生物第十單元 現(xiàn)代生物科技 第36講 基因工程與生物技術(shù)的安全性和倫理問題 北師大版

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1、第36講基因工程與生物技術(shù)的安全性和倫理問題第十單元 現(xiàn)代生物科技專題考綱要求考綱要求1.基因工程的誕生()。2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))()。3.基因工程的應用()。4.蛋白質(zhì)工程()。5.轉(zhuǎn)基因生物的安全性()。6.生物武器對人類的威脅()。7.生物技術(shù)中的倫理問題()。考點一基因工程的基本原理和操作技術(shù)考點三生物技術(shù)的安全性和倫理問題考點二基因工程的操作過程與應用及蛋白質(zhì)工程矯正易錯強記長句重溫高考 演練模擬內(nèi)容索引課時作業(yè)基因工程的基本原理和操作技術(shù)考點一1.基因工程的概念基因工程的概念基因工程也叫DNA重組技術(shù)，它是在 水平上進行的一種外科手術(shù)式的遺傳操作，采取類似于工程

2、建設的方式，按照 的藍圖，借助于 的技術(shù)，將某種生物的 提取出來，在 進行加工改造或重新組合，再轉(zhuǎn)移到另一種生物中去，從而 地改變生物的 ，創(chuàng)造出新型的生物。知識梳理分子預先設計實驗室基因或基因組生物體外定向遺傳特性2.基因工程研究的理論基礎基因工程研究的理論基礎(1)分子基礎：在20世紀40年代證實了DNA是主要的遺傳物質(zhì)，它是_的攜帶者；DNA是生物大分子， 是DNA分子上具有遺傳功能的DNA片段。(2)重組基礎：在20世紀50年代確立了DNA的 構(gòu)型，遵循 原則，DNA進行 復制，從而解決了基因的自我復制和世代交替問題。(3)轉(zhuǎn)移基礎：在20世紀60年代，相繼提出了“ 法則”和操縱子學說

3、，成功地破譯了 ，闡明了遺傳信息的流動與表達機制。遺傳信息基因雙螺旋堿基互補半保留中心遺傳密碼3.基因工程操作技術(shù)的突破基因工程操作技術(shù)的突破(1)DNA分子的切割技術(shù)限制性內(nèi)切酶特點：a.會識別DNA上某種核苷酸的 和位置。b.能在這個位置上將DNA分子 。例子：限制性內(nèi)切酶EcoR只能識別 序列的位點，并且在 之間將這段序列切開。黏性末端：被限制性內(nèi)切酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個 的核苷酸，它們之間正好是互補配對的。與基因的位置關(guān)系：用限制性內(nèi)切酶可以 地切下一個或幾個基因，正好符合基因工程的要求。存在：主要存在于 中。序列一刀兩斷GAATTCG和A伸出完整微生物(2)DNA分子

4、的連接技術(shù)DNA連接酶作用：能在 之間“架起橋梁”，把它們連接起來。特點：只要在同一種限制性內(nèi)切酶切割的兩種DNA片段中加上這種_ ，它就會把片段縫合得天衣無縫。兩個DNA片段的末端DNA連接酶(3)DNA分子的運載工具條件：第一，運載體必須是一種能夠自我復制的 分子，能夠比較自由地進出細胞。第二，能使帶進去的DNA在 進行復制，并且仍然保持 的特性。第三，作為載體最好具有某些簡單的特性，如 、免疫性等。種類： 、 和動植物病毒。細菌質(zhì)粒：它是細菌 外的一種很小的環(huán)狀DNA分子。它不僅能進行 ，還帶有某種 ，能在細胞之間鉆進穿出。鑲嵌上一段_ 的質(zhì)粒，就成為一個“雜種質(zhì)?！?。雜種質(zhì)粒進入細胞后

5、，便能出色地完成基因工程師交給它的使命在新的宿主細胞里繁殖并發(fā)揮作用，使受體細胞產(chǎn)生相應的 。較小的DNA細胞里面原有抗藥性質(zhì)粒 噬菌體染色體自我復制抗性基因外來DNA片段表達產(chǎn)物深化深化拓展拓展運載體上標記基因的作用運載體上標記基因的作用 運載體上的標記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉(zhuǎn)入的受體細胞沒有抵抗相關(guān)抗生素的能力。當含有抗生素抗性基因的運載體進入受體細胞后，抗性基因在受體細胞內(nèi)表達，使受體細胞能夠抵抗相應抗生素，所以在受體細胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以只保留轉(zhuǎn)入運載體的受體細胞，原理如下圖所示：1.有關(guān)工具酶的判斷(1)限制性內(nèi)切酶只能用于切割目的基因( )(2)切

6、割質(zhì)粒的限制性內(nèi)切酶均能特異性地識別6個核苷酸序列( )(3)DNA連接酶能將兩堿基間通過氫鍵連接起來( )(4)限制性內(nèi)切酶也可以識別和切割RNA( )(5)限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶和質(zhì)粒是基因工程中常用的三種工具酶( )?？蓟A診斷常考基礎診斷2.有關(guān)載體的判斷(1)運載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標記基因()(2)每個質(zhì)粒DNA分子上至少含一個限制性內(nèi)切酶識別位點()(3)質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子，是基因工程常用的運載體()(4)運載體的作用是將攜帶的目的基因?qū)胧荏w細胞中，使之穩(wěn)定存在并表達()(5)外源DNA必須位于重組質(zhì)粒的啟動子和終止子之間才能進行復制()教材熱點拓展教

7、材熱點拓展下圖中的圖1和圖2分別表示的是EcoR限制性內(nèi)切酶和Sma限制性內(nèi)切酶的作用示意圖，據(jù)圖分析：(1)請說出EcoR限制性內(nèi)切酶和Sma限制性內(nèi)切酶識別的堿基序列及切割的位點。提示提示EcoR限制性內(nèi)切酶識別的堿基序列是GAATTC，切割位點在G和A之間；Sma限制性內(nèi)切酶識別的堿基序列是CCCGGG，切割位點在G和C之間。(2)以上實例說明限制性內(nèi)切酶有何特性？提示提示說明限制性內(nèi)切酶具有專一性。提示命題點一工具酶的應用分析命題點一工具酶的應用分析1.下圖是表達新基因用的質(zhì)粒的示意圖，若要將目的基因插入到質(zhì)粒上的A處，則切割基因時可用的是 A.Hind B.EcoRC.EcoB D.

8、Pst命題探究答案解析解析解析A處有3處(BamH、EcoB、Cla)限制性內(nèi)切酶的切點，只有使用EcoB限制性內(nèi)切酶切割時，才能讓目的基因插入到A處且使原有基因失活。2.用限制性內(nèi)切酶EcoR單獨切割某普通質(zhì)粒，可產(chǎn)生14 kb(1 kb即1 000個堿基對)的長鏈，而同時用限制性內(nèi)切酶EcoR、Mbo聯(lián)合切割該質(zhì)粒，可得到三種長度的DNA片段，見下圖(其中*表示EcoR限制性內(nèi)切酶切割后的一個黏性末端)。 若用Mbo限制性內(nèi)切酶單獨切割該普通質(zhì)粒，則產(chǎn)生的DNA片段的長度為 A.2.5和5.5 B.2.5和6C.5.5和8 D.6和8答案解析解析解析依圖示可知，該質(zhì)粒上有1個EcoR限制性

9、內(nèi)切酶的切點、2個Mbo限制性內(nèi)切酶的切點，故用限制性內(nèi)切酶Mbo單獨切割該質(zhì)粒時，將產(chǎn)生長度為6和8的兩種片段。3.(2016全國，40改編)圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三種限制性內(nèi)切酶的識別序列與切割位點，圖(b)為某種表達載體的示意圖(運載體上的EcoR、Sau3A的切點是唯一的)。根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題：(1)經(jīng)BamH酶切后得到的目的基因可以與上述表達載體被_酶切后的產(chǎn)物連接，理由是_。答案兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端解析解析解析分析圖(a)可知，限制性內(nèi)切酶Sau3A與BamH切割DNA后形成的黏性末端相同，故經(jīng)這

10、兩種酶切割得到的產(chǎn)物可以用DNA連接酶進行連接。Sau3A(2)若某人利用圖(b)所示的表達載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子，如圖(c)所示。這三種重組子中，不能在宿主細胞中表達目的基因產(chǎn)物的有_，不能表達的原因是_ _。答案 甲、丙 甲中目的基因插入在啟動子的上游，丙中目的基因插入在終止子的下游，二者的目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄解析解析解析構(gòu)建基因表達載體時，為保證目的基因能在宿主細胞中成功表達，目的基因應插入在啟動子和終止子之間，據(jù)此可判斷甲、丙均不符合要求，目的基因均不能表達。(3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶，常見的有_ _和_，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的

11、是_。答案T4DNA連接酶解析解析解析常見的DNA連接酶有EcoliDNA連接酶和T4DNA連接酶，其中T4DNA連接酶既能連接黏性末端又能連接平末端。EcoliDNA連接酶T4DNA連接酶方法方法鏈接鏈接限制性內(nèi)切酶的選擇方法限制性內(nèi)切酶的選擇方法 根據(jù)目的基因兩端的限制性內(nèi)切酶切點確定限制性內(nèi)切酶的種類。(1)應選擇切點位于目的基因兩端的限制性內(nèi)切酶，如圖甲可選擇Pst。(2)不能選擇切點位于目的基因內(nèi)部的限制性內(nèi)切酶，如圖甲不能選擇Sma。(3)為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不同的限制性內(nèi)切酶切割目的基因和質(zhì)粒，如圖甲也可選擇用Pst和EcoR兩種限制性內(nèi)切酶(但要確

12、保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切點)。命題點二運載體的應用分析命題點二運載體的應用分析4.質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體，它存在于許多細菌體內(nèi)。質(zhì)粒上有標記基因如圖所示，通過標記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉(zhuǎn)移成功。外源基因插入的位置不同，細菌在培養(yǎng)基上的生長情況不同，如圖表示外源基因插入位置(插入點有a、b、c)，請根據(jù)表中提供細菌的生長情況，推測三種重組后細菌的外源基因插入點，正確的一組是 項目細菌在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長情況細菌在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長情況能生長能生長能生長不能生長不能生長能生長A.是c；是b；是aB.是a和b；是a；是bC.是a和b；是b；是aD.是c；是a；是b答案解

13、析項目細菌在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長情況細菌在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長情況能生長能生長能生長不能生長不能生長能生長解析解析第組中重組后細菌能在含氨芐青霉素和含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長，說明抗氨芐青霉素基因和抗四環(huán)素基因沒有被破壞，因此外源基因插入點是c。第組中重組后細菌能在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長，說明抗氨芐青霉素基因沒有被破壞；細菌不能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長，說明抗四環(huán)素基因被破壞，因此外源基因插入點是b。第組重組后細菌不能在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長，說明抗氨芐青霉素基因被破壞；細菌能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長，說明抗四環(huán)素基因沒有被破壞，因此外源基因插入點是a。5.(2016全國，40) 某一質(zhì)粒運載體

14、如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導致相應的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒運載體用BamH酶切后，與用BamH酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進行連接反應，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌，結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒運載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}：(1)質(zhì)粒運載體作為基因工程的工具，應具備的基本條件有_ _(答出兩點即可)，而作為基因表達載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。答案解析解析解析質(zhì)粒作為運載體應具備

15、的基本條件有：能自我復制、具有標記基因、含有一個至多個限制性內(nèi)切酶切割位點等。 能自我復制、具有標記基因(2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進行篩選，在上述四種大腸桿菌細胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的，其原因是_ _；并且_ 和_的細胞也是不能區(qū)分的，其原因是_。在上述篩選的基礎上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌的單菌落，還需使用含有_的固體培養(yǎng)基。答案解析 二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長 含有質(zhì)粒運載體 含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或答含有重組質(zhì)粒) 二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長 四環(huán)素解析解析由題意可知，未被

16、轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞中均不含有氨芐青霉素抗性基因，所以在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上均不能生長。質(zhì)粒運載體上含有氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因，插入了目的基因的重組質(zhì)粒中僅含有氨芐青霉素抗性基因，所以含有質(zhì)粒運載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的細胞均能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長，但前者可以在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長而后者不能，所以可用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基，篩選出含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落。(3)基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為運載體，其DNA復制所需的原料來自于_。答案解析解析解析噬菌體屬于病毒，病毒增殖過程中所需的原料、酶等均來自于受體細胞。受體細胞基因

17、工程的操作過程與應用及蛋白質(zhì)工程考點二1.基因工程的操作程序基因工程的操作程序(一)目的基因的獲得目的基因的含義：是指人們 的基因，如抗蟲基因、抗病基因等。(1)化學合成法含義：是指利用 直接合成基因。適用范圍：主要適用于 核苷酸序列的、相對分子質(zhì)量 的目的基因的制備。知識梳理所需要的進行研究化學反應已知較小(2)從基因組中直接分離法“鳥槍法”分離基因的主要步驟a.提取基因組的DNA，然后進行“散彈射擊”， 即用 或其他機械方法將完整的雙鏈DNA分子 適當長度的片段。b.把上述片段連接到合適的 上，通過 分別轉(zhuǎn)入不同的受體細胞中，使外源DNA隨著運載體的復制而復制，從而進行 的增殖。c.采取合

18、適的方法，對含有外源DNA片段的受體細胞進行 ，找出目的基因所在的運載體。限制性內(nèi)切酶隨機切割成運載體運載體目的基因檢測由于真核生物基因組較大，分離目的基因時，往往要根據(jù)已獲得的信息，采用很多綜合的分子生物學技術(shù)。例如：利用 直接擴增目的基因；也可以利用 法，合成雙鏈DNA，從而獲得所需要的目的基因。DNA擴增儀(PCR儀)反轉(zhuǎn)錄相關(guān)視頻(二)基因表達載體的構(gòu)建(1)方法用 去切割質(zhì)粒和目的基因。在 的作用下，有切口的質(zhì)粒就會與同樣末端的目的基因連接在一起。(2)結(jié)果：形成一個含有目的基因的新環(huán)狀質(zhì)粒DNA分子 。(3)原因：把目的基因包裝一下，就很容易逃過受體細胞的防御系統(tǒng)，免遭“滅頂之災”

19、。同一種限制性內(nèi)切酶DNA連接酶表達載體(三)目的基因的導入根據(jù)受體和運載體的類型不同，所采取的導入方法也往往不一樣。目前經(jīng)常使用的目的基因?qū)敕椒ㄓ校?1)花粉管通道法含義：指外源基因利用植物受精后花粉萌發(fā)形成的花粉管通道進入受體細胞，借助天然的種胚系統(tǒng)形成含有目的基因的種胚。導入外源基因有如下兩種方法： 法、 法。優(yōu)點：基本上適用于 植物，并且操作 。缺點： ，且后代的遺傳情況較復雜。柱頭滴加花粉粒攜帶任何開花簡便工作效率較低(2)氯化鈣法運載體與受體細胞：運載體是 ，受體細胞是 。原理：受體細胞經(jīng)過一定濃度的氯化鈣處理后， 的通透性會發(fā)生變化，可以允許含有目的基因的運載體分子進入感受態(tài)細

20、胞。優(yōu)點：這一方法也是 的常用方法，在很短的時間內(nèi)，就可以獲得大量的目的基因及目的基因的表達產(chǎn)物。大腸桿菌細胞膜質(zhì)粒擴增表達載體(3)農(nóng)桿菌介導的遺傳轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌：是一種 細菌，它侵染植物細胞后，會使植物組織形成 。介導的原理：a.質(zhì)粒上的一段DNA能夠從一個細胞轉(zhuǎn)移到另一個細胞，這段DNA被稱為 ，它包含有 和_ ，而且可以插入植物基因組，引起植物細胞的變化。b.由于T-DNA轉(zhuǎn)移頻率很高，而且Ti質(zhì)粒上可插入幾百至幾千個堿基大小的DNA片段，因此可以利用這種天然的遺傳轉(zhuǎn)化體系，將 到植物細胞。優(yōu)點： 高、成本低、操作簡單，而且轉(zhuǎn)基因后代的遺傳組成 。土壤腫瘤 轉(zhuǎn)化DNA(T-DNA) 生長

21、素基因 細胞分裂素基因目的基因轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化頻率比較容易分析(4)基因槍法原理：將連接到運載體上的目的基因的 與 共同保溫，使DNA吸附于 ，然后，在一個真空的小室中，利用高壓放電將帶有基因的金粉或鎢粉轟擊進入受體，實現(xiàn)轉(zhuǎn)基因的目的。DNA溶液金粉或鎢粉金屬顆粒表面(四)目的基因的檢測與表達產(chǎn)物的測定(1)形態(tài)檢測如果目的基因的表達產(chǎn)物具有明顯的表型性狀，可以根據(jù)_來判斷目的基因是否表達。如果目的基因的表達產(chǎn)物沒有明顯的表型，可以通過 的表達情況來檢測目的基因的表達。目標性狀的有無報告基因(2)分子檢測PCR檢測a.含義：根據(jù)目的基因的序列設計引物，采用PCR技術(shù)對目的基因進行擴增，如果能擴增出 ，

22、說明目的基因已整合到受體細胞中。b.實例：對除草劑基因的檢測，就可以根據(jù) 的序列設計引物，然后提取受體細胞的基因組DNA，進行PCR擴增，根據(jù) ，判斷目的基因是否整合到受體生物基因組中。目的基因片段除草劑基因電泳擴增條帶的有無分子雜交檢測a.方法：把 進行放射性同位素標記或進行生物素熒光標記，用 作探針，與受體生物的 進行雜交。b.結(jié)果預測：如果有雜交斑點，說明 已經(jīng)被導入受體細胞內(nèi)，反之，則說明目的基因沒有進入受體細胞中。目的基因片段標記好的基因片段基因組DNA目的基因2.基因工程的應用及產(chǎn)業(yè)化前景基因工程的應用及產(chǎn)業(yè)化前景(一)植物基因工程成果(1)突破了傳統(tǒng)雜交育種的局限性轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應

23、用：科學家發(fā)現(xiàn)，在一些野生品種和非栽培品種中，存在著很多優(yōu)質(zhì)、抗逆的性狀，但是不同物種之間存在著天然的 ，遠緣雜交不育。 技術(shù)可以實現(xiàn)不同物種之間的基因轉(zhuǎn)移，克服這一障礙。實例：科學家利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，把 基因引入煙草和馬鈴薯，培育出了抗病毒的煙草和馬鈴薯。生殖障礙抗病毒轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因技術(shù)優(yōu)點：通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)大大擴展了可利用 ，克服了遠源種及種間雜交不育或不能雜交的障礙，使得生物界存在的抗病蟲害基因、優(yōu)良的品質(zhì)基因等都可以重組到 上，并使之在植物體內(nèi)遺傳和表達，從而培育出優(yōu)良的品種，同時還縮短了 ，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來廣闊前景。(2)開辟了生產(chǎn)疫苗的新途徑科學家培育出一種可以生產(chǎn) 的轉(zhuǎn)基因胡蘿卜，通過生

24、吃或者榨汁食用，就可以達到接種疫苗的效果，簡便易行。但該方法還需進一步試驗來驗證疫苗的療效及安全性?；虻姆N類乙肝疫苗育種周期植物染色體(二)動物基因工程成果(1)改良畜禽經(jīng)濟性狀的新思路新思路：通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，可使受體動物合成 ，或改變動物的 系統(tǒng)，進而促進動物生長、提高飼料的利用效率等。實例：1985年，科學家第一次將人的 基因?qū)胴i的受精卵獲得成功，轉(zhuǎn)基因豬與同窩非轉(zhuǎn)基因豬比較，生長速度和飼料利用效率顯著提高。(2)動物生物反應器為醫(yī)藥事業(yè)開辟了新途徑目前利用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)基因藥物，最理想的表達場所是乳腺，因為乳腺是一個 ， 不進入體內(nèi)循環(huán)，不會影響到轉(zhuǎn)基因動物本身的生理代謝反應。某些必

25、需的氨基酸外分泌器官生長激素生長調(diào)節(jié)乳汁(三)基因治療(1)基因治療的基本原理含義：是將 的基因通過某種運載體導入人體細胞中有缺損或有變異基因的部位，并使 在有機體內(nèi)有效表達，達到防治疾病的目的。治療策略及程序主要包括目的基因的 、運載體的選擇， 、目的基因進入靶細胞的方式及 。(2)基因治療的成績及展望基因治療的概念在不斷擴展，不再局限于用正?；蛱鎿Q體內(nèi)的異?；?，還可以導入人體內(nèi) ，對人體的生理代謝進行調(diào)節(jié)。健康和正常靶細胞的選擇選擇和制備目的基因外源基因表達的檢測沒有的基因3.蛋白質(zhì)工程的誕生蛋白質(zhì)工程的誕生(1)蛋白質(zhì)工程的含義：根據(jù)蛋白質(zhì)的 與生物活性以及結(jié)構(gòu)與功能之間的相互關(guān)系，

26、利用 的手段，按照人類自身的需要， 地改造天然的蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造新的、自然界不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子。(2)改造和設計蛋白質(zhì)的方法：一種是 法，即利用多肽合成儀，從組成蛋白質(zhì)的第一個氨基酸合成起，合成一種全新的蛋白質(zhì)；另一種是 手段，對負責編碼某種蛋白質(zhì)的基因進行設計，合成出更符合人們要求的蛋白質(zhì)。精細結(jié)構(gòu)基因工程定向多肽合成采用基因工程4.蛋白質(zhì)工程的研究與應用蛋白質(zhì)工程的研究與應用(1)蛋白質(zhì)工程的研究主要包括以下幾個方面：通過基因工程技術(shù)分析蛋白質(zhì)的DNA編碼序列，對蛋白質(zhì)進行 ，測定蛋白質(zhì)的 并對其 進行分析，通過計算機輔助設計突變區(qū)，對編碼蛋白質(zhì)的DNA進行 改造等。分離純

27、化定點突變結(jié)構(gòu)與功能序列(2)應用在工業(yè)上的應用：人們運用蛋白質(zhì)工程技術(shù)來改造 ，使其能夠適應特殊的工業(yè)過程；或者設計制造出全新的人工酶或人工蛋白，以生產(chǎn)全新的醫(yī)用藥品、農(nóng)業(yè)藥物，等等。大家熟悉的 ，就是利用蛋白質(zhì)工程改造的產(chǎn)物。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用：提高 是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的關(guān)鍵。光合作用與光呼吸這兩個過程都是由一種名為 催化的，如果對這個酶加以改造，使固定二氧化碳的作用加強，光呼吸作用減弱，就能提高光合作用的效率。天然生物酶光合作用效率加酶洗衣粉核酮糖1,5二磷酸羧化酶在環(huán)境保護中的應用：例如，植物、微生物體內(nèi)有一種能與重金屬_等結(jié)合的金屬硫蛋白，科學家對這種 進行了改造，使含有這一新基因的微生物或

28、植物都具有很強的吸附重金屬的能力，保護了生態(tài)環(huán)境。鎘、汞金屬硫蛋白的基因1.有關(guān)基因工程原理與操作的判斷(1)設計擴增目的基因的引物時不必考慮表達載體的序列( )(2)用PCR方法擴增目的基因時不必知道基因的全部序列( )(3)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( )(4)抗蟲基因即使成功地插入植物細胞染色體上也未必能正常表達( )(5)檢測目的基因是否成功表達可用抗原抗體雜交技術(shù)( )(6)應用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其是否完全表達( )?？蓟A診斷?？蓟A診斷2.有關(guān)基因工程的應用及蛋白質(zhì)工程的判斷(1)將人的干擾素基因重組

29、到質(zhì)粒后導入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株( )(2)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?qū)肓藙游锏娜橄偌毎? )(3)由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應用( )(4)蛋白質(zhì)工程的目的是改造或合成人類需要的蛋白質(zhì)( )(5)蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)( )據(jù)圖分析抗蟲棉的培育過程(1)該基因工程中的目的基因和運載體分別是什么？一般情況下，為什么要用同一種限制性內(nèi)切酶處理目的基因和運載體？提示提示目的基因是Bt毒蛋白基因，運載體是Ti質(zhì)粒。用同一種限制性內(nèi)切酶處理目的基因和運載體，可以

30、獲得相同的黏性末端，便于構(gòu)建基因表達載體。教材熱點拓展教材熱點拓展提示(2)該實例中，采用何種方法導入目的基因？為什么目的基因可以整合到染色體的DNA上？提示提示采用的方法是農(nóng)桿菌介導的遺傳轉(zhuǎn)化法，由于Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移到受體細胞且能整合到受體細胞的染色體DNA上，而目的基因又插入到了T-DNA上，所以目的基因可以整合到受體細胞的染色體DNA上。(3)該實例中，檢測目的基因是否成功表達的常見方法有哪兩種？提示提示抗原抗體雜交法、用棉葉飼喂棉鈴蟲。提示命題點一基因工程操作程序的分析命題點一基因工程操作程序的分析1.(2017全國，38)真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒有，

31、原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對應的RNA序列的機制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達出某種特定蛋白(簡稱蛋白A)?；卮鹣铝袉栴}：(1)某同學從人的基因組文庫中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細胞卻未得到蛋白A，其原因是_ _。命題探究答案解析 基因A有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應的RNA序列不能被切除，無法表達出蛋白A解析解析從人的基因組文庫中獲得的基因A中含有內(nèi)含子，而大腸桿菌屬于原核生物，不能切除基因A初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應的RNA序列，故基因A在大腸桿菌中無法表達出蛋白A。(2)若用家蠶作為表達基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種運載體中，不選用

32、_作為運載體，其原因是_。噬菌體答案解析噬菌體的宿主是細菌，而不是家蠶解析解析由于病毒對宿主細胞的感染具有特異性，噬菌體只能寄生在細菌細胞中，不能感染家蠶細胞，故應選用可感染家蠶的昆蟲病毒作為運載體。解析解析與真核生物相比，大腸桿菌等原核生物具有繁殖快、容易培養(yǎng)、遺傳物質(zhì)相對較少等優(yōu)點。(3)若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。因為與家蠶相比，大腸桿菌具有_(答出兩點即可)等優(yōu)點。繁殖快、容易培養(yǎng)(4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測物質(zhì)是_(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。蛋白A的抗體答案解析解析解析檢測基因A是否翻譯出蛋白A，一般用抗原抗體雜交的方法，即用蛋白A

33、的抗體與從細胞中提取的蛋白質(zhì)進行雜交，觀察是否出現(xiàn)雜交帶。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻，也可以說是基因工程的先導，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是_ _。 DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體答案解析解析解析肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的實質(zhì)是S型細菌的DNA進入R型細菌體內(nèi)，并可在R型細菌體內(nèi)完成表達，這證明了DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體，為基因工程奠定了基礎。2.2,4-D作為除草劑在農(nóng)田中大量使用，研究認為它是某種淋巴癌的致病因子。為降低2,4-D的危害，科研人員通過基因工程技術(shù)構(gòu)建了能高效降解2,

34、4-D的基因工程菌。請回答下列問題：(1)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常會使用_濃度2,4-D對麥田進行除草，在殺死雜草的同時卻不會對小麥生長造成損害，原因是_。高答案解析解析解析2,4-D是生長素類似物，利用不同植物對其敏感程度不同，可用其除去麥田雜草。不同植物對2,4-D的敏感程度不同(2)從被2,4-D污染的土壤中得到能降解2,4-D的細菌，從該細菌中提取RNA，構(gòu)建_文庫，進一步獲得目的基因。cDNA(部分基因)答案解析解析解析從工程菌中提取RNA構(gòu)建成的基因文庫是部分基因文庫(cDNA文庫)。(3)PCR技術(shù)擴增目的基因的過程：含目的基因的DNA受熱變性后解旋為單鏈，引物與單鏈相應互補序列結(jié)合，然后

35、在_酶作用下進行延伸，如此重復循環(huán)多次，使目的基因的量呈_形式擴增。熱穩(wěn)定DNA聚合酶(或Taq)解析解析PCR技術(shù)用熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)延伸，多次循環(huán)，目的基因的量呈指數(shù)(2n)增長。指數(shù)(4)一個基因表達載體的組成中要有標記基因，標記基因的作用是鑒別受體細胞中_。欲知基因工程成功與否，需要進行_水平的檢測，有時還需進行_水平的鑒定。是否含有目的基因答案解析解析解析標記基因的作用是鑒別受體細胞中是否含有目的基因，欲知基因工程成功與否，需要進行分子水平的檢測，有時還需要進行個體生物學水平的鑒定。分子個體生物學(個體)命題點二基因工程與蛋白質(zhì)的關(guān)系的分析命題點二基因工程與蛋白質(zhì)的關(guān)系的

36、分析3.(2015全國，40)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運蛋白，由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}：(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)的_ _進行改造。 氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其他答案合理也可)答案解析解析解析由題干信息可知，改造蛋白質(zhì)的功能可以通過改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。(2)以P基因序列為基礎，獲得P1基因的途徑有修飾_基因或合成_基因，所獲得的基因表達是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括_ _的復制，

37、以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：_ _。P答案解析解析解析依據(jù)蛋白質(zhì)工程的定義及題中信息可知，獲得P1基因的途徑有修飾現(xiàn)有(P)基因或合成新(P1)基因。中心法則的全部內(nèi)容包括DNA的復制，RNA的復制、轉(zhuǎn)錄、反轉(zhuǎn)錄和翻譯。P1 DNA和RNA (或遺傳物質(zhì)) DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、反轉(zhuǎn)錄、翻譯)(3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過_和_，進而確定相對應的脫氧核糖核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對蛋白質(zhì)的生物_進行鑒定。設計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 推測氨基酸序列答案解析解析解析蛋白質(zhì)工程的基本途徑：

38、從預期蛋白質(zhì)功能出發(fā)設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 推測應有的氨基酸序列 找到相對應的脫氧核糖核苷酸序列。通過蛋白質(zhì)工程合成的蛋白質(zhì)還需要進行生物活性的鑒定即功能鑒定，看是否達到人們的需求。功能4.胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會堆積在皮下，并要經(jīng)過較長的時間才能進入血液中，而進入血液的胰島素又容易被分解，因此，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質(zhì)工程設計速效胰島素的生產(chǎn)過程，請據(jù)圖回答有關(guān)問題：(1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是_。蛋白質(zhì)的預期功能答案解析解析解析蛋白質(zhì)工程的目標是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行分子設計，因

39、此，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的依據(jù)是預期胰島素(即速效胰島素)的功能。(2)人工合成的DNA與_結(jié)合后，被轉(zhuǎn)移到_中才能得到準確表達。運載體解析解析人工合成的目的基因與運載體結(jié)合后，被導入受體細胞中才能得以表達。大腸桿菌等受體細胞(3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有_、_ _和發(fā)酵工程。 蛋白質(zhì)工程 基因工程答案解析解析解析利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)自然界中原本不存在的蛋白質(zhì)，需對原有的胰島素進行改造，根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列推測出其基因中的脫氧核糖核苷酸序列，人工合成新的胰島素基因，得到目的基因，改造好的目的基因需通過基因工程將其導入受體細胞獲得工程菌，再利用工程菌進行發(fā)酵，從

40、而獲取大量產(chǎn)品，因此該過程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程和發(fā)酵工程。解析解析由新的蛋白質(zhì)模型到構(gòu)建新的基因，其基本設計思路是根據(jù)新的蛋白質(zhì)中的氨基酸序列，推測出基因中的脫氧核苷酸序列，然后用DNA合成儀直接合成出新的基因。(4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么？_。根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出其脫氧核糖核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來合成出新的胰島素基因答案解析蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較(1)區(qū)別歸納歸納總結(jié)總結(jié)項目蛋白質(zhì)工程基因工程過程預期蛋白質(zhì)功能設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核糖核苷酸序列目的基因的獲得基因表達

41、載體的構(gòu)建目的基因的導入目的基因的檢測與表達產(chǎn)物的測定實質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型和生物產(chǎn)品結(jié)果可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)(2)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程?；蚬こ讨兴玫哪承┟感枰ㄟ^蛋白質(zhì)工程進行修飾、改造。生物技術(shù)的安全性和倫理問題考點三1.轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題(1)轉(zhuǎn)基因作物引起的風波發(fā)展地區(qū)：轉(zhuǎn)基因作物的大本營在 。2000年，僅在美國轉(zhuǎn)基因作物的種植面積即占全世界轉(zhuǎn)基因作物種植面積的70%，而且每年都在不斷增加。難接受地區(qū)：在 ，至今作為商品種植

42、的轉(zhuǎn)基因作物還很少，該地區(qū)的消費者也很難接受 。結(jié)論：轉(zhuǎn)基因生物的 問題，與人類的生活、健康以及生態(tài)環(huán)境有著密切的關(guān)系，我們必須對此加以關(guān)注。知識梳理美洲歐洲轉(zhuǎn)基因食品安全性(2)轉(zhuǎn)基因作物的安全評價轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境的安全性a.環(huán)境安全性含義：環(huán)境安全性即轉(zhuǎn)基因植物是否會對環(huán)境構(gòu)成 ，轉(zhuǎn)入的基因是否會從轉(zhuǎn)基因植物的體內(nèi)漂移到 中，破壞生態(tài)環(huán)境，打破原有的生物種群間的 。b.環(huán)境安全性實例：如帶有抗除草劑基因的轉(zhuǎn)基因作物一旦與其近緣野生種 ，產(chǎn)生帶有抗除草劑基因的野生種(即所謂“超級雜草”)，那么 就失去了作用，其后果將是災難性的。威脅環(huán)境動態(tài)平衡雜交除草劑c.環(huán)境安全性評價：首先要考慮轉(zhuǎn)基因植物

43、釋放區(qū)是否存在可以與其雜交的 。如果 ，則轉(zhuǎn)基因漂移才不會發(fā)生。如果 近緣野生種，轉(zhuǎn)基因就有可能轉(zhuǎn)移到野生種中，這時就要考慮轉(zhuǎn)基因漂移后 。如果會導致上述所謂“超級雜草”出現(xiàn)的話，則是 ；如果相關(guān)的基因轉(zhuǎn)入野生種不會增加野生種的生存競爭力，則是 。近緣野生種沒有存在會有什么結(jié)果危險的安全的轉(zhuǎn)基因食品的安全性a.人們主要的擔心：轉(zhuǎn)入的外源基因或基因產(chǎn)物是否對人畜 。另外，在自然條件下存在著許多過敏源，如果將控制過敏源的基因轉(zhuǎn)入_中，則會對過敏人群造成不利影響。b.轉(zhuǎn)基因食品安全評價：確保轉(zhuǎn)入的外源基因或基因產(chǎn)物對 ，嚴格控制形成過敏源的基因進入 中，以免造成危害。有毒新的植物人畜無害新的植物(3

44、)轉(zhuǎn)基因生物的風險防范措施世界主要發(fā)達國家和部分發(fā)展中國家都已制定了各自對轉(zhuǎn)基因生物的管理法則，負責對其 進行評價和監(jiān)控。在我國，對于轉(zhuǎn)基因生物的安全性評價及監(jiān)控工作也在順利進行。安全性2.生物技術(shù)中的倫理道德問題生物技術(shù)中的倫理道德問題(1)生物技術(shù)是把雙刃劍在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：生物技術(shù)帶來了農(nóng)業(yè)的革命，但也存在一些問題。例如，生物技術(shù)的應用有可能使農(nóng)作物的栽培品種 。在畜牧業(yè)領(lǐng)域：胚胎工程和克隆技術(shù)的應用，使人們能夠?qū)崿F(xiàn)對生物種群的性別比進行控制。但這樣一來，勢必造成種群性別比的 ，從而造成自然生態(tài) 。大大減少失衡失衡(2)生物技術(shù)帶來的道德問題基因歧視的含義：是指社會各方面對有 的人的歧視性對待

45、。每個人的基因都不可能是十全十美的，會有這樣或那樣的缺陷。任何歧視性做法，都是與現(xiàn)代文明社會的道德準則 的。一個人的智力、性格等不只受基因的控制，還會受到 、 等因素的多重影響。遺傳信息被濫用還會導致 事件的發(fā)生。由遺傳基因引起的 仇視、 歧視和 歧視也必然會成為更嚴重的全球性問題?；蛉毕菹啾畴x環(huán)境社會社會和政治種族性別年齡(3)生物技術(shù)面臨的倫理問題干細胞研究a.爭論的焦點：人類胚胎的 問題，即關(guān)于胚胎是不是一個“人”的爭論。b.現(xiàn)在國際公認：可以用干細胞來治療目前 的重大疾病，但必須使用“ ”、“ ”、“不是特定用來得到干細胞的”早期胚胎細胞。但是，干細胞堅決不能用于 和_研究。倫理地位

46、尚無法治療沒有可能發(fā)育成個體的多余的生殖克隆人克隆人首先要考慮克隆人的 ；其次要解決克隆人與供體的 關(guān)系，所有這些問題至今仍爭論不休。選擇性生育許多專家認為，人類的基因沒有 ，所有的基因都是有用的，這是基因的 決定的。而且，如果將基因研究成果用于改良人種，也是違反 的。(4)倡導科學倫理，發(fā)展科學技術(shù)生物技術(shù)所引發(fā)的倫理道德問題，并非生物技術(shù)本身的問題，而是 _的問題?？茖W技術(shù)只是工具和手段，功能的發(fā)揮取決于 。社會定位倫理法律好壞之分多樣性人倫如何利用它使用它的人3.生物武器對人類的威脅生物武器對人類的威脅(1)生物武器含義：是指 地利用致病微生物、毒素、昆蟲侵襲敵人的軍隊、人口、農(nóng)作物或牲

47、畜等目標，以達到 的一類武器。組成：一般由致病 、 、昆蟲以及裝載它們的 和 組成，其中起傷害作用的 、 又稱生物戰(zhàn)劑。微生物戰(zhàn)爭目的有意識毒素容器投擲物微生物毒素(2)生物武器對人類的危害生物武器與常規(guī)武器相比，對人更具危害性，其特點概括如下：致人生病，造成 。傳染性 ，持續(xù)時間 。殺傷范圍 ， 。長失能或死亡強大 難防難治(3)生物武器的防范嚴密監(jiān)視，加強監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和消除可疑 。普遍開展 ，使人群獲得基礎免疫力，增強抵抗疾病的體質(zhì)。要早期發(fā)現(xiàn)、隔離和治療病人，同時 。要保護好 、食物和 。對污染區(qū)要進行 ，區(qū)內(nèi)人員采取藥物預防，并進行徹底的消毒處理。做好個人防護疫苗接種生物武器糧食水源

48、隔離封鎖(4)禁止研制開發(fā)生物武器禁止生物武器公約的主要內(nèi)容是：締約國在任何情況下不 、不 、不 、不取得除和平用途外的微生物制劑、毒素及其武器；也不協(xié)助、鼓勵或 引導他國取得這類制劑、毒素及其武器；締約國在公約生效后 內(nèi)銷毀一切這類制劑、毒素及其武器；締約國可向聯(lián)合國安理會控訴其他國家違反該公約的行為。儲存生產(chǎn)發(fā)展9個月(5)生物武器與國際反恐斗爭當前面臨的主要任務是： 開發(fā)出有效的生物武器探測設備及生物戰(zhàn)劑凈化劑。 研制安全的和足夠人們接種的疫苗。醫(yī)生應努力做到快速診斷和有效治療，并在面對生物武器襲擊后出現(xiàn)大量病人時采取有效的應對措施。 在收集有關(guān)生物戰(zhàn)威脅的信息方面必須增強力度和敏感性，

49、能及時發(fā)現(xiàn)和阻止恐怖分子的襲擊。安全機關(guān)醫(yī)療部門技術(shù)部門(1)治療性克隆與生殖性克隆深化深化拓展拓展類型項目治療性克隆生殖性克隆區(qū)別目的從胚胎中取出干細胞用于醫(yī)學研究和治療用于生育，獲得人的復制品水平細胞水平個體水平聯(lián)系都屬于無性生殖；產(chǎn)生新個體或新組織，遺傳信息不變(2)試管嬰兒和設計試管嬰兒的異同點過程區(qū)別：設計試管嬰兒比試管嬰兒多出的過程是上圖中的d。所用技術(shù)手段不同：設計試管嬰兒胚胎移植前需要進行遺傳學診斷，而試管嬰兒無需進行遺傳學診斷。應用不同：試管嬰兒主要解決不孕夫婦的生育問題，而設計試管嬰兒主要用于白血病、貧血癥的治療。相同點：兩者都是體外授精，并進行體外早期胚胎培養(yǎng)，都要經(jīng)過胚

50、胎移植，都是有性生殖。(1)轉(zhuǎn)基因作物被動物食用后，目的基因就會轉(zhuǎn)入動物體細胞中( )(2)種植轉(zhuǎn)基因植物有可能因基因擴散而影響野生植物的遺傳多樣性( )(3)轉(zhuǎn)入油菜的抗除草劑基因，可能通過花粉傳入環(huán)境中( )(4)轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物，不會導致昆蟲群體抗性基因頻率增加( )(5)如轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界，則不會存在安全性問題( )(6)中國政府禁止生殖性克隆，但不反對治療性克隆( )(7)中國反對生物武器，但中國在特殊情況下可以生產(chǎn)生物武器( )?？蓟A診斷?？蓟A診斷自1984年第一例轉(zhuǎn)基因魚在我國誕生以來，轉(zhuǎn)基因魚的研究取得很大進步。如轉(zhuǎn)入外源生長激素(GH)基因的魚生長速度快，

51、餌料轉(zhuǎn)化率高，但魚類易于逃逸、擴散，因此轉(zhuǎn)基因魚的生態(tài)安全性問題是很值得研究的問題，需研究轉(zhuǎn)基因魚對生態(tài)系統(tǒng)的壓力及外源基因的擴散問題。最近，我國科學家只是將三倍體的轉(zhuǎn)基因魚投入自然系統(tǒng)。(1)轉(zhuǎn)基因魚培育成功的物質(zhì)基礎是什么？提示提示遺傳物質(zhì)都是DNA。教材熱點拓展教材熱點拓展提示(2)魚類易于逃逸、擴散，因此轉(zhuǎn)基因魚的生態(tài)安全性是很值得研究的問題，試分析引起生態(tài)安全性問題的原因。提示提示轉(zhuǎn)基因魚與同種野生魚雜交，使野生魚帶有轉(zhuǎn)基因，具有生長優(yōu)勢，使其捕食對象大量減少，與其他物種競爭加劇，引起生態(tài)危機。(3)多倍體魚類對控制過度繁殖是有效的，說出三倍體“湘云鯽”的形成過程。提示提示轉(zhuǎn)基因的二

52、倍體個體加倍為四倍體轉(zhuǎn)基因個體，然后二倍體與四倍體雜交形成三倍體。(4)試從保障生態(tài)安全性問題分析只投放三倍體魚的原因。提示提示三倍體魚不能繁殖，可以人工控制養(yǎng)殖數(shù)量和范圍，避免發(fā)生雜交、競爭，引起生態(tài)危機。提示命題點生物技術(shù)的安全性和倫理問題的分析命題點生物技術(shù)的安全性和倫理問題的分析1.轉(zhuǎn)基因生物的安全性引起人們爭論的技術(shù)原因是 轉(zhuǎn)移基因的功能往往未知轉(zhuǎn)移基因的結(jié)構(gòu)往往未知外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機的外源基因往往是異種生物的基因A. B. C. D.命題探究答案解析解析解析由于科學水平的限制，目前科學家對基因的結(jié)構(gòu)、基因間的相互作用以及基因的調(diào)控機制了解有限；轉(zhuǎn)移的基因雖然功能

53、已知，但不少是異種生物的基因；外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機的。因此，在轉(zhuǎn)基因生物中，有時候會出現(xiàn)意想不到的后果，引起人們在食物安全、生物安全和環(huán)境安全三個方面的激烈爭論。2.克隆羊多莉的問世，在全世界引發(fā)了一場大討論，其中關(guān)于治療性克隆的問題也成為人們關(guān)注的焦點。如圖所示為人類治療性克隆的大概過程，請據(jù)圖回答下列問題： (1)過程A表示_，是目前實現(xiàn)體細胞克隆的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)的主要操作是應用患者的體細胞作為核供體，由_提供細胞質(zhì)，進行人工重組。答案解析細胞核移植卵子(次級卵母細胞)解析解析從圖中可以看出，A是細胞核移植的過程，該技術(shù)主要是應用患者的體細胞核與去核的卵細胞進行人工重組

54、。(2)經(jīng)過程B得到的結(jié)構(gòu)中，是未分化的細胞，因而這些細胞被認為是胚胎干細胞。在體外培養(yǎng)條件下，胚胎干細胞具有增殖能力并保持_狀態(tài)。答案解析解析解析胚胎干細胞在體外培養(yǎng)的條件下，具有增殖能力并能保持未分化狀態(tài)。未分化(3)治療性克隆的結(jié)果說明高度分化的體細胞核具有_。相同的胚胎干細胞，“克隆”的結(jié)果各種各樣，如有的是神經(jīng)細胞，有的是血細胞，有的是肌肉細胞，究其本質(zhì)原因是_的結(jié)果。答案解析全能性基因選擇性表達解析解析在現(xiàn)有的條件下，動物細胞的全能性不能得到表達，但是動物細胞核的全能性可以表達出來；在分化成各種細胞的過程中，基因進行了選擇性表達。(4)對于治療性克隆仍然存在許多爭論，有一男子患有白

55、血病，后經(jīng)醫(yī)生利用其出生時保留的臍帶血進行治療后康復，你認為這種做法符合倫理道德嗎？_。為什么？_ _。答案解析 符合 因為臍帶血不是來自于胚胎，其中的造血干細胞屬于成體干細胞解析解析我們不支持生殖性克隆，但支持治療性克隆。治療性克隆符合倫理道德，特別是用臍帶血進行治療(并非胚胎)更符合倫理道德。3.回答有關(guān)試管嬰兒的問題：(1)試管嬰兒技術(shù)在生物學上所依據(jù)的原理是_，該圖示時期是胚胎發(fā)育的_期。答案解析解析解析受精前，精子需要進行獲能處理，卵子需要培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期才能受精。受精之后，受精卵進行有絲分裂，使細胞數(shù)目增多。觀察題圖可知，該圖中有囊胚腔，是典型的囊胚期圖。試管嬰兒技術(shù)主要用

56、于解決不孕不育問題，而設計試管嬰兒主要可以治療需要骨髓移植或造血干細胞移植的疾病等。大多數(shù)人認為那些配型不合適的胚胎被丟棄或殺死，及濫用設計試管嬰兒技術(shù)，如設計嬰兒性別等導致性別比失調(diào)，違反了倫理道德。受精作用囊胚(2)人的受精卵通過卵裂，逐漸形成大量形態(tài)、功能不同的細胞、組織，并進而形成器官和系統(tǒng)，從細胞水平看，卵裂的分裂方式是_。(3)“試管嬰兒”是指精子和卵子在試管內(nèi)進行結(jié)合的體外授精技術(shù)，受精前精子需要事先經(jīng)過_處理，卵子要培養(yǎng)到_ (時期)。除此之外還用到_ (填兩種)技術(shù)。答案有絲分裂獲能減數(shù)第二次分裂中期早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植(4)“試管嬰兒”技術(shù)誕生后，繼而出現(xiàn)了“設計試管嬰兒

57、”技術(shù)，二者在對人類作用上的區(qū)別是_ _。(5)現(xiàn)在大多數(shù)人反對設計嬰兒性別，其原因是_ _。答案 破壞了人類正常的性別比，違反了倫理道德 前者主要用于治療不孕夫婦的不孕癥，后者可以用于治療需要骨髓移植或造血干細胞移植的疾??；后者胚胎在移植前需進行遺傳學診斷矯正易錯強記長句1.限制性內(nèi)切酶是一類酶，而不是一種酶。2.將一個基因從DNA分子上切割下來，需要切兩處，同時產(chǎn)生四個黏性末端或平末端。3.限制性內(nèi)切酶切割位點應位于標記基因之外，不能破壞標記基因，以便進行檢測。4.目的基因的插入位點不是隨意的：基因表達需要啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因的插入位點應在啟動子與終止子之間。易錯警示突破選擇

58、題5.受體細胞選擇時需注意：要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素必須用真核生物酵母菌(需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌)；一般不用支原體，原因是它營寄生生活；一定不能用哺乳動物成熟的紅細胞，原因是它無細胞核，不能合成蛋白質(zhì)。6.轉(zhuǎn)基因生物具有危害阻止技術(shù)的發(fā)展：應用正確的態(tài)度對待轉(zhuǎn)基因技術(shù)，不能因為可能的危害而阻止技術(shù)的發(fā)展。1.限制性內(nèi)切酶具有特異性，即一種限制性內(nèi)切酶只能識別特定的核苷酸特定的核苷酸序列序列，并在特定的位點上特定的位點上切割DNA分子。DNA連接酶的作用部位是磷酸磷酸二酯鍵二酯鍵。2.質(zhì)粒是常用的運載體，它是一種小型的雙鏈環(huán)狀DNA分子，具有一個一個至多個限制性內(nèi)切酶切割位點及標

59、記基因。至多個限制性內(nèi)切酶切割位點及標記基因。3.基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子、標記基因和復制原點。目的基因、啟動子、終止子、標記基因和復制原點。4.培育轉(zhuǎn)基因動物時，受體細胞必須是受精卵；受精卵；培育轉(zhuǎn)基因植物時，受體細胞可以是受精卵，受精卵，也可以是體細胞體細胞。長句應答突破簡答題5.目的基因?qū)胫参锛毎Ｓ棉r(nóng)桿菌介導的遺傳轉(zhuǎn)化法；農(nóng)桿菌介導的遺傳轉(zhuǎn)化法；導入動物細胞常用顯微注射技術(shù)，顯微注射技術(shù)，導入微生物細胞常用感受態(tài)細胞法。感受態(tài)細胞法。6.目的基因到了另一種生物體內(nèi)能夠成功表達的原理是所有生物共用一所有生物共用一套遺傳密碼。套遺傳密碼。重溫高考 演練模擬1234答案解析

60、1.(2017北京，5)為了增加菊花花色類型，研究者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1)，擬將其與質(zhì)粒(圖2)重組，再借助農(nóng)桿菌導入菊花中。 下列操作與實驗目的不符的是 A.用限制性內(nèi)切酶EcoR和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒B.用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織，將C基因?qū)爰毎鸆.在培養(yǎng)基中添加卡那霉素，篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細胞D.用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上51234解析解析由于C基因兩端及質(zhì)粒上均存在限制性內(nèi)切酶EcoR的切割位點，因此，可采用限制性內(nèi)切酶EcoR和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒，A項正確；用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織(即農(nóng)桿菌介導的遺傳轉(zhuǎn)化法)，可以將C基因

61、導入細胞，B項正確；由于質(zhì)粒上存在潮霉素抗性基因(標記基因)，因此，可以在培養(yǎng)基中添加潮霉素，篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細胞，C項錯誤；可用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上，D項正確。52.(2014重慶，2)生物技術(shù)安全性和倫理問題是社會關(guān)注的熱點。下列敘述錯誤的是 A.應嚴格選擇轉(zhuǎn)基因植物的目的基因，避免產(chǎn)生對人類有害的物質(zhì)B.當今社會的普遍觀點是禁止克隆人的實驗，但不反對治療性克隆C.反對設計試管嬰兒的原因之一是有人濫用此技術(shù)選擇性設計嬰兒D.生物武器是用微生物、毒素、干擾素及重組致病菌等來形成殺傷力1234解析答案51234解析解析培育轉(zhuǎn)基因植物時，要根據(jù)目的基因的產(chǎn)物是否對人類有害

62、來確定該目的基因能否用于轉(zhuǎn)基因植物的培育，A項正確；克隆人會給社會帶來倫理上的問題，所以當今社會的普遍觀點是禁止克隆人的實驗；治療性克隆對于一些重大疾病的治療具有積極的意義，所以并不反對治療性克隆，B項正確；科學地設計試管嬰兒對于治療不孕不育及一些難治之癥具有積極的意義，但有人卻濫用此技術(shù)選擇性設計嬰兒，所以設計試管嬰兒遭到反對，C項正確；干擾素并不能用于制造生物武器，多用于治療一些病毒性疾病，D項錯誤。53.(2017全國，38)幾丁質(zhì)是許多真菌細胞壁的重要成分，幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)，可增強其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉栴}：(1)在進行基因工程操作時

63、，若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA，常選用嫩葉而不選用老葉作為實驗材料，原因是_ _。提取RNA時，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是_。1234 嫩葉中基因表達強烈，相應的mRNA多(或嫩葉組織細胞易破碎) 防止提取的mRNA被RNA酶降解答案解析解析解析由于嫩葉組織細胞比老葉組織細胞易破碎，所以適于作為提取幾丁質(zhì)酶的mRNA的實驗材料。由于植物組織中存在的RNA酶能將RNA分解，所以實驗過程中要添加RNA酶抑制劑以降低RNA酶的活性，保護提取的RNA不被分解。51234(2)以mRNA為材料可以獲得cDNA，其原理是_ _。 在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補配對原則

64、合成cDNA答案解析解析解析以mRNA為材料獲得cDNA的過程為反轉(zhuǎn)錄，即以mRNA為模板、以4種脫氧核糖核苷酸為原料，在反轉(zhuǎn)錄酶的催化下，遵循堿基互補配對原則，合成cDNA的過程。51234(3)若要使目的基因在受體細胞中表達，需要通過質(zhì)粒運載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細胞，原因是_ _(答出兩點即可)。 質(zhì)粒載體中有啟動子、終止子，便于目的基因的表達；質(zhì)粒中有標記基因便于篩選；質(zhì)粒中含有復制原點等答案解析解析解析由于目的基因無復制原點，也無基因表達所需的啟動子和終止子，所以需與質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒后再導入受體細胞。51234(4)當幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒運載體連接時，DNA連接酶催化形成的化學

65、鍵是_。答案解析解析解析DNA連接酶可以催化兩個DNA片段的黏性末端或平末端連接形成磷酸二酯鍵。磷酸二酯鍵51234(5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是_ _。 幾丁質(zhì)酶基因沒有轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄的mRNA沒有翻譯答案解析解析解析幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中，但是植株抗真菌病的能力沒有提高，從中心法則角度分析，可能是轉(zhuǎn)基因植株細胞中幾丁質(zhì)酶基因沒有轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄的mRNA沒有翻譯導致的。54.(2017唐山期末)科學家通過利用PCR定點突變技術(shù)改造Rubisco酶基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對CO2的

66、親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率。請回答下列問題：(1)PCR過程所依據(jù)的原理是_，利用PCR技術(shù)擴增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成_；擴增過程需要加入_酶。1234DNA雙鏈復制答案解析解析解析PCR依據(jù)的原理是DNA雙鏈復制，在用PCR技術(shù)擴增目的基因前要依據(jù)一段已知目的基因的脫氧核糖核苷酸序列合成引物；擴增過程需要加入耐高溫的DNA聚合(或TaqDNA聚合)酶。引物耐高溫的DNA聚合(或TaqDNA聚合)5(2)啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，其作用是_ _。目的基因能在不同生物體內(nèi)正常表達原來的蛋白質(zhì)，說明整個生物界_。PCR定點突變技術(shù)屬于_的范疇。1234 RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，可驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA 共用一套密碼子 蛋白質(zhì)工程答案解析解析解析啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，可驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA；因生物界共用一套遺傳密碼，所以目的基因可以在不同細胞內(nèi)表達合成相同蛋白質(zhì)。5(3)可利用定點突變的DNA構(gòu)建基因表達載體。常用_法將基因表達載體導入植物細胞，還需用到植物細胞工程中的_技術(shù)來最終獲得轉(zhuǎn)基因植物。