高考历史总复习 专题一 基因工程课件 新人教版选修3.ppt

专题一基因工程 选修3 知识点一 基因工程的基本工具及操作程序1 基因工程的基本工具 判断正误 1 限制酶只能用于切割目的基因 2 限制酶切割dna分子具有特异性 3 限制酶切割dna后可产生黏性末端和平末端两种类型 4 dna连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来 5 e colidna连接酶既可连接平末端 又可连接黏性末端 6 质粒是小型环状dna分子 是基因工程常用的载体 7 载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中 使之稳定存在并表达 pcr技术 基因文库 标记基因 启动子 农杆菌转化法 花粉管通道法 显微注射 dna分子杂交 抗原 抗体杂交 个体生物学水平 分子杂交 3 构建过程 3 将目的基因导入受体细胞 4 目的基因的检测与鉴定 1 2013 黄冈检测 bt毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌体内提取的抗虫基因 其表达的蛋白质可导致害虫死亡 如图是获得抗虫棉的技术流程示意图 有关叙述正确的是 a 图中愈伤组织分化产生的再生植株的基因型一般都相同b 作为运载体的ti质粒应含有卡那霉素基因作为标记基因c ti质粒的t dna将抗虫基因整合到棉花叶片组织的线粒体dna上d 转基因抗虫棉有性生殖的后代能稳定保持抗虫性状 解析 选项a 愈伤组织分化产生再生植株是通过有丝分裂来实现的 再生植株的基因型一般都相同 选项b 标记基因为卡那霉素抗性基因 而不是卡那霉素基因 选项c t dna将抗虫基因整合到棉花叶片组织的染色体dna上 选项d 通过土壤农杆菌转化法将目的基因导入棉花细胞后 在有性生殖过程中 目的基因不一定能通过生殖细胞传给子代 故不能稳定保持抗虫性状 答案 a 2 如图是将人的生长激素基因导入细菌b细胞内制造 工程菌 的示意图 已知细菌b细胞内不含质粒a 也不含质粒a上的基因 判断下列说法正确的是 a 将重组质粒导入细菌b常用的方法是显微注射法b 将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上 能生长的只是导入了重组质粒的细菌c 将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上 能生长的就是导入了质粒a的细菌d 目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长解析 若导入了质粒 由于含有抗四环素基因 细菌可在含有四环素的培养基上生长 答案 c 知识点二 基因工程的应用及蛋白质工程1 植物基因工程的成果提高农作物的能力 改良农作物的品质 利用植物生产等 1 抗虫转基因植物 2 抗病转基因植物 3 抗逆转基因植物 4 利用改良植物的品质 抗逆 药物 转基因 2 动物基因工程的成果 1 提高动物的速度 2 改善畜产品的品质 3 转基因动物生产 4 转基因动物作的供体 器官供体 抑制或除去 成果 利用培育没有免疫排斥反应的猪器官 生长 药物 器官移植 抗原决定基因 克隆技术 3 基因工程药物 1 来源 转基因 2 成果 抗体 疫苗 激素等 3 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 工程菌 淋巴因子 4 基因治疗 1 特点 把导入病人体内 使该基因的表达产物发挥功能 从而达到治疗疾病的目的 2 成果 将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的 治疗复合型免疫缺陷症 3 方法 分为体外基因治疗法和基因治疗法 正常基因 淋巴细胞 体内 5 蛋白质工程 判断正误 1 蛋白质工程可按照人的意愿生产出自然界中不存在的蛋白质 2 人类主要通过直接改造蛋白质的结构来生产新的蛋白质 3 蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程 1 乳腺生物反应器与细菌生产的比较 2 基因治疗 1 乳腺生物反应器受生物性别的限制 若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别限制 2 基因治疗是治疗人类遗传病的根本方法 但由于尚未全面了解基因调控机制和疾病的分子机理 基因治疗只处于初期的临床试验阶段 3 蛋白质工程与基因工程的比较 1 二者都属于分子水平上的操作 2 蛋白质工程的本质是通过改造基因进而形成自然界不存在的蛋白质 所以被形象地称为第二代基因工程 3 对基因进行改造后 编码的蛋白质可以遗传下去 而直接改造蛋白质却不能遗传 3 蛋白质工程与基因工程相比 其突出特点是 a 基因工程原则上能生产任何蛋白质b 蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造 或制造一种新的蛋白质c 蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现d 蛋白质工程是在基因工程的基础上 延伸出来的第三代基因工程 解析 蛋白质工程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 以满足人类生产和生活的需求 是延伸出来的第二代基因工程 答案 b 4 2013 合肥一模 植物生物反应器是指通过基因工程途径 以常见的农作物作为 化学工厂 通过大规模种植 生产具有重要功能的蛋白 如人或动物的疫苗 抗体 工农业用酶等各种高价值的生物制品的方法 列举几例如下表 请据此回答问题 1 从基因工程的角度分析 将目的基因导入植物受体细胞的最常用的方法是 运载体是 目的基因能在植物体内稳定遗传的关键是 在检测受体细胞中是否已经导入目的基因时 分子水平上的检测方法名称是 2 从细胞工程的角度分析 建立 化学工厂 的理论基础是 从生态学角度考虑操作过程需要 3 分析说明烟草生物反应器 生产的药物作用机理是 4 从细胞膜的结构和功能上分析 生长激素不能使烟草细胞生长的原因是 吃g蛋白基因已有效表达的番茄果实 能 不能 预防狂犬病 解析 1 植物转基因的常用方法是农杆菌转化法 农杆菌中含有ti质粒 其上的t dna能将目的基因整合到植物染色体dna上去 目的基因在受体细胞中稳定遗传的关键是目的基因是否整合到受体细胞的染色体dna上 可以利用dna分子杂交技术来检测 2 化学工厂指利用转基因植株生产人类所需功能蛋白 转基因植物细胞形成转基因植株过程是通过植物组织培养来实现的 其原理是植物细胞的全能性 整个过程应无菌操作 3 烟草生物反应器 生产的是核糖体抑制蛋白 能抑制hiv感染者的t细胞中核糖体功能 导致hiv蛋白质合成受阻 从而抑制hiv的增殖 4 植物细胞膜上没有生长激素的受体 所以生长激素不能促进植物细胞生长 g蛋白是大分子的蛋白质 食用g蛋白后被分解成氨基酸 不能达到预防狂犬病的目的 答案 1 农杆菌转化法ti质粒整合到受体细胞染色体的dna上dna分子杂交技术 2 细胞的全能性无菌操作 或预防微生物感染或预防杂菌污染 3 该药物能抑制hiv感染者t细胞 或被hiv感染的人体细胞 的核糖体合成hiv蛋白质 4 烟草细胞 膜 上无生长激素的受体不能 2012 福建高考 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 此题考查基因工程应用的相关知识 1 构建基因表达载体时 需要用同种限制酶切割目的基因和载体 使之产生相同的黏性末端 载体应有启动子 终止子和标记基因 其中启动子是rna聚合酶识别和结合部位 驱动基因转录 2 动物细胞培养时 常用胰蛋白酶处理贴壁的细胞 使之相互分离 以利于传代培养 3 检验目的基因是否表达 常用分子杂交法 从被导入目的基因的细胞内提取rna 与目的基因单链杂交 如果出现杂交带 说明目的基因已转录 由图2知 当let 7基因转录出来的mirna与癌基因ras转录出的mrna杂交时 就会抑制ras蛋白的产生 故肺癌细胞增殖受到抑制 可能是由于细胞中ras蛋白含量减少引起的 答案 1 限制性核酸内切 或限制 启动子 2 胰蛋白 3 rnaras蛋白 1 基因文库中不是直接保管相应基因 基因文库中的基因保存在受体菌中 2 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 3 分子缝合针 dna连接酶 4 要使目的基因和载体能够连接 一般使用同一种限制性内切酶切割目的基因和载体 使二者具有相同的黏性末端 这是基因工程中构建基因表达载体的重要环节 2012 海南高考 已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产 乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡 因此 可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内 使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力 回答下列问题 1 为了获得丙种蛋白质的基因 在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上 推测出丙种蛋白质的 序列 据此可利用 方法合成目的基因 获得丙种蛋白质的基因还可用 和 方法 2 在利用上述丙种蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中 常需要使用 酶和 酶 3 将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养 筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织 由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗 的危害 4 若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口 则该植株的种子 填 含有 或 不含 丙种蛋白质基因 解析 本题考查抗虫作物培育过程的相关知识 1 获取目的基因的方法主要有基因文库获取法 pcr技术扩增法和人工化学合成法三种 已知丙种蛋白质氨基酸序列 可通过推测丙种蛋白质的基因序列 然后利用化学方法人工合成丙种蛋白质基因 2 在构建重组质粒的过程中 需要使用限制性核酸内切酶和dna连接酶 前者能识别特定的核苷酸序列 使每条链特定部位的核苷酸之间的磷酸二酯键断开 使其形成黏性末端 被喻为 分子手术刀 后者能将两个带有相同黏性末端的dna片段连接起来 被称为 分子针线 3 将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的组织共培养 可筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织 而后培养出含有丙种蛋白质的抗乙种昆虫的植株 4 若只用重组质粒感染甲种农作物叶片伤口 可在叶片组织中筛选出含丙种蛋白质的细胞 由于该重组质粒感染的是体细胞 故该植株的种子中不含有丙种蛋白质 答案 1 基因化学基因文库pcr 其他合理答案也给分 2 限制dna连接 3 乙种昆虫 4 不含 1 2011 浙江高考 将ada 腺苷酸脱氨酶基因 通过质粒pet28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶 下列叙述错误的是 a 每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒b 每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点c 每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adad 每个插入的ada至少表达一个腺苷酶脱氨酶分子解析 每个限制性核酸内切酶识别位点处只能插入一个ada 答案 c 2 2011 四川高考 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 将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 解析 过程 为逆转录过程获得目的基因 缺少相应内含子 所以用这种方法获得的基因不能用于比目鱼基因组测序 将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因 得到的蛋白质其抗冻性并不增强 重组质粒上有标记基因 并不是转入农杆菌才能筛选 而是用农杆菌转化法 有利于重组质粒导入受体细胞 应用dna探针技术 可以检测目的基因是否在受体细胞中存在 并不能检测其是否表达 答案 b 3 2012 江苏高考 图1表示含有目的基因d的dna片段长度 bp即碱基对 和部分碱基序列 图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列 现有msp bamh mbo sma 4种限制性核酸内切酶 它们识别的碱基序列和酶切位点分别为c cgg g gatcc gatc ccc ggg 请回答下列问题 1 图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由 连接 2 若用限制酶sma 完全切割图1中dna片段 产生的末端是 末端 其产物长度为 3 若图1中虚线方框内的碱基对被t a碱基对替换 那么基因d就突变为基因d 从杂合子中分离出图1及其对应的dna片段 用限制酶sma 完全切割 产物中共有 种不同长度的dna片段 4 若将图2中质粒和目的基因d通过同种限制酶处理后进行连接 形成重组质粒 那么应选用的限制酶是 在导入重组质粒后 为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌 一般需要用添加 的培养基进行培养 经检测 部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因d不能正确表达 其最可能的原因是 解析 1 通过分析dna分子结构的特点可知 在dna的一条链中 相邻两个碱基依次由脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖连接 2 限制酶sma 的识别序列和酶切位点为ccc ggg 酶切位点位于识别序列的中轴线上 所以酶切后形成的末端是平末端 在图1dna片段中 有两个sma 的识别序列 完全切割后形成的产物长度有三种 分别为 534 3 537bp 796 3 3 790bp 658 3 661bp 3 d基因突变为d基因后 其碱基序列中只含有一个sma 的识别序列 此时用sma 完全切割该dna片段后产物的长度有两种 分别为 534 796 3 1327bp 658 3 661bp 所以 从杂合子 dd 中分离出的d d基因dna片段被sma 完全切割 产物中有537bp 790bp 661bp 1327bp4种不同长度的dna片段 4 分析图1dna片段上的限制酶酶切位点可知 为了防止目的基因被破坏 并将目的基因从dna片段中切下来 只能选择用bamh 对目的基因进行处理 质粒用bamh 处理后 会破坏抗生素a抗性基因 但抗生素b抗性基因正常 所以筛选含重组质粒的大肠杆菌时 一般需用添加抗生素b的培养基进行培养 因为用同种限制酶处理后目的基因和质粒上形成的黏性末端完全相同 所以部分目的基因d可能会反向连接在质粒上 此类重组质粒上的目的基因d将不能正确表达 答案 1 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 2 平537bp 790bp 661bp 3 4 4 bamh 抗生素b同种限制酶切割形成的末端相同 部分目的基因d与质粒反向连接 4 2011 江苏高考 请回答基因工程方面的有关问题 1 利用pcr技术扩增目的基因 其原理与细胞内dna复制类似 如下图所示 图中引物为单链dna片段 它是子链合成延伸的基础 从理论上推测 第四轮循环产物中含有引物a的dna片段所占的比例为 在第 轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的dna片段 2 设计引物是pcr技术关键步骤之一 某同学设计的两组引物 只标注了部分碱基序列 都不合理 如下图 请分别说明理由 第1组 第2组 3 pcr反应体系中含有热稳定dna聚合酶 下面的表达式不能正确反映dna聚合酶的功能 这是因为 4 用限制酶ecorv mbo 单独或联合切割同一种质粒 得到的dna片段长度如下图 1kb即1000个碱基对 请画出质粒上ecorv mbo 的切割位点 2 第1组引物 和引