2019版高考生物一轮总复习 现代生物科技专题 专题1、4 基因工程、生物技术的安全性和伦理问题课件 选修3.ppt

选修3 现代生物科技专题 专题1 4基因工程 生物技术的安全性和伦理问题 考纲导读 一 基因工程 DNA重组 体外DNA重组 1 概念 又叫 技术 是指按照人们的愿望 进行严格的设计 通过 和 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 转基因 2 基本工具 1 限制性核酸内切酶 分子手术刀 核苷酸序列 功能 能够识别双链DNA分子的某种特定 并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 键 断开 磷酸二酯 黏性 大肠杆菌 黏性末端或平 结果 形成 末端或平末端 2 DNA连接酶 分子缝合针 末端 3 基因进入受体细胞的载体 分子运输车 特点 具有一个至多个限制酶切割位点 供外源DNA片段 基因 插入其中 携带外源DNA片段进入受体细胞后 在细胞中进行自我复制 或整合到染色体DNA上 随染色体DNA进行同步复制 有特殊的 供重组DNA的鉴定 和选择 标记基因 本质 小分子双链环状DNA 质粒 种类 常用 噬菌体的衍生物 动植物病毒等 作用 携带 进入受体细胞 外源基因 3 基本步骤 目的基因 1 的获取 从基因文库中获取 利用PCR技术扩增 人工合成 从基因文库中获取 DNA 基因文库的含义 将含有某种生物不同基因的许多 导入受体菌的群体中储存 各个受体菌分别含有这 种生物的不同的基因 DNA双链复制 利用PCR技术扩增目的基因 a 原理 片段 b 前提条件 要有一段已知目的基因的 以便根据这一序列合成引物 c 条件 目的基因 DNA聚合酶和4种脱氧 核苷酸 引物 d 扩增过程 受热 引物 DNA聚合酶 变性 目的基因DNA 变性解旋为单链 复性 冷却后 结合到互补DNA链上 延伸 在 作用下 从引物起始进行互补链的合成 核苷酸序列 e 结果 每一次循环后 目的基因的量可以 即成指数形式扩增 约为2n n为扩增循环的次数 人工合成法 如果基因比较小 核苷酸序列又已知 可 通过 用化学方法直接人工合成 DNA合成仪 2 基因表达载体的构建 基因工程的核心 目的 使目的基因在受体细胞中稳定存在 并可以遗传给下一代 使目的基因能够表达和发挥作用 基因表达载体的组成 目的基因 终止子 标记基因 启动子 增加一倍 3 将目的基因导入受体细胞 导入植物细胞 采用 基因枪法 花 粉管通道法等 农杆菌转化法 显微注射 导入动物细胞 主要采用 技术 导入微生物 先用 处理再融合 4 目的基因的检测和鉴定 DNA分子杂交 技术 DNA探针 转基因生物DNA 检测是否有目的基因 分子杂交技术 DNA探针 转基因生物mRNA 检测目 的基因是否 转录 抗原 抗体 杂交 检测目的基因是否翻译成蛋白质 对生物进行个体生物学水平的鉴定 Ca2 4 应用 抗逆 药物 工程菌 正常基因 二 蛋白质工程 修饰 改造 1 概念 以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础 通过基因 或基因合成 对现有蛋白质进行 或制造一种新的蛋白质 以满足人类的生产和生活 的需求 蛋白质结构 氨基酸 脱氧核苷酸 2 过程 预期蛋白质功能 设计 推测应有的 序列 找到相对应的 序列 基因 3 进展 胰岛素 耗电少和效率高 1 科学家通过对 的改造 已使其成为速效型药品 2 生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面 用蛋白质工程方法制成的电子元件 具有 的特点 三 生物技术的安全性和伦理问题 1 转基因生物的安全性 生物多样性 1 转基因成果 基因工程药物 转基因家畜 家禽优良品种 生物反应器 生产细胞产品 转基因抗性作物等 2 对安全性问题的争论 生态系统稳定性 食物安全 毒性蛋白 过敏原 营养成分的改变等 生物安全 对 的影响 趋利避害 环境安全 对 和人类生活环境的影响 3 理性看待转基因技术 正确的态度是 而不能因噎废食 2 生物技术的伦理问题 1 克隆人 生殖性克隆人 中国政府的态度 禁止 四不原则 任何生殖性克隆人的实验 但中国不反对治疗性克隆 2 设计试管婴儿 不赞成 不允许 不支持 不接受 设计试管婴儿需对胚胎进行 基因检测 多数人持认可态度 3 基因检测 基因 身份证 记录某个人某些基因资讯的 身份证 人们对基因检测的两种观点 3 禁止生物武器 1 生物武器的种类 致病菌 病毒 生化毒剂及经基因重组的致病菌等 2 生物武器的散布方式 直接或通过食物 生活必需品等 散布到敌方 军队和平民 3 生物武器的危害 对 造成大规模杀伤 判断正误 1 切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核 苷酸序列 2 载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因 3 限制酶只能用于切割目的基因 4 DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来 5 中国政府禁止生殖性克隆人 但不反对治疗性克隆 答案 1 2 3 4 5 考点一 DNA重组技术的基本工具 考点梳理 1 限制性核酸内切酶 1 来源 多数来自原核生物 2 作用特点 主要切割外源DNA 而对自身的DNA不起作用 达到保护自身的目的 专一性 只能识别DNA分子中特定的核苷酸序列 且只能在每一条链中特定的部位进行切割 3 识别序列的特点 限制酶识别的序列大多数为回文对称结构 切割位点在DNA两条链相对称的位置 4 作用结果 黏性末端和平末端 黏性末端 是限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA 的两条链分别切开时形成的 错位切 如下图所示 平末端 是限制酶在识别序列的中轴线切开时形成的 平 切 如下图所示 5 作用实质 使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 断开 6 限制酶选择的注意事项 根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类a 应选择切点位于目的基因两端的限制酶 如图甲可选择 Pst b 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 c 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 根据质粒的特点确定限制酶的种类 a 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 b 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 2 DNA连接酶 1 作用实质 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸 二酯键 使两个DNA分子连接成一个DNA 2 常用种类及作用 E coliDNA连接酶 来源于大肠杆菌 连接黏性末端 T4DNA连接酶 来源于T4噬菌体 连接黏性末端和平 末端 效率较低 3 基因的运输工具 载体 1 作用 作为运载工具 将目的基因运入宿主细胞中 利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制 2 载体必须具备以下三个条件 3 种类 细菌质粒 细菌拟核DNA以外的小型环状DNA 噬菌体的衍生物和某些病毒的DNA 4 基因工程的基本原理和理论基础概括 如下图 基因工程操作基本工具的几个易错点 1 限制酶是一类酶 而不是一种酶 2 限制酶的本质为蛋白质 其作用的发挥需要适宜的理化 条件 高温 强酸或强碱均易使之变性失活 3 在切割目的基因和载体时一般要用同一种限制酶 目的 是产生相同的黏性末端 4 将一个基因从DNA分子上切割下来 需要切两处 同 时产生4个黏性末端 5 不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同 同一个DNA分子用不同的限制酶切割 产生的黏性末端一般不相同 6 限制酶切割位点应位于标记基因之外 不能破坏标记基 因 以便进行检测 7 基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同 基因工程中的载体是DNA分子 能将目的基因导入受体细胞内 膜载体是蛋白质 与细胞膜的通透性有关 高考探究 考向1 限制性核酸内切酶 典例1 2016年江苏卷 下表是几种限制酶识别序列及其切割位点 图1 图2中标注了相关限制酶的酶切位点 其中切割位点相同的酶不重复标注 请回答下列问题 图1 图2 1 用图中质粒和目的基因构建重组质粒 应选用 两种限制酶切割 酶切后的载体和目的基因片段 通过 酶作用后获得重组质粒 为了扩增重组质粒 需将其转入处于 态的大肠杆菌 2 为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌 应在筛选平板培养基中添加 平板上长出的菌落 常用PCR辅助鉴定 所用的引物组成为图2中的 3 若BamH 酶切的DNA末端与Bcl 酶切的DNA末端连接 连接部位的6个碱基对序列为 对于该部位 这两种酶 填 都能 都不能 或 只有一种能 切开 4 若用Sau3A 切割图1质粒最多可能获得 种大 小不同的DNA片段 解析 1 选择的限制酶应在目的基因两端存在识别位点 但BamH 会破坏质粒中的抗性基因 因此选Bcl 和Hind 酶切后的载体和目的基因片段 通过DNA连接酶作用后获得重组质粒 为了扩增重组质粒 需将其转入处于感受态的大肠杆菌中 2 为了筛选出转入重组质粒的大肠杆菌 根据质粒上的抗性基因 应在筛选平板培养基中添加四环素 PCR技术要求两种引物分别和目的基因的两条单链结合 沿相反的方向合成子链 3 根据BamH 和Bcl 的酶切位点 BamH 酶切的DNA末端与Bcl 酶切的DNA末端连接 连接部位的6个 不同 4 根据BamH Bcl 和Sau3A 的酶切位点可知 Sau3A 在质粒上有三个酶切位点 完全酶切可得到3种片段分别记为A B C 若部分位点被切开 可得到AB AC BC ABC4种片段 所以用Sau3A 切图1质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段 答案 1 Bcl 和Hind DNA连接 感受 2 四环素 引物甲和引物丙 与DNA分子相关的酶 续表 考向2 基因工程的原理及工具 典例2 2014年海南卷 下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内 制备 工程菌 的示意图 据图回答下列问题 1 获得A有两条途径 一是以A的mRNA为模板 在 酶的催化下 合成互补的单链DNA 然后在 的作用下合成双链DNA 从而获得所需基因 二是根据目标蛋白质的 序列 推测出相应的mRNA序列 然后按照碱基互补配对原则 推测其DNA的 序列 再通过化学方法合成所需基因 2 利用PCR技术扩增DNA时 需要在反应体系中添加的有机物质有 4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的DNA聚合酶 扩增过程可以在PCR扩增仪中完成 3 由A和载体B拼接形成的C通常称为 4 基因工程中 常用Ca2 处理D 其目的是 解析 1 利用逆转录法合成目的基因是以mRNA为模板 在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA 然后在DNA聚合酶作用下 合成双链DNA分子 蛋白质工程合成目的基因的过程是 根据目标蛋白质的氨基酸序列 推测相应的mRNA序列 然后按照碱基互补配对原则 推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序 再通过化学方法合成 2 PCR过程中需要酶 底物 模板 引物和能量等条件 3 目的基因和运载体结合 形成重组DNA 基因表达载体 4 在利用大肠杆菌作受体细胞时 需要先用Ca2 处理 使之成为感受态细胞 有利于其吸收重组DNA 分子 答案 1 逆转录 DNA聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸 2 引物 模板DNA 3 重组DNA 基因表达载体 4 使其成为感受态细胞 有利于吸收重组DNA分子 考向预测 1 以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段 分析回答问题 GC CG AATTC G GC CG CTTAA G 1 其中 和 是由一种限制酶切割形成的 末端 两者要重组成一个DNA分子 所用DNA连接酶通常是 2 和 是由另一种限制酶切割形成的 末端 两者要形成重组DNA片段 所用DNA连接酶通常是 解析 1 根据题意和图示分析可知 和 是由一种限制酶切割形成的平末端 两者要重组成一个DNA分子 所用DNA连接酶通常是T4DNA连接酶 形成磷酸二酯键 2 和 是由另一种限制酶切割形成的黏性末端 两者要形成重组DNA片段 所用DNA连接酶通常是E coliDNA连接酶 答案 1 平 T4DNA连接酶 2 黏性 E coliDNA连接酶 2 质粒是基因工程中最常用的载体 质粒上有标记基因 如下图所示 通过标记基因可推知外源基因插入的位置 插入位置不同 细菌在培养基上的生长情况也不同 下图表示外源基因的插入位置 插入点有a b c 1 质粒的基本组成单位是 2 将细菌放在含有四环素 氨苄青霉素的培养基中培养 属于基因工程操作中的 步骤 设计实验探究外源基因插入的位置 3 步骤 将导入外源基因的细菌进行培养 产生大量细菌 分组 将细菌平均分成两组并标号为1 2 培养 将第1组细菌放入 中培养 将第2组细菌放入 中培养 观察并记录结果 4 预测实验结果及结论 若1组 2组均能正常生长 则外源基因插入点是 若1组能正常生长 2组不能生长 则外源基因插入点 是 若1组不能生长 2组能正常生长 则外源基因插入点 是 解析 1 质粒是小型环状DNA分子 其基本组成单位是脱氧核苷酸 2 抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因都属于标记基因 其目的是便于目的基因的检测与鉴定 3 分别将导入外源基因的细菌放在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基中进行培养 观察能否生长 4 若目的基因插入a点 则受体细胞既具有抗四环素的能力 又具有抗氨苄青霉素的能力 若目的基因插入b点 则受体细胞只具有抗四环素的能力 若目的基因插入c点 则受体细胞只具有抗氨苄青霉素的能力 据此可判断目的基因插入的位置 答案 1 脱氧核苷酸 2 目的基因的检测与鉴定 3 含氨苄青霉素的培养基 含四环素的培养基 4 a c b 考点二 基因工程的基本操作程序 考点梳理 1 目的基因的获取 1 目的基因 主要是编码蛋白质的结构基因 人类所需的 2 获取方法 说明 基因文库相当于某种生物的基因仓库 储存着大量该物种的基因 2 基因表达载体的构建 重组质粒的构建 1 构建步骤 2 构建载体主要考虑的因素 具有选择性标记基因 如抗生素抗性基因 以便选择出 真正的转基因生物 用作载体的质粒的插入部位前须有启动子 后须有终止 子 使用与获取目的基因相同的限制酶 这样形成的黏性末 端碱基之间互补 便于连接 3 将目的基因导入受体细胞的方法 4 目的基因的检测与鉴定 高考探究 考向 基因工程的基本操作程序 典例3 2015年海南卷 在体内 人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链 此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原 进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后 产生A B两条肽链 再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素 目前 利用基因工程技术可大量生产胰岛素 回答下列问题 1 人体内合成前胰岛素原的细胞是 合成胰高血糖素的细胞是 2 可根据胰岛素原的氨基酸序列 设计并合成编码胰岛素原的 序列 用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体 再经过细菌转化 筛选及鉴定 即可建立能稳定合成 的基因工程菌 3 用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时 培养液无抗原 抗体反应 菌体有抗原 抗体反应 则用该工程菌进行工业发酵时 应从 中分离 纯化胰岛素原 胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素 解析 1 由题意可知 前胰岛素原在细胞内经加工后成为胰岛素 人体合成胰岛素的细胞是胰岛B细胞 所以合成前胰岛素原的细胞也是胰岛B细胞 合成胰高血糖素的细胞是胰岛A细胞 2 根据胰岛素原的氨基酸序列 可设计并合成编码胰岛素原的DNA序列 即目的基因 用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体 再经过细菌转化 筛选及鉴定 即可建立能稳定合成人胰岛素原的基因工程菌 3 根据题意 培养液无抗原抗体反应 菌体有抗原 抗体反应 所以用该工程菌进行工业发酵时 应从菌体中分离 纯化胰岛素原 经酶处理便可转变为胰岛素 答案 1 胰岛B细胞 胰岛A细胞 2 DNA 胰岛素原 3 菌体 基因工程操作过程中的四个注意点 1 限制酶剪切目的基因与质粒的次数不同 获取一个目的基因需限制酶剪切2次 共产生4个黏性末端或平末端 切割质粒则只需限制酶剪切1次 因为质粒是环状DNA分子 而目的基因在DNA分子链上 2 切割目的基因和载体并非只能用同一种限制酶 如果用两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同时 在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来 3 目的基因的插入点不是随意的 基因表达需要启动子与终止子的调控 所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位 4 基因工程操作过程中只有第三步没有碱基互补配对现象 第一步存在于用逆转录法等获得DNA时 第二步存在于黏性末端连接时 第四步存在于检测分子水平杂交时 考向预测 3 2017年新课标 卷 几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分 几丁质酶可催化几丁质水解 通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内 可增强其抗真菌病的能力 回答下列问题 1 在进行基因工程操作时 若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA 常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料 原因是 提取RNA时 提取液中需添加RNA酶抑制剂 其目的是 2 以mRNA为材料可以获得cDNA 其原理是 3 若要使目的基因在受体细胞中表达 需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞 原因是 答出两点即可 4 当几丁质酶基因和质粒载体连接时 DNA连接酶催化形 成的化学键是 5 若获得的转基因植株 几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中 抗真菌病的能力没有提高 根据中心法则分析 其可能的原因是 解析 1 在进行基因工程操作时 若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA 常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料 原因是嫩叶组织细胞易破碎 提取RNA时 提取液中需添加RNA酶抑制剂 其目的是防止RNA降解 2 以mRNA为材料可以获得cDNA 其原理是在逆转录酶的作用下 以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA 3 若要使目的基因在受体细胞中表达 需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞 原因是目的基因无复制原点 目的基因无表达所需启动子和终止子 4 当几丁质酶基因和质粒载体连接时 DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键 5 若获得的转基因植株 几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中 抗真菌病的能力没有提高 根据中心法则分析 其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常 答案 1 嫩叶组织细胞易破碎 防止RNA降解 2 在逆转录酶的作用下 以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA 3 目的基因无复制原点 目的基因无表达所需启动子 4 磷酸二酯键 5 目的基因的转录或翻译异常 4 将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞 并培育成富含赖氨酸的玉米植株 如下图 请回答下列问题 1 过程为构建基因表达载体 需用 切割目的基因 基因表达载体的组成 除了目的基因外 还必须有 2 过程为把重组质粒导入土壤农杆菌 首先必须用 处理土壤农杆菌 使土壤农杆菌转变为感受态 然后将 放在缓冲液中混合培养完成转化过程 3 目的基因在玉米植株体内稳定遗传的关键是 这需要通过检测才能知道 检测采用的方法是 4 过程为将玉米细胞培育成植株 该过程所用培养基中除添加营养物质外 还需要添加 填植物激素 添加植物激素的目的是诱导外植体发生 两者连接起来 2 受体细胞为农杆菌 需用Ca2 处理农杆菌 解析 1 构建基因表达载体时 需用同种限制酶分别切割载体和目的基因 产生相同的黏性末端 再用DNA连接酶把 使农杆菌转变为感受态 然后将重组质粒和感受态细胞放在缓冲液中完成转化过程 3 目的基因在玉米植株体内稳定遗传的关键是目的基因插入到受体细胞的染色体DNA分子上 可通过DNA分子杂交技术进行检测 4 植物组织培养过程中培养基中需要添加的植物激素是生长素和细胞分裂素 生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂 脱分化和再分化的关键性激素 答案 1 限制酶 启动子 终止子 标记基因 2 Ca2 重组质粒和感受态细胞 DNA 3 目的基因插入到受体细胞的染色体DNA分子上分子杂交技术 4 生长素和细胞分裂素 脱分化和再分化 考点三 基因工程的应用 生物技术的安全性及蛋白质工程 考点梳理 1 基因工程的应用 1 基因工程的应用举例 2 基因工程药物 来源 主要来自转基因的工程菌 也可来自各类生物反 应器 成果 细胞因子 抗体 疫苗 激素等 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 2 生物技术的安全性和伦理问题 1 转基因生物的优缺点 2 试管婴儿与克隆人 试管婴儿和设计试管婴儿的比较 a 不同点 设计试管婴儿在胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因诊断 试管婴儿不需进行遗传学诊断或基因诊断 图中 是试管婴儿的培育过程 是设计试管婴儿的培育过程 应用 试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题 设计试 管婴儿主要用于白血病 贫血症等疾病的治疗 b 相同点 都是体外受精 并进行体外早期胚胎培养 都 要经过胚胎移植 都属于有性生殖 治疗性克隆和生殖性克隆的比较 3 生物武器的特点及传播途径 特点 a 传染性强 b 污染面广 危害时间长 c 难以防 治 d 具有一定的潜伏期 e 受自然条件影响大 传播途径 a 经食物和水传播 b 空气传播 c 接触传播 d 虫媒传播 e 病原体直接传播 3 蛋白质工程 1 蛋白质工程的流程图 2 基因工程和蛋白质工程的比较 续表 高考探究 考向1 基因工程的应用 典例4 2016年宁夏银川一模 人们预防与诊疗传染性疾病经常使用疫苗和抗体 已知禽流感传染性疾病的病原体为一种RNA病毒 该病毒表面的A蛋白为主要抗原 相应疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图所示 1 过程 代表基因工程操作步骤中的 基因工程的核心步骤是 填序号 该过程所需的工具酶有 2 通过过程 获得的X称为 3 对健康人进行该传染病免疫预防时 可选用图中基因工程生产的 制备疫苗 对该传染病疑似患者确诊时 可以从疑似患者体内分离出病毒 与已知病毒进行 比较 或用图中的 进行特异性结合检测 解析 1 分析图解 过程表示逆转录 过程表示目的基因的获取 过程表示构建基因表达载体 基因工程的核心步骤 过程表示向受体细胞导入目的基因 基因工程中所需的工具酶有限制酶和DNA连接酶 2 过程表示A蛋白 抗原 刺激B细胞 过程表示B细胞增殖分化为浆细胞 过程表示动物细胞的融合 获得所需的杂交瘤细胞 过程表示培养 提取单克隆抗体 3 可用作疫苗的是能使机体产生特异性免疫的抗原物质 由图可知应选A蛋白 确认该种病毒可将其与已知病毒进行核酸序列的比较 也可用抗原 抗体杂交法 即用制备的单克隆抗体与抗原发生特异性结合检测 限制酶和DNA连接酶 答案 1 目的基因的获取 2 杂交瘤细胞 核酸序列 或RNA序列等合理答案也可 抗A 3 A蛋白蛋白单克隆抗体 考向2 生物技术的安全性和伦理问题 典例5 2017年湖北模拟 如今 从土豆 草莓到西红柿 各种各样的转基因产品已经潜入寻常百姓家 更有资料显示 我国餐桌上有50 以上的大豆色拉油属于转基因食品 然而近年来 有关转基因食品是否影响健康的争论不绝于耳 例如 1999年 美国康奈尔大学Losey等人将转Bt基因 苏云金牙孢杆菌杀虫晶体蛋白基因 玉米花粉撒在苦芭菜上 喂食黑脉金斑蝶4天后死亡率达44 而对照组无一死亡 研究者认为该转基因玉米对非靶生物有毒 1 转基因作物大面积种植已经有若干年 食用转基因食品的人群数以亿计 至今没有转基因食品不安全的任何实例 转基因食品是安全的 试分析原因 2 自1983年转基因作物在美国问世以来 用生物技术改造农产品的研究与应用进展飞快 2001年全球转基因作物的种植面积达到了5000万公顷 请分析 转基因产品到底有什么优势 3 你是怎样理解转Bt基因 苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白 基因 玉米花粉对非靶生物是有毒的 4 有人认为转基因生物会造成基因污染 危害生态系统的 稳定性 你是怎样理解的 答案 1 转基因食物被煮熟之后 细胞就被破坏了 进入人肠胃系统后 基因被消化成小分子物质而失去遗传作用 只要合理即可 2 可缩短育种时间 可定向改造生物的性状 可提 高粮食产量 解决粮食问题 3 转Bt基因玉米在培育过程中没有对所有的生物进行毒 性检测实验 在逻辑判断上属于不完全归纳 4 转基因生物中所含的外源基因可能会通过杂交在环境中传递 由此产生的超级杂草 超级害虫以及其他超级动物等 可能会使得生物多样性受到破坏等 只要合理即可 考向3 蛋白质工程 典例6 2015年新课标 卷 已知生物体内有一种蛋白质 P 该蛋白质是一种转运蛋白 由305个氨基酸组成 如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸 240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸 改变后的蛋白质 P1 不但保留P的功能 而且具有了酶的催化活性 回答下列问题 1 从上述资料可知 若要改变蛋白质的功能 可以考虑对蛋白质的 进行改造 2 以P基因序列为基础 获得P1基因的途径有修饰 基因或合成 基因 所获得的基因在表达时是遵循中心法则的 中心法则的全部内容包括 的复制 以及遗传信息在不同分子之间的流动 即 3 蛋白质工程也被称为第二代基因工程 其基本途径是从预期蛋白质功能出发 通过 和 进而确定相对应的脱氧核苷酸序列 据此获得基因 再经表达 纯化获得蛋白质 之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定 解析 1 对蛋白质的氨基酸序列 或结构 进行改造 可达到改变蛋白质的功能的目的 2 以P基因序列为基础 获得P1基因 可以对P基因进行修饰改造 也可以用人工方法合成P1基因 中心法则的全部内容包括DNA的复制 RNA的复制 转录 翻译 逆转录 3 蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发 通过设计蛋白质结构和推测氨基酸的序列 推测相应的核苷酸序列 并获取基因 经表达的蛋白质 要对其进行生物功能鉴定 答案 1 氨基酸序列 或结构 2 P P1 DNA和RNA 或遗传物质 DNA RNA RNA DNA RNA 蛋白质 或转录 逆转录 翻译 3 设计蛋白质的结构 推测氨基酸的序列 功能 考向预测 5 SRY PCR是对移植前的人胚胎进行性别鉴定的技术 基 本操作程序如下 1 从被测胚胎的 中取出几个细胞 2 以Y染色体上SRY基因 性别决定基因 的一段序列作引物 用被测胚胎DNA作模板进行PCR扩增 根据SRY基因序列设计的引物长度一般为20 24个核苷酸 其长度不宜过短的原因主要是 两种引物中G C的含量相差不宜过大 原因主要是 3 最后可用放射性同位素标记的含有SRY基因的特异性DNA序列作 利用 技术检测扩增产物 如果某早期胚胎检测结果为阳性 则可判断该胚胎发育成的个体性别是 若该技术岗位上的操作人员为男性 要求一定要戴好手套 口罩和工作帽等 主要原因是 答案 1 滋养层 G C的含量 2 防止引物随机结合 或引物的特异性差 差别过大 低温复性温度难以统一 3 探针 DNA分子杂交 雄性 男操作员的SRY基因可 能污染样品 6 生物技术的迅猛发展挑战了原有的社会伦理道德秩序 引起了激烈的争论 1 支持者认为 克隆人是一项科学研究 应当有它内在的发展规律 允许有一定的发展 反对者则认为 克隆人冲击了现有的婚姻 家庭和两性关系等传统的伦理道德观念 克隆人是在人为地制造 都不健全的人 2 在针对克隆技术的争论中 我国政府态度明确 及时立法 规范了克隆技术的应用 我国明确禁止生殖性克隆人 一再重申四不原则 不赞成 不允许 不支持 任何生殖性克隆人的实验 3 设计试管婴儿与试管婴儿在技术手段上的区别是 前者的生殖方式上是 答案 1 心理上和社会地位上 2 不接受 3 多了胚胎移植前进行遗传诊断这一环节 有性生殖 7 2017年新课标 卷 真核生物基因中通常有内含子 而原核生物基因中没有 原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制 已知在人体中基因A 有内含子 可以表达出某种特定蛋白 简称蛋白A 回答下列问题 1 某同学从人的基因组文库中获得了基因A 以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A 其原因是 2 若用家蚕作为表达基因A的载体 在噬菌体和昆虫病毒两种载体中 不选用 作为载体 其原因是 3 若要高效地获得蛋白A 可选用大肠杆菌作为受体 因为与家蚕相比 大肠杆菌具有 答出两点即可 等优点 4 若要检测基因A是否翻译出蛋白A 可用的检测物质是 填 蛋白A的基因 或 蛋白A的抗体 5 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献 也可以说是基因工程的先导 如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示 那么 这一启示是 解析 1 基因A的编码区中有内含子和外显子 真核生物细胞中 内含子转录来的mRNA会被切除 而原核生物细胞内基因转录后不含内合子转录来的mRNA 无需切除 转录后直接表达 所以翻译形成的蛋白质不是蛋白A 2 由于噬菌体是专门寄生在细菌体内的病毒 无法侵染到真核生物家蚕细胞内 所以不能用噬菌体作为运载体 而家蚕属于昆虫 故可用昆虫病毒作为运载体 3 大肠杆菌作为受体菌具有繁殖周期短 易培养 产物易分离 不会造成基因污染等优点 4 检测目的基因是否表达的通常用抗原 抗体杂交技术 看是否出现杂交带 若出现则说明基因表达了 5 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献 不仅证明了生物的遗传物质是DNA 还证明了DNA可以从一种生物转移到另一种生物个体 答案 1 基因A有内含子 在大肠杆菌中 其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除 无法表达出蛋白A 2 噬菌体 噬菌体的宿主是细菌 而不是家蚕 3 繁殖快 容易培养 4 蛋白A的抗体 5 DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 8 人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选 利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如下图所示 1 图中的高血压相关基因作为 质粒作为 二者需用 切割后连接成重组载体 2 将该基因通过 法注入鼠的 细胞 3 子代大鼠如果检测出 和表现出 即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已在子代大鼠中成功表达 然后可用其建立高血压转基因动物模型 解析 1 图中的高血压相关基因是目的基因 质粒是该过程的运载体 二者必须用同一种限制酶进行切割才能露出相同的黏性末端 以便目的基因插入运载体 2 把目的基因导入动物细胞时 所用方法是显微注射法 受体细胞是受精卵 3 子代大鼠如果检测出相应的与高血压相关的蛋白质 说明在分子水平上目的基因成功表达 如果表现出高血压症状 则说明在个体水平上目的基因成功表达 答案 1 目的基因 载体 同一种限制酶 2 显微注射 受精卵 3 与高血压有关的蛋白质 高血压症状