浙科版生物选修3第1章第3节Word下载.docx
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(2)用基因工程的方法可改变花卉的颜色。
目前科学家将外源基因转入矮牵牛,培育出开橙色花的矮牵牛新品种。
1.基因能够在植物、动物和微生物之间转移且能完成其功能的理论基础主要是什么?
【提示】 植物、动物和微生物的DNA结构相似、组成相同,都遵循碱基互补配对原则,且密码子通用。
转基因动物
1.含义:
指转入了外源基因的动物。
2.优点:
解决了传统杂交育种方法费时、费力的问题。
3.成果:
现在已经培育出了多种优良遗传性状的转基因牛、猪、鸡、鱼等。
4.前景:
目前正在研究培育能生产彩色羊毛的转基因羊。
基因工程与疾病治疗
1.基因工程药物
(1)1977年,科学家在大肠杆菌中生产了生长素释放抑制激素。
(2)1978年,科学家在大肠杆菌中成功表达了人胰岛素。
(3)1980年,人的白细胞干扰素基因获得克隆和表达。
①干扰素定义:
干扰素是病毒侵入细胞后产生的糖蛋白。
②干扰素种类:
α、β、γ三种。
③干扰素作用:
抗病毒、抗细胞分裂和免疫调节等多种生物学功能,是治疗病毒性肝炎和肿瘤的药物。
(4)乙型肝炎疫苗
1982年,乙肝抗原在酵母菌中表达成功。
1986年,酵母乙肝疫苗投放市场。
2.基因治疗
(1)概念:
是向目标细胞中引入正常功能的基因,以纠正或补偿基因的缺陷,达到治疗疾病的目的,是治疗遗传病的最有效的手段。
(2)实例:
重度免疫缺陷症是一种遗传病。
病因:
由于腺苷酸脱氨酶基因发生突变,造成体内缺少腺苷酸脱氨酶,此酶是人体免疫系统发挥正常作用所必需的,因此机体不能抵抗病原微生物的威胁。
(3)治疗:
将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的T淋巴细胞中,使T淋巴细胞能够产生腺苷酸脱氨酶,然后,再将这种T淋巴细胞转入患者体内。
2.
(1)用箭头表示基因工程药物的生产过程。
【提示】 基因工程药物的产生:
基因工程→工程菌→发酵工程→基因药物
(2)上述免疫缺陷患者治愈后,其后代能保证一定正常吗?
【提示】 不能,因患者治愈后,生殖细胞还可能有致病基因。
基因工程与生态环境保护
1.利用细菌发酵和转基因植物生产具有生物可降解的新型塑料。
2.改造分解石油的细菌,提高分解石油能力。
3.生产转基因微生物,吸收环境中的重金属,降解有毒化合物和处理工业废水。
1.转基因植物的产生过程中不需组织培养技术。
(×
)
【提示】 重建植物体时需进行组织培养。
2.转基因动物一般将外源基因直接转入动物的受精卵中。
【提示】 先构建表达载体再转入。
3.重度免疫缺陷症患者治疗时一般将ADA基因通过技术手段转入患者的B淋巴细胞中。
【提示】 应转入T淋巴细胞中。
4.利用转基因微生物可吸收环境中重金属、降解有毒化合物等。
(√)
基因工程与遗传育种
【问题导思】
①转基因作物有哪些优良性状?
②转基因植物是经过哪些过程产生的?
③基因工程的应用成果有哪些?
1.转基因植物的培养(如图示)
(1)过程:
(2)技术:
转基因技术、植物组织培养技术。
(3)原理:
基因重组、植物细胞的全能性。
2.转基因动物的培养(如图示)
转基因技术、胚胎体外培养技术、胚胎移植技术。
(3)转基因动物与传统育种动物的区别:
改善了传统的杂交育种费时、费力的缺点,所需时间较短,而且可实现不同物种之间的基因重组。
1.抗虫的转基因作物并不能抗寒、抗旱和抵抗各种病虫害,因为基因控制合成的抗虫蛋白具有专一性。
2.一些重要粮食作物的转基因效率不高,并且只在少数品种上获得成功。
转基因技术如何达到高效、快速、简便、适应性更广的目的,仍是基因工程的一个重要课题。
如图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程,请据图回答下列有关问题:
(1)若限制性核酸内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—↓GATC—,限制性核酸内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—G↓GATCC—,那么在①过程中,应用限制性核酸内切酶______切割质粒,用限制性核酸内切酶________切割抗虫基因。
①过程在________(填“体内”或“体外”)进行。
(2)将通过②过程得到的大肠杆菌涂布在含有________的培养基上,能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒,反之则说明没有导入。
(3)重组质粒导入大肠杆菌的目的是_________________________________。
(4)经筛选分析,该植株细胞中含有一个携带抗虫基因的DNA片段,因此可以把它看作是杂合子。
理论上,该转基因植株自交产生的F1中,仍具有抗虫特性的植株占总数的________________。
【审题导析】
(1)质粒是最常用的运载体,不要把质粒和运载体等同。
除质粒外,噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。
运载体的化学本质是DNA,其基本单位为脱氧核苷酸。
(2)限制性核酸内切酶在基因工程操作的第一步和第二步中都会用到,一般情况下使用同一种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体,有时也使用两种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体,但目的都是产生相同的粘性末端。
【精讲精析】 本题以抗虫棉的培育过程考查基因工程的操作步骤。
(1)从重组质粒中可以看出,目的基因插入的是氨苄青霉素抗性基因,再根据质粒中两个标记基因的碱基序列可以判断,需要用限制性核酸内切酶Ⅱ切割质粒,切割后会产生粘性末端
,为了使目的基因和质粒重组,所以要用酶Ⅰ切割目的基因以获得相同的粘性末端。
(2)检测目的基因是否进入受体细胞,需要用含四环素的培养基培养受体细胞,因为重组质粒中保留了四环素抗性基因,凡是能在培养基中生存的受体细胞,则都含有目的基因。
(3)目的基因进入受体细胞后可以随载体的复制而大量复制。
(4)可以将抗病基因看作是显性基因,一个杂合子自交后代中含显性基因的个体所占比例为3/4。
【答案】
(1)Ⅱ Ⅰ 体外
(2)四环素 (3)大量复制目的基因(抗虫基因) (4)3/4
利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。
青岛“崂山奶山羊乳腺反应器研制”项目通过鉴定,该项目产生的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点,可产生干扰素、乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品,造福人类。
图1 图2
请根据这一科技成果的研究过程回答问题:
(1)研究人员用DNA测序仪显示了基因组的某DNA片段一条链的碱基排列顺序图片。
其中图1的碱基排列顺序已经解读,其顺序是:
GGTTATGCGT,请解读图2显示的碱基排列顺序:
_________________________________。
(2)科学家从相关基因组中获取了目的基因,并采用____________技术对目的基因进行扩增,然后将目的基因与质粒等载体结合形成了重组载体。
在重组载体的构建过程中需要的工具酶有___________________________________。
(3)在基因工程操作过程中,基因工程的核心是________________,一个基因表达载体的组成必须有标记基因,其作用是___________________________。
(4)如何检测和鉴定目的基因已被成功导入羊体内?
请写出两种方法。
_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
【审题导析】 解答此题应注意以下两点:
(1)由给定的碱基序列及图示可推得图示第一、二、三、四列对应碱基分别为A、C、G、T。
(2)目的基因表达的检测与鉴定可采用分子杂交或个体水平检测。
【精讲精析】 根据图1与相对应的碱基序列可知,由左到右第一列是碱基A,第二列是碱基C,第三列是碱基G,第四列是碱基T,由此推知图2的碱基序列为
GATGCGTTCG;
目的基因的扩增用PCR技术;
在将目的基因与载体结合时需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶;
标记基因的作用是鉴定受体细胞中是否导入了目的基因。
目的基因的检测与鉴定方法有:
DNA分子杂交(检测是否导入了目的基因)、DNA与mRNA分子杂交、抗原与抗体杂交等。
【答案】
(1)GATGCGTTCG
(2)PCR(聚合酶链式反应) 限制性核酸内切酶、DNA连接酶 (3)基因表达载体的构建 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)DNA分子杂交;
DNA与mRNA分子杂交;
抗原—抗体杂交;
从羊的乳汁中提取干扰素(写出以上任意两点即可)
基因治疗
①什么是基因治疗?
②用于基因治疗的基因种类有哪些?
③基因治疗的方法有哪些?
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,这是治疗遗传病的最有效的手段。
1.基因治疗的种类和方法
(1)体外基因治疗:
①概念:
先从病人体内获得某种细胞进行培养,然后在体外完成基因转移,再筛选转移成功的细胞进行扩增培养,最后重新输入患者体内,如腺苷酸脱氨酶基因的转移。
②图例
(2)体内基因治疗:
用基因工程的方法,把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,或使异常表达的基因停止表达或降低表达。
2.基因治疗现状
基因治疗目前处于初期的临床试验阶段。
可以说,在没有完全解释人类基因组的运转机制,也没有充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前,进行基因治疗是十分困难的。
另外,还存在着技术方面、伦理道德方面以及安全性方面的诸多问题。
3.用于基因治疗的基因种类
第一类是从健康人体上分离得到的功能正常的基因,用以纠正或依靠其表达产物来补偿病变基因带来的生理缺陷,如对血友病和地中海贫血症的治疗。
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的合成。
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。
美国一科研小组发现一种新型RNA病毒X,并对其进行研究,发现有可能感染人类的抗原为S蛋白。
于是着手研制疫苗,其简要操作流程如下。
(1)实验步骤①所代表的反应过程是_______________________________。
(2)步骤②构建重组质粒A和重组质粒B必须使用限制性核酸内切酶和________酶,后者的作用是将用限制性核酸内切酶切割的________和________连接起来。
(3)如果省略步骤②而将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌,一般情况下,不能得到表达的S蛋白,其原因是S基因在大肠杆菌中不能________,也不能________________。
(4)为了检验步骤④与⑥中产生的S蛋白是否有相同的免疫反应特性,可用________与S蛋白抗体进行抗原—抗体特异性反应实验。
(5)步骤④和⑥的结果相