高考生物一轮总复习 选修3 专题1、4 基因工程、生物技术的安全性和伦理问题课件（选修3）.ppt

选修3现代生物科技专题 专题1 4基因工程 生物技术的 安全性和伦理问题 一 基因工程1 概念 又叫 技术 是指按照人们的愿望 进行严格的设计 通过 和 等技术 赋予生物以新的遗传特性 从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 dna重组 体外dna重组 转基因 2 基本工具 1 限制性核酸内切酶 分子手术刀 功能 能够识别双链dna分子的某种特定 并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 键断开 核苷酸序列 磷酸二酯 黏性 结果 形成 末端或平末端 大肠杆菌 黏性末端或平末端 2 dna连接酶 分子缝合针 3 基因进入受体细胞的载体 分子运输车 特点 具有一个至多个限制酶切割位点 供外源dna片段 基因 插入其中 携带外源dna片段进入受体细胞后 在细胞中进行自我复制 或整合到染色体dna上 随染色体dna进行同步复制 有特殊的 供重组dna的鉴定 和选择 标记基因 质粒 外源基因 本质 小分子双链环状dna 种类 常用 噬菌体的衍生物 动植物病毒等 作用 携带 进入受体细胞 3 基本步骤 目的基因 dna 1 的获取 从基因文库中获取 利用pcr技术扩增 人工合成 从基因文库中获取 基因文库的含义 将含有某种生物不同基因的许多 导入受体菌的群体中储存 各个受体菌分别含有这 种生物的不同的基因 dna双链复制 利用pcr技术扩增目的基因 a 原理 片段 b 前提条件 要有一段已知目的基因的 以便根据这一序列合成引物 c 条件 目的基因 dna聚合酶和4种脱氧 核苷酸 核苷酸序列 引物 受热 引物 d 扩增过程 变形 目的基因dna 变性解旋为单链 dna聚合酶 复性 冷却后 结合到互补dna链上 延伸 在 作用下 从引物起始进行互补链的合成 e 结果 每一次循环后 目的基因的量可以 即成指数形式扩增 约为2n n为扩增循环的次数 人工合成法 如果基因比较小 核苷酸序列又已知 可通过 用化学方法直接人工合成 2 基因表达载体的构建 基因工程的核心 目的 使目的基因在受体细胞中稳定存在 并可以遗传给下一代 并使目的基因能够表达和发挥作用 基因表达载体的组成 目的基因 终止子 标记基因 增加一倍 dna合成仪 启动子 3 将目的基因导入受体细胞 导入植物细胞 采用 基因枪法 花粉管通道法等 导入动物细胞 主要采用 技术 导入微生物 先用 处理再融合 农杆菌转化法 显微注射 ca2 4 目的基因的检测和鉴定 技术 dna探针 转基因生物dna 检测是否有目的基因 分子杂交技术 dna探针 转基因生物mrna 检测目的基因是否 杂交 检测目的基因是否翻译成蛋白质 对生物进行个体生物学水平的鉴定 dna分子杂交 转录 抗原 抗体 4 应用 抗逆 药物 工程菌 正常基因 二 蛋白质工程 修饰 改造 1 概念 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 或基因合成 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 的需求 蛋白质结构 氨基酸 脱氧核苷酸 2 过程 预期蛋白质功能 设计 推测应有的 序列 找到相对应的 序列 基因 3 进展 胰岛素 体积小 1 科学家通过对 的改造 已使其成为速效型药品 2 生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面 用蛋白质工程方法制成的电子元件 具有 的特点 耗电少和效率高 三 生物技术的安全性和伦理问题1 转基因生物的安全性 1 转基因成果 基因工程药物 转基因家畜 家禽优良品种 生物反应器 生产细胞产品 转基因抗性作物等 2 对安全性问题的争论 食物安全 毒性蛋白 过敏原 营养成分的改变等 生物安全 对 的影响 环境安全 对 和人类生活环境的影 响 生物多样性 生态系统稳定性 3 理性看待转基因技术 正确的态度是 而不能因噎废食 趋利避害 2 生物技术的伦理问题 1 克隆人 生殖性克隆人 中国政府的态度 禁止 四不原则 任何生殖性克隆人的实验 但中国不反对治疗性克隆 2 设计试管婴儿 不赞成 不允许 不支持 不接受 设计试管婴儿需对胚胎进行 多数人持认可态度 3 基因检测 基因 身份证 记录某个人某些基因资讯的 身份 证 基因检测 人们对基因检测的两种观点 3 禁止生物武器 1 生物武器的种类 致病菌 病毒 生化毒剂及经基因重组的致病菌等 2 生物武器的散布方式 直接或通过食物 生活必需品等 散布到敌方 军队和平民 3 生物武器的危害 对 造成大规模杀伤 判断正误 1 dna连接酶能将两碱基通过形成的氢键连接起来 2 检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原 抗体杂交技 术 3 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 4 目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性 和环境安全性上 答案 1 2 3 4 考点一dna重组技术的基本工具1 限制性核酸内切酶 1 来源 多数来自原核生物 2 作用特点 主要切割外源dna 而对自身的dna不起作用 达到 保护自身的目的 专一性 只能识别dna分子中特定的核苷酸序列 且 只能在每一条链中特定的部位进行切割 3 识别序列的特点 呈现碱基互补对称 无论是奇数个碱基还是偶数个碱基 都可以找到一条中心轴线 如右图 中轴 gcgc 线两侧的双链dna上的碱基是反向对称重复排列的 如 ccagga 以中心线为轴 两侧碱基互补对称 以为轴 两侧碱 基互补对称 cgcg ggtcc t 4 作用结果 黏性末端和平末端 黏性末端 是限制酶在它识别序列的中轴线两侧将dna 的两条链分别切开时形成的 错位切 如下图所示 平末端 是限制酶在识别序列的中轴线切开时形成的 平 切 如下图所示 5 作用实质 使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 断开 6 限制酶选择的注意事项 根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类 a 应选择切点位于目的基因两端的限制酶 如图甲可选择 pst b 不能选择切点位于目的基因内部的限制酶 如图甲不能 选择sma c 为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接 也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒 如图甲也可选择用pst 和ecor 两种限制酶 但要确保质粒上也有这两种酶的切点 根据质粒的特点确定限制酶的种类 a 所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致 以确保 具有相同的黏性末端 b 质粒作为载体必须具备标记基因等 所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构 如图乙中限制酶sma 会破坏标记基因 如果所选酶的切点不是一个 则切割重组后可能丢失某些片段 若丢失的片段含复制起点区 则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制 2 dna连接酶 1 作用实质 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸 二酯键 使两个dna分子连接成一个dna 2 常用种类及作用 e colidna连接酶 来源于大肠杆菌 连接黏性末端 t4dna连接酶 来源于t4噬菌体 连接黏性末端和平 末端 效率较低 3 基因的运输工具 载体 1 作用 作为运载工具 将目的基因送入宿主细胞中 利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制 2 载体必须具备以下三个条件 3 种类 细菌质粒 细菌拟核dna以外的小型环状dna 噬菌体的衍生物和某些病毒的dna 4 基因工程的基本原理和理论基础概括 如下图 基因工程操作基本工具的几个易错点 1 限制酶是一类酶 而不是一种酶 2 限制酶的成分为蛋白质 其作用的发挥需要适宜的理化 条件 高温 强酸或强碱均易使之变性失活 3 在切割目的基因和载体时一般要用同一种限制酶 目的 是产生相同的黏性末端 4 将一个基因从dna分子上切割下来 需要切两处 同 时产生4个黏性末端 5 不同dna分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同 同一个dna分子用不同的限制酶切割 产生的黏性末端一般不相同 6 限制酶切割位点应位于标记基因之外 不能破坏标记基 因 以便进行检测 7 基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同 基因工程中的载体是dna分子 能将目的基因导入受体细胞内 膜载体是蛋白质 与细胞膜的通透性有关 高考探究 考向1限制性核酸内切酶 例1 2015年上海卷 回答下列有关遗传信息传递与表达的 问题 如图1所示 质粒pzhz9上含有x抗生素抗性基因 xr 和y抗生素抗性基因 yr 其中xr内部含有限制酶kas 识别序列 yr内部含有限制酶fse hpa nae ngom 识别序列 五种酶的识别序列如图2 表示切割位点 且这些识别序列在整个质粒上均仅有一处 目的基因内部不存在这些识别序列 图1 图2 图3 1 若要将结构如图3所示的目的基因直接插入到yr内形成重组质粒pzhz10 则pzhz9需用限制酶 切开 2 将上述切开的质粒溶液与目的基因溶液混合 加入dna连接酶连接后 进行大肠杆菌受体细胞导入操作 之后 受体细胞的类型 对两种抗生素表现出抗性r或敏感性s 包含 多选 a xr yr b xr ys c xs yr d xs ys 3 若用kasi和fsei联合酶切重组质粒pzhz10 只含单个目的基因 则可能产生的酶切片段数为 多选 a 1 b 2 c 3 d 4 4 动物基因工程通常以受精卵作为受体细胞的根本原因 是 a 受精卵能使目的基因高效表达b 受精卵可发育成动物个体 c 受精卵基因组更易接受dna的插入d 受精卵尺寸较大 便于dna导入操作 解析 1 比较五种限制酶的识别位点和黏性末端 可以看出只有限制酶ngom 切割dna分子后露出的黏性末端与目的基因两端的黏性末端相同 可以把基因插入质粒中 2 将图中切开的质粒溶液与目的基因溶液混合 加入dna连接酶连接后 有的质粒可能没有导入目的基因 这种普通质粒导入受体细胞后 由于xr yr基因没有破坏 因此两种抗性都存 a正确 目的基因插入质粒后 由于yr基因被破坏 因此重组质粒导入受体细胞后 只具有xr抗性 表现xr ys b正确 若没有导入质粒 表现为xs ys d正确 3 根据题意 xr内部含有限制酶kas 识别序列 yr内部含有限制酶fse hpa nae ngom 识别序列 五种酶的识别序列在整个质粒上均仅有一处 如果插入目的基因后 ngom 的识别序列有两处 根据题意 能够被ngom 识别的序列都能被fse 识别 因此若用kas 和fse 联合酶切重组质粒pzhz10 最少可以切开一个位点 得到一种dna片段 最多可以切开三个位点 得到三种dna片段 4 动物体细胞的全能性受到限制 不能表现出来 受精卵的全能性最高 因此转基因动物一般用受精卵作为受体细胞 答案 1 ngom 2 abd 3 abc 4 b 与dna分子相关的酶 续表 考向2基因工程的原理及工具 例2 2013年广东卷 地中海贫血症属于常染色体遗传病 一对夫妇生有一位重型 地中海贫血症患儿 分析发现 患儿血红蛋白 链第39位氨基酸的编码序列发生了突变 c t 用pcr扩增包含该位点的一段dna片段l 突变序列的扩增片段可用一种限制酶酶切为大小不同的两个片段m和s 但正常序列的扩增片段不能被该酶酶切 如下图1 目前患儿母亲再次怀孕 并接受了产前基因诊断 家庭成员及胎儿的pcr扩增产物酶切电泳带型示意图见下图2 终止密码子为uaa uag uga 图1 图2 1 在获得单链模板的方式上 pcr扩增与体内dna复制不同 前者通过 解开双链 后者通过 解开双链 2 据图分析 胎儿的基因型是 基因用a a表示 患儿患病可能的原因是 的原始生殖细胞通过 过程产生配子时 发生了基因突变 从基因表达水平分析 其患病是由于 3 研究者在另一种贫血症的一位患者 链基因中检测到一个新的突变位点 该突变导致 链第102位的天冬酰胺替换为苏氨酸 如果 但 则为证明该突变位点就是这种贫血症的致病位点提供了一个有力证据 解析 1 pcr是体外扩增dna的方式 通过高温使双链解开 体内dna的复制则是通过解旋酶使dna双链解开 2 由题意可知 重度 地中海贫血症是隐性遗传病 突变后的序列可以被剪切成m和s两个片段 而正常序列无法被剪切 因此母亲 父亲 患儿和胎儿的基因型分别为aa aa aa和aa 母亲和父亲的基因型为aa和aa 生下患儿可能是因为其母亲的原始生殖细胞通过减数分裂产生配子时发生了基因突变 由图可知 其突变为由模板链的gtc突变成atc mrna上由cag变成uag 因此终止密码子提前出现 使翻译提前终止 3 如果这种贫血可以遗传给后代 而又能证实不是重型地中海贫血 即 链不能被限制酶切割 则为证明该突变位点就是这种贫血病的致病点提供了有力证据 答案 1 高温解旋酶 2 aa母亲减数分裂 突变后终止密码子提前出现 翻 译提前终止而形成异常血红蛋白 3 该病可遗传给后代患者的 链不能被限制性酶切割 考点练透 1 内皮素 et 是一种含21个氨基酸的多肽 具有强烈的血管收缩和促进平滑肌细胞增殖等作用 其功能异常与高血压 糖尿病 癌症等有着密切联系 et主要通过与靶细胞膜上的et受体结合而发挥生物学效应 eta是et的主要受体 科研人员试图通过构建表达载体 实现eta基因在细胞中高效表达 为后期eta的体外研究以及拮抗剂的筛选 活性评价等奠定基础 其过程如下图所示 图中snap基因是一种荧光蛋白基因 限制酶xho 的识别序列为 限制酶apa 的识别序列为 请分析回答 1 完成过程 需要加入缓冲液 原料 和引物等 过程 的最后阶段要将反应体系的温度升高到95 其目的是 2 过程 和 中 限制酶xho 切割dna 使 键断开 形成的黏性末端是 用两种限制酶切割 获得不同的黏性末端 其主要目的是 3 构建的重组表达载体 目的基因上游的启动子的作用是 除图示结构外 完整的基因表达载体还应具有 等结构 至少写出两个结构 4 过程 中 要用cacl2预先处理大肠杆菌 使其成为处 于容易吸收外界dna的 的细胞 5 利用snap基因与eta基因结合构成融合基因 目的是 答案 1 逆转录酶 和atp 使rna链和dna链分开 2 磷酸二酯 使目的基因定向连接 到载体上 3 rna聚合酶识别和结合的部位 驱动基因的转录复制原点 终止子 4 感受态 5 检测et基因能否表达及表达量 考点二基因工程的基本操作程序1 目的基因的获取 1 目的基因 主要是编码蛋白质的结构基因 人类所需的 2 获取方法 说明 基因文库相当于某种生物的基因仓库 储备着大量该物种的基因 2 基因表达载体的构建 重组质粒的构建 1 构建步骤 2 构建载体主要考虑的因素 具有选择性标记基因 如抗生素基因 以便选择出真正 的转基因生物 用作载体的质粒的插入部位前须有启动子 后须有终止 子 使用与获取目的基因相同的限制酶 这样形成的黏性末 端碱基之间互补 便于连接 3 将目的基因导入受体细胞的方法 4 目的基因的检测与鉴定 高考探究 考向基因工程的基本操作程序 典例 2015年海南卷 在体内 人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链 此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原 进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段c后 产生a b两条肽链 再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素 目前 利用基因工程技术可大量生产胰岛素 回答下列问题 1 人体内合成前胰岛素原的细胞是 合成胰 高血糖素的细胞是 2 可根据胰岛素原的氨基酸序列 设计并合成编码胰岛素原的 序列 用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体 再经过细菌转化 筛选及鉴定 即可建立能稳定合成 的基因工程菌 3 用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时 培养液无抗原抗体反应 菌体有抗原抗体反应 则用该工程菌进行工业发酵时 应从 中分离 纯化胰岛素原 胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素 解析 1 由题意可知 前胰岛素原在细胞内经加工后成为胰岛素 人体合成胰岛素的细胞是胰岛b细胞 所以合成前胰岛素原的细胞也是胰岛b细胞 合成胰高血糖素的细胞是胰岛a细胞 2 根据胰岛素原的氨基酸序列 可设计并合成编码胰岛素原的dna序列 即目的基因 用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体 再经过细菌转化 筛选及鉴定 即可建立能稳定合成人胰岛素原的基因工程菌 3 根据题意 培养液无抗原抗体反应 菌体有抗原抗体反应 所以用该工程菌进行工业发酵时 应从菌体中分离 纯化胰岛素原 经酶处理便可转变为胰岛素 答案 1 胰岛b细胞胰岛a细胞 胰岛素原 2 dna 3 菌体 基因工程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 第一步存在于用逆转录法等获得dna时 第二步存在于黏性末端连接时 第四步存在于检测分子水平杂交 考点练透 2 下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程 请据图回答 下列问题 1 若限制酶 的识别序列和切点是 gatc 限制酶 的识别序列和切点是 g gatcc 那么在 过程中 应用限制酶 切割质粒 用限制酶 切割抗虫基因 过程在 填 体内 或 体外 进行 2 通过 过程得到的大肠杆菌涂布在含有 的培养基上 若大肠杆菌能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒 反之则说明没有导入 该培养基从功能方面属于 培养基 3 重组质粒导入大肠杆菌的目的是 4 过程所用技术称为 从遗传学角度 来看 根本原因是根细胞具有 解析 1 由图中目的基因片段两端的碱基序列可知 限制酶 可以切割目的基因两端 限制酶 能切割右端 故用酶 和 切割可以获得目的基因 质粒上的两个酶切位点 分别在两个抗性基因上 用酶 切割 两个抗性基因全被破坏 用酶 切割保留一个四环素抗性基因 2 根据重组质粒与普通质粒上抗性基因的种类可知 该选择培养基中应该添加四环素 4 是将携带抗虫基因的根细胞培养成植株的过程 该过程为植物组织培养 细胞全能性是该技术的理论基础 答案 1 和 体外 2 四环素选择 3 大量复制目的基因 抗虫基因 4 植物组织培养发育成完整个体的全部遗传物质 考点三基因工程的应用 生物技术的安全性及蛋白质工程 1 基因工程的应用 1 基因工程的应用举例 2 基因工程药物 来源 主要来自转基因的工程菌 也可来自各类生物反 应器 成果 细胞因子 抗体 疫苗 激素等 作用 预防和治疗人类肿瘤 心血管疾病 遗传病 各 种传染病 糖尿病 类风湿等疾病 2 生物技术的安全性和伦理问题 1 转基因生物的优缺点 2 试管婴儿与克隆人 试管婴儿和设计试管婴儿的比较 a 不同点 所用技术手段 设计试管婴儿 胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因诊断 试管婴儿不需进行遗传学诊断或基因诊断 图中 是试管婴儿的培育过程 是设计试管婴儿的培育过程 应用 试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题 设计试 管婴儿主要用于白血病 贫血症等的治疗 b 相同点 都是体外受精 并进行体外早期胚胎培养 都 要经过胚胎移植 都是有性生殖 治疗性克隆和生殖性克隆的比较 3 生物武器的特点及传播途径 特点 a 传染性强 b 污染面广 危害时间长 c 难以防 治 d 具有一定的潜伏期 e 受自然条件影响大 传播途径 a 经食物和水传播 b 空气传播 c 接触传播 d 虫媒传播 e 病原体直接传播 3 蛋白质工程 1 蛋白质工程的流程图 2 基因工程和蛋白质工程的比较 续表 高考探究 考向1基因工程的应用 例1 2015年山东枣庄一模 吉林大学奶牛繁育基地2011年成功培育出一头携带转入赖氨酸基因的克隆奶牛 部分过程如下图所示 这标志着世界克隆技术的又一次突破 请回答下列问题 l 繁育转基因奶牛的过程中 所用到的生物技术有 至少回答两项 2 a过程中最核心的步骤是 其中的目的基因是 目的基因导入受体细胞后是否转录 可采用的检测方法是 3 进行b过程前 需要将卵母细胞培养至 时期 d过程需要将接受克隆胚胎的母牛进行 4 若从胚胎中获取一部分细胞进行培养 需要用 处理离体组织 制备细胞悬液 在培养过程中一般需要通入co2 其作用是 解析 1 繁育转基因奶牛的过程中 所用到的生物技术有转基因技术 核移植技术 早期胚胎培养技术 胚胎移植技术 2 基因工程的最核心的步骤是构建基因表达载体 据图可知 其中的目的基因是编码赖氨酸基因 目的基因导入受体细胞后是否转录 可采用的检测方法是分子杂交技术 3 进行b过程前 需要将卵母细胞培养至减数第二次分裂中期 胚胎移植之前需要对受体进行同期发情处理 4 若从胚胎中获取一部分细胞进行培养 需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理离体组织 制备细胞悬液 在培养过程中一般需要通入co2 其作用是维持培养液的ph 答案 1 转基因技术 核移植技术 早期胚胎培养技术 胚胎移植技术 2 构建基因表达载体编码赖氨酸基因分子杂交技术 3 减数第二次分裂中期同期发情处理 4 胰蛋白酶或胶原蛋白酶维持培养液的ph 考向2生物技术的安全性和伦理问题 例2 2015年江西南昌期末 生物技术就像一把双刃剑 它既可以造福人类 也可能在使用不当时给人类带来灾难 例如用克隆技术制造出克隆人 用转基因技术制造生物武器等 面对生物技术可能产生的负面影响 公众不可避免地产生了疑虑 近年来 生物技术引发的社会争论涉及面越来越广 1 目前我国是种植转基因作物较多的国家之一 关于转基因生物的安全性的争论也越来越多 转基因生物的安全性主要涉及 等方面 2 试管婴儿 技术诞生后 继而出现了 设计试管婴儿技术 二者在对人类作用上的区别是 在技术手段上的区别是 3 现在大多数人反对设计婴儿性别 其原因是 4 如何对流感病毒进行改造做生物武器 危害性与一般生物武器相比怎样 原因是什么 解析 1 转基因生物的安全性主要表现在食物安全 生物安全和环境安全等方面 2 试管婴儿 的主要目的是解决人类的某些不孕问题 而 设计试管婴儿 则是用于治疗疾病等特殊目的 3 有些人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死及滥用设计试管婴儿技术如设计婴儿性别等引起性别比例失调 违反了伦理道德 4 流感病毒基因可与生物毒素分子基因拼接 可用基因工程大批量生产 也可对流感病毒基因进行改造 制造新型危害性更强的生物病毒 答案 1 食物安全生物安全环境安全 2 前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症 后者可以用于治 疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病 后者胚胎在移植 前需进行遗传学诊断 3 破坏了人类正常的性别比例 违反了伦理道德 4 将流感病毒基因与生物毒素分子基因拼接或对流感病毒基因进行改造 利用基因重组技术获得的生物武器较一般生物武器危害大 原因是人类从未接触过该致病微生物且无药可医 考向3蛋白质工程 例3 2015年新课标卷 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 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的复制 dna rna rna dna rna 蛋白质 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的序列 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 答案 1 氨基酸序列 或结构 2 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 3 设计蛋白质的结构推测氨基酸的序列功能 考点练透 3 sry pcr是对移植前的人胚胎进行性别鉴定的技术 基 本操作程序如下 1 从被测胚胎的 中取出几个细胞 2 以y染色体上sry基因 性别决定基因 的一段序列作引物 用被测胚胎dna作模板进行pcr扩增 根据sry基因序列设计的引物长度一般为20 24个核苷酸 其不宜过短的原因主要是 两种引物中g c的含量相差不宜过大 原因主要是 3 最后可用放射性同位素标记的含有sry基因的特异性dna序列作 利用 技术检测扩增产物 如果某早期胚胎检测结果为阳性 则可判断该胚胎发育成的个体性别是 若该技术岗位上的操作人员为男性 要求一定要戴好手套 口罩和工作帽等 主要原因是 答案 1 滋养层 g c的含量 2 防止引物随机结合 或引物的特异性差 差别过大 低温复性温度难以统一 3 探针 dna分子杂交 雄性 男操作员的sry基因可 能污染样品 4 生物技术的迅猛发展挑战了原有的社会伦理道德秩序 引起了激烈的争论 1 支持者认为 克隆人是一项科学研究 应当有它内在的发展规律 允许有一定的发展 反对者则认为 克隆人冲击了现有的婚姻 家庭和两性关系等传统的伦理道德观念 克隆人是在人为地制造 都不健全的人 2 在针对克隆技术的争论中 我国政府态度明确 及时立法 规范了克隆技术的应用 我国明确禁止生殖性克隆人 一再重申四不原则 不赞成 不允许 不支持 任何生殖性克隆人的实验 3 设计试管婴儿与试管婴儿在技术手段上的区别是 前者的生殖方式上是 答案 1 心理上和社会地位上 2 不接受 3 多了胚胎移植前进行遗传诊断这一环节有性生殖 5 2015年福建福州模拟 干扰素是动物体内合成的一种蛋白质 可以用于治疗病毒感染和癌症 但体外保存相当困难 如果将其分子中的一个半胱氨酸变成丝氨酸 就可以在 70 条件下保存半年 给广大患者带来了福音 1 蛋白质的合成是受基因控制的 因此获得能够控制合成 可以保存的干扰素 的基因是生产的关键 依据蛋白质工程原理 设计实验流程 让动物生产 可以保存的干扰素 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 答案 1 预期的蛋白质功能 预期的蛋白质结构 应有的氨基酸序列 相对应的脱氧核苷酸序列 基因 2 自然界已存在 人类生产和生活 基因修饰 基因 合成改造 3 空间 或高级 4 应从对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造 首先 任何一种天然蛋白质都是有基因编码的 改造了基因也就是改造了蛋白质 并且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传给下一代 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还是无法遗传 其次 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 质粒是基因工程中最常用的载体 质粒上有标记基因 如下图所示 通过标记基因可推知外源基因插入的位置 插入位置不同 细菌在培养基上的生长情况也不同 下图表示外源基因的插入位置 插入点有a b c 1 质粒的基本组成单位是 2 将细菌放在含有四环素 氨苄青霉素的培养基中培养 属于基因工程操作中的 步骤 设计实验探究外源基因插入的位置 3 步骤 将导入外源基因的细菌进行培养产生大量细菌 分组 将细菌平均分成两组并标号为1 2 培养 将第1组细菌放入 中培养 将第2组细菌放入 中培养 观察并记录结果 4 预测实验结果及结论 若1组 2组均能正常生长 则外源基因插入点是 若1组能正常生长 2组不能生长 则外源基因插入点 是 若1组不能生长 2组能正常生长 则外源基因插入点 是 解析 1 质粒是小型环状dna分子 其基本组成单位是脱氧核苷酸 2 抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因都属于标记基因 其目的是便于目的基因的检测与鉴定 3 分别将导入外源基因的细菌放在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基中进行培养 观察能否生长 4 若目的基因插入a点 则受体细胞既具有抗四环素的能力 又具有抗氨苄青霉素的能力 若目的基因插入b点 则受体细胞只具有抗四环素的能力 若目的基因插入c点 则受体细胞只具有抗氨苄青霉素的能力 以此可判断目的基因插入的位置 答案 1 脱氧核苷酸