高考生物總復習基因工程及其安全性含生物武器課件

1、2015備考最新考綱1基因工程的誕生()。2.基因工程的原理及技術()。3.基因工程的應用()。4.蛋白質工程()。5.轉基因生物的安全性()。6.生物武器對人類的威脅()。1基因工程的概念考點1基因工程的理論基礎及操作工具(5年19考)(2013全國大綱卷、廣東理綜) (2)DNA連接酶對載體的分析思考感悟限制酶為何不切割其所在生物自身的DNA?提示限制酶不切割原核生物自身DNA的原因：原核生物DNA序列中不存在該酶的識別位點或識別序列已經(jīng)被修飾。1(2012全國新課標，40)根據(jù)基因工程的有關知識，回答下列問題：(1)限制性核酸內切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有_和_。(2)質

2、粒運載體用EcoR切割后產(chǎn)生的片段如下：AATT CG GCTTAA為使運載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，還可用另一種限制性核酸內切酶切割，該酶必須具有的特點是_?；蚬こ痰睦碚摶A及操作工具(3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即_DNA連接酶和_DNA連接酶。(4)反轉錄作用的模板是_，產(chǎn)物是_。若要在體外獲得大量反轉錄產(chǎn)物，常采用_技術。(5)基因工程中除質粒外，_和_也可作為運載體。(6)若用重組質粒轉化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞，原因是_。答案(1)平末端黏性末端(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與Eco

3、R切割產(chǎn)生的相同(3)T4Ecoli(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(聚合酶鏈式反應)(5)動植物病毒噬菌體的衍生物(6)未處理的大腸桿菌吸收質粒(外源DNA)的能力極弱2(江蘇卷，2T)下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中箭頭表示相關限制酶的酶切位點。請回答下列問題：基因工程中限制酶的選擇問題(1)一個圖1所示的質粒分子經(jīng)Sma切割前后，分別含有_個游離的磷酸基團。(2)若對圖中質粒進行改造，插入的Sma酶切位點越多，質粒的熱穩(wěn)定性越_。(3)用圖中的質粒和外源DNA構建重組質粒，不能使用Sma 切割，原因是_。(4)與只使用EcoR相比較，使用Bam

4、H 和Hind 兩種限制酶同時處理質粒、外源DNA的優(yōu)點在于可以防止_。(5)為了獲取重組質粒，將切割后的質粒與目的基因片段混合，并加入_酶。(6)重組質粒中抗生素抗性基因的作用是為了_。(7)為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉運蛋白基因，將重組質粒導入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在_的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達的初步檢測。解析本題綜合考查基因工程的過程及應用。(1)質粒是雙鏈環(huán)狀DNA分子，在Sma 切割前沒有游離的磷酸基團，Sma 作用于兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵，切割產(chǎn)生的DNA片段末端是平末端，因而質粒經(jīng)切割后含有2個游離的磷酸基團。(2)質粒的熱穩(wěn)定性主要由氫鍵的數(shù)量

5、決定，氫鍵數(shù)量越多，質粒的熱穩(wěn)定性越高，反之則低，DNA雙鏈中A與T之間存在2個氫鍵，C與G之間存在3個氫鍵，因此DNA分子中GC堿基對越多，熱穩(wěn)定性就越高，Sma 識別CCCGGG序列，并在C和G之間將這段序列切開，也就是質粒中Sma 酶切位點越多，GC堿基對越多，熱穩(wěn)定性越高。 (3)據(jù)圖1可知，Sma 切割的位點在抗生素抗性基因之中，抗生素抗性基因是標記基因，應盡量避免破壞，據(jù)圖2可知Sma 切割的位點在目的基因之中，破壞了目的基因，所以不能使用Sma 切割。(4)用同種限制酶切割后的質粒和目的基因，在基因表達載體構建時，常形成三種連接方式，其中目的基因與目的基因的連接、質粒與質粒的連接

6、是無效的連接，用兩種限制酶可避免此類現(xiàn)象。 (5)基因表達載體的構建過程中需加DNA連接酶，連接脫氧核糖和磷酸。(6)抗生素抗性基因屬于標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。(7)目的基因是蔗糖轉運蛋白基因，將其導入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體后，應進行目的基因的檢測與鑒定，可根據(jù)受體細胞是否含有蔗糖轉運蛋白，即是否具備吸收蔗糖的能力判斷基因工程是否成功，因而可在含有蔗糖(唯一碳源)的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。答案(1)0、2(2)高(3)Sma會破壞質粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因(4)質粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化(5)DNA連接(6)鑒別和篩選含有目的基因的細胞(7)蔗糖為唯一含碳

7、營養(yǎng)物質題后歸納1限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶等相關酶的分析比較2.限制酶選擇的注意事項(1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點確定限制酶的種類應選擇切點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇Pst。不能選擇切點位于目的基因內部的限制酶，如圖甲不能選擇Sma。為避免目的基因和質粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質粒，如圖甲也可選擇用Pst 和EcoR 兩種限制酶(但要確保質粒上也有這兩種酶的切點)。 (2)根據(jù)質粒的特點確定限制酶的種類所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相一致，以確保具有相同的黏性末端。質粒作為載體必須具備標記基因等，所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結

8、構，如圖乙中限制酶Sma 會破壞標記基因；如果所選酶的切點不是一個，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復制起點區(qū)，則切割重組后的片段進入受體細胞后不能自主復制。考點2基因工程的基本操作程序及蛋白質工程(5年23考)(2013全國課標卷，40、福建理綜，33)2基因工程的應用思維激活判斷正誤(1)外源DNA必須位于重組質粒的啟動子和終止子之間才能進行復制 (2013安徽卷，6B)()。(2)關于哺乳動物細胞體外培養(yǎng)的難易程度：乳腺癌細胞易于乳腺細胞；胚胎細胞易于脂肪細胞(2011上海，15A)()。(3)將ada(腺苷酸脫氨酶基因)通過質粒pET28b導入大腸桿菌并成功表達腺苷酸脫氨酶

9、。每個限制性核酸內切酶識別位點至少插入一個ada (2011浙江理綜，6C)()。(4)啟動子也稱起始密碼子，終止子也稱終止密碼子()。 (5)用氯化鈣處理大腸桿菌可增加其細胞膜的通透性 ()。(6)利用乳腺生物反應器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因為將人的血清白蛋白基因導入了動物的乳腺細胞中()。(7)基因工程藥物主要來源于轉基因動物生產(chǎn)()。(8)為培育抗除草劑的作物新品種，導入抗除草劑基因時只能以受精卵為受體()。(9)由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應用()。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)1(2012福建理綜，32)肺細胞中的let

10、7基因表達減弱，癌基因RAS表達增強，會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術將let7基因導入肺癌細胞實現(xiàn)表達，發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到抑制。該基因工程技術基本流程如圖1。基因工程的操作程序圖1圖2請回答下列問題。(1)進行過程時，需用_酶切開載體以插入let7基因。載體應有RNA聚合酶識別和結合的部位，以驅動let7基因轉錄，該部位稱為_。(2)進行過程時，需用_酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細胞，以利于傳代培養(yǎng)。(3)研究發(fā)現(xiàn)，let7基因能影響癌基因RAS的表達，其影響機理如圖2。據(jù)圖分析，可從細胞中提取_進行分子雜交，以直接檢測let7基因是否轉錄。肺癌細胞增殖受到抑制，可能是由于細胞中_(RA

11、S mRNA/RAS蛋白)含量減少引起的。 解析此題考查基因工程應用的相關知識。(1)構建基因表達載體時，需要用同種限制酶切割目的基因和載體，使之產(chǎn)生相同的黏性末端。載體應有啟動子、終止子和標記基因，其中啟動子是RNA聚合酶識別和結合部位，驅動基因轉錄。(2)動物細胞培養(yǎng)時，常用胰蛋白酶處理貼壁的細胞，使之相互分離，以利于傳代培養(yǎng)。(3)檢驗目的基因是否表達，常用分子雜交技術。從被導入目的基因的細胞內提取RNA，與目的基因單鏈雜交，如果出現(xiàn)雜交帶，說明目的基因已轉錄。由圖2知，當let7基因轉錄出來的miRNA與癌基因RAS轉錄出的mRNA雜交時，就會抑制RAS蛋白的產(chǎn)生，故肺癌細胞增殖受到抑

12、制，可能是由于細胞中RAS蛋白含量減少引起的。答案(1)限制性核酸內切(或限制)啟動子(2)胰蛋白(3)RNARAS蛋白題后歸納1基因表達載體的構建基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。(2)基因表達載體組成(3)構建過程2目的基因導入受體細胞3.目的基因的檢測與鑒定2(2013山東濰坊一模，36)如圖為培育轉基因抗蟲棉的技術流程，請據(jù)圖回答問題?；蚬こ痰膽?1)質粒上標記基因的作用是_。(2)過程是_，這是基因工程的核心步驟，其目的是_。(3)過程采用最多的方法是_，檢測抗蟲基因是否整合到棉花細胞DNA分子上的

13、方法是_。 (4)過程的培養(yǎng)基除含有必需的營養(yǎng)物質、瓊脂外，還需要添加_，過程的實質是_。(5)經(jīng)檢測抗蟲棉細胞染色體上含有一個抗蟲基因，該植株自交得到F1，其中全部的抗蟲植株再自交一次，后代中抗蟲植株占總數(shù)的_。(6)通過_實驗，才能最終確定是否成功培育出了抗蟲棉植株。題后歸納1基因工程的應用舉例(見下表)2.基因工程藥物(1)來源：主要來自轉基因工程菌，也可來自各類生物反應器。(2)成果：細胞因子、抗體、疫苗、激素等。(3)作用：預防和治療人類腫瘤、心血管疾病、遺傳病、各種傳染病、糖尿病、類風濕等疾病。1天然的玫瑰沒有藍色花，這是由于缺少控制藍色色素合成的基因B，而開藍色花的矮牽牛中存在序

14、列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術培育藍玫瑰。下列操作正確的是()。A提取矮牽牛藍色花的mRNA，經(jīng)逆轉錄獲得互補的DNA，再擴增基因BB.利用限制性核酸內切酶從開藍色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因BC利用DNA聚合酶將基因B與質粒連接后導入玫瑰細胞D將基因B直接導入大腸桿菌，然后感染并轉入玫瑰細胞答案A 對點強化2(2013石家莊二模，40)請據(jù)圖回答下列問題。(1)在培育轉基因牛過程中，過程常用的方法是_。轉基因?？赏ㄟ^分泌乳汁來生產(chǎn)人類生長激素，在基因表達載體中，人生長激素基因的首端必須含有_，其作用是能夠被_識別并結合，從而啟動轉錄過程。(2)prG能激發(fā)細胞不斷分裂，通過基因工程導入該調

15、控基因來制備單克隆抗體，最可能是_細胞，代表的細胞具有_和_的特點。(3)在抗蟲棉培育過程中，需將抗蟲基因(Bt毒蛋白基因)插入到Ti質粒的_上，通過農(nóng)桿菌的轉化作用就可以使抗蟲基因進入棉花細胞。要檢測抗蟲基因是否翻譯成Bt毒蛋白，應從抗蟲棉中提取蛋白質，并用_方法進行檢測。答案(1)顯微注射法啟動子RNA聚合酶(2)B(漿)無限增殖產(chǎn)生特異性抗體(3)TDNA抗原抗體雜交1蛋白質工程的原理考點3蛋白質工程、轉基因技術的安全性及生物武器(5年11考)(2013廣東卷、2013江蘇卷)2.轉基因技術的安全性(1)安全性問題 安全：滯后效應、 、營養(yǎng)成分改變等。生物安全：對 的影響等。 安全：對

16、的影響等。(2)理性看待轉基因技術需要正確的社會輿論導向： ，不能因噎廢食。制定 ，最大程度保證轉基因技術和產(chǎn)品的安全性。食物過敏原生物多樣性環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性趨利避害政策和法規(guī)3生物武器(1)生物武器的種類(連一連)(2)生物武器的特點致病力強、 污染面廣、危害時間長難以防治具有一定的 受 影響大傳染性大潛伏期自然條件思維激活判斷正誤(1)蛋白質工程中，改造蛋白質是通過對基因的改造來實現(xiàn)的，這樣的改造可遺傳，能向后代傳遞這種改變()。(2)改造基因時，要對基因進行修飾或合成基因，因此，需要用到基因工程中的有關酶，如限制酶、DNA連接酶等()。(3)轉入到油菜的抗除草劑基因，可能通過花粉傳入環(huán)境中()。(4)轉抗蟲基因的植物，不會導致昆蟲群體抗性基因頻率增加()。(5)動物的生長激素基因轉入植物后不能表達()。(6)如轉基因植物的外源基因來源于自然界，則不存在安全性問題()。(7)生物武器主要指病原微生物，它們的生存、繁殖、死亡不受環(huán)境條件的影響()。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)