2023年世纪教育网（教学课件）.ppt

考纲要求 专题九 生物科技与技术实践 内容 要求 1基因工程 基因工程的诞生 基因工程的原理及技术 基因工程的应用 蛋白质工程 2克隆技术 植物的组织培养 动物的细胞培养与体细胞克隆 细胞融合与单克隆抗体 3胚胎工程 动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础 胚胎干细胞的移植 胚胎工程的应用 4.生物技术的安全性和伦理问题 转基因生物的安全性 生物武器对人类的威胁 生物技术中的伦理问题 5.生态工程 阐述生态工程的原理 生态工程的实例 6.酶的应用 酶的存在与简单的制作方法 酶活力测定的一般原理和方法 酶在食品制造和洗涤等方面的应用 制备和应用固相化酶（1）能独立完成“生物知识内容表”所列实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验的方法和技能进行综合运用（2）具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理（3）能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订 7.生物技术在食品加工及其他方面的应用（1）从生物材料中提取某些特定的成分（2）运用发酵加工食品的基本方法（3）测定食品加工中可能产生的有害物质（4）植物的组织培养（5）蛋白质的提取和分离（6）PCR 技术的基本操作和应用 合成合成 逆转录逆转录 基因工程基因工程 目的基因的获取目的基因的获取:分为直接别离基因、人工合分为直接别离基因、人工合成基因。成基因。人工合成法 反转录法 mRNA 单链 DNA 双链DNA 专一性强，目的基因不含内含子 操作麻烦，mRNA存在的时间短，技术要求高 根据已知氨基酸序列合成 通过测出的核苷酸序列，利用化学方法合成 专一性最强，目的基因不含内含子，可以合成自然界中不存在的基因 目前，复杂的、尚不知核苷酸序列的基因不能合成 基因表达载体的构建方法 重组DNA（环状重组质粒）同一种限制酶切割同一种限制酶切割 带有黏性 带有相同黏性末端的 末端切口 目的基因片段 载体（质粒）DNA分子（含目的基因）DNADNA连接酶连接酶 将目的基因导入受体细胞 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 常用 方法 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法 显微注射技术 感受态细胞法(用Ca2+处理)受体 细胞 受精卵 体细胞 (需经组织 培养)受精卵 原核细胞 目的基因的检测与鉴定 导入检测:DNA 分子杂交技术,即使用放射性同位素标记的含目的基因的 DNA 片段作探针检测。转录检测:分子杂交法,即目的基因表达检测 作探针与 mRNA 杂交 翻译检测:抗原抗体杂交法 个体生物学水平鉴定:转基因生物是否具有抗性或转基因产品的功能活性。细胞工程 细胞工程包括动物细胞工程和植物细胞工程。植物组织培养 植物组织培养的理论根底是细胞的全能性。植物组织培养可培育繁殖速度快而且无病毒的植株,还可以通过大规模的植物、细胞培养来生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等,另外，还可用植物组织培养方法形成的胚状体,包裹上人工种皮,制成人工种子。过程名称 过程 形成体特点 条件 脱分化 由外植体形成愈伤组织 排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团 离体 提供营养物质(有机 物、无机物)提供激素(生长素和细胞分裂素)提供其他适宜条件 再分化 由愈伤组织成为 幼苗或胚状结构 有根、芽或有生根发芽的能力 植物组织培养与动物细胞培养 项目 原理 培养基 结果 培养目的 植物组 织培养 细胞的全能性 固体：营养物质、激素 培养成植株 快速繁殖,培育无病毒植株等 动物细 胞培养 细胞的增殖 液体:营养物质、动物血清等 培育成细胞系或细胞株 获得细胞的产物或细胞等 植物体细胞杂交和动物细胞融合 项目 细胞融合原理 细胞融合方法 诱导手段 用途 植物体 细胞 杂交 细胞膜的流 动性 去除细胞壁后 诱导原生质体 融合 离心、电刺激、聚乙二醇等试剂诱导 克服远缘杂交 不亲和,获得杂种植株 动物细 胞融合 细胞膜的流 动性 使细胞分散后,诱导细胞融合 离心、电刺激、聚乙二醇、灭活病毒等试剂诱导 制备单克隆抗 体的技术 单克隆抗体制备过程中的两个核心问题 为何制备单克隆抗体要将单个 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合 体内的 B 淋巴细胞数目很多,可以产生多达百万种以上的特异性抗体,这些抗体主要存在于动物体血清中,也存在于组织液及外分泌液中。如果从动物血清中别离出所需要的抗体,不仅获得的抗体产量低,而且抗体的特异性差,纯度低,反响不灵敏。如果利用单个 B 淋巴细胞通过无性繁殖,就可产生大量单一抗体,但 B 淋巴细胞在体外不能无限增殖(从动物细胞培养的过程可以理解,单个细胞要度过两次“危机几乎是不可能的),这就需要利用肿瘤细胞无限增殖的特点,将单个 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,可以使杂种细胞具有两个亲本的遗传特性,也就是既具有无限增殖的特点,又能产生单一抗体。制备过程中为何须经两次筛选制备过程中为何须经两次筛选 第一次筛选是在第一次筛选是在 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后合之后,因为有三种融合情况因为有三种融合情况:B 淋巴细胞与淋巴细胞与 B 淋巴细胞融合淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合。而只有而只有 B 淋巴淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞才是需要的杂种细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞才是需要的杂种细胞细胞。第二次筛选是在杂交瘤细胞中筛选出能第二次筛选是在杂交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞产生所需抗体的杂交瘤细胞。胚胎移植 胚胎移植的供体和受体必须是同种生物,同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种,供体那么为优良的品种。胚胎移植的意义:大大缩短了供体本身的繁殖周期,充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。“生物技术实践知识网络建构 微生物的培养 生物技术在食品加工等方面的应用 生物技术在食品加工等方面的应用 生物技术在食品加工等方面的应用 成分 类型 消毒 灭菌 配制培养基 倒平板 接种 培养 临时保藏 永久保藏 灭菌 培养基 无菌技术 基本技术 菌种保藏 固定化酶 生物技术实践 酶的研究应用 酶的制备 酶活力的测定 果胶酶的应用 加酶洗衣粉 固定化细胞技术 制作果酒 制作果醋 制作腐乳 制作泡菜 测定亚硝酸盐的含量 方法 方法 优点 应用 原理 反应式 发酵条件 制作流程 配制溶液 制备标准显色液 制备样品处理液 比色 微生物的利用 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 纤维素分解菌的筛选流程 菌株筛选 统计菌落数目 设置对照 土壤取样 选择培养 梯度稀释 涂布平板 挑选菌落 微生物的培养 生物技术在食品加工等方面的应用 制 作 原 理 果酒和果醋制作 腐乳的制作 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量 果酒:无氧呼吸 果醋:有氧呼吸 多种微生物发酵 泡菜制作:乳酸菌无氧呼吸 亚硝酸盐检测：在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后,与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料 实验流程图 让豆腐上长 出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制 操 作 提 示 材料的选择与处理;防止发酵被污染;控制好发酵条件 控制好材料 的用量;防止杂菌污染 泡菜坛的选择;腌制的条件;测定亚硝酸盐含量的操作 切分成条状或片状 原料加工 修整、洗涤、晾晒 加盐、盐水冷却、加入调味料、装坛 发酵 成品 亚硝酸盐的含量 果醋 冲洗 榨汁 酒精发酵 醋酸发酵 果酒 挑选葡萄 植物芳香油三种提取方法 提取方法 实验原理 方法步骤 适用范围 水蒸气 蒸馏 利用水蒸气将挥发 性较强的植物芳香 油携带出来 水蒸气蒸馏 分离油层 除水过滤 适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油 压榨法 通过机械加压,压榨出果皮中的芳香油 石灰水浸泡、漂洗 压榨、过滤、静置 再次过滤 适用于柑橘、柠檬等 易焦糊原料中芳香油的提取 有机溶 剂萃取 使芳香油溶解在有 机溶剂中,蒸发溶剂后就可获得芳香油 粉碎、干燥 萃取、过滤 浓缩 适用范围广,要求原 料的颗粒要尽可能细小,能充分溶解在有机溶剂中 直接使用酶与固定化酶 类型 优点 不足 直接使用酶 催化效率高,低耗能,低污染 对环境非常敏感,易失活;难回收,不能再次利用,与产物混在一起,可能影响产品质量 固定化酶 酶与产物分开,可反复利用 一种酶只能催化一种化学反应,生产实践中,很多产物的形成是通过一系列的酶促反应得到的 例1 制备单克隆抗体所采用的细胞工程技术包括 细胞培养 细胞融合 胚胎移植 细胞核移植 B.C.D.A 例2 以下关于细胞工程的表达，错误的选项是 A.电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合 B.去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理 C.小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体 D.某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两品种杂交后代的染色体数目相同 D 例3 以下有关植物细胞与组织培养的表达中，错误的选项是 A.花药、胚不能作为组织培养的材料 B.植物细胞具有全能性 C.外植体是指用于培养的植物组织或器官 D.外植体可诱导出愈伤组织 A 例4 不同的微生物对营养物质的需要各不相同。以下有关一种以CO2为唯一碳源的自养生物营养的描述中，不正确的选项是 A.氮源物质为该微生物提供必要的氮素 B.碳源物质也是该微生物的能源物质 C.无机盐是该微生物不可缺少的营养物质 D.水是该微生物的营养要素之一 B 例5 利用细胞工程方法，以SARS病毒核衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体。以下相关表达正确的选项是 A.用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，产生的血清抗体为单克隆抗体 B.体外培养单个效应B细胞可以获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体 C.将等量效应B细胞和骨髓瘤细胞混合，经PEG诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞 D.利用该单克隆抗体与SARS病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可诊断出病毒感染者 D 例6 以下有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的选项是 A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 B.限制性内切酶的活性受温度影响 C.限制性内切酶能识别和切割RNA D.限制性内切酶可从原核生物中提取 C 例7 利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。以下选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是 A.棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA C.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列 D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 D 例8 单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。以下关于单克隆抗体的表达，错误的选项是 A.特异性强，灵敏度高 B.与抗癌药物结合可制成“生物导弹 C.体外培养B淋巴细胞可大量分泌单克隆抗体 D.由效应B细胞与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞分泌 C 例9 以下关于基因工程应用的表达，正确的选项是 A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因 B.基因诊断的根本原理是DNA分子杂交 C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒 D.原核基因不能用来进行真核生物的基因改进 B 例10 在某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最正确方法是 A.用mRNA为模板逆转录合成DNA B.以4种脱氧核苷酸为原料人工合成 C.将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选 D.由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA B 例11 【现代生物科技专题】天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请答复以下问题：1将淀粉酶基因切割下来所用的工具是_，用_将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，下一步将该DNA分_，以完成工程菌的构建。解析：基因工程的步骤是：获取目的基因、目的基因与运载体结合、目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定。用限制酶将目的基因切割下来，再用DNA连接酶连接形成重组DNA分子，将重组DNA分子导入酿酒酵母菌细胞中。限