2011年高考生物一轮复习课件：第一部分-基因工程(苏教版)

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1、选修3 现代生物科技专题 第一部分 基因工程 高频考点突破 考点一 基因工程的工具 1.限制性核酸内切酶,2.DNA连接酶 （1）作用实质：将具有末端碱基互补的2个DNA片 段连接在一起，形成重组DNA分子。 （2）限制性核酸内切酶不切割自身DNA的原因 是：原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序 列已经被修饰。 （3）DNA连接酶起作用时不需要模板。,3.DNA连接酶、DNA聚合酶和限制性核酸内切酶,4.基因工程的载体质粒 (1)作用 作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。 利用它在宿主细胞内使目的基因进行大量复制。 (2)具备的条件 能在宿主细胞内稳定保存，并大量复制。 有多个限制性核

2、酸内切酶切割位点，以便与外源 基因连接。 具有某些遗传标记基因，以便进行筛选。,拓展提升 一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有 要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些 天然的载体进行人工改造。 限制性核酸内切酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。,对位训练 1.下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述， 错误的是 （ ） A.一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱 氧核苷酸序列 B.限制性核酸内切酶的活性受温度的影响 C.限制性核酸内切酶能识别和切割RNA D.限制性核酸内切酶可从原核生物中提取 解析 基因的“剪刀”是限

3、制性核酸内切酶，主 要存在于微生物中。一种限制性核酸内切酶只能 识别一种特定的核苷酸序列，并能在特定的位点 切割DNA分子。酶的活性会受到温度的影响。,C,2.下列关于DNA连接酶作用的叙述，正确的是 （ ） A.将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸 二酯键 B.将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新 形成磷酸二酯键 C.连接两条DNA链上碱基之间的氢键 D.只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接 起来，而不能将双链DNA片段平末端之间进行 连接,B,考点二 基因工程的基本操作步骤 1.获得目的基因 （1）如果目的基因的序列是已知的，可用化学 方法合成目的基因，或者用聚合酶链式反

4、应(PCR) 扩增目的基因。 （2）如果目的基因的核苷酸序列是未知的，可以 从基因文库中获取。 2.形成重组DNA分子,3.将重组DNA分子导入受体细胞,4.筛选含有目的基因的受体细胞 (1)原理：质粒上有抗生素的抗性基因。 (2)方法：利用选择培养基筛选。 (3)举例 5.目的基因的表达 (1)场所：含重组DNA分子的受体细胞中。 (2)标志：表达“目的基因”所控制的性状。,对位训练 3.下列有关基因工程技术的叙述，正确的是（ ） A.重组DNA技术所用的工具酶是限制性核酸内切 酶、连接酶和载体 B.所有的限制性核酸内切酶都只能识别同一种特 定的核苷酸序列 C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞

5、是因为细菌 繁殖快 D.只要目的基因进入受体细胞就能实现表达,解析 基因操作的工具酶是限制性核酸内切酶、连 接酶，载体是基因的运载工具，不是工具酶。每种 限制性核酸内切酶都只能识别特定的核苷酸序列， 而并非同一种核苷酸序列。目的基因进入受体细胞 后，受体细胞表现出特定的性状，才能说明目的基 因完成了表达。选择受体细胞的重要条件就是能够 快速繁殖。 答案 C,4.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。下列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

6、激素DNA序列 D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 解析 在基因工程中，判断外源基因是否“表 达”常用的方法是看有无目的基因产物产生。,D,考点三 基因工程的应用 1.基因工程与遗传育种,2.基因工程与疾病治疗 （1）基因工程药物 在基因工程中，若受体细胞是原核生物(如大肠 杆菌)，则生产的“干扰素”是不具备活性的， 因为原核细胞内无内质网、高尔基体等细胞器， 只有核糖体，因此只能合成相应的蛋白质，而无 法添加糖基，若使“干扰素”具有活性，还必须 人工处理加上糖基。,（2）基因治疗 含义：向目标细胞中引入正常功能的基因，以 纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。 实例：重度免疫缺陷症的基因治疗

7、,3.基因工程与生态环境保护 （1）利用细菌发酵和转基因植物生产具有生物可 降解的新型塑料。 （2）利用基因工程改造分解石油的细菌，提高其 分解石油的能力。 （3）利用转基因微生物吸收环境中的重金属，降 解有毒化合物和处理工业废水。,深化拓展 “基因治疗”与“基因诊断”辨析,对位训练 5.下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( ) A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因 B.基因诊断的基本原理是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遗传改良,解析 基因工程是生物工程技术的核心内容，能够 按照人们的意愿，定向地改造生物的遗传性状。基 因治疗是

8、把正常的基因导入有基因缺陷的细胞，从 而使其表达，达到治疗目的。基因诊断常用基因探 针来进行，其遵循的原理是DNA分子杂交。基因探 针具有很强的特异性，因此一种探针只能检测水体 中的一种(类)病毒。所有生物共用一套遗传密码， 所以原核基因也能用来进行真核生物的遗传改良。 答案 B,6.我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆 菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出 了抗虫棉。下列叙述不正确的是 ( ) A.RNA聚合酶对于抗虫基因在棉花细胞中的表达 不可缺少 B.重组DNA分子中增加一个碱基对，不一定导致 毒蛋白的毒性丧失 C.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作 物，从而造成基因污染

9、 D.转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花 对抗生素抗性来确定的,解析 RNA聚合酶参与目的基因的转录，对于抗虫 棉基因在棉花细胞中的表达不可缺少。增加的碱基 对如果不在编码区或在编码区最后，便有可能不影 响蛋白质的功能。抗虫棉与其他近缘植物杂交，能 造成基因污染。检测棉花对抗生素的抗性，不能确 定棉花是否具有抗虫的特性。 答案 D,考点四 蛋白质工程 1.概念 蛋白质工程是指通过物理化学与生物化学等技术 了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设 计、基因定点诱变和重组DNA技术改造基因，以 定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的 蛋白质的技术。,2.蛋白质工程与基因工程的比较,拓展

10、延伸 蛋白质组计划和人类基因组计划的比较,对位训练 7.胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射 到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才 能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解， 因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程 设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关 问题：,（1）构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是 。 （2）通过DNA合成形成的新基因应与 结合后转移到 中才能得到准确表达。 （3）若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有 、 和发酵工程。 （4）图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么？ 。,（5）下列关于蛋

11、白质工程的说法，错误的是（ ） A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使 之更加符合人类需要 B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接 进行操作，定向改变分子的结构 C.蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋 白质分子 D.蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二 代基因工程,解析 （1）蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白 质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计， 因此，图中构建新的胰岛素模型的依据是胰岛素的 预期功能。（2）合成的目的基因应与载体构建基 因表达载体后导入受体细胞中才能得以表达。 （3）利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋 白质，需对原有的胰岛素进行改造，根据新的

12、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，人工合成新的胰岛素基因，形成目的基因，改 造好的目的基因需通过基因工程来生产基因产物， 并且在生产过程中要借助工程菌，所以还需要进行,发酵，因此该过程涉及蛋白质工程、基因工程和发 酵工程。（4）由新的蛋白质模型到构建新的基 因，其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的 序列，推测出基因中的脱氧核苷酸序列。然后用 DNA合成仪直接合成出新的基因。（5）由于基因决 定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行设计改 造，最终还必须通过改造基因来完成，而不是直接 对蛋白质分子进行操作。 答案 （1）蛋白质的预期功能 （2）载体 大肠 杆菌等受体细胞 （

13、3）蛋白质工程 基因工程 （4）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 （5）B,考点五 转基因生物的安全性问题及生物武器的危 害性 1.如何理性看待转基因技术？ 提示 对于这个问题的学习，要求注意以下几个 方面： （1）首先认识到转基因技术的应用前景是非常 广阔的，以基因工程为代表的一大批生物技术成 果，进入人类的生产和生活，特别是在医药和农 业生产上发挥了极大的作用。,（2）要正视转基因技术带来的安全性问题，切 实认识到个别有害转基因生物的危害性，要趋利 避害。 （3）完善相应的法令法规，利用法制手段确保转 基因生物的安

14、全性。 （4）增强科学家的法制意识，提高科学家的研究 道德水平。,2.为保护转基因食品安全性，采取了哪些监控和预 防措施？ 提示 （1）立法是监控农业转基因生物安全的 有力措施。 （2）多环节监控。转基因农作物研究，从实验 室走向大田试验及产品商品化都有相应法规对其 进行严格监控，只有每一步阶段试验获得认可证 书后，才可进行下一阶段。 （3）安全评价内容具体而严格。,3.生物武器的种类,4.杀伤特点 （1）致病力强，多数具有传染性 某些生物战剂只需少数病原体侵入人体，就能引 起发病，如几十个热杆菌侵入人体就能致病。某 些生物战剂，如鼠疫杆菌等，有很强的传染性， 在一定条件下能在人员之间传播，长

15、期流行。 （2）污染面积广 生物战剂致病力强，气溶胶可随风飘散，在气 象、地理条件适宜时，可造成大面积污染区。 （3）不易被发现 生物战剂气溶胶无色无味，加之敌方多在黄昏、 夜间、拂晓、多雾时秘密施放，不易被人发现。,（4）有一定的潜伏期 生物战剂致病需经几小时至几天的时间，在这个期 间人员不会很快减弱工作能力。 （5）受自然条件影响大 风速、气温对气溶胶传播有影响，大雪、低温、干 燥、日晒等能加速病菌的消亡。,对位训练 8.在对番茄的研究中发现，害虫损伤番茄叶片后， 叶上的细胞壁能释放出一种类激素因子，这种物 质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上，启动蛋 白酶抑制剂的基因后，开始高效合成蛋白酶

16、抑制 剂，并在茎叶中迅速积累，以对付害虫的再次侵 袭。蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用， 因此害虫取食后，就会因无法消化食物而被杀 死。人们尝试将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉 米，让玉米获得与番茄相似的抗虫性状，以对付 异常猖獗的玉米螟（一种玉米害虫）。,根据材料回答下列问题： （1）番茄的蛋白酶抑制剂很可能是在茎叶细胞的 处合成的。 （2）将番茄的蛋白酶抑制基因导入玉米内，使玉 米形成新的性状，这种变异属于 。 （3）能抗玉米螟的抗虫玉米的生态效益显著，有 人认为抗虫玉米就是无虫玉米，不必防治害虫。你 是否赞成这种说法？ 。说明理由： 。 （4）有人对食用这种转基因玉米的安全性感到担 忧。你认为这种担忧有道理吗？试以学过的知识进 行简要的分析说明。 。,答案 （1）核糖体 （2）基因重组 （3）不赞成 转基因玉米能抵抗玉米螟，但不能抵抗所有的害虫 （4）有道理。这种转基因玉米的果实中可能含 有蛋白酶抑制剂，食用后可能抑制人体消化酶的活