第3節(jié)基因工程及其應(yīng)用

1、第3節(jié) 基因工程及其應(yīng)用課標(biāo)解讀簡(jiǎn)述基因工程的原理和應(yīng)用，關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系概念 按照人類的意愿把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。基因工程原理基因剪刀 限制性核酸內(nèi)切酶工具 基因針線 DNA連接酶 基因的運(yùn)載體 質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒 提取目的基因操作步驟 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 目的基因的表達(dá)和檢測(cè) 作物育種基因工程的應(yīng)用 藥物研制轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性重難點(diǎn)歸納重點(diǎn)1、基因工程操作的工具和基本步驟。2、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的重要作用。3、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面取得的

2、成果及前景。難點(diǎn)基因操作的工具和基本步驟。復(fù)習(xí)策略深入理解基因工程的概念，結(jié)合圖形掌握基因工程操作的工具和基本步驟。并和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，進(jìn)一步鞏固有關(guān)知識(shí)。經(jīng)典例題例題1 在現(xiàn)代發(fā)酵工程中，利用下列哪一項(xiàng)技術(shù)，有目的地改造原有的菌種并且提高其產(chǎn)量（ ） A細(xì)胞融合B誘變育種C克隆DDNA重組技術(shù) 解析 基因工程即DNA重組技術(shù)是指按照人類的愿望，將不同生物的遺傳物質(zhì)在體外人工剪切并和載體重組后轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)增，并表達(dá)產(chǎn)生所需蛋白質(zhì)的技術(shù)。基因工程能夠打破種屬的界限，在基因水平上改變生物遺傳性，并通過工程化為人類提供有用產(chǎn)品及服務(wù)。 答案 D例題2 要使目的基因與對(duì)應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶

3、是 （ ）限制酶 連接酶 解旋酶 還原酶A、 B、 C、 D、解析 用選定的限制性內(nèi)切酶同時(shí)切割運(yùn)載體和目的基因，才能各自產(chǎn)生相同的粘性末端，它們通過堿基互補(bǔ)配對(duì)交錯(cuò)相接。留下的缺口是在DNA連接酶的作用下封閉而形成一個(gè)完整的DNA分子，目的基因即被插入到運(yùn)載體中。B、C、D都不對(duì)，因DNA重組不需解旋酶和還原酶。答案： A例題3（2004 天津模擬）下列關(guān)于生物工程相關(guān)知識(shí)的敘述，正確的是A.在基因工程操作中為了獲得重組質(zhì)粒，必須用相同的限制性內(nèi)切酶，露出的黏性末端可以不相同B.若要生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗病水稻，可將目的基因先導(dǎo)入到大腸桿菌中，再轉(zhuǎn)入水稻細(xì)胞中C.植物體細(xì)胞雜交，能克服遠(yuǎn)源雜交不親和的

4、障礙，培育出的新品種一定不是單倍體D.基因治療主要是對(duì)具有缺陷的體細(xì)胞進(jìn)行全面修復(fù)解析 相同的限制性內(nèi)切酶，切出的黏性末端肯定相同，生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗病水稻是直接將目的基因?qū)胨炯?xì)胞中。基因治療是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。答案 C例題4 (2003 上海）艾滋病病毒（HIV）是一種球形的RNA病毒，HIV侵染T淋巴細(xì)胞并繁殖新一代病毒的過程示意圖，如右圖所示。請(qǐng)回答下列問題：（1）圖中表示病毒正侵染淋巴細(xì)胞。進(jìn)入寄主細(xì)胞的是病毒的 。（2）遺傳學(xué)上將過程稱為 。（3）和的信息傳遞過程分別稱為 。（4）HIV有和兩種類型，其中型又有7個(gè)亞型，型的基因組中4個(gè)主要基因

5、的變異率最高可達(dá)22。多達(dá)100種左右的HIV變異株是目前研制疫苗的主要困難，因此切斷傳播途徑是惟一行之有效的預(yù)防措施，HIV眾多變異類型是 的結(jié)果，這種變異的特點(diǎn)與一般生物的不同之處是 ，其原因是 。（5）2002年12月1日是國(guó)際第15個(gè) 日。（6）據(jù)最近研究認(rèn)為，引起“嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥”（SARS）的病原體可能是 。它和HIV一樣，遺傳信息的傳遞是按照 的規(guī)律進(jìn)行的（可以用簡(jiǎn)圖表達(dá)）。解析（1）對(duì)于病毒而言，其組成的化學(xué)成分為蛋白質(zhì)和核酸（DNA或RNA），核酸是它的遺傳物質(zhì)，位于病毒粒子的中心，蛋白質(zhì)構(gòu)成病毒粒子的外殼。病毒侵染細(xì)胞時(shí)，將其遺傳物質(zhì)注入細(xì)胞內(nèi)部，從而產(chǎn)生與它相同的

6、后代。艾滋病病毒是一種RNA病毒，RNA是它的遺傳物質(zhì)。（2）由于某些RNA病毒體內(nèi)含有逆轉(zhuǎn)錄酶，在被其感染的細(xì)胞中，出現(xiàn)以病毒RNA為模板合成DNA的現(xiàn)象，叫逆轉(zhuǎn)錄。（3）細(xì)胞內(nèi)生物大分子間遺傳信息的傳遞是有規(guī)律的，即中心法則。圖示的過程表示遺傳信息從雙螺旋的DNA到單鏈的RNA的轉(zhuǎn)錄過程。圖示的過程表示由RNA決定蛋白質(zhì)外殼合成的翻譯過程。（4）基因突變是產(chǎn)生新基因的根本來源，能使生物的性狀出現(xiàn)差別。HIV眾多變異類型是基因突變的結(jié)果。大部分生物的遺傳物質(zhì)是DNA，雙螺旋結(jié)構(gòu)使其分子具有相對(duì)的穩(wěn)定性，因而對(duì)于某一物種而言，發(fā)生基因突變的頻率較低，且突變具有不定向性，有害的變異較多，一般不利

7、于生物的生存。而艾滋病病毒I型的基因組中4個(gè)主要基因的變異頻率最高可達(dá)22，其變異頻率較高，存在的多達(dá)100種左右的HIV變異株說明突變的多方向性。這同HIV的遺傳物質(zhì)是RNA有著密切的關(guān)系，RNA為單鏈結(jié)構(gòu)，其分子中的堿基易受到外界環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致遺傳信息發(fā)生改變，使HIV產(chǎn)生多種變異株。（5）本題的最后兩小題只要關(guān)心生活，同實(shí)際相聯(lián)系，不難回答。答案（1）RNA （2）逆轉(zhuǎn)錄 （3）轉(zhuǎn)錄和翻譯 （4）基因突變 突變頻率高和突變方向多 單鏈R的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定 （5）世界艾滋病 （6）SARS冠狀病毒 基礎(chǔ)試題訓(xùn)練（每題2分，共40分）1、在基因工程中，切割載體和含有目的基因的DNA片段時(shí)，需

8、使用A.同種限制酶 B.兩種限制酶 C.同種連接酶 D.兩種連接酶2、（2004 北京海淀）下列關(guān)于基因工程的敘述，正確的是A.基因工程經(jīng)常以抗菌素的抗性基因?yàn)槟康幕駼.細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程最常用的運(yùn)載體C.通常選用不同的限制性內(nèi)切酶分別處理含目的基因DNA和運(yùn)載體DNAD.為育成抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵為受體3、人們將蘇云金桿菌中的抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞中，成功培育出抗蟲棉。這個(gè)過程中利用的主要原理是A.基因突變，DNARNA蛋白質(zhì)B.基因重組，DNARNA蛋白質(zhì)C.基因工程，DNARNA蛋白質(zhì)D.染色體變異，DNARNA蛋白質(zhì)4、（2001 廣東綜）植物基因工程往

9、往需要接受外來DNA的細(xì)胞經(jīng)有絲分裂形成植株。細(xì)胞每次分裂時(shí)DNA都復(fù)制一次每次復(fù)制都是（ ）A母鏈和母鏈，子鏈和子鏈，各組成一條子代DNA B每條子鏈和它的母鏈組成子代DNAC每條子鏈隨機(jī)地和兩條母鏈之一組成子代DNA D母鏈降解，重新形成兩個(gè)子代DNA5、不屬于基因工程生產(chǎn)的藥物是 （ ）A、 干擾素 B、青霉素 C、白細(xì)胞介素 D、乙肝疫苗6、下列實(shí)踐與基因工程無關(guān)的是 （ ）A、 利用DNA探針檢測(cè)飲用水是否含病毒 B、 選擇“工程苗”來生產(chǎn)胰島素C、 用不育系來培育雜種一代 D、 培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉7、（2004 無錫調(diào)研）發(fā)酵工程中，能通過多種途徑培育優(yōu)良品種。其中能定向培育優(yōu)良菌種

10、的方法是A.人工誘變和基因工程B.人工誘變和細(xì)胞工程C.人工誘變、基因工程和細(xì)胞工程D.基因工程和細(xì)胞工程8、基因工程技術(shù)中的目的基因主要來源于 （ ）A、自然界現(xiàn)存生物體內(nèi)的基因 B、自然突變產(chǎn)生的新基因C、人工誘變產(chǎn)生的新基因 D、科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)人工合成的新基因9、將重組DNA導(dǎo)入細(xì)菌生產(chǎn)激素或蛋白質(zhì)的過程一般稱為（ ）A基因工程B細(xì)菌工程C酶工程D微生物工程10、切取動(dòng)物控制合成生長(zhǎng)激素的基因，注入鲇魚受精卵中，與其DNA整合后產(chǎn)生生長(zhǎng)激素，從而使鲇魚比同種正常魚增大34倍。此項(xiàng)研究遵循的原理和這項(xiàng)技術(shù)分別是（ ）ADNARNA蛋白質(zhì)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)BRNADNA蛋白質(zhì)和DNA重組技術(shù)CD

11、NA蛋白質(zhì)RNA和轉(zhuǎn)基因技術(shù)DRNA蛋白質(zhì)RNA和細(xì)胞核移植技術(shù)11、將人的胰島素基因，通過基因工程的方法轉(zhuǎn)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，結(jié)果在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)而產(chǎn)生胰島素，說明不同種生物共用一套（ ）A遺傳信息 B遺傳密碼CDNA DRNA12、不屬于基因工程操作工具的是 （ ）A、目的基因 B、運(yùn)載體 C、DNA連接酶 D、限制性內(nèi)切酶13、質(zhì)粒之所以能做基因工程的運(yùn)載體，是由于它 （ ）A含蛋白質(zhì)從而能完成生命活動(dòng) B能夠自我復(fù)制而保持連續(xù)性 C是RNA能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 D具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)能夠攜帶目的基因14當(dāng)前生物化學(xué)的研究方法和技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上被廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)新技術(shù)是（ ）A酶工程B遺傳工程

12、C發(fā)酵工程D細(xì)胞工程15英國(guó)克隆羊“多利”的產(chǎn)生、“抗蟲棉”的培育、“番茄馬鈴薯”的創(chuàng)造、單克隆抗體的制備、抗生素的生產(chǎn)依次是下列哪項(xiàng)生物技術(shù)取得的成果（ ） 基因工程 細(xì)胞工程 發(fā)酵工程 酶工程ABCD16、21世紀(jì)被認(rèn)為是生物的世紀(jì)，目前基因芯片可以在很短時(shí)間內(nèi)觀察病變細(xì)胞，并分析出數(shù)種由于基因變異而引起的疾病。以下與基因芯片有關(guān)的敘述中，不正確的是A.利用基因芯片可以進(jìn)行基因鑒定 B.基因芯片可以檢測(cè)變異基因C.基因芯片可以改造變異基因 D.基因芯片技術(shù)能識(shí)別堿基序列17、在人類染色體DNA不表達(dá)的堿基對(duì)中，有一部分是串聯(lián)重復(fù)的短序列，它們?cè)趥€(gè)體之間具有顯著的差異性，這種短序列可用于A.

13、生產(chǎn)基因工程藥物 B.偵查罪犯C.遺傳病的產(chǎn)前診斷 D.基因治療18、（2003 新課程理綜高考）采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是將毒素蛋白注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的DNA序列，與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng) 將編碼毒素蛋白的DNA序列，與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵A.B.C.D.19、基因工程中，科學(xué)家常用細(xì)菌、酵母菌等微生物作為受體細(xì)胞，原因是A.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便B.繁殖速度快C.遺傳物質(zhì)含量少、簡(jiǎn)單D.性狀穩(wěn)定，變異少20、（2004 徐州）在下列基因操作的四個(gè)

14、基本步驟中，不需要進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是A.人工合成目的基因B.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞C.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合D.目的基因的檢測(cè)和表達(dá)二、非選擇題（每空3分，共60分）21、某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過基因工程的方法將基因a轉(zhuǎn)移到馬鈴薯植物中，經(jīng)檢測(cè)，Amy在成熟塊莖細(xì)胞的細(xì)胞間隙中發(fā)現(xiàn)。若將右圖作塊莖細(xì)胞，請(qǐng)據(jù)圖回答（題內(nèi)如有括號(hào)，請(qǐng)?jiān)谄渲袑懗鼋Y(jié)構(gòu)的標(biāo)號(hào)，線上寫有關(guān)內(nèi)容）:(1)a已整合到圖中 _結(jié)構(gòu)中。(2)在細(xì)胞核是以a為模板合成Amy的_。(3)Amy合成后，經(jīng) _加工分泌到細(xì)胞外，定位在細(xì)胞間隙中。(4)以本圖比作塊莖細(xì)胞的缺陷是該圖中多畫了 _。22、

15、1978年，美國(guó)科學(xué)家利用生物工程技術(shù)，將人類胰島素基因拼接到大腸桿菌的DNA分子中，然后通過大腸桿菌的繁殖，生產(chǎn)出了人類胰島素。請(qǐng)回答：(1)上述人類胰島素的合成是在_處進(jìn)行的，其決定氨基酸排列順序的mRNA的模板是由_基因轉(zhuǎn)錄而成的。(2)合成的該胰島素含有51個(gè)氨基酸，由2條多肽鏈組成，那么決定它合成的基因中至少應(yīng)含有堿基_個(gè)，若核苷酸的平均分子量為300，則與胰島素分子對(duì)應(yīng)的mRNA的分子量應(yīng)為_；若氨基酸的平均分子量為90，該胰島素的分子量約為_。(3)不同種生物之間的基因移植成功，說明了生物共用的是同一套_。(4)從進(jìn)化的角度分析，它能說明_。23、基因工程是在現(xiàn)代生物學(xué)、化學(xué)和工

16、程學(xué)基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來的，并有賴于微生物學(xué)理論和技術(shù)的發(fā)展運(yùn)用?；蚬こ袒静僮髁鞒倘缦聢D所示，請(qǐng)據(jù)圖回答：基因工程的剪接過程需要在 酶的作用下才能完成。重組運(yùn)載體導(dǎo)入宿主細(xì)胞后，篩選的依據(jù)是 ；重組克隆后鑒定的目標(biāo)是 。培育工程菌的途徑除了圖中所示的外，還可以通過 的方法獲得。利用工程菌生產(chǎn)表達(dá)產(chǎn)物的后處理技術(shù)的中心環(huán)節(jié)是 。若利用工程菌生產(chǎn)乙肝疫苗，則影響產(chǎn)量的主要環(huán)境因素是 。在谷氨酸生產(chǎn)中，如培養(yǎng)液內(nèi)谷氨酸棒狀桿菌的含量升高而谷氨酸含量降低，則可能的原因是 。創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練24、干擾素是治療癌癥的重要物質(zhì)。人血液中每升只能提取0.05 mg干擾素，因其價(jià)格昂貴，平民百姓用不起。但美國(guó)有

17、一家公司用遺傳工程方法合成了價(jià)格低廉、藥性一樣的干擾素，其具體做法是：（1）從人的淋巴細(xì)胞中提取能指導(dǎo)干擾素合成的_，并使之與一種叫 的DNA結(jié)合，然后移到酵母菌內(nèi)，從而讓酵母菌來_。（2）酵母菌能用_方式繁殖，速度很快，所以能在較短時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)大量_。利用這種方法不僅產(chǎn)量高，并且成本較低。（3）科學(xué)家陳炬在這方面也作出了突出貢獻(xiàn)，他成功地把人的干擾素基因嫁接到煙草的DNA分子上，其物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)_。（4）煙草具有了抗病毒能力，這表明煙草體內(nèi)產(chǎn)生了_，由此可見，煙草和人體合成蛋白質(zhì)的方式是_。從進(jìn)化角度來考慮，證明了人和植物的起源是_。第3節(jié) 基因工程及其應(yīng)用1、A 解析 用同種限制酶切割運(yùn)

18、載體和含有目的基因的DNA片段，可使二者產(chǎn)生互補(bǔ)的黏性末端，能形成一個(gè)完整的重組DNA。2、B解析 抗蟲基因、抗病基因、貯藏蛋白的基因、干擾素基因等都是目的基因。處理目的基因DNA和運(yùn)載體DNA的酶相同。3、B 解析 基因工程是一種技術(shù)手段，而不是生物學(xué)原理。4、B 5、B 6、C 7、D解析：人工誘變是不定向的，既有有利變異又有有害變異。8、A 解析目前，基因工程技術(shù)中的基因主要來源于自然界現(xiàn)存在生物體內(nèi)的基因，野生動(dòng)植物是自然界最大的基因庫(kù)，因此，我們要保護(hù)好野生動(dòng)植物。9、 A 10、A 11、B 12、A 13、B 14、A 15、B 16、C 17、B 18、C 解析 基因工程一般要經(jīng)歷四個(gè)步驟：提取目的基因，目的基因與運(yùn)載體結(jié)合，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞和目的基因的檢測(cè)和表達(dá)。所以在導(dǎo)入目的基因前，首先要獲得目的基因即本題中的編碼毒素蛋白質(zhì)的DNA序列，然后要將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合即與細(xì)菌質(zhì)粒重組。完成上述兩步以后才將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞即棉的體細(xì)胞或受精卵，目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，可隨受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制，所以上述操作是正確的。將毒素蛋白注射到棉受精卵中，沒有