选修三 现代生物技术专题

1 选修三选修三 现代生物技术专题现代生物技术专题 专题一专题一 基因工程基因工程 本专题包括基因工程的发展过程 DNA 重组技术的基本工具 基因工程的基本操作程 序 基因工程的应用 蛋白质工程的崛起等部分 基因工程是一门 20 世纪 70 年代以来新兴的生物科学与工程技术相结合的科学 也叫 DNA 重组技术 它是按照人类的意愿 将某种基因有计划地转移到另一种生物中去的新技 术 现已成为生命科学中发展最快 最前沿的学科 有关生物工程的内容 己成为近几年 生物高考的热点内容 其中基因工程的操作工具和基因工程操作的基本步骤以及基因工程 的成果及应用前景将是近年命题的新热点 基因工程操作的三种基本工具 四项基本操作程序等内容将成为考查学生分析综合问 题能力的材料 另外 针对生物工程在医药 食品 农林等高新技术产业中的应用 运用 有关的生物知识指导生产和实践 对有关的生产方案 生产过程进行分析 综合评价 这 也是高考的另一热点 有关基因工程的备考 今后高考中可能涉及到本考题的热点问题 有如下几个方面 1 基因工程的基本步骤 目的基因的获取 基因表达运载体的构建 将目的基因 导入受体细胞 目的基因表达的检测与鉴定几个步骤 2 转基因技术的应用 1 转基因动植物 如抗虫 抗病 抗逆 抗除草剂 抗倒伏的 植物 产肉 产蛋量高 生长快 耐粗饲料的动物 此外 转基因动物为人类异体器官移 植提供了可能 2 基因药物 如人造胰岛素 人造生长激素 溶血栓的尿激酶原等 3 基因治疗 美国对复合型免疫缺陷症的治疗 糖尿病的治疗 许多科学家希望利用基因工 程手段将正常的合成胰岛素基因导入患者体内 并准确表达 以此来修复或替代失去正常 功能的胰岛 B 细胞 从而维持机体血糖平衡 4 利用遗传工程培养转基因固氮绿色植物 的展望 地球上的固氮途径有三条 生物固氮 工业固氮 高能固氮 其中 生物固氮是 植物可利用氮的主要来源 固氮生物在农业生产及氮循环中的作用 在氮循环中有特殊作 用的几种微生物 要总结其作用 在学习生物固氮在自然界中的意义时 要明确生物固氮 是植物可利用氮的重要来源 对氮循环与碳循环加以比较 认识这两种物质循环的差异 同时 应具体分析氮循环中几种微生物的特殊作用及其在生态系统中的地位 利用遗传工 程培养基因固氮绿色植物有重要应用价值 这也是生物高考命题的一个方面 本专题所涉及的内容大都是社会热点 焦点问题 很可能成为遵循大纲 但又不拘泥 于大纲的高考题目的素材 要求我们要有足够的重视 课标要求课标要求 1 知识要求 知识要求 1 简述基因工程的诞生 2 简述基因工程的原理和技术 3 举例说出基因工程的应用 4 简述蛋白质工程 2 能力要求 能力要求 1 运用所学的 DNA 重组技术 模拟制作重组 DNA 模型 提高动手能力 2 2 通过对书中插图 照片等的观察 学会科学的观察方法 培养观察能力 3 通过讨论 收集资料等 提高收集资料 处理资料 撰写专题综合报告的能力 4 能利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题 从而培养学生自主学习 能力 为终身学习 后续学习打下坚实的基础 5 通过对基本概念 基本原理 科学方法的正确理解和掌握 逐步形成比较 判断 推理 分析 综合等思维能力 具备能运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题的 能力 6 通过引导学生在网上的探究活动 改变学生传统的学习方式 引导学生主动参与 乐于探究 培养学生收集和处理科学信息的能力 获取新知识的能力 分析和解决问题的 能力及交流与合作的能力 7 通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果 激发学生对于生物知识的兴趣 开 阔学生的思路 培养学生的爱国主义热情 树立在学习上努力刻苦的决心 8 尝试运用基因工程原理 提出解决某一生产 生活上实际问题的方案 科技探索之路 科技探索之路 基础理论和技术的发展催生了基因工程基础理论和技术的发展催生了基因工程 课标要求课标要求 1 知识要求 知识要求 简述基因工程的诞生 2 能力要求 能力要求 通过复习 DNA 是遗传物质的证明 DNA 双螺旋结构和中心法则的确立 遗传密码的 破译等基础知识 提高学习能力 分析能力 探究能力 树立不断学习 不断创新的的精 神 知识网络体系知识网络体系 科技探索之路 基础理论和技术的发展催生了基因工程 基因工程概念 是指按照人们的愿望 进行严格的设计 通过体外 DNA 重组技术 和转基因等技术 赋予生物以新的遗传特性 创造出更符合人们需要的新的生物类型和生 物产品 由于基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计和施工的 因此又叫 DNA 重组技术 DNA 是遗传物质的证明 理论基础 DNA 双螺旋结构和中心法则的确立 遗传密码的破译 基因转移载体的发现 工具酶的发现 DNA 合成和测序技术的发现 工程技术 DNA 体外重组的实现 重组 DNA 表达实验的成功 第一例转基因动物的问世 PCR 技术的发明 3 重难热点归纳重难热点归纳 理论基础与工程技术的联系 科学的发展离不开理论和实践的探究 科学研究是一个漫长的实践过程 知识拓展知识拓展 基因工程 基因工程的别名基因拼接技术或 DNA 重组技术 操作环境生物体外 操作对象基因 操作水平DNA 分子水平 基本过程剪切 拼接 导入 表达 结果人类需要的基因产物 经典例题剖析经典例题剖析 例 1 切取牛的生长激素和人的生长激素基因 用显微注射技术将它们分别注入小鼠的 受精卵中 从而获得了 超级鼠 此项技术遵循的原理是 A 基因突变 DNA RNA 蛋白质 B 基因工程 RNA RNA 蛋白质 C 细胞工程 DNA RNA 蛋白质 D 基因工程 DNA RNA 蛋白质 解析 此题既复习中心法则 又考察基因工程 由题所述是把牛和人的生长素基 因注入到鼠的受精卵中 应属于基因工程 答案 D 基础试题训练基础试题训练 把兔控制血红蛋白合成的信使 RNA 加入到大肠杆菌的提取液中 结果能合成出兔的血 红蛋白 这说明 A 兔和大肠杆菌共用一套遗传密码子 B 大肠杆菌的遗传物质是 RNA C 兔的 RNA 和大肠杆菌的 RNA 携带相同的遗传信息 D 兔控制血红蛋白合成的基因能进人大肠杆菌 2 能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是 A 单倍体育种 B 杂交育种 C 基因工程育种 D 多倍体育种 3 科学家用纳米技术制造出一种 生物导弹 可以携带 DNA 分子 把它注射入组织中 可以通过细胞的内吞作用的方式进入细胞内 DNA 被释放出来 进入到细胞核内 最终整 合到细胞染色体中 成为细胞基因组的一部分 DNA 整合到细胞染色体中的过程 属于 A 基因突变 B 基因重组 C 基因互换 D 染色体变异 4 4 下列何种技术能有效地打破物种的界限 定向地改造生物的遗传性状 培育新的农作物优 良品种 A 基因工程技术 B 诱变育种技术 C 杂交育种技术 D 组织培养技术 5 生物细胞中含有细胞质基因的结构是 多选 A 细胞核和染色体 B 染色体和核糖体 C 线粒体和质粒 D 线粒体和叶绿体 创新应用训练创新应用训练 1 利用基因工程生产蛋白质药物 经历了三个发展阶段 第一阶段 将人的基因转入细菌 细胞 第二阶段 将人的基因转入小鼠等动物的细胞 前两个阶段都是进行细胞培养 提 取药物 第三阶段 将人的基因转入活的动物体 饲养这些动物 从乳汁或尿液中提取药 物 1 将人的基因转入异种生物的细胞或个体内 能够产生药物蛋白的原理是基因能控 制 2 人的基因能和异种生物的基因拼接在一起 是因为它们的分子都具有双螺旋结构 都是由四种 构成 基因中碱基配对的规律都是 3 人的基因在异种生物细胞中表达成蛋白质时 需要经过 和翻译两个步骤 在翻译中需要的模板是 原料是 直接能源是 搬运工兼装配 工是 将氨基酸通过肽键连接成蛋白质的场所是 翻译 可理解 为将由 个 字母 组成的核酸 语言 翻译成由 个 字母 组成的蛋白 质 语言 从整体来看 在翻译中充任着 译员 2 如下图所示 在 a b 试管内加入的 DNA 都含有 30 对碱基 四个试管内都有产物生成 请回答 a b c d 1 a d 两试管内的产物是相同的 但 a 试管内模拟的是 过程 d 试管内模 拟 的是 过程 2 b c 两试管内的产物都是 但 b 试管内模拟的是 过 程 c 试管内模拟的是 过程 b 试管的产物中 1 个分子中最多含有 DNA ATP 酶 脱氧核 苷酸 RNA ATP 酶 核糖核 苷酸 DNA ATP 酶 核糖核 苷酸 RNA ATP 酶 脱氧核 苷酸 5 碱基 有 个密码子 3 d 试管中与 a 试管相比 特有的酶是 3 2003 年上海高考题 艾滋病病毒 HIV 是一种球形的 RNA 病毒 HIV 侵染 T 淋巴细 胞并繁殖新一代病毒的过程示意图如下 请回答 1 图中 表示病毒正侵染淋巴细胞 进入寄主细胞的是病毒的 2 遗传学上将过程 称为 3 和 的信息传递过程分别称为 4 HIV 有 和 两种类型 其中 型又有 7 个亚型 型的基因组中 4 个主要基因 的变异率最高可达 22 多达 100 种左右的 HIV 变异株是目前研制疫苗的主要困难 因此 切断传播途径是惟一行之有效的预防措施 HIV 众多变异类型是 的结果 这种变 异特点与一般生物的不同之处是 其原因是 5 2002 年 12 月 1 日是国际第 15 个 日 6 据最近研究认为 引起 严重急性呼吸系统综合症 SARS 的病原体可能是 它和 HIV 一样 其遗传信息的传递是按照 的规律进行的 可以用简图表达 4 有人提出 吃基因补基因 你是否赞成这种观点 试从新陈代谢的角度简要说明理由 05 上海 回答有关真核细胞中遗传信息及其表达的问题 1 将同位素标记的尿核苷 尿嘧啶和核糖的结合物 加入细胞培养液中 不久在细胞核 中发现被标记的 2 将从 A 细胞中提取的核酸 通过基因工程的方法 转移到另一种细胞 B 中 当转入 时 其遗传信息在 B 细胞中得到表达并能够复制传给下一代 当转入 时 在 B 细胞中虽能合成相应的蛋白质 但性状不会遗传 3 已知某基因片段碱基排列如右图 由它控制合成的多 肽中含有 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 赖氨酸 的氨基 酸序列 脯氨酸的密码子是 CCU CCC CCA CCG 谷氨 酸的是 GAA GAG 赖氨酸的是 AAA AAG 甘氨酸的是 GGU GGC GGA GGG GGCCTGAAGAGAAGT CCGGACTTCTCTTCA 6 1 翻译上述多肽的 mRNA 是由该基因的 链转录的 以图中 或 表示 此 mRNA 的碱基排列顺序是 2 若该基因由于一个碱基被置换而发生突变 所合成的多肽的氨基酸排列顺序成为 脯氨酸 谷氨酸 甘氨酸 赖氨酸 写出转录出此段多 DNA 单链的碱基排列顺序 1 1 DNA 重组技术的基本工具重组技术的基本工具 课标要求课标要求 简述基因工程的原理和技术 能力要求能力要求 1 通过学习 重组技术的基本工具 模拟制作重组 DNA 模型 初步掌握基因工 程的基本方法提高动手能力 2 通过对书中插图 照片等的观察 学会科学的观察方法 培养观察能力 3 通过对基本概念 基本原理 科学方法的正确理解和掌握 逐步形成比较 判断 推理 分析 综合等思维能力 具备能运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题的 能力 知识网络体系知识网络体系 来源 主要从原核生物中分离 功能 能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列 限制性内切酶 并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷 分子手术刀 酸二酯键断开 切割后的 DNA 末端 黏性末端 平末端 功能 将切下来的 DNA 片段拼接成新的 DNA 分子 DNA 连接酶 T4 DNA 连接酶 既能 缝合 双链 DNA 片段互补的黏性末 端 分子缝合针 种类 也能 缝合 双链 DNA 的平末端 E coli DNA 连接酶 只能将双链片段互补的黏性末端连接 能在宿主细胞中保存下来并大量复制 条件 有一个至多个限制酶切割点 基因进入受体细胞的载体 有特殊的遗传标记基因 便于筛选 分子运输车 质粒 常用 种类 噬菌体的衍生物 动植物病毒 重难热点归纳重难热点归纳 限制性内切酶的功能 黏性末端和平末端 DNA 连接酶与 DNA 聚合酶的区别 载体必须具备的条件 质粒与质体的区别 7 常用的载体 经典例题剖析经典例题剖析 下图表示限制酶切割某 DNA 的过程 从图中可知 该限制酶能识别的碱基序列及切点是 A CTTAAG 切点在 C 和 T 之间 B CTTAAG 切点在 G 和 A 之间 C GAATTC 切点在 G 和 A 之间 D CTTAAC 切点在 C 和 T 之间 解析 由图不难看出该限制酶识别的碱基序列是 GAATTC 切点是 G 与 A 之间 答案 C 基础试题训练基础试题训练 1 在基因工程中 科学家所用的 剪刀 针线 和 载体 分别是指 A 大肠杆菌病毒 质粒 DNA 连接酶 B 噬菌体 质粒 DNA 连接酶 C DNA 限制酶 RNA 连接酶 质粒 D DNA 限制酶 DNA 连接酶 质粒 2 不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A 能复制 B 有多个限制酶切点 C 具有标记基因 D 它是环状 DNA 3 下列四条 DNA 分子 彼此间间具有粘性末端的一组是 A B C D 质粒是基因工程中最常用的运载体 它的主要特点是 能自主复制 不能自主复制 结构很小 蛋白质 环状 RNA 环状 DNA 能 友好 地 借居 T A G G C C A T T A C C G G T A 8 A B C D 有关基因工程的叙述中 错误的是 A DNA 连接酶将黏性未端的碱基对连接起来 B 限制性内切酶用于目的基因的获得 C 目的基因须由载体导入受体细胞 D 人工合成目的基因不用限制性内切酶 实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来 这要利用限 性 内切酶 一种限制性内切酶能识别 DNA 子中的 GAATTC 顺序 切点在 G 和 A 之间 这是应用了酶的 A 高效性 B 专一性 C 多样性 D 催化活性受外界条件影响 人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因 该抗性基因的主要作用是 A 提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B 有利于对目的基因是否导入进行检测 C 增加质粒分子的分子量 D 便于与外源基因连接 8 下列属于基因运载体所必须具有的条件是 多选 A 具有某些标志基因 B 具有环状的 DNA 分子 C 能够在宿主细胞内复制 D 具有多种限制性内切酶 9 下列哪些可作为基因工程技术中常用的基因运载工具 多选 A 大肠杆菌 B 质粒 C 动物病毒 D 线粒体 10 在重组 DNA 技术中 不常用到的酶是 A 限制性内切酶 B DNA 聚合酶 C DNA 连接酶 D 反转录酶 11 多数限制性核酸内切酶切割后的 DNA 末端为 A 平头末端 B 3 突出末端 C 5 突出末端 D 粘性末端 12 在基因工程中通常所使用的质粒是 A 细菌的染色体 DNA B 细菌染色体外的 DNA C 病毒染色体 DNA D 噬菌体 DNA 13 2006 深圳一模考题 研究人员想将生长激素基因通过质粒介导入大肠杆菌细胞内 以表达产生生长激素 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 且目的基因不插入到基因 A B 中 而大肠杆菌不带任何抗性基 因 则筛选获得 工程菌 的培养基中的抗抗生素首先应该 A 仅有链霉素 B 仅有氨苄青霉素 9 C 同时有链霉素和氨苄青霉素 D 无链霉素和氨苄青霉素 14 05全国 镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变 检测这 种碱基序列改变必须使用的酶是 A 解旋酶 B DNA 连接酶 C 限制性内切酶 D RNA 聚合酶 创新应用训练创新应用训练 1 番茄在运输和贮藏过程中 由于过早成熟而易腐烂 应用基因工程技术 通过抑制某种 促进果实成熟激素的合成 可使番茄贮藏时间延长 培育成耐贮藏的番茄新品种 这种转 基因番茄已于 1993 年在美国上市 请回答 1 促进果实成熟的重要激素是 2 在培育转基因番茄的操作中 所用的基因的 剪刀 是 基因的 针线 是 基因的 运输工具 是 3 与杂交育种 诱变育种相比 通过基因工程来培育新品种的主要优点是 和 2 05 天津理综 限制性内切酶 的识别序列和切点是 G GATCC 限制性内切酶 的 识别序列和切点是 GATC 在质粒上有酶 的一个切点 在目的基因的两侧各有一个 酶 的切点 1 请画出质粒被限制酶 切割后所形成的黏性末端 2 请画出目的基因两侧被限制酶 切割后所形成的黏性末端 3 在 DNA 连接酶作用下 上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接 为什么 10 1 2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序 课标要求课标要求 简述基因工程的原理和技术 能力要求能力要求 1 通过对书中插图 照片等的观察 学会科学的观察方法 培养观察能力 2 通过对基因工程的基本操作程序的学习 使学生在理解步骤的同时 举一反三 对于其他基因工程操作实例做到能理解 能介绍 从而培养学生对相关知识的理解能力及 良好的语言表达能力 3 通过引导学生在网上的探究活动 引导学生主动参与 乐于探究 培养学生收集 和处理科学信息的能力 获取新知识的能力 分析和解决问题的能力及交流与合作的能力 知识网络体系知识网络体系 目的基因 指编码蛋白质结构基因 基因文库 从基因文库中获取 基因组文库 目的基因的获取 方法 部分基因文库 人工合成 PCR 是一项在生物体外复制特 定 DNA 片段的核酸合成技术 利用 PCR 技术扩增目的基因 目的 获取大量的目的基因 原理 DNA 复制 过程 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 基因表达载体的构建 并使目的基因能够表达和发挥作用 基因工程的核心 目的基因 基因表达载体的组成 启动子 终止子 标记基因 转化 目的基因进入受体细胞内并在受体细胞内维持稳定 和表达的过程 11 农杆菌转化法 导入植物细胞的方法 基因枪法 将目的基因导入受体细胞 方法 花粉通道法 导入动物细胞的方法 显微注射技术 导入微生物的方法 检测转基因生物的染色体上是否插入了目的基因 检测 方法 分子杂交技术 DNA 探针 转基因生物 DNA 目的基因的检测和鉴定 检测目的基因是否转录 方法 分子杂交技术 DNA 探针 转基因生物 mRNA 检测目的基因是否翻译成蛋白质 抗原 抗体杂交 鉴定 对生物进行个体水平的鉴定 重难热点归纳重难热点归纳 提取目的基因的方法 目的基因导入受体细胞的途径 知识拓展知识拓展 1 外显子与内含子 一般来说 结构基因都是由外显子和内含子组成 但是 外显子和内含子的关系不是 完全固定不变的 有时同一条 DNA 链上的某一段 DNA 序列 当它作为编码某多肽链的基因 时是外显子 而作为编码另一多肽链的基因时 则是内含子 结果是同一基因可以同时转 录为两种或两种以上的 mRNA 2 原核细胞的基因结构与真核细胞的基因结构的异同点 原核细胞的基因真核细胞的基因 不同点编码区连续 结构简单编码区有间隔 不连续 结构复杂 相同点 都有编码区和非编码区 编码区都有调控遗传信息表达的核苷酸序列 编 码区上游都有与 RNA 聚合酶结合的位点 3 获取目的基因的方法 从基因文库中获取 鸟枪法 人工合成 12 3 目的基因与运载体结合 以质粒为运载体 4 4 将目的基因导入受体细胞 受体细胞 细菌 氯化钙 细胞壁的通透性增大 重组质粒进入受体细胞 目的基因随受体细胞的繁殖而复制 经典例题剖析经典例题剖析 例 1 下列有关基因工程技术的正确叙述是 A 重组 DNA 技术所用的工具酶是限制酶 连接酶和运载体 13 B 所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C 选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D 只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达 解析 基因操作的工具有限制酶 连接酶 一种限制酶只能识别特定的核苷酸序 列 运载体是基因的运输工具 目的基因进入受体细胞后 受体细胞表现出特定的性状 才说明目的基因完成了表达 基因工程的结果是让目的基因完成表达 生产出目的基因的 产物 选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖 答案 C 例 2 应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到探测疾病的 目的 基因探针是指 A 用于检测疾病的医疗器械 B 用放射性同位素或荧光分子等标记的 DNA 分子 C 合成 球蛋白的 DNA D 合成苯丙羟化酶 DNA 片段 解析 基因诊断是用放射性同位素 荧光分子等标记的 DNA 作探针 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 基础试题训练基础试题训练 1 构建基因组 DNA 文库时 首先雷分离细胞的 A 染色体 DNA B 线粒体 DNA C 总 mRNA D tRNA 2 在基因工程中 把选出的目的基因 共 1000 个脱氧核苷酸对 其中腺嘌岭脱氧核苷酸 是 460 个 放入 DNA 扩增仪中扩增 4 代 那么 在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个 数是 A 540 个 B 8100 个 C 17280 个D 7560 个 2 在基因工程中 科学家常用细菌 酵母菌等微生物作为受体细胞 原因是 A 结构简单 操作方便 B 遗传物质含量少 C 繁殖速度快 D 性状稳定 变异少 3 因工程的操作步骤 使目的基因与运载体相结合 将目的基因导入受体细胞 检 测目的基因的表达是否符合特定性状要求 提取目的基因 正确的操作顺序是 A B C D 4 工程是在 DNA 分子水平上进行设计施工的 在基因操作的基本步骤中 不进行碱基互 补配对的步骤是 A 人工合成基因 B 目的基因与运载体结合 C 将目的基因导入受体细胞 D 目的基因的检测和表达 5 就分于结构而论 质粒是 A 环状双链 DNA 分子 B 环状单链 DNA 分于 C 环状单链 RNA 分子 D 线状双链 DNA 分子 6 聚合酶链反应可表示为 A PEC B PER C PDR D PCR 7 在已知序列信息的情况下 获取目的基因的最方便方法是 A 化学合成法 B 基因组文库法 14 C CDNA 文库法 D 聚合酶链反应 8 有关基因工程的叙述正确的是 A 限制性内切酶只在获得目的基因时才用 B 重组质粒的形成在细胞内完成 C 质粒都可作运载体 D 蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料 9 不属于目的基因与运载体结合过程的是 A 用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端 B 用同种限制酶切割目的基因露出黏性末端 C 将重组 DNA 导入受体细胞中进行扩增 D 将切下的目的基因插入到质粒切口处 10 科学家通过基因工程的方法 能使马铃薯块茎含有人奶蛋白 以下有关该基因工程的 叙述错误的是 A 采用反转录的方法得到的目的基因 B 基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的 C 马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞 D 用不同种限制酶处理质粒和含有目的基因的 DNA 可产生黏性末端而形成重组 DNA 分子 11 基因工程常用的受体细胞有 大肠杆菌 枯草杆菌 支原体 动植物细胞 A B C D 12 用 DNA 探针检测饮用水中病毒的具体方法是 A 与被检测病毒的 DNA 碱基序列进行比较 B 与被检测病毒的 DNA 碱基序列进行组合 C 与被检测病毒的 DNA 碱基序列进行杂交 D A B C 三种方法均可 13 1976 年 美国的 H Boyer 教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌 并获得表达 此文中的 表达 是指该基因在大肠杆菌 A 能进行 DNA 复制 B 能传递给细菌后代 C 能合成生长抑制素释放因子 D 能合成人的生长素 14 在遗传工程技术中 限制性内切酶主要用于 A 目的基因的提取和导入 B 目的基因的导入和检测 C 目的基因与运载体结合和导入 D 目的基因的提取和与运载体结合 15 05 广东 以下有关基因工程的叙述 正确的是 A 基因工程是细胞水平上的生物工程 B 基因工程的产物对人类全部是有益的 C 基因工程产生的变异属于人工诱变 15 D 基因工程育种的优点之一是目的性强 16 多选 一个基因表达载体的构建应包括 A 目的基因 B 启动子 C 终止子 D 标记基因 创新应用训练创新应用训练 1 在药品生产中 有些药品如干扰素 白细胞介素 凝血因子等 以前主要是从生 物体的组织 细胞或血液中提取的 由于受原料来源限制 价价十分昂贵 而且产量低 临床供应明显不足 自 70 年代遗传工程发展起来以后 人们逐步地在人体内发现了相应 的目的基因 使之与质粒形成重组 DNA 并以重组 DNA 引入大肠杆菌 最后利用这些 工程菌 可以高效率地生产出上述各种高质量低成本的药品 请分析回答 1 在基因工程中 质粒是一种最常用的 它广泛地存在于细菌 细胞中 是一种很小的环状 分子 2 在用目的基因与质粒形成重组 DNA 过程中 一般要用到的工具酶是 和 3 将含有 某激素基因 的质粒导入细菌细胞后 能在细菌细胞内直接合成 某激 素 则该激素在细菌体内的合成包括 和 两个阶段 4 在将质粒导入细菌时 一般要用 处理细菌 以增大 2 下图是将人类的生长激素基因导入细菌 B 细胞内制造 工程菌 的示意图 所用 的载体为质粒 A 已知细菌 B 细胞内不含质粒 A 也不含质粒 A 上的基因 质粒导入细菌 B 后 其上的基因能得到表达 请回答下列问题 注 质粒中的 a 点即是四环素抗性基 因的存在位置 又是与目的基因的结合点 斜线部分为抗氨苄青霉素基因 1 人工合成目的基因的途径一般有哪两条 2 如何将目的基因和质粒结合成重组质粒 3 目前把重组质粒导入细菌细胞时 效率还不高 导入完成后得到的细菌 实际 上有的根本没有导入质粒 有的导入的是普通质粒 A 只有极少数导入的是重组质粒 可 通过以下步骤鉴别得到的细菌是否导入了质粒 A 或重组质粒 将得到的细菌涂布在一个含 16 有氨苄青霉素的培养基上 能够生长的就是导入了质粒 A 和重组质粒的细菌 反之则没导 入 使用这种方法鉴别的原因是什么 4 若把通过鉴定证明导入了普通质粒 A 或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养 基上培养 发生的现象是什么 5 导入细菌 B 细胞的目的基因成功表达的标志是什么 科学家通过基因工程培育抗虫棉时 需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因 放 入 棉花的细胞中与棉花的 DNA 结合起来并发挥作用 请回答下列有关问题 1 从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是 此工具主要存在 于 中 其特点是 2 苏云金芽孢秆菌一个 DNA 分子上有许多基因 获得抗虫基因常采用的方法是 鸟 枪法 具体做法是 用 酶将苏云金芽孢杆菌的 切成许多片 段 然后将这些片段 再通过 转入不同的受体细胞 让它们在各个受体细胞 中大量 从中找出含有目的基因的细胞 再用一定的方法把 分 离出来 3 进行基因操作一般要经过的四个步骤是 1 3 基因工程的应用基因工程的应用 课标要求课标要求 基因工程的原理和技术 2 能力要求 能力要求 1 通过引导学生在网上的探究活动 改变学生传统的学习方式 引导学生主动参与 乐于探究 培养学生收集和处理科学信息的能力 获取新知识的能力 分析和解决问题的 能力及交流与合作的能力 2 通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果 激发学生对于生物知识的兴趣 开 阔学生的思路 培养学生的爱国主义热情 树立在学习上努力刻苦的决心 3 尝试运用基因工程原理 提出解决某一生产 生活上实际问题的方案 知识网络体系知识网络体系 抗虫转基因植物 抗病转基因植物 转基因植物 抗虫逆转基因植物 改良植物品质 提高动物生长速度 改善畜产品的品质 转基因动物 用转基因动物生产药物 17 用转基因动物作器官移植的供体 基因工程药物 基因治疗 重难热点归纳重难热点归纳 基因工程的应用成果 转基因植物 转基因动物 基因工程药物 基因治疗 转基因食品 转基因食品是通过遗传工程改变植物种子中的脱氧核糖核酸 然后把这些修改过 的再复合基因转移到另一些植物种子内 从而获得在自然界中无法自动生长的植物物种 上世纪 80 年代末 科学家们开始把 10 多年分子研究的成果运用到转基因食品上 1995 年 成功地生产出抗杂草黄豆 并在市场上出售 又经过 7 年的努力 现在他们利用基因技术 已批量生产出抗虫害 抗病毒 抗杂草的转基因玉米 黄豆 油菜 土豆 西葫芦等 目 前 转基因食品的主要产地是美国 加拿大 欧盟 南非 阿根廷等 转基因食品安全评价 随着转基因技术向农业 食品和医药领域的不断渗透和迅速发展 转基因食品安全性 现成为全球关注的热点问题之一 经典例题剖析经典例题剖析 1 不属于基因工程方法生产的药物是 A 干扰素B 白细胞介素 C 青霉素D 乙肝疫苗 解析 基因工程生产的药物有胰岛素 干扰素 白细胞介素 溶血栓剂 凝血因 子 人造血液代用品 乙肝疫苗等 而青霉素是发酵工程的产品之一 答案 C 基础试题训练基础试题训练 1 若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种 其在环保上的重要意义是 A 减少氮肥的使用量 降低生产成本 B 减少氮肥的使用量 节约能源 C 避免氮肥过多引起环境污染 D 改良土壤结构 2 基因治疗是指 A 对有基因缺陷的细胞进行修复 从而使其恢复正常 达到治疗疾病的目的 B 把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中 达到治疗疾病的目的 C 运用人工诱变的方法 使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常 D 运用基因工程技术 把有缺陷的基因切除 达到治疗疾病的目的 3 疗白化病 苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是 A 口服化学药物 B 注射化学药物 C 采用基因疗法替换致病基因 D 利用辐射或药物诱发致病基因突变 4 上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛 他们还研究出一种可大 18 大提高基因表达水平的新方法 使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高 30 多倍 转基因 动物是指 A 提供基因的动物 B 基因组中增加外源基因的动物 C 能产生白蛋白的动物 D 能表达基因信息的动物 5 在基因诊断技术中 所用的探针 DNA 分子中必须存在一定量的放射性同位素 后者的 作用是 A 为形成杂交的 DNA 分子提供能量 B 引起探针 DNA 产生不定向的基因突变 C 作为探针 DNA 的示踪元素 D 增加探针 DNA 的分子量 6 诊断苯丙酮尿症所用的探针是 A 32P 半乳糖甘转移酶基因 B 荧光标记的苯丙氨酸羧化酶 C 荧光标记的 珠蛋白基因 D 3H 苯丙氨酸羧化酶基因 7 基因工程生产胰岛素的主要原因是 A 工艺简单 容易操作 B 生产量大 价格较低 C 所生产的胰岛素可以用于口服 D 所生产的胰岛素疗效大大提高 75 年 科学家用基因工程的方法创造出了一种能分解石油的 超级细菌 下列关于 此种细菌的说法正确的是 A 与一般细菌相比它体积特别巨大 B 它是现在唯一能分解石油的细菌 C 它同时能分解石油中的四种烃类 D 与一般细菌相比 它繁殖速度极快 下说法正确的是 A 所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 B 质粒是基因工程中惟一的运载体 C 运载体必须具备的条件之一是 具有多个限制酶切点 以便与外源基因连接 D 基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复 1 用于鉴定转化于细胞是否含重组 DNA 的最常用方法是 A 抗药性选择 B 分于杂交选择 C RNA 反转录 D 免疫学方法 11 05 江苏 能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是 A 单倍体育种 B 杂交育种 C 基因工程育种 D 多倍体育种 12 下列育种需要使用生物工程技术的是 多选 高产青霉素菌株 B 能分泌含抗体的乳汁的母牛 C 生长较快的鲤鲫鱼 D 利于贮藏的白菜 甘蓝 13 下列关于基因工程成果的概述 正确的是 多选 在医药卫生方面 主要用于诊断治疗疾病 在农业上主要是培育高产 稳产 品质优良和具有抗性的农作物 在畜牧养殖业上培育出了体型巨大 品质优良的动物 在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化 14 用现代生物技术培育生物新品种 其优越性在于 多选 A 克隆技术可以快速繁殖优良形状的家畜 B 现代转基因生物技术可以迅速改变生物的基因组成 C 现代生物技术可以迅速使新品种形成群落 19 D 现代生物技术可以克服远源杂交不亲和的障碍 创新应用训练创新应用训练 1 1990 年对一位缺乏腺苷脱氨酶基因 而患先天性体液兔疫缺陷病的美国女孩进行基 因治疗 其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养 然后用逆转录病毒将正常腺苷脱 氨酶基因转入人工培养的白细胞中 再将这些转基因白细胞回输到患者的体内 经过多次 治疗 患者的免疫功能趋于正常 1 在基因治疗过程中 逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的 此基因工程中的目的基因是 目的基因的受体细胞是 2 将转基因白细胞多次回输到患者体内后 兔疫能力趋于正常是由于产生了 产生这种物质的两个基本步骤是 2 14 分 将人的抗病毒干扰基因 嫁接 到烟草的 DNA 分子中 可使烟草获得抗病毒的 能力 形成转基因产品 试分析回答 1 烟草转基因产品的获得属于 A 基因工程 B 细胞工程 C 微生物工程 D 酶工程 2 人的基因工程之所以能接到植物体中去 原因是 烟草具有抗病毒能力 说明烟草体内产生 不同生物间基因移植成功 说明生物共有一套 从进化的角度看 这些 生物具有 烟草 DNA 分子被 嫁接 上或 切割 掉某个基因 实际并不影响遗传信息的表达功能 这说明 该工程应用与 于实践 将给农业 医药等诸多领域带来革命 目前已取得了许多成 就 请你列举你所知道的或你所设想应用该工程的三个具体实例 有人认为 转基因新产品也是一把双刃剑 有如船能载舟也能覆舟 甚至可能带来灾 难性的后果 你是否支持这一观点 如果支持 请你举出一个可能出现的灾难性后果的实 例 干扰素是治疗癌症的重要物质 人血液中每升只能提取 0 05 mg 干扰素 因而其价格 昂贵 平民百姓用不起 但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉 药性一样的 干扰素 其具体做法是 1 从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的 并使之与一种叫质粒的 DNA 结合 然后移植到酵母菌内 从而让酵母素来 2 酵母菌能用 方式繁殖 速度很快 所以能在较短的时间内大量生产 利用这种方法不仅产量高 并且成本较低 3 科学家陈炬在这方向也作出了突出贡献 他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟草的 DNA 分子上 其物质基础和结构基础是 20 4 烟草具有了抗病毒能力 这表明烟草体内产生了 由此可见 烟草和人体合 成蛋白质的方式是 从进化的角度来考虑 证明了人和植物的起源 4 05 江苏 在植物基因工程中 用土壤农杆菌中的 Ti 质粒作为运载体 把目的基因重 组入 Ti 质粒上的 T DNA 片段中 再将重组的 T DNA 插入植物细胞的染色体 DNA 中 1 科学家在进行上述基因操作时 要用同一种 分别切割质粒和目的 基因 质粒的黏性末端与目的基因 DNA 片段的黏性末端就可通过 而黏合 2 将携带抗除草剂基因的重组 Ti 质粒导入二倍体油菜细胞 经培养 筛选获得一株有 抗除草剂特性的转基因植株 经分析 该植株含有一个携带目的基因的 T DNA 片段 因此 可以把它看作是杂合子 理论上 在该转基因植株自交 F1 代中 仍具有抗除草剂特性的植 株占总数的 原因 3 种植上述转基因油菜 它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种 造成 基 因污染 如果把目的基因导入叶绿体 DNA 中 就可以避免 基因污染 原因是 1 4 蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起 课标要求课标要求 1 举例说出蛋白质工程崛起的缘由 2 简述蛋白质工程的原理 能力要求能力要求 尝试运用逆向思维分析和解决问题 知识网络体系知识网络体系 基因工程的实质 蛋白质工程崛起缘由 基因工程原则上只能生产自然界原有的蛋白质 蛋白质工程的目的 目标 蛋白质工程的基本原理 原理 过程 蛋白质工程的进展和前景 21 重难热点归纳重难热点归纳 1 蛋白质工程与基因工程的区别 蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之间的关系 利用基因工程的手段 按 照人类自身的需要 定向地改造天然的蛋白质 甚至创造新的 自然界本不存在的 具有 优良特性的蛋白质分子 蛋白质工程自诞生之日起 就与基因工程密不可分 基因工程是 通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内 并在其中进行表达 它的产品还是该基因 编码的天然存在的蛋白质 蛋白质工程则更进一步 它可以根据对分子预先设计的方案 通过对天然蛋白质的基因进行改造 来实现对它所编码的蛋白质进行改造 因此 它的产 品已不再是天然的蛋白质 而是经过改造的 具有了人类所需要的优点的蛋白质 天然蛋 白质都是通过漫长的进化过程而形成的 而蛋白质工程对天然蛋白质的改造 好比是在实 验室里加快了进化的过程 2 为什么要开展蛋白质工程的研究 蛋白质工程是在基因重组技术 生物化学 分子生物学 分子遗传学等学科的基础 之上 融合了蛋白质晶体学 蛋白质动力学 蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发 展起来的新兴研究领域 其内容主要有两个方面 根据需要合成具有特定氨基酸序列和空 间结构的蛋白质 确定蛋白质化学组成 空间结构与生物功能之间的关系 在此基础之上 实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能 设计合成具有特定生物功能的全新 的蛋白质 这也是蛋白质工程最根本的目标之一 3 蛋白质工程的原理 预期功能 蛋白质三维结构 氨基酸序列 多肽链 基因 具有预期功能的蛋白质 经典例题剖析经典例题剖析 1 蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 A 氨基酸结构 B 蛋白质空间结构 C 肽链结构 D 基因结构 解析 蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础 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 生产或或生活需要 因此 归根到底 还是要对基因进行改造 答案 D 2 科学家将 干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达 使干扰素第 17 位的半胱氨酸 改变成丝氨酸 结果大大提高 干扰素的抗病性活性 并且提高了储存稳定性 该生物 技术为 A 基因工程 B 蛋白质工程 C 基因突变 D 细胞工程 解析 基因工程是通过对基因的操作 将符合人们需要的目的基因导入适宜的生 物体 原则上只能生产自然界已存在的蛋白质 蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及 其与生物功能的关系为基础 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 以满足人类的生产或或生活需要 本题中合成的 干扰素不是天然的 因此 属于蛋白质工程 22 答案 B 基础试题训练基础试题训练 1 蛋白质工程的实质是 A 改变氨基酸结构 B 改造蛋白质结构 C 改变肽链结构 D 改造基因结构 2 基因工程的实质是 A 基因重组 B 基因突变 C 产生新的蛋白质 D 产生新的基因 3 干扰素经过改造可长期储存 从蛋白质水平上应改变的是 A 光氨酸 B 精氨酸 C 谷氨酸 D 半光氨酸 4 蛋白质工程制造的蛋白质是 A 天然蛋白质 B 稀有蛋白质 C 自然界中不存在的蛋白质 D 血红蛋白质 5 蛋白质工程的基础是 A 基因工程 B 细胞工程 C 酶工程 D 发酵工程 6 玉米是生产赖氨酸的好材料 可是产量低 需要改变什么结构就能提高产量 A 天冬氨酸激酶 B 二氢吡啶二羧合成酶 C 肽酶 D A B 都是 7 天然蛋白质合成遵循的法则是 A 中心法则 B 转录 C 翻译 D 复制 8 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的分子结构 使之更加符合人类的需要 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 定向改变分子结构 C 蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子 D 蛋白质工程又称为第二代基因工程 9 蛋白质工程的基本操作程序正确是 蛋白质分子结构合成 DNA 合成 mRNA 合成 蛋白质的预期功能 根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列 A B C 23 D 10 下列各项与蛋白质结构多样性无关的是 A 氨基酸的种类 数目 排列顺序 B 构成蛋白质的多肽链的数目 C 构成蛋白质的肽链的空间结构 D 氨基酸至少含一个氨基和一个羧基 11 蛋白质工程中直接操作的对象是 A 氨基酸的结构 B 蛋白质空间结构 C 肽链结构 D 基因结构 12 当前医学上 蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂 则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是 A 都与天然产物完全相同 B 都与天然产物不相同 C 基因工程药物与天然产物完全相同 蛋白质工程药物与天然产物不相同 D 基因工程药物与天然产物不相同 蛋白质工程药物与天然产物完全相同 创新应用训练创新应用训练 1 蛋白质工程的目标是根据对蛋白质 的特定需求 对蛋白质 进行分子设计 根据 法则便可以改造天然蛋白质 例如 玉米的赖氨酸 含量低 原因是赖氨酸合成过程中的两个关键的酶 的活性受赖氨酸浓度的影响 如果我们将 中的第 352 位的苏氨酸变 为 把 中第 104 位的天冬酰氨变成 就可以提高玉米中的赖氨酸含量提高 2 5 倍 参考答案参考答案 专题一专题一 基因工程基因工程 科技探索之路 科技探索之路 基础理论和技术的发展催生了基因工程基础理论和技术的发展催生了基因工程 基础试题训练基础试题训练 1 A 2 C 3 B 4 A 5 C D 创新应用训练创新应用训练 1 1 蛋白质的合成 2 脱氧核苷酸 A T G C 3 转录 信使 RNA 氨基酸 ATP 转运 RNA 核糖体 4 20 转运 RNA 2 1 DNA 的复制 逆转录 2 RNA 转录 RNA 的复制 30 10 3 逆转录酶 3 解析 1 艾滋病是一种病毒性疾病 它的遗传物质是 RNA 通过图示及联系噬菌 体侵染细菌的实验可知 进入宿主细胞的是病毒的 RNA 2 由单链的 RNA 到双链的 DNA 24 的过程为逆转录 3 由 DNA 到 RNA RNA 与核糖体相结合合成蛋白质的过程分别称为转 录和翻译 4 艾滋病是一种病毒性疾病 它的致病因素是结构上很相近似的一组病毒 这组病毒被统称为 人类免疫缺陷病毒 HIV 这种病潜伏期较长 感染者发病前没 有明显的征兆 但已经具备了传染性 一旦发病 死亡率极高 目前还没有艾滋病的预防 疫苗和根治的药物 HIV 的变异类型有多种 是目前研制疫苗的主要困难 由于 HIV 病毒 是单链 RNA 病毒结构不稳定 使突变频率增高和更具多方向性 5 艾滋病自 1981 年被 人类发现 它犹如瘟疫一般在全球肆虐 已夺去一千多万人的生命 至今人类尚无对付艾 滋病的药物 惟一的办法只有预防 为提高人们的警觉 自 1988 年起 每年的 12 月 1 日 被定为 世界艾滋病日 并且每年都有一个主题 6 通过大众媒体可知 SARS 的病原 体是冠状病毒 其遗传信息的传递也是中心法则 答案 1 RNA 2 逆转录 3 转录和翻译 4 基因突变 突变频率高 和突变多方向 单链 RNA 结构不稳定 5 世界艾滋病 6 SARS 冠状病毒 4 答案 一 不赞成 因为基因被吃入后 和其他大分子一样被消化分解 不可能以原状 进入