基因工程及其應(yīng)用

1、 第26課時(shí)基因工程及其應(yīng)用知識(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)梳理一、基因工程的原理1、基因工程最基本的工具有“基因的剪刀”，“基因的針線”，基因的運(yùn)載體。2、目前常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、和等。其中質(zhì)粒是存在于和等細(xì)胞中的。3、基因工程的操作包括四個(gè)步驟，依次是、o二、基因工程的應(yīng)用1、利用基因工程，可培育出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良性狀的農(nóng)作物，以及各種的作物新品種。2、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的外源抗蟲基因來(lái)自于。轉(zhuǎn)基因抗蟲作物的使用，不僅減少了，大大降低了，而且還減少了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的影響。3、利用基因工程生產(chǎn)藥物，一般是將相關(guān)基因轉(zhuǎn)入到中實(shí)現(xiàn)的。4、基因工程還能用于環(huán)境保護(hù)，如利用轉(zhuǎn)基因的細(xì)菌降解，吸收，分解石油污染，處理工業(yè)廢水等

2、。考點(diǎn)突破考點(diǎn)一、基因工程的原理1、基因工程的基本工具（1）限制性核酸內(nèi)切酶，簡(jiǎn)稱為限制酶。限制酶比普通的酶具有更強(qiáng)的專一性：一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。限制酶識(shí)別的序列很特別，由于DNA分子的結(jié)構(gòu)具有反向平行的特點(diǎn)，被限制酶識(shí)別的位點(diǎn)DNA兩條鏈的堿基序列是相同的：如EcoRI酶識(shí)別GAATTC序列，并且G和A之間切開，從示意圖中看，鏈1的序列是GAATTC（從左到右），鏈2的序列也是GAATTC（從右到左）。（2）DNA連接酶，黏性末端的堿基可以通過(guò)互補(bǔ)配對(duì)形成氫鍵，但斷口處的磷酸和脫氧核糖需要DNAl連接酶相連。因此，DNA連接酶的作用位置和D

3、NA聚合酶相似，都是連接磷酸和脫氧核糖，所不同的是，DNA聚合酶是將一個(gè)脫氧核苷酸連接到復(fù)制過(guò)程中形成的子鏈上，而DNA連接酶是將兩個(gè)DNA分子兩條鏈相連。（3）基因的運(yùn)載體，最常用的是質(zhì)粒，也可以用噬菌體或動(dòng)植物病毒。質(zhì)粒上有很多重要基因，在基因工程中，重要的基因有抗生素的抗性基因（作為標(biāo)記基因）和控制質(zhì)粒轉(zhuǎn)移的基因，這是重組質(zhì)粒能進(jìn)入受體細(xì)胞的前提。例1、某DNA分子中含有某限制酶的一個(gè)識(shí)別序列，用該限制酶切割該DNA分子，可能形成的兩個(gè)DNA片段是片段1片段2illGAGCTT111CCTAiGillGGIcCATiiiTAillillAGCTiiiillTCGAlllillGAATTC

4、illCTTAiAGmABCD【解析】一種限制酶應(yīng)識(shí)別兩條鏈上的相同序列，并且在相同的位置切開。不符合，兩條鏈的序列不同，切點(diǎn)也不同。符合：的識(shí)別序列是AGCT，切點(diǎn)在GC之間，的識(shí)別序列是GAATTC，切點(diǎn)在G和A之間?！敬鸢浮緽變式1、下表關(guān)于基因工程中有關(guān)基因操作的名詞及對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，正確的組合是供體剪刀針線運(yùn)載體受體A質(zhì)粒限制性內(nèi)切酶DNA連接酶提供目的基因的生物大腸桿菌等B提供目的基因的生物DNA連接酶限制性內(nèi)切酶質(zhì)粒大腸桿菌等C提供目的基因的生物限制性內(nèi)切酶DNA連接酶質(zhì)粒大腸桿菌等D大腸桿菌等DNA連接酶限制性內(nèi)切酶提供目的基因的生物質(zhì)?！窘馕觥抗w是提供目的基因的生物，剪刀是限制

5、性內(nèi)切酶,針線是DNA連接酶，運(yùn)載體是質(zhì)粒，受體是相應(yīng)的細(xì)胞?！敬鸢浮緾2、基因工程操作的基本步驟（1）提取目的基因。最常用的方法是從細(xì)胞中取出DNA（關(guān)于選修三的內(nèi)容，必修部分不作要求）同時(shí)從細(xì)菌中取出質(zhì)粒。（2）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合。用同種限制酶切割質(zhì)粒及目的基因所在的DNA分子，使它們形成相同的黏性末端，用DNA連接酶將二者相連形成重組質(zhì)粒（或稱為重組DNA分子）。（3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。（不同的受體細(xì)胞采用不同的方法手段）（4）目的基因的檢測(cè)與鑒定。需要掌握目的基因成功表達(dá)的標(biāo)志是合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)，檢測(cè)方法需要掌握從個(gè)體水平上檢測(cè)，如抗蟲棉的個(gè)體水平檢測(cè)方法是讓棉鈴蟲吞食棉花葉片

6、，觀察是害蟲是否死亡，若死亡，則轉(zhuǎn)基因成功，已合成毒蛋白，若害蟲沒有死亡，則證明轉(zhuǎn)基因沒有成功，可能是目的基因沒有導(dǎo)入，也可能是導(dǎo)入后沒有表達(dá)。例2、利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列各項(xiàng)中能說(shuō)明目的基因完成了在受體細(xì)胞中表達(dá)的是棉花二倍體細(xì)胞中檢測(cè)到細(xì)菌的抗蟲基因大腸桿菌中檢測(cè)到人胰島素基因及其mRNA山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人生長(zhǎng)激素DNA序列酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白【解析】目的基因的表達(dá)是指在受體細(xì)胞中產(chǎn)生了目的基因所控制的蛋白質(zhì)?！敬鸢浮緿變式2人類利用基因工程的方法培育出抗蟲棉，以下說(shuō)法正確的是A蘇云金芽孢桿菌的毒蛋白基因與質(zhì)粒結(jié)合后直接進(jìn)入棉花的葉肉細(xì)胞中

7、表達(dá)B抗蟲基因?qū)朊藁ㄈ~肉細(xì)胞后，可通過(guò)傳粉、受精的方法，使抗蟲性狀穩(wěn)定遺傳下去C標(biāo)記基因的作用是便于鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因D轉(zhuǎn)基因抗蟲棉經(jīng)過(guò)種植，棉鈴蟲不會(huì)產(chǎn)生抗性，這樣可以有效消滅棉鈴蟲【解析】目的基因與載體結(jié)合后，還需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理，以構(gòu)建成基因表達(dá)載體；導(dǎo)入受體細(xì)胞后，只有結(jié)合在染色體上，才可能穩(wěn)定遺傳下去；抗性的產(chǎn)生與是否抗蟲沒有關(guān)系，種植抗蟲棉，害蟲中仍然有抗性個(gè)體?！敬鸢浮緾考點(diǎn)二、基因工程的應(yīng)用在必修復(fù)習(xí)中，對(duì)基因工程的應(yīng)用要掌握轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育和利用基因工程生產(chǎn)胰島素的兩個(gè)實(shí)例，從而了解基因工程在農(nóng)牧業(yè)中的應(yīng)用。1、抗蟲轉(zhuǎn)基因作物的培育目的基因來(lái)源：蘇云金桿菌

8、的毒蛋白基因毒蛋白的作用特點(diǎn)：能使棉鈴蟲等鱗翅目昆蟲癱瘓致死，而對(duì)人等高等動(dòng)物沒有影響轉(zhuǎn)基因作用類型：抗蟲煙草、抗蟲玉米、抗蟲水稻和抗蟲棉等種植轉(zhuǎn)基因抗蟲植物的優(yōu)點(diǎn)：減少農(nóng)藥的使用量，降低生產(chǎn)成本，減少了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染種植轉(zhuǎn)基因抗蟲作用的潛在危險(xiǎn)：抗蟲基因可能隨花粉傳播，造成基因污染2、其它轉(zhuǎn)基因作物耐貯存的蕃茄，耐鹽堿的棉花，抗除草劑的玉米、油菜、大豆3、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因奶牛（使牛奶中乳糖的結(jié)構(gòu)和含量和人乳相似），超級(jí)綿羊（將牛的生長(zhǎng)激素基因?qū)刖d羊細(xì)胞，使綿羊的體型比正常大50%，生長(zhǎng)速度快30%）4、基因工程藥品（1）基因工程胰島素：將人的胰島素基因?qū)氲酱竽c桿菌中，培養(yǎng)大腸桿菌，從培

9、養(yǎng)液中提取胰島素（2）基它藥品：干擾素、白細(xì)胞介素（這兩種都是淋巴因子），溶血栓劑、凝血因子，疫苗（乙肝疫苗、霍亂疫苗、傷寒疫苗、瘧疾疫苗）5、用于環(huán)境保護(hù)主要是培育轉(zhuǎn)基因細(xì)菌，使細(xì)菌能速高效地分解有毒污染物或吸收重金屬鹽離子。例3、運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法，將抗菜青蟲的Bt基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)質(zhì)油菜中，培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲的油菜品種，這一品種在生長(zhǎng)過(guò)程中能產(chǎn)生特異的殺蟲蛋白質(zhì)，對(duì)菜青蟲有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲對(duì)油菜的危害，提高油菜產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用，據(jù)以上信息，下列敘述正確的是A、Bt基因的化學(xué)成分是蛋白質(zhì)B、Bt基因中有菜青蟲的遺傳物質(zhì)C、轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜能產(chǎn)生殺蟲蛋白是由于具有Bt基因D、轉(zhuǎn)基因

10、抗蟲油菜產(chǎn)生的殺蟲蛋白是無(wú)機(jī)物【解析】Bt基因和其它基因一樣，是由脫氧核苷酸組成的DNA片段，Bt基因是外源基因，不含油菜的任何基因，但轉(zhuǎn)基因油菜中含有Bt基因，能產(chǎn)生殺蟲蛋白就是由于bt基因的存在，殺蟲蛋白是蛋白質(zhì)，是有機(jī)物?！敬鸢浮緾變式3、下列關(guān)于基因工程的有關(guān)說(shuō)法，正確的是用基因工程方法培育的抗蟲植物能抗病毒基因工程在畜牧業(yè)上應(yīng)用的主要目的是培育各種品質(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物利用基因工程生產(chǎn)胰島素時(shí)，可以使用反轉(zhuǎn)錄法得到胰島素基因，反轉(zhuǎn)錄所需的mRNA可以人體任何細(xì)胞提供基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗逆性的農(nóng)作物B.C.D.【解析】抗蟲和抗病毒的原理不同，抗蟲植物不能

11、抗病毒，反之，抗病毒植物也不能抗蟲；由于基因的選擇性表達(dá)，mRNA只在特定細(xì)胞中出現(xiàn)?！敬鸢浮緿課時(shí)作業(yè)1、下列有關(guān)基因操作的工具的說(shuō)法，正確的是A限制性內(nèi)切酶是作用于DNA的酶，其化學(xué)本質(zhì)是RNAB一種限制酶只能識(shí)別一種特定的脫氧核苷酸序列，并在特定位置進(jìn)行切割C一個(gè)DNA分子用不同的限制酶處理，得到的黏性末端一定不同D在DNA連接酶的催化下，可以形成磷酸二脂鍵，因此DNA連接酶和DNA聚合酶的作用完全相同【解析】限制酶的化學(xué)本質(zhì)仍是蛋白質(zhì)，不同的限制酶處理，可以得到相同的黏性末端?！敬鸢浮緽2、下列有關(guān)基因工程操作的順序組合中正確的是（）目的基因的檢測(cè)和鑒定目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合將目的基因

12、導(dǎo)入受體細(xì)胞提取目的基因ABCD【答案】C目前人類利用基因工程的方法成功培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，以下說(shuō)法正確的是（）蘇云金芽抱桿菌的毒蛋白基因與質(zhì)粒結(jié)合后直接進(jìn)入棉花的葉肉細(xì)胞表達(dá)抗蟲基因?qū)朊藁ㄈ~肉細(xì)胞后，可通過(guò)傳粉、受精的方法，使抗蟲性狀遺傳下去標(biāo)記基因的作用是鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因轉(zhuǎn)基因抗蟲棉經(jīng)過(guò)種植，棉鈴蟲不會(huì)產(chǎn)生抗性，這樣可以有效消滅棉鈴蟲【答案】C4、科學(xué)家將DNA連接酶基因大量注入牛的受精卵細(xì)胞中，結(jié)果在該受精卵發(fā)育成雌牛后，從其乳汁中獲得了大量的DNA連接酶，在該牛乳腺細(xì)胞中，與DNA連接酶的合成和分泌直接有關(guān)的細(xì)胞器是（）A線粒體、高爾基體B核糖體、高爾基體C核糖體、內(nèi)質(zhì)

13、網(wǎng)D內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體【解析】合成由核糖體完成，分泌最終由高爾基體實(shí)現(xiàn)。用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)，下列敘述不正確的是（）常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒DNA連接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測(cè)大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定成功表達(dá)【解析】限制性核酸內(nèi)切酶具有特異性，能識(shí)別特定的序列，并在特定的位點(diǎn)切割，切割后留下兩個(gè)黏性末端，目的基因要連接到質(zhì)粒上，需要用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理；DNA連接酶和限制性核酸內(nèi)切酶構(gòu)建重組質(zhì)粒，RNA聚合酶的功能是催化DNA轉(zhuǎn)錄為RNA,不是重組質(zhì)粒必需的工具酶；目的基因的檢測(cè)

14、是利用質(zhì)粒上的標(biāo)記基因，如質(zhì)粒中含有抗青霉素基因，將用該質(zhì)粒做運(yùn)載體的生物放在帶有青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。若有抗性，說(shuō)明導(dǎo)入成功；目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，表達(dá)不一定能成功，有時(shí)還需對(duì)目的基因進(jìn)行修飾?！敬鸢浮緽下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進(jìn)行的是（）利用雜交技術(shù)培育出超級(jí)水稻通過(guò)返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒通過(guò)體細(xì)胞克隆技術(shù)培養(yǎng)出克隆牛將蘇云金桿菌的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲棉將健康人的正?；蛑踩氩∪梭w內(nèi)治療基因病用一定濃度的生長(zhǎng)素處理，獲得無(wú)子番茄B.C.D.【解析】通過(guò)返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒屬于太空育種，其原理為基因突變；通過(guò)體細(xì)胞克隆技術(shù)培養(yǎng)出克隆牛屬于無(wú)性生殖，

15、應(yīng)用的原理是細(xì)胞核的全能性；用一定濃度的生長(zhǎng)素處理，獲得無(wú)子番茄應(yīng)用的是生長(zhǎng)素的生理作用?！敬鸢浮緾7如圖表示某種農(nóng)作物品種和培育出的幾種方法，有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）經(jīng)過(guò)III培育形成常用的方法是花藥離體培養(yǎng)過(guò)程W常用一定濃度的秋水仙素處理的幼苗由品種直接形成的過(guò)程必須經(jīng)過(guò)基因突變由品種和培育能穩(wěn)定遺傳的品種的最快途徑是I-V【解析】品種的基因型為AABB,品種的基因型為aabb,要培育出基因型為AAbb的品種最快的途徑應(yīng)為單倍體育種，所以應(yīng)為途徑I-IIIfW,而I-V途徑獲得的子代中既有純合體又有雜合體，還需要不斷的連續(xù)自交進(jìn)行篩選才能獲得需要的品種?！敬鸢浮緿8.下列關(guān)于作物育種的敘述，正

16、確的是（）把兩個(gè)小麥優(yōu)良性狀結(jié)合在一起常采用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)改良缺乏某種抗病性的水稻品種常采用單倍體育種培育無(wú)子西瓜可用適宜濃度的生長(zhǎng)素處理三倍體西瓜雌蕊柱頭袁隆平培育的高產(chǎn)、抗逆性強(qiáng)的雜交水稻是基因突變的結(jié)果【解析】選項(xiàng)A常采用雜交育種，選項(xiàng)B常采用基因工程，選項(xiàng)D應(yīng)該是基因重組，選項(xiàng)C一般采用花粉刺激，如果用生長(zhǎng)素處理亦能達(dá)到目的?！敬鸢浮緾9假設(shè)A、b代表玉米的優(yōu)良基因，這兩種基因是自由組合的。現(xiàn)有AABB、aabb兩個(gè)品種,為培育出優(yōu)育品種AAbb，可采用的方法如圖所示，有關(guān)敘述不正確的是（）AABBXaabb/AbAaBb列Abb一導(dǎo)入抗蟲基因CC（AAbb）由品種AABB、aab

17、b經(jīng)過(guò)、過(guò)程培育出新品種的育種方式稱為雜交育種基因型為Aabb的類型經(jīng)過(guò)過(guò)程，子代中AAbb與aabb的數(shù)量比是1：1與過(guò)程的育種方法相比，過(guò)程的優(yōu)勢(shì)是明顯縮短了育種年限過(guò)程在完成目的基因和運(yùn)載體的結(jié)合時(shí)，必須用到的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和運(yùn)載體【解析】AABB、aabb經(jīng)過(guò)、過(guò)程培育出新品種稱為雜交育種，過(guò)程為單倍體育種。與雜交育種方法相比，單倍體育種可明顯縮短育種年限。過(guò)程為基因工程育種，必須用到的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶，而運(yùn)載體是將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞時(shí)用到的運(yùn)輸工具，不屬于工具酶?！敬鸢浮緿10.雙子葉植物大麻（2N=20）為雌雄異株，性別決定為XY型，

18、若將其花藥離體培養(yǎng)，再將幼苗用秋水仙素處理，所得植株的染色體組成應(yīng)是（）A.18+XX或18+YYB.18+YYC.9X或9YD.18XY【解析】由題意得花藥的染色體組成是9+X或9+Y，經(jīng)培養(yǎng)且用秋水仙素處理后染色體數(shù)目加倍，所以得到的植株的染色體組成是18+XX或18+YY?！敬鸢浮緼11科學(xué)家在水稻中發(fā)現(xiàn)了GIF1基因，該基因的表達(dá)產(chǎn)物能催化淀粉的生成，當(dāng)該基因出現(xiàn)突變時(shí)，水稻則無(wú)法長(zhǎng)出正常籽粒。（1）上述資料表明，基因可通過(guò)，進(jìn)而控制生物性狀。（2）水稻的早熟（D）對(duì)晚熟（d）為顯性，抗?。≧）對(duì)易感病（r）為顯性，兩對(duì)相對(duì)性狀獨(dú)立遺傳。現(xiàn)將早熟易感病和晚熟抗病兩個(gè)純種植株雜交，得到F

19、1。F1自交，獲得F2植株1616株，理論上早熟抗病植株有株，其中雜合子占3）要想在較短時(shí)間內(nèi)培育出早熟抗病的新品種，最佳的育種方法是【解析】雖然本題考到基因控制性狀，但未進(jìn)行基因工程，還是按照常規(guī)的基因突變問(wèn)題解決?！敬鸢浮浚?）生物體的性狀（2）9098/9（3）單倍體育種12.下表為4個(gè)不同小麥雜交組合及其子代的表現(xiàn)型和植株數(shù)目，其中抗病性用A、a表示，抗鹽性用B、b表示。據(jù)表推斷組合序號(hào)親本子代的表現(xiàn)型和植株數(shù)目抗病抗鹽抗病不抗鹽易感病抗鹽易感病不抗鹽父本母本-一-易感病、不抗鹽抗病、抗鹽14501100一易感病、不抗鹽易感病、抗鹽004140二抗病、抗鹽抗病、不抗鹽04220130四

20、抗病、抗鹽易感病、不抗鹽01840182（1）在小麥抗病與易感病這對(duì)性狀中，是顯性性狀；抗鹽與不抗鹽這對(duì)相對(duì)性狀的遺傳屬于?，F(xiàn)有抗病不抗鹽和易感病抗鹽植株，要通過(guò)雜交培育抗病抗鹽植株，則應(yīng)選擇為母本，為父本。（2）現(xiàn)有多株抗病抗鹽小麥，若想鑒定并保留純合品系，最好采用的交配方式是（3）若通過(guò)基因工程將該抗病基因轉(zhuǎn)入棉花體細(xì)胞內(nèi)，通常采用土壤農(nóng)桿菌的質(zhì)粒作為，該過(guò)程需要用到的工具酶有和；將導(dǎo)入抗病基因的棉花細(xì)胞培養(yǎng)成抗病植株，需要采用的技術(shù)手段是?！窘馕觥坑捎诘谌M合兩親本均抗病而后代出現(xiàn)感病類型可知抗病為顯性性狀而感病為隱性性狀；從上表四組組合來(lái)分析，抗鹽與不抗鹽這對(duì)性狀在遺傳上表現(xiàn)為母系遺傳，因此為細(xì)胞質(zhì)遺傳；通過(guò)雜交育