高考生物一轮总复习： 选修3专题1ppt精编课件.ppt

选修3现代生物科技专题 专题1基因工程与转基因生物的安全性和生物武器 本节目录 回归教材 夯实基础 知能演练 强化闯关 高频考点 深度剖析 基础盘点一 基因工程的概念理解1 供体 提供目的基因 2 操作环境 3 操作水平 水平 4 原理 基因重组 5 受体 表达目的基因 6 本质 性状在 体内表达 7 优点 克服 障碍 定向改造生物的遗传性状 无菌 DNA分子 受体生物 远缘杂交不亲和 二 DNA重组技术的基本工具1 限制性核酸内切酶 简称 限制酶 1 来源 主要是从原核生物中分离纯化出来的 2 作用 识别双链DNA分子的某种特定 并使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 3 结果 产生 或平末端 2 DNA连接酶 1 种类 按来源可分为E coliDNA连接酶和T4DNA连接酶 2 作用 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 以连接运载体和目的基因 核苷酸序列 黏性末端 磷酸二酯键 点拨提取目的基因和切割载体使用同一种限制酶 目的是能形成相同的黏性末端 形成重组DNA分子 质粒 限制酶切割位点 标记基因 PCR技术 标记基因 启动子 农杆菌转化法 显微注射技术 DNA分子杂交 抗原 抗体杂交 四 基因工程的应用 抗逆 器官移植 五 蛋白质工程1 崛起缘由 天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要 2 目标 根据人们对蛋白质功能的特定需求 对蛋白质的结构进行分子设计 3 操作手段 基因修饰或基因合成 4 设计流程 预期蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构 推测应有的 序列 找到相对应的 序列 基因 氨基酸 脱氧核苷酸 六 转基因生物的安全性1 转基因成果 1 工程菌 DNA重组微生物 2 基因制药 3 转基因动物 4 转基因农作物 2 安全性问题 1 食物安全 滞后效应 产生毒性蛋白质 新的过敏原 营养成分改变 2 生物安全 生物入侵 破坏生物 3 环境安全 破坏生态系统的稳定性和人类生活环境 生物反应器 多样性 3 理性看待转基因技术 1 需要正确的社会舆论导向 趋利避害 不能因噎废食 2 制定符合本国利益的政策和法规 最大程度地保证转基因技术和产品的安全性 七 禁止生物武器1 种类 病菌 病毒 生化毒剂及经过 的致病菌 2 我国政府态度 任何情况下不发展 不生产 不储存生物武器 并反对生物武器及其技术和设备的扩散 基因重组 知识导图 考点突破 1 分子手术刀 限制性核酸内切酶 限制酶 1 存在 主要存在于原核生物中 2 特性 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并且能在特定的切点上切割DNA分子 2 分子缝合针 DNA连接酶 3 分子运输车 载体 1 载体具备的条件 能在受体细胞中复制并稳定保存 具有一个至多个限制酶切点 供外源DNA片段插入 具有标记基因 供重组DNA的鉴定和选择 2 最常用的载体是 它是一种裸露的 结构简单的 独立于细菌拟核之外 并具有自我复制能力的双链环状DNA分子 3 其他载体 噬菌体的衍生物 动植物病毒等 质粒 特别提醒 获取一个目的基因需限制酶剪切两次 共产生4个黏性末端或平末端 限制酶切割位点的选择必须保证标记基因的完整性 以便于检测 对点突破1 2018 温州适应性测试 若要利用某目的基因 图甲 和P1噬菌体载体 图乙 构建重组DNA 图丙 限制性核酸内切酶的酶切位点分别是Bgl A GATCT EcoR G AATTC 和Sau3A GATC 下列分析合理的是 A 用EcoR 切割目的基因和P1噬菌体载体B 用Bgl 和EcoR 切割目的基因和P1噬菌体载体C 用Bgl 和Sau3A 切割目的基因和P1噬菌体载体D 用EcoR 和Sau3A 切割目的基因和P1噬菌体载体解析 选D 解答本题的关键是要看准切割后目的基因插入的方向 只有用EcoR 和Sau3A 切割目的基因和P1噬菌体载体 构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同 2 2018 高考新课标全国卷 根据基因工程的有关知识 回答下列问题 1 限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段 其末端类型有 和 2 质粒运载体用EcoR 切割后产生的片段如下 AATTC GG CTTAA为使运载体与目的基因相连 含有目的基因的DNA除可用EcoR 切割外 还可用另一种限制性内切酶切割 该酶必须具有的特点是 3 按其来源不同 基因工程中所使用的DNA连接酶有两类 即 DNA连接酶和 DNA连接酶 4 反转录作用的模板是 产物是 若要在体外获得大量反转录产物 常采用 技术 5 基因工程中除质粒外 和 也可作为运载体 6 若用重组质粒转化大肠杆菌 一般情况下 不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞 原因是 解析 1 DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种 黏性末端和平末端 2 为了保证目的基因与运载体相连 用另一种限制酶切割含目的基因的DNA后形成的黏性末端必须与EcoR 切割形成的黏性末端相同 3 DNA连接酶有大肠杆菌DNA连接酶和T4DNA连接酶两类 4 反转录的模板是mRNA 产物是DNA 大量扩增反转录产物常采用PCR技术 5 在基因工程中使用的运载体除质粒外 还有噬菌体 动植物病毒等 6 经Ca2 处理后的大肠杆菌易吸收周围环境中的DNA分子 答案 1 黏性末端平末端 2 切割产生的DNA片段末端与EcoR 切割产生的相同 3 大肠杆菌T4 4 mRNA 或RNA cDNA 或DNA PCR 5 噬菌体动植物病毒 6 未处理的大肠杆菌吸收质粒 外源DNA 的能力极弱 1 目的基因的获取 1 直接分离法 从自然界已有的物种中分离 如从基因组文库或cDNA文库中获取 2 人工合成目的基因 如果基因比较小 核苷酸序列又已知 可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成 以RNA为模板 在逆转录酶的作用下人工合成 2 基因表达载体的构建 1 基因表达载体各个组成的作用 启动子 一段有特殊结构的DNA片段 位于基因的首端 是RNA聚合酶识别和结合的部位 驱动基因转录出mRNA 最终获得所需要的蛋白质 终止子 也是一段有特殊结构的DNA片段 位于基因的尾端 能使转录在所需要的地方停下来 标记基因 作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因 从而将含有目的基因的细胞筛选出来 如抗生素抗性基因 2 基因表达载体的构建步骤 3 将目的基因导入受体细胞 4 目的基因的检测与鉴定 1 分子水平检测 导入检测 DNA分子杂交技术 用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段作探针 转录检测 分子杂交法 用标记的目的基因作探针与mRNA杂交 翻译检测 抗原 抗体杂交法 2 个体生物学水平鉴定 对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验 以确定是否具有抗性以及抗性的程度 对点突破3 科学家通过基因工程的方法 能使大肠杆菌产生人的胰岛素 以下叙述错误的是 A 可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒B 导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达C DNA连接酶和限制性内切酶都是构建重组质粒必需的工具酶D 目的基因的检测与表达过程中没有发生碱基互补配对 解析 选D 大肠杆菌本身不能在含抗生素的培养基上存活 当导入重组质粒后 质粒含有的抗性基因使大肠杆菌可以存活 起到筛选作用 导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 还要进行检测和鉴定 在目的基因检测和表达过程中 DNA分子杂交 基因探针与RNA的杂交等都要发生碱基互补配对 基因的表达过程中转录和翻译过程也存在碱基互补配对 4 2018 高考福建卷 肺细胞中的let 7基因表达减弱 癌基因RAS表达增强 会引发肺癌 研究人员利用基因工程技术将let 7基因导入肺癌细胞实现表达 发现肺癌细胞的增殖受到抑制 该基因工程技术基本流程如图1 请回答 1 进行过程 时 需用 酶切开载体以插入let 7基因 载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位 以驱动let 7基因转录 该部位称为 2 进行过程 时 需用 酶处理贴附在培养皿壁上的细胞 以利于传代培养 3 研究发现 let 7基因能影响癌基因RAS的表达 其影响机理如图2 据图分析 可从细胞中提取 进行分子杂交 以直接检测let 7基因是否转录 肺癌细胞增殖受到抑制 可能是由于细胞中 RASmRNA RAS蛋白 含量减少引起的 解析 1 过程 为基因表达载体的构建 该过程涉及的工具酶为限制性核酸内切酶和DNA连接酶 需用限制酶切开载体以插入let 7基因 完整的基因表达载体包括启动子 目的基因 终止子和标记基因等 而启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点 2 进行过程 时 用胰蛋白酶处理贴附在培养皿壁上的细胞 以利于细胞的传代培养 3 从图中可以看出 RASmRNA和let 7基因转录的miRNA配对形成杂交分子 从而抑制了癌基因RAS的表达 故可以提取RNA进行分子杂交以检测let 7基因是否转录 答案 1 限制性核酸内切 或限制 启动子 2 胰蛋白 3 RNARAS蛋白 对点突破5 下列关于蛋白质工程和基因工程的比较 不合理的是 A 基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质 而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造 从而制造一种新的蛋白质B 蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的 蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成C 当得到可以在 70 条件下保存半年的干扰素后 在相关酶 氨基酸和适宜的温度 pH条件下 干扰素可以大量自我合成D 基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的答案 C 2 基因工程和蛋白质工程相比较 基因工程在原则上只能生产 的蛋白质 不一定符合 的需要 而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础 通过 或 对现有蛋白质进行 或制造一种新的蛋白质 以满足人类的生产和生活需要 3 蛋白质工程实施的难度很大 原因是蛋白质具有十分复杂的 结构 4 对天然蛋白质进行改造 应该直接对蛋白质分子进行操作 还是通过对基因的操作来实现 原因是 解析 基因工程遵循中心法则 从DNA mRNA 蛋白质折叠产生功能 从而生产出自然界已有的蛋白质 蛋白质工程是按照以下思路进行的 确定蛋白质的功能 蛋白质应有的空间结构 蛋白质应有的氨基酸序列 基因应有的碱基排列 创造出自然界不存在的蛋白质 蛋白质的结构是由基因决定的 基因可以遗传给后代 而蛋白质不能直接遗传下去 答案 1 预期蛋白质的功能蛋白质三维结构应有的氨基酸序列相应的脱氧核苷酸序列 基因 2 自然界已存在的人类生产和生活基因修饰基因合成改造 3 空间 4 应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造 任何一种天然蛋白质都是由基因编码的 改造了基因也就是对蛋白质进行了改造 而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去 如果对蛋白质直接改造 即使改造成功 被改造过的蛋白质分子也无法遗传 对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作 难度要小得多 1 转基因生物存在安全性问题的原因 1 目前对基因的结构 调控机制及基因间的相互作用了解有限 2 目的基因往往是异种生物的基因 3 外源基因插入宿主细胞基因组的部位往往是随机的 2 理性看待转基因生物 1 转基因生物的优缺点 2 对待转基因生物的正确态度 对转基因生物出现激烈的伦理方面的争论是正常的 关键是社会应有正确的舆论导向 从而促进科学技术的发展 国家对转基因技术要制定符合本国利益的政策和法规 在转基因生物或其产品研究过程中 科学家要自觉遵守科学研究道德 对点突破7 2018 高考江苏卷 下列关于转基因生物安全性的叙述 错误的是 A 种植转基因作物应与传统农业种植区隔离B 转基因作物被动物食用后 目的基因会转入动物体细胞中C 种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性D 转基因植物的目的基因可能转入根际微生物 解析 选B 种植转基因作物 如抗虫棉 应与传统农业 普通棉花 种植区隔离 否则传统农业种植区的作物可能会受到一定的影响 目的基因的本质为DNA 动物食用后会将其消化分解成脱氧核苷酸 所以目的基因不会转入动物体细胞中 转基因作物可能由于目的基因通过花粉扩散而影响野生植物的遗传多样性 导入转基因生物的目的基因有可能与感染转基因作物的某些细菌或病毒杂交 从而重组得到对人类或其他生物有害的病原体 8 研究中发现 番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用 导致害虫无法消化食物而被杀死 为对付异常猖獗的玉米螟 人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内 在一定程度上遏制了玉米螟的爆发 1 如果以玉米的叶肉细胞作为重组DNA的受体细胞 则需要通过 技术培育成工程植物 2 如果把目的基因导入受体细胞叶绿体DNA中 将来产生的配子中是否含有该基因 3 抗玉米螟的玉米就是无虫玉米 不必防治害虫 你赞成这种说法吗 为什么 4 对于这种转基因玉米的食用安全性 引发了人们的争议 有人认为是安全的 有人认为是不安全的 你持什么观点 列举一个理由支持你的观点 答案 1 植物的组织培养 2 不一定 在减数分裂过程中细胞质DNA的分配具有随机性 3 不赞成 因为抗玉米螟玉米能抵抗玉米螟 但不能抵抗所有的害虫 4 只要理由能支持自己的观点就可以 例如 不安全 这种蛋白酶抑制剂被人食用后可能抑制人体消化酶的活性 使人无法