高考生物二輪復(fù)習(xí) （專題突破+破譯命題密碼）第一部分 專題19 基因工程與生物技術(shù)的安全性 新人教版

專題19基因工程與生物技術(shù)的安全性1．基因工程是通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性。2．基因工程的目的是按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格地設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。3．DNA重組技術(shù)的基本工具有限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和載體。4．限制性核酸內(nèi)切酶主要從原核生物中提取，具有專一性，使特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂。5．載體的種類有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。6．基因工程的基本操作程序：目的基因的獲取→基因表達(dá)載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定。7．獲取目的基因的方法有從基因文庫中獲取，利用PCR技術(shù)和人工合成法獲取。8．基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等。9．目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法。10．目的基因?qū)雱游锛?xì)胞的方法是顯微注射法，常用的受體細(xì)胞是受精卵。11．蛋白質(zhì)工程是通過基因修飾或基因合成對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)。12．面對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利弊，正確的做法是趨利避害，而不能因噎廢食。13．基因身份證是把個(gè)人的致病基因和易感基因檢測出來，記錄在磁卡上，做成個(gè)人基因身份證。14．生物武器的種類包括致病菌、病毒、生化毒劑，以及經(jīng)過基因重組的致病菌。1．(·浙江高考)天然的玫瑰沒有藍(lán)色花，這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因B，而開藍(lán)色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍(lán)玫瑰，下列操作正確的是()A．提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因BB．利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍(lán)色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因BC．利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞D．將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞[命題立意]本題考查基因工程及其應(yīng)用的相關(guān)知識。[知識依托]①目的基因的獲取可通過逆轉(zhuǎn)錄獲得。②基因工程操作工具酶有限制酶和DNA連接酶。③將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞需要運(yùn)載體攜帶。[解析]選A獲取目的基因B，可先提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再經(jīng)PCR技術(shù)擴(kuò)增；基因文庫構(gòu)建時(shí)是將目的基因與載體連接起來，形成重組載體，再導(dǎo)入受體菌中儲存和擴(kuò)增，提取目的基因時(shí)不需使用限制酶；連接目的基因與質(zhì)粒的酶是DNA連接酶；將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，不使用大腸桿菌。2．(·江蘇高考)下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物安全性的敘述，錯(cuò)誤的是()A．種植轉(zhuǎn)基因作物應(yīng)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植區(qū)隔離B．轉(zhuǎn)基因作物被動物食用后，目的基因會轉(zhuǎn)入動物體細(xì)胞中C．種植轉(zhuǎn)基因植物有可能因基因擴(kuò)散而影響野生植物的遺傳多樣性D．轉(zhuǎn)基因植物的目的基因可能轉(zhuǎn)入根際微生物[命題立意]本題主要考查轉(zhuǎn)基因生物安全性相關(guān)問題。[知識依托]①轉(zhuǎn)基因作物可能通過花粉傳給近緣作物造成基因污染，因此需隔離種植。②轉(zhuǎn)基因作物被動物食用后，會被消化分解為基本營養(yǎng)成分被吸收，不會轉(zhuǎn)入動物體內(nèi)。[解析]選BA項(xiàng)，種植轉(zhuǎn)基因作物(如抗蟲棉)應(yīng)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)(普通棉花)種植區(qū)隔離，否則傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植區(qū)的產(chǎn)量會受到很大的影響；B項(xiàng)，目的基因的本質(zhì)為DNA，動物食用后會將其消化分解成小分子脫氧核苷酸，所以不會轉(zhuǎn)入動物體細(xì)胞中；C項(xiàng)，轉(zhuǎn)基因作物可能由于目的基因通過花粉擴(kuò)散而影響野生植物的遺傳多樣性；D項(xiàng)，導(dǎo)入轉(zhuǎn)基因生物的目的基因有可能與感染轉(zhuǎn)基因作物的某些細(xì)菌或病毒雜交，從而重組得到對人類或其他生物有害的病原體。3．(·新課標(biāo)全國卷)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題：(1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有________和________。(2)質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下：AATTC……GG……CTTAA為使運(yùn)載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點(diǎn)是____________________________________________________________________________________________________________。(3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是________，產(chǎn)物是________。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用________技術(shù)。(5)基因工程中除質(zhì)粒外，________________和________________也可作為運(yùn)載體。(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原因是____________________________。[命題立意]本題考查基因工程應(yīng)用的相關(guān)知識。[知識依托]①限制性內(nèi)切酶能夠特異性識別DNA分子中特定核苷酸序列并在特定兩個(gè)核苷酸間切割形成平末端或黏性末端。②重組質(zhì)粒的構(gòu)建需DNA連接酶。常用的DNA連接酶有大腸桿菌連接酶和T4噬菌體DNA連接酶。③質(zhì)粒是常用的運(yùn)載體，此外還有噬菌體和動植物病毒等。解析：(1)DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種——黏性末端和平末端。(2)為了保證目的基因與運(yùn)載體相連，用另一種限制酶切割后形成的黏性末端必須與EcoRⅠ切割形成的黏性末端相同。(3)DNA連接酶有大腸桿菌DNA連接酶和T4DNA連接酶兩類。(4)反轉(zhuǎn)錄的模板是mRNA，產(chǎn)物是DNA。大量擴(kuò)增反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物常采用PCR技術(shù)。(5)在基因工程中使用的載體除質(zhì)粒外，還有噬菌體、動植物病毒等。(6)經(jīng)Ca2＋處理后處于感受態(tài)的大腸桿菌才易吸收周圍環(huán)境中的DNA分子。答案：(1)黏性末端平末端(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同(3)大腸桿菌T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌體動植物病毒(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱4．(·福建高考)肺細(xì)胞中的let-7基因表達(dá)減弱，癌基因RAS表達(dá)增強(qiáng)，會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術(shù)將let-7基因?qū)敕伟┘?xì)胞實(shí)現(xiàn)表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如下圖1。請回答：(1)進(jìn)行過程①時(shí)，需用________________酶切開載體以插入let-7基因。載體應(yīng)有RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，以驅(qū)動let-7基因轉(zhuǎn)錄，該部位稱為____________。(2)進(jìn)行過程②時(shí)，需用____________酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細(xì)胞，以利于傳代培養(yǎng)。(3)研究發(fā)現(xiàn)，let-7基因能影響癌基因RAS的表達(dá)，其影響機(jī)理如圖2。據(jù)圖分析，可從細(xì)胞中提取________進(jìn)行分子雜交，以直接檢測let-7基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細(xì)胞增殖受到抑制，可能是由于細(xì)胞中________(填“RASmRNA”或“RAS”蛋白)含量減少引起的。[命題立意]本題考查基因工程應(yīng)用的相關(guān)知識。[知識依托]①構(gòu)建基因表達(dá)載體需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。②動物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞具有貼壁生長、接觸抑制現(xiàn)象。③目的基因的檢測可從分子水平上利用分子雜交實(shí)現(xiàn)。[解析](1)過程①為基因表達(dá)載體的構(gòu)建，該過程涉及的工具酶為限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，需用限制酶切開載體以插入let-7基因。完整的基因表達(dá)載體包括啟動子、目的基因、終止子和標(biāo)記基因等，而啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點(diǎn)。(2)進(jìn)行過程②時(shí)，用胰蛋白酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細(xì)胞，以利于細(xì)胞的傳代培養(yǎng)。(3)從圖中可以看出，RASmRNA和let-7基因轉(zhuǎn)錄的miRNA配對形成雜交分子，從而抑制了癌基因RAS的表達(dá)，故可以提取RNA進(jìn)行分子雜交，以直接檢測let-7基因是否轉(zhuǎn)錄。[答案](1)限制性核酸內(nèi)切(或限制)啟動子(2)胰蛋白(3)RNARAS蛋白1．從考查內(nèi)容上看，主要考查基因工程的原理、技術(shù)操作和應(yīng)用，對生物技術(shù)的安全性考查相對較少。2．從考查角度上看，以最新基因工程的研究成果為背景，聯(lián)系其他生物技術(shù)工程，綜合命題考查基因工程應(yīng)用和解決問題的能力。3．從命題趨勢上看，預(yù)計(jì)年高考仍然主要對基因工程的應(yīng)用、技術(shù)操作、原理等知識點(diǎn)進(jìn)行命題，可能更趨向于聯(lián)系當(dāng)今基因工程研究成果和基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生方面的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行命制試題?；蚬こ碳皯?yīng)用[例1](·海南高考)已知甲種農(nóng)作物因受到乙種昆蟲危害而減產(chǎn)，乙種昆蟲食用某種原核生物分泌的丙種蛋白質(zhì)后死亡。因此，可將丙種蛋白質(zhì)基因轉(zhuǎn)入到甲種農(nóng)作物體內(nèi)，使甲種農(nóng)作物獲得抗乙種昆蟲危害的能力?；卮鹣铝袉栴}：(1)為了獲得丙種蛋白質(zhì)的基因，在已知丙種蛋白質(zhì)氨基酸序列的基礎(chǔ)上，推測出丙種蛋白質(zhì)的________序列，據(jù)此可利用________方法合成目的基因。獲得丙中蛋白質(zhì)的基因還可用________、________方法。(2)在利用上述丙種蛋白質(zhì)基因和質(zhì)粒載體構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中，常需使用________酶和________酶。(3)將含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與甲種農(nóng)作物的愈傷組織共培養(yǎng)，篩選出含有丙種蛋白質(zhì)的愈傷組織，由該愈傷組織培養(yǎng)成的再生植株可抵抗________的危害。(4)若用含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌直接感染甲種農(nóng)作物植株葉片傷口，則該植株的種子________(填“含有”或“不含”)丙種蛋白質(zhì)基因。[解析](1)在已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列的情況下，可根據(jù)氨基酸和堿基的對應(yīng)關(guān)系，推出合成該蛋白質(zhì)的基因序列，然后用DNA合成儀通過化學(xué)方法來合成目的基因。此外也可以從基因文庫中獲取目的基因，也可通過PCR方法獲取目的基因。(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，需要用限制酶將運(yùn)載體切開，并用DNA連接酶將目的基因連接到運(yùn)載體上，從而構(gòu)建基因表達(dá)載體。(3)愈傷組織中含有丙蛋白，說明丙蛋白的基因得到了表達(dá)，在培養(yǎng)成的植株體內(nèi)也含有丙蛋白，乙昆蟲食用丙蛋白后會死亡，則該植株可抵抗乙昆蟲的危害。(4)直接用含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌直接感染甲種農(nóng)作物植株葉片傷口，僅僅在該葉片內(nèi)部分細(xì)胞中能合成丙蛋白，該植株的種子和其他的營養(yǎng)器官均不含有重組質(zhì)粒，也就不含有丙種蛋白質(zhì)的基因。[答案](1)基因化學(xué)基因文庫PCR(2)限制DNA連接(3)乙種昆蟲(4)不含1．目的基因的獲取途徑(1)直接分離：從自然界已有的物種中分離，如從基因文庫中獲取。(2)人工合成目的基因：①化學(xué)合成法：已知核苷酸序列的較小基因，直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成，不需要模板。②逆轉(zhuǎn)錄法：以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下人工合成。③利用PCR技術(shù)獲取。2．限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶與解旋酶的比較種類項(xiàng)目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對間的氫鍵作用結(jié)果形成黏性末端或平末端形成重組DNA分子形成新的DNA分子形成單鏈DNA分子1．下列關(guān)于生物工程中常見的幾種酶的敘述，正確的是()A．DNA連接酶可把目的基因與載體的黏性末端的堿基黏合，形成重組DNAB．限制性核酸內(nèi)切酶將一個(gè)DNA分子片段切成兩個(gè)片段需消耗兩分子的水C．Taq酶是用PCR儀對DNA分子擴(kuò)增過程中常用的一種耐高溫的DNA連接酶D．纖維素酶和果膠酶處理植物細(xì)胞獲得原生質(zhì)體，便于植物雜交育種解析：選BDNA連接酶連接的是磷酸二酯鍵；DNA分子是雙鏈，因此切割DNA分子產(chǎn)生兩個(gè)片段時(shí)需要兩分子的水；Taq酶是熱穩(wěn)定DNA聚合酶，是連接單個(gè)脫氧核苷酸的，而DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段；植物雜交育種是借助有性生殖實(shí)現(xiàn)，纖維素酶和果膠酶處理植物細(xì)胞獲得原生質(zhì)體應(yīng)用于細(xì)胞工程。2．下面是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖，請據(jù)圖作答：(1)圖中基因工程的基本過程可以概括為“四步曲”：即______________________；________________________________________________________________________；______________________；______________________。(2)能否利用人的皮膚細(xì)胞來完成①過程？為什么？________________________________________________________________________。(3)過程②必需的酶是______________________________酶，過程③必需的酶是________酶。(4)若A中共有a個(gè)堿基對，其中鳥嘌呤有b個(gè)，③④⑤過程連續(xù)進(jìn)行4次，至少需提供胸腺嘧啶________個(gè)。(5)在利用A、B獲得C的過程中，必須用________切割A(yù)和B，使它們產(chǎn)生________，再加入________，才可形成C。(6)為使過程⑧更易進(jìn)行，可用________(藥劑)處理D。解析：圖中①過程是從細(xì)胞中獲取相應(yīng)的mRNA，由于基因的選擇性表達(dá)，人的皮膚細(xì)胞中的胰島素基因不轉(zhuǎn)錄，因此不能形成胰島素mRNA。從mRNA→DNA是逆轉(zhuǎn)錄的過程，需要逆轉(zhuǎn)錄酶。DNA分子的擴(kuò)增需用解旋酶將雙鏈DNA解旋為單鏈。一個(gè)DNA分子中的鳥嘌呤(b個(gè))和胸腺嘧啶之和占堿基總數(shù)(2a個(gè))的一半，所以一個(gè)DNA分子片段中胸腺嘧啶數(shù)為(a－b)個(gè)。連續(xù)復(fù)制4次，共產(chǎn)生DNA分子24＝16個(gè)，由于復(fù)制方式為半保留復(fù)制，故需要提供的胸腺嘧啶數(shù)量為(a－b)×(16－1)＝15(a－b)。構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)需將目的基因與載體用同一種限制酶切割，產(chǎn)生相同的黏性末端，才可以在DNA連接酶的作用下連接形成基因表達(dá)載體。將目的基因?qū)爰?xì)菌，常用Ca2＋答案：(1)獲取目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定(2)不能。人的皮膚細(xì)胞中的胰島素基因未表達(dá)(或未轉(zhuǎn)錄)，不能形成胰島素mRNA(3)逆轉(zhuǎn)錄解旋(4)15(a－b)(5)同一種限制性核酸內(nèi)切酶相同的黏性末端DNA連接酶(6)CaCl2溶液(或Ca2＋)生物技術(shù)的安全性和倫理問題[例2]下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的敘述，正確的是()A．轉(zhuǎn)入到油菜的抗除草劑基因，可能通過花粉傳入環(huán)境中B．轉(zhuǎn)入抗蟲基因的植物，不會導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加C．我國對基因工程的態(tài)度是：不贊成、不允許、不支持、不接受任何基因工程實(shí)驗(yàn)D．如轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界，則不存在安全性問題[解析]A項(xiàng)中，抗除草劑基因?qū)氲接筒说娜旧w后可以通過花粉傳入環(huán)境中；B項(xiàng)中，轉(zhuǎn)入抗蟲基因的植物可殺死無抗性昆蟲，對昆蟲的抗性具有選擇作用，所以會導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加；C項(xiàng)中，我國對生殖性克隆人的態(tài)度是：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人的實(shí)驗(yàn)，并非針對基因工程。D項(xiàng)中，來源于自然界的目的基因?qū)胫参矬w后，可能破壞原有的基因結(jié)構(gòu)，具有不確定性，也可能通過花粉傳播，使其他植物成為“超級植物”等，所以轉(zhuǎn)基因技術(shù)也存在著安全性問題。[答案]A1．轉(zhuǎn)基因生物可能引起的安全性問題(1)食物安全問題：①出現(xiàn)滯后效應(yīng)；②出現(xiàn)新的過敏原；③營養(yǎng)成分改變；④侵犯宗教信仰者或素食者的權(quán)益。(2)生物安全問題：①成為新雜草；②成為“入侵的外來物種”，威脅其他生物生存；③重組出對人類或其他生物有害的病原體；④通過基因重組產(chǎn)生“超級雜草”。(3)環(huán)境安全問題：①打破自然物種的原有界限，破壞生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。②重組微生物降解某些化合物過程中可能產(chǎn)生污染環(huán)境的中間產(chǎn)物。③重組DNA與微生物雜交，產(chǎn)生有害的病原微生物。④轉(zhuǎn)基因植物的花粉中含有的有毒蛋白或過敏蛋白可通過蜜蜂進(jìn)入蜂蜜中，最后進(jìn)入其他動物和人體內(nèi)。2．生物技術(shù)引發(fā)的倫理問題(1)克隆人技術(shù)：①違反人類倫理道德。②沖擊現(xiàn)有婚姻、家庭和兩性關(guān)系等傳統(tǒng)倫理道德觀念。③人為地制造在心理上和社會地位上都不健全的人。(2)設(shè)計(jì)試管嬰兒：①把試管嬰兒當(dāng)作人體零配件工廠，是對生命的不尊重。②拋棄或殺死配型不合適的多余胚胎，無異于“謀殺”。(3)基因檢測：①對個(gè)人隱私權(quán)提出挑戰(zhàn)。②制造基因歧視。3．對生物技術(shù)安全性及倫理問題的態(tài)度(1)正確看待生物技術(shù)：①正視轉(zhuǎn)基因技術(shù)可能帶來的安全性問題，要趨利避害，不能因噎廢食。②支持治療性克隆，反對任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)。(2)四不原則與克?。孩偎牟辉瓌t：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人的實(shí)驗(yàn)。四不原則的對象是生殖性克隆，而不是所有的克隆。②克隆分類：a．治療性克隆：利用克隆技術(shù)產(chǎn)生特定的細(xì)胞、組織或器官，用于治療性移植。b．生殖性克?。簩⒖寺〖夹g(shù)用于生育目的，即用于產(chǎn)生人類個(gè)體。3．下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全的敘述錯(cuò)誤的是()A．重組的微生物在降解污染物的過程中可能產(chǎn)生二次污染B．種植抗蟲棉可以減少農(nóng)藥的使用量，對環(huán)境沒有任何負(fù)面影響C．如果轉(zhuǎn)基因花粉中有毒蛋白或過敏蛋白，可能會通過食物鏈傳遞到人體內(nèi)D．轉(zhuǎn)基因生物所帶來的環(huán)境安全問題是可以解決的解析：選B抗蟲棉固然可以減少農(nóng)藥的使用，但外源基因可能通過花粉逸散到近緣的其他植物，從而造成基因污染。4．供體器官的短缺和排斥反應(yīng)是制約器官移植的兩個(gè)重要問題。而治療性克隆能最終解決這些問題。下圖是治療性克隆的過程圖解。(1)“治療性克隆”的結(jié)果說明高度分化的體細(xì)胞的核仍然具有________。相同的胚胎干細(xì)胞，“克隆”的結(jié)果各種各樣，如有的是胰島細(xì)胞，有的是血細(xì)胞，有的是心肌細(xì)胞，究其本質(zhì)原因是_________________________________________________________。(2)科學(xué)家為何要將患者的體細(xì)胞的核植入去核的卵細(xì)胞，而不直接用體細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)按上述方法克隆器官在器官移植方面的主要優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________。解析：(1)由圖示可知，高度分化的細(xì)胞核仍然具有全能性，胚胎干細(xì)胞能夠分化出各種各樣的細(xì)胞，原因是細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá)。(2)卵細(xì)胞體積大，含養(yǎng)分多，并含有使已分化的細(xì)胞核表現(xiàn)全能性的物質(zhì)，因此用去核卵細(xì)胞作受體細(xì)胞進(jìn)行動物細(xì)胞培養(yǎng)。(3)通過圖示形成克隆器官，細(xì)胞核是患者提供的，無排斥反應(yīng)，可以解決臨床上供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。答案：(1)全能性基因的選擇性表達(dá)(2)卵細(xì)胞體積大，含養(yǎng)分多，并含有控制細(xì)胞核全能性表現(xiàn)的物質(zhì)，而體細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞，不再具有分裂分化能力(3)解決了臨床上供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題一、基因工程的基本工具限制酶DNA連接酶載體作用切割目的基因和載體拼接DNA片段，形成重組DNA攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞作用部位兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵作用特點(diǎn)(條件)①識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列②在特定位點(diǎn)上切割①E·coliDNA連接酶只能連接黏性末端②T4DNA連接酶能連接黏性末端和平末端①能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復(fù)制②有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)③具有特殊的標(biāo)記基因常用類型EcoRⅠ限制酶SmaⅠ限制酶E·coliDNA連接酶、T4DNA連接酶質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法植物細(xì)胞動物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法顯微注射技術(shù)感受態(tài)細(xì)胞法(用Ca2＋處理)受體細(xì)胞受精卵；體細(xì)胞(需經(jīng)組織培養(yǎng))受精卵原核細(xì)胞四、目的基因的檢測與鑒定(1)導(dǎo)入檢測：DNA分子雜交技術(shù)，即使用放射性同位素標(biāo)記的含目的基因的DNA片段作DNA分子之間的雜交檢測。(2)表達(dá)檢測eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(轉(zhuǎn)錄檢測：分子雜交法，即目的基因作,探針與mRNA雜交,翻譯檢測：抗原—抗體雜交法))(3)個(gè)體生物學(xué)水平鑒定：轉(zhuǎn)基因生物是否具有抗性或轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的功能活性。五、蛋白質(zhì)工程1．蛋白質(zhì)工程流程圖2．蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別原理中心法則的逆推基因重組過程預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)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(chǎn)品(基因的異體表達(dá))結(jié)果生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出的第二代基因工程，因?yàn)槭菍ΜF(xiàn)有的蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，所以必須通過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)一、選擇題1．下列關(guān)于基因工程中有關(guān)酶的敘述不正確的是()A．限制酶水解相鄰核苷酸間的化學(xué)鍵打斷DNAB．DNA連接酶可將末端堿基互補(bǔ)的兩個(gè)DNA片段連接C．DNA聚合酶能夠從引物末端延伸DNA或RNAD．逆轉(zhuǎn)錄酶以一條RNA為模板合成互補(bǔ)的DNA解析：選CDNA聚合酶只能從引物末端延伸DNA而不能延伸RNA；限制酶水解相鄰核苷酸間的化學(xué)鍵打斷DNA；DNA連接酶可將末端堿基互補(bǔ)的兩個(gè)DNA片段連接。2．用某人的胰島素基因制成的DNA探針檢測下列物質(zhì)，能形成雜交分子的是()①該人胰島A細(xì)胞中的DNA②該人胰島B細(xì)胞中的mRNA③該人胰島A細(xì)胞中的mRNA④該人肝細(xì)胞中的DNAA．①②③④ B．①②③C．①②④ D．②解析：選C胰島素基因探針的堿基排列順序與胰島素基因中的一條鏈相同，因此可以與胰島素基因、胰島素基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA形成雜交分子；胰島素基因存在于所有的體細(xì)胞中，但是該基因只在胰島B細(xì)胞中表達(dá)。3．據(jù)下圖分析，下列有關(guān)基因工程的說法不正確的是()A．為防止目的基因與質(zhì)粒任意結(jié)合而影響基因的表達(dá)，應(yīng)用限制酶Ⅰ、Ⅱ同時(shí)切割二者B．限制酶、DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵C．與啟動子結(jié)合的應(yīng)該是RNA聚合酶D．能夠檢測到標(biāo)記基因表達(dá)產(chǎn)物的受體細(xì)胞中，也一定會有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物解析：選D將質(zhì)粒與目的基因進(jìn)行切割、連接時(shí)，不能保證二者全部成功連接。因此，導(dǎo)入了原質(zhì)粒的受體細(xì)胞中能檢測到標(biāo)記基因的表達(dá)產(chǎn)物，但是不一定會檢測到目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。4．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述，錯(cuò)誤的是()A．實(shí)施蛋白質(zhì)工程的前提條件是了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系B．基因工程是蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)C．蛋白質(zhì)工程是對蛋白質(zhì)分子的直接改造D．蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程解析：選C蛋白質(zhì)工程的過程是：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)，所以實(shí)施蛋白質(zhì)工程的前提條件是了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系；蛋白質(zhì)工程是在基因工程上延伸出的第二代基因工程，蛋白質(zhì)工程是在基因水平上改造蛋白質(zhì)。5．美國科學(xué)家將螢火蟲的熒光素基因轉(zhuǎn)入煙草植物細(xì)胞，獲得高水平的表達(dá)，長成的植物通體光亮，堪稱奇跡。下列有關(guān)發(fā)光煙草培育的敘述正確的是()A．在培育過程中需用同一種限制酶分別切割熒光素基因和質(zhì)粒B．將目的基因直接導(dǎo)入煙草細(xì)胞常用的方法是顯微注射法C．受體細(xì)胞只能用煙草的受精卵，因?yàn)槭芫训娜苄宰畲驞．導(dǎo)入目的基因的煙草細(xì)胞不需進(jìn)行植物組織培養(yǎng)就能發(fā)育成一個(gè)完整的植株解析：選A在轉(zhuǎn)基因植物的培育過程中，不能將目的基因直接導(dǎo)入到受體細(xì)胞中，必須先讓目的基因與運(yùn)載體結(jié)合，此時(shí)要用同種限制酶切割，以形成相同的黏性末端，便于二者連接。以植物細(xì)胞作受體細(xì)胞時(shí)，可以用體細(xì)胞，也可以用受精卵，導(dǎo)入的方法一般為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，顯微注射法用于動物細(xì)胞。導(dǎo)入目的基因的受體細(xì)胞需經(jīng)植物組織培養(yǎng)才能發(fā)育成一個(gè)新個(gè)體。6．基因芯片技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)，將待測DNA分子用放射性同位素或熒光物質(zhì)標(biāo)記，如果能與芯片上的單鏈DNA探針配對，它們就會結(jié)合起來，并出現(xiàn)“反應(yīng)信號”。下列說法中不正確的是()A．基因芯片的工作原理是堿基互補(bǔ)配對B．待測的DNA分子首先要解旋變?yōu)閱捂?，才可用基因芯片測序C．“反應(yīng)信號”是由待測DNA分子與基因芯片上的放射性探針結(jié)合產(chǎn)生的D．由于基因芯片技術(shù)可以檢測待測DNA分子，因而具有廣泛的應(yīng)用前景解析：選C待測DNA分子具有放射性同位素與芯片上的單鏈DNA探針配對產(chǎn)生“反應(yīng)信號”。7．有人認(rèn)為轉(zhuǎn)基因生物有可能成為入侵的外來物種，威脅生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的存在。其依據(jù)是()A．轉(zhuǎn)入的外源基因有可能與感染轉(zhuǎn)基因生物的某些細(xì)菌雜交，形成新的病原體B．轉(zhuǎn)基因植物的抗除草劑基因，有可能通過花粉傳播而進(jìn)入雜草中，使雜草成為超級雜草C．科學(xué)家賦予了轉(zhuǎn)基因生物某些特殊性，增強(qiáng)了它們在該地區(qū)生存條件下的競爭能力D．轉(zhuǎn)基因植物花粉傳播的距離有限，只能在種植區(qū)以內(nèi)繁殖解析：選C外來物種入侵一般是由于該生物在適宜的環(huán)境和缺乏天敵的情況下能夠大量繁殖，并且對當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有援a(chǎn)生了影響。轉(zhuǎn)基因生物往往是改良的品種，因而具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，很可能使當(dāng)?shù)厣锸艿接绊憽?．ch1L基因是藍(lán)細(xì)菌擬核DNA上控制葉綠素合成的基因。為研究該基因?qū)θ~綠素合成的控制，需要構(gòu)建該種生物缺失ch1L基因的變異株細(xì)胞。技術(shù)路線如下圖所示，對此描述錯(cuò)誤的是()A．ch1L基因的基本組成單位是脫氧核苷酸B．①②過程中使用限制酶的作用是將DNA分子的磷酸二酯鍵打開C．①②過程都要使用DNA聚合酶D．若操作成功，可用含紅霉素的培養(yǎng)基篩選出該變異株解析：選C基因的基本單位是脫氧核苷酸；限制酶作用于質(zhì)粒和目的基因的磷酸二酯鍵，形成相同的黏性末端；①②過程都要使用限制酶和DNA連接酶；若操作成功，在無ch1L基因藍(lán)細(xì)菌中含有紅霉抗性基因，因此能夠用含紅霉素的培養(yǎng)基篩選出該變異株。9．科學(xué)家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。下列有關(guān)敘述不正確的是()A．通常用小鼠受精卵作為受體細(xì)胞B．通常用顯微注射法將含有人生長激素基因的表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞C．采用DNA分子雜交技術(shù)可以檢測人的生長激素基因是否表達(dá)D．構(gòu)建含有人生長激素基因的表達(dá)載體需要用到DNA連接酶解析：選C將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞一般采用顯微注射法。DNA分子雜交技術(shù)可以檢測目的基因是否導(dǎo)入動物基因組中，抗原—抗體雜交技術(shù)才能檢測目的基因是否表達(dá)。10．如同發(fā)明炸藥時(shí)沒有想把炸藥用于人類互相殘殺的戰(zhàn)爭一樣，科學(xué)家在創(chuàng)造DNA重組技術(shù)時(shí)，也不是為了用于戰(zhàn)爭，但卻無法抵擋新技術(shù)在軍事方面的運(yùn)用，生物武器就這樣悄然出現(xiàn)了。下列關(guān)于生物武器的說法錯(cuò)誤的是()A．生物武器難以檢測，殺傷時(shí)可能并不會被馬上察覺B．生物武器沒有明確的標(biāo)識，潛在危害大C．依靠科學(xué)力量和人類的文明合作，生物武器也會受到限制D．生物武器適應(yīng)能力強(qiáng)，不受氣候影響解析：選D。作為生物武器的細(xì)菌、病毒、真菌等的繁殖等仍然受到環(huán)境中的溫度等因素的影響。二、非選擇題11．人外周血單核細(xì)胞能合成白介素2(IL-2)。該蛋白可增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，但在體內(nèi)易被降解。研究人員將IL-2基因與人血清白蛋白(HSA)基因拼接成一個(gè)融合基因，并在酵母菌中表達(dá)，獲得具有IL-2生理功能、且不易降解的IL-2-HSA融合蛋白。其技術(shù)流程如下圖。請回答：(1)培養(yǎng)人外周血單核細(xì)胞的適宜溫度為________℃；圖中②表示________過程。(2)表達(dá)載體1中的位點(diǎn)________應(yīng)為限制酶BglⅡ的識別位點(diǎn)，才能成功構(gòu)建表達(dá)載體2。(3)表達(dá)載體2導(dǎo)入酵母菌后，融合基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA中，與IL-2蛋白對應(yīng)的堿基序列不能含有________(起始、終止)密碼子，才能成功表達(dá)出IL-2-HSA融合蛋白。(4)應(yīng)用________雜交技術(shù)可檢測酵母菌是否表達(dá)出IL-2-HSA融合蛋白。解析：(1)人體的體溫是37℃左右，因此培養(yǎng)人體細(xì)胞的最適宜溫度就是37℃。由mRNA到cDNA過程是逆轉(zhuǎn)錄過程。(2)根據(jù)圖解可知目的基因的兩端分別是由限制酶EcoRⅠ、BglⅡ切割的，一般用同一限制酶切割才能形成相同的黏性末端，表達(dá)載體1中具有EcoRⅠ的識別位點(diǎn)，因此位點(diǎn)a應(yīng)為限制酶BglⅡ的識別位點(diǎn)，才能成功構(gòu)建表達(dá)載體2。(3)mRNA中如果含有終止密碼子，則會導(dǎo)致翻譯終止，不能合成出目的蛋白。(4)抗原、抗體的結(jié)合具有特異性，抗原—抗體雜交技術(shù)可以迅速檢測出酵母菌是否表達(dá)出IL-2-HSA融合蛋白。答案：(1)37(或36.5±0.5)反(或逆)轉(zhuǎn)錄(2)a(3)終止(4)抗原—抗體12．(·泰安一模)普通番茄細(xì)胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細(xì)胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細(xì)胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏?？茖W(xué)家們通過基因工程技術(shù)，培育出了抗軟化、保鮮時(shí)間長的番茄新品種，操作流程如下圖。請據(jù)圖回答：(1)在番茄新品種的培育過程中，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞采用最多的方法是________________，篩選出含重組DNA的土壤農(nóng)桿菌時(shí)通常依據(jù)質(zhì)粒上的________的表達(dá)。(2)為促使圖中②、③過程的順利完成，需要在________________條件下進(jìn)行。要快速繁殖轉(zhuǎn)基因抗軟化番茄植株，目前常用的科技方法是________。為獲得這種番茄的脫毒苗，應(yīng)用其________進(jìn)行培養(yǎng)。(3)除了圖示培育方法外，還可通過蛋白質(zhì)工程技術(shù)，對________________的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特定的改變，從而獲得抗軟化的番茄品種，關(guān)鍵的操作是對________________進(jìn)行定向改造。(4)為防止轉(zhuǎn)基因番茄通過花粉將抗多聚半乳糖醛酸酶基因傳播給其他植物而造成基因污染，可將抗多聚半乳糖醛酸酶基因?qū)敕阎参锛?xì)胞的________(結(jié)構(gòu))中。解析：(1)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。標(biāo)記基因的作用是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來，因此篩選出含重組DNA的土壤農(nóng)桿菌時(shí)通常依據(jù)質(zhì)粒上標(biāo)記基因的表達(dá)。(2)②和③過程是植物組織培養(yǎng)，該過程只有在無菌和人工條件下才能順利完成。運(yùn)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以快速繁殖優(yōu)良品種，該技術(shù)又稱植物的微型繁殖技術(shù)。植物分生區(qū)附近如莖尖的病毒極少，可以切取一定大小的莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，從而獲得脫毒苗。(3)人們要獲得抗軟化的番茄品種，就必須對多聚半乳糖醛酸酶基因進(jìn)行定向改造，從而達(dá)到對多聚半乳糖醛酸酶的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特定的改變。(4)細(xì)胞質(zhì)基因遺傳表現(xiàn)為母系遺傳，因此將抗多聚半乳糖醛酸酶基因?qū)敕阎参锛?xì)胞的線粒體或葉綠體中可防止轉(zhuǎn)基因番茄通過花粉將抗多聚半乳糖醛酸酶基