高考生物二轮复习 第一部分 专题19 基因工程与生物技术的安全性配套课件 新人教版 .ppt

专题19 晨背关键语句 导练感悟高考 热点透析高考 考点一 考点二 拾遗自主补给 冲刺直击高考 1 基因工程是通过体外dna重组和转基因等技术 赋予生物以新的遗传特性 2 基因工程的目的是按照人们的愿望 进行严格地设计 创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 3 dna重组技术的基本工具有限制性核酸内切酶 dna连接酶和载体 4 限制性核酸内切酶主要从原核生物中提取 具有专一性 使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂 5 载体的种类有质粒 噬菌体的衍生物 动植物病毒等 6 基因工程的基本操作程序 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 7 获取目的基因的方法有从基因文库中获取 利用pcr技术和人工合成法获取 8 基因表达载体包括目的基因 启动子 终止子和标记基因等 9 目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法 基因枪法和花粉管通道法 10 目的基因导入动物细胞的方法是显微注射法 常用的受体细胞是受精卵 11 蛋白质工程是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 12 面对转基因技术的利弊 正确的做法是趋利避害 而不能因噎废食 13 基因身份证是把个人的致病基因和易感基因检测出来 记录在磁卡上 做成个人基因身份证 14 生物武器的种类包括致病菌 病毒 生化毒剂 以及经过基因重组的致病菌 1 2012 浙江高考 天然的玫瑰没有蓝色花 这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因b 而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因b 现用基因工程技术培育蓝玫瑰 下列操作正确的是 a 提取矮牵牛蓝色花的mrna 经过逆转录获得互补的dna 再扩增基因bb 利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因bc 利用dna聚合酶将基因b与质粒连接后导入玫瑰细胞d 将基因b直接导入大肠杆菌 然后感染并转入玫瑰细胞 命题立意 本题考查基因工程及其应用的相关知识 知识依托 目的基因的获取可通过逆转录获得 基因工程操作工具酶有限制酶和dna连接酶 将目的基因导入受体细胞需要运载体携带 解析 选获取目的基因b 可先提取矮牵牛蓝色花的mrna 经逆转录获得互补的dna 再经pcr技术扩增 基因文库构建时是将目的基因与载体连接起来 形成重组载体 再导入受体菌中储存和扩增 提取目的基因时不需使用限制酶 连接目的基因与质粒的酶是dna连接酶 将目的基因导入植物细胞 常用农杆菌转化法 不使用大肠杆菌 a 2 2012 江苏高考 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 命题立意 本题主要考查转基因生物安全性相关问题 知识依托 转基因作物可能通过花粉传给近缘作物造成基因污染 因此需隔离种植 转基因作物被动物食用后 会被消化分解为基本营养成分被吸收 不会转入动物体内 解析 选a项 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产量会受到很大的影响 b项 目的基因的本质为dna 动物食用后会将其消化分解成小分子脱氧核苷酸 所以不会转入动物体细胞中 c项 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 d项 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 b 3 2012 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 命题立意 本题考查基因工程应用的相关知识 知识依托 限制性内切酶能够特异性识别dna分子中特定核苷酸序列并在特定两个核苷酸间切割形成平末端或黏性末端 重组质粒的构建需dna连接酶 常用的dna连接酶有大肠杆菌连接酶和t4噬菌体dna连接酶 质粒是常用的运载体 此外还有噬菌体动植物病毒等 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载体除质粒外 还有噬菌体 动植物病毒等 6 经ca2 处理后处于感受态的大肠杆菌才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 4 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下图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 填 rasmrna 或 ras 蛋白 含量减少引起的 命题立意 本题考查基因工程应用的相关知识 知识依托 构建基因表达载体需要限制性核酸内切酶和dna连接酶 动物细胞培养时 细胞具有贴壁生长 接触抑制现象 目的基因的检测可从分子水平上利用分子杂交实现 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 以直接检测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 1 从考查内容上看 主要考查基因工程的原理 技术操作和应用 对生物技术的安全性考查相对较少 2 从考查角度上看 以最新基因工程的研究成果为背景 联系其他生物技术工程 综合命题考查基因工程应用和解决问题的能力 3 从命题趋势上看 预计2013年高考仍然主要对基因工程的应用 技术操作 原理等知识点进行命题 可能更趋向于联系当今基因工程研究成果和基因工程在农业 医疗卫生方面的应用实例进行命制试题 例1 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 获得丙中蛋白质的基因还可用 方法 基因工程及应用 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 1 在已知蛋白质的氨基酸序列的情况下 可根据氨基酸和碱基的对应关系 推出合成该蛋白质的基因序列 然后用dna合成仪通过化学方法来合成目的基因 此外也可以从基因文库中获取目的基因 也可通过pcr方法获取目的基因 2 构建重组质粒时 需要用限制酶将运载体切开 并用dna连接酶将目的基因连接到运载体上 从而构建基因表达载体 3 愈伤组织中含有丙蛋白 说明丙蛋白的基因得到了表达 在培养成的植株体内也含有丙蛋白 乙昆虫食用丙蛋白后会死亡 则该植株可抵抗乙昆虫的危害 4 直接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 仅仅在该叶片内部分细胞中能合成丙蛋白 该植株的种子和其他的营养器官均不含有重组质粒 也就不含有丙种蛋白质的基因 答案 1 基因化学基因文库pcr 2 限制dna连接 3 乙种昆虫 4 不含 1 目的基因的获取途径 1 直接分离 从自然界已有的物种中分离 如从基因文库中获取 2 人工合成目的基因 化学合成法 已知核苷酸序列的较小基因 直接利用dna合成仪用化学方法合成 不需要模板 逆转录法 以rna为模板 在逆转录酶作用下人工合成 利用pcr技术获取 2 限制酶 dna连接酶 dna聚合酶与解旋酶的比较 1 下列关于生物工程中常见的几种酶的叙述 正确的是 a dna连接酶可把目的基因与载体的黏性末端的碱基黏合 形成重组dnab 限制性核酸内切酶将一个dna分子片段切成两个片段需消耗两分子的水c taq酶是用pcr仪对dna分子扩增过程中常用的一种耐高温的dna连接酶d 纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体 便于植物杂交育种 解析 选dna连接酶连接的是磷酸二酯键 dna分子是双链 因此切割dna分子产生两个片段时需要两分子的水 taq酶是热稳定dna聚合酶 是连接单个脱氧核苷酸的 而dna连接酶连接的是两个dna片段 植物杂交育种是借助有性生殖实现 纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体应用于细胞工程 b 2 下面是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图 请据图作答 1 图中基因工程的基本过程可以概括为 四步曲 即 2 能否利用人的皮肤细胞来完成 过程 为什么 3 过程 必需的酶是 酶 过程 必需的酶是 酶 4 若a中共有a个碱基对 其中鸟嘌呤有b个 过程连续进行4次 至少需提供胸腺嘧啶 个 5 在利用a b获得c的过程中 必须用 切割a和b 使它们产生 再加入 才可形成c 6 为使过程 更易进行 可用 药剂 处理d 解析 图中 过程是从细胞中获取相应的mrna 由于基因的选择性表达 人的皮肤细胞中的胰岛素基因不转录 因此不能形成胰岛素mrna 从mrna dna是逆转录的过程 需要逆转录酶 dna分子的扩增需用解旋酶将双链dna解旋为单链 一个dna分子中的鸟嘌呤 b个 和胸腺嘧啶之和占碱基总数 2a个 的一半 所以一个dna分子片段中胸腺嘧啶数为 a b 个 连续复制4次 共产生dna分子24 16个 由于复制方式为半保留复制 故需要提供的胸腺嘧啶数量为 a b 16 1 15 a b 构建基因表达载体时需将目的基因与载体用同一种限制酶切割 产生相同的黏性末端 才可以在dna连接酶的作用下连接形成基因表达载体 将目的基因导入细菌 常用ca2 处理细菌细胞 使其变为感受态细胞 可吸收含目的基因的载体进入细菌的细胞内 答案 1 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 2 不能 人的皮肤细胞中的胰岛素基因未表达 或未转录 不能形成胰岛素mrna 3 逆转录解旋 4 15 a b 5 同一种限制性核酸内切酶相同的黏性末端dna连接酶 6 cacl2溶液 或ca2 例2 下列关于转基因植物的叙述 正确的是 a 转入到油菜的抗除草剂基因 可能通过花粉传入环境中b 转入抗虫基因的植物 不会导致昆虫群体抗性基因频率增加c 我国对基因工程的态度是 不赞成 不允许 不支持 不接受任何基因工程实验d 如转基因植物的外源基因来源于自然界 则不存在安全性问题 生物技术的安全性和伦理问题 解析 a项中 抗除草剂基因导入到油菜的染色体后可以通过花粉传入环境中 b项中 转入抗虫基因的植物可杀死无抗性昆虫 对昆虫的抗性具有选择作用 所以会导致昆虫群体抗性基因频率增加 c项中 我国对生殖性克隆人的态度是 不赞成 不允许 不支持 不接受任何生殖性克隆人的实验 并非针对基因工程 d项中 来源于自然界的目的基因导入植物体后 可能破坏原有的基因结构 具有不确定性 也可能通过花粉传播 使其他植物成为 超级植物 等 所以转基因技术也存在着安全性问题 答案 a 1 转基因生物可能引起的安全性问题 1 食物安全问题 出现滞后效应 出现新的过敏原 营养成分改变 侵犯宗教信仰者或素食者的权益 2 生物安全问题 成为新杂草 成为 入侵的外来物种 威胁其他生物生存 重组出对人类或其他生物有害的病原体 通过基因重组产生 超级杂草 3 环境安全问题 打破自然物种的原有界限 破坏生态系统稳定性 重组微生物降解某些化合物过程中可能产生污染环境的中间产物 重组dna与微生物杂交 产生有害的病原微生物 转基因植物的花粉中含有的有毒蛋白或过敏蛋白可通过蜜蜂进入蜂蜜中 最后进入其他动物和人体内 2 生物技术引发的伦理问题 1 克隆人技术 违反人类伦理道德 冲击现有婚姻 家庭和两性关系等传统伦理道德观念 人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人 2 设计试管婴儿 把试管婴儿当作人体零配件工厂 是对生命的不尊重 抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎 无异于 谋杀 3 基因检测 对个人隐私权提出挑战 制造基因歧视 3 对生物技术安全性及伦理问题的态度 1 正确看待生物技术 正视转基因技术可能带来的安全性问题 要趋利避害 不能因噎废食 支持治疗性克隆 反对任何生殖性克隆人实验 2 四不原则与克隆 四不原则 不赞成 不允许 不支持 不接受任何生殖性克隆人的实验 四不原则的对象是生殖性克隆 而不是所有的克隆 克隆分类 a 治疗性克隆 利用克隆技术产生特定的细胞 组织或器官 用于治疗性移植 b 生殖性克隆 将克隆技术用于生育目的 即用于产生人类个体 3 下列关于转基因生物与环境安全的叙述错误的是 a 重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污染b 种植抗虫棉可以减少农药的使用量 对环境没有任何负面影响c 如果转基因花粉中有毒蛋白或过敏蛋白 可能会通过食物链传递到人体内d 转基因