【名師導(dǎo)學(xué)】高考生物一輪復(fù)習(xí) 6.41 基因工程及其應(yīng)用課件 新人教版必修2.ppt

第四十一課時基因工程及其應(yīng)用 考點一基因工程及其應(yīng)用 基礎(chǔ)知識整合 1 含義 1 操作對象 基因 2 過程 提取某種基因 導(dǎo)入另一種生物的細胞 3 目的 按照人們的意愿 定向改造生物的 2 原理 修飾 遺傳性 狀 基因重組 3 特點 1 可以在不同種生物間進行 即可以將一種生物控制優(yōu)良性狀的基因移植到另一種生物 2 可以按照人們的意愿直接地改造生物 培育出新品種 定向 4 基本工具 1 基因的 剪刀 指 具有 即一種限制酶只能識別一種 并在特定的位點上切割 2 基因的 針線 指 它能在脫氧核糖與磷酸之間形成一定的化學(xué)鍵 而互補的堿基之間是通過連接的 3 基因的運載體 常用的運載體有質(zhì)粒 等 質(zhì)粒主要存在于許多和等生物中 其作用是將外源基因送入受體細胞 限制性核酸內(nèi)切酶 專一性 dna分子 特定的核苷 酸序列 dna連接酶 氫鍵 噬菌體 動植物病毒 細菌 酵母菌 5 基本步驟提取目的基因 將目的基因?qū)胧荏w細胞 6 應(yīng)用 1 作物育種 利用的方法 獲得高產(chǎn) 穩(wěn)產(chǎn)和具有的農(nóng)作物 培育出具有各種抗逆性的作物新品種 如抗蟲棉 2 藥物研制 利用基因工程 培育轉(zhuǎn)基因生物 利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種高質(zhì)量 低成本的藥品 如 干擾素 等 3 環(huán)境保護 如利用轉(zhuǎn)基因細菌有毒有害的化合物 吸收環(huán)境中的重金屬 泄漏的石油 處理工業(yè)廢水等 目的基因與運載體結(jié)合 目的基因的檢測與鑒定 基因工程 優(yōu)良品質(zhì) 胰島素 乙肝疫苗 降解 分解 5 基本步驟提取目的基因 將目的基因?qū)胧荏w細胞 6 應(yīng)用 1 作物育種 利用的方法 獲得高產(chǎn) 穩(wěn)產(chǎn)和具有的農(nóng)作物 培育出具有各種抗逆性的作物新品種 如抗蟲棉 2 藥物研制 利用基因工程 培育轉(zhuǎn)基因生物 利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)出各種高質(zhì)量 低成本的藥品 如 干擾素 等 3 環(huán)境保護 如利用轉(zhuǎn)基因細菌有毒有害的化合物 吸收環(huán)境中的重金屬 泄漏的石油 處理工業(yè)廢水等 目的基因與運載體結(jié)合 目的基因的檢測與鑒定 基因工程 優(yōu)良品質(zhì) 胰島素 乙肝疫苗 降解 分解 一 基因工程的操作工具1 基因的 剪刀 限制性核酸內(nèi)切酶 簡稱限制酶 1 分布 主要在微生物體內(nèi) 2 特性 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 3 實例 ecor 限制酶能專一識別gaattc序列 并在g和a之間將這段序列切開 4 切割結(jié)果 產(chǎn)生兩個帶有黏性末端的dna片段 5 作用 基因工程中重要的切割工具 能將外來的dna切斷 對自己的dna無損害 2 基因的 針線 dna連接酶 1 催化對象 兩個具有相同黏性末端的dna片段 2 催化位置 脫氧核糖與磷酸之間的缺口 3 催化結(jié)果 形成重組dna 3 常用的運載體 質(zhì)粒 1 本質(zhì) 小型環(huán)狀dna分子 2 作用 作為運載工具 將目的基因送到宿主細胞中去 用它在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量復(fù)制 3 條件 能在宿主細胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制 有多個限制酶切點 有標記基因 二 基因工程操作的基本步驟 例1 在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中 下列操作錯誤的是 a 用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸b 用dna連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體c 將重組dna分子導(dǎo)入原生質(zhì)體d 用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細胞 典例精析 a 解析 本題考查基因工程的操作過程 要想得到抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草 就應(yīng)把具有相關(guān)抗性的基因?qū)氲綗煵菁毎?首先要用相同的限制酶切割目的基因和運載體 其次用dna連接酶對這兩者進行連接 形成重組載體 再把重組載體導(dǎo)入到煙草細胞中 最后把導(dǎo)入目的基因的細胞放在具有除草劑的培養(yǎng)基中進行選擇性培養(yǎng) 能成功表達抗性基因的細胞被選擇下來 就可培育成抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草了 例2 下列敘述符合基因工程概念的是 a b淋巴細胞與腫瘤細胞融合 雜交瘤細胞中含有b淋巴細胞中的抗體基因b 將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌 獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株c 用紫外線照射青霉菌 使其dna發(fā)生改變 通過篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株d 自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后其dna整合到細菌dna上 b 解析 本題考查基因工程的知識 基因工程是指按照人們的愿望 進行嚴格的設(shè)計 并通過dna重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù) 賦予生物以新的遺傳特性 進而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品 b細胞與腫瘤細胞融合 屬于細胞工程 用紫外線照射青霉菌 使其dna發(fā)生改變 進而篩選出青霉素高產(chǎn)菌株 屬于人工誘變 自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后其dna整合到細菌dna上 并沒有進行人為的加工 不屬于基因工程 課時練習(xí)四十三一 選擇題 每小題只有一個正確選項 1 基因工程中 需使用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒 便于重組和篩選 已知限制酶 的識別序列和切點是 g gatcc 限制酶 的識別序列和切點是 gatc 根據(jù)圖示判斷下列操作正確的是 d a 目的基因和質(zhì)粒均用限制酶 切割b 目的基因和質(zhì)粒均用限制酶 切割c 質(zhì)粒用限制酶 切割 目的基因用限制酶 切割d 質(zhì)粒用限制酶 切割 目的基因用限制酶 切割 2 以下說法正確的是 a 目的基因是指重組dna質(zhì)粒b 一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列c 重組dna所用的工具酶是限制酶 連接酶和運載體d 只要受體細胞中含有目的基因 目的基因一定能夠表達 b 3 下列四個dna分子 其黏性末端能互補配對的一組是 a b c d d 4 dna連接酶的主要功能是 a dna復(fù)制時母鏈與子鏈之間形成的氫鍵b 黏性末端堿基之間形成的氫鍵c 將兩條dna末端之間的縫隙連接起來 重新形成磷酸二酯鍵d 將堿基 脫氧核糖 磷酸之間的鍵連接起來 c 5 下列關(guān)于運載體的敘述中 錯誤的是 a 與目的基因結(jié)合后 實質(zhì)上就是一個重組dna分子b 對某種限制酶而言 最好只有一個切點 但還要有其他多種限制酶的切點c 目前最常用的有質(zhì)粒 噬菌體和動植物病毒d 具有某些標記基因 便于對其進行切割 d 解析 運載體具有某些標記基因 便于對其進行檢測和篩選 6 我國科學(xué)工作者培育成的抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉 其抗蟲基因來源于 a 普通棉的突變基因b 棉鈴蟲變異形成的致死基因c 寄生在棉鈴蟲體內(nèi)的線蟲基因d 蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因 d 7 下列關(guān)于基因工程的敘述 正確的是 a 基因工程經(jīng)常以抗菌素抗性基因為目的基因b 質(zhì)粒是基因工程常用的運載體c 通常用一種限制性酶處理含目的基因的dna 用另一種限制酶處理運載體d 為育成抗除草劑的作物新品種 導(dǎo)入抗除草劑基因時只能以受精卵為受體 b 解析 目的基因是指人們所需要的具有某種特定功能的基因 a錯誤 通常用同一種限制酶處理含目的基因的dna和運載體 以產(chǎn)生相同的黏性末端 c錯誤 導(dǎo)入抗除草劑基因時可以以體細胞為受體 d錯誤 8 某科學(xué)工作者把控制合成兔血紅蛋白的信使rna加入到大腸桿菌的提取液中 成功合成了兔的血紅蛋白 這個事實說明 a 蛋白質(zhì)合成是在核糖體上進行的b 各種生物共用一套遺傳密碼c 兔子和大腸桿菌的基因發(fā)生了重組d 兔子的基因發(fā)生了突變 解析 控制合成兔血紅蛋白的信使rna在大腸桿菌的提取液中能夠表達 說明大腸桿菌識別信息和控制表達的方式與兔是一樣的 進一步說明各種生物是共用一套遺傳密碼的 b 9 我國科學(xué)家運用基因工程技術(shù) 將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因?qū)朊藁毎⒊晒Ρ磉_ 培育出了抗蟲棉 下列敘述不正確的是 a 轉(zhuǎn)基因棉花是否具有抗蟲特性是通過檢測棉花對抗生素抗性來確定的b 重組dna分子中增加一個堿基對 不一定導(dǎo)致抗蟲毒蛋白的毒性喪失c 抗蟲棉的抗蟲基因可通過花粉傳遞到近緣作物 從而造成基因污染d 基因非編碼區(qū)對于抗蟲基因在棉花細胞中的表達不可缺少 解析 轉(zhuǎn)基因棉花是否有抗蟲特性可通過檢測棉花對害蟲的抗性來確定 a 10 人們對種植轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的利弊有爭論 正方認為種植轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物對人類是有利的 反方認為種植轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物是有潛在風(fēng)險的 下列觀點中支持正方的是 a 轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物會產(chǎn)生毒性蛋白或過敏蛋白b 轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的擴散會威脅生物的多樣性c 推廣種植抗蟲棉可減少農(nóng)藥的使用d 轉(zhuǎn)基因生物可打破自然物種的原有界限 破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 c 11 下圖為dna分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化 圖中依次表示限制性內(nèi)切酶 dna聚合酶 dna連接酶 解旋酶作用的正確順序是 a b c d c aabb aabb aabb aabb 抗寒晚熟 3 小偃麥有藍粒品種 如果有一藍粒小偃麥變異株 籽粒變?yōu)榘琢?經(jīng)檢查 其體細胞缺少一對染色體 這屬于染色體變異中的數(shù)目變異 如果將這一變異小偃麥同正常小偃麥雜交 得到的f1代自交 請分別分析f2代中出現(xiàn)染色體數(shù)目正常與不正常個體的原因 f1代通過能產(chǎn)生 產(chǎn)生正常的f2代 產(chǎn)生不正常的f2代 減數(shù)分裂 正常與不正常的兩 種配子 正常配子相互結(jié)合 不正常配子相互結(jié)合 正常配子與不正常配子 結(jié)合 4 除小偃麥外 我國也實現(xiàn)了普通小麥與黑麥的遠緣雜交 普通小麥 六倍體 配子中的染色體數(shù)為21 配子形成時處于減數(shù)第二次分裂后期的每個細胞中的染色體數(shù)為 黑麥配子中的染色體數(shù)和染色體組數(shù)分別為7和1 則黑麥屬于倍體植物 普通小麥與黑麥雜交 f1代體細胞中的染色體組數(shù)為 由此f1代可進一步育成小黑麥 42 二 4 13 2011重慶 擬南芥是遺傳學(xué)研究的模式植物 某突變體可用于驗證相關(guān)的基因的功能 野生型擬南芥的種皮為深褐色 tt 某突變體的種皮為黃色 tt 下圖是利用該突變體驗證油菜種皮顏色基因 tn 功能的流程示意圖 1 與擬南芥t基因的mrna相比 若油菜tn基因的mrna中uga變?yōu)閍ga 其末端序列成為 agcgcgaccagacucuaa 則tn比t多編碼 個氨基酸 起始密碼子位置相同 uca uaa為終止密碼子 2 圖中 應(yīng)為 若 不能在含抗生素kan的培養(yǎng)基上生長 則原因是 若 的種皮顏色為 則說明油菜tn基因與擬南芥t基因的功能相同 2 重組質(zhì)粒 重組dna分子 重組質(zhì)粒未導(dǎo)入 深褐色 3 假設(shè)該油菜tn基因連接到擬南芥染色體并替換其中一個t基因 則 中進行減數(shù)分裂的細胞在聯(lián)會時的基因為 同時 的葉片卷曲 葉片正常對葉片卷曲為顯性 且與種皮性狀獨立遺傳 用它與種皮深褐色 葉片正常的雙雜合體擬南芥雜交 其后代中所占比例最小的個體表現(xiàn)為 取 的莖尖培養(yǎng)成16棵植株 其性狀通常 填不變或改變 4 所得的轉(zhuǎn)基因擬南芥與野生型擬南芥 填是或者不是 同一個物種 tntntt 黃色正常 黃色卷曲 不變 是 解析 通過對基因工程和遺傳知識相結(jié)合來考查學(xué)生對該部分知識的掌握 屬中檔題 較難 油菜tn基因的mrna中uga變?yōu)閍ga 而末端序列為 agcgcgaccagacucuaa 在擬南芥中的uga本是終止密碼子不編碼氨基酸 而在油菜中變?yōu)閍ga可編碼一個氨基酸 而cuc還可編碼一個氨基酸 直到uaa終止密碼子不編碼氨基酸 假設(shè)油菜tn基因連接到擬南芥染色體并替換其中一個t基因 注意擬南芥是指實驗中的突變體tt 所以 轉(zhuǎn)基因擬南芥基因型為tnt 減數(shù)分裂聯(lián)會時形成四分體是由于染色體進行了復(fù)制 基因也進行了復(fù)制 因而基因型為tntntt 設(shè) 轉(zhuǎn)基因擬南芥的葉片卷曲與正常葉是由b b基因控制 正常葉為顯性 而該對性狀與種皮性狀為獨立遺傳 則這兩對性狀遵循基因的分離與自由組合定律 則 轉(zhuǎn)基因擬南芥 雙雜合擬南芥tntbbttbb進行逐對分析 tnt tt 1 4tnt 1 4tnt 1 4tt 1 4tt由于tn和t的功能相同 所以表示為3 4t 深褐色 1 4tt 黃色 bb bb 1 2bb 正常葉 1 2bb 卷曲葉 所以后代中有四種表現(xiàn)型 3 8種皮深褐色正常葉 3 8種皮深褐色卷曲葉 1 8種皮黃色正常葉 1 8種皮黃色卷曲葉 取 轉(zhuǎn)基因擬南芥的莖尖培養(yǎng)為植物組織培養(yǎng) 為無性生殖 所以后代性狀一般不變 排除基因突變 由上可知所得 轉(zhuǎn)基因擬南芥tnt和野生型擬南芥tt兩個品種相當于發(fā)生基因突變 沒有隔離 能雜交產(chǎn)生可育后代 因此是同一個物種 例 下圖 列舉了五種育種方法 請回答相關(guān)問題 1 第 種方法屬于雜交育種 一般從f2開始選種 這是因為 2 在第 種方法中 我們?nèi)糁豢紤]f1分別位于n對同源染色體上的n對等位基因 則利用其花藥離體培育成的幼苗應(yīng)有 種類型 3 第 種育種方法中使用秋水仙素的作用是促使染色體加倍 其作用機理是 從f2開始發(fā)生性狀分離 2n 秋水仙素抑制細胞有絲分 裂時紡錘 絲 體的形成 4 第 種方法中發(fā)生的變異一般是基因突變 衛(wèi)星搭載的種子應(yīng)當選用萌動的 而非休眠的 種子 原因是 5 第 種方法培育的新生物個體可以表達甲種生物的遺傳信息 該表達過程包括遺傳信息的 此遺傳工程得以實現(xiàn)的重要理論基礎(chǔ)之一是所有生物在合成蛋白質(zhì)的過程中 共用一套 密碼子 解析 本例是綜合考查雜交育種 誘變育種 單倍體育種 多倍體育種以及基因工程等幾種育種的基礎(chǔ)知識 屬于常規(guī)的雜交育種 因為從f2開始發(fā)生性狀分離 屬于多倍體育種 是誘變育種 則是基因工程育種 方法歸納 一 根據(jù) 變異的來源 原理進行育種a 雜交育種 1 原理 基因重組 通過基因分離 自由組合或連鎖交換 分離出優(yōu)良性狀或使各種優(yōu)良性狀集中在一起 2 方法 連續(xù)自交 不斷選種 3 舉例 雜交育種的圖解法 略 4 特點 育種年限長 需連續(xù)自交不斷擇優(yōu)汰劣才能選育出需要的類型 5 說明 該方法常用于 a 同一物種不同品種的個體間 b 植物體細胞雜交法 應(yīng)用于親緣關(guān)系較近的不同物種個體間 為了使后代可育 應(yīng)做染色體加倍處理 得到的個體即是異源多倍體 如八倍體小黑麥的培育 蘿卜和甘藍雜交 若該生物靠有性生殖繁殖后代 則必須選育出優(yōu)良性狀的純種 以免后代發(fā)生性狀分離 若該生物通過無性生殖產(chǎn)生后代 那么只要得到該優(yōu)良性狀就可以了