创新方案版高考生物二轮复习第一部分 专题19 基因工程与生物技术的安全性 新人教版Word格式文档下载.docx

创新方案版高考生物二轮复习第一部分 专题19 基因工程与生物技术的安全性 新人教版Word格式文档下载.docx

《创新方案版高考生物二轮复习第一部分 专题19 基因工程与生物技术的安全性 新人教版Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《创新方案版高考生物二轮复习第一部分 专题19 基因工程与生物技术的安全性 新人教版Word格式文档下载.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

江苏高考）下列关于转基因生物安全性的叙述，错误的是（　　）

A．种植转基因作物应与传统农业种植区隔离

B．转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中

C．种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性

D．转基因植物的目的基因可能转入根际微生物

[命题立意]　本题主要考查转基因生物安全性相关问题。

[知识依托]　①转基因作物可能通过花粉传给近缘作物造成基因污染，因此需隔离种植。

②转基因作物被动物食用后，会被消化分解为基本营养成分被吸收，不会转入动物体内。

[解析]　选B　A项，种植转基因作物（如抗虫棉）应与传统农业（普通棉花）种植区隔离，否则传统农业种植区的产量会受到很大的影响；

B项，目的基因的本质为DNA，动物食用后会将其消化分解成小分子脱氧核苷酸，所以不会转入动物体细胞中；

C项，转基因作物可能由于目的基因通过花粉扩散而影响野生植物的遗传多样性；

D项，导入转基因生物的目的基因有可能与感染转基因作物的某些细菌或病毒杂交，从而重组得到对人类或其他生物有害的病原体。

3．（2012·

新课标全国卷）根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

（1）限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有________和________。

（2）质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：

AATTC……G

G……CTTAA

为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是____________________________________

________________________________________________________________________。

（3）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即________DNA连接酶和________DNA连接酶。

（4）反转录作用的模板是________，产物是________。

若要在体外获得大量反转录产物，常采用________技术。

（5）基因工程中除质粒外，________________和________________也可作为运载体。

（6）若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是____________________________。

[命题立意]　本题考查基因工程应用的相关知识。

[知识依托]　①限制性内切酶能够特异性识别DNA分子中特定核苷酸序列并在特定两个核苷酸间切割形成平末端或黏性末端。

②重组质粒的构建需DNA连接酶。

常用的DNA连接酶有大肠杆菌连接酶和T4噬菌体DNA连接酶。

③质粒是常用的运载体，此外还有噬菌体和动植物病毒等。

解析：

（1）DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种——黏性末端和平末端。

（2）为了保证目的基因与运载体相连，用另一种限制酶切割后形成的黏性末端必须与EcoRⅠ切割形成的黏性末端相同。

（3）DNA连接酶有大肠杆菌DNA连接酶和T4DNA连接酶两类。

（4）反转录的模板是mRNA，产物是DNA。

大量扩增反转录产物常采用PCR技术。

（5）在基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒等。

（6）经Ca2＋处理后处于感受态的大肠杆菌才易吸收周围环境中的DNA分子。

答案：

（1）黏性末端　平末端　

（2）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同　（3）大肠杆菌　T4　（4）mRNA（或RNA）　cDNA（或DNA）　PCR　（5）噬菌体　动植物病毒　（6）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱

4．（2012·

福建高考）肺细胞中的let7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。

研究人员利用基因工程技术将let7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。

该基因工程技术基本流程如下图1。

请回答：

（1）进行过程①时，需用________________酶切开载体以插入let7基因。

载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let7基因转录，该部位称为____________。

（2）进行过程②时，需用____________酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。

（3）研究发现，let7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。

据图分析，可从细胞中提取________进行分子杂交，以直接检测let7基因是否转录。

肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中________（填“RASmRNA”或“RAS”蛋白）含量减少引起的。

[知识依托]　①构建基因表达载体需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。

②动物细胞培养时，细胞具有贴壁生长、接触抑制现象。

③目的基因的检测可从分子水平上利用分子杂交实现。

[解析]　

（1）过程①为基因表达载体的构建，该过程涉及的工具酶为限制性核酸内切酶和DNA连接酶，需用限制酶切开载体以插入let7基因。

完整的基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等，而启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点。

（2）进行过程②时，用胰蛋白酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于细胞的传代培养。

（3）从图中可以看出，RASmRNA和let7基因转录的miRNA配对形成杂交分子，从而抑制了癌基因RAS的表达，故可以提取RNA进行分子杂交，以直接检测let7基因是否转录。

[答案]　

（1）限制性核酸内切（或限制）　启动子

（2）胰蛋白

（3）RNA　RAS蛋白

1．从考查内容上看，主要考查基因工程的原理、技术操作和应用，对生物技术的安全性考查相对较少。

2．从考查角度上看，以最新基因工程的研究成果为背景，联系其他生物技术工程，综合命题考查基因工程应用和解决问题的能力。

3．从命题趋势上看，预计2013年高考仍然主要对基因工程的应用、技术操作、原理等知识点进行命题，可能更趋向于联系当今基因工程研究成果和基因工程在农业、医疗卫生方面的应用实例进行命制试题。

基因工程及应用

[例1]　（2012·

海南高考）已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产，乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡。

因此，可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内，使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力。

回答下列问题：

（1）为了获得丙种蛋白质的基因，在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上，推测出丙种蛋白质的________序列，据此可利用________方法合成目的基因。

获得丙中蛋白质的基因还可用________、________方法。

（2）在利用上述丙种蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中，常需使用________酶和________酶。

（3）将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养，筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织，由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗________的危害。

（4）若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口，则该植株的种子________（填“含有”或“不含”）丙种蛋白质基因。

[解析]　

（1）在已知蛋白质的氨基酸序列的情况下，可根据氨基酸和碱基的对应关系，推出合成该蛋白质的基因序列，然后用DNA合成仪通过化学方法来合成目的基因。

此外也可以从基因文库中获取目的基因，也可通过PCR方法获取目的基因。

（2）构建重组质粒时，需要用限制酶将运载体切开，并用DNA连接酶将目的基因连接到运载体上，从而构建基因表达载体。

（3）愈伤组织中含有丙蛋白，说明丙蛋白的基因得到了表达，在培养成的植株体内也含有丙蛋白，乙昆虫食用丙蛋白后会死亡，则该植株可抵抗乙昆虫的危害。

（4）直接用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口，仅仅在该叶片内部分细胞中能合成丙蛋白，该植株的种子和其他的营养器官均不含有重组质粒，也就不含有丙种蛋白质的基因。

[答案]　

（1）基因　化学　基因文库　PCR

（2）限制　DNA连接

（3）乙种昆虫

（4）不含

1．目的基因的获取途径

（1）直接分离：

从自然界已有的物种中分离，如从基因文库中获取。

（2）人工合成目的基因：

①化学合成法：

已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。

②逆转录法：

以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成。

③利用PCR技术获取。

2．限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶与解旋酶的比较

种类

项目　　

限制酶

DNA连接酶

DNA聚合酶

解旋酶

作用底物

DNA分子

DNA分子片段

脱氧核苷酸

作用部位

磷酸二

酯键

磷酸二酯键

碱基对间的氢键

作用结果

形成黏性末端或平末端

形成重组DNA分子

形成新的DNA分子

形成单链DNA分子

1．下列关于生物工程中常见的几种酶的叙述，正确的是（　　）

A．DNA连接酶可把目的基因与载体的黏性末端的碱基黏合，形成重组DNA

B．限制性核酸内切酶将一个DNA分子片段切成两个片段需消耗两分子的水

C．Taq酶是用PCR仪对DNA分子扩增过程中常用的一种耐高温的DNA连接酶

D．纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体，便于植物杂交育种

选B　DNA连接酶连接的是磷酸二酯键；

DNA分子是双链，因此切割DNA分子产生两个片段时需要两分子的水；

Taq酶是热稳定DNA聚合酶，是连接单个脱氧核苷酸的，而DNA连接酶连接的是两个DNA片段；

植物杂交育种是借助有性生殖实现，纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体应用于细胞工程。

2．下面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）图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲”：

即______________________；

________________________________________________________________________；

______________________；

______________________。

（2）能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？

为什么？

（3）过程②必需的酶是______________________________酶，过程③必需的酶是

________酶。

（4）若A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，③④⑤过程连续进行4次，至少需提供胸腺嘧啶________个。

（5）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。

（6）为使过程⑧更易进行，可用________（药剂）处理D。

图中①过程是从细胞中获取相应的mRNA，由于基因的选择性表达，人的皮肤细胞中的胰岛素基因不转录，因此不能形成胰岛素mRNA。

从mRNA→DNA是逆转录的过程，需要逆转录酶。

DNA分子的扩增需用解旋酶将双链DNA解旋为单链。

一个DNA分子中的鸟嘌呤（b个）和胸腺嘧啶之和占碱基总数（2a个）的一半，所以一个DNA分子片段中胸腺嘧啶数为（a－b）个。

连续复制4次，共产生DNA分子24＝16个，由于复制方式为半保留复制，故需要提供的胸腺嘧啶数量为（a－b）×

（16－1）＝15（a－b）。

构建基因表达载体时需将目的基因与载体用同一种限制酶切割，产生相同的黏性末端，才可以在DNA连接酶的作用下连接形成基因表达载体。

将目的基因导入细菌，常用Ca2＋处理细菌细胞，使其变为感受态细胞，可吸收含目的基因的载体进入细菌的细胞内。

（1）获取目的基因　构建基因表达载体　将目的基因导入受体细胞　目的基因的检测与鉴定

（2）不能。

人的皮肤细胞中的胰岛素基因未表达（或未转录），不能形成胰岛素mRNA

（3）逆转录　解旋　（4）15（a－b）

（5）同一种限制性核酸内切酶　相同的黏性末端　DNA连接酶

（6）CaCl2溶液（或Ca2＋）

生物技术的安全性和伦理问题

[例2]　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．转入抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加

C．我国对基因工程的态度是：

不赞成、不允许、不支持、不接受任何基因工程实验

D．如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]　A项中，抗除草剂基因导入到油菜的染色体后可以通过花粉传入环境中；

B项中，转入抗虫基因的植物可杀死无抗性昆虫，对昆虫的抗性具有选择作用，所以会导致昆虫群体抗性基因频率增加；

C项中，我国对生殖性克隆人的态度是：

不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验，并非针对基因工程。

D项中，来源于自然界的目的基因导入植物体后，可能破坏原有的基因结构，具有不确定性，也可能通过花粉传播，使其他植物成为“超级植物”等，所以转基因技术也存在着安全性问题。

[答案]　A

1．转基因生物可能引起的安全性问题

（1）食物安全问题：

①出现滞后效应；

②出现新的过敏原；

③营养成分改变；

④侵犯宗教信仰者或素食者的权益。

（2）生物安全问题：

①成为新杂草；

②成为“入侵的外来物种”，威胁其他生物生存；

③重组出对人类或其他生物有害的病原体；

④通过基因重组产生“超级杂草”。

（3）环境安全问题：

①打破自然物种的原有界限，破坏生态系统稳定性。

②重组微生物降解某些化合物过程中可能产生污染环境的中间产物。

③重组DNA与微生物杂交，产生有害的病原微生物。

④转基因植物的花粉中含有的有毒蛋白或过敏蛋白可通过蜜蜂进入蜂蜜中，最后进入其他动物和人体内。

2．生物技术引发的伦理问题

（1）克隆人技术：

①违反人类伦理道德。

②冲击现有婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念。

③人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。

（2）设计试管婴儿：

①把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重。

②抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎，无异于“谋杀”。

（3）基因检测：

①对个人隐私权提出挑战。

②制造基因歧视。

3．对生物技术安全性及伦理问题的态度

（1）正确看待生物技术：

①正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。

②支持治疗性克隆，反对任何生殖性克隆人实验。

（2）四不原则与克隆：

①四不原则：

不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。

四不原则的对象是生殖性克隆，而不是所有的克隆。

②克隆分类：

a．治疗性克隆：

利用克隆技术产生特定的细胞、组织或器官，用于治疗性移植。

b．生殖性克隆：

将克隆技术用于生育目的，即用于产生人类个体。

3．下列关于转基因生物与环境安全的叙述错误的是（　　）

A．重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污染

B．种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响

C．如果转基因花粉中有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内

D．转基因生物所带来的环境安全问题是可以解决的

选B　抗虫棉固然可以减少农药的使用，但外源基因可能通过花粉逸散到近缘的其他植物，从而造成基因污染。

4．供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。

而治疗性克隆能最终解决这些问题。

下图是治疗性克隆的过程图解。

（1）“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有________。

相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是胰岛细胞，有的是血细胞，有的是心肌细胞，究其本质原因是_________________________________________________________。

（2）科学家为何要将患者的体细胞的核植入去核的卵细胞，而不直接用体细胞进行细胞培养？

________________________________________________________________________

（3）按上述方法克隆器官在器官移植方面的主要优点是

（1）由图示可知，高度分化的细胞核仍然具有全能性，胚胎干细胞能够分化出各种各样的细胞，原因是细胞内基因的选择性表达。

（2）卵细胞体积大，含养分多，并含有使已分化的细胞核表现全能性的物质，因此用去核卵细胞作受体细胞进行动物细胞培养。

（3）通过图示形成克隆器官，细胞核是患者提供的，无排斥反应，可以解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。

（1）全能性　基因的选择性表达

（2）卵细胞体积大，含养分多，并含有控制细胞核全能性表现的物质，而体细胞是高度分化的细胞，不再具有分裂分化能力

（3）解决了临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题

一、基因工程的基本工具

载体

作用

切割目的基因和载体

拼接DNA片段，形成重组DNA

携带目的基因进入受体细胞

两个核苷酸之间的磷酸二酯键

作用特点（条件）

①识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列②在特定位点上切割

①E·

coliDNA连接酶只能连接黏性末端②T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端

①能在宿主细胞内稳定存在并大量复制

②有多个限制酶切割位点

③具有特殊的标记基因

常用类型

EcoRⅠ限制酶SmaⅠ限制酶

E·

coliDNA连接酶、T4DNA连接酶

质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等

二、基因表达载体的构建方法

三、将目的基因导入受体细胞的方法

植物细胞

动物细胞

微生物细胞

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

感受态细胞法（用Ca2＋处理）

受体细胞

受精卵；

体细胞（需经组织培养）

受精卵

原核细胞

四、目的基因的检测与鉴定

（1）导入检测：

DNA分子杂交技术，即使用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段作DNA分子之间的杂交检测。

（2）表达检测

（3）个体生物学水平鉴定：

转基因生物是否具有抗性或转基因产品的功能活性。

五、蛋白质工程

1．蛋白质工程流程图

2．蛋白质工程与基因工程的比较

项目

蛋白质工程

基因工程

区别

原理

中心法则的逆推

基因重组

过程

预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质

获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定

实质

定向改造或生产人类所需蛋白质

定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品（基因的异体表达）

结果

生产自然界没有的蛋白质

生产自然界已有的蛋白质

联系

蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二代基因工程，因为是对现有的蛋白质的改造或制造新的蛋白质，所以必须通过基因修饰或基因合成实现

一、选择题

1．下列关于基因工程中有关酶的叙述不正确的是（　　）

A．限制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断DNA

B．DNA连接酶可将末端碱基互补的两个DNA片段连接

C．DNA聚合酶能够从引物末端延伸DNA或RNA

D．逆转录酶以一条RNA为模板合成互补的DNA

选C　DNA聚合酶只能从引物末端延伸DNA而不能延伸RNA；

限制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断DNA；

DNA连接酶可将末端碱基互补的两个DNA片段连接。

2．用某人的胰岛素基因制成的DNA探针检测下列物质，能形成杂交分子的是（　　）

①该人胰岛A细胞中的DNA　②该人胰岛B细胞中的mRNA　③该人胰岛A细胞中的mRNA　④该人肝细胞中的DNA

A．①②③④　　　　　　B．①②③

C．①②④D．②

选C　胰岛素基因探针的碱基排列顺序与胰岛素基因中的一条链相同，因此可以与胰岛素基因、胰岛素基因转录形成的mRNA形成杂交分子；

胰岛素基因存在于所有的体细胞中，但是该基因只在胰岛B细胞中表达。

3．据下图分析，下列有关基因工程的说法不正确的是（　　）

A．为防止目的基因与质粒任意结合而影响基因的表达，应用限制酶Ⅰ、Ⅱ同时切割二者

B．限制酶、DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键

C．与启动子结合的应该是RNA聚合酶

D．能够检测到标记基因表达产物的受体细胞中，也一定会有目的基因的表达产物

选D　将质粒与目的基因进行切割、连接时，不能保证二者全部成功连接。

因此，导入了原质粒的受体细胞中能检测到标记基因的表达产物，但是不一