生物选修三专题一
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生物选修3知识点(区别不同工程和不同操作水平)专题1 基因工程概念:按照人们的愿望,进行严格的设计,通过体外DNA重组和转基因技术,赋予生物新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基本原理:让目的基因在受体细胞内稳定且高效的表达理论基础:DNA是生物遗传物质的发现,DNA双螺旋结构,遗传信息传递方式核心:构建重组DNA分子(一)基本工具(技术基础)Cf 工具&工具酶1.限制性核酸内切酶(1)来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的(不切割自身DNA的原因:原核生物中无该限制酶的识别序列或其已被修饰)(2)功能:识别和切割DNA分子内一小段特殊的脱氧核苷酸序列(偶数碱基对回文序列)特异性表现:识别特定片段、切割该片段中的特定位点、形成一种末端Cf —G↓GATCC— & —↓GATC—(3)结果:DNA片段末端形成末端碱基互补的黏性末端或平末端①用切割(质粒)②根据目的基因的位置或剪辑序列来确定限制酶的种类③切割后的片段要画全2.DNA连接酶(1)功能:连接具有末端碱基互补的2个DNA片段,形成重组DNA分子Cf DNA聚合酶:只能将单个脱氧核苷酸逐个添加到已有的脱氧核苷酸链之后,需模板DNA,连接磷酸二酯键3.载体(1)条件:①能在受体细胞中稳定保存并大量复制,基本不影响受体细胞正常生命活动②一至多个限制酶酶切位点(必须在所需标记基因外),供外源DNA片段插入③标记基因,便于筛选含有重组DNA分子的受体细胞——往往需要根据需求改造天然载体(2)功能:①作为运载工具将目的基因转移到受体细胞内——载体选质粒的原因:具有环状结构,能够携带目的基因②利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制和转录/表达(3)质粒(最常用的载体)一种能够自主复制,在细菌(或酵母菌)中独立于染色体之外存在的双链环状DNA分子(4)其它载体:噬菌体、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步:获取目的基因1.目的基因:人们所需要的编码蛋白质的结构基因2.方法(1)序列已知①化学合成法——较长DNA单链合成过程中容易出现碱基缺失如反转录法(e.g获取mRNA逆转录成cDNA再用DNA聚合酶生成双链)②聚合酶链式反应(PCR)扩增Polymerase Chain Reaction(1)原料:水、缓冲液、4种游离脱氧核苷酸、TaqDNA聚合酶、模板DNA(……基因)、对…基因特异的2段DNA引物(防止相互或自身折叠)(2)过程:第一步:加热至90~95℃,DNA在高温下变性解链第二步:冷却到55~60℃,引物结合到互补DNA链(退火)第三步:加热至70~75℃,热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成能量来源于dNTP(2)序列未知建立基因文库:建立一个包括目的基因在内的基因文库(保存在受体菌中),再从基因文库中获取3.目的基因大量扩增/分子水平的克隆①利用受体细胞(如 E.coli)无性繁殖,利用基因探针钓取,再导入最终受体细胞e.g目的基因→大肠杆菌→农杆菌→植物细胞→植物(主要在细菌分裂时几何级扩增,尽管质粒独立于拟核,可在分裂时发生自我复制,但由于多数细菌对胞内质粒数量有限制,故该种复制对扩增效果不大)②PCR技术第二步:形成重组DNA分子(基因表达载体:启动子+目的基因+终止子+标记基因)1.目的:转运目的基因,并使在受体内稳定存在、复制、表达/转录并稳定遗传(基因型X0)2.过程:(1)单酶切:用同种限制酶分别切割目的基因和载体从而形成相同的粘性末端,然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来——有时用不同限制酶也可以形成相同的粘性末端(2)双酶切:用两种限制酶切割使目的基因和载体两端各形成两种粘性末端,防止载体和目的基因自身环化第三步:将重组DNA分子导入受体细胞——需将目的基因整合到动植物细胞的染色体DNA上目的基因是否整合到染色体DNA上决定于基因表达载体上是否有相关序列(形成酶)1.植物体细胞:农杆菌转化法(插入Ti质粒上的T-DNA),基因枪法、花粉管通道法——导入叶绿体DNA中,由于细胞质/器DNA的遗传与性别相关联,故可避免因花粉传播而造成基因污染(目的基因传播到非转基因生物中)2.动物受精卵:显微注射技术用(如显微注射)技术/方法将目的基因导入cf转基因/基因工程技术3.原核细胞:CaCl2/Ca2+ 处理法(先用Ca2+处理增加细胞壁通透性,使之成为感受态细胞,再将重组质粒与感受态细胞混合,在一定温度下感受态细胞吸收DNA分子)——原核生物作为受体细胞的原因:①繁殖快②体积小新陈代谢旺盛(目的产物合成效率高)③遗传物质少(便于操作)、④单细胞(容易培养)第四步:筛选含有目的基因的受体细胞1.原因:受体细胞接纳重组DNA分子存在概率2.原理:载体如质粒上的抗性基因等标记基因3.方法:利用选择培养基筛选①蔗糖转运蛋白:仅以蔗糖作为碳源的培养基②菌落表现型:抗……不抗……第五步:目的基因的检测和表达——目的基因导入受体细胞可能仅进行大量扩增,但不一定以此为目的1.DNA/核酸分子杂交技术用cDNA作为探针与从受体细胞中提取并解旋的DNA/mRNA杂交,观察是否会出现杂交带检测①染色体DNA上是否插入了目的基因②目的基因是否转录出了mRNA ——①一种基因探针只能检测水体中的一种病毒;检测病毒可对照核酸序列②放射性同位素标记探针③基因探针是一小段cDNA,可以与相应基因转录出的mRNA结合(即使被切割)采用DNA分子杂交技术/方法,用基因探针检测2.抗原-抗体杂交:目的基因是否翻译成蛋白质如E.coli合成人胰岛素原3.个体水平的鉴定:如转基因抗虫植物(让害虫吞食该转基因棉植株的叶片,观察害虫存活情况,以确定其是否具有抗虫形状)——根本原因:联系基因层面,cf基因序列&碱基对/脱氧核苷酸序列(三)基因工程的应用1.动植物基因、细胞工程:优点①所需时间短②克服远缘杂交不亲和的缺陷(对应传统缺点)2.基因工程药物:首次是生长素释放抑制激素,然后胰岛素( E.coli产酶原)、干扰素等干扰素:我国第一个基因重组新药。
生物选修三第一章周测出题人:植秀燊一、单项选择题(本部分共24个小题,每小题2分,共48分。
每小题只有一项选项符合题意)1.在基因工程中,科学家所用的“剪刀”、“针线”和“运载体”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.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.下列关于限制酶的说法不正确的是( )A.限制酶存在于各种生物中,尤其在微生物细胞中分布最多B.不同的限制酶识别不同的核苷酸序列C.限制酶能识别不同的核苷酸序列,体现了酶的专一性D.限制酶的作用只是用来提取目的基因4.转基因动物基因时的受体细胞是( )A、受精卵B、精细胞C、卵细胞D、体细胞5.运用现代生物技术的育种方法,将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中,培育出转基因抗虫的油菜品种,这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白质,对菜青虫有显著抗性,能大大减轻菜青虫对油菜的危害,提高油菜产量,减少农药使用,据以上信息,下列叙述正确的是( )A、Bt基因的化学成分是蛋白质B、Bt基因中有菜青虫的遗传物质C、转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因D、转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物6.水母发光蛋白由236个氨基酸构成,其中Asp、Gly、Ser构成发光环,现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记,在转基因技术中,这种蛋白质的作用是( )A、促使目的基因导入宿主细胞中B、促使目的基因在宿主细胞中复制C、使目的基因容易被检测出来D、使目的基因容易成功表达7.下列与基因工程无关的是( )A、培养利用“工程菌”生产胰岛素B、基因治疗C、蛋白质工程D、杂交育种8.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9.治疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传疾病的根本途径是()A、口服化学药物B、注射化学药物C、利用辐射或药物诱发致病基因突变D、采取基因疗法替换致病基因10.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11.有关基因工程的成果及应用的说法不正确的是()①、用基因工程方法培育的抗虫植物和能抗病毒的植物②、基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培育体型巨大、品质优良的动物③、任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分,所以假单孢杆菌是“超级菌”④、基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物A.①②B.③④C.②③D.②④12.下图所示限制酶切割基因分子的过程,从图中可知,该限制酶能识别的碱基序列和切点是( )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.GAATTC,切点在C和T之间13.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。
专题一 1.1 DNA重组技术的基本工具1、教材分析《DNA重组技术的基本工具》是人教版生物选修三专题一《基因工程》的第一节,本节内容主要是介绍了DNA重组技术的三种基本工具,是学习《基因工程的基本操作程序》的基础和前提。
2、教学目标1.知识目标:(1)简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。
(2)简述DNA重组技术所需的三种基本工具。
2.能力目标:运用所学DNA重组技术的知识,模拟制作重组DNA模型。
3.情感、态度和价值观目标:(1)关注基因工程的发展。
(2)认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
3、教学重点和难点1、教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2、教学难点基因工程载体需要具备的条件。
4、学情分析学生在必修课中已经学习过关于基因工程的基础知识,对于本部分内容已经有了初步了解,所以学习起来应该不会有太大的困难。
5、教学方法1、学案导学:见学案。
2、新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习6、课前准备1.学生的学习准备:预习《DNA重组技术的基本工具》,初步把握DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2.教师的教学准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。
七、课时安排:1课时一、教学过程(一) 预习检查、总结疑惑。
检查学生落实预习情况并了解学生的疑惑,使教学具有针对性。
(二)情景导入、展示目标。
教师首先提问:A.我们以前在哪部分学习过基因工程?(必修二从杂交育种到基因工程)B.回想一下,转基因抗虫棉是怎样培育出来的?经过了哪些主要步骤?(实质是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)从这节课开始,我们将深入学习基因工程,今天我们来学习DNA重组技术的基本工具。
我们来看本节课的学习目标。
(多媒体展示学习目标,强调重难点)(三)合作探究、精讲点拨。
生物选修三专题一第I卷(选择题)一、单选题1.如图所示有关基因工程中工具酶功能的叙述,错误的是()A.切断a处的酶为限制性内切酶B.连接a处的酶为DNA连接酶C.切断b处的酶为DNA解旋酶D.连接b处的酶为DNA聚合酶2.图1为某种质粒简图,图2表示某外源DNA上的目的基因,小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ、HindⅢ的酶切位点。
下列有关叙述错误的是( )A.在基因工程中若只用一种限制酶完成对质粒和外源DNA的切割,则可选EcoRⅠB.如果将一个外源DNA分子和一个质粒分别用EcoRⅠ酶切后,再用DNA连接酶连接,形成一个含有目的基因的重组DNA,此重组DNA中EcoRⅠ酶切点有1个C.为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化,酶切时可使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理D.一个图1所示的质粒分子经EcoRⅠ切割后,含有2个游离的磷酸基团3.科学家构建了含有大洋鳕鱼抗冻蛋白基因启动子和大鳞鲑鱼生长激素基因的表达载体,并将其导入了大西洋鲑的细胞中,获得了生长速度加快的转基因大西洋鲑。
相关叙述正确的是()A.转基因大西洋鲑体内抗冻蛋白明显增加B.构建基因表达载体需要限制酶和DNA聚合酶C.大鳞鲑鱼生长激素基因不能通过PCR技术扩增获得D.转基因大西洋鲑生长激素含量增加导致生长速度加快4.在基因表达载体的构建中,下列说法不正确的是①一个表达载体的组成必须有目的基因、启动子、终止子等3个部分②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止④所有基因表达载体的构建是完全相同的A.②③B.①④C.①②D.③④5.下列关于基因工程应用的叙述,正确的是A.DNA分子杂交技术可用于基因诊断B.一种基因探针能检测水体中的各种病毒C.真核基因不能用来进行原核生物的遗传改良D.基因治疗就是把有缺陷的基因诱变成正常基因6.下图是将人的生长激素基因导入细菌B制造“工程菌”的示意图。
专题 1 基因工程基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过___基因拼接_和_DNA重组_等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而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,因此又叫做_转基因技术_。
科技探索之路基础理论和技术的发展催生了基因工程。
20 世纪中叶,基础理论取得了重大突破●DNA 是遗传物质的证明1944 年,艾弗里等人通过不同类型肺炎双球菌的转化实验,不仅证明了生物的遗传物质是DNA,还证明了___DNA是主要遗传物质_。
●DNA 双螺旋结构和中心法则的确立1953 年,沃森和克里克建立了___DNA双螺旋结构___模型。
1958 年,梅塞尔松和斯塔尔用实验证明_DNA复制的方式-----半保留复制原则。
随后不久确立的中心法则,解开了 DNA 复制、转录和翻译过程之谜,阐明了遗传信息流动的方向。
●遗传密码的破译1963 年,尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码。
1966 年,霍拉纳用实验证实了尼伦伯格提出的遗传密码的存在。
这些成果不仅使人们认识到,自然界中从微生物到人类共用一套遗传密码_,而且为基因的分离和合成等提供了理论依据。
技术发明使基因工程的实施成为可能。
●基因转移载体的发现1967 年,罗思和赫林斯基发现细菌拟核 DNA 之外的质粒有_自我复制_能力,并可以在_细菌细胞间转移,这一发现为基因转移找到了一种运载工具。
●工具酶的发现1970 年,阿尔伯、内森斯,史密斯在细菌中发现了第一个限制性内切酶(简称限制酶)后,20 世纪 70 年代初相继发现了多种限制酶和连接酶,以及逆转录酶,这些发现为 DNA 的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。
●DNA 合成和测序技术的发明自 1965 年,桑格发明氨基酸序列分析技术后,1977 年,科学家又发明了 DNA 序列分析的方法,为基因序列图的绘制提供了可能,之后,DNA 合成仪的问世又为引物、探针和小分子DNA基因的获得提供了方便。
生物选修3 专题1 基因工程综合测试一、单选题(共60分)1. 下图为DNA分子的某一片段,其中①②③分别表示某种酶的作用部位,则相应的酶依次是A. DNA连接酶、限制酶、解旋酶B. 限制酶、解旋酶、DNA连接酶C. 解旋酶、限制酶、DNA连接酶D. 限制酶、DNA连接酶、解旋酶2. 我国上海研究所合成一种具有镇痛作用而又不会使病人上瘾的药物——脑啡呔多糖(类似人类中的糖蛋白)。
如要采用基因工程和发酵技术让微生物来生产脑啡呔多糖,应选哪种微生物为受体细胞( )A. 大肠杆菌B. 大肠杆菌质粒C. T4噬菌体D. 酵母菌3.科学家在某种植物中找到了抗枯萎的基因,并以质粒为载体,采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种,下列有关说法正确的是 ( )A.质粒是最常用的载体之一,它仅存在于原核细胞中B.将抗枯萎基因连接到质粒上,用到的工具酶仅是DNA连接酶C.用叶肉细胞作为受体细胞培育出的植株不能表现出抗枯萎性状D.通过该方法获得的抗枯萎病金茶花,产生的配子不一定含抗枯萎病基因4. 有关基因工程的叙述正确的是()A. DNA聚合酶可连接磷酸二酯键,因此可代替DNA连接酶来进行连接B. 基因运载体上的抗性基因的主要作用是提高受体细胞在自然环境中耐热性C. 运载体的作用是可以完成目的基因的转运、扩增、表达、确定在染色体上基因间的排列顺序D. 不同的限制酶能识别不同的核苷酸序列,充分体现了酶的专一性5、.基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段,下列有关叙述中不正确的是( )A.基因治疗可使人类遗传病得到根治B.基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法C.以正常基因替换致病基因属于基因治疗的一种方法D.基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞6.下列关于蛋白质工程的叙述,错误的是( )A.蛋白质工程的实质是通过改造基因来改造蛋白质B.蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列C.蛋白质工程的基础是基因工程D.蛋白质工程遵循的原理包括中心法则7、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,培育出了抗虫棉。
参考答案专题一基因工程科技探索之路:基础理论和技术的发展催生了基因工程基础试题训练1、A2、C3、B4、A5、C、D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A TP 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 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,不可能以原状进入细胞,更不可能补充或整合到人体原有基因组中去。
答案(二)赞成,基因被吃下后,消化分解为简单的物质,可以作为合成或修补体内DNA 分子的原料。
生物选修三第一篇:生物化学生物化学研究生命体系中分子和化学反应的基础,它包含有机化学、无机化学、生物物理学、细胞生物学、遗传学和分子生物学等多个分支。
在生物化学领域,研究员们致力于解决一系列疑问,包括生命起源、细胞生物学、代谢和分子遗传学等。
生物化学可分为四个互相交织的领域,即核酸化学、蛋白质化学、碳水化合物化学和脂质化学。
其中,核酸化学研究DNA和RNA的结构和功能,蛋白质化学研究蛋白质的结构和功能,碳水化合物化学研究的是糖类的结构和功能,而脂质化学则涉及脂肪酸、磷脂、鞘脂和甘油酯等化合物的结构和功能研究。
生物分子有其独特的结构,包括手性中心和二面角等要素都非常特别,这也就意味着生物分子的化学性质具有非常广泛和典型的特点。
例如,生物分子会自行组织成具有特定空间构象的二级、三级和四级结构。
此外,生物分子通常呈现出非常特殊的动力学特性,在生物过程中发挥重要的作用,这一方面基于生命体系的自然特征,另一方面则是基于生命体系独特的环境和生物学特性。
最终,生物化学领域在诸多研究领域中扮演着非常重要的角色。
例如,通过研究生物化学化学过程,研究人员能够获得更深入的了解DNA、RNA和蛋白质之间互相作用的机理。
这种方法也有助于进一步研究代谢和免疫系统等生物化学过程,为生命科学领域的发展提供更多的进展和应用潜力。
同时,生物化学研究还可以应用于医学领域,在疾病设计和治疗方案的研究和开发工作中发挥重要的作用。
第二篇:生态学生态学是研究生物和它们的环境之间相互关系的科学学科。
它旨在研究生物固有特性与自然环境之间的相互关系,以及环境变化对生物固有特性的影响。
这个学科非常宽泛,它涉及到整个地球系统,包括动植物、生物群落、生态系统和地球大气圈等。
生态学的目的是解决人类与自然环境之间的矛盾。
生态学家研究的生态环境问题包括全球变暖、污染、资源短缺等。
他们研究这些问题的根本原因,并努力寻找解决方案。
例如,通过研究森林生态系统、湖泊和河流,生态学家可以预测并防止不可逆的环境破坏,促进有效的自然资源管理。
高中生物选修三现代生物技术专题全套教学案含单元检测专题一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。
b5E2RGbCAP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plEanqFDPw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:DXDiTa9E3d1•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。
RTCrpUDGiT2•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。
专题一基因工程1.(2009年高考浙江理综)下列关于基因工程的叙述,错误的是()A.目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物B.限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶C.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D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达2.(2010年高考天津理综)下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。
图中tet R表示四环素抗性基因,amp R表示氨苄青霉素抗性基因,Bam HⅠ、HindⅢ、SmaⅠ直线所示为三种限制酶的酶切位点。
据图回答:(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体,需用________限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。
筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含________的培养基上进行。
(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是________(填字母代号)。
A.启动子B.tet R C.复制原点D.amp R(3)过程①可采用的操作方法是________(填字母代号)。
A.农杆菌转化B.大肠杆菌转化C.显微注射D.细胞融合(4)过程②采用的生物技术是________。
(5)对早期胚胎进行切割,经过程②可获得多个新个体。
这利用了细胞的________性。
(6)为检测人乳铁蛋白是否成功表达,可采用________(填字母代号)技术。
A.核酸分子杂交B.基因序列分析C.抗原—抗体杂交D.PCR3.(2010年高考上海卷)分析有关基因表达的资料,回答问题。
取同种生物的不同类型细胞,检测其基因表达,结果如图。
(1)现欲研究基因1和基因7连接后形成的新基因的功能,导入质粒前,用限制酶切割的正确位置是________。
(2)如图是表达新基因用的质粒的示意图,若要将新基因插入到质粒上的A 处,则切割基因时可用的限制酶是________。
A .Hind ⅢB .EcoR ⅠC .Eco BD .Pst Ⅰ(3)新基因与质粒重组后的DNA 分子导入受体细胞的概率很小,因此需进行________,才能确定受体细胞已含有目的基因。
(4)在已确定含有目的基因的受体细胞中,若质粒的抗青霉素基因缺失了两个碱基,将这样的受体细胞接种到含有青霉素的培养中,该细胞中可能出现的结果是________(多选)。
A .抗青霉素基因不能转录B .基因1和7没有表达C .基因1和7不能连接D .质粒上的酶切位置发生改变答案1.【解析】人胰岛素原基因中有内含子存在,因此在大肠杆菌中表达后无生物活性。
载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞,但由于它和目的基因是相互独立的,并不能促进目的基因的表达。
【答案】 D2.【解析】(1)基因表达载体的构建过程中,将目的基因导入受体细胞之前,要用同一种限制性内切酶切割目的基因和载体。
从图中可以看出,在目的基因和载体中都有HindⅢ和Bam H Ⅰ限制酶的切割位点,因此要用HindⅢ和Bam H Ⅰ限制酶同时切割载体和人乳铁蛋白基因;载体切割后四环素抗性基因被破坏,因此筛选时要在含氨苄青霉素的培养基上进行。
(2)启动子是一段有特殊序列的DNA片段,位于目的基因的首段,它是RNA聚合酶识别和结合的部位,在启动子存在时才能驱动基因转录出mRNA,最终获得所需要的蛋白质。
(3)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法,将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射技术。
(4)过程②是将早期胚胎移入受体母牛体内,用到的技术是胚胎移植技术。
(5)胚胎分割是利用机械方法将早期胚胎等分,经移植后获得同卵双胎或多胎的技术,可以看做动物无性繁殖或克隆的方法,利用了细胞的全能性。
(6)检测目的基因是否翻译成蛋白质,需要用相应的抗体进行抗原-抗体杂交,其他三项技术检测的对象都是核酸。
【答案】(1)HindⅢ和Bam H Ⅰ氨苄青霉素(2)A(3)C(4)胚胎移植技术(5)全能(6)C3.【解析】(1)由题意知,基因1和基因7连接形成新基因,新基因作为一个整体,因此,切割时,不应切在基因1和基因7的中间。
(2)若将新基因插入到质粒A处,应用限制酶在A处切割。
选项中,所选择的酶只有Eco B。
(3)目的基因导入受体细胞后,是否可以稳定维持和表达,只有通过检测与鉴定才能知道。
若新基因已导入,受体细胞产生了新基因表达的物质,经选择培养基培养后,可筛选出含有新基因的细胞。
若新基因未导入,或导入但未表达,受体细胞未产生新基因表达的物质,细胞在选择培养基中无法生长。
(4)分析题意知,受体细胞中已确定含有目的基因,故抗青霉素基因缺失两个碱基不影响新基因(目的基因)的连接与导入。
抗青霉素基因缺失两个碱基后,质粒的碱基序列有了变化,可能会影响到酶切位点的变化,且重组质粒的碱基序列也有了变化,可能会影响到目的基因的表达。
【答案】(1)B(2)C(3)筛选(4)BD1.下列有关基因工程中限制酶的描述,错误的是()A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B.限制性内切酶的活性受温度影响C.限制性内切酶能识别和切割RNAD.限制性内切酶可从原核生物中提取2.(2011年滨州模拟)科学家运用转基因技术,将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因DXT转移到大白菜细胞中,培育出抗虫效果很好的优质大白菜,减少了农药的使用量,减轻了农药对环境的污染。
下列说法正确的是()A.DXT基因的编码区由内含子和外显子组成B.DXT基因在大白菜细胞中没有表达C.该技术所用的工具酶是限制酶、连接酶D.限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列3.科学家培养的转基因绵羊乳腺细胞能够合成并分泌抗胰蛋白酶,这是动物乳房作为生物反应器研究的重大进展。
下列与合成并分泌抗胰蛋白酶无关的是()A.核糖体上遗传信息的翻译B.分裂间期细胞产生了两组中心粒C.内质网膜与高尔基体膜联系D.绵羊基因与抗胰蛋白酶基因重组4.科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达,使干扰素第十七位的半胱氨酸改变成丝氨酸,结果大大提高了β干扰素的抗病活性,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5.(2011年衡阳联考)基因工程有广阔的应用前景。
回答下列各题:(1)获取目的基因后,短期内要得到大量目的目的基因,可利用_______________扩增。
(2)构建基因表达载体的过程要使用的工具酶有___________。
(3)受体种类不同,导入方法不同。
选育优良动物,目的基因导入的常用方法是__________;选育优良植物,目的基因导入采用最多的方法是_______。
目的基因进入动植物细胞并且在受体细胞维持稳定和表达的过程,称为____________________________。
(4)检测目的基因在转基因生物中是否翻译成蛋白质,方法是从转基因生物的体细胞中提取蛋白质,用相应的抗体进行________杂交,看是否有杂交带。
6.(2008年高考山东理综)为扩大可耕地面积,增加粮食产量,黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。
我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。
(1)获得耐盐基因后,构建重组DNA分子所用的限制性核酸内切酶作用于图中的________处,DNA连接酶作用于______处。
(填“a”或“b”)(2)将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和________法。
(3)由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用__植物组织培养______技术,该技术的核心是__脱分化______和__再分化______。
(4)为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功,既要用放射性同位素标记的_目的基因________作探针进行分子杂交检测,又要用__一定浓度盐水浇灌(移栽到盐碱地中)______方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。
答案1.解析:考查限制酶的来源和作用特点。
限制酶主要存在于微生物中,具有一般酶的特点:高效性、专一性(限制酶只能切割DNA)、受环境影响等。
答案:C2.解析:DXT基因属于原核基因,其编码区是连续的,故A错;限制酶的种类不同,其切口也不同,故D错;抗虫效果明显,说明DXT基因已经正常表达,B错误。
答案:C3.解析:要使绵羊的乳腺细胞分泌抗胰蛋白酶,首先要将抗胰蛋白酶基因导入绵羊细胞中,并与绵羊基因进行重组,然后转录出mRNA,在核糖体上翻译出抗胰蛋白酶,由于此酶是分泌蛋白,所以要经内质网和高尔基体进行加工,再排出细胞外,进行此过程的细胞不发生细胞分裂,故与分裂间期细胞产生了两组中心粒并无关联。
答案:B4.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,使其高效表达,从中提取所需的基因控制合成的蛋白质,或表现某种性状,蛋白质产品仍然为天然存在的蛋白质,而蛋白质工程却是对控制蛋白质合成的基因进行改造,从而实现对其编码的蛋白质的改变,所得到的已不是天然的蛋白质。
题目中的操作中涉及的基因显然不再是原来的基因,其合成的β干扰素也不是天然β干扰素,而是经过改造的,是人类所需优质的蛋白质,因而整个过程利用的生物技术应为蛋白质工程。
答案:B5.解析:短期内要得到大量的基因可利用PCR技术扩增;构建基因表达载体需要切割目的基因和运载体,还需要将目的基因和运载体连接起来,培育转基因动物用显微注射法,目的基因导入植物常用农杆菌转化法;检测是否翻译成蛋白质应用抗原-抗体杂交法。
答案:(1)PCR技术(2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶(3)显微注射法农杆菌转化法转化(4)抗原-抗体6.解析:限制酶可水解DNA分子中特定位点的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键,DNA连接酶可催化两个脱氧核苷酸分子之间磷酸二酯键的形成;运用农杆菌转化法、基因枪法或花粉管通道法将目的基因导入受体细胞之后,还需利用植物组织培养技术将受体细胞培养成植株。
答案:(1)a a(2)基因枪(花粉管通道) 花粉管通道法适用于哪些植物?(3)植物组织培养脱分化(去分化)再分化(4)耐盐基因(目的基因)一定浓度盐水浇灌(移栽到盐碱地中)。