高中生物 第一章 第三节 基因工程的应用隆课件 浙科版选修3.ppt

第三节基因工程的应用 一 基因工程与遗传育种1 基因工程育种优点所需时间 克服 不亲和的障碍 2 转基因植物实例 抗虫植物 抗逆植物 营养价值高的植物 3 转基因动物实例 的转基因鼠 鱼和猪 具有 能力的转基因鸡和牛 较短 远缘杂交 抗病植物 抗除草剂植物 生长速度加快 抗病 二 基因工程与疾病治疗1 基因工程药物研制 胰 岛素依 赖型 蛋白质 大肠杆菌 人白细胞 干扰素 糖蛋白 血液 酵母菌 2 基因治疗 1 含义 向 中引入正常功能的基因 以纠正或补偿 达到 的目的 2 实例 重度免疫缺陷症的基因治疗 目标细胞 基因的缺陷 治疗 有缺陷的t淋巴细胞 正常t淋巴细胞 腺苷酸脱氨酶 三 基因工程与生态环境保护1 利用细菌发酵和 生产生物可降解的新型塑料 2 改造 提高分解石油的能力 3 利用 吸收环境中的重金属 降解有毒化合物和处理工业废水 转基因植物 分解石油的细菌 转基因微生物 1 转基因抗病植物也能抵抗害虫的取食 分析 转基因抗病植物能抵抗病毒 病菌的侵染 但不能抵抗害虫的取食 2 2012四川t2d 目的基因在转录时需要解旋酶和dna连接酶 分析 dna连接酶用于连接粘性末端 解旋酶可以使dna两条链间的氢键断开 因此在转录时不需要dna连接酶 但需要解旋酶 3 培育转基因生物 目的基因只是控制该性状的结构蛋白基因 分析 培育转基因生物 目的基因可能是控制该性状的结构蛋白基因 也可能是与该性状有关的某种酶的基因 4 通过人工诱变可以使有缺陷的基因恢复正常 分析 人工诱变和自然突变一样具有不定向性 且多害少利 所以很难使有缺陷的基因恢复正常 5 利用动物乳腺生产药物时 转基因动物的所有体细胞中均含有目的基因 分析 转基因动物是由一个受精卵经有丝分裂发育而来的 所有体细胞核遗传物质均相同 考点一基因工程与遗传育种1 转基因动植物的区别 2 基因工程育种和传统杂交育种的比较 高考警示 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影响 2 转基因抗虫植物与转基因抗病植物不是一劳永逸的 种植一段时间后 害虫或病原体可能对它们产生抗性 典例1 利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术 青岛 崂山奶山羊乳腺反应器研制 项目通过鉴定 该项目生产的药用蛋白具有表达效率高 成本低 安全性高 易于分离纯化的优点 可生产干扰素 乙肝表面抗原及抗凝血酶 等医药产品 造福人类 请根据这一科技成果的研究过程回答问题 1 科学家从相关基因组中获取目的基因 并采用 技术对目的基因进行扩增 然后将目的基因与质粒等载体组合形成重组dna分子 在重组dna分子的形成过程中需要的工具酶有 2 培育转基因崂山奶山羊生产药物蛋白 一般选择把重组dna分子转入 中 3 如何判断目的基因是否已成功表达 请写出两种方法 解析 1 目的基因的扩增用的是pcr技术 在将目的基因与载体结合时需要用到限制性核酸内切酶和dna连接酶 2 培育转基因动物一般将目的基因转入受精卵中 3 检测目的基因是否成功表达 可以采用抗原 抗体杂交的检测方法 也可以从乳汁中提取药物蛋白进行验证 答案 1 pcr 聚合酶链式反应 限制性核酸内切酶 dna连接酶 2 受精卵 3 抗原 抗体杂交 从羊的乳汁中提取药物蛋白 变式训练 下列关于转基因植物的叙述 不正确的是 a 受体细胞用植物的受精卵或体细胞均可b 害虫也会对抗虫植物产生抗性c 培育转基因植物常通过农杆菌转化法d 植物基因工程的目的是培育抗虫和抗病植物 解析 选d 害虫通过基因突变可以产生对抗虫植物的抗性 植物基因工程除培育抗虫和抗病植物外 还有培育抗逆植物 改良植物品质的目的 考点二基因治疗原理利用正常基因纠正或补偿基因的缺陷 即把正常基因导入患者体内 使该基因的表达产物发挥功能 从而达到治疗疾病的目的 而原有缺陷基因一般不作处理 2 现状技术还不成熟 许多试验尚未成功 许多理论和技术问题有待解决 高考警示 1 基因治疗并非把健康的外源基因导入患者的所有细胞中 而只是导入某些功能细胞中 且是体细胞 2 基因治疗目前只是处于初期的临床试验阶段 在临床上未开展 未实现这方面的治疗 典例2 基因治疗是指 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b 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c 把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中 达到治疗疾病的目的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 解析 选c 人工诱变和自然突变一样 具有不定向性 很难使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常 基因治疗是向目标细胞中引入正常功能的基因 以纠正或补偿基因的缺陷 达到治疗疾病的目的 变式训练 如果通过转基因技术 成功改造了某血友病女性的造血干细胞 使其凝血功能全部恢复正常 则她与正常男性结婚 婚后所生子女的表现型为 a 儿子 女儿全部正常b 儿子 女儿中各一半正常c 儿子全部患病 女儿全部正常d 儿子全部正常 女儿全部患病 解析 选c 血友病为伴x染色体隐性遗传病 本题中完成转基因的细胞只有造血干细胞 而正常的体细胞和卵原细胞没有进行转基因 故女性患者所产生的卵细胞仍然含有血友病基因 因此所生儿子全部患病 女儿全部正常 1 利用基因工程培育抗虫作物的直接优点是 a 减少虫害的发生b 害虫不会产生抗性c 减少农药的用量d 作物不会染病 解析 选a 利用基因工程培育的抗虫作物 对害虫具有一定的抗性 减少了虫害的发生 减少农药的用量属于间接优点 种植抗虫作物较长时间后 害虫可能会出现抗性 抗虫作物只能减少虫害 对细菌 病毒等造成的病害不起作用 2 目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉 以下说法正确的是 苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达b 抗虫基因导入棉花叶肉细胞后 可通过传粉 受精的方法 使抗虫性状遗传下去c 标记基因的作用是鉴别质粒是否进入受体细胞d 转基因抗虫棉经过种植 棉铃虫不会产生抗性 这样可以有效消灭棉铃虫 解析 选c 苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后 需用农杆菌转化法导入棉花的叶肉细胞 不能直接进入棉花的叶肉细胞表达 棉花叶肉细胞不能进行减数分裂产生配子 故抗虫基因导入棉花叶肉细胞后 可以通过组织培养技术 使抗虫性状遗传下去 标记基因的作用是鉴别质粒是否导入受体细胞 而不是鉴别受体细胞中是否含有目的基因 棉铃虫抗性的产生是基因突变的结果 但抗虫棉的自然选择会使棉铃虫的抗性基因频率升高 3 重度免疫缺陷症是由于体内缺乏腺苷酸脱氨酶引起的 通过基因工程治疗重度免疫缺陷症的有效途径是 a 将腺苷酸脱氨酶基因注射到患者血液内b 对取自患者的淋巴细胞进行诱变 选择能产生腺苷酸脱氨酶的淋巴细胞转入患者体内c 将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中 培养后转入患者体内d 将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的红细胞中 培养后转入患者体内 解析 选c 目的基因应与载体结合 才可能在受体细胞中正常表达 a错 基因突变具有不定向性 通过基因突变难以产生能产生腺苷酸脱氨酶的淋巴细胞 b错 人体的红细胞无细胞核 不能通过细胞分裂产生子细胞 使目的基因在患者体内表达 d错 4 如图是获得抗虫棉的技术流程示意图 卡那霉素抗性基因 kanr 常作为标记基因 只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长 下列叙述正确的是 a 构建重组质粒过程中需要限制性核酸内切酶和dna连接酶b 愈伤组织的分化产生了不同基因型的植株c 卡那霉素抗性基因 kanr 中有该过程所利用的限制性核酸内切酶的识别位点d 抗虫棉有性生殖后代能保持抗虫性状的稳定遗传 解析 选a 质粒与目的基因结合时 需要用同一种限制性核酸内切酶切割 用dna连接酶连接 愈伤组织由相同细胞分裂形成 分化后产生相同基因型的植株 卡那霉素抗性基因作为标记基因 不能有限制性核酸内切酶的切割位点 抗虫棉有性生殖后代可能会发生性状分离 抗虫性状不一定能稳定遗传 5 基因芯片技术是近几年才发展起来的崭新技术 涉及生命科学 信息学 微电子学 材料学等众多的学科 固定在芯片上的各个探针是已知的单链dna分子 下列说法中错误的是 a 基因芯片的工作原理是碱基互补配对b 固定在基因芯片上的基因探针可以用来检测受体细胞中是否存在目的基因 以及目的基因是否转录c 待测的dna分子可以直接用基因芯片测序d 由于基因芯片技术可以检测未知dna的碱基序列 因而具有广泛的应用前景 好比能识别身份的 基因身份证 解析 选c 待测的dna分子一般需要用放射性同位素或荧光标记 并解旋为单链 这样才可以通过碱基互补配对与基因探针结合 6 基因敲除是根据dna重组原理发展起来的一门新技术 通常用设计好的dna片段替代动物细胞内的基因片段 从而达到基因敲除的目的 运用基因敲除技术构建基因敲除动物模型是研究基因功能中较为普遍的一种方法 其基本原理如图所示 请回答下列问题 1 在将目的基因导入受体细胞前 需要将目的基因与载体dna连接在一起 在此过程中 所需使用的相关工具酶是 2 如果要获得一只含目的基因的小鼠 则选择的受体细胞通常为 3 上述途径所获得的动物 其后代并非每一个个体都含目的基因 原因是 4 假设通过基因敲除构建了一个非球形红细胞型贫血 型 模型动物 该动物因丙酮酸激酶缺陷或葡萄糖 6 磷酸脱氢酶 g 6 pd 缺陷 使红细胞膜变化引起红细胞自溶现象 但若向该动物注射atp后 自溶现象可明显降低 由此可表明 基因对生物性状的控制方式之一是 解析 1 用相同的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体dna 形成相同的粘性末端 用dna连接酶将它们连接起来 形成重组dna分子 所以工具酶包括限制性核酸内切酶和dna连接酶 2 动物细胞中受精卵的全能性最高 因此常被用作基因表达载体的受体细胞 3 转基因动物为杂合子 在形成生殖细胞时等位基因发生分离 因此有的配子中含目的基因 有的配子中不含目的基因 4 从题干中可看出 该基因通过控制酶的合成来控制代谢过程 进而控制生物性状 答案 1 限制性核酸内切酶 dna连接酶 2 受精卵 3 转基因动物为杂合子 在形成生殖细胞时等位基因发生分离 4 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程 进而控制生物性状 7 2010 江苏高考 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 转抗虫基因的植物不会导致昆虫群体抗性基因频率增加c 动物的生长激素基因转入植物后不能表达d 如果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 解析 选a 本题考查了转基因技术的安全性问题 转入到油菜的抗除草剂基因 可以通过花粉传入环境中 a项正确 由于植物与害虫之间是相互选择的 转抗虫基因植物可使昆虫群体抗性基因频率增加 b项错误 动物生长激素基因转入植物后也能表达 c项错误 转基因技术的安全性问题 要通过验证才能得到证实 d项错误 8 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 方法 2 在利用上述丙种蛋白质基因和质粒载体构建重组dna分子的过程中 常需使用 酶和 酶 3 将含有重组dna分子的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共同培养 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dna分子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 还可通过pcr方法获取目的基因 2 构建重组dna分子时 需要用限制性核酸