高考生物复习夺标学案 专题18 基因工程 新人教版.doc

2013高考生物夺标系列 专题18 基因工程一、考纲解读考纲下载考纲解读命题规律命题趋势1.基因工程的诞生()1.了解基因工程诞生的历程。2.掌握基因工程的原理、基本工具及操作步骤。3.能运用基因工程的原理去解决实际生活中的问题，了解基因工程在工业、农业、医药等方面的应用。4.了解蛋白质工程的原理及其与基因工程的区别与联系。命题角度主要侧重于基因工程的原理、技术与应用，基因工程的应用成为高考考查的热点，具体表现在对以材料为背景的信息题进行分析解答与过程设计。命题形式上，新课标区的山东、宁夏、广东和海南都是以选做简答题的形式出现，而上海在考查中形式最为多样，兼具了单选、多选以及简答的多种形式。生物工程伦理与安全性考查相对较弱，主要为观点性题目，考查方式难以预计。单纯的基因工程的题目越来越少，而与胚胎工程、微生物的培养、克隆技术、组织培养等知识综合考查学生解决实际问题的能力的概率越来越高，特别是理综试题。预计2013年高考这种命题趋势还会存在。2.基因工程的原理及技术()3.基因工程的应用()4.蛋白质工程()二、热点题型分析热点题型1 透彻理解原理，解答与基因工程工具和操作程序题【例1】某研究所的研究人员将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内，来表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：a是抗链霉素基因，b是抗氨苄青霉素基因，且目的基因要插入到基因b中，而大肠杆菌不带有任何抗性基因。下列叙述正确的是 a导入大肠杆菌的质粒一定为重组质粒b rna聚合酶是构建该重组质粒必需的工具酶c可用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒d在含氨苄青霉素培养基中不能生长，但在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌【例2】下图是从酵母菌获取某植物需要的某种酶基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：（1）图中cdna文库 基因组文库（填“大于”、“等于”或者“小于”）。（2）过程提取的dna需要 的切割，b过程是 。（3）为在短时间内大量获得目的基因，可用 扩增的方法，其原理是 。（4）目的基因获取之后，需要进行 ，其组成必须有 以及标记基因等，此步骤是基因工程的核心。（5）将该目的基因导入某双子叶植物细胞，常采用的方法是 ，其能否在此植物体内稳定遗传的关键是 ，可以用 技术进行检测。【例3】下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，圈l、圈2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题： （1）一个图1所示的质粒分子经sma 切割前后，分别含有 个游离的磷酸基团。 （2）若对图中质粒进行改造，插入的sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越 。 （3）用图中的质粒和外源dna构建重组质粒，不能使用srna 切割，原因是 。 （4）与只使用ecor i相比较，使用bamh 和hind 两种限制酶同时处理质粒、外源dna的优点在于可以防止 。 （5）为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入 酶。 （6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 。 （7）为了从cdna文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在 的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。题型攻略 【知识储备】1.基因组文库和cdna文库比较文库类型cdna文库基因组文库文库大小小大基因中启动子无有基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因物种之间的基因交流可以部分基因可以说明基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤。从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便,缺点是工作量大,具有一定的盲目性2.将目的基因导入受体细胞细胞类型常用方法受体细胞转化过程植物细胞农杆菌转化体细胞将目的基因插入ti质粒的t-dna上转入农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的dna上动物细胞显微注射受精卵将含有目的基因的表达载体提纯取卵获得受精卵显微注射早期胚胎培养胚胎移植发育成为 具有新性状的动物微生物细胞ca2+处理原核细胞或酵母菌用ca2+处理细胞感受态细胞重组表达载体dna分子与感受态细胞混合感受态细胞吸收3. 目的基因的检测和表达4.几个应注意的问题基因表达载体中，启动子(dna片段)起始密码子(rna);终止子(dna片段)终止密码子(rna)；基因表达载体的构建方法：该过程把三种工具(只有两种工具酶)全用上了,是最核心、最关键的一步,在体外进行。【易错指导】（1）不注意区分基因工程中的工具和工具酶；基因工程中有3种工具（包括运载体）,但工具酶只有2种（不包括运载体）；工具酶本质为蛋白质,载体本质为小型dna分子,但不一定是环状（最常见的运载体为质粒，动植物病毒等也可作为运载体）。（2）不熟悉标记基因的种类和作用；标记基因的作用筛选、检测目的基因是否导入受体细胞,常见的有抗生素抗性基因、发光基因,表达产物为带颜色物质等。（3）对受体细胞模糊不清；受体细胞中常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物（大肠杆菌、酵母菌）等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必需用真核生物酵母菌（需内质网、高尔基体的加工、分泌）；一般不用支原体,原因是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟红细胞,原因是它无细胞核,不能合成蛋白质。热点题型2 关注发展方向，解答基因工程综合应用题【例1】下列不属于利用基因工程技术制取的药物是()a.从大肠杆菌体内制取白细胞介素 b.在酵母菌体内获得干扰素c.在青霉菌内获取青霉素 d.在大肠杆菌内获取胰岛素【例2】下列关于基因工程应用的叙述,错误的是 ( ) a.基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的细胞b.基因诊断的基本原理是dna分子杂交c.一种基因探针只能检测水体中的一种病毒d.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良 【解析】：本题考查基因工程的应用。理解基因治疗、基因诊断的概念和dna分子杂【例3】利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。2005年我省青岛“崂山奶山羊乳腺生物反应器的研制”项目通过鉴定，该项目生产的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶等医药产品，造福人类健康。下图为利用生物技术获得生物这一新品种和抗虫棉的过程，据图回答：在基因工程中，a表示 ，如果直接从苏云金杆菌中获得抗虫基因，过程使用的酶区别于其他酶的特点是 ，b表示 。在研究过程中，研究人员首先从相关基因组中获取了目的基因，并采用_ 技术对目的基因进行了扩增，然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。在重组载体的构建过程中需要的工具酶有_。基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基因表达载体至少包括哪些部分? 。将目的基因导入受体细胞的过程中，在过程中一般是采用 方法，在过程中一般采用 方法，受体细胞一般是 。由于转基因表达产物存在于山羊的乳汁中，检测其体内是否出现药用蛋白，在分子水平上的检测方法及结果是什么? 。要确定目的的基因（抗虫基因）导入棉花细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体水平上的鉴定过程： 。【解析】：本题主要考查基因工程的工具、步骤和应用。熟悉各个步骤是正确解答该题的关键。基因工程的工具有限制酶、dna连接酶、运载体等，其中限制酶具有专一性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割dna分子。基因工程包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。目的基因的获取一般有3种途径：从基因文库中获取目的基因；利用pcr技术扩增目的基因；通过dna合成仪用化学方法直接人工合成。一个完整的基因表达载体至少包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分。基因基因的检测与鉴定有四种方法：采用dna分子杂交技术检测转基因生物染色体的dna上是否插入了目的基因，检测目的基因是否转录出了mrna，检测目的基因是否翻译成蛋白质，进行个体生物学水平的鉴定（进行抗虫或抗病的接种实验）。题型攻略 【知识储备】基因工程在疾病的诊断和治疗中的作用举例。(1)基因诊断：基因诊断是用放射性同位素(如32p)、荧光分子等标记的dna分子做探针,利用dna分子杂交原理,鉴定被检测标本上的遗传信息,达到检测疾病的目的。 (2)基因治疗：把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因的受体细胞中,存在基因缺陷的病人细胞中既含有缺陷基因,又含有通过基因工程导入的正常基因, 在病人体内两种基因都能表达,正常基因的表达产物掩盖了缺陷基因的表达产物,从而治愈了有基因缺陷的疾病。【易错指导】对乳腺(膀胱)反应器与微生物生产基因产品混淆不清 乳腺生物反应器与微生物生产的比较乳腺生物反应器微生物生产(原核生物)基因结构动物基因结构与人类的相同与人类基因结构不同基因表达与天然蛋白质活性没有区别由于缺少内质网、高尔基体等细胞器,产物可能不具有生物活性产物提取从乳汁中较易分离提取从细胞中提取,较为复杂生产设备畜牧业生产;提取设备工业生产;设备精良 热点题型3理清区别与联系，解答蛋白质工程与基因工程综合应用题【例1】下列关于蛋白质工程的说法,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【例2】某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只有对热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗食物的消化不良，最佳方案是a.对此酶中的少数氨基酸替换，以改善其功能 b.将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶 c.重新设计与创造一种全新的蛋白酶d.减少此酶在片剂中的含量【例3】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？ 。 题型攻略 【知识储备】基因工程与蛋白质工程的比较项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测相对应的脱氧核 苷酸序列合成dna表达出 蛋白质获取目的基因构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需