创新设计 高考总复习 生物 中图版第30讲Word文档下载推荐.docx
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全国卷Ⅲ(37)、2016·
全国卷Ⅰ(40)、
2016·
全国卷Ⅲ(40)
考点一 基因工程的基本工具及操作过程
1.基因工程的基本工具
(1)限制酶
(2)DNA连接酶
①作用:
将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子。
②类型
常用类型
E·
coliDNA连接酶
T4DNA连接酶
来源
大肠杆菌
T4噬菌体
功能
只“缝合”黏性末端
“缝合”黏性末端和平末端
结果
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
(3)载体
②其他载体:
λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
③载体的作用:
携带外源DNA片段进入受体细胞。
2.基因工程的基本操作程序
1.(2018·
全国卷Ⅰ,38)回答下列问题:
(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。
该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了_____________________________________________________________________
______________________________________________________________________(答出两点即可)。
(2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的________方法导入大肠杆菌细胞;
而体外重组的噬菌体DNA通常需与________组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。
在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是________。
(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。
为防止蛋白质被降解,在实验中应选用________的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的过程中应添加________的抑制剂。
解析
(1)两位科学家将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中并进行了表达,因此,该研究可以证明:
质粒可以作为载体,真核细胞的基因在原核细胞中也可以表达(不同生物共用一套密码子)、体外重组的质粒可以进入受体细胞等。
(2)目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程称为转化,将质粒导入大肠杆菌时,常用的转化方法是:
首先用Ca2+处理大肠杆菌细胞,使其成为感受态细胞。
噬菌体DNA没有侵染能力,体外重组的噬菌体DNA通常需与外壳蛋白组装成完整噬菌体才能完成侵染过程。
噬菌体多寄生在细菌中,但不能寄生在心肌细胞和叶肉细胞中。
(3)若要使蛋白质不被降解,则大肠杆菌体内不能存在蛋白酶,因此,实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞。
同理,在蛋白质纯化过程中,也不能使蛋白质降解,因此,应添加蛋白酶抑制剂。
答案
(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞;
真核生物基因可在原核细胞中表达
(2)转化 外壳蛋白(或答噬菌体蛋白) 细菌 (3)蛋白酶缺陷型 蛋白酶
2.(2019·
广东深圳调研)据报道,美国科研人员通过基因转移技术,从根本上治愈了实验小鼠所患的Ⅰ型糖尿病,这种技术把选定的X基因输入胰腺,这些基因随后得到整合并促使消化系统和其他类型的细胞制造胰岛素,请回答下列问题:
(1)在基因工程中,X基因称为________。
利用PCR技术扩增X基因时,需要在反应体系中添加的有机物质是________、________、4种脱氧核糖核苷酸和耐热性的DNA聚合酶,扩增过程在PCR扩增仪中完成。
(2)将X基因导入小鼠体内之前,需要操作的核心步骤是________________,此步骤最常用的运载工具是________,所需要的酶是限制酶和________。
(3)X基因的检测可从分子水平和个体水平两方面进行,在分子水平上通常采用________技术检测X基因是否导入受体细胞,在个体水平上应检测________________________。
解析
(1)根据题意分析,研究人员通过基因转移技术,将选定的X基因输入胰腺,说明X基因是目的基因;
利用PCR技术扩增目的基因时,需要在反应体系中添加的有机物质有引物、模板DNA、4种脱氧核糖核苷酸等,还需要耐热的DNA聚合酶。
(2)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建,该过程常用的运载体是质粒,需要先用限制酶切割目的基因和质粒,然后用DNA连接酶将目的基因和质粒连接起来。
(3)在分子水平上检测X基因是否导入受体细胞,可以利用DNA分子杂交技术;
根据题干信息可知,X基因导入胰腺细胞后,可以治愈实验小鼠所患的Ⅰ型糖尿病,因此在个体水平上检测X基因是否导入受体细胞,应该检测实验小鼠所患的Ⅰ型糖尿病是否被根治。
答案
(1)目的基因 引物 模板DNA
(2)基因表达载体的构建 质粒 DNA连接酶 (3)DNA分子杂交 实验小鼠所患的Ⅰ型糖尿病是否被根治
(1)基因组文库与cDNA文库的比较
文库类型
cDNA文库
基因组文库
构建基因文库的过程
文库大小
小
大
基因中启动子
无
有
基因中内含子
基因多少
某种生物的部分基因
某种生物的全部基因
物种间的基因交流
可以
部分基因可以
说明
基因文库的组建过程就应用了基因工程的基本操作步骤。
从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便,缺点是工作量大,具有一定的盲目性
(2)农杆菌转化法原理
植物受损伤时伤口处分泌物(酚类化合物)可吸引农杆菌→农杆菌中Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA上(若将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上,则目的基因将被一起带入)。
(3)受体细胞的选择
受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。
要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌);
一般不用支原体,原因是它营寄生生活;
一定不能用哺乳动物成熟的红细胞,原因是它无细胞核,也没有核糖体等细胞器,不能合成蛋白质。
考点二 基因工程的应用及蛋白质工程
1.基因工程的应用
(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;
用于改善畜产品品质;
用转基因动物生产药物;
用转基因动物作器官移植的供体等。
(2)植物基因工程:
培育抗虫转基因植物(如抗虫棉)、抗病转基因植物(如转基因烟草)和抗逆转基因植物(如抗寒番茄);
利用转基因改良植物的品质(如新花色矮牵牛)。
2.基因诊断与基因治疗
(1)基因诊断:
又称为DNA诊断,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。
(2)基因治疗
①概念:
把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的。
②成果:
将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中,使淋巴细胞能产生腺苷酸脱氨酶,然后,再将这种淋巴细胞转入患者体内,从而治疗复合型免疫缺陷症。
③
3.蛋白质工程
(1)概念
(2)基本流程
→→
→
1.科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,通过显微注射等方法,导入哺乳动物的受精卵中,然后,将受精卵送入母体内,使其生长发育成转基因动物。
转基因动物进入泌乳斯后,可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药品,因而称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。
2.用于基因治疗的基因有三类。
第一类是从健康人体上分离得到的功能正常的基因,用以取代病变基因,或依靠其表达产物,来弥补病变基因带来的生理缺陷,如对血友病和地中海贫血病的治疗。
第二类是反义基因,即通过产生的mRNA分子,与病变基因产生的mRNA进行互补,来阻断非正常蛋白质合成。
第三类是编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因,又叫做自杀基因。
海南卷,31)甜蛋白是一种高甜度的特殊蛋白质。
为了改善黄瓜的品质,科学家采用农杆菌转化法将一种甜蛋白基因成功导入黄瓜细胞,得到了转基因植株。
回答下列问题:
(1)用农杆菌感染时,应优先选用黄瓜 (填“受伤的”或“完好的”)叶片与含重组质粒的农杆菌共培养,选用这种叶片的理由是___________________________________________________________________。
(2)若在转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白,则表明该重组质粒中 已转移到植物细胞中且能够表达;
用该转基因黄瓜的某一植株与一株非转基因植株杂交,发现子代中含甜蛋白个体数与不含甜蛋白个体数之比为1∶1,则说明甜蛋白基因已经整合到 (填“核基因组”“线粒体基因组”或“叶绿体基因组”)中。
(3)假设某种转基因作物因为受到病毒感染而减产,若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗,应选用 作为外植体进行组织培养。
(4)通常,基因工程操作主要有4个步骤,即目的基因获取、重组表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
因此,基因工程的含义可概括为_____________________________________________________________
____________________________________________________________________。
解析
(1)当植物体受到损伤时,伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物,吸引农杆菌移向这些细胞,因此用农杆菌感染时,优先选用黄瓜受伤的叶片。
(2)若在转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白,说明目的基因——甜蛋白基因在受体细胞中已经完成表达;
若甜蛋白基因整合到线粒体基因组或叶绿体基因组中,在遗传时遵循母系遗传,不会出现固定的分离比,所以子代中含甜蛋白个体数与不含甜蛋白个体数之比为1∶1,则说明甜蛋白基因已经整合到核基因组。
(4)基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过体外DNA重组和转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,从而创造出符合人们需要的新生物类型和生物产品。
答案
(1)受伤的 叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质,可吸引农杆菌移向这些细胞
(2)甜蛋白基因 核基因组 (3)茎尖 (4)按照人们的愿望进行设计,并通过体外重组和转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出符合人们需要的新生物类型
河南顶级名校联考)如图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图,请分析回答下列问题:
(1)该生产流程中应用到的现代生物技术有 、 (写出其中两种)。
(2)图中A、B分别表示 、 。
(3)为提高培育成功率,进行②过程之前,对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行 检测,对受体动物的处理是用 进行同期发情处理。
(4)蛋白质工程中,要对蛋白质结构进行设计改造,必须通过基因修饰或基因合成来完成,而不直接改造蛋白质,原理是_________________________________。
解析
(1)据图分析,涉及的现代生物技术有蛋白质工程、基因工程、早期胚胎培养技术、胚胎移植技术等。
(2)蛋白质工程基本途径:
预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因);
基因工程技术的基本步骤:
目的基因的获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。
(3)胚胎移植之前,
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