高考生物總復(fù)習(xí)基因工程及其安全性含生物武器課件

1、2015備考最新考綱1基因工程的誕生()。2.基因工程的原理及技術(shù)()。3.基因工程的應(yīng)用()。4.蛋白質(zhì)工程()。5.轉(zhuǎn)基因生物的安全性()。6.生物武器對人類的威脅()。1基因工程的概念考點(diǎn)1基因工程的理論基礎(chǔ)及操作工具(5年19考)(2013全國大綱卷、廣東理綜) (2)DNA連接酶對載體的分析思考感悟限制酶為何不切割其所在生物自身的DNA?提示限制酶不切割原核生物自身DNA的原因：原核生物DNA序列中不存在該酶的識(shí)別位點(diǎn)或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。1(2012全國新課標(biāo)，40)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問題：(1)限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有_和_。(2)質(zhì)

2、粒運(yùn)載體用EcoR切割后產(chǎn)生的片段如下：AATT CG GCTTAA為使運(yùn)載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，還可用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點(diǎn)是_。基因工程的理論基礎(chǔ)及操作工具(3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即_DNA連接酶和_DNA連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是_，產(chǎn)物是_。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用_技術(shù)。(5)基因工程中除質(zhì)粒外，_和_也可作為運(yùn)載體。(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原因是_。答案(1)平末端黏性末端(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與Eco

3、R切割產(chǎn)生的相同(3)T4Ecoli(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))(5)動(dòng)植物病毒噬菌體的衍生物(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱2(江蘇卷，2T)下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請回答下列問題：基因工程中限制酶的選擇問題(1)一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma切割前后，分別含有_個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)若對圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的Sma酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越_。(3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用Sma 切割，原因是_。(4)與只使用EcoR相比較，使用Bam

4、H 和Hind 兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止_。(5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入_酶。(6)重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了_。(7)為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在_的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達(dá)的初步檢測。解析本題綜合考查基因工程的過程及應(yīng)用。(1)質(zhì)粒是雙鏈環(huán)狀DNA分子，在Sma 切割前沒有游離的磷酸基團(tuán)，Sma 作用于兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵，切割產(chǎn)生的DNA片段末端是平末端，因而質(zhì)粒經(jīng)切割后含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性主要由氫鍵的數(shù)量

5、決定，氫鍵數(shù)量越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越高，反之則低，DNA雙鏈中A與T之間存在2個(gè)氫鍵，C與G之間存在3個(gè)氫鍵，因此DNA分子中GC堿基對越多，熱穩(wěn)定性就越高，Sma 識(shí)別CCCGGG序列，并在C和G之間將這段序列切開，也就是質(zhì)粒中Sma 酶切位點(diǎn)越多，GC堿基對越多，熱穩(wěn)定性越高。 (3)據(jù)圖1可知，Sma 切割的位點(diǎn)在抗生素抗性基因之中，抗生素抗性基因是標(biāo)記基因，應(yīng)盡量避免破壞，據(jù)圖2可知Sma 切割的位點(diǎn)在目的基因之中，破壞了目的基因，所以不能使用Sma 切割。(4)用同種限制酶切割后的質(zhì)粒和目的基因，在基因表達(dá)載體構(gòu)建時(shí)，常形成三種連接方式，其中目的基因與目的基因的連接、質(zhì)粒與質(zhì)粒的連接

6、是無效的連接，用兩種限制酶可避免此類現(xiàn)象。 (5)基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程中需加DNA連接酶，連接脫氧核糖和磷酸。(6)抗生素抗性基因?qū)儆跇?biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。(7)目的基因是蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，將其導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體后，應(yīng)進(jìn)行目的基因的檢測與鑒定，可根據(jù)受體細(xì)胞是否含有蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，即是否具備吸收蔗糖的能力判斷基因工程是否成功，因而可在含有蔗糖(唯一碳源)的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。答案(1)0、2(2)高(3)Sma會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因(4)質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化(5)DNA連接(6)鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞(7)蔗糖為唯一含碳

7、營養(yǎng)物質(zhì)題后歸納1限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶等相關(guān)酶的分析比較2.限制酶選擇的注意事項(xiàng)(1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點(diǎn)確定限制酶的種類應(yīng)選擇切點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇Pst。不能選擇切點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇Sma。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(diǎn))。 (2)根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類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。質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)記基因等，所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)

8、構(gòu)，如圖乙中限制酶Sma 會(huì)破壞標(biāo)記基因；如果所選酶的切點(diǎn)不是一個(gè)，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復(fù)制起點(diǎn)區(qū)，則切割重組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制?？键c(diǎn)2基因工程的基本操作程序及蛋白質(zhì)工程(5年23考)(2013全國課標(biāo)卷，40、福建理綜，33)2基因工程的應(yīng)用思維激活判斷正誤(1)外源DNA必須位于重組質(zhì)粒的啟動(dòng)子和終止子之間才能進(jìn)行復(fù)制 (2013安徽卷，6B)()。(2)關(guān)于哺乳動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)的難易程度：乳腺癌細(xì)胞易于乳腺細(xì)胞；胚胎細(xì)胞易于脂肪細(xì)胞(2011上海，15A)()。(3)將ada(腺苷酸脫氨酶基因)通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶

9、。每個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)至少插入一個(gè)ada (2011浙江理綜，6C)()。(4)啟動(dòng)子也稱起始密碼子，終止子也稱終止密碼子()。 (5)用氯化鈣處理大腸桿菌可增加其細(xì)胞膜的通透性 ()。(6)利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因?yàn)閷⑷说难灏椎鞍谆驅(qū)肓藙?dòng)物的乳腺細(xì)胞中()。(7)基因工程藥物主要來源于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)()。(8)為培育抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵為受體()。(9)由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用()。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)1(2012福建理綜，32)肺細(xì)胞中的let

10、7基因表達(dá)減弱，癌基因RAS表達(dá)增強(qiáng)，會(huì)引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術(shù)將let7基因?qū)敕伟┘?xì)胞實(shí)現(xiàn)表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如圖1?；蚬こ痰牟僮鞒绦驁D1圖2請回答下列問題。(1)進(jìn)行過程時(shí)，需用_酶切開載體以插入let7基因。載體應(yīng)有RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，以驅(qū)動(dòng)let7基因轉(zhuǎn)錄，該部位稱為_。(2)進(jìn)行過程時(shí)，需用_酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細(xì)胞，以利于傳代培養(yǎng)。(3)研究發(fā)現(xiàn)，let7基因能影響癌基因RAS的表達(dá)，其影響機(jī)理如圖2。據(jù)圖分析，可從細(xì)胞中提取_進(jìn)行分子雜交，以直接檢測let7基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細(xì)胞增殖受到抑制，可能是由于細(xì)胞中_(RA

11、S mRNA/RAS蛋白)含量減少引起的。 解析此題考查基因工程應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)。(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需要用同種限制酶切割目的基因和載體，使之產(chǎn)生相同的黏性末端。載體應(yīng)有啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因，其中啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合部位，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄。(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，常用胰蛋白酶處理貼壁的細(xì)胞，使之相互分離，以利于傳代培養(yǎng)。(3)檢驗(yàn)?zāi)康幕蚴欠癖磉_(dá)，常用分子雜交技術(shù)。從被導(dǎo)入目的基因的細(xì)胞內(nèi)提取RNA，與目的基因單鏈雜交，如果出現(xiàn)雜交帶，說明目的基因已轉(zhuǎn)錄。由圖2知，當(dāng)let7基因轉(zhuǎn)錄出來的miRNA與癌基因RAS轉(zhuǎn)錄出的mRNA雜交時(shí)，就會(huì)抑制RAS蛋白的產(chǎn)生，故肺癌細(xì)胞增殖受到抑

12、制，可能是由于細(xì)胞中RAS蛋白含量減少引起的。答案(1)限制性核酸內(nèi)切(或限制)啟動(dòng)子(2)胰蛋白(3)RNARAS蛋白題后歸納1基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)基因表達(dá)載體組成(3)構(gòu)建過程2目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞3.目的基因的檢測與鑒定2(2013山東濰坊一模，36)如圖為培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的技術(shù)流程，請據(jù)圖回答問題?；蚬こ痰膽?yīng)用(1)質(zhì)粒上標(biāo)記基因的作用是_。(2)過程是_，這是基因工程的核心步驟，其目的是_。(3)過程采用最多的方法是_，檢測抗蟲基因是否整合到棉花細(xì)胞DNA分子上的

13、方法是_。 (4)過程的培養(yǎng)基除含有必需的營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂外，還需要添加_，過程的實(shí)質(zhì)是_。(5)經(jīng)檢測抗蟲棉細(xì)胞染色體上含有一個(gè)抗蟲基因，該植株自交得到F1，其中全部的抗蟲植株再自交一次，后代中抗蟲植株占總數(shù)的_。(6)通過_實(shí)驗(yàn)，才能最終確定是否成功培育出了抗蟲棉植株。題后歸納1基因工程的應(yīng)用舉例(見下表)2.基因工程藥物(1)來源：主要來自轉(zhuǎn)基因工程菌，也可來自各類生物反應(yīng)器。(2)成果：細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。(3)作用：預(yù)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(fēng)濕等疾病。1天然的玫瑰沒有藍(lán)色花，這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因B，而開藍(lán)色花的矮牽牛中存在序

14、列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍(lán)玫瑰。下列操作正確的是()。A提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因BB.利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍(lán)色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因BC利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞D將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞答案A 對點(diǎn)強(qiáng)化2(2013石家莊二模，40)請據(jù)圖回答下列問題。(1)在培育轉(zhuǎn)基因牛過程中，過程常用的方法是_。轉(zhuǎn)基因?？赏ㄟ^分泌乳汁來生產(chǎn)人類生長激素，在基因表達(dá)載體中，人生長激素基因的首端必須含有_，其作用是能夠被_識(shí)別并結(jié)合，從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄過程。(2)prG能激發(fā)細(xì)胞不斷分裂，通過基因工程導(dǎo)入該調(diào)

15、控基因來制備單克隆抗體，最可能是_細(xì)胞，代表的細(xì)胞具有_和_的特點(diǎn)。(3)在抗蟲棉培育過程中，需將抗蟲基因(Bt毒蛋白基因)插入到Ti質(zhì)粒的_上，通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用就可以使抗蟲基因進(jìn)入棉花細(xì)胞。要檢測抗蟲基因是否翻譯成Bt毒蛋白，應(yīng)從抗蟲棉中提取蛋白質(zhì)，并用_方法進(jìn)行檢測。答案(1)顯微注射法啟動(dòng)子RNA聚合酶(2)B(漿)無限增殖產(chǎn)生特異性抗體(3)TDNA抗原抗體雜交1蛋白質(zhì)工程的原理考點(diǎn)3蛋白質(zhì)工程、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性及生物武器(5年11考)(2013廣東卷、2013江蘇卷)2.轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性(1)安全性問題 安全：滯后效應(yīng)、 、營養(yǎng)成分改變等。生物安全：對 的影響等。 安全：對

16、的影響等。(2)理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)需要正確的社會(huì)輿論導(dǎo)向： ，不能因噎廢食。制定 ，最大程度保證轉(zhuǎn)基因技術(shù)和產(chǎn)品的安全性。食物過敏原生物多樣性環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性趨利避害政策和法規(guī)3生物武器(1)生物武器的種類(連一連)(2)生物武器的特點(diǎn)致病力強(qiáng)、 污染面廣、危害時(shí)間長難以防治具有一定的 受 影響大傳染性大潛伏期自然條件思維激活判斷正誤(1)蛋白質(zhì)工程中，改造蛋白質(zhì)是通過對基因的改造來實(shí)現(xiàn)的，這樣的改造可遺傳，能向后代傳遞這種改變()。(2)改造基因時(shí)，要對基因進(jìn)行修飾或合成基因，因此，需要用到基因工程中的有關(guān)酶，如限制酶、DNA連接酶等()。(3)轉(zhuǎn)入到油菜的抗除草劑基因，可能通過花粉傳入環(huán)境中()。(4)轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物，不會(huì)導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加()。(5)動(dòng)物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達(dá)()。(6)如轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界，則不存在安全性問題()。(7)生物武器主要指病原微生物，它們的生存、繁殖、死亡不受環(huán)境條件的影響()。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)