（山东专用）2020版高考生物一轮复习 专题27 基因工程与蛋白质工程、生物技术的安全性和伦理问题教

专题２７基因工程与蛋白质工程、生物技术的安全性和伦理问题真题多维细目表真题涉分考点基因工程的工具与操作程序基因工程的应用与蛋白质工程生物技术的安全性与伦理问题题型难度设题情境试题结构素养要素２０１９课标全国Ⅰꎬ３８１５基因文库与ＰＣＲ技术非选择易目的基因的获取与扩增问题并列分析与推断２０１８课标全国Ⅰꎬ３８１５载体和将目的基因导入受体细胞非选择中将某真核生物基因导入大肠杆菌的实例分析问题并列归纳与概括２０１７课标全国Ⅰꎬ３５１５载体和目的基因的检测与鉴定非选择易将人体某基因导入大肠杆菌问题并列归纳与概括２０１６课标全国Ⅰꎬ４０１５载体和将目的基因导入受体细胞非选择中将基因表达载体导入大肠杆菌的实例分析问题并列演绎与推理２０１５山东理综ꎬ３６(３)４基因表达载体的组成和构建非选择中治疗性克隆流程图示分析问题并列归纳与概括２０１４山东理综ꎬ３６(１)(４)４基因表达载体的构建、目的基因的检测与鉴定非选择中利用转基因羊获取药用蛋白的流程分析问题并列归纳与概括总计卷均分１１.３６题/１１卷常见考法(根据课程标准分析)命题规律与趋势０１考查内容１.高考对本专题的考查涉及基因工程、蛋白质工程、生物技术的安全性和伦理问题等知识ꎮ对基因工程基本操作程序的考查频度较高ꎮ２.对基因工程内容的考查多集中在基因表达载体的构建、相关的筛选、鉴定方法等ꎮ０２题型难度１.考查题型大多为非选择题ꎮ２.纵观近几年高考试题ꎬ高考对本专题的考查难度有所降低ꎬ对基础知识掌握的要求提高ꎮ０３关联考点１.本专题试题通常融合动植物细胞工程及胚胎工程进行综合考查ꎬ也以基因工程基本操作为背景单独考查ꎮ２.试题多以优良植物品种培育、特殊蛋白质制品的生产为背景ꎬ综合考查基因工程的应用ꎮ０４命题趋势１.结合高考对能力考查的要求ꎬ基因工程仍将是未来高考对本专题考查的重点ꎮ２.蛋白质工程为第二代基因工程ꎬ蛋白质工程与基因工程的对比考查也可能是高考的新考向ꎮ０５核心素养１.试题通过基因工程基本操作程序、蛋白质工程应用分析等形式ꎬ体现了对科学思维、社会责任的考查ꎮ２.通过对科学思维和社会责任的考查ꎬ使学生形成系统分析的思想ꎬ增强学生责任感ꎮ０６备考建议１.熟记基因工程基本工具、基本操作程序、蛋白质工程等基本知识ꎮ总结解题方法ꎬ并能归类、活用、延伸ꎮ２.通过必要的题型训练ꎬ巩固基础知识、掌握解答本专题试题的方法ꎮ１５２　　５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)对应学生用书起始页码Ｐ２９７考点１基因工程的工具与操作程序　　一、基因工程的工具１.限制酶(１)存在:主要在原核生物中ꎮ(２)作用:识别双链ＤＮＡ分子的某种特定核苷酸序列ꎬ并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开ꎮ(３)形成末端类型在识别序列中心轴线两侧切开→黏性末端在识别序列中心轴线处切开→平末端{２.ＤＮＡ连接酶(１)作用:将双链ＤＮＡ片段“缝合”起来ꎬ恢复被限制酶切开的两个核苷酸间的磷酸二酯键ꎮ(２)种类种类Ｅ􀅰ｃｏｌｉＤＮＡ连接酶Ｔ４ＤＮＡ连接酶来源大肠杆菌Ｔ４噬菌体特点只“缝合”黏性末端黏性末端和平末端都可“缝合”　　３.载体(１)条件:能在受体细胞中复制并稳定保存ꎻ具有一至多个限制酶切点ꎻ具有标记基因ꎮ(２)种类最常用:质粒其他:λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等{(３)作用:携带外源ＤＮＡ片段进入受体细胞ꎮ(４)特点:可在受体细胞中进行自我复制或整合到染色体ＤＮＡ上ꎬ随染色体ＤＮＡ进行同步复制ꎮ　　二、基因工程的基本操作程序１.目的基因的获取(１)目的基因:主要指编码蛋白质的基因ꎬ也可以是一些具有调控作用的因子ꎮ(２)方法①从基因文库中获取基因组文库与部分基因文库不同基因文库类型基因组文库部分基因文库(ｃＤＮＡ文库)构建基因文库的过程某种生物全部ＤＮＡ　　限制酶↓许多ＤＮＡ片段分别与载体连接导入↓受体菌群体某种生物发育的某个时期的ｍＲＮＡ　　反转录↓ｃＤＮＡ与载体连接导入↓　受体菌群体　　②利用ＰＣＲ技术扩增ａ.原理:ＤＮＡ双链复制ꎮｂ.需要的条件:模板ＤＮＡ、引物、四种脱氧核苷酸、热稳定ＤＮＡ聚合酶(Ｔａｑ酶)等ꎮｃ.过程:过程说明图解变性当温度上升到９０℃以上时ꎬ双链ＤＮＡ解聚为单链续表过程说明图解复性温度下降到５０℃左右ꎬ两种引物通过碱基互补配对与两条单链ＤＮＡ结合延伸７２℃左右时ꎬＴａｑＤＮＡ聚合酶有最大活性ꎬ可使ＤＮＡ新链由５′端向３′端延伸　　③人工合成ａ.化学合成法:针对已知核苷酸序列的较小基因ꎮｂ.逆转录法:以ＲＮＡ为模板ꎬ在逆转录酶的作用下人工合成ꎮ２.基因表达载体的构建———基因工程的核心(１)目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在ꎬ并且可以遗传给下一代ꎬ同时使目的基因能够表达和发挥作用ꎮ(２)基因表达载体的组成基因表达载体目的基因复制原点:载体自我复制的起点启动子:ＲＮＡ聚合酶识别和结合部位ꎬ　驱动基因转录终止子:ＲＮＡ聚合酶脱离部位ꎬ终止转录标记基因:鉴别受体细胞中是否含有目的基因(３)构建过程３.将目的基因导入受体细胞生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法显微注射技术Ｃａ２＋参与的转化法常用受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入Ｔｉ质粒的Ｔ－ＤＮＡ上→转入农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的染色体ＤＮＡ上→表达将含有目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→胚胎移植→获得具有新性状的动物Ｃａ２＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体ＤＮＡ分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收ＤＮＡ分子􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题２７　基因工程与蛋白质工程、生物技术的安全性和伦理问题１５３　　　　４.目的基因的检测与鉴定　　启动子是起始密码子吗?终止子是终止密码子吗?提示:启动子≠起始密码子ꎬ终止子≠终止密码子ꎮ启动子在ＤＮＡ分子中ꎬ而起始密码子在ｍＲＮＡ中ꎻ终止子在ＤＮＡ分子中ꎬ而终止密码子在ｍＲＮＡ中ꎮ考点２基因工程的应用与蛋白质工程　　一、动物基因工程与植物基因工程１.动物基因工程:用于提高动物生长速度从而提高产品产量ꎻ用于改善畜产品品质ꎻ用转基因动物生产药物ꎻ用转基因动物作器官移植的供体等ꎮ２.植物基因工程:培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物ꎻ利用转基因改良植物的品质ꎮ　　二、基因诊断与基因治疗１.基因诊断:又称为ＤＮＡ诊断ꎬ是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体ꎮ２.基因治疗(１)概念:把正常基因导入病人体内ꎬ使该基因的表达产物发挥功能ꎬ从而达到治疗疾病的目的ꎮ(２)成果:将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中ꎬ使淋巴细胞能产生腺苷酸脱氨酶ꎬ然后ꎬ再将这种淋巴细胞转入患者体内ꎬ从而治疗复合型免疫缺陷症ꎮ３.类型体外基因治疗→从病人体内获得某种细胞ꎬ在体外完成基因转移ꎬ再输回患者体内体内基因治疗→直接向人体组织细胞中转移基因　　三、蛋白质工程１.蛋白质工程的概念　　　基础　→蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系手段　→基因修饰或基因合成目的　→合成满足人类生产和生活需求的蛋白质　　概　念　　２.基本流程预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列　　蛋白质工程中为什么通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造?提示:①蛋白质一般具有十分复杂的空间结构ꎬ基因的结构相对简单ꎬ容易改造ꎻ②改造后的基因可以遗传给下一代ꎬ被改造的蛋白质无法直接遗传ꎮ考点３生物技术的安全性与伦理问题　　一、转基因生物的安全性１.转基因生物存在安全性问题的原因(１)目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限ꎮ(２)目的基因往往是异种生物的基因ꎮ(３)外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的ꎮ２.对转基因生物安全性的争论:在食物安全、生物安全、环境安全三个方面存在激烈的争论ꎮ３.理性对待转基因技术:趋利避害ꎬ不能因噎废食ꎮ二、生物技术中的伦理问题１.克隆(１)治疗性克隆与生殖性克隆　　类型项目　　治疗性克隆生殖性克隆区别目的从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗用于生育ꎬ获得人的复制品水平细胞水平个体水平联系都属于无性生殖ꎻ产生新个体或新组织ꎬ遗传信息基本不变　　(２)中国政府态度:禁止生殖性克隆ꎬ不反对治疗性克隆ꎮ２.试管婴儿与设计试管婴儿精子卵子　体外受精　　　ａ受精卵　ｂ早期胚胎→　胚胎移植→　ｃ遗传学诊断→↓试管婴儿与设计试管婴儿都要通过ａ体外受精ꎬ并进行ｂ体外早期胚胎培养和胚胎移植ꎬ不同的是设计试管婴儿胚胎移植前需进行ｃ遗传学诊断ꎮ三、基因身份证１.否定的理由:个人基因资讯的泄露造成基因歧视ꎬ势必造成遗传性失业大军、个人婚姻困难和人际关系疏远等ꎮ２.肯定的理由:一些遗传性疾病在后代中复现率很高ꎬ通过基因检测可以及早预防ꎬ适时治疗ꎬ达到挽救患者生命的目的ꎮ四、生物武器１.种类:致病菌、病毒、生化毒剂ꎬ以及经过基因重组的致病菌等ꎮ２.中国政府的态度:在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器ꎬ并反对生物武器及其技术和设备的扩散ꎮ􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１５４　　５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)对应学生用书起始页码Ｐ３００与基因工程的工具酶相关的问题分析(科学思维)１.列表比较基因工程中的工具酶及其作用名称作用作用部位作用结果限制酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列磷酸二酯键形成黏性末端或平末端ＤＮＡ连接酶连接两个ＤＮＡ片段磷酸二酯键形成重组ＤＮＡ分子　　２.选择限制酶需注意的问题(１)若只针对“目的基因”来说ꎬ应选择切点位于目的基因两端的限制酶ꎬ而不能选择切点位于目的基因内部的限制酶ꎬ如图甲中可选择ＰｓｔⅠꎬ不能选择ＳｍａⅠꎮ(２)若只针对“质粒”来说ꎬ作为载体必须具备标记基因等组分ꎬ因此所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构ꎬ如图乙中限制酶ＳｍａⅠ会破坏标记基因１ꎬＥｃｏＲⅠ会破坏标记基因２ꎮ(３)若同时针对“目的基因”和“质粒”来说ꎬ则:①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致ꎬ以确保具有相同的末端ꎮ②为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接ꎬ也可使用两种不同的限制酶切割目的基因和质粒ꎬ如图甲、乙可选择用ＰｓｔⅠ和ＥｃｏＲⅠ两种限制酶同时切割目的基因和质粒ꎮ(２０１９江西南昌期末ꎬ１２)为增加油菜种子的含油量ꎬ研究人员从陆地棉中获取酶Ｄ基因ꎬ从拟南芥基因文库中获取转运肽基因:(１)要获得酶Ｄ基因和转运肽基因Ａ、Ｄ端相连的融合基因ꎬ需要用　　　　　　酶和　　　　　　酶处理ꎮ(２)将上述融合基因插入如图所示　　　　　的Ｔ－ＤＮＡ中ꎬ构建基因表达载体并导入农杆菌中ꎬ构建基因表达载体的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ꎮ(３)携带外源ＤＮＡ片段的质粒进入受体细胞后ꎬ在细胞中进行　　　　　　ꎬ或　　　　　　　　　ꎬ随染色体ＤＮＡ进行同步复制ꎮ(４)要检测转基因油菜中是否插入了融合基因ꎬ可以用　　　　　　　　　　　　　　作探针ꎬ使探针与　　　　　　　　　杂交ꎬ如果显示出　　　　ꎬ就说明融合基因已插入成功ꎮ思路导引依据→基因工程的工具分析作答→基因工程的操作步骤解析　(１)由题图可知ꎬ酶Ｄ基因Ａ端和转运肽基因Ｄ端都含有限制酶ＣｌａⅠ的切割位点ꎬ故要获得Ａ、Ｄ端相连的能融合基因可以用ＣｌａⅠ限制酶切割后再用ＤＮＡ连接酶处理ꎮ(２)农杆菌中的Ｔｉ质粒上的Ｔ－ＤＮＡ可转移至受体细胞ꎬ并且整合到受体细胞的染色体ＤＮＡ上ꎮ根据农杆菌的这一特点ꎬ如果将目的基因插入到Ｔｉ质粒的Ｔ－ＤＮＡ上ꎬ通过农杆菌的转化作用ꎬ就可以把目的基因整合到植物细胞中的染色体ＤＮＡ上ꎮ因此将上述融合基因插入如图所示Ｔｉ质粒的Ｔ－ＤＮＡ中ꎬ构建基因表达载体并导入农杆菌中ꎮ构建基因表达载体是基因工程的核心步骤ꎬ其目