2023届高三生物第一轮复习：基因工程与生物技术的安全性及伦理道德 课件

这是一份2023届高三生物第一轮复习：基因工程与生物技术的安全性及伦理道德 课件，共52页。PPT课件主要包含了物理和化学性质，NaCl溶液，二苯胺，2操作流程，DNA的热变性，大小和构象，微量移液器，离心管，磷酸二酯键，DNA单链等内容，欢迎下载使用。
(1)基本原理 ①原理：利用DNA、RNA、蛋白质和脂质等在　　　　　　　方面的差异，提取DNA，去除其他成分。 ②DNA的性质：DNA不溶于　　，但某些蛋白质溶于　　；DNA能溶于2 ml·L－1的　　　　　。 ③DNA的鉴定：在一定温度下，DNA遇　　　试剂会呈现蓝色。
1.DNA的粗提取与鉴定
一.DNA的粗提取与鉴定和DNA片段的扩增与电泳鉴定
例1.下列利用洋葱进行“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是（ ）A.将研磨液加入切碎的洋葱，充分研磨后过滤，要弃去上清液B.采用体积分数为95%酒精溶液析出DNA的方法可去除部分杂质C.用塑料离心管是因为用玻璃离心管容易破损D.将白色丝状物溶解在NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后振荡，观察颜色变化
例2.下图是“DNA的粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示意图。下列相关叙述不正确的是（ ）A.选用植物细胞提取DNA时需先研磨破碎细胞B.图2所示实验操作中有一处明显错误，可能导致试管2中蓝色变化不明显C.图1所示操作的原理是DNA不能溶于酒精，而蛋白质等杂质能溶于酒精D.图2试管1的作用是证明物质的量浓度为2 ml/L的NaCl溶液遇二苯胺试剂出现蓝色
(1)实验基础 ①PCR原理：利用了　　　　　　原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。 ②电泳：DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷　　的电极移动，这个过程就是电泳。 ③PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的　　　　　 等有关。
2.DNA片段的扩增及电泳鉴定
(2)PCR实验操作步骤
（3）.PCR技术的过程
强化.(2020·江苏卷，33)如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法，简捷地分析出已知序列两侧的序列，具体流程如图
(2)步骤Ⅱ用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3′－羟基与5′－磷酸间形成________ ；PCR循环中，升温到90 ℃是为了获得________；Taq DNA聚合酶的作用是催化_________________________ 。
游离的脱氧核苷酸连接到引物3’端，合成DNA子链。
(3)若如表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物，步骤Ⅲ选用的PCR引物必须是________(从引物①②③④中选择，填编号)
例3.利用PCR可以在体外进行DNA片段的扩增，下列有关“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的相关叙述，错误的是（ ）A.PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压蒸汽灭菌处理B.PCR利用了DNA的热变性原理C.PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后，迅速融化D.在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换
例4.利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。下列叙述错误的是 A.用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列B.设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对而造成引物自连C.复性温度过高可能导致PCR反应得不到任何扩增产物D.第四轮循环产物中同时含有引物A和引 物B的DNA片段所占的比例为15/16
例5.(2022·扬州市高三期中)实时荧光RT－PCR可用于RNA病毒的核酸检测，其原理是：在PCR复性过程中探针和引物一起与模板结合，探针两侧分别带有荧光基团和抑制荧光发出的淬灭基团，新链延伸过程中，DNA聚合酶会破坏探针，导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。利用RT－PCR进行核酸检测的相关过程如图所示。下列说法错误的是 （ ）
下列说法错误的是（ ）A.做RT－PCR之前，需要先根据cDNA的核苷酸序列合成引物和探针B.RNA不能作为PCR扩增的模板，故需要将样本中的RNA逆转录为DNA后再进行扩增C.若检测结果有强烈荧光信号发出，说明被检测者没有感染病毒D.病毒的检测还可以检测病毒表面的物质或病毒引发产生的抗体，其原理都是抗原—抗体杂交
(3)DNA的电泳鉴定
①为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行　　　　处理。②每吸取一种试剂后，移液器上的　　 都必须更换。③电泳时，DNA分子的相对分子质量越大，受到的阻力越　 ，迁移速率越　 ，DNA分子的相对分子质量越小，受到的阻力越　 ，迁移速率越　 。
PCR技术和DNA复制的比较
强化. 苯丙酮尿症是由PH基因编码的苯丙氨酸羟化酶异常引起的一种遗传病。已知人群中染色体上PH基因两侧限制酶MspⅠ酶切位点的分布存在两种形式（图1）。一对夫妻婚后生育了一个患有苯丙酮尿症的孩子，②号个体再次怀孕（图2）。为确定胎儿是否正常，需要进行产前诊断，提取该家庭所有成员的DNA经MspⅠ酶切后进行电泳分离，并利用荧光标记的PH基因片段与酶切片段杂交，得到DNA条带分布情况如下图3所示。下列说法错误的是（ ）
A．①号个体23Kb的DNA条带中一定含有正常PH基因B．②号个体19Kb的DNA条带中一定含有正常PH基因C．④号个体为PH基因杂合体的概率为1/3D．推测④号个体一定不是苯丙酮尿症患者
①和②的异常基因在23Kb片段内，④表型正常
1.概念:按照人们的意愿，把一种生物的某种 出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里， （定向/不定向）地改造生物的遗传性状。2.别名: 。3.原理: 。4.操作对象: 。5.操作水平: 。6.操作环境: 生物 （体内/体外）进行7.结果： 。 8.优点： （1） 。 （2） 等。
基因拼接技术或DNA重组技术
创造出符合人们需要的生物类型和生物产品
定向改造生物性状（目的性强）
克服远缘杂交不亲和的障碍
(2021·全国乙卷)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示。
回答下列问题：(1)常用的DNA连接酶有E．cli DNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中_________________酶切割后的DNA片段可以用E．cli DNA连接酶连接。 上图中 酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是_____________。
EcR Ⅰ、Sma Ⅰ、Pst Ⅰ、EcR Ⅴ　
EcR Ⅰ、Pst Ⅰ
(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能________；质粒DNA分子上有 ，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是____________。(4)表达载体含有启动子，启动子是指 __________________。
RNA聚合酶识别和结合的部位
1.限制性内切核酸酶(也称“限制酶”)
二.基因操作基本的工具
2.用限制酶切割时需注意的事项①获取目的基因和切割载体时, 通常使用同种限制酶,目的是 。但是使用该法缺点是容易发生 ，为了避免上述情况发生，可采取的措施是 。②获取一个目的基因需限制酶切割 次,共产生 个游离的磷酸基团。
为了产生相同的黏性末端，便于连接
分别使用两种限制酶去切割目的基因和运载体
目的基因、质粒的自身环化以及目的基因与质粒反向连接
例6.①用图1中的质粒和图2中的外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是 。②构建重组质粒时，最好选择限制酶BamHⅠ、HindⅢ处理质粒、外源DNA，这样做的目的是 。
SmaⅠ会破坏质粒中的抗性基因以及破坏目的基因
确保目的基因与质粒的定向连接
③不能选择其他限制酶的理由分别是： 。
若选EcRⅠ会破坏质粒的复制原点；若选SmaⅠ/HindⅢ，则构建的重组质粒没有标记基因或复制原点
教材隐性知识：(1)源于选择性必修3 P71“旁栏思考”：①原核生物中存在限制酶的意义是什么？
原核生物中限制酶的作用是切割外源DNA以保证自身安全，防止外来病原物的危害。
②限制酶来源于原核生物，为什么不能切割自己的DNA分子？
限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰（甲基化），使限制酶不能将其切开。
能够在宿主细胞中自我复制并稳定保存
2.基因表达载体的构建
3.将目的基因导入受体细胞
4.目的基因的检测与鉴定
获取目的基因的常用方法：1.从基因文库中获取目的基因2.人工合成目的基因
植物细胞：农杆菌转化法(常用）、基因枪法、花粉管通道法动物细胞（受精卵）：显微注射法微生物细胞：感受态细胞法
检测方法：1.分子水平：DNA分子杂交法、分子杂交法、抗原－抗体杂交法2.个体水平：抗虫鉴定 抗病鉴定、活性鉴定等
三.基因工程的基本操作程序
获取目的基因的常用方法：
基因组DNA文库与cDNA文库的比较
(2)人工合成法： ②化学合成法 A.蛋白质工程运用化学合成法合成目的基因的基本途径是 → → → . B.化学法合成的目的基因 （含/不含）内含子、启动子和终止子？ 。C.若是控制同一种蛋白质合成的目的基因，利用化学合成法合成的基因可能有 （一种/多种）；理由是 。
找到对应的脱氧核苷酸序列
参与翻译的mRNA序列是由编码序列转录而来的
遗传密码具有简并性或一种氨基酸可能由多个密码子决定
(3)利用PCR技术扩增目的基因
①概念：PCR全称为 ，是一项在生物 （体内/体外）复制特定DNA片段核酸合成技术②原理： 。③前提：要有一段 ，以便根据这一序列合成 。④引物的化学本质：是一小段 ；它是以 为模板，在 酶的作用下合成的⑤两种引物与模板链如何配对？ 。
已知目的基因的核苷酸序列
引物的5′端与模板链3′端互补配对
1.基因工程在农牧业方面的应用
2.基因工程在医药卫生领域的应用
（1）乳房（乳腺）生物反应器： 。 ①具体做法：将 基因与 等调控组件重组在一起，通过 方法，导入哺乳动物的 中，将其送入母体，使其发育成转基因动物。②目的基因可在乳腺细胞中表达，其他组织细胞中含有该目的基因吗？ 。理由是： 。③若是膀胱生物反应器，为何更容易得到目的基因的产物的原是 。
转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需药品
因为它们都是由同一个受精卵分裂、分化而来的
不受性别和发育时期的限制
(2)用转基因动物做器官移植的供体
①供体动物： 。②存在难题：存在 反应。③解决办法：将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制 的表达，或设法除去 ，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
3.基因工程在食品工业方面的应用
以满足人类生产和生活的需求
二.蛋白质工程的原理和应用
例7.胰岛素可用于治疗糖尿病，但胰岛素注射后易在皮下堆积，需较长时间才能进入血液，进入血液后又易被分解，因此治疗效果受到影响。下图是新的速效胰岛素的生产过程，有关叙述错误的是 （ ）A.新的胰岛素的预期功能是构建新胰岛素模型的主要依据B.新的胰岛素生产过程中不涉及中心法则C.若用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用Ca2＋处理大肠杆菌D.新的胰岛素功能的发挥必须依赖于蛋白质正确的高级结构
例8.(2020·山东，25)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变品系。(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是______________________________，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为_____。
限制性内切核酸酶和DNA连接酶
(2)根据启动子的作用推测，Wx基因启动子序列的改变影响了_________________________________，从而改变了 Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列_______(填“发生”或“不发生”)改变，原因是_________________________________________。
RNA聚合酶与启动子的识别和结合
编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子
(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响，科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA (Wx mRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA，经 过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性的扩增出Wx基因的cDNA，原因__________________。
引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与Wx基因的cDNA特异性结合)
(4)各品系Wx mRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯性最强的品系为 ，原因是________________________________________________。
品系3的Wx mRNA量最少，控制合成的直链淀粉合成酶的量最少，直链淀粉合成量最少，糯性最强