高考生物大一轮复习第一部分基因工程课件苏教版选修3

1、选修3 现代生物科技专题第一部分第一部分 基因工程基因工程高频考点突破高频考点突破考点一考点一 基因工程的工具基因工程的工具1.1.限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶来源来源作用特点作用特点作用结果作用结果作用实质作用实质多数来自原核生物多数来自原核生物只能识别和切割只能识别和切割dnadna分子中一小段特分子中一小段特殊的核苷酸序列殊的核苷酸序列形成黏性末端或平末端形成黏性末端或平末端使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开二酯键断开2.dna2.dna连接酶连接酶 （1 1）作用实质：将具有末端碱基互补的）作用实质：将具有末端碱基互补的2 2个个dnadna

2、片片 段段连接在一起，形成重组连接在一起，形成重组dnadna分子。分子。 （2 2）限制性核酸内切酶不切割自身）限制性核酸内切酶不切割自身dnadna的原因的原因 是：原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序是：原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序 列已经被修饰。列已经被修饰。 （3 3）dnadna连接酶起作用时不需要模板。连接酶起作用时不需要模板。3.dna3.dna连接酶、连接酶、dnadna聚合酶和限制性核酸内切酶聚合酶和限制性核酸内切酶dnadna连接酶连接酶dnadna聚合酶聚合酶连接连接dnadna链链双链双链单链单链连接部位连接部位限制性核酸内切酶与限制性核酸内切酶与dnad

3、na连接酶的关系连接酶的关系在两个在两个dnadna片片段之间形成磷段之间形成磷酸二酯键酸二酯键将单个核苷酸加到已存在的将单个核苷酸加到已存在的核酸片段上，形成磷酸二酯核酸片段上，形成磷酸二酯键键4.4.基因工程的载体基因工程的载体质粒质粒 (1) (1)作用作用 作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。 利用它在宿主细胞内使目的基因进行大量复制。利用它在宿主细胞内使目的基因进行大量复制。 (2) (2)具备的条件具备的条件 。 。 。能在宿主细胞内稳定保存，并大量复制能在宿主细胞内稳定保存，并大量复制有一个或多个限制性核酸内切酶切割位点，有一个或多

4、个限制性核酸内切酶切割位点，以便与外源基因连接以便与外源基因连接具有某些遗传标记基因（多为抗性基因），具有某些遗传标记基因（多为抗性基因），以便进行筛选以便进行筛选拓展提升拓展提升 一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有 要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些 天然的载体进行天然的载体进行人工改造人工改造。 限制性核酸内切酶切割位点所处的位置必须是限制性核酸内切酶切割位点所处的位置必须是在所需的在所需的标记基因之外标记基因之外，这样才能保证标记基因，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。的完

5、整性，有利于对目的基因的检测。对位训练对位训练1.1.下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述， 错误的是错误的是 （ ） a.a.一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱 氧核苷酸序列氧核苷酸序列 b.b.限制性核酸内切酶的活性受温度的影响限制性核酸内切酶的活性受温度的影响 c.c.限制性核酸内切酶能识别和切割限制性核酸内切酶能识别和切割rnarna d. d.限制性核酸内切酶可从原核生物中提取限制性核酸内切酶可从原核生物中提取 c2.2.下列关于下列关于dnadna连接酶作用的叙述，正确的是连接酶作用的叙述，

6、正确的是 （ ） a.a.将单个核苷酸加到某将单个核苷酸加到某dnadna片段末端，形成磷酸片段末端，形成磷酸 二酯键二酯键 b.b.将断开的两个将断开的两个dnadna片段的骨架连接起来，重新片段的骨架连接起来，重新 形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键 c.c.连接两条连接两条dnadna链上碱基之间的氢键链上碱基之间的氢键 d.d.只能将双链只能将双链dnadna片段互补的黏性末端之间连接片段互补的黏性末端之间连接 起来，而不能将双链起来，而不能将双链dnadna片段平末端之间进行片段平末端之间进行 连接连接b考点二考点二 基因工程的基本操作步骤基因工程的基本操作步骤1.获得目的基因获得目的基因

7、（1 1）如果目的基因的序列是已知的，可用化学方法合成）如果目的基因的序列是已知的，可用化学方法合成目的基因，或者用聚合酶链式反应目的基因，或者用聚合酶链式反应(pcr)(pcr)扩增目的基因。扩增目的基因。（2 2）如果目的基因的核苷酸序列是未知的，可以）如果目的基因的核苷酸序列是未知的，可以 从基从基因文库中获取。因文库中获取。2.2.形成重组形成重组dnadna分子分子3.3.将重组将重组dnadna分子导入受体细胞分子导入受体细胞生物生物种类种类植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞微生物细胞微生物细胞受体受体细胞细胞体细胞体细胞受精卵受精卵原核细胞原核细胞转化转化过程过程将目的基因插入将目

8、的基因插入titi质粒的质粒的dnadna上上农杆菌农杆菌导入导入植物细胞植物细胞整合整合到受体细胞的到受体细胞的dnadna上上表达表达将含有目的基因将含有目的基因的表达载体提纯的表达载体提纯取卵取卵( (受精受精卵卵)显微注射显微注射受精卵发育受精卵发育获得具有新性状获得具有新性状的动物的动物氯化钙氯化钙处理处理细菌细胞细菌细胞细菌细菌细胞壁细胞壁的通透性增的通透性增加加重组质重组质粒进入宿主粒进入宿主细胞细胞4.4.筛选含有目的基因的受体细胞筛选含有目的基因的受体细胞 (1)(1)原理：质粒上有抗生素的抗性基因。原理：质粒上有抗生素的抗性基因。 (2)(2)方法：利用选择培养基筛选。方法

9、：利用选择培养基筛选。 (3)(3)举例举例5.5.目的基因的表达目的基因的表达 (1)(1)场所：含重组场所：含重组dnadna分子的受体细胞中。分子的受体细胞中。 (2)(2)标志：表达标志：表达“目的基因目的基因”所控制的性状。所控制的性状。对位训练对位训练3.3.下列有关基因工程技术的叙述，正确的是（下列有关基因工程技术的叙述，正确的是（ ） a.a.重组重组dnadna技术所用的工具酶是限制性核酸内切技术所用的工具酶是限制性核酸内切 酶、连接酶和载体酶、连接酶和载体 b.b.所有的限制性核酸内切酶都只能识别同一种特所有的限制性核酸内切酶都只能识别同一种特 定的核苷酸序列定的核苷酸序列

10、 c.c.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌 繁殖快繁殖快 d.d.只要目的基因进入受体细胞就能实现表达只要目的基因进入受体细胞就能实现表达c4.4.利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所 需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了 在受体细胞中表达的是在受体细胞中表达的是 （ ） a.a.棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 b.b.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mrnamrna c. c.

11、山羊乳腺细胞中检测到人生长激素山羊乳腺细胞中检测到人生长激素dnadna序列序列 d.d.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 解析解析 在基因工程中，判断外源基因是否在基因工程中，判断外源基因是否“表表 达达”常用的方法是看有无目的基因产物产生。常用的方法是看有无目的基因产物产生。d考点三考点三 基因工程的应用基因工程的应用1.1.基因工程与遗传育种基因工程与遗传育种类型类型传统遗传统遗传育种传育种基因工基因工程育种程育种实例实例转基因转基因植物植物所需时间较所需时间较长，无法完长，无法完成远缘亲本成远缘亲本的杂交的杂交所需时间较所需时间较短，无远缘短，无远缘亲本难杂

12、交亲本难杂交的限制的限制抗逆性，抗病抗逆性，抗病虫害的植物虫害的植物优良品质植物优良品质植物转基因转基因动物动物费时，费力费时，费力所需时所需时间较短间较短生长速度较快的生长速度较快的转基因鱼、猪等转基因鱼、猪等具有抗病能力的具有抗病能力的转基因鸡和牛等转基因鸡和牛等2.2.基因工程与疾病治疗基因工程与疾病治疗 （1 1）基因工程药物）基因工程药物 在基因工程中，若受体细胞是原核生物在基因工程中，若受体细胞是原核生物( (如大肠如大肠 杆菌杆菌) )，则生产的，则生产的“干扰素干扰素”是不具备活性的，是不具备活性的， 因为原核细胞内无内质网、高尔基体等细胞器，因为原核细胞内无内质网、高尔基体等

13、细胞器， 只有核糖体，因此只能合成相应的蛋白质，而无只有核糖体，因此只能合成相应的蛋白质，而无 法添加糖基，若使法添加糖基，若使“干扰素干扰素”具有活性，还必须具有活性，还必须 人工处理加上糖基。人工处理加上糖基。3.3.基因工程与生态环境保护基因工程与生态环境保护 （1 1）利用细菌发酵和转基因植物生产具有生物可）利用细菌发酵和转基因植物生产具有生物可 降解的新型塑料。降解的新型塑料。 （2 2）利用基因工程改造分解石油的细菌，提高其）利用基因工程改造分解石油的细菌，提高其 分解石油的能力。分解石油的能力。 （3 3）利用转基因微生物吸收环境中的重金属，降）利用转基因微生物吸收环境中的重金属

14、，降 解有毒化合物和处理工业废水。解有毒化合物和处理工业废水。（2 2）基因治疗）基因治疗 含义：向目标细胞中引入正常功能的基因，以含义：向目标细胞中引入正常功能的基因，以 纠正或补偿基因纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。的缺陷，达到治疗的目的。 实例：重度免疫缺陷症的基因治疗实例：重度免疫缺陷症的基因治疗深化拓展深化拓展 “基因治疗基因治疗”与与“基因诊断基因诊断”辨析辨析基因治疗基因治疗基因诊断基因诊断原原理理把健康的外把健康的外源基因导入源基因导入含有基因缺含有基因缺陷的细胞中陷的细胞中dnadna分子杂交分子杂交：互补的：互补的dnadna单链能够在单链能够在一定条件下结合成双链，

15、即能够进行一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基互补的原则进行，它不仅能在照碱基互补的原则进行，它不仅能在dnadna和和dnadna之间进行，也能在之间进行，也能在dnadna和和rnarna之间进行之间进行过过程程健康基因的健康基因的表达，达到表达，达到了治疗疾病了治疗疾病的目的的目的a.a.制备用放射性同位素制备用放射性同位素( (如如3232p)p)、荧光、荧光分子等标记的分子等标记的dnadna单链单链( (疾病疾病dna)dna)分子分子探针。探针。b.b.待测待测dnadna：患者：患者dnadna制成单链。制成单链

16、。c.c.让两者进行杂交，若两者能进行互让两者进行杂交，若两者能进行互补配对，则说明患者患有此病；若两补配对，则说明患者患有此病；若两者不能进行互补配对，则患者无此病者不能进行互补配对，则患者无此病对位训练对位训练5.5.下列关于基因工程应用的叙述，正确的是下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( )( ) a. a.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因 b.b.基因诊断的基本原理是基因诊断的基本原理是dnadna分子杂交分子杂交 c.c.一种基因探针能检测水体中的各种病毒一种基因探针能检测水体中的各种病毒 d.d.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良原核基

17、因不能用来进行真核生物的遗传改良b解析解析 基因工程是生物工程技术的核心内容，能够基因工程是生物工程技术的核心内容，能够按照人们的意愿，定向地改造生物的遗传性状。基按照人们的意愿，定向地改造生物的遗传性状。基因治疗是把正常的基因导入有基因缺陷的细胞，从因治疗是把正常的基因导入有基因缺陷的细胞，从而使其表达，达到治疗目的。基因诊断常用基因探而使其表达，达到治疗目的。基因诊断常用基因探针来进行，其遵循的原理是针来进行，其遵循的原理是dnadna分子杂交。基因探分子杂交。基因探针具有很强的特异性，因此一种探针只能检测水体针具有很强的特异性，因此一种探针只能检测水体中的一种中的一种( (类类) )病毒

18、。所有生物共用一套遗传密码，病毒。所有生物共用一套遗传密码，所以原核基因也能用来进行真核生物的遗传改良。所以原核基因也能用来进行真核生物的遗传改良。答案答案 b6.6.我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆 菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出 了抗虫棉。下列叙述不正确的是了抗虫棉。下列叙述不正确的是 ( )( ) a.rna a.rna聚合酶对于抗虫基因在棉花细胞中的表达聚合酶对于抗虫基因在棉花细胞中的表达 不可缺少不可缺少 b.b.重组重组dnadna分子中增加一个碱基对，不一定导致分子中增加一个

19、碱基对，不一定导致 毒蛋白的毒性丧失毒蛋白的毒性丧失 c.c.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作 物，从而造成基因污染物，从而造成基因污染 d.d.转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花 对抗生素抗性来确定的对抗生素抗性来确定的d d解析解析 rnarna聚合酶参与目的基因的转录，对于抗虫聚合酶参与目的基因的转录，对于抗虫棉基因在棉花细胞中的表达不可缺少。增加的碱基棉基因在棉花细胞中的表达不可缺少。增加的碱基对如果不在编码区或在编码区最后，便有可能不影对如果不在编码区或在编码区最后，便有可能不影响蛋白质的功能。

20、抗虫棉与其他近缘植物杂交，能响蛋白质的功能。抗虫棉与其他近缘植物杂交，能造成基因污染。检测棉花对抗生素的抗性，不能确造成基因污染。检测棉花对抗生素的抗性，不能确定棉花是否具有抗虫的特性。定棉花是否具有抗虫的特性。答案答案 d考点四考点四 蛋白质工程蛋白质工程1.1.概念概念 蛋白质工程是指通过物理化学与生物化学等技术蛋白质工程是指通过物理化学与生物化学等技术 了解蛋白质的结构与功能了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设，并借助计算机辅助设 计、基因定点诱变和重组计、基因定点诱变和重组dnadna技术改造基因，以技术改造基因，以 定向定向改造天然蛋白质改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的，

21、甚至创造自然界不存在的 蛋白质的技术。蛋白质的技术。2.2.蛋白质工程与基因工程的比较蛋白质工程与基因工程的比较项目项目蛋白质工程蛋白质工程基因工程基因工程区区别别过过程程目目的的结结果果生产自然界没有的蛋白质生产自然界没有的蛋白质一般是生产自然界已有的一般是生产自然界已有的蛋白质蛋白质联系联系预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计预设计预期的蛋白质结构期的蛋白质结构推测应推测应有的氨基酸序列有的氨基酸序列推测相推测相对应的脱氧核苷酸序列对应的脱氧核苷酸序列合成合成dna表达出蛋白质表达出蛋白质获取目的基因获取目的基因构建基构建基因表达载体因表达载体将目的基将目的基因导入受体细胞因导入受体细胞目的目

22、的基因的检测与鉴定基因的检测与鉴定定向改造或生产人定向改造或生产人类所需蛋白质类所需蛋白质定向改造生物的遗传特定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的性，以获得人类所需的生物类型或生物产品生物类型或生物产品蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现拓展延伸拓展延伸 蛋白质组计划和人类基因组计划的比较蛋白质组计划和人类基因组计划的比较蛋白质组计划蛋白质组计划基因组计划基因组计划启动时间

23、启动时间20012001年成立组织年成立组织19901990年正式启动年正式启动主要内容主要内容“肝脏蛋白质肝脏蛋白质”和和“血浆血浆蛋白质蛋白质”的研究的研究测定人类基因组测定人类基因组2424条染色条染色体上全部体上全部dnadna序列序列参加国家参加国家1616个国家，个国家，8080多个实验室多个实验室6 6个国家，中国是唯一的个国家，中国是唯一的发展中国家发展中国家我国承我国承担任务担任务牵头执行牵头执行“人类肝脏蛋白人类肝脏蛋白质组计划质组计划”承担承担1%1%的测序工作的测序工作意义意义揭示并确认肝脏（血浆）揭示并确认肝脏（血浆）蛋白质为重大疾病预防、蛋白质为重大疾病预防、诊断、

24、治疗以及新药研发诊断、治疗以及新药研发提供科学基础；推动支持提供科学基础；推动支持蛋白质工程蛋白质工程遗传病的诊断和治疗；遗传病的诊断和治疗；揭示基因表达的机理揭示基因表达的机理对位训练对位训练7.7.胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射 到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才 能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解， 因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程 设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关设计速效胰岛素

25、的生产过程，请据图回答有关 问题：问题：（1 1）构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图）构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是中构建新的胰岛素模型的主要依据是 。（2 2）通过）通过dnadna合成形成的新基因应与合成形成的新基因应与 结合结合后转移到后转移到 中才能得到准确表达。中才能得到准确表达。（3 3）若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的）若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有生物工程有 、 和发酵工程。和发酵工程。（4 4）图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的）图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么？基本思路是

26、什么？ 。蛋白质的预期功能蛋白质的预期功能载体载体大肠杆菌等受体细胞大肠杆菌等受体细胞蛋白质工程蛋白质工程基因工程基因工程根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用氧核苷酸序列，然后利用dna合成仪来合成出新的胰合成仪来合成出新的胰岛素基因岛素基因（5 5）下列关于蛋白质工程的说法，错误的是（）下列关于蛋白质工程的说法，错误的是（ ） a.a.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使 之更加符合人类需要之更加符合人类需要b.b.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接蛋白质工程是

27、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进行操作，定向改变分子的结构c.c.蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋 白质分子白质分子d.d.蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二 代基因工程代基因工程b解析解析 （1 1）蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白）蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，因此，图中构建新的胰岛素模型的依据是胰岛素的因此，图中构建新的胰岛素模型的依据是胰岛素的预期功能。（预期功能。（2 2）合

28、成的目的基因应与载体构建基）合成的目的基因应与载体构建基因表达载体后导入受体细胞中才能得以表达。因表达载体后导入受体细胞中才能得以表达。（3 3）利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋）利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋白质，需对原有的胰岛素进行改造，根据新的胰岛白质，需对原有的胰岛素进行改造，根据新的胰岛素中氨基酸的序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序素中氨基酸的序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，人工合成新的胰岛素基因，形成目的基因，改列，人工合成新的胰岛素基因，形成目的基因，改造好的目的基因需通过基因工程来生产基因产物，造好的目的基因需通过基因工程来生产基因产物，并且在生产过程中要借助工

29、程菌，所以还需要进行并且在生产过程中要借助工程菌，所以还需要进行发酵，因此该过程涉及蛋白质工程、基因工程和发发酵，因此该过程涉及蛋白质工程、基因工程和发酵工程。（酵工程。（4 4）由新的蛋白质模型到构建新的基）由新的蛋白质模型到构建新的基因，其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的因，其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列，推测出基因中的脱氧核苷酸序列。然后用序列，推测出基因中的脱氧核苷酸序列。然后用dnadna合成仪直接合成出新的基因。（合成仪直接合成出新的基因。（5 5）由于基因决）由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行设计改定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终

30、还必须通过改造基因来完成，而不是直接造，最终还必须通过改造基因来完成，而不是直接对蛋白质分子进行操作。对蛋白质分子进行操作。答案答案 （1 1）蛋白质的预期功能）蛋白质的预期功能 （2 2）载体）载体 大肠大肠杆菌等受体细胞杆菌等受体细胞 （3 3）蛋白质工程）蛋白质工程 基因工程基因工程 （4 4）根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其）根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用dnadna合成仪来合成仪来合成出新的胰岛素基因合成出新的胰岛素基因 （5 5）b b考点五考点五 转基因生物的安全性问题及生物武器的危转基因生物的安全性问

31、题及生物武器的危 害性害性1.1.如何理性看待转基因技术？如何理性看待转基因技术？ 提示提示 对于这个问题的学习，要求注意以下几个对于这个问题的学习，要求注意以下几个 方面：方面： （1 1）首先认识到转基因技术的应用前景是非常）首先认识到转基因技术的应用前景是非常 广阔的，以基因工程为代表的一大批生物技术成广阔的，以基因工程为代表的一大批生物技术成 果，进入人类的生产和生活，特别是在医药和农果，进入人类的生产和生活，特别是在医药和农 业生产上发挥了极大的作用。业生产上发挥了极大的作用。（2 2）要正视转基因技术带来的安全性问题，切）要正视转基因技术带来的安全性问题，切实认识到个别有害转基因生

32、物的危害性，要趋利实认识到个别有害转基因生物的危害性，要趋利避害。避害。（3 3）完善相应的法令法规，利用法制手段确保转）完善相应的法令法规，利用法制手段确保转基因生物的安全性。基因生物的安全性。（4 4）增强科学家的法制意识，提高科学家的研究）增强科学家的法制意识，提高科学家的研究道德水平。道德水平。2.2.为保护转基因食品安全性，采取了哪些监控和预为保护转基因食品安全性，采取了哪些监控和预 防措施？防措施？ 提示提示 （1 1）立法是监控农业转基因生物安全的）立法是监控农业转基因生物安全的 有力措施。有力措施。 （2 2）多环节监控。转基因农作物研究，从实验）多环节监控。转基因农作物研究，

33、从实验 室走向大田试验及产品商品化都有相应法规对其室走向大田试验及产品商品化都有相应法规对其 进行严格监控，只有每一步阶段试验获得认可证进行严格监控，只有每一步阶段试验获得认可证 书后，才可进行下一阶段。书后，才可进行下一阶段。 （3 3）安全评价内容具体而严格。）安全评价内容具体而严格。3.3.生物武器的种类生物武器的种类种类种类举例举例致病菌致病菌鼠疫菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌、炭疽鼠疫菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌、炭疽杆菌、痢疾杆菌杆菌、痢疾杆菌病毒病毒天花病毒、动物痘病毒等天花病毒、动物痘病毒等基因重组的基因重组的致病菌、致病菌、生化毒剂生化毒剂如肉毒杆菌毒素可以阻滞神经如肉毒杆菌毒素可以阻滞神

34、经末梢释放乙酰胆碱从而引起肌末梢释放乙酰胆碱从而引起肌肉麻痹。只要有肉麻痹。只要有0.01 mg0.01 mg的肉的肉毒杆菌毒素就可以使人死亡毒杆菌毒素就可以使人死亡4.4.杀伤特点杀伤特点 （1 1）致病力强，多数具有传染性）致病力强，多数具有传染性 某些生物战剂只需少数病原体侵入人体，就能引起发病，某些生物战剂只需少数病原体侵入人体，就能引起发病，如几十个热杆菌侵入人体就能致病。某如几十个热杆菌侵入人体就能致病。某 些生物战剂，些生物战剂，如鼠疫杆菌等，有很强的传染性，在一定条件下能在人如鼠疫杆菌等，有很强的传染性，在一定条件下能在人员之间传播，长期流行。员之间传播，长期流行。 （2 2）

35、污染面积广）污染面积广 生物战剂致病力强，气溶胶可随风飘散，在气象、地理生物战剂致病力强，气溶胶可随风飘散，在气象、地理条件适宜时，可造成大面积污染区。条件适宜时，可造成大面积污染区。 （3 3）不易被发现）不易被发现 生物战剂气溶胶无色无味，加之敌方多在黄昏、夜间、生物战剂气溶胶无色无味，加之敌方多在黄昏、夜间、拂晓、多雾时秘密施放，不易被人发现。拂晓、多雾时秘密施放，不易被人发现。（4 4）有一定的潜伏期）有一定的潜伏期生物战剂致病需经几小时至几天的时间，在这个生物战剂致病需经几小时至几天的时间，在这个期期间人员不会很快减弱工作能力。间人员不会很快减弱工作能力。（5 5）受自然条件影响大）

36、受自然条件影响大风速、气温对气溶胶传播有影响，大雪、低温、风速、气温对气溶胶传播有影响，大雪、低温、干干燥、日晒等能加速病菌的消亡。燥、日晒等能加速病菌的消亡。对位训练对位训练8.8.在对番茄的研究中发现，害虫损伤番茄叶片后，在对番茄的研究中发现，害虫损伤番茄叶片后， 叶上的细胞壁能释放出一种类激素因子，这种物叶上的细胞壁能释放出一种类激素因子，这种物 质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上，启动蛋质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上，启动蛋 白酶抑制剂的基因后，开始高效合成蛋白酶抑制白酶抑制剂的基因后，开始高效合成蛋白酶抑制 剂，并在茎叶中迅速积累，以对付害虫的再次侵剂，并在茎叶中迅速积累，以对付

37、害虫的再次侵 袭。蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，袭。蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用， 因此害虫取食后，就会因无法消化食物而被杀因此害虫取食后，就会因无法消化食物而被杀 死。人们尝试将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉死。人们尝试将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉 米，让玉米获得与番茄相似的抗虫性状，以对付米，让玉米获得与番茄相似的抗虫性状，以对付 异常猖獗的玉米螟（一种玉米害虫）。异常猖獗的玉米螟（一种玉米害虫）。根据材料回答下列问题：根据材料回答下列问题：（1 1）番茄的蛋白酶抑制剂很可能是在茎叶细胞的）番茄的蛋白酶抑制剂很可能是在茎叶细胞的 处合成的。处合成的。（2 2）将番茄的蛋白酶

38、抑制基因导入玉米内，使玉）将番茄的蛋白酶抑制基因导入玉米内，使玉米形成新的性状，这种变异属于米形成新的性状，这种变异属于 。（3 3）能抗玉米螟的抗虫玉米的生态效益显著，有）能抗玉米螟的抗虫玉米的生态效益显著，有人认为抗虫玉米就是无虫玉米，不必防治害虫。你人认为抗虫玉米就是无虫玉米，不必防治害虫。你是否赞成这种说法？是否赞成这种说法？ 。说明理由：。说明理由： 。（4 4）有人对食用这种转基因玉米的安全性感到担）有人对食用这种转基因玉米的安全性感到担忧。你认为这种担忧有道理吗？试以学过的知识进忧。你认为这种担忧有道理吗？试以学过的知识进行简要的分析说明。行简要的分析说明。 。答案答案 （1 1

39、）核糖体）核糖体 （2 2）基因重组）基因重组 （3 3）不赞成）不赞成转基因玉米能抵抗玉米螟，但不能抵抗所有的害虫转基因玉米能抵抗玉米螟，但不能抵抗所有的害虫（4 4）有道理。这种转基因玉米的果实中可能含有道理。这种转基因玉米的果实中可能含有蛋白酶抑制剂，食用后可能抑制人体消化酶的活有蛋白酶抑制剂，食用后可能抑制人体消化酶的活性，使人无法对食物进行消化而出现病患；性，使人无法对食物进行消化而出现病患；无必无必要。因为人与害虫消化酶的结构存在差异，玉米果要。因为人与害虫消化酶的结构存在差异，玉米果实中含有的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作实中含有的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，但对人

40、可能无影响；用，但对人可能无影响；无必要。人类食用的通无必要。人类食用的通常是煮熟后的玉米食品，玉米果实中含有的蛋白酶常是煮熟后的玉米食品，玉米果实中含有的蛋白酶抑制剂在高温下已经被破坏，因此不会对人的消化抑制剂在高温下已经被破坏，因此不会对人的消化造成不良影响（答案不惟一）造成不良影响（答案不惟一）纠正训练纠正训练1.1.继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生 物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学 家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以 合成人的生长激素

41、并分泌到尿液中。请回答：合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答： （1 1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞中，常用）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞中，常用方法是方法是 。 （2 2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入）进行基因转移时，通常要将外源基因转入 中，原因是中，原因是 。 （3 3）通常采用）通常采用 技术检测外源基因是否插入了小技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。鼠的基因组。 （4 4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的的 细胞中特异表达。细胞中特异表达。解析解析 转基因生物反应器是指利用转基因活体动物转基因生物反应

42、器是指利用转基因活体动物的某种能够高效表达外源基因的器官或组织来进行的某种能够高效表达外源基因的器官或组织来进行工业化生产活性功能蛋白的技术，该技术的第一步工业化生产活性功能蛋白的技术，该技术的第一步就是导入外源基因，对于动物细胞来说，常采用的就是导入外源基因，对于动物细胞来说，常采用的方法是显微注射法。显微注射法的优点是导入的外方法是显微注射法。显微注射法的优点是导入的外源基因片段可长达源基因片段可长达50 kb50 kb，且无需载体，外源基因，且无需载体，外源基因在宿主染色体上的整合率相对较高。在宿主染色体上的整合率相对较高。答案答案 （1 1）显微注射）显微注射（2 2）受精卵（或早期胚

43、胎细胞）受精卵（或早期胚胎细胞） 受精卵（或早受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相应组期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中表达织细胞中表达（3 3）dnadna分子杂交（核酸探针）分子杂交（核酸探针）（4 4）膀胱上皮）膀胱上皮2 .2 . 下 列 关 于 基 因 工 程 应 用 的 叙 述 ， 错 误 的 是下 列 关 于 基 因 工 程 应 用 的 叙 述 ， 错 误 的 是 （ ） a.a.基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的 细胞细胞 b.b.基因诊断的基本原理是基因诊断的基本原理是dnadna分子杂交分子杂交 c

44、.c.一种基因探针只能检测水体中的一种病毒一种基因探针只能检测水体中的一种病毒 d.d.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良解析解析 基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标记的。基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标记的的dnadna分子作探针，利用分子作探针，利用dnadna分子杂交原理，鉴定被分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病或水体中病检测标本上的遗传信息，达到检测

45、疾病或水体中病毒的目的，因此一种基因探针只能检测相应的遗传毒的目的，因此一种基因探针只能检测相应的遗传信息。在基因工程中，由于信息。在基因工程中，由于dnadna分子规则的双螺旋分子规则的双螺旋结构在所有结构在所有dnadna分子中相同，因此，可以在任何不分子中相同，因此，可以在任何不同同dnadna分子之间进行操作。分子之间进行操作。答案答案 d知识综合应用知识综合应用重点提示重点提示 通过通过“基因工程和蛋白质工程综合基因工程和蛋白质工程综合”的考查，提的考查，提升升“把握所学知识的要点和知识之间内在的联系把握所学知识的要点和知识之间内在的联系”的能力。的能力。典例分析典例分析 （2009

46、2009广东卷，广东卷，3939）（1 1）饲料加工过程温度）饲料加工过程温度 较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用 蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解 植酸酶的植酸酶的 ，然后改变植酸酶的，然后改变植酸酶的 ，从而得到新的植酸酶。，从而得到新的植酸酶。 （2 2）培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作为）培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作为 饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆 细胞常用的方法是细胞常用的方法是 。请简述获得转基。请简述获得转基 因植株

47、的完整过程：因植株的完整过程： 。（3 3）为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将）为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过带有植酸酶基因的重组质粒通过 转转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期可通过入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期可通过 方法，从而一次得到多个转基因猪个体。方法，从而一次得到多个转基因猪个体。（4 4）若这些转基因动、植物进入生态环境中，对）若这些转基因动、植物进入生态环境中，对生态环境有何影响？生态环境有何影响？ 解析解析 （1 1）蛋白质工程首先要根据已有蛋白质，）蛋白质工程首先要根据已有蛋白质，从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结

48、从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相应的脱氧核苷构，推测应有的氨基酸序列，找到相应的脱氧核苷酸序列，合成目的基因，再通过基因工程产生转基酸序列，合成目的基因，再通过基因工程产生转基因生物。因生物。（2 2）将目的基因导入植物细胞的方法有：农杆菌）将目的基因导入植物细胞的方法有：农杆菌介导转化法、基因枪介导转化法和花粉管通道法，介导转化法、基因枪介导转化法和花粉管通道法，其中有其中有80%80%的转基因植物都是通过农杆菌介导转化的转基因植物都是通过农杆菌介导转化法产生的。法产生的。（3 3）动物细胞核的全能性受细胞质的抑制，故目）动物细胞核的全能性受细胞质的

49、抑制，故目的基因需注入到受精卵中，再将注射了目的基因的的基因需注入到受精卵中，再将注射了目的基因的受精卵移植到雌性动物的输卵管或子宫内，使其发受精卵移植到雌性动物的输卵管或子宫内，使其发育成具有新性状的动物。育成具有新性状的动物。（4 4）转基因生物可造成基因污染等不良影响。）转基因生物可造成基因污染等不良影响。答案答案 （1 1）分子结构及预期功能）分子结构及预期功能 基因基因（2 2）农杆菌介导转化法）农杆菌介导转化法 首先将目的基因与质粒组首先将目的基因与质粒组合，构建基因表达载体，将含目的基因的表达载体合，构建基因表达载体，将含目的基因的表达载体导入植物细胞，通过植物组织培养获得表现新

50、性状导入植物细胞，通过植物组织培养获得表现新性状的植物的植物（3 3）显微注射法）显微注射法 胚胎分割胚胎分割（4 4）转基因生物及其产品对生物多样性、生态环境）转基因生物及其产品对生物多样性、生态环境可能产生的影响主要表现在以下几个方面：可能产生的影响主要表现在以下几个方面：转基转基因生物打破了物种的原有界限，改变了物质循环和因生物打破了物种的原有界限，改变了物质循环和能量流动，对生态系统的稳定性造成破坏；能量流动，对生态系统的稳定性造成破坏；重组重组dnadna与微生物杂交，可能出现对动、植物和人类有害与微生物杂交，可能出现对动、植物和人类有害的病原微生物；的病原微生物；增加目标害虫的抗性

51、和进化速增加目标害虫的抗性和进化速度；度；转基因植物通过传粉进行基因转移，导致超转基因植物通过传粉进行基因转移，导致超级杂草出现；级杂草出现；转基因植物的花粉如含有有毒蛋白转基因植物的花粉如含有有毒蛋白或过敏蛋白，通过蜜蜂的采集，很可能进入蜜蜂或过敏蛋白，通过蜜蜂的采集，很可能进入蜜蜂中，再经过食物链的传递，最后有可能进入其他动中，再经过食物链的传递，最后有可能进入其他动物和人体内。物和人体内。定时检测定时检测一、选择题一、选择题1.1.(2009(2009浙江理综，浙江理综，3)3)下列关于基因工程的叙下列关于基因工程的叙 述，错误的是述，错误的是 ( )( ) a. a.目的基因和受体细胞

52、均可来自动物、植物或微目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微 生物生物 b.b.限制性核酸内切酶和限制性核酸内切酶和dnadna连接酶是两类常用的连接酶是两类常用的 工具酶工具酶 c.c.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原 无生物活性无生物活性 d.d.载体上的抗性基因有利于筛选含重组载体上的抗性基因有利于筛选含重组dnadna的细的细 胞和促进目的基因的表达胞和促进目的基因的表达解析解析 基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内物、植物或微生物；常用的工具酶是限制性

53、核酸内切酶和切酶和dnadna连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后，才有生物活性；载体上的抗性基因主要激活以后，才有生物活性；载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组是有利于筛选含重组dnadna的细胞，不能促进目的基的细胞，不能促进目的基因的表达，所以因的表达，所以d d错误。错误。答案答案 d2.2.（20092009安徽卷，安徽卷，4 4）20082008年诺贝尔化学奖授予年诺贝尔化学奖授予 了了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科

54、的三位科 学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连 接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入 真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色 荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是 （ ） a.a.追踪目的基因在细胞内的复制过程追踪目的基因在细胞内的复制过程 b.b.追踪目的基因插入到染色体上的位置追踪目的基因插入到染色体上的位置 c.c.追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布 d.d.追踪

55、目的基因编码的蛋白质的空间结构追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构解析解析 将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，将该融合基因转入真核生起来组成一个融合基因，将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质带有绿色荧光，从而可物细胞内，表达出的蛋白质带有绿色荧光，从而可以追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布。故以追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布。故c c正确。正确。答案答案 c3.3.(2008(2008全国理综全国理综，4)4)已知某种限制性核酸内已知某种限制性核酸内 切酶在一线性切酶在一线性dnadna分子上有分子上有3 3个

56、酶切位点，如下图个酶切位点，如下图 中箭头所指。如果该线性中箭头所指。如果该线性dnadna分子在分子在3 3个酶切位点个酶切位点 上都被该酶切断，则会产生上都被该酶切断，则会产生a a、b b、c c、d d四种不同四种不同 长度的长度的dnadna片段。现有多个上述线性片段。现有多个上述线性dnadna分子，若分子，若 在每个在每个dnadna分子上至少有分子上至少有1 1个酶切位点被该酶切个酶切位点被该酶切 断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性 dnadna分子最多能产生长度不同的分子最多能产生长度不同的dnadna片段种类数是片段种类数是 （

57、 ） a.3 b.4 c.9 d.12a.3 b.4 c.9 d.12 解析解析 若每个若每个dnadna分子上至少有分子上至少有1 1个酶切位点被该个酶切位点被该 酶切断，则多个线性酶切断，则多个线性dnadna可以切得的种类有：可以切得的种类有：a a、 b b、c c、d d、abab、bcbc、cdcd、abcabc、bcdbcd，共九种。，共九种。c4.4.基因工程中，需使用特定的限制性核酸内切酶切割目基因工程中，需使用特定的限制性核酸内切酶切割目 的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制性核酸内切的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制性核酸内切酶酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是

58、ggatccggatcc，限制性核限制性核 酸内切酶酸内切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是gatcgatc。根据图示。根据图示判断下列操作正确的是判断下列操作正确的是 ( )( ) a. a.目的基因和质粒均用目的基因和质粒均用限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶切割切割 b.b.目的基因和质粒均用目的基因和质粒均用限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶切割切割 c.c.质粒用质粒用限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶切割，目的基因用切割，目的基因用限制限制 性核酸内切酶性核酸内切酶切割切割 d.d.质粒用质粒用限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶切割，目的基因用切割，目的基因用限制限制 性核酸内切酶性核

59、酸内切酶切割切割解析解析 本题中要遵循一个原则：不能同时将两个本题中要遵循一个原则：不能同时将两个标记基因切开，至少保留一个，所以只能用酶标记基因切开，至少保留一个，所以只能用酶切割质粒，而从目的基因右侧碱基序列可知只能切割质粒，而从目的基因右侧碱基序列可知只能用酶用酶。答案答案 d5.5.（20092009广东理基，广东理基，4545）钱永健先生因在研究绿钱永健先生因在研究绿 色荧光蛋白方面的杰出成就而获色荧光蛋白方面的杰出成就而获20082008年诺贝尔年诺贝尔 奖。在某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿奖。在某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿 色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检

60、色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检 测到绿色荧光。由此可知测到绿色荧光。由此可知 （ ） a.a.该生物的基因型是杂合的该生物的基因型是杂合的 b.b.该生物与水母有很近的亲缘关系该生物与水母有很近的亲缘关系 c.c.绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达 d.d.改变绿色荧光蛋白基因的改变绿色荧光蛋白基因的1 1个核苷酸对，就不个核苷酸对，就不 能检测到绿色荧光能检测到绿色荧光解析解析 某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测