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文档简介
高考总复习 第1轮 生物 现代生物科技专题 第1讲基因工程 选修1 考点3基因工程的应用例3 2014 全国卷 植物甲具有极强的耐旱性 其耐旱性与某个基因有关 若从该植物中获得该耐旱基因 并将其转移到耐旱性低的植物乙中 有可能提高后者的耐旱性 回答下列问题 1 理论上 基因组文库含有生物的 基因 而cdna文库含有生物的 基因 2 若要从植物甲中获得耐旱基因 可首先建立该植物的基因组文库 再从中 出所需的耐旱基因 3 将耐旱基因导入农杆菌 并通过农杆菌转化法将其导入植物 的体细胞中 经过一系列的过程得到再生植株 要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达 应检测此再生植株中该基因的 如果检测结果呈阳性 再在田间试验中检测植株的 是否得到提高 4 假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交 子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3 1时 则可推测该耐旱基因整合到了 填 同源染色体的一条上 或 同源染色体的两条上 解析 1 基因文库包括基因组文库和cdna文库 基因组文库包含生物基因组的全部基因 cdna文库是以mrna反转录后构建的 只含有已经表达的基因 并不是所有基因都会表达 即部分基因 2 从基因文库中获取目的基因需要进行筛选 3 要提高植物乙的耐旱性 需要利用农杆菌转化法将耐旱基因导入植物乙的体细胞中 要检测目的基因 耐旱基因 是否表达应该用抗原 抗体杂交法检测目的基因 耐旱基因 的表达产物 即耐旱的相关蛋白质 个体生物学水平检测可以通过田间试验 观察检测其耐旱情况 4 如果耐旱基因整合到同源染色体的一条上 则转基因植株的基因型可以用a 表示 a表示耐旱基因 表示另一条染色体上没有相应的基因 a 自交后代基因型为aa a 1 2 1 所以耐旱 不耐旱 3 1 与题意相符 如果耐旱基因整合到同源染色体的两条上 则子代将全部表现耐旱 不会出现性状分离 答案 1 全部部分 2 筛选 3 乙表达产物耐旱性 4 同源染色体的一条上 提升一 抗虫棉的培育1 目的基因 bt毒蛋白基因 2 抗虫原理 bt毒蛋白 bt毒蛋白基因来自苏云金芽孢杆菌 被水解成多肽 与害虫的肠上皮细胞的特异性受体结合 会导致细胞膜穿孔 细胞肿胀裂解 最后造成害虫死亡 3 受体细胞 受精卵或体细胞 4 方法 花粉管通道法 也可用农杆菌转化法或基因枪法 提升二 乳腺生物反应器1 优点 产量高 质量好 成本低 易提取等 2 操作过程 获取目的基因 构建基因表达载体 显微注射导入哺乳动物受精卵中 形成早期胚胎 将胚胎移植到母体动物子宫内 发育成转基因动物 在雌性个体中目的基因表达 从分泌的乳汁中提取所需蛋白质 提升三 基因工程药品1 生产方式 利用基因工程培育 工程菌 来生产药品 1 工程菌 用基因工程的方法 使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系 如含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株 含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株等 2 用基因工程生产的药品 从化学成分上分析都应该是蛋白质类 2 成果 生产出细胞因子 抗体 疫苗 激素等 提升四 基因诊断与基因治疗1 基因诊断 1 方法 dna分子杂交技术 即dna探针法 2 主要过程 将互补的双链dna解旋 获得单链dna片段 用同位素 荧光分子或化学发光催化剂标记单链dna片段 引入待检测的dna样品中 检测dna样品 2 基因治疗 1 体外基因治疗 先从病人体内获得某种细胞进行培养 然后在体外完成转移 再筛选成功转移的细胞扩增培养 最后重新输入患者体内 如腺苷酸脱氨酶基因的转移 2 体内基因治疗 用基因工程的方法 直接向人体组织细胞中转移基因的方法 变式3 2016 汕头质检 下列关于转基因动物的描述 不正确的是 a 可将外源生长激素基因导入动物细胞内 提高动物的生长速率b 可将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组 降低乳汁中乳糖的含量 进而改善畜产品的品质c 可利用转基因技术制成乳腺生物反应器 使哺乳动物的产奶量增加d 可以利用转基因动物作为器官移植的供体解析 可利用转基因技术制成乳腺生物反应器 使哺乳动物本身变成 批量生产药物的工厂 选项c错误 c 考点4蛋白质工程例4 2016 泰安模拟 关于蛋白质工程的说法 正确的是 a 蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作b 蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子c 对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mrna来实现的d 蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的解析 蛋白质工程是指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 通过基因修饰或基因合成 对现有蛋白质进行改造 或制造一种新的蛋白质 以满足人类的生产和生活的需求 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 还必须从基因入手 与基因工程不同 蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子 答案 b 提升 蛋白质工程与基因工程的比较1 区别 2 联系 1 蛋白质工程是在基因工程的基础上 延伸出来的第二代基因工程 2 基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰 改造 蛋白质工程 1 对蛋白质分子进行改造 其本质是改变其基因组成 如果对蛋白质直接改造 即使改造成功 被改造的蛋白质分子还是无法遗传 2 蛋白质工程的实质是根据蛋白质的结构 创造新基因或者改造老基因 是基因工程的发展与延续 3 蛋白质工程与dna分子重组技术是分不开的 常用到基因工程的工具酶 如限制酶和dna连接酶 拓展 变式4 2015 全国卷 已知生物体内有一种蛋白质 p 该蛋白质是一种转运蛋白 由305个氨基酸组成 如果将p分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸 240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸 改变后的蛋白质 p1 不但保留p的功能 而且具有了酶的催化活性 回答下列问题 1 从上述资料可知 若要改变蛋白质的功能 可以考虑对蛋白质的进行改造 2 以p基因序列为基础 获得p1基因的途径有修饰基因或合成基因 所获得的基因表达时是遵循中心法则的 中心法则的全部内容包括的复制 以及遗传信息在不同分子之间的流动 即 3 蛋白质工程也被称为第二代基因工程 其基本途径是从预期蛋白质功能出发 通过和 进而确定相对应的脱氧核苷酸序列 据此获得基因 再经表达 纯化获得蛋白质 之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定 氨基酸序列 或结构 p p1 dna和rna 或遗传物质 dna rna rna dna rna 蛋白质 或转录 逆转录 翻译 设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能 解析 1 对蛋白质的氨基酸序列 或结构 进行改造 可达到改变蛋白质的功能的目的 2 以p基因序列为基础 获得p1基因 可以对p基因进行修饰改造 也可以用人工方法合成p1基因 中心法则的全部内容包括dna和rna的复制 dna rna rna dna rna 蛋白质 或转录 逆转录 翻译 3 蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发 通过设计蛋白质结构和推测氨基酸序列 推测相应的核苷酸序列 并获取基因 经表达的蛋白质 要对其进行生物功能鉴定 一 关于工具酶的五个注意点1 限制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 2 为使目的基因与载体形成相同的黏性末端 通常使用同一种限制酶将二者切割 但如果不同的限制酶切割dna分子所产生的末端也存在互补关系时 则两末端也可连接 3 限制酶不切割自身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 4 限制酶是一类酶 而不是一种酶 5 dna连接酶起作用时 不需要模板 走出误区 二 关于操作过程的四个注意点1 限制酶剪切目的基因与质粒的次数不同 获取一个目的基因需限制酶剪切2次 共产生4个黏性末端或平末端 切割质粒则只需要限制酶剪切1次 因为质粒是环状dna分子 而目的基因在dna分子链上 2 切割目的基因和载体并非只能用同一种限制酶 如果用两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同时 在dna连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来 3 目的基因的插入点不是随意的 基因表达需要启动子与终止子的调控 所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位 4 基因工程操作过程中只有第三步没有碱基互补配对现象 第一步存在逆转录法获得dna 第二步存在黏性末端连接现象 第四步存在检测分子水平杂交 三 有关基因工程应用中应注意的问题1 动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质 而不是为了产生体型巨大的个体 2 dna分子作探针进行检测时应检测单链 即将待测双链dna分子打开 3 bt毒蛋白基因控制合成的bt毒蛋白并无毒性 进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性 4 青霉素是青霉菌产生的 不是通过基因工程产生的 5 并非所有个体都可作为乳腺生物反应器 操作成功的应该是雌性个体 个体本身的繁殖速度较高 泌乳量 蛋白含量等都是应该考虑的因素 6 基因治疗后 缺陷基因没有改变 基因治疗是把正常基因导入受体细胞中 以表达正常产物从而治疗疾病 对原来细胞中存在缺陷的基因没有清除或改变 考点1基因工程的工具1 2016 咸阳联考 对下图所示黏性末端的说法错误的是 a 甲 乙 丙黏性末端是由各自不同的限制性核酸内切酶催化产生的b 甲 乙具相同的黏性末端 可形成重组dna分子 但甲 丙之间不能c dna连接酶作用位点在b处 催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键d 切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲 乙片段形成的重组dna分子 课堂检测 c 解析 由图可以看出 产生甲 乙 丙黏性末端的限制性核酸内切酶识别的序列分别是aattc aattg和ttaag 说明其是由不同的限制酶催化产生的 甲 乙产生的黏性末端一样 可形成重组dna分子 甲 丙之间产生的黏性末端不一样 不能形成重组dna分子 a b d正确 b处为碱基对之间的氢键 c错误 2 2016 宝鸡模拟 作为基因的运输工具 载体 必须具备的条件之一及理由是 a 能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制 以便提供大量的目的基因b 具有多个限制酶切点 以便于目的基因的表达c 具有某些标记基因 以便于目的基因能够与其结合d 相对分子质量较小 以利于扩散进入宿主细胞解析 作为载体要携带目的基因进入受体细胞并使之表达 必须能够在宿主细胞内稳定存在并复制 帮助目的基因稳定存在并复制 表达 a 考点2基因工程的基本步骤3 下图表示用化学方法合成目的基因 的过程 据图分析 下列叙述正确的是 a 过程 需要dna连接酶b 过程 需要限制性核酸内切酶c 目的基因 的碱基序列是已知的d 若某质粒能与目的基因 重组 则该质粒和目的基因 的碱基序列相同 c 解析 题图所示为化学方法合成目的基因的过程 过程依赖碱基互补配对原则进行 过程 连接dna片段不需要限制性核酸内切酶 质粒和目的基因的碱基序列一般不相同 4 2016 长春月考 下列用于判断目的基因是否转移成功的方法中 不属于分子检测的是 a 通过害虫吃棉叶看其是否死亡b 转基因生物基因组dna与dna探针能否形成杂交带c 转基因生物中提取的mrna与dna探针能否形成杂交带d 转基因生物中提取的蛋白质能否与抗体形成杂交带解析 分子水平的检测包括三个方面 通过dna分子杂交检测目的基因是否插入受体细胞染色体的dna上 通过rna与dna杂交 检测目的基因是否转录 通过抗原 抗体杂交 检测目的基因是否翻译 通过害虫吃棉叶看其是否死亡 属于个体生物学水平的检测 a 5 北极比目鱼中有抗冻基因 其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列 该序列重复次数越多 抗冻能力越强 下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图 有关叙述正确的是 a 过程 获取的目的基因 可用于基因工程和比目鱼基因组测序b 多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因 不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白c 过程 构成的重组质粒缺乏标记基因 需要转入农杆菌才能进行筛选d 应用dna探针技术 可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达 b 解析 过程 获得的目的基因已不含非编码区和内含子 因此不能用于比目鱼基因组测序 因此a错 具有11个氨基酸的序列重复次数越多 抗冻能力越强 以上是在一个编码区的范围内成立 将多个抗冻基因编码区依次相连后能表达的新基因 其表达产物将不再是抗冻蛋白 故b正确 导入农杆菌是为了扩增和更易导入番茄细胞 c错 dna探针技术不能检测基因是否完全表达 目的基因的完全表达应该检测表达产物蛋白质 d错 考点3基因工程的应用6 2016 武汉模拟 如图是获得转基因抗虫棉的技术流程示意图 请回答 1 a b利用的技术称为 其中 过程需要热稳定的酶才能完成 2 图中将目的基因导入棉花细胞需要经过c过程 该过程为构建 其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在且可以遗传给下一代 并能表达 pcr dna聚合 taq 基因表达载体 重组dna 3 上述流程示意图中 将目的基因导入棉花细胞所采用的方法是法 该方法一般 填 适宜 或 不适宜 用于将目的基因导入单子叶植物 4 从f g的过程利用的主要技术为 欲确定抗虫基因在g体内是否表达 在个体水平上需要做实验 如果抗虫基因导入成功 且与某条染色体的dna整合起来 该转基因抗虫棉可视为杂合子 将该转基因抗虫棉自交一代 预计后代中抗虫植株占 不适宜 农杆菌转化 植物组织培养 抗虫接种 3 4 解析 1 a b利用的技术称为pcr 其中 过程需要热稳定的dna聚合酶 taq酶 才能完成 2 图中将目的基因导入棉花细胞需要经过c过程 该过程为构建基因表达载体 重组dna 其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在且可以遗传给下一代 并能表达 3 上述流程示意图中 将目的基因导入棉花细胞所采用的方法是农杆菌转化法 该方法一般不适宜用于将目的基因导入单子叶植物 4 从f g的过程利用的主要技术为植物组织培养 欲确定抗虫基因在g体内是否表达 在个体水平上需要做抗虫接种实验 如果抗虫基因导入成功 且与某条染色体的dna整合起来 该转基因抗虫棉可视为杂合子
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