(开学大礼包XXXX高三生物复习课件：IA313基因工程

1.下列不属于基因工程应用的是()A.培养出抗烟草花叶病的番茄植株B.从大肠杆菌中获取人的干扰素C.培养出兼有鲤鱼与鲫鱼特点的鲤鲫移核鱼D.利用“工程菌”生产乙肝疫苗【解析】选C。鲤鲫移核鱼是核移植技术的应用成果。抗烟草花叶病的番茄是将抗烟草花叶病毒基因导入番茄植株中培育而成。利用大肠杆菌获取人的干扰素和工程菌生产疫苗均为基因工程的具体应用。2.基因治疗是指()A.对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的B.把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的C.运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的【解析】选B。基因治疗是把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的，不是对细胞进行操作。3.若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是()A.减少氮肥的使用量，降低生产成本B.减少氮肥的使用量，节约能源C.避免氮肥使用过多引起环境污染D.改良土壤结构【解析】选C。利用基因工程技术培育的能固氮的转基因水稻可以减少氮肥的使用而减少成本等，在环保上的意义是减少环境污染。4.下列不属于基因工程方法生产的药品是()A.干扰素B.胰岛素C.青霉素D.乙肝疫苗【解析】选C。青霉素是抗菌素的一种，是从青霉菌培养液中提制的药品，并不是通过基因工程方法生产的药品。而A、B、D所示药品现在都是通过基因工程方法生产的。5.干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血只能提取0.5μg，所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚州的基因公司用如图的方式生产干扰素。试分析原理和优点。(1)从人的淋巴细胞中获取干扰素基因，一般可用_____的方法，此基因在基因工程中称为_____。(2)此基因与细菌的质粒相结合要依靠_____，其作用部位是磷酸二酯键，然后将目的基因移植到酵母菌体内，酵母菌在基因工程中叫_____。(3)科学家在培养转基因植物时，常用_____中的质粒做载体。(4)细菌质粒与干扰素基因能够拼接的原因是_____。人的干扰素基因在酵母菌体内合成了人的干扰素，说明了_____。【解析】(1)基因工程中，目的基因的获得可直接从基因文库中获取。在与载体质粒重组时，需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶，酵母菌细胞是受体细胞。(2)培养转基因植物时，常用土壤农杆菌中的质粒做载体，用土壤农杆菌感染受体细胞，该方法叫土壤农杆菌转化法。(3)细菌质粒能与干扰素基因拼接是因为它们的结构组成相同，都是由四种脱氧核苷酸组成，有规则的双螺旋结构。干扰素基因在酵母菌体内合成了人的干扰素，说明了人的干扰素基因在酵母菌体内表达成功。答案:(1)直接从基因文库获取目的基因(2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶受体细胞(3)土壤农杆菌(4)都是由四种脱氧核苷酸组成，有规则的双螺旋结构人的干扰素基因在酵母菌体内表达成功一、转基因动、植物的区别与联系(1)筛选含目的基因的受体细胞时，根据载体上的标记基因进行筛选。(2)动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质，而不是为了产生体型巨大的个体。【例证1】培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。如图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答：(1)A过程需要的酶有_____。(2)B过程及其结果体现了质粒作为载体必须具备的两个条件是_____。(3)C过程的培养基除含有必要的营养物质、琼脂和激素外，还必须加入_____。(4)科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传定律。已知将其转基因植株与非转基因植株杂交时，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1∶1，①当该转基因植株自交时，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为_____。②当将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占_____%。【解题关键】明确上述流程的每一步中所用的工具、方法、原理；利用孟德尔分离定律解决转基因植物的杂交和自交问题。【精讲精析】(1)标记基因在基因工程中的作用主要是检测重组质粒是否进入受体细胞内，因此在重组过程中并未被目的基因所取代。既然转基因植株表现出相应抗性，说明其是显性性状。(2)转基因植株与正常植株(非转基因植株)杂交，后代出现两种表现型且比值为1∶1，说明该转基因植株的一条染色体上含有kanr，可视为杂合子。若该转基因植株自交，即杂合子自交，后代两种表现型的比值为3∶1。花药离体培养在选择培养基中能生存的植株均为抗性植株。答案：(1)限制性内切酶和DNA连接酶(2)具有标记基因；能在宿主细胞中复制并稳定保存(3)卡那霉素(4)①3∶1②100二、基因治疗1.原理：利用正常基因纠正或补偿基因的缺陷，即把正常基因导入患者体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而原有缺陷基因一般不作处理。2.方法：有体外基因治疗和体内基因治疗，体外基因治疗方法疗效较好。如重度免疫缺陷症的体外基因治疗方法：(1)经过基因治疗后，患者细胞内的缺陷基因并没有改变。因此，基因治疗一般只在当代发挥作用，不影响下一代。(2)基因诊断和基因治疗不一样，基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交原理，检测被测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。基因治疗是将正常基因导入有基因缺陷的细胞内，从而达到治疗疾病的目的。【例证2】1990年对一位因缺乏腺苷酸脱氨酶基因，而患先天性体液免疫缺陷病(重度免疫缺陷病)的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的T淋巴细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的T淋巴细胞中，再将这些转基因T淋巴细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。(1)为使体外培养细胞的工作成功，必须考虑的培养条件是_____，培养液需含有_____。(2)在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的_______，此基因工程中的目的基因是_____，目的基因的受体细胞是_____。(3)将转基因T淋巴细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于产生了_____，产生这种物质的两个基本步骤是_____、_____。【解题关键】动物细胞培养的条件有适宜的pH、渗透压、温度以及无菌等。题中逆转录病毒可以将目的基因导入受体细胞，起载体作用。目的基因表达的过程是转录和翻译。【精讲精析】基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。导入的健康基因能在受体细胞(T淋巴细胞)中通过转录和翻译合成相应的基因产物(抗体或腺苷酸脱氨酶)，使病人的免疫功能恢复正常，达到治疗的目的。答案：(1)pH、渗透压、温度以及无菌等有机物、无机盐、维生素、O2、水等(2)载体腺苷酸脱氨酶基因T淋巴细胞(3)抗体(或腺苷酸脱氨酶)转录翻译1.(2010·江苏高考)下列关于转基因植物的叙述，正确的是()A．转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中B．转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加C．动物的生长激素基因转入植物后不能表达D．如果转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题【解析】选A。若转入到油菜的抗除草剂基因存在于油菜的染色体上，则可能通过花粉传入环境中，由此判断A项正确；转抗虫基因的植物，对昆虫进行了定向选择，会导致昆虫群体抗性基因频率增加，由此判断B项错误；因生物体共用一套遗传密码，动物的生长激素基因转入植物后可表达，由此判断C项错误；如果转基因植物的外源基因来源于自然界，可能打破原有的基因结构，或通过转基因植物向外散播，具有不确定性，存在一定的安全性问题，由此判断D项错误。2．(2009·安徽高考)2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是()A．追踪目的基因在细胞内的复制过程B．追踪目的基因插入到染色体上的位置C．追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布D．追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构【解析】选C。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质带有绿色荧光，从而可以追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布。3.(2007·山东高考)继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是_____。(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入_____中，原因是_____。(3)通常采用_____技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_______细胞中特异表现。(5)为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的_____转入_____细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为_____。【解析】转基因生物反应器是指利用转基因活体动物的某种能够高效表达外源基因的器官或组织来进行工业化生产活性功能蛋白的技术，该技术的第一步就是导入外源基因，对于动物细胞来说，常采用的方法是显微注射法。小鼠的膀胱上皮细胞属于体细胞，可采用核移植的方法，培育出能长期合成人生长激素的个体来。答案：(1)显微注射法(2)受精卵(或早期胚胎细胞)受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达(3)DNA分子杂交(核酸探针)(4)膀胱上皮(5)细胞核去核的卵核移植(或克隆)一、选择题(共12小题，每小题4分，共48分)1.下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是()【解析】选C。A项中供体和载体不对应，B项中剪刀和针线不对应，D项中各项均不对应。基因工程中供体是提供目的基因的生物，剪刀是限制性核酸内切酶，针线是DNA连接酶，载体是质粒，受体是大肠杆菌等。2.运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的抗虫基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用，保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是()A.抗虫基因的化学成分是蛋白质B.抗虫基因中有菜青虫的遗传物质C.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有抗虫基因D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物【解析】选C。抗虫基因本质是DNA，转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是抗虫基因表达的产物，是有机物。3.生产上培育无籽番茄、青霉素高产菌株、杂交培育矮秆抗锈病小麦、抗虫棉的培育原理依次是()①生长素促进果实发育②染色体变异③基因重组④基因突变⑤基因工程A.①②③④B.①④③②C.①④②⑤D.①④③⑤【解析】选D。无籽番茄是利用一定浓度生长素培育而成，青霉素高产菌株是基因突变的结果，杂交育种的原理是基因重组，抗虫棉是利用基因工程培育的转基因植物。4.半乳糖血症病人由于细胞内不能合成半乳糖苷酶，从而导致体内过多的半乳糖积聚，引起肝、脑等受损。美国的一位科学家用带有半乳糖苷酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这种治疗疾病的方法称为()A.免疫治疗B.化学治疗C.基因治疗D.药物治疗【解析】选C。本题中采用的方法是借助噬菌体将正常基因导入了患者体内，从而达到治疗疾病的目的，这种治疗方法称为基因治疗。5.美国农业部指导农民在种植转基因农作物时，要求农民在转基因农作物的行间种植一些普通的非转基因农作物，供害虫取食，这种做法的主要目的是()A.保护物种多样性B.保护害虫的天敌C.减缓害虫抗性基因频率增加的速率D.维持农田生态系统中的能量流