2019-2020年高考生物 考前30天沖刺押題系列 專題18 基因工程.doc

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2019-2020年高考生物 考前30天沖刺押題系列 專題18 基因工程 一、考綱解讀 考綱下載 考綱解讀 命題規(guī)律 命題趨勢 1.基因工程的誕生(Ⅰ) 1.了解基因工程誕生的歷程。 2.掌握基因工程的原理、基本工具及操作步驟。 3.能運用基因工程的原理去解決實際生活中的問題，了解基因工程在工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)藥等方面的應用。 4.了解蛋白質工程的原理及其與基因工程的區(qū)別與聯(lián)系。 命題角度主要側重于基因工程的原理、技術與應用，基因工程的應用成為高考考查的熱點，具體表現(xiàn)在對以材料為背景的信息題進行分析解答與過程設計。 命題形式上，新課標區(qū)的山東、寧夏、廣東和海南都是以選做簡答題的形式出現(xiàn)，而上海在考查中形式最為多樣，兼具了單選、多選以及簡答的多種形式。生物工程倫理與安全性考查相對較弱，主要為觀點性題目，考查方式難以預計。 單純的基因工程的題目越來越少，而與胚胎工程、微生物的培養(yǎng)、克隆技術、組織培養(yǎng)等知識綜合考查學生解決實際問題的能力的概率越來越高，特別是理綜試題。預計xx高考這種命題趨勢還會存在。 2.基因工程的原理及技術(Ⅱ) 3.基因工程的應用(Ⅱ) 4.蛋白質工程(Ⅰ) 熱點題型1 透徹理解原理，解答與基因工程工具和操作程序題 【例1】某研究所的研究人員將生長激素基因通過質粒介導進入大腸桿菌細胞內，來表達產生生長激素。已知質粒中存在兩個抗性基因：A是抗鏈霉素基因，B是抗氨芐青霉素基因，且目的基因要插入到基因B中，而大腸桿菌不帶有任何抗性基因。下列敘述正確的是 A．導入大腸桿菌的質粒一定為重組質粒 B． RNA聚合酶是構建該重組質粒必需的工具酶 C．可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導入了重組質粒 D．在含氨芐青霉素培養(yǎng)基中不能生長，但在含鏈霉素培養(yǎng)基中能生長的可能是符合生產要求的大腸桿菌 【例2】下圖是從酵母菌獲取某植物需要的某種酶基因的流程，結合所學知識及相關信息回答下列問題： （1）圖中cDNA文庫 基因組文庫（填“大于”、“等于”或者“小于”）。 （2）①過程提取的DNA需要 的切割，B過程是 。 （3）為在短時間內大量獲得目的基因，可用 擴增的方法，其原理是 。 （4）目的基因獲取之后，需要進行 ，其組成必須有 以及標記基因等，此步驟是基因工程的核心。 （5）將該目的基因導入某雙子葉植物細胞，常采用的方法是 ，其能否在此植物體內穩(wěn)定遺傳的關鍵是 ，可以用 技術進行檢測。 【例3】下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點，圈l、圈2中箭頭表示相關限制酶的酶切位點。請回答下列問題： （1）一個圖1所示的質粒分子經(jīng)Sma Ⅰ切割前后，分別含有 個游離的磷酸基團。 （2）若對圖中質粒進行改造，插入的SmaⅠ酶切位點越多，質粒的熱穩(wěn)定性越 。 （3）用圖中的質粒和外源DNA構建重組質粒，不能使用Srna Ⅰ切割，原因是 。 （4）與只使用EcoR I相比較，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ兩種限制酶同時處理質粒、外源DNA的優(yōu)點在于可以防止 。 （5）為了獲取重組質粒，將切割后的質粒與目的基因片段混合，并加入 酶。 （6）重組質粒中抗生素抗性基因的作用是為了 。 （7）為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉運蛋白基因，將重組質粒導入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在 的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達的初步檢測。 題型攻略 【知識儲備】1.基因組文庫和cDNA文庫比較 文庫類型 cDNA文庫 基因組文庫 文庫大小 小 大 基因中啟動子 無 有 基因多少 某種生物的部分基因 某種生物的全部基因 物種之間的基因交流 可以 部分基因可以 說明 基因文庫的組建過程就包含基因工程的基本操作步驟。從基因文庫中獲取目的基因的優(yōu)點是操作簡便,缺點是工作量大,具有一定的盲目性 2.將目的基因導入受體細胞 細胞類型 常用方法 受體細胞 轉化過程 植物細胞 農桿菌轉化 體細胞 將目的基因插入Ti質粒的T-DNA上→轉入農桿菌→導入植物細胞→整合到受體細胞的DNA上 動物細胞 顯微注射 受精卵 將含有目的基因的表達載體提純→取卵→獲得受精卵→顯微注射→早期胚胎培養(yǎng)→胚胎移植→發(fā)育成為 具有新性狀的動物 微生物細胞 Ca2+處理 原核細胞或酵母菌 用Ca2+處理細胞→感受態(tài)細胞→重組表達載體DNA分子與感受態(tài)細胞混合→感受態(tài)細胞吸收 3. 目的基因的檢測和表達 4.幾個應注意的問題 ①基因表達載體中，啟動子(DNA片段)≠起始密碼子(RNA);終止子(DNA片段)≠終止密碼子(RNA)；②基因表達載體的構建方法：該過程把三種工具(只有兩種工具酶)全用上了,是最核心、最關鍵的一步,在體外進行。 【易錯指導】（1）不注意區(qū)分基因工程中的工具和工具酶；①基因工程中有3種工具（包括運載體）,但工具酶只有2種（不包括運載體）；②工具酶本質為蛋白質,載體本質為小型DNA分子,但不一定是環(huán)狀（最常見的運載體為質粒，動植物病毒等也可作為運載體）。（2）不熟悉標記基因的種類和作用；標記基因的作用——篩選、檢測目的基因是否導入受體細胞,常見的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因,表達產物為帶顏色物質等。（3）對受體細胞模糊不清；受體細胞中常用植物受精卵或體細胞(經(jīng)組織培養(yǎng))、動物受精卵(一般不用體細胞)、微生物（大腸桿菌、酵母菌）等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素則必需用真核生物酵母菌（需內質網(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紅細胞,原因是它無細胞核,不能合成蛋白質。 熱點題型2 關注發(fā)展方向，解答基因工程綜合應用題 【例1】下列不屬于利用基因工程技術制取的藥物是(　　) A.從大腸桿菌體內制取白細胞介素 B.在酵母菌體內獲得干擾素 C.在青霉菌內獲取青霉素 D.在大腸桿菌內獲取胰島素 【例2】下列關于基因工程應用的敘述,錯誤的是 ( ) A.基因治療需要將正?；驅胗谢蛉毕莸募毎? B.基因診斷的基本原理是DNA分子雜交 C.一種基因探針只能檢測水體中的一種病毒 D.原核基因不能用來進行真核生物的遺傳改良 【解析】：本題考查基因工程的應用。理解基因治療、基因診斷的概念和DNA分子雜【例3】利用動物乳腺生產產品的技術稱為動物乳腺反應器技術。xx年我省青島“嶗山奶山羊乳腺生物反應器的研制”項目通過鑒定，該項目生產的藥用蛋白具有表達效率高、成本低、安全性高、易于分離純化的優(yōu)點，可產生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等醫(yī)藥產品，造福人類健康。下圖為利用生物技術獲得生物這一新品種和抗蟲棉的過程，據(jù)圖回答： 　?、旁诨蚬こ讨?，A表示 ，如果直接從蘇云金桿菌中獲得抗蟲基因，①過程使用的酶區(qū)別于其他酶的特點是 ，B表示 。 　?、圃谘芯窟^程中，研究人員首先從相關基因組中獲取了目的基因，并采用____ 技術對目的基因進行了擴增，然后將目的基因與質粒等載體組合形成了重組載體。在重組載體的構建過程中需要的工具酶有______________________________。 　?、腔虮磉_載體的構建是基因工程的核心，一個完整的基因表達載體至少包括哪些部分? 。 　?、葘⒛康幕驅胧荏w細胞的過程中，在③過程中一般是采用 方法，在②過程中一般采用 方法，受體細胞一般是 。 　?、捎捎谵D基因表達產物存在于山羊的乳汁中，檢測其體內是否出現(xiàn)藥用蛋白，在分子水平上的檢測方法及結果是什么? 。 　?、室_定目的的基因（抗蟲基因）導入棉花細胞后，是否能穩(wěn)定遺傳并表達，需進行檢測和鑒定工作，請寫出在個體水平上的鑒定過程： 。 【解析】：本題主要考查基因工程的工具、步驟和應用。熟悉各個步驟是正確解答該題的關鍵?；蚬こ痰墓ぞ哂邢拗泼?、DNA連接酶、運載體等，其中限制酶具有專一性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子?；蚬こ贪ㄋ膫€步驟：目的基因的獲取、基因表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。目的基因的獲取一般有3種途徑：從基因文庫中獲取目的基因；利用PCR技術擴增目的基因；通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成。一個完整的基因表達載體至少包括目的基因、啟動子、終止子、標記基因等部分?；蚧虻臋z測與鑒定有四種方法：采用DNA分子雜交技術檢測轉基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因，檢測目的基因是否轉錄出了mRNA，檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，進行個體生物學水平的鑒定（進行抗蟲或抗病的接種實驗）。 題型攻略 【知識儲備】基因工程在疾病的診斷和治療中的作用舉例。 (1)基因診斷：基因診斷是用放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子做探針,利用DNA分子雜交原理,鑒定被檢測標本上的遺傳信息,達到檢測疾病的目的。 (2)基因治療：把健康動物的正?；驅牒腥毕莼虻氖荏w細胞中,存在基因缺陷的病人細胞中既含有缺陷基因,又含有通過基因工程導入的正?；? 在病人體內兩種基因都能表達,正?；虻谋磉_產物掩蓋了缺陷基因的表達產物,從而治愈了有基因缺陷的疾病。 【易錯指導】對乳腺(膀胱)反應器與微生物生產基因產品混淆不清 乳腺生物反應器與微生物生產的比較 乳腺生物反應器 微生物生產(原核生物) 基因結構 動物基因結構與人類的相同 與人類基因結構不同 基因表達 與天然蛋白質活性沒有區(qū)別 由于缺少內質網(wǎng)、高爾基體等細胞器,產物可能不具有生物活性 產物提取 從乳汁中較易分離提取 從細胞中提取,較為復雜 生產設備 畜牧業(yè)生產;提取設備 工業(yè)生產;設備精良 熱點題型3理清區(qū)別與聯(lián)系，解答蛋白質工程與基因工程綜合應用題 【例1】下列關于蛋白質工程的說法,錯誤的是 ( ) A.蛋白質工程能定向改造蛋白質分子的結構,使之更加符合人類需要 B.蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作,定向改變分子的結構 C.蛋白質工程能產生自然界中不曾存在的新型蛋白質分子 D.蛋白質工程與基因工程密不可分,又稱為第二代基因工程 【例2】某種微生物合成的蛋白酶與人體消化液中的蛋白酶的結構和功能很相似，只有對熱穩(wěn)定性較差，進入人體后容易失效?，F(xiàn)要將此酶開發(fā)成一種片劑，臨床治療食物的消化不良，最佳方案是 A.對此酶中的少數(shù)氨基酸替換，以改善其功能 B.將此酶與人蛋白酶進行拼接，形成新的蛋白酶 C.重新設計與創(chuàng)造一種全新的蛋白酶 D.減少此酶在片劑中的含量 【例3】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,要經(jīng)過較長的時間才能進入血液,而進入血液的胰島素又容易分解,因此,治療效果受到影響。如圖是用蛋白質工程設計速效胰島素的生產過程,請據(jù)圖回答有關問題： (1)構建新的蛋白質模型是蛋白質工程的關鍵,圖中構建新的胰島素模型的主要依據(jù)是 。 (2)通過DNA合成形成的新基因應與 結合后轉移到 中才能得到準確表達。 (3)若要利用大腸桿菌生產速效胰島素,需用到的生物工程有 、 和發(fā)酵工程。 (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？ 。 題型攻略 【知識儲備】基因工程與蛋白質工程的比較 項目 蛋白質工程 基因工程 區(qū)別 過程 預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→推測相對應的脫氧核 苷酸序列→合成DNA→表達出 蛋白質 獲取目的基因→構建基因表達載體→將目的基因導入受體細胞 →目的基因的檢測與鑒定 實質 定向改造或生產人類所需蛋白質 定向改造生物的遺傳特性,以獲得人類所需的生物類型或生物產品 結果 生產自然界沒有的蛋白質 一般是生產自然界已有的蛋白質 聯(lián)系 蛋白質工程是在基因工程的基礎上,延伸出來的第二代基因工程。因為對現(xiàn)有蛋白質的改造或制造新的蛋白質,必須通過基因修飾或基因合成實現(xiàn) 【易錯指導】很多同學誤認為蛋白質工程的直接改造對象是蛋白質。 實際上，之所以稱為蛋白質工程，是因為整個過程是以研究蛋白質的結構和功能為起點，以改造蛋白質的結構和功能為最終目的；但改造蛋白質是通過對基因的改造來實現(xiàn)的。