《2019版高考生物一輪總復習 現(xiàn)代生物科技專題 專題1、4 基因工程、生物技術的安全性和倫理問題課件 選修3.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019版高考生物一輪總復習 現(xiàn)代生物科技專題 專題1、4 基因工程、生物技術的安全性和倫理問題課件 選修3.ppt（87頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

選修3 現(xiàn)代生物科技專題 專題1 4基因工程 生物技術的安全性和倫理問題 考綱導讀 一 基因工程 DNA重組 體外DNA重組 1 概念 又叫 技術 是指按照人們的愿望 進行嚴格的設計 通過 和 等技術 賦予生物以新的遺傳特性 從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的 生物類型和生物產(chǎn)品 轉(zhuǎn)基因 2 基本工具 1 限制性核酸內(nèi)切酶 分子手術刀 核苷酸序列 功能 能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定 并使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的 鍵 斷開 磷酸二酯 黏性 大腸桿菌 黏性末端或平 結(jié)果 形成 末端或平末端 2 DNA連接酶 分子縫合針 末端 3 基因進入受體細胞的載體 分子運輸車 特點 具有一個至多個限制酶切割位點 供外源DNA片段 基因 插入其中 攜帶外源DNA片段進入受體細胞后 在細胞中進行自我復制 或整合到染色體DNA上 隨染色體DNA進行同步復制 有特殊的 供重組DNA的鑒定 和選擇 標記基因 本質(zhì) 小分子雙鏈環(huán)狀DNA 質(zhì)粒 種類 常用 噬菌體的衍生物 動植物病毒等 作用 攜帶 進入受體細胞 外源基因 3 基本步驟 目的基因 1 的獲取 從基因文庫中獲取 利用PCR技術擴增 人工合成 從基因文庫中獲取 DNA 基因文庫的含義 將含有某種生物不同基因的許多 導入受體菌的群體中儲存 各個受體菌分別含有這 種生物的不同的基因 DNA雙鏈復制 利用PCR技術擴增目的基因 a 原理 片段 b 前提條件 要有一段已知目的基因的 以便根據(jù)這一序列合成引物 c 條件 目的基因 DNA聚合酶和4種脫氧 核苷酸 引物 d 擴增過程 受熱 引物 DNA聚合酶 變性 目的基因DNA 變性解旋為單鏈 復性 冷卻后 結(jié)合到互補DNA鏈上 延伸 在 作用下 從引物起始進行互補鏈的合成 核苷酸序列 e 結(jié)果 每一次循環(huán)后 目的基因的量可以 即成指數(shù)形式擴增 約為2n n為擴增循環(huán)的次數(shù) 人工合成法 如果基因比較小 核苷酸序列又已知 可 通過 用化學方法直接人工合成 DNA合成儀 2 基因表達載體的構(gòu)建 基因工程的核心 目的 使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在 并可以遺傳給下一代 使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用 基因表達載體的組成 目的基因 終止子 標記基因 啟動子 增加一倍 3 將目的基因?qū)胧荏w細胞 導入植物細胞 采用 基因槍法 花 粉管通道法等 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 顯微注射 導入動物細胞 主要采用 技術 導入微生物 先用 處理再融合 4 目的基因的檢測和鑒定 DNA分子雜交 技術 DNA探針 轉(zhuǎn)基因生物DNA 檢測是否有目的基因 分子雜交技術 DNA探針 轉(zhuǎn)基因生物mRNA 檢測目 的基因是否 轉(zhuǎn)錄 抗原 抗體 雜交 檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì) 對生物進行個體生物學水平的鑒定 Ca2 4 應用 抗逆 藥物 工程菌 正常基因 二 蛋白質(zhì)工程 修飾 改造 1 概念 以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎 通過基因 或基因合成 對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行 或制造一種新的蛋白質(zhì) 以滿足人類的生產(chǎn)和生活 的需求 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 氨基酸 脫氧核苷酸 2 過程 預期蛋白質(zhì)功能 設計 推測應有的 序列 找到相對應的 序列 基因 3 進展 胰島素 耗電少和效率高 1 科學家通過對 的改造 已使其成為速效型藥品 2 生物和材料科學家正積極探索將蛋白質(zhì)工程應用于微電子方面 用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件 具有 的特點 三 生物技術的安全性和倫理問題 1 轉(zhuǎn)基因生物的安全性 生物多樣性 1 轉(zhuǎn)基因成果 基因工程藥物 轉(zhuǎn)基因家畜 家禽優(yōu)良品種 生物反應器 生產(chǎn)細胞產(chǎn)品 轉(zhuǎn)基因抗性作物等 2 對安全性問題的爭論 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性 食物安全 毒性蛋白 過敏原 營養(yǎng)成分的改變等 生物安全 對 的影響 趨利避害 環(huán)境安全 對 和人類生活環(huán)境的影響 3 理性看待轉(zhuǎn)基因技術 正確的態(tài)度是 而不能因噎廢食 2 生物技術的倫理問題 1 克隆人 生殖性克隆人 中國政府的態(tài)度 禁止 四不原則 任何生殖性克隆人的實驗 但中國不反對治療性克隆 2 設計試管嬰兒 不贊成 不允許 不支持 不接受 設計試管嬰兒需對胚胎進行 基因檢測 多數(shù)人持認可態(tài)度 3 基因檢測 基因 身份證 記錄某個人某些基因資訊的 身份證 人們對基因檢測的兩種觀點 3 禁止生物武器 1 生物武器的種類 致病菌 病毒 生化毒劑及經(jīng)基因重組的致病菌等 2 生物武器的散布方式 直接或通過食物 生活必需品等 散布到敵方 軍隊和平民 3 生物武器的危害 對 造成大規(guī)模殺傷 判斷正誤 1 切割質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶均能特異性地識別6個核 苷酸序列 2 載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標記基因 3 限制酶只能用于切割目的基因 4 DNA連接酶能將兩堿基間通過氫鍵連接起來 5 中國政府禁止生殖性克隆人 但不反對治療性克隆 答案 1 2 3 4 5 考點一 DNA重組技術的基本工具 考點梳理 1 限制性核酸內(nèi)切酶 1 來源 多數(shù)來自原核生物 2 作用特點 主要切割外源DNA 而對自身的DNA不起作用 達到保護自身的目的 專一性 只能識別DNA分子中特定的核苷酸序列 且只能在每一條鏈中特定的部位進行切割 3 識別序列的特點 限制酶識別的序列大多數(shù)為回文對稱結(jié)構(gòu) 切割位點在DNA兩條鏈相對稱的位置 4 作用結(jié)果 黏性末端和平末端 黏性末端 是限制酶在它識別序列的中軸線兩側(cè)將DNA 的兩條鏈分別切開時形成的 錯位切 如下圖所示 平末端 是限制酶在識別序列的中軸線切開時形成的 平 切 如下圖所示 5 作用實質(zhì) 使特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵 斷開 6 限制酶選擇的注意事項 根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點確定限制酶的種類a 應選擇切點位于目的基因兩端的限制酶 如圖甲可選擇 Pst b 不能選擇切點位于目的基因內(nèi)部的限制酶 如圖甲不能 選擇Sma c 為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接 也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒 如圖甲也可選擇用Pst 和EcoR 兩種限制酶 但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切點 根據(jù)質(zhì)粒的特點確定限制酶的種類 a 所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相一致 以確保 具有相同的黏性末端 b 質(zhì)粒作為載體必須具備標記基因等 所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu) 如圖乙中限制酶Sma 會破壞標記基因 如果所選酶的切點不是一個 則切割重組后可能丟失某些片段 若丟失的片段含復制起點區(qū) 則切割重組后的片段進入受體細胞后不能自主復制 2 DNA連接酶 1 作用實質(zhì) 恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸 二酯鍵 使兩個DNA分子連接成一個DNA 2 常用種類及作用 E coliDNA連接酶 來源于大腸桿菌 連接黏性末端 T4DNA連接酶 來源于T4噬菌體 連接黏性末端和平 末端 效率較低 3 基因的運輸工具 載體 1 作用 作為運載工具 將目的基因運入宿主細胞中 利用它在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量復制 2 載體必須具備以下三個條件 3 種類 細菌質(zhì)粒 細菌擬核DNA以外的小型環(huán)狀DNA 噬菌體的衍生物和某些病毒的DNA 4 基因工程的基本原理和理論基礎概括 如下圖 基因工程操作基本工具的幾個易錯點 1 限制酶是一類酶 而不是一種酶 2 限制酶的本質(zhì)為蛋白質(zhì) 其作用的發(fā)揮需要適宜的理化 條件 高溫 強酸或強堿均易使之變性失活 3 在切割目的基因和載體時一般要用同一種限制酶 目的 是產(chǎn)生相同的黏性末端 4 將一個基因從DNA分子上切割下來 需要切兩處 同 時產(chǎn)生4個黏性末端 5 不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同 同一個DNA分子用不同的限制酶切割 產(chǎn)生的黏性末端一般不相同 6 限制酶切割位點應位于標記基因之外 不能破壞標記基 因 以便進行檢測 7 基因工程中的載體與細胞膜上物質(zhì)運輸?shù)妮d體不同 基因工程中的載體是DNA分子 能將目的基因?qū)胧荏w細胞內(nèi) 膜載體是蛋白質(zhì) 與細胞膜的通透性有關 高考探究 考向1 限制性核酸內(nèi)切酶 典例1 2016年江蘇卷 下表是幾種限制酶識別序列及其切割位點 圖1 圖2中標注了相關限制酶的酶切位點 其中切割位點相同的酶不重復標注 請回答下列問題 圖1 圖2 1 用圖中質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒 應選用 兩種限制酶切割 酶切后的載體和目的基因片段 通過 酶作用后獲得重組質(zhì)粒 為了擴增重組質(zhì)粒 需將其轉(zhuǎn)入處于 態(tài)的大腸桿菌 2 為了篩選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌 應在篩選平板培養(yǎng)基中添加 平板上長出的菌落 常用PCR輔助鑒定 所用的引物組成為圖2中的 3 若BamH 酶切的DNA末端與Bcl 酶切的DNA末端連接 連接部位的6個堿基對序列為 對于該部位 這兩種酶 填 都能 都不能 或 只有一種能 切開 4 若用Sau3A 切割圖1質(zhì)粒最多可能獲得 種大 小不同的DNA片段 解析 1 選擇的限制酶應在目的基因兩端存在識別位點 但BamH 會破壞質(zhì)粒中的抗性基因 因此選Bcl 和Hind 酶切后的載體和目的基因片段 通過DNA連接酶作用后獲得重組質(zhì)粒 為了擴增重組質(zhì)粒 需將其轉(zhuǎn)入處于感受態(tài)的大腸桿菌中 2 為了篩選出轉(zhuǎn)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌 根據(jù)質(zhì)粒上的抗性基因 應在篩選平板培養(yǎng)基中添加四環(huán)素 PCR技術要求兩種引物分別和目的基因的兩條單鏈結(jié)合 沿相反的方向合成子鏈 3 根據(jù)BamH 和Bcl 的酶切位點 BamH 酶切的DNA末端與Bcl 酶切的DNA末端連接 連接部位的6個 不同 4 根據(jù)BamH Bcl 和Sau3A 的酶切位點可知 Sau3A 在質(zhì)粒上有三個酶切位點 完全酶切可得到3種片段分別記為A B C 若部分位點被切開 可得到AB AC BC ABC4種片段 所以用Sau3A 切圖1質(zhì)粒最多可能獲得7種大小不同的DNA片段 答案 1 Bcl 和Hind DNA連接 感受 2 四環(huán)素 引物甲和引物丙 與DNA分子相關的酶 續(xù)表 考向2 基因工程的原理及工具 典例2 2014年海南卷 下圖是將某細菌的基因A導入大腸桿菌內(nèi) 制備 工程菌 的示意圖 據(jù)圖回答下列問題 1 獲得A有兩條途徑 一是以A的mRNA為模板 在 酶的催化下 合成互補的單鏈DNA 然后在 的作用下合成雙鏈DNA 從而獲得所需基因 二是根據(jù)目標蛋白質(zhì)的 序列 推測出相應的mRNA序列 然后按照堿基互補配對原則 推測其DNA的 序列 再通過化學方法合成所需基因 2 利用PCR技術擴增DNA時 需要在反應體系中添加的有機物質(zhì)有 4種脫氧核糖核苷三磷酸和耐熱性的DNA聚合酶 擴增過程可以在PCR擴增儀中完成 3 由A和載體B拼接形成的C通常稱為 4 基因工程中 常用Ca2 處理D 其目的是 解析 1 利用逆轉(zhuǎn)錄法合成目的基因是以mRNA為模板 在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化作用下合成單鏈DNA 然后在DNA聚合酶作用下 合成雙鏈DNA分子 蛋白質(zhì)工程合成目的基因的過程是 根據(jù)目標蛋白質(zhì)的氨基酸序列 推測相應的mRNA序列 然后按照堿基互補配對原則 推測DNA中脫氧核苷酸的排列順序 再通過化學方法合成 2 PCR過程中需要酶 底物 模板 引物和能量等條件 3 目的基因和運載體結(jié)合 形成重組DNA 基因表達載體 4 在利用大腸桿菌作受體細胞時 需要先用Ca2 處理 使之成為感受態(tài)細胞 有利于其吸收重組DNA 分子 答案 1 逆轉(zhuǎn)錄 DNA聚合酶 氨基酸 脫氧核苷酸 2 引物 模板DNA 3 重組DNA 基因表達載體 4 使其成為感受態(tài)細胞 有利于吸收重組DNA分子 考向預測 1 以下是兩種限制酶切割后形成的DNA片段 分析回答問題 GC CG AATTC G GC CG CTTAA G 1 其中 和 是由一種限制酶切割形成的 末端 兩者要重組成一個DNA分子 所用DNA連接酶通常是 2 和 是由另一種限制酶切割形成的 末端 兩者要形成重組DNA片段 所用DNA連接酶通常是 解析 1 根據(jù)題意和圖示分析可知 和 是由一種限制酶切割形成的平末端 兩者要重組成一個DNA分子 所用DNA連接酶通常是T4DNA連接酶 形成磷酸二酯鍵 2 和 是由另一種限制酶切割形成的黏性末端 兩者要形成重組DNA片段 所用DNA連接酶通常是E coliDNA連接酶 答案 1 平 T4DNA連接酶 2 黏性 E coliDNA連接酶 2 質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體 質(zhì)粒上有標記基因 如下圖所示 通過標記基因可推知外源基因插入的位置 插入位置不同 細菌在培養(yǎng)基上的生長情況也不同 下圖表示外源基因的插入位置 插入點有a b c 1 質(zhì)粒的基本組成單位是 2 將細菌放在含有四環(huán)素 氨芐青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng) 屬于基因工程操作中的 步驟 設計實驗探究外源基因插入的位置 3 步驟 將導入外源基因的細菌進行培養(yǎng) 產(chǎn)生大量細菌 分組 將細菌平均分成兩組并標號為1 2 培養(yǎng) 將第1組細菌放入 中培養(yǎng) 將第2組細菌放入 中培養(yǎng) 觀察并記錄結(jié)果 4 預測實驗結(jié)果及結(jié)論 若1組 2組均能正常生長 則外源基因插入點是 若1組能正常生長 2組不能生長 則外源基因插入點 是 若1組不能生長 2組能正常生長 則外源基因插入點 是 解析 1 質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子 其基本組成單位是脫氧核苷酸 2 抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素基因都屬于標記基因 其目的是便于目的基因的檢測與鑒定 3 分別將導入外源基因的細菌放在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基和含四環(huán)素的培養(yǎng)基中進行培養(yǎng) 觀察能否生長 4 若目的基因插入a點 則受體細胞既具有抗四環(huán)素的能力 又具有抗氨芐青霉素的能力 若目的基因插入b點 則受體細胞只具有抗四環(huán)素的能力 若目的基因插入c點 則受體細胞只具有抗氨芐青霉素的能力 據(jù)此可判斷目的基因插入的位置 答案 1 脫氧核苷酸 2 目的基因的檢測與鑒定 3 含氨芐青霉素的培養(yǎng)基 含四環(huán)素的培養(yǎng)基 4 a c b 考點二 基因工程的基本操作程序 考點梳理 1 目的基因的獲取 1 目的基因 主要是編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 人類所需的 2 獲取方法 說明 基因文庫相當于某種生物的基因倉庫 儲存著大量該物種的基因 2 基因表達載體的構(gòu)建 重組質(zhì)粒的構(gòu)建 1 構(gòu)建步驟 2 構(gòu)建載體主要考慮的因素 具有選擇性標記基因 如抗生素抗性基因 以便選擇出 真正的轉(zhuǎn)基因生物 用作載體的質(zhì)粒的插入部位前須有啟動子 后須有終止 子 使用與獲取目的基因相同的限制酶 這樣形成的黏性末 端堿基之間互補 便于連接 3 將目的基因?qū)胧荏w細胞的方法 4 目的基因的檢測與鑒定 高考探究 考向 基因工程的基本操作程序 典例3 2015年海南卷 在體內(nèi) 人胰島素基因表達可合成出一條稱為前胰島素原的肽鏈 此肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中經(jīng)酶甲切割掉氨基端一段短肽后成為胰島素原 進入高爾基體的胰島素原經(jīng)酶乙切割去除中間片段C后 產(chǎn)生A B兩條肽鏈 再經(jīng)酶丙作用生成由51個氨基酸殘基組成的胰島素 目前 利用基因工程技術可大量生產(chǎn)胰島素 回答下列問題 1 人體內(nèi)合成前胰島素原的細胞是 合成胰高血糖素的細胞是 2 可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列 設計并合成編碼胰島素原的 序列 用該序列與質(zhì)粒表達載體構(gòu)建胰島素原基因重組表達載體 再經(jīng)過細菌轉(zhuǎn)化 篩選及鑒定 即可建立能穩(wěn)定合成 的基因工程菌 3 用胰島素原抗體檢測該工程菌的培養(yǎng)物時 培養(yǎng)液無抗原 抗體反應 菌體有抗原 抗體反應 則用該工程菌進行工業(yè)發(fā)酵時 應從 中分離 純化胰島素原 胰島素原經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素 解析 1 由題意可知 前胰島素原在細胞內(nèi)經(jīng)加工后成為胰島素 人體合成胰島素的細胞是胰島B細胞 所以合成前胰島素原的細胞也是胰島B細胞 合成胰高血糖素的細胞是胰島A細胞 2 根據(jù)胰島素原的氨基酸序列 可設計并合成編碼胰島素原的DNA序列 即目的基因 用該序列與質(zhì)粒表達載體構(gòu)建胰島素原基因重組表達載體 再經(jīng)過細菌轉(zhuǎn)化 篩選及鑒定 即可建立能穩(wěn)定合成人胰島素原的基因工程菌 3 根據(jù)題意 培養(yǎng)液無抗原抗體反應 菌體有抗原 抗體反應 所以用該工程菌進行工業(yè)發(fā)酵時 應從菌體中分離 純化胰島素原 經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素 答案 1 胰島B細胞 胰島A細胞 2 DNA 胰島素原 3 菌體 基因工程操作過程中的四個注意點 1 限制酶剪切目的基因與質(zhì)粒的次數(shù)不同 獲取一個目的基因需限制酶剪切2次 共產(chǎn)生4個黏性末端或平末端 切割質(zhì)粒則只需限制酶剪切1次 因為質(zhì)粒是環(huán)狀DNA分子 而目的基因在DNA分子鏈上 2 切割目的基因和載體并非只能用同一種限制酶 如果用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同時 在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來 3 目的基因的插入點不是隨意的 基因表達需要啟動子與終止子的調(diào)控 所以目的基因應插入到啟動子與終止子之間的部位 4 基因工程操作過程中只有第三步?jīng)]有堿基互補配對現(xiàn)象 第一步存在于用逆轉(zhuǎn)錄法等獲得DNA時 第二步存在于黏性末端連接時 第四步存在于檢測分子水平雜交時 考向預測 3 2017年新課標 卷 幾丁質(zhì)是許多真菌細胞壁的重要成分 幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解 通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi) 可增強其抗真菌病的能力 回答下列問題 1 在進行基因工程操作時 若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA 常選用嫩葉而不選用老葉作為實驗材料 原因是 提取RNA時 提取液中需添加RNA酶抑制劑 其目的是 2 以mRNA為材料可以獲得cDNA 其原理是 3 若要使目的基因在受體細胞中表達 需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細胞 原因是 答出兩點即可 4 當幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時 DNA連接酶催化形 成的化學鍵是 5 若獲得的轉(zhuǎn)基因植株 幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中 抗真菌病的能力沒有提高 根據(jù)中心法則分析 其可能的原因是 解析 1 在進行基因工程操作時 若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA 常選用嫩葉而不選用老葉作為實驗材料 原因是嫩葉組織細胞易破碎 提取RNA時 提取液中需添加RNA酶抑制劑 其目的是防止RNA降解 2 以mRNA為材料可以獲得cDNA 其原理是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下 以mRNA為模板按照堿基互補配對的原則可以合成cDNA 3 若要使目的基因在受體細胞中表達 需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細胞 原因是目的基因無復制原點 目的基因無表達所需啟動子和終止子 4 當幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時 DNA連接酶催化形成的化學鍵是磷酸二酯鍵 5 若獲得的轉(zhuǎn)基因植株 幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中 抗真菌病的能力沒有提高 根據(jù)中心法則分析 其可能的原因是目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 答案 1 嫩葉組織細胞易破碎 防止RNA降解 2 在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下 以mRNA為模板按照堿基互補配對的原則可以合成cDNA 3 目的基因無復制原點 目的基因無表達所需啟動子 4 磷酸二酯鍵 5 目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 4 將富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胗衩准毎?并培育成富含賴氨酸的玉米植株 如下圖 請回答下列問題 1 過程為構(gòu)建基因表達載體 需用 切割目的基因 基因表達載體的組成 除了目的基因外 還必須有 2 過程為把重組質(zhì)粒導入土壤農(nóng)桿菌 首先必須用 處理土壤農(nóng)桿菌 使土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺軕B(tài) 然后將 放在緩沖液中混合培養(yǎng)完成轉(zhuǎn)化過程 3 目的基因在玉米植株體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關鍵是 這需要通過檢測才能知道 檢測采用的方法是 4 過程為將玉米細胞培育成植株 該過程所用培養(yǎng)基中除添加營養(yǎng)物質(zhì)外 還需要添加 填植物激素 添加植物激素的目的是誘導外植體發(fā)生 兩者連接起來 2 受體細胞為農(nóng)桿菌 需用Ca2 處理農(nóng)桿菌 解析 1 構(gòu)建基因表達載體時 需用同種限制酶分別切割載體和目的基因 產(chǎn)生相同的黏性末端 再用DNA連接酶把 使農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺軕B(tài) 然后將重組質(zhì)粒和感受態(tài)細胞放在緩沖液中完成轉(zhuǎn)化過程 3 目的基因在玉米植株體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關鍵是目的基因插入到受體細胞的染色體DNA分子上 可通過DNA分子雜交技術進行檢測 4 植物組織培養(yǎng)過程中培養(yǎng)基中需要添加的植物激素是生長素和細胞分裂素 生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂 脫分化和再分化的關鍵性激素 答案 1 限制酶 啟動子 終止子 標記基因 2 Ca2 重組質(zhì)粒和感受態(tài)細胞 DNA 3 目的基因插入到受體細胞的染色體DNA分子上分子雜交技術 4 生長素和細胞分裂素 脫分化和再分化 考點三 基因工程的應用 生物技術的安全性及蛋白質(zhì)工程 考點梳理 1 基因工程的應用 1 基因工程的應用舉例 2 基因工程藥物 來源 主要來自轉(zhuǎn)基因的工程菌 也可來自各類生物反 應器 成果 細胞因子 抗體 疫苗 激素等 作用 預防和治療人類腫瘤 心血管疾病 遺傳病 各 種傳染病 糖尿病 類風濕等疾病 2 生物技術的安全性和倫理問題 1 轉(zhuǎn)基因生物的優(yōu)缺點 2 試管嬰兒與克隆人 試管嬰兒和設計試管嬰兒的比較 a 不同點 設計試管嬰兒在胚胎移植前需進行遺傳學診斷或基因診斷 試管嬰兒不需進行遺傳學診斷或基因診斷 圖中 是試管嬰兒的培育過程 是設計試管嬰兒的培育過程 應用 試管嬰兒主要是解決不孕夫婦的生育問題 設計試 管嬰兒主要用于白血病 貧血癥等疾病的治療 b 相同點 都是體外受精 并進行體外早期胚胎培養(yǎng) 都 要經(jīng)過胚胎移植 都屬于有性生殖 治療性克隆和生殖性克隆的比較 3 生物武器的特點及傳播途徑 特點 a 傳染性強 b 污染面廣 危害時間長 c 難以防 治 d 具有一定的潛伏期 e 受自然條件影響大 傳播途徑 a 經(jīng)食物和水傳播 b 空氣傳播 c 接觸傳播 d 蟲媒傳播 e 病原體直接傳播 3 蛋白質(zhì)工程 1 蛋白質(zhì)工程的流程圖 2 基因工程和蛋白質(zhì)工程的比較 續(xù)表 高考探究 考向1 基因工程的應用 典例4 2016年寧夏銀川一模 人們預防與診療傳染性疾病經(jīng)常使用疫苗和抗體 已知禽流感傳染性疾病的病原體為一種RNA病毒 該病毒表面的A蛋白為主要抗原 相應疫苗生產(chǎn)和抗體制備的流程之一如下圖所示 1 過程 代表基因工程操作步驟中的 基因工程的核心步驟是 填序號 該過程所需的工具酶有 2 通過過程 獲得的X稱為 3 對健康人進行該傳染病免疫預防時 可選用圖中基因工程生產(chǎn)的 制備疫苗 對該傳染病疑似患者確診時 可以從疑似患者體內(nèi)分離出病毒 與已知病毒進行 比較 或用圖中的 進行特異性結(jié)合檢測 解析 1 分析圖解 過程表示逆轉(zhuǎn)錄 過程表示目的基因的獲取 過程表示構(gòu)建基因表達載體 基因工程的核心步驟 過程表示向受體細胞導入目的基因 基因工程中所需的工具酶有限制酶和DNA連接酶 2 過程表示A蛋白 抗原 刺激B細胞 過程表示B細胞增殖分化為漿細胞 過程表示動物細胞的融合 獲得所需的雜交瘤細胞 過程表示培養(yǎng) 提取單克隆抗體 3 可用作疫苗的是能使機體產(chǎn)生特異性免疫的抗原物質(zhì) 由圖可知應選A蛋白 確認該種病毒可將其與已知病毒進行核酸序列的比較 也可用抗原 抗體雜交法 即用制備的單克隆抗體與抗原發(fā)生特異性結(jié)合檢測 限制酶和DNA連接酶 答案 1 目的基因的獲取 2 雜交瘤細胞 核酸序列 或RNA序列等合理答案也可 抗A 3 A蛋白蛋白單克隆抗體 考向2 生物技術的安全性和倫理問題 典例5 2017年湖北模擬 如今 從土豆 草莓到西紅柿 各種各樣的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品已經(jīng)潛入尋常百姓家 更有資料顯示 我國餐桌上有50 以上的大豆色拉油屬于轉(zhuǎn)基因食品 然而近年來 有關轉(zhuǎn)基因食品是否影響健康的爭論不絕于耳 例如 1999年 美國康奈爾大學Losey等人將轉(zhuǎn)Bt基因 蘇云金牙孢桿菌殺蟲晶體蛋白基因 玉米花粉撒在苦芭菜上 喂食黑脈金斑蝶4天后死亡率達44 而對照組無一死亡 研究者認為該轉(zhuǎn)基因玉米對非靶生物有毒 1 轉(zhuǎn)基因作物大面積種植已經(jīng)有若干年 食用轉(zhuǎn)基因食品的人群數(shù)以億計 至今沒有轉(zhuǎn)基因食品不安全的任何實例 轉(zhuǎn)基因食品是安全的 試分析原因 2 自1983年轉(zhuǎn)基因作物在美國問世以來 用生物技術改造農(nóng)產(chǎn)品的研究與應用進展飛快 2001年全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積達到了5000萬公頃 請分析 轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品到底有什么優(yōu)勢 3 你是怎樣理解轉(zhuǎn)Bt基因 蘇云金芽孢桿菌殺蟲晶體蛋白 基因 玉米花粉對非靶生物是有毒的 4 有人認為轉(zhuǎn)基因生物會造成基因污染 危害生態(tài)系統(tǒng)的 穩(wěn)定性 你是怎樣理解的 答案 1 轉(zhuǎn)基因食物被煮熟之后 細胞就被破壞了 進入人腸胃系統(tǒng)后 基因被消化成小分子物質(zhì)而失去遺傳作用 只要合理即可 2 可縮短育種時間 可定向改造生物的性狀 可提 高糧食產(chǎn)量 解決糧食問題 3 轉(zhuǎn)Bt基因玉米在培育過程中沒有對所有的生物進行毒 性檢測實驗 在邏輯判斷上屬于不完全歸納 4 轉(zhuǎn)基因生物中所含的外源基因可能會通過雜交在環(huán)境中傳遞 由此產(chǎn)生的超級雜草 超級害蟲以及其他超級動物等 可能會使得生物多樣性受到破壞等 只要合理即可 考向3 蛋白質(zhì)工程 典例6 2015年新課標 卷 已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì) P 該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運蛋白 由305個氨基酸組成 如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸 240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸 改變后的蛋白質(zhì) P1 不但保留P的功能 而且具有了酶的催化活性 回答下列問題 1 從上述資料可知 若要改變蛋白質(zhì)的功能 可以考慮對蛋白質(zhì)的 進行改造 2 以P基因序列為基礎 獲得P1基因的途徑有修飾 基因或合成 基因 所獲得的基因在表達時是遵循中心法則的 中心法則的全部內(nèi)容包括 的復制 以及遺傳信息在不同分子之間的流動 即 3 蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程 其基本途徑是從預期蛋白質(zhì)功能出發(fā) 通過 和 進而確定相對應的脫氧核苷酸序列 據(jù)此獲得基因 再經(jīng)表達 純化獲得蛋白質(zhì) 之后還需要對蛋白質(zhì)的生物 進行鑒定 解析 1 對蛋白質(zhì)的氨基酸序列 或結(jié)構(gòu) 進行改造 可達到改變蛋白質(zhì)的功能的目的 2 以P基因序列為基礎 獲得P1基因 可以對P基因進行修飾改造 也可以用人工方法合成P1基因 中心法則的全部內(nèi)容包括DNA的復制 RNA的復制 轉(zhuǎn)錄 翻譯 逆轉(zhuǎn)錄 3 蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預期蛋白質(zhì)功能出發(fā) 通過設計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和推測氨基酸的序列 推測相應的核苷酸序列 并獲取基因 經(jīng)表達的蛋白質(zhì) 要對其進行生物功能鑒定 答案 1 氨基酸序列 或結(jié)構(gòu) 2 P P1 DNA和RNA 或遺傳物質(zhì) DNA RNA RNA DNA RNA 蛋白質(zhì) 或轉(zhuǎn)錄 逆轉(zhuǎn)錄 翻譯 3 設計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 推測氨基酸的序列 功能 考向預測 5 SRY PCR是對移植前的人胚胎進行性別鑒定的技術 基 本操作程序如下 1 從被測胚胎的 中取出幾個細胞 2 以Y染色體上SRY基因 性別決定基因 的一段序列作引物 用被測胚胎DNA作模板進行PCR擴增 根據(jù)SRY基因序列設計的引物長度一般為20 24個核苷酸 其長度不宜過短的原因主要是 兩種引物中G C的含量相差不宜過大 原因主要是 3 最后可用放射性同位素標記的含有SRY基因的特異性DNA序列作 利用 技術檢測擴增產(chǎn)物 如果某早期胚胎檢測結(jié)果為陽性 則可判斷該胚胎發(fā)育成的個體性別是 若該技術崗位上的操作人員為男性 要求一定要戴好手套 口罩和工作帽等 主要原因是 答案 1 滋養(yǎng)層 G C的含量 2 防止引物隨機結(jié)合 或引物的特異性差 差別過大 低溫復性溫度難以統(tǒng)一 3 探針 DNA分子雜交 雄性 男操作員的SRY基因可 能污染樣品 6 生物技術的迅猛發(fā)展挑戰(zhàn)了原有的社會倫理道德秩序 引起了激烈的爭論 1 支持者認為 克隆人是一項科學研究 應當有它內(nèi)在的發(fā)展規(guī)律 允許有一定的發(fā)展 反對者則認為 克隆人沖擊了現(xiàn)有的婚姻 家庭和兩性關系等傳統(tǒng)的倫理道德觀念 克隆人是在人為地制造 都不健全的人 2 在針對克隆技術的爭論中 我國政府態(tài)度明確 及時立法 規(guī)范了克隆技術的應用 我國明確禁止生殖性克隆人 一再重申四不原則 不贊成 不允許 不支持 任何生殖性克隆人的實驗 3 設計試管嬰兒與試管嬰兒在技術手段上的區(qū)別是 前者的生殖方式上是 答案 1 心理上和社會地位上 2 不接受 3 多了胚胎移植前進行遺傳診斷這一環(huán)節(jié) 有性生殖 7 2017年新課標 卷 真核生物基因中通常有內(nèi)含子 而原核生物基因中沒有 原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對應的RNA序列的機制 已知在人體中基因A 有內(nèi)含子 可以表達出某種特定蛋白 簡稱蛋白A 回答下列問題 1 某同學從人的基因組文庫中獲得了基因A 以大腸桿菌作為受體細胞卻未得到蛋白A 其原因是 2 若用家蠶作為表達基因A的載體 在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中 不選用 作為載體 其原因是 3 若要高效地獲得蛋白A 可選用大腸桿菌作為受體 因為與家蠶相比 大腸桿菌具有 答出兩點即可 等優(yōu)點 4 若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A 可用的檢測物質(zhì)是 填 蛋白A的基因 或 蛋白A的抗體 5 艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻 也可以說是基因工程的先導 如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示 那么 這一啟示是 解析 1 基因A的編碼區(qū)中有內(nèi)含子和外顯子 真核生物細胞中 內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄來的mRNA會被切除 而原核生物細胞內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄后不含內(nèi)合子轉(zhuǎn)錄來的mRNA 無需切除 轉(zhuǎn)錄后直接表達 所以翻譯形成的蛋白質(zhì)不是蛋白A 2 由于噬菌體是專門寄生在細菌體內(nèi)的病毒 無法侵染到真核生物家蠶細胞內(nèi) 所以不能用噬菌體作為運載體 而家蠶屬于昆蟲 故可用昆蟲病毒作為運載體 3 大腸桿菌作為受體菌具有繁殖周期短 易培養(yǎng) 產(chǎn)物易分離 不會造成基因污染等優(yōu)點 4 檢測目的基因是否表達的通常用抗原 抗體雜交技術 看是否出現(xiàn)雜交帶 若出現(xiàn)則說明基因表達了 5 艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻 不僅證明了生物的遺傳物質(zhì)是DNA 還證明了DNA可以從一種生物轉(zhuǎn)移到另一種生物個體 答案 1 基因A有內(nèi)含子 在大腸桿菌中 其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應的RNA序列不能被切除 無法表達出蛋白A 2 噬菌體 噬菌體的宿主是細菌 而不是家蠶 3 繁殖快 容易培養(yǎng) 4 蛋白A的抗體 5 DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體 8 人類疾病的轉(zhuǎn)基因動物模型常用于致病機理的探討及治療藥物的篩選 利用正常大鼠制備遺傳性高血壓轉(zhuǎn)基因模型大鼠的流程如下圖所示 1 圖中的高血壓相關基因作為 質(zhì)粒作為 二者需用 切割后連接成重組載體 2 將該基因通過 法注入鼠的 細胞 3 子代大鼠如果檢測出 和表現(xiàn)出 即可分別在分子水平和個體水平上說明高血壓相關基因已在子代大鼠中成功表達 然后可用其建立高血壓轉(zhuǎn)基因動物模型 解析 1 圖中的高血壓相關基因是目的基因 質(zhì)粒是該過程的運載體 二者必須用同一種限制酶進行切割才能露出相同的黏性末端 以便目的基因插入運載體 2 把目的基因?qū)雱游锛毎麜r 所用方法是顯微注射法 受體細胞是受精卵 3 子代大鼠如果檢測出相應的與高血壓相關的蛋白質(zhì) 說明在分子水平上目的基因成功表達 如果表現(xiàn)出高血壓癥狀 則說明在個體水平上目的基因成功表達 答案 1 目的基因 載體 同一種限制酶 2 顯微注射 受精卵 3 與高血壓有關的蛋白質(zhì) 高血壓癥狀