《2019版生物高考大一轮复习 第十单元 现代生物科技专题 第36讲 基因工程与生物技术的安全性和伦理问题学案 北师大版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版生物高考大一轮复习 第十单元 现代生物科技专题 第36讲 基因工程与生物技术的安全性和伦理问题学案 北师大版（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第36讲基因工程与生物技术的安全性和伦理问题考纲要求1.基因工程的诞生()。2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)()。3.基因工程的应用()。4.蛋白质工程()。5.转基因生物的安全性()。6.生物武器对人类的威胁()。7.生物技术中的伦理问题()。考点一基因工程的基本原理和操作技术1.基因工程的概念基因工程也叫DNA重组技术，它是在分子水平上进行的一种外科手术式的遗传操作，采取类似于工程建设的方式，按照预先设计的蓝图，借助于实验室的技术，将某种生物的基因或基因组提取出来，在生物体外进行加工改造或重新组合，再转移到另一种生物中去，从而定向地改变生物的遗传特性，创造出新型的生物。2.基因工程
2、研究的理论基础(1)分子基础：在20世纪40年代证实了DNA是主要的遗传物质，它是遗传信息的携带者；DNA是生物大分子，基因是DNA分子上具有遗传功能的DNA片段。(2)重组基础：在20世纪50年代确立了DNA的双螺旋构型，遵循碱基互补原则，DNA进行半保留复制，从而解决了基因的自我复制和世代交替问题。(3)转移基础：在20世纪60年代，相继提出了“中心法则”和操纵子学说，成功地破译了遗传密码，阐明了遗传信息的流动与表达机制。3.基因工程操作技术的突破(1)DNA分子的切割技术限制性内切酶特点：a.会识别DNA上某种核苷酸的序列和位置。b.能在这个位置上将DNA分子一刀两断。例子：限制性内切酶
3、EcoR只能识别GAATTC序列的位点，并且在G和A之间将这段序列切开。黏性末端：被限制性内切酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好是互补配对的。与基因的位置关系：用限制性内切酶可以完整地切下一个或几个基因，正好符合基因工程的要求。存在：主要存在于微生物中。(2)DNA分子的连接技术DNA连接酶作用：能在两个DNA片段的末端之间“架起桥梁”，把它们连接起来。特点：只要在同一种限制性内切酶切割的两种DNA片段中加上这种DNA连接酶，它就会把片段缝合得天衣无缝。(3)DNA分子的运载工具条件：第一，运载体必须是一种能够自我复制的较小的DNA分子，能够比较自由地进出细胞。第
4、二，能使带进去的DNA在细胞里面进行复制，并且仍然保持原有的特性。第三，作为载体最好具有某些简单的特性，如抗药性、免疫性等。种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。细菌质粒：它是细菌染色体外的一种很小的环状DNA分子。它不仅能进行自我复制，还带有某种抗性基因，能在细胞之间钻进穿出。镶嵌上一段外来DNA片段的质粒，就成为一个“杂种质粒”。杂种质粒进入细胞后，便能出色地完成基因工程师交给它的使命在新的宿主细胞里繁殖并发挥作用，使受体细胞产生相应的表达产物。深化拓展运载体上标记基因的作用运载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的运载
5、体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入运载体的受体细胞，原理如下图所示：1.有关工具酶的判断(1)限制性内切酶只能用于切割目的基因()(2)切割质粒的限制性内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列()(3)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来()(4)限制性内切酶也可以识别和切割RNA()(5)限制性内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶()2.有关载体的判断(1)运载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因()(2)每个质粒DNA分子上至少含一个限制性内切酶识别位点()(3)质粒是
6、小型环状DNA分子，是基因工程常用的运载体()(4)运载体的作用是将携带的目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达()(5)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制()下图中的图1和图2分别表示的是EcoR限制性内切酶和Sma限制性内切酶的作用示意图，据图分析：(1)请说出EcoR限制性内切酶和Sma限制性内切酶识别的碱基序列及切割的位点。提示EcoR限制性内切酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；Sma限制性内切酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间。(2)以上实例说明限制性内切酶有何特性？提示说明限制性内切酶具有专一性。命题点一工具酶的应用
7、分析1.下图是表达新基因用的质粒的示意图，若要将目的基因插入到质粒上的A处，则切割基因时可用的是()A.Hind B.EcoRC.EcoB D.Pst答案C解析A处有3处(BamH、EcoB、Cla)限制性内切酶的切点，只有使用EcoB限制性内切酶切割时，才能让目的基因插入到A处且使原有基因失活。2.用限制性内切酶EcoR单独切割某普通质粒，可产生14 kb(1 kb即1 000个碱基对)的长链，而同时用限制性内切酶EcoR、Mbo联合切割该质粒，可得到三种长度的DNA片段，见下图(其中*表示EcoR限制性内切酶切割后的一个黏性末端)。若用Mbo限制性内切酶单独切割该普通质粒，则产生的DNA片
8、段的长度为()A.2.5和5.5 B.2.5和6C.5.5和8 D.6和8答案D解析依图示可知，该质粒上有1个EcoR限制性内切酶的切点、2个Mbo限制性内切酶的切点，故用限制性内切酶Mbo单独切割该质粒时，将产生长度为6和8的两种片段。3.(2016全国，40改编)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(运载体上的EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接，理由是_。(2)若某人利用图(
9、b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_，不能表达的原因是_。(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有_和_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。答案(1)Sau3A两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2)甲、丙甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(3)EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶解析(1)分析图(a)可知，限制性内切酶Sau3A与BamH切割DNA后形成的黏性末端相同，故经这两种酶切割得到的产物
10、可以用DNA连接酶进行连接。(2)构建基因表达载体时，为保证目的基因能在宿主细胞中成功表达，目的基因应插入在启动子和终止子之间，据此可判断甲、丙均不符合要求，目的基因均不能表达。(3)常见的DNA连接酶有EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。限制性内切酶的选择方法根据目的基因两端的限制性内切酶切点确定限制性内切酶的种类。(1)应选择切点位于目的基因两端的限制性内切酶，如图甲可选择Pst。(2)不能选择切点位于目的基因内部的限制性内切酶，如图甲不能选择Sma。(3)为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制性内切酶切割目的
11、基因和质粒，如图甲也可选择用Pst和EcoR两种限制性内切酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。命题点二运载体的应用分析4.质粒是基因工程中最常用的运载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况不同，如图表示外源基因插入位置(插入点有a、b、c)，请根据表中提供细菌的生长情况，推测三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是()项目细菌在含氨苄青霉素培养基上生长情况细菌在含四环素培养基上生长情况能生长能生长能生长不能生长不能生长能生长A.是c；是b；是aB.是a和b；是a；是bC.
12、是a和b；是b；是aD.是c；是a；是b答案A解析第组中重组后细菌能在含氨苄青霉素和含四环素培养基上生长，说明抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因没有被破坏，因此外源基因插入点是c。第组中重组后细菌能在含氨苄青霉素培养基上生长，说明抗氨苄青霉素基因没有被破坏；细菌不能在含四环素培养基上生长，说明抗四环素基因被破坏，因此外源基因插入点是b。第组重组后细菌不能在含氨苄青霉素培养基上生长，说明抗氨苄青霉素基因被破坏；细菌能在含四环素培养基上生长，说明抗四环素基因没有被破坏，因此外源基因插入点是a。5.(2016全国，40) 某一质粒运载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(
13、Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒运载体用BamH酶切后，与用BamH酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒运载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：(1)质粒运载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有_(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不
14、能区分的，其原因是_；并且_和_的细胞也是不能区分的，其原因是_。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落，还需使用含有_的固体培养基。(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为运载体，其DNA复制所需的原料来自于_。答案(1)能自我复制、具有标记基因(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒运载体含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长四环素(3)受体细胞解析(1)质粒作为运载体应具备的基本条件有：能自我复制、具有标记基因、含有一个至多个限制性内切酶切割位点等。(2)由题意可知，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞中均不含有氨苄青霉素抗性基因，所以在含有氨苄青霉素的培养基
