最新山东省高密二中一轮复习学案高三生物选修基因工.docx
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最新山东省高密二中一轮复习学案高三生物选修基因工
基因工程及蛋白质工程学案
班级姓名学号
一、【学习目标】:
1、基因工程的诞生Ⅰ2、基因工程的原理及技术Ⅱ
3、基因工程的应用Ⅱ4、蛋白质工程Ⅰ
二、【基础知识梳理】:
1、基因工程的基本步骤包括:
目的基因的获取、、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定
2、获取目的基因的方法有两种:
从自然界中已有的物种中分离出来、
目前常用的方法有、利用PCR技术扩增目的基因
3、基因表达载体包括四个部分:
、启动子、、标记基因
4、将目的基因导入植物细胞的方法有、基因枪法、花粉管通道法。
导入动物细胞的方法是,受体细胞是。
导入微生物的方法是先将微生物用处理,使细胞成为。
5、目的基因的检测与鉴定有四个水平:
、mRNA水平、、个体水平。
6、基因工程原则只能生产。
7、蛋白质工程的基本步骤是:
从预期的蛋白质功能出发→
→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列
三、【重难点突破】、
1、基因工程的原理:
基因重组。
2、基因工程的优点:
目的性强,育种周期短,克服了远缘杂交不亲合的障碍
3、蛋白质工程是直接改造蛋白质吗?
不是,蛋白质工程是根据我们对蛋白质的需要来改造基因,然后再通过基因来指导合成我们所需要的蛋白质,所以在蛋白质工程中我们改造的是基因
3、基因表达载体四个部分的作用
启动子:
一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位。
终止子:
位于基因的尾端,也是一段有特殊结构的DNA片段,使转录在所需要的地方停止下来。
标记基因:
为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
4、将目的基因导入微生物的方法
首先用Ca2+处理细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。
第二步是将基因表达载体溶于缓冲液中与感受态细胞混合,在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子,完成转化过程。
5、
(1)农杆菌转化法
①农杆菌特点:
易感染双子叶植物和裸子植物,对单子叶植物没有感染力;
②过程:
目的基因插人Ti质粒
农杆菌→通过感染导入植物细胞→通过植物组织培养得到植株。
6、目的基因的检测和表达
首先,要检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因,这是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键。
检测方法:
采用DNA分子杂交技术
过程:
①将转基因生物的基因组DNA提取出来②将目的基因用放射性同位素标记作探针③使探针与基因组DNA杂交
结果及结论:
如果显示出,就表明目的基因已插入染色体DNA中。
其次,还需要检测目的基因是否转录出了mRNA,这是检测目的基因是否发挥功能作用的第一步。
检测方法是采用DNA—RNA分子杂交技术
过程:
①从转基因生物中提取出mRNA②用放射性同位素标记的目的基因作探针③使探针与mRNA杂交
结果及结论:
如果显示出,就表明目的基因已转录出了mRNA。
最后,检测目的基因是否翻译成蛋白质。
检测方法是进行抗原---抗体杂交
过程:
从转基因生物中提取出蛋白质用相应的抗体进行抗原---抗体杂交
结果及结论:
如果显示出杂交带,就表明目的基因已形成蛋白质产品。
个体生物学水平的鉴定:
一个抗虫或抗病的目的基因导入植物细胞后,是否赋予了植物抗虫或抗病特性,需要用相应的害虫或病原体感染,以确定是否具有抗性以及抗性的程度。
有的基因工程产品需要与天然产品的功能进行活性比较,以确定转基因产品的功能活性是否与天然产品相同。
7基因治疗:
概念:
基因治疗是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
原理:
基因重组
【夯实基础】
1.哪项不是基因表达载体的组成部分()
A.启动子B.终止密码C.标记基因D.目的基因
2.在胰岛素的基因与质粒形成重组DNA分子的过程中,下列哪组是所需要的()
①同一种限制酶切割两者;②不需同一种限制酶切割两者;③加入适量的DNA连接酶;④不需加DNA连接酶
A.①③B.①④C.②④D.②③
3、下列哪项不是将目的基因导入植物细胞的方法()
A.基因枪法B.显微注射法C.农杆菌转化法D.花粉管通道法
4.基因工程中常用的受体细胞不包括()
A.人体细胞B.动物细胞C.植物细胞D.微生物细胞
5.要检测目的基因是否成功的插入了受体DNA中,需要用基因探针,基因探针是指
A.用于检测疾病的医疗器械B.用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子
C.合成
一球蛋白的DNAD.合成苯丙羟化酶的DNA片段
6、科学家常选用的细菌质粒往往带有一个抗菌素抗性基因,该抗性基因的主要作用是
A.提高受体细胞在自然环境中的耐热性
B.便于与外源基因连接
C.增加质粒分子的相对分子质量
D.有利于检测目的基因否导入受体细胞
7.基因工程的正确操作步骤是()
①构建基因表达载体②将目的基因导入受体细胞
③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求④获取目的基因
A.③②④①B.②④①③C.④①②③D.③④①②
8.下列有关基因工程技术的叙述,正确的是()
A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和基因进入受体细胞的载体
B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞主要是因为细菌繁殖快、遗传物质少
D.只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达
9、(18江苏生物)2.线粒体DNA上的基因所表达的酶与线粒体功能有关。
若线粒体DNA受损伤,则下列细胞的功能受影响最大的是
A.红细胞吸收葡萄糖B.小肠上皮细胞吸收水
C.神经细胞吸收K+D.肺泡细胞吸收氧气
10、(18江苏生物)10.叶绿体的DNA能指导自身小部分蛋白质在叶绿体内的合成。
下列叙述中错误的是
A.叶绿体DNA能够转录B.叶绿体DNA是遗传物质
C.叶绿体内存在核糖体D.叶绿体功能不受细胞核调控
11、(18上海生物)23.阻止病人的致病基因传给子代的方法通常是将正常基因导入病人
A.体细胞的细胞质B.生殖细胞的细胞质
C.体细胞的细胞核D.生殖细胞的细胞核
12.以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。
请回答下列问题。
(1)获得目的基因的方法通常包括和。
(2)切割和连接DNA分子所使用的酶分别是和。
(3)运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或,后者的形状是。
(4)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率,所以在转化后通常需要进行操作。
(5)将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌,从两者中生产的胰岛素在功能和
序列上是相同的。
13.下图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)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程?
,为什么?
。
(2)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,则③④⑤过程连续进行4次,至少需要提供胸腺嘧啶个。
(5)在利用AB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。
14、1983年美国某基因公司的一名科学家提出了蛋白质工程这一名次,目前它已经成为研究蛋白质结构和功能的重要手段,广泛应用于制药和其他工业生产中
(1)基因工程的实质是将一种生物的基因转移到另一种生物体内后可以产生它本不能产生的蛋白质,进而表现出新的性状。
从蛋白质的功能、用途和来源分析,基因工程的局限性在于原则上只能生产蛋白质,这些蛋白质是生物在长期进化过程中形成的,其缺点是。
(2)蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过
对现有蛋白质进行,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活需要。
(3)蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的,,而蛋白质工程却与之不同,在下面填写蛋白质工程的基本途径:
能力提升:
15、基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的,在基因操作的基本步骤中,不进行碱基互补配对的步骤是
A.人工合成基因B.制备重组DNA分子
C.转化受体细胞D.目的基因的检测和表达
16、(18山东基能)51.(1分)生物世界广泛存在着变异,人们研究并利用变异可以培育高产、优质的作物新品种。
下列能产生新基因的育种方式是
A.“杂交水稻之父”袁隆平通过杂交技术培育出高产的超级稻
B.用X射线进行大豆人工诱变育种,从诱变后代中选出抗病性强的优良品种
C.通过杂交和人工染色体加倍技术,成功培育出抗逆能力强的八倍体小黑麦
D.把合成β-胡萝卜素的有关基因转进水稻,育成可防止人类VA缺乏症的转基因水稻
17、采用基因工程的方法培育抗虫棉,下列导入目的基因的做法正确的是()
①将毒素蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白的DNA序列,注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白的DNA序列,与质粒重组,导人细菌,用该细菌感染棉的体细胞,再进行组织培养④将编码毒素蛋白的DNA序列,与细菌质粒重组,注射到棉的子房并进入受精卵
A、①②B、②③C、③④D、①④
18、(18上海生物)28.下列大肠杆菌某基因的碱基序列的变化,对其所控制合成的多肽的氨基酸序列影响最大的是(不考虑终止密码子)
A.第6位的C被替换为T
B.第9位与第10位之间插入1个T
C.第100、101、118位被替换为TTT
D.第118至118位被替换为1个T
19、(18理综Ⅰ)4.已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点,如图中箭头所指,如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断,则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。
现在多个上述线性DNA分子,若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断,则从理论上讲,经该酶切后,这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是
A.3B.4C.9D.12
20、将人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子中,可使烟草获得抗病毒的能力,形成转基因产品。
试分析回答:
(1)人的基因之所以能接到植物体中去,原因是:
。
(4)不同生物间基因移植成功,说明生物共有一套,从进化的角度看,这些生物具有。
(3)烟草具有抗病毒能力,说明烟草体内产生。
(4)烟草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某个基因,实际并不影响遗传信息的表达功能。
这说明。
(5)有人认为,转基因新产品也是一把双刃剑,有如船能载舟也能覆舟,甚至可能带来灾难性的后果,你是否支持这一观点?
如果支持,请你举出一个可能出现的灾难性后果的实例:
。
21、1990年对一位缺乏腺苷脱氨酶基因,而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗,其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养,然后用逆转录病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中,再将这些转基因白细胞回输到患者的体内,经过多次治疗,患者的免疫功能趋于正常。
(1)在基因治疗过程中,逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中
的,此基因工程中的目的基因是,目的基因的受体细胞是。
(2)将转基因白细胞多次回输到患者体内后,兔疫能力趋于正常是由于产生了,产生这种物质的两个基本步骤是、。
22、在植物基因工程中,用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体,把目的基因重组入Ti质粒上的T-DNA片段中,再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。
(1)科学家在进行上述基因操作时,要用同一种 分别切割质粒和目的基因,质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过 而黏合。
(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞,经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。
经分析,该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段,因此可以把它看作是杂合子。
理论上,在该转基因植株自交F1代中,仍具有抗除草剂特性的植株占总数的 ,原因
。
(3)种植上述转基因油菜,它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种,造成“基因污染”。
如果把目的基因导入叶绿体DNA中,就可以避免“基因污染”,原因是:
。
基因工程及蛋白质工程学案
1-5BABAB6-10DCCCD11D
12答案:
(1)人工合成从自然界已有的物种中分离
(2)限制性核酸内切酶(限制酶)DNA连接酶(3)质粒小型环状(双链环状、环状)(4)低筛选(5)氨基酸
13.
(1)不能,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。
(2)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。
14、
(1)自然界已存在所生产的蛋白质完全符合特定物种生存的需要,却不一定符合人类生产和生活的需要
(2)基因修饰或基因合成改造
(3)从预期的蛋白质功能出发预期的蛋白质结构应有的氨基酸序列相应的脱氧核苷酸序列
能力提升:
15-19CBCBC
20、
(1)人与植物的基因都是双螺旋结构,都由四种脱氧核苷酸构成。
(2)遗传密码,共同的原始祖先。
(3)抗病毒干扰素。
(4)基因是遗传物质结构和功能的基本单位。
(5)用于改良作物的抗不良环境的基因引入杂草,就将难以控制杂草。
21、(1)载体 正常腺苷脱氨酶基因 患者本人的白细胞
(2)腺苷脱氨酶(抗体) 转录 翻译
22.
(1)限制性核酸内切酶,碱基互补配对
(2)3/4,雌雄配子各有1/2含抗除草剂基因;受精时,雌雄配子随机结合(3)叶绿体遗传表现为母系遗传,目的基因不会通过花粉传递给近缘物种
编号80基因工程及蛋白质工程学案答案
基础知识梳理
1、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
2、从自然界中已有的物种中分离出来用人工的方法合成
从基因文库中获取目的基因利用PCR技术扩增目的基因
3、目的基因、启动子、终止了、标记基因
4、农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射法受精卵Ca2+感受态细胞
5、DNAmRNA蛋白质个体
6、自然界已存在的蛋白质
7、从预期的蛋白质功能出发→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
练习
1、
(1)人与植物的基因结构及化学组成相同。
(2)遗传密码,共同的原始祖先。
(3)抗病毒干扰素。
(4)基因是遗传物质结构和功能的基本单位。
(5)用于改良作物的抗不良环境的基因引入杂草,就将难以控制杂草。
2、(1)载体 正常腺苷脱氧酶基因 患者本人的白细胞
(2)腺苷脱氧酶(抗体) 转录 翻译
3.
(1)限制性核酸内切酶,碱基互补配对
(2)3/4,雌雄配子各有1/2含抗除草剂基因;受精时,雌雄配子随机结合(3)叶绿体遗传表现为母系遗传,目的基因不会通过花粉传递给近缘近缘物种
6.科学家将人的生长素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组,并成功地在大肠杆菌中得以表达。
过程如右图据图回答:
(1)人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组,原因是
(2)过程
表示的是采取的方法来获取目的基因。
(3)检测大肠杆菌B是否导入了质粒或重组质粒,可采用的方法是
,
理由是:
。
(4)如果把已经导入了普通质粒A或重组质粒的大肠杆菌,放在含有四环素的培养基上培养,发生的现象是
,
原因是:
6
(1)人的基因与大肠杆菌DNA的组成成分相同,结构相同
(2)反转录法(逆转录法)
(3)将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上,能够生长的,说明已导入了质粒A或重组质粒,反之则没有导入。
因为普通质粒A和重组质粒上都有抗氨苄青霉素基因
(4)有的能生长,有的不能生长导入普通质粒A的细菌能生长,因为普通质粒A上有四环素抗性基因;导入重组质粒的细菌不能生长,因为目的基因正插在四环素抗性基因中,破坏了其结构和功能。
5.⑴①组成细菌和植物的DNA分子的空间结构和化学组成相同
②有互补的碱基序列(2分)⑵基因突变(1分)⑶A(1分)
⑷过敏反应(1分)⑸能根据人类的需要,定向改造遗传物质,获得优良遗传性状(1分)
5.近些年来,棉铃虫在我国大面积爆发成灾,造成巨大的经济损失;随之而来,化学农药的产量和种类也在逐年增加,但害虫的抗药性也在不断增强。
针对这种情况,我国科学家采用基因工程技术,开展了“转基因抗虫棉”的研究,成功地将细菌的毒蛋白基因导入到棉花细胞中,从而使棉花植株的细胞内能合成这种毒蛋白。
以后棉铃虫再啃食这种棉花时,就会摄入毒蛋白,虽吃得很饱,但不能消化,最后只能慢慢饿死。
这就是转基因抗虫棉不易受到害虫侵害的原因。
据以上材料,分析回答下列问题:
⑴细菌的基因之所以能嫁接到棉花体内,原因是___________________________。
⑵科学家预言,此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后,将出现不抗虫的植株,此现象来源于____________________________。
⑶在此过程中所用的质粒载体通常来自于下列哪种微生物()
A.土壤农杆菌B.大肠杆菌C.枯草杆菌D.放线菌
⑷某棉农在食用该抗虫棉种子压榨的棉籽油炒的芹菜后,出现鼻塞流涕,皮肤骚痒难忍症状,一段时间后这些症状又自然消失,该现象可能是___________
⑸利用基因工程技术培育抗虫棉,相比传统的杂交育种方法,其优点主要表现为__________________________________________________________________________
7.根据实验原理和材料用具,设计实验选择运载体质粒,明确质粒的抗菌素基因所抗的抗菌素类别。
①实验原理:
作为运载体的质粒,须有标记基因,这一标记基因是抗菌素抗性基因。
故凡有抗菌素抗性的细菌,其质粒才可用作运载体。
②材料用具:
青霉素、四环素的10万单位溶液、菌种试管、灭菌的含细菌培养基的培养皿、酒精灯、接种环、一次性注射器、蒸馏水、恒温箱。
③方法步骤:
⑤⑥
第一步:
取三个含细菌培养基的培养皿并标为1、2、3号,在酒精灯旁,用三支注射器,分别注入1mL蒸馏水、青霉素液、四环素液,并使之分布在整个培养基表面。
第二步:
将接种环在酒精灯上灼烧,并在酒精灯火旁取菌种,对三个培养皿分别接种。
第三步:
将接种后的三个培养皿放入37℃恒温箱培养24h。
④预期结果:
_____________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
8、限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—,限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。
在质粒上有酶Ⅰ的一个切点,在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。
(1)请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
(2)请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
(3)在DNA连接酶作用下,上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接?
为什么?
选修3第1章基因工程测练题答案
1、
(1)人与植物结构组成相同。
(2)遗传密码,共同的原始祖先。
(3)抗病毒干扰素。
(4)基因是遗传物质结构和功能的基本单位。
(5)用于改良作物的抗不良环境的基因引入杂草,就将难以控制杂草。
2、(1)载体 正常腺苷脱氧酶基因 白细胞
(2)腺苷脱氧酶(抗体) 转录 翻译
3.
(1)限制性内切酶,碱基互补配对
(2)3/4,雌雄配子各有1/2含抗除草剂基因;受精时,雌雄配子随机结合(3)叶绿体遗传表现为母系遗传,目的基因不会通过花粉传递而在下一代中显现出来
4.
(1)不能,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。
(2)逆转录,解旋。
(3)内含子。
(4)15(a-b)。
(5)同一种限制性内切酶,相同的黏性末端,DNA连接酶。
(6)CaCl2。
5.⑴①组成细菌和植物的DNA分子的空间结构和化学组成相同
②有互补的碱基序列(2分)⑵基因突变(1分)⑶A(1分)
⑷过敏反应(1分)⑸能根据人类的需要,定向改造遗传物质,获得优良遗传性状(1分)
6
(1)人的基因与大肠杆菌DNA的组成成分相同,结构相同
(2)反转录法(逆转录法)
(3)将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上,能够生长的,说明已导入了质粒A或重组质粒,反之则没有导入。
因为普通质粒A和重组质粒上都有抗氨苄青霉素基因
(4)有的能生长,有的不能生长导入普通质粒A的细菌能生长,因为普通质粒A上有四环素抗性基因;导入重组质粒的细菌不能生长,因为目的基因正插在四环素抗性基因中,破坏了其结构和功能。
7①1号培养皿细菌正常生长;
②2、3号培养皿中,仅2中细菌能存活,说明细菌有青霉素抗性基因,而没有四环素抗性基因。
③2、3号培养皿中,仅3中细菌能存活,说明细菌有四环素抗性基因,而没有青霉素抗性基因。
④2、3号培养皿中都有存活,说明该菌质粒上有两种抗菌素的抗性基因。
⑤2、3号培养皿中都不存活,说明该菌质粒上没有这两种抗菌素的抗性基因。
8、
(1)
(2)
(3)可以连接。
因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互补的)
二.(8分)干扰素能抵抗所有病毒引起的感染,对治疗癌症及白血病也有一定疗效。
传统的干扰素生产方法是从人的淋巴细胞中提取,每升人的血液只能提取0.18
g干扰素。
科学家用基因工程方法在酵母菌细胞内获得了干扰素(下图所示),请据图回答有关问题:
(1)图中过程a需要的物质是。
(2)过程b需要的物质是,若此过程中干扰素基因的黏性末端是
,则质粒上与之相对应的黏性末端是。
(3)人的抗病毒干扰素基因能嫁接到质粒的DNA分子中去,这说明了:
。
(4)图中X的名称是,它的组成除了目的基因外,还必须有
等。
(5)随着生物技术的快速发展,转基因成果不断涌现,有人为之振奋,有人为之担忧。
请从正反两个方面作简要分析。
(2分)
例一、材料一:
由于一种变异
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