2020年高考生物一轮复习课件：选修3 专题1、4 基因工程、生物技术的安全性和伦理问题 .ppt

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1、选修 3,现代生物科技专题,思维网络,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,考点一 1.限制性核酸内切酶,DNA 重组技术的基本工具 考点梳理 ,(1)来源：多数来自_。 (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。,原核生物,(3) 识 别 序 列 的 特 点 ： 限 制 酶 识 别 的 序 列 大 多 数 为 _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。,回文对称,黏性末端：是限制酶在它识别

2、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,_断开。,磷酸二酯键,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

3、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。,2.DNA 连接酶,磷酸二酯,(1) 作用实质：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 _键，使两个 DNA 分子连接成一个 DNA。 (2)常用种类及作用 Ecoli DNA 连接酶：来源于大肠杆菌，连接黏性末端。

4、T4 DNA 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,限制酶切位点,标记基因,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

5、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。,基础测评,1.下列属于“分子缝合针”的是(,),DNA 聚合酶,DNA 连接酶 B

6、. D.,E.coil DNA 连接酶 解旋酶 RNA 聚合酶 A. C. 答案：B,2.用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙,述不正确的是(,),A.常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒 B.DNA 连接酶和 RNA 聚合酶是构建重组质粒必需的工具 酶 C.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组 质粒 D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 答案：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，储备着大量 该物种的基因。,2.基

7、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_：如抗生素抗性基因，以便选,择出真正的转基因生物。,启动子,用作载体的质粒的插入部位前须有 _ ，后须有 _。 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。,标记基因,终止子,3.将目的基因导入受体细胞的方法,农杆菌转化,显微注射,感受态细胞,4.目的基因的检测与鉴定,基础测评 1.某蔬菜地栽种了一种抗虫大白菜，是运用转基因技术把 苏云金芽孢杆菌的抗虫基因 DXT 转移到大白菜细胞中培育而 成的，在这一过程中要进行基因表达载体的构建。根据所学知,识推断，作为重组载体应具备的

8、结构有(,),A.目的基因、启动子 B.目的基因、终止子 C.目的基因、启动子、终止子 D.目的基因、启动子、终止子、标记基因 答案：D,2.下图为基因表达载体的模式图，若结构 a 是基因表达载,),B.启动子 D.DNA 连接酶,体所必需的，则 a 最可能是( A.氨苄青霉素抗性基因 C.限制酶 答案：B,3. 从浩瀚的“基因海洋”中获得特定目的基因的方法有,(,),从基因文库中获取目的基因,PCR 扩增技术扩增,RNA 复制,B. D.,人工合成基因 A. C. 答案：D,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,(

9、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

10、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,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。,(2)蛋白质工程的流程图,(3)基因工程和蛋白质工程的比较,（续表）,基础测评,1.

11、蛋白质工程的基本途径是(,),预期蛋白质功能,推测应有的氨基酸序列,表达,(转录和翻译),形成预期功能的蛋白质,合成相对应的脱,设计预期的蛋白质结构 B. D.,氧核苷酸序列(基因) A. C. 答案：C,2.科学家已能运用基因工程技术，让羊的乳腺合成并分泌,人体某些种类的抗体，以下叙述不正确的是(,),A.该技术可导致定向变异 B.表达载体中需要加入乳腺蛋白的特异性启动子 C.目的基因是抗原合成基因 D.受精卵是理想的受体细胞 答案：C,3.基因工程与蛋白质工程的区别是(,),A.基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不需 对基因进行操作 B.基因工程合成的是天然存在的蛋白质，蛋白质工

12、程合成 的可以是自然界不存在的蛋白质 C.基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平(或性 状水平)操作 D.基因工程完全不同于蛋白质工程 答案：B,考向 1,限制性核酸内切酶,典例 1(2018 年北京卷)用 Xho和 Sal两种限制性核酸 内切酶分别处理同一 DNA 片段，酶切位点及酶切产物分离结,果如图。以下叙述错误的是( 图 1,) 酶切位点图,图 2,电泳结果示意图,A.图 1 中两种酶识别的核苷酸序列不同 B.图 2 中酶切产物可用于构建重组 DNA C.泳道中是用 Sal处理得到的酶切产物 D.图中被酶切的 DNA 片段是单链 DNA,解析限制酶识别特定的脱氧核苷酸序列，不同的

13、限制酶 能识别不同的核苷酸序列，由电泳图可知 Xho和 Sal两种酶 分别切割时，识别的序列不同，A 正确；同种限制酶切割出的 DNA 片段，具有相同的黏性末端，再用 DNA 连接酶进行连接， 可以构成重组 DNA，B 正确；Sal将 DNA 片段切成 4 段，Xho 将 DNA 片段切成 3 段，根据电泳结果可知泳道为 Sal，泳 道为 Xho，C 正确；限制酶切割双链 DNA，酶切后的 DNA 片段仍然是双链 DNA，D 错误。,答案D,与 DNA 技术有关的酶的比较,复制、,(续表),(1)DNA 连接酶连接两个 DNA 片段，而 DNA 聚合酶只能,将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上

14、。,(2)限制性核酸内切酶的作用是识别、切割某种特定的脱氧 核苷酸序列，使两条链在特定的位置断开，而解旋酶是将连接 DNA 的两条链的氢键打开形成单链。,(3)基因工程中目的基因的获取和质粒的切割都由相同的,限制性核酸内切酶切割。,(4)DNA 聚合酶、RNA 聚合酶、逆转录酶分别以 DNA 单链 或 RNA 单链为模板，形成磷酸二酯键；而 DNA 连接酶不需要 模板。,(5)上述酶的化学本质都是蛋白质。,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 同 一 种 限 制 酶 切

15、 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：和是由同一种限 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 T4 DNA 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 Ecoli DNA 连接酶。,答案：(1),平,T4 D

16、NA 连接酶,(2),黏性,Ecoli DNA 连接酶,考向 2,基因工程的原理及工具,典例 2(2018 年宁夏石嘴山月考)如图是利用基因工程技术 生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答。 (1) 基 因 工 程 的 基 本 操 作 程 序 主 要 包 括 四 个 步 骤 是 ： _、_、_、_。,(2) 过程必需的酶是_ 酶，过程必需的酶是,_酶。,(3)与人体细胞中胰岛素基因相比，通过过程获得的目的,基因不含有非编码区和_。,(4)在利用 A、B 获得 C 的过程中，必须用_切割 A 和 B，使它们产生_，再加入_，才可形 成 C。,(5)为使过程更易进行，可用_(药剂)处理 D。 一

17、般将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是 _。,解析(1)基因工程的操作步骤：目的基因的获取基因表 达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测和 鉴定。(2)为逆转录过程，需要逆转录酶的参与；过程是将 DNA 分子双链拆分成两条单链，所以必需的酶是解旋酶。 (3)与人体细胞中胰岛素基因相比，通过过程获得的目的基因 不含有非编码区和内含子。(4)在利用 A、B 获得 C 的过程中， 必须用同种限制性内切酶切割 A 和 B，使它们产生相同的黏性 末端，再加入 DNA 连接酶，才可形成 C。(5)是将目的基因 导入受体细胞的过程，当受体细胞是微生物细胞时，常采用感 受态细胞法，即用 CaCl2

18、 处理微生物细胞使其成为易于吸收周 围环境中 DNA 分子的感受态细胞，从而将目的基因导入受体 细胞；一般将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌 转化法。, 答案(1) 获取目的基因,构建表达载体,导入受体细胞,目的基因检测与鉴定,(2)逆转录,解旋,(3)内含子,(4)同种,限制性内切酶,相同的黏性末端,DNA 连接酶,(5)CaCl2,农,杆菌转化法,考向预测,2.(2018 年四川泸州模拟)转基因抗病香蕉的培育过程如图 1 所示，图 2 表示 Pst、Sma、EcoR和 Apa四种限制酶 的识别序列及酶切位点。请据图回答下列问题：,图 1,图 2,(1)图中限制酶切割 DNA 时破

19、坏的是两个_之,间的化学键。,(2)在构建图 1 中的重组质粒时要保证目的基因被连接在质 粒上特定的_和终止子之间才能保证目的基因在受体 细胞中被成功_。,(3)将抗病基因从含抗病基因的 DNA 中切割下来，使用的 限制酶是_，同时也应该用相同的酶对质粒进行 切割，这样处理的原因是_。 请写出单独用 Pst切割质粒后的片段：_。,(4) 转 基 因 抗 病 香 蕉 的 培 育 是 否 发 生 了 可 遗 传 变 异 ？ _。药物 A 会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，根 据这一原理可以利用含药物 A 的培养基筛选已导入重组质粒的 香蕉细胞。由此推断，重组质粒中应含有_基 因作为标记基因。,解析：(

20、1)限制酶切割 DNA 时，破坏的是 DNA 中特定的两 个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键。(2)为了保证目的基因在 受体细胞中被成功表达(或转录)，在构建目的基因表达载体时， 目的基因的上游和下游必须连接有恰当的启动子和终止子。(3) 限制酶 Sma的切割位点正好位于目的基因中间，如果用该限 制酶切割会破坏目的基因，因此将抗病基因从含抗病基因的 DNA 中切割下来，使用的限制酶只能是 Pst和 EcoR。为了 能使切割下来的抗病基因与被限制酶切割开来的质粒正常连 接，则切割质粒的限制酶也要使用这两种限制酶，因为用相同,的限制酶切割质粒才能产生与目的基因相同的末端。根据图 2 中的 Pst识别

21、的碱基序列及切割位点可知，该酶切割质粒后得,到的黏性末端是,和,。(4)转基因抗病香蕉,的培育是发生了可遗传变异，因为该转基因香蕉与原香蕉的遗 传物质相比，增加了抗病基因，其实质是基因重组。结合题意 “药物 A 会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长”，如果导入受体细 胞内的重组质粒含有抗药物 A 的标记基因，则凡是能抗药物 A 的受体细胞则能形成正常的愈伤组织，说明目的基因导入成功。,答案：(1) 脱氧核糖核苷酸,(2) 启动子,转录( 或表达),(3)Pst和 EcoR,用相同的酶切割质粒才能产生与目的基因,相同的末端，便于二者进行拼接,和,(4)是,抗药物 A,考向 3,基因工程的基本操作程序,典

22、例 3(2018 年新课标卷)回答下列问题： (1)博耶(H.Boyer) 和科恩(S.Cohen) 将非洲爪蟾核糖体蛋白 基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除 证明了质粒可以作为载体外，还证明了_ _ (答出两点即可)。 (2)体外重组的质粒可通过 Ca2参与的_方法导 入 大 肠 杆 菌 细 胞 ， 而 体 外 重 组 的 噬 菌 体 DNA 通 常 需 与,_组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组 的噬菌体 DNA 导入宿主细胞，在细菌、心肌细胞、叶肉细胞 中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是_。 (3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表 达出的蛋白质

23、可能会被降解，为防止蛋白质被降解，在实验中 应选用_的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的 过程中应添加_的抑制剂。,解析(1)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大 肠杆菌细胞中进行了表达，该过程证明了体外重组的质粒可以 进入受体细胞，真核生物基因可在原核细胞中表达等。(2)体外 重组的质粒可通过 Ca2处理，目的是以增大细胞的通透性，使,重组的质粒能够导入到受体细胞内，因此体外重组的质粒可通,过 Ca2参与的转化方法导入大肠杆菌细胞。体外重组的噬菌体 DNA 通常需与蛋白质外壳组装成完整的噬菌体后，才能通过侵 染的方法将重组噬菌体 DNA 导入受体细胞，噬菌体侵染的是 细菌，而不能寄生

24、在其他细胞中，因此可作为重组噬菌体宿主,细胞的是细菌。(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内 表达时，表达出的蛋白质可能会被降解，为防止蛋白质被降解， 可以选用不能产生该蛋白酶的缺陷细菌以及使用能够抑制蛋白 酶活性的药物，因此为防止蛋白质被降解，在实验中应选用蛋 白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中 应添加蛋白酶的抑制剂。 答案(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生物基,外壳蛋白(噬菌体蛋白),细,因可在原核细胞中表达 菌 (3)蛋白酶缺陷型,(2)转化 蛋白酶,考向预测,3.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

25、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

26、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，并且嫩叶中几丁质酶转录的 mRNA 较多。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，无表达所需启动子和终

27、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且几丁质酶转录的 mRNA 较,多,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.(2018 年湖南衡阳一模)科学家利用 PCR 定点突变技术改 造某基因，

28、从而提高其生理功能效率。请据所学知识，回答下 列问题：,(1)PCR 过程所依据的原理是_，扩增过程,需要加入_酶。,(2) 可利用定点突变的 DNA 构建基因表达载体 ， 常用_ _将基因表达载体导入植物细胞，还需用到植物细胞 工程中的_技术，才能最终获得转基因植 物。,(3)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是_,_。,(4)基因文库中 cDNA 文库与基因组文库相比，前者较小，,原因是_。,解析：(1)PCR 的原理是 DNA 双链复制；扩增过程是在较 高温度下进行的，因此需要加入耐高温的 DNA 聚合酶(或 Taq 酶)。(2)基因工程中，常用农杆菌转化法将基因表达载体导入植 物细胞；将转

29、基因植物细胞培育成转基因植株还需要采用植物 组织培养技术，原理是植物细胞具有全能性。(3)重组质粒中抗 生素抗性基因为标记基因，其作用是鉴别和筛选含有目的基因 的细胞。(4)cDNA 文库是通过生物发育的某个时期 mRNA 反转 录产生的，而这个时期并不是每个基因都进行转录，基因组文 库包含所有的基因，所以 cDNA 文库比基因组文库小。,答案：(1)DNA 双链复制,耐高温的 DNA 聚合酶(或 Taq,酶),(2)农杆菌转化法,植物组织培养,(3)鉴别和筛选含有目,的基因的细胞,(4)cDNA 文库 是 通 过生 物 发 育的 某个 时期,mRNA 反转录产生的，而这个时期并不是每个基因都

30、进行转录； 基因组文库包含生物所有的基因,考向 4,基因工程的应用,典例 4(2018 年新课标卷)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光 或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目 的基因的表达，某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连 接在 GFP 基因的 5末端，获得了 L1GFP 融合基因(简称为 甲)，并将其插入质粒 P0，构建了真核表达载体 P1，其部分结 构和酶切位点的示意图如下，图中 E1E4 四种限制酶产生的 黏性末端各不相同。,回答下列问题：,(1)据图推断，该团队在将甲插入质粒 P0 时，使用了两种 限制酶，这两种酶是_，使用这两种酶进行酶切是 为了保证 _，也是

31、为了保证_。 (2)将 P1 转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观 察到了绿色荧光，则说明 L1 基因在牛的皮肤细胞中完成了 _和_过程。,(3)为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能 够产生绿色荧光细胞的_移入牛的_中、体外 培养、胚胎移植等。,(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同 学用 PCR 方法进行鉴定，在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞 中的_( 填“mRNA”“总 RNA”或“核 DNA”) 作为 PCR 模板。,解析(1)要保证目的基因在受体细胞中能够正确表达，目 的基因的首端应有启动子，尾端应有终止子。甲是将某种病毒 的外壳蛋白(L1)基因连接在

32、 GFP 基因的 5末端而获得的 L1 GFP 融合基因，分析图示可知：该团队在将甲插入质粒 P0 时， 如果用 E2 或 E3，则目的基因不完整，而使用 E1 和 E4 这两种 限制酶进行酶切保证了甲的完整，而且也保证了甲与载体正确 连接，因此，使用的两种限制酶是 E1 和 E4。(2)构建的真核表 达载体 P1 中含有 GFP 基因，而 GFP 基因的表达产物在紫外光 或蓝光激发下会发出绿色荧光。若在导入 P1 的牛皮肤细胞中观 察到了绿色荧光，则说明 L1 基因在牛的皮肤细胞中完成了表 达。基因的表达包括转录和翻译。(3)若要获得含有甲的牛，可,采用核移植技术，即将能够产生绿色荧光细胞的

33、细胞核移入牛 的去核卵母细胞中获得重组细胞，并将该重组细胞在体外培养 成重组胚胎，再经过胚胎移植等获得含有甲的牛。(4)PCR 是多 聚酶链式反应的缩写，是一种在生物体外复制特定 DNA 片断 的核酸合成技术。若利用 PCR 方法检测甲是否存在于克隆牛的 不同组织细胞中，则应分别以该牛不同组织细胞中的核 DNA 作为 PCR 模板。,答案 (1)E1 和 E4,甲的完整,甲与载体正确连接,(2)转录,翻译,(3)细胞核 去核卵母细胞,(4)核 DNA,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

34、，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,5.SRY-PCR 是对移植前的人胚胎进行性

35、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 2024 个核苷酸，其长度不宜过短的 原因主要是_。两种引物中 GC 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_

36、 _。 答案：(1)滋养层,GC 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,考向 5,生物技术的安全性和伦理问题,典例 5(2018 年河南信阳模拟)生物技术是一把双刃剑，既 可以造福人类，也可能使用不当给人类带来灾难。请回答下列 有关生物技术的安全性和伦理性问题： (1)由于科学发展水平的限制，在转基因生物中，有时候会 出现一些人们意想不到的后果，引发了人们在食物安全、生物 安全和_安全三个方面发生了激烈的争论。,(2)在转基因生物或产品研究过程中，绝大多数科学家都能 自觉遵

37、守科学研究道德。如对外源 DNA 进行认真选择，避免 产生对人体有毒性或导致人体过敏的_。,(3)为解决不孕夫妇的生育问题而出现了试管婴儿技术，而 2002 年，英国一对夫妇通过设计试管婴儿，利用新生儿脐带血 中造血干细胞，挽救患地中海贫血症的男孩。这两项技术的区 别是_不需要经过基因检测。,解析(1)转基因生物的安全性在以下三个问题方面存在争 议：食物安全(滞后效应、过敏源、营养成分改变)、生物安全(对 生物多样性的影响)、环境安全(对生态系统稳定性的影响)； (2)在转基因生物或产品研究过程中，需对外源 DNA 进行认真选 择，避免产生对人体有毒性或导致人体过敏的蛋白质；(3)设计 试管婴

38、儿技术是通过体外受精获得许多胚胎，然后从中选择符 合要求的胚胎，再经移植后产生后代的技术。,答案(1)环境 (2)蛋白质,(3)试管婴儿技术,考向预测,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

39、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,考向 6,蛋白质工程,典例 6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，

40、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

41、 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 ),DNARNA 、,RNADNA、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,7.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

42、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

43、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，无须切除，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

44、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.(2018 年湖北八校联考) 北极比目鱼中有抗冻基因，下图 是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，请回答：,(1) 利 用 过 程 的 方 法 构 建 的 基 因 文 库 是 _(填“基因组文库”或“部分基因文库”)。 (2)过程中常需要使用限制酶和 DNA 连接酶，既能连接 黏性末端又能连接平末端的 DNA 连接酶是_。,