高考生物第一轮复习知识拓展：6.41基因工程及其应用课件浙科版必修2

欢迎进入生物课堂 第四十一课时基因工程及其应用 考点一基因工程及其应用 基础知识整合 1 含义 1 操作对象 基因 2 过程 提取某种基因 导入另一种生物的细胞 3 目的 按照人们的意愿 定向改造生物的 2 原理 修饰 遗传性 状 基因重组 3 特点 1 可以在不同种生物间进行 即可以将一种生物控制优良性状的基因移植到另一种生物 2 可以按照人们的意愿直接地改造生物 培育出新品种 定向 4 基本工具 1 基因的 剪刀 指 具有 即一种限制酶只能识别一种 并在特定的位点上切割 2 基因的 针线 指 它能在脱氧核糖与磷酸之间形成一定的化学键 而互补的碱基之间是通过连接的 3 基因的运载体 常用的运载体有质粒 等 质粒主要存在于许多和等生物中 其作用是将外源基因送入受体细胞 限制性核酸内切酶 专一性 DNA分子 特定的核苷 酸序列 DNA连接酶 氢键 噬菌体 动植物病毒 细菌 酵母菌 5 基本步骤提取目的基因 将目的基因导入受体细胞 6 应用 1 作物育种 利用的方法 获得高产 稳产和具有的农作物 培育出具有各种抗逆性的作物新品种 如抗虫棉 2 药物研制 利用基因工程 培育转基因生物 利用转基因生物生产出各种高质量 低成本的药品 如 干扰素 等 3 环境保护 如利用转基因细菌有毒有害的化合物 吸收环境中的重金属 泄漏的石油 处理工业废水等 目的基因与运载体结合 目的基因的检测与鉴定 基因工程 优良品质 胰岛素 乙肝疫苗 降解 分解 5 基本步骤提取目的基因 将目的基因导入受体细胞 6 应用 1 作物育种 利用的方法 获得高产 稳产和具有的农作物 培育出具有各种抗逆性的作物新品种 如抗虫棉 2 药物研制 利用基因工程 培育转基因生物 利用转基因生物生产出各种高质量 低成本的药品 如 干扰素 等 3 环境保护 如利用转基因细菌有毒有害的化合物 吸收环境中的重金属 泄漏的石油 处理工业废水等 目的基因与运载体结合 目的基因的检测与鉴定 基因工程 优良品质 胰岛素 乙肝疫苗 降解 分解 一 基因工程的操作工具1 基因的 剪刀 限制性核酸内切酶 简称限制酶 1 分布 主要在微生物体内 2 特性 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并在特定的切点上切割DNA分子 3 实例 EcoR 限制酶能专一识别GAATTC序列 并在G和A之间将这段序列切开 4 切割结果 产生两个带有黏性末端的DNA片段 5 作用 基因工程中重要的切割工具 能将外来的DNA切断 对自己的DNA无损害 2 基因的 针线 DNA连接酶 1 催化对象 两个具有相同黏性末端的DNA片段 2 催化位置 脱氧核糖与磷酸之间的缺口 3 催化结果 形成重组DNA 3 常用的运载体 质粒 1 本质 小型环状DNA分子 2 作用 作为运载工具 将目的基因送到宿主细胞中去 用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制 3 条件 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制 有多个限制酶切点 有标记基因 二 基因工程操作的基本步骤 例1 在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中 下列操作错误的是 A 用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B 用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C 将重组DNA分子导入原生质体D 用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞 典例精析 A 解析 本题考查基因工程的操作过程 要想得到抗除草剂的转基因烟草 就应把具有相关抗性的基因导入到烟草细胞中 首先要用相同的限制酶切割目的基因和运载体 其次用DNA连接酶对这两者进行连接 形成重组载体 再把重组载体导入到烟草细胞中 最后把导入目的基因的细胞放在具有除草剂的培养基中进行选择性培养 能成功表达抗性基因的细胞被选择下来 就可培育成抗除草剂的转基因烟草了 例2 下列叙述符合基因工程概念的是 A B淋巴细胞与肿瘤细胞融合 杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因B 将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌 获得能产生人干扰素的菌株C 用紫外线照射青霉菌 使其DNA发生改变 通过筛选获得青霉素高产菌株D 自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上 B 解析 本题考查基因工程的知识 基因工程是指按照人们的愿望 进行严格的设计 并通过DNA重组和转基因等技术 赋予生物以新的遗传特性 进而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 B细胞与肿瘤细胞融合 属于细胞工程 用紫外线照射青霉菌 使其DNA发生改变 进而筛选出青霉素高产菌株 属于人工诱变 自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上 并没有进行人为的加工 不属于基因工程 课时练习四十三一 选择题 每小题只有一个正确选项 1 基因工程中 需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒 便于重组和筛选 已知限制酶 的识别序列和切点是 G GATCC 限制酶 的识别序列和切点是 GATC 根据图示判断下列操作正确的是 D A 目的基因和质粒均用限制酶 切割B 目的基因和质粒均用限制酶 切割C 质粒用限制酶 切割 目的基因用限制酶 切割D 质粒用限制酶 切割 目的基因用限制酶 切割 2 以下说法正确的是 A 目的基因是指重组DNA质粒B 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C 重组DNA所用的工具酶是限制酶 连接酶和运载体D 只要受体细胞中含有目的基因 目的基因一定能够表达 B 3 下列四个DNA分子 其黏性末端能互补配对的一组是 A B C D D 4 DNA连接酶的主要功能是 A DNA复制时母链与子链之间形成的氢键B 黏性末端碱基之间形成的氢键C 将两条DNA末端之间的缝隙连接起来 重新形成磷酸二酯键D 将碱基 脱氧核糖 磷酸之间的键连接起来 C 5 下列关于运载体的叙述中 错误的是 A 与目的基因结合后 实质上就是一个重组DNA分子B 对某种限制酶而言 最好只有一个切点 但还要有其他多种限制酶的切点C 目前最常用的有质粒 噬菌体和动植物病毒D 具有某些标记基因 便于对其进行切割 D 解析 运载体具有某些标记基因 便于对其进行检测和筛选 6 我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉 其抗虫基因来源于 A 普通棉的突变基因B 棉铃虫变异形成的致死基因C 寄生在棉铃虫体内的线虫基因D 苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因 D 7 下列关于基因工程的叙述 正确的是 A 基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因B 质粒是基因工程常用的运载体C 通常用一种限制性酶处理含目的基因的DNA 用另一种限制酶处理运载体D 为育成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 B 解析 目的基因是指人们所需要的具有某种特定功能的基因 A错误 通常用同一种限制酶处理含目的基因的DNA和运载体 以产生相同的黏性末端 C错误 导入抗除草剂基因时可以以体细胞为受体 D错误 8 某科学工作者把控制合成兔血红蛋白的信使RNA加入到大肠杆菌的提取液中 成功合成了兔的血红蛋白 这个事实说明 A 蛋白质合成是在核糖体上进行的B 各种生物共用一套遗传密码C 兔子和大肠杆菌的基因发生了重组D 兔子的基因发生了突变 解析 控制合成兔血红蛋白的信使RNA在大肠杆菌的提取液中能够表达 说明大肠杆菌识别信息和控制表达的方式与兔是一样的 进一步说明各种生物是共用一套遗传密码的 B 9 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 下列叙述不正确的是 A 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B 重组DNA分子中增加一个碱基对 不一定导致抗虫毒蛋白的毒性丧失C 抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递到近缘作物 从而造成基因污染D 基因非编码区对于抗虫基因在棉花细胞中的表达不可缺少 解析 转基因棉花是否有抗虫特性可通过检测棉花对害虫的抗性来确定 A 10 人们对种植转基因农作物的利弊有争论 正方认为种植转基因农作物对人类是有利的 反方认为种植转基因农作物是有潜在风险的 下列观点中支持正方的是 A 转基因农作物会产生毒性蛋白或过敏蛋白B 转基因农作物的扩散会威胁生物的多样性C 推广种植抗虫棉可减少农药的使用D 转基因生物可打破自然物种的原有界限 破坏生态系统的稳定性 C 11 下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化 图中依次表示限制性内切酶 DNA聚合酶 DNA连接酶 解旋酶作用的正确顺序是 A B C D C AaBB Aabb AABb aaBb 抗寒晚熟 3 小偃麦有蓝粒品种 如果有一蓝粒小偃麦变异株 籽粒变为白粒 经检查 其体细胞缺少一对染色体 这属于染色体变异中的数目变异 如果将这一变异小偃麦同正常小偃麦杂交 得到的F1代自交 请分别分析F2代中出现染色体数目正常与不正常个体的原因 F1代通过能产生 产生正常的F2代 产生不正常的F2代 减数分裂 正常与不正常的两 种配子 正常配子相互结合 不正常配子相互结合 正常配子与不正常配子 结合 4 除小偃麦外 我国也实现了普通小麦与黑麦的远缘杂交 普通小麦 六倍体 配子中的染色体数为21 配子形成时处于减数第二次分裂后期的每个细胞中的染色体数为 黑麦配子中的染色体数和染色体组数分别为7和1 则黑麦属于倍体植物 普通小麦与黑麦杂交 F1代体细胞中的染色体组数为 由此F1代可进一步育成小黑麦 42 二 4 13 2011重庆 拟南芥是遗传学研究的模式植物 某突变体可用于验证相关的基因的功能 野生型拟南芥的种皮为深褐色 TT 某突变体的种皮为黄色 tt 下图是利用该突变体验证油菜种皮颜色基因 Tn 功能的流程示意图 1 与拟南芥t基因的mRNA相比 若油菜Tn基因的mRNA中UGA变为AGA 其末端序列成为 AGCGCGACCAGACUCUAA 则Tn比t多编码 个氨基酸 起始密码子位置相同 UCA UAA为终止密码子 2 图中 应为 若 不能在含抗生素Kan的培养基上生长 则原因是 若 的种皮颜色为 则说明油菜Tn基因与拟南芥T基因的功能相同 2 重组质粒 重组DNA分子 重组质粒未导入 深褐色 3 假设该油菜Tn基因连接到拟南芥染色体并替换其中一个t基因 则 中进行减数分裂的细胞在联会时的基因为 同时 的叶片卷曲 叶片正常对叶片卷曲为显性 且与种皮性状独立遗传 用它与种皮深褐色 叶片正常的双杂合体拟南芥杂交 其后代中所占比例最小的个体表现为 取 的茎尖培养成16棵植株 其性状通常 填不变或改变 4 所得的转基因拟南芥与野生型拟南芥 填是或者不是 同一个物种 TnTntt 黄色正常 黄色卷曲 不变 是 解析 通过对基因工程和遗传知识相结合来考查学生对该部分知识的掌握 属中档题 较难 油菜Tn基因的mRNA中UGA变为AGA 而末端序列为 AGCGCGACCAGACUCUAA 在拟南芥中的UGA本是终止密码子不编码氨基酸 而在油菜中变为AGA可编码一个氨基酸 而CUC还可编码一个氨基酸 直到UAA终止密码子不编码氨基酸 假设油菜Tn基因连接到拟南芥染色体并替换其中一个t基因 注意拟南芥是指实验中的突变体tt 所以 转基因拟南芥基因型为Tnt 减数分裂联会时形成四分体是由于染色体进行了复制 基因也进行了复制 因而基因型为TnTntt 设 转基因拟南芥的叶片卷曲与正常叶是由B b基因控制 正常叶为显性 而该对性状与种皮性状为独立遗传 则这两对性状遵循基因的分离与自由组合定律 则 转基因拟南芥 双杂合拟南芥TntbbTtBb进行逐对分析 Tnt Tt 1 4TnT 1 4Tnt 1 4Tt 1 4tt由于Tn和T的功能相同 所以表示为3 4T 深褐色 1 4tt 黄色 bb Bb 1 2Bb 正常叶 1 2bb 卷曲叶 所以后代中有四种表现型 3 8种皮深褐色正常叶 3 8种皮深褐色卷曲叶 1 8种皮黄色正常叶 1 8种皮黄色卷曲叶 取 转基因拟南芥的茎尖培养为植物组织培养 为无性生殖 所以后代性状一般不变 排除基因突变 由上可知所得 转基因拟南芥Tnt和野生型拟南芥TT两个品种相当于发生基因突变 没有隔离 能杂交产生可育后代 因此是同一个物种 例 下图 列举了五种育种方法 请回答相关问题 1 第 种方法属于杂交育种 一般从F2开始选种 这是因为 2 在第 种方法中 我们若只考虑F1分别位于n对同源染色体上的n对等位基因 则利用其花药离体培育成的幼苗应有 种类型 3 第 种育种方法中使用秋水仙素的作用是促使染色体加倍 其作用机理是 从F2开始发生性状分离 2n 秋水仙素抑制细胞有丝分 裂时纺锤 丝 体的形成 4 第 种方法中发生的变异一般是基因突变 卫星搭载的种子应当选用萌动的 而非休眠的 种子 原因是 5 第 种方法培育的新生物个体可以表达甲种生物的遗传信息 该表达过程包括遗传信息的 此遗传工程得以实现的重要理论基础之一是所有生物在合成蛋白质的过程中 共用一套 密码子 解析 本例是综合考查杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种以及基因工程等几种育种的基础知识 属于常规的杂交育种 因为从F2开始发生性状分离 属于多倍体育种 是诱变育种 则是基因工程育种 方法归纳 一 根据 变异的来源 原理进行育种A 杂交育种 1 原理 基因重组 通过基因分离 自由组合或连锁交换 分离出优良性状或使各种优良性状集中在一起 2 方法 连续自交 不断选种 3 举例 杂交育种的图解法 略 4 特点 育种年限长 需连续自交不断择优汰劣才能选育出需要的类型 5 说明 该方法常用于 a 同一物种不同品种的个体间 b 植物体细胞杂交法 应用于亲缘关系较近的不同物种个体间 为了使后代可育 应做染色体加倍处理 得到的个体即是异源多倍体 如八倍体小黑麦的培育 萝卜和甘蓝杂交 若该生物靠有性生殖繁殖后代 则必须选育出优良性状的纯种 以免后代发生性状分离 若该生物通过无性生殖产生后代 那么只要得到该优良性状就可以了 纯种 杂种并不影响后代性状的表达 B 诱变育种 1 原理 基因突变 2 方法 用物理因素 如X射线 射线 紫外线 激光等 或化学因素 如亚硝酸 硫酸二乙酯 秋水仙素等 来处理生物 使其在细胞分裂间期DNA复制时发生差错 从而引起基因突变 3 举例 太空育种 青霉素高产菌株的获得 4 特点 提高了突变率 创造人类需要的变异类型 从中选择培育出优良的生物品种 但由于突变的不定向性 因此该种育种方法具有盲目性 5 说明 该种方法常用于微生物育种 农作物诱变育种等C 单倍体育种 详见第5章D 多倍体育种 详见第5章 二 依据 生物工程原理 进行育种A 利用 基因工程 育种 1 原理 DNA重组技术 属于 基因重组 范畴 2 方法 按照人们的意愿 把一种生物的个别基因复制出来 加以修饰改造 放到另一种生物的细胞里 定向地改造生物的遗传性状 3 举例 能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得 抗虫棉 转基因动物等 4 特点 目的性强 育种周期短 5 说明 对于微生物来说 该项技术须与发酵工程密切配合 才能获得人类所需要的产物 B 利用 细胞工程 育种 三 利用植物激素进行育种A 原理 适宜浓度的生长素可以促进子房发育为果实B 方法 在未授粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液 子房就可以发育成无子果实 C 举例 无子番茄的培育D 特点 由于生长素所起的作用是促进果实的发育 并不能导致植物的基因型改变 所以该种变异类型是不遗传的 E 说明 该种方法适用于植物 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全