高三一輪復(fù)習(xí)生物：基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程及生物技術(shù)的安全性與倫理問題課件

第45講基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程及生物技術(shù)的安全性與倫理問題[課標(biāo)要求]1.舉例說明基因工程在農(nóng)牧、食品及醫(yī)藥等行業(yè)的廣泛應(yīng)用改善了人類的生活品質(zhì)。2.概述人們根據(jù)基因工程原理,進(jìn)行蛋白質(zhì)設(shè)計和改造,可以獲得性狀和功能更符合人類需求的蛋白質(zhì)。3.舉例說明依據(jù)人類需要對原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程。4.舉例說出日常生活中的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。5.探討轉(zhuǎn)基因技術(shù)在應(yīng)用過程中帶來的影響。6.舉例說出生殖性克隆人面臨的倫理問題。7.分析說明我國為什么不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗。8.舉例說明歷史上生物武器對人類造成了嚴(yán)重的威脅與傷害。9.認(rèn)同我國反對生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴(kuò)散。1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用考點一基因工程的應(yīng)用抗蟲功能的基因抗病基因降解或抵抗蛋白質(zhì)編碼基因花青素代謝相關(guān)的外源生長激素腸乳糖酶基因2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用基因改造顯微注射抗原決定基因克隆免疫排斥提醒乳腺生物反應(yīng)器是利用轉(zhuǎn)基因動物的乳汁生產(chǎn)藥用蛋白,而膀胱生物反應(yīng)器是利用轉(zhuǎn)基因動物的尿液生產(chǎn)藥用蛋白,其優(yōu)點是不受動物的性別、生長發(fā)育時期的限制,提取簡單高效。3.基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用工程菌牛凝乳酶的基因基因工程菌[正誤辨析]1.利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品,如人的血清白蛋白,這是因為將人的血清白蛋白基因?qū)肓藙游锏娜橄偌?xì)胞中。(

)提示:培養(yǎng)乳腺生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因動物時,應(yīng)將目的基因?qū)胧芫讯菍?dǎo)入乳腺細(xì)胞中?！?.由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用。(

)提示:大腸桿菌是原核細(xì)胞,由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素沒有經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工,不能直接應(yīng)用。3.為培育抗除草劑的作物新品種,導(dǎo)入抗除草劑基因時只能以受精卵為受體。(

)提示:對于植物來說受體細(xì)胞可以是普通的體細(xì)胞?！痢羀教材微點思考]1.(選擇性必修3教材P88正文拓展)野外種植轉(zhuǎn)基因抗A害蟲植物的同時,還種植一定量的同種不抗蟲植物,可降低抗性害蟲在整個害蟲種群中所占比例的增加速率。試分析其中的原因。提示:種植一定量的同種不抗蟲植物,對抗性害蟲的選擇作用減弱。2.(選擇性必修3教材P90正文拓展)培養(yǎng)乳腺生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因動物時為什么要選用乳腺中特異性表達(dá)的基因的啟動子?提示:乳腺生物反應(yīng)器通過分泌的乳汁來提取相應(yīng)的基因表達(dá)產(chǎn)物,乳腺中特異性表達(dá)的啟動子可讓目的基因在乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)。1.(2023·山東聊城期中)乙烯生物合成酶基因可以控制乙烯的合成,科學(xué)家將該基因的反義基因?qū)敕鸭?xì)胞內(nèi),培育轉(zhuǎn)基因延熟番茄,延長其儲藏期。反義基因的作用機(jī)制如圖所示,下列說法錯誤的是(

)A.有意義mRNA和反義mRNA是通過相應(yīng)基因轉(zhuǎn)錄而來的B.乙烯生物合成酶基因的模板鏈的序列與反義基因的是互補(bǔ)的C.乙烯是乙烯生物合成酶基因的表達(dá)產(chǎn)物,可促進(jìn)果實成熟D.因為mRNA形成雙鏈后無法進(jìn)行翻譯,所以無乙烯生物合成酶生成√基因工程的應(yīng)用乙烯生物合成酶基因的表達(dá)產(chǎn)物可以控制乙烯的合成,乙烯不是其表達(dá)產(chǎn)物。解析2.(2024·北京西城區(qū)模擬)科學(xué)家嘗試將經(jīng)過基因修飾的豬心臟移植到人體,下列敘述錯誤的是(

)A.器官移植中的免疫排斥主要由細(xì)胞免疫引起B(yǎng).供體豬可敲除其參與免疫識別的相關(guān)基因C.豬心移植可能緩解器官移植中供體短缺問題D.由于種間差異無須擔(dān)心供體攜帶的病毒基因√供體攜帶的病毒基因可能在受體中表達(dá)并發(fā)揮作用,對受體的健康帶來危害,因此需要關(guān)注供體攜帶的病毒基因。解析1.蛋白質(zhì)工程的概念考點二蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)2.蛋白質(zhì)工程的基本原理氨基酸序列脫氧核苷酸序列3.蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用(1)在醫(yī)藥方面。①利用蛋白質(zhì)工程研發(fā)

。②實例:如果將干擾素分子上的一個半胱氨酸變成

,在一定條件下,可以延長保存時間。(2)在工業(yè)方面。①蛋白質(zhì)工程被廣泛用于改進(jìn)酶的性能或開發(fā)新的工業(yè)用酶。②實例:枯草桿菌蛋白酶具有水解蛋白質(zhì)的作用,因此常被用于洗滌劑工業(yè)、絲綢工業(yè)等。藥物絲氨酸(3)在農(nóng)業(yè)方面?？茖W(xué)家正在嘗試改造某些參與調(diào)控光合作用的酶,以提高植物

的效率,增加糧食的產(chǎn)量。光合作用[正誤辨析]1.蛋白質(zhì)工程需要改變蛋白質(zhì)分子的所有氨基酸序列。(

)提示:蛋白質(zhì)工程改變的是少數(shù)氨基酸序列。2.基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)。(

)3.天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照中心法則進(jìn)行的,蛋白質(zhì)工程與之相同。(

)提示:天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照中心法則進(jìn)行的,而蛋白質(zhì)工程與之相反。√××[教材微點思考](選擇性必修3P94正文拓展)對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,你認(rèn)為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作,還是通過對基因的操作來實現(xiàn)?原因是什么?提示:應(yīng)該通過對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)的改造。主要原因:①蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu),基因的結(jié)構(gòu)相對簡單,容易改造;②改造后的基因可以遺傳給下一代,被改造的蛋白質(zhì)無法遺傳。1.(2023·黑龍江哈爾濱月考)如圖表示蛋白質(zhì)工程的操作過程,下列相關(guān)說法不正確的是(

)A.a、b過程分別是轉(zhuǎn)錄、翻譯B.蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是非常關(guān)鍵的工作C.蛋白質(zhì)工程是完全擺脫基因工程技術(shù)的一項全新的生物工程技術(shù)D.蛋白質(zhì)工程中可能構(gòu)建出一種全新的基因√蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用a過程是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的轉(zhuǎn)錄過程,b過程是以mRNA為模板合成具有一定氨基酸序列的多肽鏈的翻譯過程;蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過改造或合成基因,來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì),或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求,因此蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是非常關(guān)鍵的工作;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;蛋白質(zhì)工程中,可能根據(jù)已經(jīng)明確的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建出一種全新的基因。解析蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系項目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別實質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(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)品過程預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì)目的基因的篩選與獲取→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結(jié)果可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程2.(2022·湖南卷)水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材,主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu),提高其抗凝血活性?；卮鹣铝袉栴}。(1)蛋白質(zhì)工程流程如圖所示,物質(zhì)a是

,物質(zhì)b是

。在生產(chǎn)過程中,物質(zhì)b可能不同,合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同,原因是

。

多肽鏈mRNA密碼子具有簡并性(1)分析題圖可知,物質(zhì)a是多肽鏈,物質(zhì)b是mRNA。在生產(chǎn)過程中,物質(zhì)b可能不同,合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同,原因是密碼子具有簡并性,即一種氨基酸可能對應(yīng)幾個密碼子。解析(2)蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸,基因工程中獲取目的基因的常用方法有

、

和利用PCR技術(shù)擴(kuò)增。PCR技術(shù)遵循的基本原理是

。

從基因文庫中獲取目的基因人工合成(2)蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸,基因工程中獲取目的基因的常用方法有從基因文庫中獲取目的基因、通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成和利用PCR技術(shù)擴(kuò)增。PCR技術(shù)遵循的基本原理是DNA半保留復(fù)制。解析DNA半保留復(fù)制(3)將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后,分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性,結(jié)果如圖所示。推測兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的

(填“種類”或“含量”)有關(guān),導(dǎo)致其活性不同的原因是

。

種類對水蛭蛋白進(jìn)行酶解時酶的種類不同,導(dǎo)致水蛭蛋白水解產(chǎn)物的空間結(jié)構(gòu)不同(3)將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后,據(jù)題圖可知,水解產(chǎn)物中的肽含量隨著酶解時間的延長均上升,且差別不大;而水解產(chǎn)物的抗凝血活性有差異,經(jīng)酶甲處理后,隨著酶解時間的延長,抗凝血活性先上升后相對穩(wěn)定,經(jīng)酶乙處理后,隨著酶解時間的延長,抗凝血活性先上升后下降,且酶甲處理后的酶解產(chǎn)物的抗凝血活性最終高于經(jīng)酶乙處理后的酶解產(chǎn)物的抗凝血活性,差異明顯,據(jù)此推測兩種酶分別處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類有關(guān),導(dǎo)致其活性不同的原因是對水蛭蛋白進(jìn)行水解時酶的種類不同,導(dǎo)致水蛭蛋白水解產(chǎn)物的空間結(jié)構(gòu)不同。解析(4)若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異,簡要寫出實驗設(shè)計思路。(4)取3支試管,分別加入等量的蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素;取同一種動物(如家兔)血液,立即將等量的血液加入1、2、3號3支試管中,靜置,統(tǒng)計3支試管中血液凝固時間。答案(4)若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異,實驗設(shè)計思路為取3支試管,分別加入等量的蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素;取同一種動物(如家兔)血液,立即將等量的血液加入1、2、3號3支試管中,靜置,統(tǒng)計3支試管中血液凝固時間。解析1.轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性考點三生物技術(shù)的安全性與倫理問題啤酒酵母雙乙酰2.關(guān)注生殖性克隆人(1)治療性克隆和生殖性克隆的區(qū)別。①生殖性克隆是指通過克隆技術(shù)產(chǎn)生

。②治療性克隆是指利用克隆技術(shù)產(chǎn)生特定的細(xì)胞、組織和器官,用它們來修復(fù)或替代受損的細(xì)胞、組織和器官,達(dá)到治療疾病的目的。(2)我國禁止生殖性克隆人。①我國

任何生殖性克隆人實驗。②我國政府重視治療性克隆所涉及的倫理問題,主張對治療性克隆進(jìn)行有效監(jiān)控和嚴(yán)格審查。獨立生存的新個體不贊成、不允許、不支持、不接受(3)生殖性克隆與治療性克隆的主要過程。不同點技術(shù)手段設(shè)計試管嬰兒在胚胎移植前需進(jìn)行遺傳學(xué)診斷,試管嬰兒不需要進(jìn)行遺傳學(xué)診斷。如下圖,設(shè)計試管嬰兒比試管嬰兒多了d過程:應(yīng)用試管嬰兒主要是解決不孕夫婦的生育問題,設(shè)計試管嬰兒用于白血病等疾病的治療相同點都是體外受精,并進(jìn)行體外早期胚胎培養(yǎng),都要經(jīng)過

,都是有性生殖3.試管嬰兒與設(shè)計試管嬰兒的異同點胚胎移植種類①致病菌類:炭疽桿菌、霍亂弧菌等。②

類:天花病毒,某些動物的痘病毒、通過基因工程改造的流感病毒等。③生化毒劑類:肉毒桿菌毒素等特點致病能力

,攻擊范圍

散布途徑可以直接或者通過食物、生活必需品和帶菌昆蟲等散布,經(jīng)由呼吸道、消化道和皮膚等侵入人、畜體內(nèi),造成大規(guī)模傷亡,也能大量損害植物4.生物武器(1)生物武器的種類、特點及散布途徑。病毒(2)我國政府的態(tài)度:在任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲存生物武器,并反對生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴(kuò)散。強(qiáng)廣[正誤辨析]1.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。(

)提示:轉(zhuǎn)基因作物被食用后,目的基因會被動物消化。2.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。(

)3.我國政府的態(tài)度是堅決反對生殖性克隆和治療性克隆。(

)提示:我國政府堅決反對生殖性克隆,主張對治療性克隆進(jìn)行有效監(jiān)控和嚴(yán)格審查?！痢獭?.“設(shè)計試管嬰兒”與“試管嬰兒”相比在植入前需要對胚胎進(jìn)行遺傳學(xué)診斷。(

)5.與常規(guī)武器相比,生物武器的致病能力強(qiáng),攻擊范圍廣。(

)√√1.(2023·山東菏澤期中)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性一直是大眾關(guān)注和爭論的熱點。下列說法錯誤的是(

)A.將目的基因?qū)朕r(nóng)作物的葉綠體基因組,可以有效防止基因污染B.轉(zhuǎn)基因食品被食用后,其基因會進(jìn)入人體基因組完成轉(zhuǎn)基因過程C.分析轉(zhuǎn)基因技術(shù)的影響要以相關(guān)科學(xué)知識為基礎(chǔ),靠證據(jù)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬤M(jìn)行思考D.即使轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來自自然界,也可能會存在安全性問題√生物技術(shù)的安全性與倫理問題將目的基因?qū)朕r(nóng)作物的葉綠體基因組,可以有效防止基因污染,因為花粉中幾乎不含有質(zhì)基因,進(jìn)而可避免目的基因進(jìn)入到近緣物種中;轉(zhuǎn)基因食品被食用后,其成分會被消化道中的酶水解并被人體吸收,其基因不會進(jìn)入人體基因組。解析2.Leigh氏綜合征的致病基因位于線粒體DNA中。一位母親約有1/4的線粒體攜帶有這種致病基因,她的前兩個孩子因為患有Leigh氏綜合征而夭亡,她的第三個孩子因為接受另一名女性捐贈的健康基因而成為全球首個擁有“三個父母”的男嬰。該“三親”男嬰的孕育過程如下圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.該技術(shù)可以有效降低生下患血友病等嚴(yán)重遺傳病嬰兒的概率B.Leigh氏綜合征的遺傳不遵循孟德爾的遺傳規(guī)律C.該健康男嬰孕育的過程中依次使用了核移植、體外受精、動物細(xì)胞培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)D.該技術(shù)對DNA的修改能夠遺傳,涉及倫理爭論√血友病是伴性遺傳病,由細(xì)胞核基因控制,該技術(shù)主要降低細(xì)胞質(zhì)遺傳的概率;Leigh氏綜合征的致病基因位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi),不遵循孟德爾的遺傳規(guī)律;由圖可知,該男嬰的形成過程中,經(jīng)過了核移植、體外受精、動物細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎移植等過程,其遺傳物質(zhì)來自三個個體;該技術(shù)獲得的男嬰含有來自三個個體的遺傳物質(zhì),對DNA的修改能夠遺傳,涉及倫理爭論。解析生殖性克隆與治療性克隆3.(2023·安徽合肥期末)下列關(guān)于生殖性克隆和治療性克隆的說法錯誤的是(

)A.生殖性克隆和治療性克隆的目的相同,且都屬于無性生殖B.將一個克隆的胚胎植入一個女性子宮發(fā)育成嬰兒的過程屬于生殖性克隆C.生殖性克隆人破壞了人類基因的多樣性的天然屬性,不利于人類的生存和進(jìn)化D