专题十二现代生物科技专题详解演示文稿
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现代生物技术简介(课件)
4 发酵工程 4.1 发酵工程概况
4.2 微生物发酵过程 4.3 发酵操作方式及工艺控制 4.4 发酵设备 4.5 下游加工过程 4.6 固体发酵 4.7 典型产品的发酵生产
5 酶工程
5.1 酶的发酵生产
5.2 酶的分离纯化
5.3 酶分子的改造
5.4 生物催化剂的固定化
本书主要讨论现代生物技术。
1．1 生物技术的含义
1．1．1、生物技术的定义
生物技术(biotechnology）， 也称生物工程(bioengineering) 是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程
技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的 设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所 需产品或达到某种目的。
高竞争，时效性的竞争非常激烈；
高风险，由于竞争的激烈，必然带来高风险； 高势能，对国家的政治、经济、文化和社会发展有
很大的影响，具有很强的渗透性和扩散性，有着很 高的态势和潜在的能量。
1．2 生物技术发展简史
生物技术不是一门新学科，它可分为传统生 物技术和现代生物技术。现代生物技术是从 传统生物技术发展而来的。
1．1．2 生物技术的种类及其相 互关系
近几十年来，科学和技术发展的一个显著特 点就是人们越来越多地采用多学科的方法来解 决各种问题。这将导致综合性学科的出现，并 最终形成了具有独特概念和方法的新领域。
生物技术就是在这种背景下产生的一门综合性 的新兴学科。根据生物技术操作的对象及操作 技术的不同，生物技术主要包括以下5项技术 (工程)。
没有蛋白质结晶技术及蛋白质三维结构 的深入研究以及化工技术的进步，就不 可能有酶工程和蛋白质工程的产生；
没有生物反应器及传感器以及自动化控 制技术的应用，就不可能有现代 发酵工 程的出现。
《现代生物技术》PPT课件
1.科学家成功地把人的抗病毒干扰素基因连接到烟草细胞的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒能力。这项技术称为（ ） A.克隆技术 B.嫁接技术 C.组织培养 D.转基因技术 2.转基因技术在农业上的应用不包括（ ） A.培育抗虫农作物 B.增强农作物的抗病性 C.提高农作物适应不良环境的能力 D.增加农药的用量
首次基因治疗的成功案例
~
~~
转基因
虫侵害
虫侵害
苏云金杆菌
转基因技术与农业
抗虫棉
二、克隆技术可以复制出遗传上的相同个体
克隆，是Clone的译音，意为不经过两性生殖细胞的结合的无性生殖。克隆技术即无性生殖技术 。
1996年7月5日在英国的罗斯林研究所里诞生的克隆羊多利
克隆羊“多莉”是如何产生的？
现代生物技术
- .
1953年，沃森和克里克提出了DNA分子的双 螺旋结构，揭开了基因的面纱，引发了生命科学 领域的一场革命。1997年威廉姆特掀起一场震惊全球的“克隆风 。2000年“人类基因组计划”的研究成果则将21世纪生命科学世纪的大幕徐徐拉开。克隆技术、转基因技术等都属于现代生物技术。
D
D
3.转基因细菌能够在短时间内生产大量人胰岛素的原因是（ ）A.细菌繁殖速度很快 B.细菌的新陈代谢旺盛 C.细菌对繁殖条件要求严格 D.细菌个体很小 4.克隆羊"多莉"问世的时间是 （ ）A.1998年 B.1997年 C.1996年 D.1995年 5.下列药品中不是转基因产品的是（ ）A.胰岛素 B.干扰素 C.凝血因子 D.青霉素
生物高新技术带来的诸多便利， 并期待着它们在防治疾病、 提高营养水平、 改善生活质量、 满足生育需要、 延长健康寿命等方面为人类带来更多的福利。 然而， 与此同时， 人们也已经强烈感受到了生物高新技术对传统道德观念和伦理体系形成的挑战， 看到或预感到了由此引发的许多社会和法律问题。
首次基因治疗的成功案例
~
~~
转基因
虫侵害
虫侵害
苏云金杆菌
转基因技术与农业
抗虫棉
二、克隆技术可以复制出遗传上的相同个体
克隆，是Clone的译音，意为不经过两性生殖细胞的结合的无性生殖。克隆技术即无性生殖技术 。
1996年7月5日在英国的罗斯林研究所里诞生的克隆羊多利
克隆羊“多莉”是如何产生的？
现代生物技术
- .
1953年，沃森和克里克提出了DNA分子的双 螺旋结构，揭开了基因的面纱，引发了生命科学 领域的一场革命。1997年威廉姆特掀起一场震惊全球的“克隆风 。2000年“人类基因组计划”的研究成果则将21世纪生命科学世纪的大幕徐徐拉开。克隆技术、转基因技术等都属于现代生物技术。
D
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3.转基因细菌能够在短时间内生产大量人胰岛素的原因是（ ）A.细菌繁殖速度很快 B.细菌的新陈代谢旺盛 C.细菌对繁殖条件要求严格 D.细菌个体很小 4.克隆羊"多莉"问世的时间是 （ ）A.1998年 B.1997年 C.1996年 D.1995年 5.下列药品中不是转基因产品的是（ ）A.胰岛素 B.干扰素 C.凝血因子 D.青霉素
生物高新技术带来的诸多便利， 并期待着它们在防治疾病、 提高营养水平、 改善生活质量、 满足生育需要、 延长健康寿命等方面为人类带来更多的福利。 然而， 与此同时， 人们也已经强烈感受到了生物高新技术对传统道德观念和伦理体系形成的挑战， 看到或预感到了由此引发的许多社会和法律问题。
【全版】选修现代生物科技专题推荐PPT
3．关注生物技术的安 全性和伦理性问题。
1．举例说出生物技术 在可持续发展战略中 的积极作用。
发 展
基 本
4
（选学） 0
2．举例说出生物技术
对社会和环境的影响
。
第五章 生态工程
水利工 1．说出水利工程对流域 基
第五章 第3节
程中 生态系统的利弊。
本
的生 2．认同水利工程要与生 发 2 （选学） 0
态学 态工程同步进行的必要 展
问题 性。
1．举例说出生态工程的 基
研究对象扩展为“社会 本
—经济—自然复合生态
第五章 第4节
生态工 程的 前景
系统”。 2．简述生态工程的基本
原理。 3．简述生态工程与可持
1 （选学） 0 发
续发展之间的关系。 展
4．关注生态工程的发展
前景。
本次教学指导意见变化特点
导入的结果，对于细菌来说，依然以质粒的形态独立于细菌大型环状DNA，而对于植物细胞则可能整合到染色体上 注： 江苏卷（18题）考到生物技术的安全性和伦理问题。
2P．CR描扩述增基•法因工4程基、本操总作的课几个时步骤。需求数相差不大(-1课时)
尝试应用基因工程技术设计一个解决生活中疑难问题的方案。 5．描述动物细胞全能性的表现程度，说出动物难以克隆的原因。
见 海南卷26题， 江苏卷17题、天津7题
• 2、获取目的基因
化学合成法 PCR扩增法已知序列目的基因部分基因基因法未知序列
基因组 目的基因mRNA逆转录法
• 3、目的基因的导入及结果
• 动植物受体细胞的目的基因的导入以 及细菌细胞目的基因的导入方法有所区别
• 导入的结果，对于细菌来说，依然以 质粒的形态独立于细菌大型环状DNA，而 对于植物细胞则可能整合到染色体上
1．举例说出生物技术 在可持续发展战略中 的积极作用。
发 展
基 本
4
（选学） 0
2．举例说出生物技术
对社会和环境的影响
。
第五章 生态工程
水利工 1．说出水利工程对流域 基
第五章 第3节
程中 生态系统的利弊。
本
的生 2．认同水利工程要与生 发 2 （选学） 0
态学 态工程同步进行的必要 展
问题 性。
1．举例说出生态工程的 基
研究对象扩展为“社会 本
—经济—自然复合生态
第五章 第4节
生态工 程的 前景
系统”。 2．简述生态工程的基本
原理。 3．简述生态工程与可持
1 （选学） 0 发
续发展之间的关系。 展
4．关注生态工程的发展
前景。
本次教学指导意见变化特点
导入的结果，对于细菌来说，依然以质粒的形态独立于细菌大型环状DNA，而对于植物细胞则可能整合到染色体上 注： 江苏卷（18题）考到生物技术的安全性和伦理问题。
2P．CR描扩述增基•法因工4程基、本操总作的课几个时步骤。需求数相差不大(-1课时)
尝试应用基因工程技术设计一个解决生活中疑难问题的方案。 5．描述动物细胞全能性的表现程度，说出动物难以克隆的原因。
见 海南卷26题， 江苏卷17题、天津7题
• 2、获取目的基因
化学合成法 PCR扩增法已知序列目的基因部分基因基因法未知序列
基因组 目的基因mRNA逆转录法
• 3、目的基因的导入及结果
• 动植物受体细胞的目的基因的导入以 及细菌细胞目的基因的导入方法有所区别
• 导入的结果，对于细菌来说，依然以 质粒的形态独立于细菌大型环状DNA，而 对于植物细胞则可能整合到染色体上
现代生物科技-课件
• (2)①引物I和引物II有存在互补序列，扩增 时二者会发生碱基互补配对而导致引物失 去作用，扩增失败。②引物I′自身存在互 补序列，易出现自身折叠现象而导致引物 失去作用，扩增失败。(3)DNA聚合酶不能 起始新的DNA链，必须要有引物提供3′－ OH，而不能连接两个独立的脱氧核苷酸。 (4)从题目的已知条件看，该质粒共有碱基 14kb，在质粒上有MboI酶的两个切点， 有EcoRV酶的一个切点，再根据二者共切 后的片段分成情况，即可绘制出在质粒上 两种酶的切点。
考查 点
2009
基因 工程 (含 蛋白 质工 程)
上海生物T37 山东理综T35 福建理综T32 广东生物T39 江苏生物T34
2010
2011
海南生物 T26
福建理综 T32
福建理综 T32
四川理综 T5
浙江理综 T6
广东理综 T27
江苏生物 T33
• 从近几年高考试题看，本专题以选择题形 式考查的很少，大部分出现在非选择题中。 试题考查深度较浅，记忆性的知识较多。 考查重点是基因工程、细胞工程及胚胎工 程。其中基因工程主要考查基因工程操作 步骤及操作工具，细胞工程主要考查动植 物细胞培养、细胞融合、克隆技术、单克 隆抗体制备，胚胎工程主要考查胚胎移植， 胚胎分割及胚胎干细胞的相关知识。考查 时，多选择与生产实践和当前科技发展前 沿有关的素材，试题经常以图形、新材料 等为载体。有些试题出现跨工程的小综合，
[答案] (1)D (2)Bt 基因―转―录→mRNA―翻―译→原毒素 (3)①蛋白质的预期功能 ②载体 大肠杆菌等受体细 胞 ③蛋白质工程 ④具有长效性 ⑤根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的 脱氧核苷酸序列，然后利用 DNA 合成仪来合成出新的胰岛 素基因。
生物：《现代生物科技专题》课件(4)(新人教版选修3)
• 大肠杆菌的质粒： 最常用的质粒 是大肠杆菌的质粒， 其中常含有抗药基 因，如四环素的标 记基因。质粒的存 在与否对宿主细胞 生存没有决定性作 用，但复制只能在 宿主细胞内成。
双基练习： 一、基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计, 通过体外____和____等技术,赋予生物以心得遗 传特性,创造出符合人们的需要的新的____和 ____.又叫做DNA的重组技术 . 二、DNA重组技术的基本工具 1.限制性核酸内切酶-----“分子手术刀” (1)主要来源:从____生物中分离出来的. (2)特点:能够识别DNA特定的核苷酸序列,切开
大肠杆菌(EcoRΙ)的一种限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。
限制酶
限制 酶
黏性末端和平末端 当限制酶在它识别序列的中心轴线两 侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是 黏性末端。而当限制酶在它识别序列的中 心轴线处切开时，产生的则是平末端。
• 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制 酶切几个切口？可产生几个黏性末端？ 要切两个切口，产生四个黏性末端。 • 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶 来切割，会怎样呢？ 会产生相同的黏性末端，然后让两者的 黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的 DNA分子了。
3.基因进入受体细胞的运载——”分子运输车” 常用的运载体主要有两类： 1）细菌细胞质的质粒
2）噬菌体或某些动植物病毒
质粒：
质粒是一种裸露的、结构简单、独立 于细菌染色体之外，并具有自我复制能力 的双链环状DNA分子 质粒是基因工程最常用的载体。
绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA 分子。有的一个细菌中有一个，有的一个 细菌中有多个。
（一）基因工程的概念
• 什么叫基因工程？
《现代生物科技专题》课件
从基因测序到精准医疗，生物科技为人类医疗保 健带来了巨大的机遇和挑战。
基因编辑和克隆技术等新兴技术引发了人类伦理 和安全问题的重视和关注。
生物科技的伦理问题
基因编辑和克隆技
新兴技术为人类健康和农业生 产等提供了新思路和新方法， 也引发了对人类伦理和环境安 全问题及道德风险的关注。
人类自身的道德和伦 理问题
2 伦理问题是制约生物科技发展的关
键因素之一
生物科技的发展必须始终牢记伦理价值和社 会责任，尊重生命、尊重自然、尊重人性是 最基本的原则和底线。
细胞培养与组织工程技术
培养细胞、研究细胞分裂增殖和 分化、生产蛋白质等技术广泛应 用于制药、环保、饲料、化妆品 等领域。
蛋白质工程技术
蛋白质是生物科技的重要产品之 一，蛋白质工程技术可以改变蛋 白质结构和性质，进而制造出更 多的新型蛋白质。
生物科技的前景与挑战
生物科技在医疗上的应用前景 生物科技面临的伦理和安全挑战
现代生物科技专题
生物科技已成为人类社会重要的科技领域之一。本次课程将挑战和伦理问题。
生物科技背景介绍
定义
生物科技是指利用生物体系研究、改良和制造的技术，包括传统生物技术和现代生物技术。
应用领域
生物科技广泛应用于医药、农业、环境等领域，为人类带来了巨大的经济和社会效益。
生物科技的发展历程
1
传统生物技术的起源
自然发酵、种植、畜牧等传统技术的积累和应用。
2
现代生物科技的突破与进展
1960年代，DNA分子结构的发现和基因的克隆技术等科技突破为生物科技的快速 发展打下了基础。
现代生物科技的重要技术
基因工程技术
基因编辑、转基因、基因检测等 技术为生物科技的快速发展提供 了重要手段。
生物《现代生物科技专题》课件1新人教版选修3
我将从以下四点和老师们交流
一、学习本模块的意义和价值
二、本模块教学内容的设计思路和呈现方式 三、本模块的特点
四、本模块的教学建议
一、学习本模块的意义和价值
• • • • • • 本模块的内容包括五部分： 基因工程 克隆技术 胚胎工程 生物技术的安全性和伦理问题 生态工程
生物技术与方法的归纳：
• 2、重视基本的生物科学技术概念的教学。
不应把本模块的教学变成泛泛的科普，或资 料的搜集浏览。教学的过程固然要通俗易懂，学 习的过程需要博览广记，但作为一门课程的学习， 没有对基本概念（不论是科学的还是技术的）的 理解和把握，将影响进一步的学习和发展。
注意技术的原理与应用的结合
• 本模块是以生物技术中的四大工程为主体，本应 以介绍生物技术的操作方法为重点，但是由于本模 块是生物学教材，不是生物技术读本，所以在讲述 各种生物技术时侧重于技术的生物学原理，从中贯 穿一些生物学的基本知识。 • 例如，在胚胎工程中要求简述动物胚胎发育的基 本过程和胚胎工程的理论基础， • 在基因工程和生态工程中都要求介绍该工程的 基本原理。 • 关于各工程的具体操作技术可以从简，不做重 点，只让学生作为一般性的了解。
• 4、切实组织好讨论、辩论、综述等学习活 动 • 由于不可能安排较多的实验、探究等学习活
动，除少量的调查、实践等活动外，经常的是讨 论交流，甚或辩论，还有查找并分析资料，撰写 综述报告等。
• 5、充分利用活的课程资源和信息技术
这里说的“活”，就是学生实际生活中的鲜活 事例。
教师要做有心人，将其纳入到教学活动的设计 和实施中去，现代生物科技不是“象牙之塔”， 而是现实生活。
四、本模块的教学建议
• 1、结合本模块的实际，贯彻课程理念和目 标。
小专题现代生物科技专题详解演示文稿
第二十二页，共33页。
(3) PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面 的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因 为___________D__N_A_聚__合__酶__只__能将单个脱氧核 苷__酸__连__续_结__合__到__双__链_D__N_A_片__段__的_引__物__链__上___。
核移植→胚胎移 植
第十页，共33页。
（续表）
优 快速繁殖、培育 点 无病毒植株等
缺 技术要求高、培 点 养条件严格
举 试管苗的培育、 例 培养转基因植物
克服远缘杂交不 亲和的障碍，培 育出作物新品种
技术复杂，难度 大；需植物组织 培养等技术支持
培育“番茄—马 铃薯”杂种植株
繁殖优良品种， 用于保存濒危物 种，有选择地繁 殖某性别的动物
第二十三页，共33页。
(4)用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ单独或联合切割同一 种质粒，得到DNA片段长度如下图(1 kb即1000个 碱 基 对 ) ， 请 在 指 定 位 置 画 出 质 粒 上 EcoRⅤ 、 MboⅠ的切割位点。
第二十四页，共33页。
【解析】(1)由图示PCR扩增DNA图示可知，在第二轮循 环结束时，产物DNA中首次出现含引物A的子链DNA，且第 二轮中含引物A的DNA片段所占的比例为3/4，第三轮中占 7/8，即所有DNA片段中，只有一个片段不含引物A，故推 测在第四轮中，含引物A的DNA片段所占的比例为15/16 。 (2)第一组两引物有部分碱基对应互补配对，可能在扩增 时失效；第二组引物Ⅰ′可能自身首尾互补配对而失效。 (3)DNA聚合酶的作用是把游离的脱氧核苷酸连接到引 物DNA的3′端，形成磷酸二酯键。
第八页，共33页。
（续表）
检测对象：①检测转基因生物的染色体DNA
(3) PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面 的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因 为___________D__N_A_聚__合__酶__只__能将单个脱氧核 苷__酸__连__续_结__合__到__双__链_D__N_A_片__段__的_引__物__链__上___。
核移植→胚胎移 植
第十页，共33页。
（续表）
优 快速繁殖、培育 点 无病毒植株等
缺 技术要求高、培 点 养条件严格
举 试管苗的培育、 例 培养转基因植物
克服远缘杂交不 亲和的障碍，培 育出作物新品种
技术复杂，难度 大；需植物组织 培养等技术支持
培育“番茄—马 铃薯”杂种植株
繁殖优良品种， 用于保存濒危物 种，有选择地繁 殖某性别的动物
第二十三页，共33页。
(4)用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ单独或联合切割同一 种质粒，得到DNA片段长度如下图(1 kb即1000个 碱 基 对 ) ， 请 在 指 定 位 置 画 出 质 粒 上 EcoRⅤ 、 MboⅠ的切割位点。
第二十四页，共33页。
【解析】(1)由图示PCR扩增DNA图示可知，在第二轮循 环结束时，产物DNA中首次出现含引物A的子链DNA，且第 二轮中含引物A的DNA片段所占的比例为3/4，第三轮中占 7/8，即所有DNA片段中，只有一个片段不含引物A，故推 测在第四轮中，含引物A的DNA片段所占的比例为15/16 。 (2)第一组两引物有部分碱基对应互补配对，可能在扩增 时失效；第二组引物Ⅰ′可能自身首尾互补配对而失效。 (3)DNA聚合酶的作用是把游离的脱氧核苷酸连接到引 物DNA的3′端，形成磷酸二酯键。
第八页，共33页。
（续表）
检测对象：①检测转基因生物的染色体DNA
现代生物技术概述ppt课件
限制性核酸内切酶
2、分布：
主要在细菌中。
3、特点：
特异性， 即识别特定核苷酸序列，切割特定切点
例如：大肠杆菌的一种限制性核酸内切酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开
4、结果：
产生黏性未端
基因的针线：DNA连接酶
G A A T T C
C T T A A G
DNA合成仪
PCR扩增仪
目的基因与运载体结合-----形成重组DNA
用限制酶切割目的基因和用相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在DNA连接酶的作用下连接形成重组DNA分子
提取质粒并用限制酶切割
用连接酶将目的基因和质粒连接
转基因鱼
转基因鱼
转基因蚕
这种蚕被导入了水母、珊瑚等的荧光蛋白质基因，所结的茧在自然光照射下呈淡绿色或粉色，但经蓝色发光二极管等光线照射后，通过滤镜观察则呈荧光色。该成果有望应用于衣料及家装等领域。
转基因番茄
为人类最终战胜糖尿病、乳腺癌、爱滋病、帕金森氏症和艾滋病等顽症提供帮助。
世界上首例转基因灵长类动物—转基因猴“安迪”
G A A T T C
C T T A A G
G
C T T A A
A A T T C
G
G
C T T A A
A A T T C
G
G
C T T A A
A A T T C
G
被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？
基因工程
20世纪70年代随着DNA重组技术的出现而发展出来。 对基因进行加工，使生物体发展成为新的有机生物体。 各种生物工程在实施上大多离不开基因工程手段，现代生物技术中，主要的是基因工程。
《现代生物科技讲座》课件
21世纪初，精准医疗与合成生物学的发展 进一步推动了现代生物科技的进步。
02
基因编辑技术
CRISPR-Cas9系统
概述
CRISPR-Cas9系统是一种强大的 基因编辑工具，通过精确地定位 和修改DNA序列，实现对特定基
因的敲除、插入或修复。
工作原理
CRISPR-Cas9系统通过RNA引导 的Cas9核酸酶对DNA进行切割， 产生DNA双链断裂，进而引发 DNA修复机制，实现对基因的编 辑。
生物信息学的研究方法
01
02
03
数据收集与整理
收集各种生物学数据，如 基因组、转录组、蛋白质 组等，并进行标准化和整 理。
数据分析与挖掘
利用统计学、机器学习等 方法，对数据进行深入分 析，挖掘其中的模式和规 律。
数据库与软件
建立和维护各种生物学数 据库和软件，提供方便的 数据查询和分析工具。
生物信息学的应用领域
现代生物科技的重要性
推动生命科学研究
促进可持续发展
现代生物科技的发展为生命科学研究 提供了强大的技术支持，使得科学家 能够更深入地揭示生命的奥秘。
现代生物科技在环保、农业等领域的 应用，有助于解决资源短缺、环境污 染等问题，推动可持续发展。
改善人类健康
现代生物科技在医学领域的应用，如 基因编辑、免疫治疗等，为许多难治 性疾病提供了新的治疗手段，有助于 提高人类健康水平。
生物科学研究
基因编辑技术为生物科学研究提 供了强大的工具，可用于创建基 因敲除或敲入动物模型、研究基
因功能等。
基因编辑技术的伦理问题
人类胚胎编辑的道德争议
对人类胚胎的基因编辑涉及到人类生命的起源和尊严，引发了关 于道德和伦理的广泛讨论。
现代生物科技专题》(1)
教学ppt
2
本模块教材内容：
包括基因工程、克隆技术、 胚胎工程、生物技术的安全和伦 理问题、生态工程五部分。
本模块是以专题形式介绍现 代生物科学和技术中一些重要领 域的研究热点、发展趋势与应用 前景。
教学ppt
3
课程标准中有关现代生物科技专题的核心知识关系
教学ppt
4
本模块的教学建议
1.认真研读课标，把握难度要求。
例1:胚胎工程-“受精阶段”
内容标准
具体要求
简述动物胚胎发育的 举例说出受精作用的几个
基本过程
必要阶段 P64
目标 层次
了解
例2：胚胎的早期培养
P73
过程不必掌握，只要求学生理解体外受
精时还需要对精子进行处理、卵细胞的获取
还需要一定的方法。 教学ppt
5
科目一考试网 / 科目一模 拟考试2016
普通高中生物课程标准（实验）选修3
《现代生物科技专题》 的教学思考与建议
教学Байду номын сангаасpt
1
根据“内容标准”，本模块的知识性目标 以了解水平为主，情感性目标以经历（感受） 水平为主，技能性目标体现在活动建议中，主 要是参观、调查、资料收集等。教学以专题讲 座和学生讨论为主。由于课程内容多属于生物 科学前沿领域，进展迅速，教学过程中需要及 时补充最新进展的资料。学生活动以搜集资料 和讨论为主。鉴于课标中的目标要求大多是了 解水平，教学中需要注意把握难度，避免讲得 过深过细过专，不必要地增加学生的学习负担。
活的教学资源是指实际生活中的鲜活 实例，例如克隆羊“多莉”、转基因 大豆等；多媒体的教学手段是指利用 多媒体展示图片、播放有关的影像资 料和一些动态的操作过程，例如播放 植物组织培养过程的录像。
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植物细胞工程相关技术：
（一）植物组织培养技术
（二）植物体细胞杂交技术
动物细胞工程相关技术：
（一）动物细胞培养技术
（二）动物体细胞核移植技术
（三）动物细胞融合技术
专题十三 细胞工程
二、植物细胞工程
（一）植物组织培养技术
无菌和人
1、概念：植物组织培养就是在_工__控__制___条件下，将_离__体_____的
氧 成百上千 核
基因 多个
DNA
苷
染色体
含N
酸
蛋白质
碱基
每个DNA分子上有很多基因
每个基因含有很多个脱氧核苷酸分子
基因是决定生物性状的基本单位
基因是有遗传效应的DNA片断
专题十二 基因工程
四、基本工具
基因的剪刀（限__制__性__核__酸）内：切酶 能识别特定的核__苷__酸__序__列，并在特定的切点上切割DNA分子
限制酶切割DNA产生的DNA末端有两种方式：
GAATTC
1）黏性末端
CTTAAG
当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开 时，产生的是黏性末端 2）平末端 当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端
专题十二 基因工程
将目的基因导入受体细胞： 导入植物细胞：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通 道法 导入动物细胞：显微注射技术 导入微生物细胞：Ca2+处理后混合接触法
专题十二现代生物科技专题 详解演示文稿
优选专题十二现代生物科技 专题
专题五：遗传的基础
三、原理：不同生物间的遗__传__物__质__是相同的，并且不同的生物之 间使用同一套__密__码__子__。
基因、DNA和染色体的关系
磷酸
脱
染色体是由DNA和蛋白质组成的 每一条染色单体含一个DNA分子
脱氧 核糖
RNA
DNA
双链 转录 mRNA 翻译 蛋白质 DNA
练习
（2)请简述HIV病毒在寄主细胞内复制繁殖的过程。
病毒侵人寄主细胞后，利用逆转录酶合成 DNA，然后分别指导合成大量的病毒遗传 物质和病毒蛋白质，并装配成完整的病毒 颗粒。
专题十三 细胞工程
一、概念
细胞工程是指应用__细__胞____生物学和___分__子___生物学的原理和方 法，通过__细__胞____水平或_细__胞__器___水平上的操作，按照人的意愿 来改变细胞内的遗__传__物__质__或获得细__胞__产__品__的一门综合性科学技术 。 根据操作对象不同，可分为___植__物___细胞工程和___动__物___细胞工 程两在领域。
翻译
（性状）
DNA→DNA DNA →RNA RNA →蛋白质 RNA →RNA RNA →DNA
DNA复制 转录
翻译 RNA复制
逆遗传物质为DNA，遗传信息的传递是怎样的？
转录 DNA
翻译 mRNA
蛋白质
2、遗传物质为RNA，遗传信息的传递又是怎样的？
逆转录 单链
4、过程
解旋 碱基配对——A=T，G=C 形成新的DNA
5、条件： （1）模板——以解开的DNA的两条单链 分别作为模板 （2）原料——四种脱氧核苷酸 （3）能量 （4）酶——解旋酶、DNA聚合酶等
6、结果：
DNA复制 DNA分子数目
n次
2n
7、特点： （1）边解旋边复制 （2）半保留复制
8、意义： 将遗传信息从亲代传递给子代，从而保证 了遗传信息的连续性
专题十二
基因工程操作步骤
1、获取目的基 因
基因工程供体细胞：构建基因2、构建基因表 用同一种限制酶去切割质粒和目的基因，加入DNA
达载体
连接酶，形成重组DNA分子
3、将目的基因 借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法来进行 导入受体细胞
4、目的基因检 检测：根据受体细胞是否具有某些标记基因判断
测与鉴定
表达：受体细胞表现出特定的性状
PCR扩增过程
第一步：变性 98℃ 目的基因DNA受热变性后 解链为单链
第二步：复性 50℃ 引物与单链相应互补序列 结合
第三步：延伸 72℃ 在DNA聚合酶的作用下延 伸形成DNA
第一轮产物作为第二轮模 板继续扩增
补充：中心法则
中心法则：遗传信息的传递规律
转录
（基因） 逆 转 录
蛋白质合成是遗传信 息流动和表达的过程
植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜
的培养条件，诱导其产生_愈__伤_____组织、丛芽，最终形成完整的
植株。
2、原理：植物细胞具有_全__能_____性，即具有某种生物全部遗传 信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
基因的针线（D_N__A_连__接__酶）： “缝合脱磷”氧酸_核__糖_和____交替连接而构成的DNA骨架上的缺口
基因的运载体——__质__粒____、噬__菌__体____和动_植__物_病__毒__等： 将外源基因送入受体细胞的专门运输工具
专题十二 基因工程
五、步骤
同种
1、 _获__得_目__的__基因 2、 _构__建_表__达__载体 3、 _导__入_受__体__细胞得到转基因生物 4、 _目__的_基__因__的检测与鉴定
专题十二 基因工程
六、优点： 打破种间界限，克服远源杂交不亲和障碍。
七、应用 （一）作物育种：利用基因工程的方法，获高产、稳产和具有优 良品质的农作物，培育具有各种抗逆性的作物新品种，如抗虫棉 等 （二）药物研制：利用基因工程的方法，培育转基因生物，利用 转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰 素、乙肝疫苗等 （三）环境保护：如利用转基因细菌降低有毒有害化合物，吸收 环境中的金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等
专题十二 基因工程
八、转基因生物和转基因食品的安全
九、蛋白质工程：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其 生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对 _现__有__蛋__白_进行改造，或制造一种_新__的__蛋__白_，质以满足人类的生产和 生活的需求。
补充：PCR技术扩增目的基因
1、PCR：聚合酶链式反应
一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
2、原理：
3、条件：已知基因的核苷酸序列
4、过程：
5、方式： 指数扩增=2n（n为扩增循环的次数）
PCR技术原理 ——DNA复制
1、概念：以亲代DNA为模板合成子代
DNA的过程。
DNA 复制
DNA
2、时间：有丝分裂间期
减数第一次分裂的间期
3、场所：细胞核
（一）植物组织培养技术
（二）植物体细胞杂交技术
动物细胞工程相关技术：
（一）动物细胞培养技术
（二）动物体细胞核移植技术
（三）动物细胞融合技术
专题十三 细胞工程
二、植物细胞工程
（一）植物组织培养技术
无菌和人
1、概念：植物组织培养就是在_工__控__制___条件下，将_离__体_____的
氧 成百上千 核
基因 多个
DNA
苷
染色体
含N
酸
蛋白质
碱基
每个DNA分子上有很多基因
每个基因含有很多个脱氧核苷酸分子
基因是决定生物性状的基本单位
基因是有遗传效应的DNA片断
专题十二 基因工程
四、基本工具
基因的剪刀（限__制__性__核__酸）内：切酶 能识别特定的核__苷__酸__序__列，并在特定的切点上切割DNA分子
限制酶切割DNA产生的DNA末端有两种方式：
GAATTC
1）黏性末端
CTTAAG
当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开 时，产生的是黏性末端 2）平末端 当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端
专题十二 基因工程
将目的基因导入受体细胞： 导入植物细胞：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通 道法 导入动物细胞：显微注射技术 导入微生物细胞：Ca2+处理后混合接触法
专题十二现代生物科技专题 详解演示文稿
优选专题十二现代生物科技 专题
专题五：遗传的基础
三、原理：不同生物间的遗__传__物__质__是相同的，并且不同的生物之 间使用同一套__密__码__子__。
基因、DNA和染色体的关系
磷酸
脱
染色体是由DNA和蛋白质组成的 每一条染色单体含一个DNA分子
脱氧 核糖
RNA
DNA
双链 转录 mRNA 翻译 蛋白质 DNA
练习
（2)请简述HIV病毒在寄主细胞内复制繁殖的过程。
病毒侵人寄主细胞后，利用逆转录酶合成 DNA，然后分别指导合成大量的病毒遗传 物质和病毒蛋白质，并装配成完整的病毒 颗粒。
专题十三 细胞工程
一、概念
细胞工程是指应用__细__胞____生物学和___分__子___生物学的原理和方 法，通过__细__胞____水平或_细__胞__器___水平上的操作，按照人的意愿 来改变细胞内的遗__传__物__质__或获得细__胞__产__品__的一门综合性科学技术 。 根据操作对象不同，可分为___植__物___细胞工程和___动__物___细胞工 程两在领域。
翻译
（性状）
DNA→DNA DNA →RNA RNA →蛋白质 RNA →RNA RNA →DNA
DNA复制 转录
翻译 RNA复制
逆遗传物质为DNA，遗传信息的传递是怎样的？
转录 DNA
翻译 mRNA
蛋白质
2、遗传物质为RNA，遗传信息的传递又是怎样的？
逆转录 单链
4、过程
解旋 碱基配对——A=T，G=C 形成新的DNA
5、条件： （1）模板——以解开的DNA的两条单链 分别作为模板 （2）原料——四种脱氧核苷酸 （3）能量 （4）酶——解旋酶、DNA聚合酶等
6、结果：
DNA复制 DNA分子数目
n次
2n
7、特点： （1）边解旋边复制 （2）半保留复制
8、意义： 将遗传信息从亲代传递给子代，从而保证 了遗传信息的连续性
专题十二
基因工程操作步骤
1、获取目的基 因
基因工程供体细胞：构建基因2、构建基因表 用同一种限制酶去切割质粒和目的基因，加入DNA
达载体
连接酶，形成重组DNA分子
3、将目的基因 借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法来进行 导入受体细胞
4、目的基因检 检测：根据受体细胞是否具有某些标记基因判断
测与鉴定
表达：受体细胞表现出特定的性状
PCR扩增过程
第一步：变性 98℃ 目的基因DNA受热变性后 解链为单链
第二步：复性 50℃ 引物与单链相应互补序列 结合
第三步：延伸 72℃ 在DNA聚合酶的作用下延 伸形成DNA
第一轮产物作为第二轮模 板继续扩增
补充：中心法则
中心法则：遗传信息的传递规律
转录
（基因） 逆 转 录
蛋白质合成是遗传信 息流动和表达的过程
植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜
的培养条件，诱导其产生_愈__伤_____组织、丛芽，最终形成完整的
植株。
2、原理：植物细胞具有_全__能_____性，即具有某种生物全部遗传 信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
基因的针线（D_N__A_连__接__酶）： “缝合脱磷”氧酸_核__糖_和____交替连接而构成的DNA骨架上的缺口
基因的运载体——__质__粒____、噬__菌__体____和动_植__物_病__毒__等： 将外源基因送入受体细胞的专门运输工具
专题十二 基因工程
五、步骤
同种
1、 _获__得_目__的__基因 2、 _构__建_表__达__载体 3、 _导__入_受__体__细胞得到转基因生物 4、 _目__的_基__因__的检测与鉴定
专题十二 基因工程
六、优点： 打破种间界限，克服远源杂交不亲和障碍。
七、应用 （一）作物育种：利用基因工程的方法，获高产、稳产和具有优 良品质的农作物，培育具有各种抗逆性的作物新品种，如抗虫棉 等 （二）药物研制：利用基因工程的方法，培育转基因生物，利用 转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰 素、乙肝疫苗等 （三）环境保护：如利用转基因细菌降低有毒有害化合物，吸收 环境中的金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等
专题十二 基因工程
八、转基因生物和转基因食品的安全
九、蛋白质工程：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其 生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对 _现__有__蛋__白_进行改造，或制造一种_新__的__蛋__白_，质以满足人类的生产和 生活的需求。
补充：PCR技术扩增目的基因
1、PCR：聚合酶链式反应
一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
2、原理：
3、条件：已知基因的核苷酸序列
4、过程：
5、方式： 指数扩增=2n（n为扩增循环的次数）
PCR技术原理 ——DNA复制
1、概念：以亲代DNA为模板合成子代
DNA的过程。
DNA 复制
DNA
2、时间：有丝分裂间期
减数第一次分裂的间期
3、场所：细胞核