资源简介

(共20张PPT)
第36讲
基因工程和生物技术的
安全性与伦理问题
第一课时
2
1
3
重组DNA技术的基本工具
基因工程的基本操作程序
考点梳理
基因工程的应用和蛋白质工程
知识梳理
DNA的复制相关计算
神经调节和体液调节的关系
4
生物技术的安全性与伦理问题
重组DNA技术的基本工具
考点1
1. 基因工程
（1）概念：是指按照人们的愿望，通过 转基因 等技术，赋予生物 新的遗传特性，
创造出更符合 人们需要 的新的生物类型和生物产品。
从技术操作层面看，由于基因工程是在 DNA分子水平 上进行设计和
施工的，因此又叫作 重组DNA技术 。
（2）水平：
（3）原理：
（4）优点：
分子水平
基因重组
克服远缘杂交不亲和的障碍（与杂交育种相比），
定向改造生物的遗传性状 （与诱变育种相比）。
2. 重组DNA技术的基本工具
（1）限制性内切核酸酶（限制酶）——“分子手术刀”
（2）DNA连接酶——“分子缝合针”
（3）基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
3种工具，其中有2种工具酶
2. 重组DNA技术的基本工具
（1）限制性内切核酸酶（限制酶）——“分子手术刀”
① 来源：主要是原核生物。
② 作用特点： 具有专一性
a. 识别双链DNA分子的特定核苷酸序列。
b. 使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
③ 作用结果：产生黏性末端或平末端。
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸
组成，也有少数限制酶的识别序列由
4个、8个或其他数量的核苷酸组成。
中轴线两侧的双链DNA上的碱基是
反向对称重复排列的 。
（1）应选择酶切位点位于目的基因两端的限制酶
（2）为避免目的基因及质粒的自身环化、反向连接，
也可使用不同的限制酶切割目的基因所在片段和质粒（双酶切）。
（3）切割质粒的限制酶不能同时切开质粒上的所有标记基因，
即至少要保留一个标记基因，以用于重组DNA的鉴定和筛选。
1. 限制酶的选择方法
2. 重组DNA技术的基本工具
（2）DNA连接酶——“分子缝合针”
① 作用： 将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子。
② 种类
常用类型 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
来源 大肠杆菌 T4噬菌体
功能 只“缝合” 黏性末端 “缝合”黏性末端和平末端(效率较低)
结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，如图：
与DNA有关的四种酶
项目 限制酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 解旋酶 DNA水解酶
作用底物 DNA分子 DNA分子片段 脱氧核苷酸 DNA分子 DNA分子
作用部位 磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键 氢键 磷酸二酯键
作用结果 形成黏性末端 或平末端 形成重组 DNA分子 形成新的 DNA分子 形成单链 DNA分子 将DNA片段水解成单个
脱氧核苷酸
2. 重组DNA技术的基本工具
（3）基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
① 作用：将外源基因送入受体细胞。
② 常用载体：质粒、噬菌体、动植物病毒。
③ 最常用载体：质粒。
a. 本质：裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，
并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。
b. 特点：有一个至多个限制酶切割位点，便于限制酶识别切割；
能自我复制，或整合到受体DNA上同步复制；
有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选。
基因工程操作中，真正被用作载体的质粒都是天然质粒的基础上进行过人工改造的
① 对受体细胞无害；
② 有一个至多个限制酶切割位点；
③ 有特殊的标记基因；
④ 能自我复制或能整合到宿主DNA上
标记基因通常有：
① 抗生素的抗性基因，如：抗氨苄青霉素基因、抗四环素基因
② 荧光蛋白基因，如： 绿色荧光蛋白基因、红色荧光蛋白基因
重组DNA导入受体细胞不是100%，而且导入率较低
1. 下列有关基因工程和酶的相关叙述，正确的是(　　)
A．同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，因此不具备专一性
B．运载体的化学本质与载体蛋白相同
C．限制酶不能切割烟草花叶病毒的核酸
D．DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键
C
精题精练
A．重组 DNA 技术所用的工具酶是限制酶、DNA 连接酶和运载体
B．只有用同种限制酶切割DNA 产生的黏性末端才能互补
C．用图中质粒和外源基因DNA
构建重组质粒，可使用SmaⅠ切割
D．使用 EcoRⅠ同时处理质粒和外源DNA，
可能会发生质粒或者目的基因的自身环化
2. 下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，
图 1、图 2 中箭头表示相关限制酶的酶切位点。下列说法正确的是(　　)
限制酶 BamHⅠ HindiⅡ EcoRⅠ SmaⅠ
识别序列及切割位点 G↓GATC　C C　CTAG↑G A↓AGCT　T T　TCGA↑A G↓AATT　C C　TTAA↑G CCC↓GGG
GGG↑CCC
D
精题精练
3. DNA的粗提取与鉴定的原理
（1）提取原理
① 依据DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，初步分离DNA和蛋白质
② DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液
（2）鉴定原理：DNA+二苯胺（沸水浴）→ 蓝色
（3）试剂
① 研磨液
② 体积分数为95%的酒精：
③ 2mol/L 的NaCl溶液：
④ 二苯胺试剂：
⑤ 蒸馏水
析出DNA
溶解DNA
鉴定DNA，要现配现用
4. DNA的粗提取与鉴定操作流程
（1）破碎细胞：称取洋葱 → 切碎 → 倒入10 mL研磨液 充分研磨
　 ↓
（2）去除杂质：
↓
（3）DNA的析出：
↓
（4）DNA的鉴定：
↓
（5）结果：甲试管变蓝色，乙试管不变色
用纱布过滤洋葱研磨液 → 滤液放入4 ℃冰箱静置或倒入塑料
离心管离心 → 取上清液
加等体积、预冷的酒精溶液(体积分数为95%) → 静置 →
用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物，用滤纸吸去水分或
倒入塑料离心管离心，弃上清液，将管底沉淀物晾干
取甲、乙两支试管，分别加入2 mol/L的NaCl溶液5 mL
→ 将丝状物或沉淀物溶于甲试管的NaCl溶液中
→ 分别加入4 mL二苯胺试剂，混合均匀后将试管置于沸水中加热5min
→ 冷却后观察两试管中溶液颜色变化
滤液中可能含有DNA、RNA
以及蛋白质、脂质、糖类
1. 下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是(　　)
A．羊的成熟红细胞可作为提取DNA的材料
B．提取植物细胞的DNA时，需要加入一定量的洗涤剂和食盐
C．预冷的酒精溶液能抑制核酸水解酶活性，防止DNA水解
D．在沸水浴条件下，DNA与二苯胺反应呈现蓝色
A
精题精练
（1）制备新冠病毒疫苗时，需将获得的目的
基因转入转移载体pShuttle质粒，图中的目
的基因应选用 _______________________________。
不能直接从2019nCoV的基因组中获取目的基因，
理由______________________________________________。
（2）pAdEasy质粒可表达出腺病毒，除了启动子、终止子、复制原点外，其相关
基因序列还包含________________________，过程①需要的酶是 ________________。
2. 新型冠状病毒（2019nCoV，一种RNA病毒）的S蛋白和
N蛋白都是诱发机体免疫反应的主要抗原。病毒载体疫苗是研制新冠病毒疫苗的
技术路线之一，下图是生产重组腺病毒疫苗的流程。回答下列问题：
编码S蛋白的基因或N蛋白的基因
2019nCoV的基因组为RNA，不能转移至质粒上
病毒基因(组)、标记基因
限制酶和DNA连接酶
精题精练
（3）若PacⅠ酶在过程②中使用，该酶所作
用的化学键是____________。线性pAd需要转
入特定细胞才能产生重组腺病毒，理由是
________________________________________________。
据图分析，与重组pAd相比，线性pAd对人体相对
安全，理由是 ________________________________________________。
（4）通常将重组腺病毒进行___________，可使人获得新冠病毒的免疫力。
2. 新型冠状病毒（2019nCoV，一种RNA病毒）的S蛋白和
N蛋白都是诱发机体免疫反应的主要抗原。病毒载体疫苗是研制新冠病毒疫苗的
技术路线之一，下图是生产重组腺病毒疫苗的流程。回答下列问题：
磷酸二酯键
基因的表达需要细胞提供场所、原料和酶等条件
线性pAd缺失复制原点，不会在宿主细胞内复制
肌肉注射
精题精练
谢谢
21世纪教育网（www.21cnjy.com)
中小学教育资源网站
兼职招聘：
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/admin

展开更多......

收起↑