第29页,知能拓展蛋白质工程与基因工程判断方法,(1)对基因操作方法:假如仅将基因用限制酶从DNA片段中切割下来,没,有经过对编码蛋白质基因碱基序列进行修饰、加工,或仅对其调控序,列进行加工,则属于基因工程;假如将目标基因经过了一些实质性改造,如对编码蛋白序列进行了碱基对替换或增添或去除,则属于蛋白质工程。,(2)目标基因合成方式:基因工程和蛋白质工程都能够反转录合成目标基,因,或依据蛋白质氨基酸序列先合成mRNA,再合成目标基因。假如合成,目标基因时mRNA或氨基酸序列没有经过改造,则为基因工程;假如合成目,基因时mRNA或氨基酸序列经过了改造且mRNA或氨基酸序列是依据,蛋白质预期功效人工设计,则为蛋白质工程。,(3)合成蛋白质种类:假如合成蛋白质是天然蛋白质,则是基因工程;假如,合成蛋白质和天然蛋白质有差异,甚至是自然界中所没有,则为蛋白质,工程。,第30页,考向一以选择题形式考查蛋白质工程原理和过程,1.(江苏三模,9,2分)以下关于蛋白质工程说法不正确是(),A.蛋白质工程能将人抗体一些区段替换鼠单克隆抗体区段,降低鼠单克,隆抗体免疫原性,B.蛋白质工程可对酶催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性等加,以改变,C.理论上经过对关键氨基酸置换与增删是进行蛋白质工程唯一方法,D.蛋白质工程崛起主要是工业生产和基础理论研究需要,第31页,答案C蛋白质工程类型主要有两种:一是从头设计,即完全按照人,意志设计合成蛋白质;二是定位突变与局部修饰,即在已经有蛋白质基础,上,只进行局部修饰,经过造成一个或几个碱基定位突变,以到达修饰蛋,白质分子结构目标,A正确;蛋白质工程能够在已经有蛋白质基础上,只进,行局部修饰,经过造成一个或几个碱基定位突变,以到达修饰蛋白质分子,结构目标,蛋白质工程可对酶催化活性、底物专一性、抗氧化性、热,变性等加以改变,B正确;蛋白质工程崛起主要是工业生产和基础理论研,究需要,D正确。,2.(江苏铜山中学阶段测试,15,2分)以下关于蛋白质工程说法正确,是,(),A.蛋白质工程以基因工程为基础,B.蛋白质工程就是酶工程延伸,第32页,C.蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造,D.蛋白质工程只能生产天然蛋白质,答案A由蛋白质工程定义可知,蛋白质工程是以基因工程为基础,又称为第二代基因工程。蛋白质工程不但能生产天然蛋白质,还能够根,据需要改造控制蛋白质合成对应基因中脱氧核苷酸序列或人工合成所,需要自然界原本不存在基因片段,从而合成自然界中原来不存在蛋,白质。,第33页,考向二以选择题形式考查基因工程和蛋白质工程关系,3.以下相关基因工程和蛋白质工程叙述,正确是,(),A.基因工程需对基因进行分子水平操作,蛋白质工程不对基因进行操作,B.基因工程合成是天然存在蛋白质,蛋白质工程合成能够不是天然,存在蛋白质,C.基因工程是分子水平操作,蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)操作,D.基因工程完全不一样于蛋白质工程,答案B蛋白质工程是先设计蛋白质结构与功效,再反推其基因结,构,然后从基因水平进行改造,从而对蛋白质进行改造或制造出自然界没,有蛋白质,二者都是从分子水平进行操作,但基因工程只能合整天然存,在蛋白质。,第34页,4.(江苏连云港赣榆期中,15,2分)以下相关基因工程和蛋白质工程叙,述,正确是,(),A.经过基因工程产生蛋白质都符合人类需要,B.经过基因工程能得到自然界中不存在蛋白质,C.蛋白质工程通常是对蛋白质结构进行直接改造,D.蛋白质工程能够创造新、自然界中不存在蛋白质,答案D基因工程通常是以改造生物遗传特征为目标,所以基因工,程产物不一定是人类需要蛋白质,A错误;基因工程中目标基因通常,是天然,它控制合整天然蛋白质,所以基因工程取得是自然界原有蛋,白质,B错误;蛋白质工程并不是直接改造蛋白质结构,而是改造某种基因,从而对这种基因控制合成蛋白质进行改造,C错误;蛋白质工程能够创造,新、自然界中不存在蛋白质,D正确。,第35页,