高考生物总复习基因工程应用浙科选修

第三节基因工程的应用

高频考点突破基础自主梳理命题视角剖析即时达标训练第三节基因工程的应用基础自主梳理一、基因工程与遗传育种1．转基因植物是指转入了外源基因的植物。植物基因工程育种解决了植物传统育种所需要的时间______，而且克服了远缘亲本难以杂交的缺陷，基因工程在植物方面的应用主要表现在两个方面：首先通过基因工程获得高产、优质的农作物；其次，用基因工程的方法培育出有各种_____的作物新品种。较长抗性2．转基因动物指转入了__________的动物，解决了传统的杂交育种方法费时费力的缺陷。二、基因工程与疾病治疗1．基因工程药物如用工程菌生产人的胰岛素、生长激素、干扰素和乙型肝炎疫苗等。2．基因治疗(1)原理：利用正常基因纠正或补偿基因的缺陷的方案，即把_________导入患者体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而原有缺陷基因一般不作处理。外源基因正常基因(2)方法：有体外基因治疗和体内基因治疗，体外基因治疗方法疗效较好。如重度免疫缺陷症的体外基因治疗方法：体内基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体组织细胞中转移基因。三、基因工程与生态环境保护科学家正在利用基因工程技术开发生物可降解的新型材料；培育了转基因“超级细菌”提高__________的能力；利用转基因微生物吸收环境中的重金属等。分解石油思考感悟试举例说明基因工程在实践应用中的利弊？【提示】基因工程在药物或人类疾病治疗上存在广泛的应用，其不利方面是可能造成生态的危害或对人体健康造成伤害，例如改变食物的营养成分，或影响人体的新陈代谢等。高频考点突破考点一基因工程育种和传统杂交育种的比较基因工程育种杂交育种原理异源DNA(基因)重组基因重组处理方法提取→重组→导入→筛选→表达。即提取目的基因→形成重组DNA分子→重组DNA分子导入受体细胞→筛选含有目的基因的受体细胞→目的基因的表达杂交→自交→筛选。先通过两个具有不同优良性状的纯种杂交得到F1，然后再将F1自交，人工筛选获取所需品种基因工程育种杂交育种优点可以按人的意志改造生物，克服远缘杂交不亲和的障碍，目的性强，科技含量高操作简便缺点技术复杂、操作繁琐育种时间长即时应用(随学随练，轻松夺冠)1．下列哪项与基因工程无关(

)A.培养利用“工程菌”生产胰岛素B.基因治疗C.抗虫棉的培育

D.杂交育种解析：选D。A与B都属于基因工程的直接应用，而杂交育种无转基因操作，与之无关。考点二基因工程的应用成果1．乳腺生物反应器与微生物生产的比较项目

乳腺生物反应器微生物生产基因结构动物基因结构与人类基因结构相同与人类基因结构不同基因表达与天然蛋白质活性没有区别由于缺少内质网、高尔基体等细胞器，产物可能不具有生物活性类型项目

乳腺生物反应器微生物生产产物提取从乳汁中较易分离提取从细胞中提取，较为复杂生产设备畜牧业生产，加提取设备工业生产，设备精良类型【易误警示】乳腺生物反应器受生物性别的限制，若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别限制。2．基因治疗3．基因工程药物药物成分用途传统方法基因工程胰岛素蛋白质治疗胰岛素依赖型糖尿病从猪和羊的胰腺中提取通过基因工程技术利用大肠杆菌生产药物成分用途传统方法基因工程干扰素糖蛋白治疗病毒性肝炎和肿瘤从人血液中提取通过人白细胞干扰素基因在受体细胞中的克隆和表达获取乙型肝炎疫苗蛋白质预防乙型肝炎无通过基因工程技术利用酵母菌或哺乳动物细胞生产【易误警示】在基因工程中，若受体细胞是原核生物(如大肠杆菌)，则生产的“干扰素”是不具备活性的，因为原核细胞内无内质网、高尔基体等细胞器，只有核糖体，因此只能合成相应的蛋白质，而无法添加糖基，若使“干扰素”具有活性，还必须人工处理加上糖基。即时应用(随学随练，轻松夺冠)A．这些鸡是转基因工程的产物B．这种变异属于可遗传的变异C．该过程运用了胚胎移植技术D．该技术可定向改造生物答案：C命题视角剖析视角1紧扣教材重点基因工程育种(2010年北京东城3月联考)番茄的抗病(R)对感病(r)为显性，高秆(D)对矮秆(d)为显性，控制上述两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。为获得纯合高秆抗病番茄植株，研究人员采用了下图所示的方法。例1(1)在①处育种工作者应采用的方法是________。(2)图中A代表的个体叫做________。③过程常用________________处理萌发的种子或幼苗，过程②③的育种方法所依据的遗传学原理是______________________。(3)过程④由导入抗病基因的叶肉细胞培养成转基因植株需要利用__________________技术，依据的原理是__________________。对获得的抗病基因常采用____________技术进行体外的大量扩增。构建抗病基因表达载体时，必须使用__________________________两种工具酶。(4)过程⑤“航天育种”方法中主要的变异类型是________________________________。【尝试解答】(1)自交(2)单倍体秋水仙素染色体(数目)变异(3)植物组织培养植物细胞的全能性PCR限制性核酸内切酶(或限制酶或限制性内切酶)和DNA连接酶(4)基因突变【解析】

①是杂交育种，原理是基因重组；②是单倍体育种，原理是染色体变异；④是转基因技术，原理是基因重组；⑤是诱变育种，原理是基因突变。视角2洞察高考热点基因工程药物下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR

表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ直线所示为三种限制酶的酶切位点。例2据图回答：(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用______________限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含__________的培养基上进行。(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是__________(填字母代号)。A．启动子

B．tetRC．复制原点 D．ampR(3)过程①可采用的操作方法是__________(填字母代号)。A．农杆菌转化 B．大肠杆菌转化C．显微注射 D．细胞整合(4)过程②采用的生物技术是__________。(5)对早期胚胎进行切割，经过程②可获得多个新个体。这利用了细胞的__________性。(6)为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用__________(填字母代号)技术。A．核酸分子杂交 B．基因序列分析C．抗原一抗体杂交 D．PCR【尝试解答】(1)HindⅢ和BamHⅠ氨苄青霉素(2)A

(3)C

(4)胚胎移植(5)全能(6)C【解析】

(1)基因表达载体的构建过程中，将目的基因导入受体细胞之前，要用同一种限制性内切酶切割目的基因和载体。从图中可以看出，在目的基因和载体中都有HindⅢ和BamHⅠ限制酶的切割位点，因此要用HindⅢ和BamHⅠ限制酶同时切割载体和人乳铁蛋白基因；载体切割后四环素抗性基因被破坏，因此筛选时要在含氨苄青霉素的培养基上进行。(2)启动子是一段有特殊序列的DNA片段，位于目的基因的首段，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，在启动子存在时才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。(3)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射技术。(4)过程②是将早期胚胎移入受体母牛体内，用到的技术是胚胎移植技术。(5)胚胎分割是利用机械方法将早期胚胎等分，经移植后获得同卵双胎或多胎的技术，可以看做动物无性繁殖或克隆的方法，利用了细胞的全能性。(6)检测目的基因是否翻译成蛋白质，需要用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，其他三项技术检测的对象都是核酸。视角3突破易错终点“基因诊断”和“基因治疗”概念及应用1．基因诊断基因诊断是用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。2．基因治疗把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因的受体细胞中，存在基因缺陷的病人细胞中既含有缺陷基因，又含有通过基因工程导入的正常基因，在病人体内两种基因都能表达，正常基因的表达产物掩盖了缺陷基因的表达产物，从而治愈了有基因缺陷的疾病。自我挑战(2011浙江温州十校联考)下列关于基因工程应用的叙述，错误的是(

)A．基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的细胞B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交C．一种基因探针只能检测水体中的一种病毒D．原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良【尝试解答】D【解析】基因治疗是把正常基因导入病