高考生物总复习x基因工程及其安全性含生物武器.ppt

2015备考最新考纲1基因工程的诞生()。2.基因工程的原理及技术()。3.基因工程的应用()。4.蛋白质工程()。5.转基因生物的安全性()。6.生物武器对人类的威胁()。1基因工程的概念考点考点1 1基因工程的理论基础及操作工具基因工程的理论基础及操作工具(5(5年年1919考考)(2013(2013全国大纲卷、广东理综全国大纲卷、广东理综)(2)DNA连接酶对载体的分析思考感悟限制酶为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序列中不存在该酶的识别位点或识别序列已经被修饰。1(2012全国新课标，40)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有_和_。(2)质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下：AATT CG GCTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。基因工程的理论基础及操作工具基因工程的理论基础及操作工具(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即_DNA连接酶和_DNA连接酶。(4)反转录作用的模板是_，产物是_。若要在体外获得大量反转录产物，常采用_技术。(5)基因工程中除质粒外，_和_也可作为运载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_。答案(1)平末端黏性末端(2)切割产生的DNA片段末端与EcoR切割产生的相同(3)T4Ecoli(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(聚合酶链式反应)(5)动植物病毒噬菌体的衍生物(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱2(江苏卷，2T)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：基因工程中限制酶的选择问题基因工程中限制酶的选择问题(1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。(2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma 切割，原因是_。(4)与只使用EcoR相比较，使用BamH 和Hind 两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_。(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_酶。(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在_的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。解析本题综合考查基因工程的过程及应用。(1)质粒是双链环状DNA分子，在Sma 切割前没有游离的磷酸基团，Sma 作用于两个核苷酸之间的磷酸二酯键，切割产生的DNA片段末端是平末端，因而质粒经切割后含有2个游离的磷酸基团。(2)质粒的热稳定性主要由氢键的数量决定，氢键数量越多，质粒的热稳定性越高，反之则低，DNA双链中A与T之间存在2个氢键，C与G之间存在3个氢键，因此DNA分子中GC碱基对越多，热稳定性就越高，Sma 识别CCCGGG序列，并在C和G之间将这段序列切开，也就是质粒中Sma 酶切位点越多，GC碱基对越多，热稳定性越高。(3)据图1可知，Sma 切割的位点在抗生素抗性基因之中，抗生素抗性基因是标记基因，应尽量避免破坏，据图2可知Sma 切割的位点在目的基因之中，破坏了目的基因，所以不能使用Sma 切割。(4)用同种限制酶切割后的质粒和目的基因，在基因表达载体构建时，常形成三种连接方式，其中目的基因与目的基因的连接、质粒与质粒的连接是无效的连接，用两种限制酶可避免此类现象。(5)基因表达载体的构建过程中需加DNA连接酶，连接脱氧核糖和磷酸。(6)抗生素抗性基因属于标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(7)目的基因是蔗糖转运蛋白基因，将其导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后，应进行目的基因的检测与鉴定，可根据受体细胞是否含有蔗糖转运蛋白，即是否具备吸收蔗糖的能力判断基因工程是否成功，因而可在含有蔗糖(唯一碳源)的培养基中培养。答案(1)0、2(2)高(3)Sma会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化(5)DNA连接(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞(7)蔗糖为唯一含碳营养物质题后归纳1限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶等相关酶的分析比较2.限制酶选择的注意事项(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst。不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择Sma。为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用Pst 和EcoR 两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶Sma 会破坏标记基因；如果所选酶的切点不是一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。考点考点2 2基因工程的基本操作程序及蛋白质工程基因工程的基本操作程序及蛋白质工程(5(5年年2323考考)(2013(2013全国课标卷全国课标卷，4040、福建理综，、福建理综，3333)2基因工程的应用思维激活判断正误(1)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制 (2013安徽卷，6B)()。(2)关于哺乳动物细胞体外培养的难易程度：乳腺癌细胞易于乳腺细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞(2011上海，15A)()。(3)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada (2011浙江理综，6C)()。(4)启动子也称起始密码子，终止子也称终止密码子()。(5)用氯化钙处理大肠杆菌可增加其细胞膜的通透性 ()。(6)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中()。(7)基因工程药物主要来源于转基因动物生产()。(8)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体()。(9)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用()。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)1(2012福建理综，32)肺细胞中的let7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1。基因工程的操作程序基因工程的操作程序图图1图图2请回答下列问题。(1)进行过程时，需用_酶切开载体以插入let7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let7基因转录，该部位称为_。(2)进行过程时，需用_酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。(3)研究发现，let7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。据图分析，可从细胞中提取_进行分子杂交，以直接检测let7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中_(RAS mRNA/RAS蛋白)含量减少引起的。解析此题考查基因工程应用的相关知识。(1)构建基因表达载体时，需要用同种限制酶切割目的基因和载体，使之产生相同的黏性末端。载体应有启动子、终止子和标记基因，其中启动子是RNA聚合酶识别和结合部位，驱动基因转录。(2)动物细胞培养时，常用胰蛋白酶处理贴壁的细胞，使之相互分离，以利于传代培养。(3)检验目的基因是否表达，常用分子杂交技术。从被导入目的基因的细胞内提取RNA，与目的基因单链杂交，如果出现杂交带，说明目的基因已转录。由图2知，当let7基因转录出来的miRNA与癌基因RAS转录出的mRNA杂交时，就会抑制RAS蛋白的产生，故肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中RAS蛋白含量减少引起的。答案(1)限制性核酸内切(或限制)启动子(2)胰蛋白(3)RNARAS蛋白题后归纳1基因表达载体的构建基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体组成(3)构建过程2目的基因导入受体细胞3.目的基因的检测与鉴定2(2013山东潍坊一模，36)如图为培育转基因抗虫棉的技术流程，请据图回答问题。基因工程的应用基因工程的应用(1)质粒上标记基因的作用是_。(2)过程是_，这是基因工程的核心步骤，其目的是_。(3)过程采用最多的方法是_，检测抗虫基因是否整合到棉花细胞DNA分子上的方法是_。(4)过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂外，还需要添加_，过程的实质是_。(5)经检测抗虫棉细胞染色体上含有一个抗虫基因，该植株自交得到F1，其中全部的抗虫植株再自交一次，后代中抗虫植株占总数的_。(6)通过_实验，才能最终确定是否成功培育出了抗虫棉植株。题后归纳1基因工程的应用举例(见下表)2.基因工程药物(1)来源：主要来自转基因工程菌，也可来自各类生物反应器。(2)成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。(3)作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。1天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰。下列操作正确的是()。A提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因BB.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞答案A 对点强化对点强化2(2013石家庄二模，40)请据图回答下列问题。(1)在培育转基因牛过程中，过程常用的方法是_。转基因牛可通过分泌乳汁来生产人类生长激素，在基因表达载体中，人生长激素基因的首端必须含有_，其作用是能够被_识别并结合，从而启动转录过程。(2)prG能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，最可能是_细胞，代表的细胞具有_和_的特点。(3)在抗虫棉培育过程中，需将抗虫基因(Bt毒蛋白基因)插入到Ti质粒的_上，通过农杆菌的转化作用就可以使抗虫基因进入棉花细胞。要检测抗虫基因是否翻译成Bt毒蛋白，应从抗虫棉中提取蛋白质，并用_方法进行检测。答案(1)显微注射法启动子RNA聚合酶(2)B(浆)无限增殖产生特异性抗体(3)TDNA抗原抗体杂交1蛋白质工程的原理考点考点3 3蛋白质工程、转基因技术的安全性及生物武器蛋白质工程、转基因技术的安全性及生物武器(5(5年年1111考考)(2013(2013广东卷、广东卷、20132013江苏卷江苏卷)2.转基因技术的安全性(1)安全性问题 安全：滞后效应、营养成分改变等。生物安全：对 的影响等。安全：对 的影响等。(2)理性看待转基因技术需要正确的社会舆论导向：，不能因噎废食。制定 ，最大程度保证转基因技术和产品的安全性。食物食物过敏原过敏原生物多样性生物多样性环境环境生态系统稳定性生态系统稳定性趋利避害趋利避害政策和法规政策和法规3生物武器(1)生物武器的种类(连一连)(2)生物武器的特点生物武器的特点致病力强、致病力强、污染面广、危害时间长污染面广、危害时间长难以防难以防治治具有一定的具有一定的 受受 影响大影响大传染性大传染性大潜伏期潜伏期自然条件自然条件思维激活判断正误(1)蛋白质工程中，改造蛋白质是通过对基因的改造来实现的，这样的改造可遗传，能向后代传递这种改变()。(2)改造基因时，要对基因进行修饰或合成基因，因此，需要用到基因工程中的有关酶，如限制酶、DNA连接酶等()。(3)转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中()。(4)转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加()。(5)动物的生长激素基因转入植物后不能表达()。(6)如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()。(7)生物武器主要指病原微生物，它们的生存、繁殖、死亡不受环境条件的影响()。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)1(2013广东卷)从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是()。A合成编码目的肽的DNA片段B构建含目的肽DNA片段的表达载体C依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽蛋白质工程蛋白质工程解析该基因的表达产物多肽P1的抗菌性和溶血性均很强，要研发出抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先应根据P1的氨基酸序列设计模拟肽，再构建相应的DNA片段。答案C题后归纳1蛋白质工程的步骤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 2(2013江苏卷)下列关于转基因生物安全性的叙述中，错误的是()。A我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度B国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害C开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提D目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上转基因技术的安全性转基因技术的安全性