2011高考生物一轮复习知识搜索与探究归纳：7—3 基因工程
文档属性
| 名称 | 2011高考生物一轮复习知识搜索与探究归纳：7—3 基因工程 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 65.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2010-11-07 17:52:00 | ||
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文档简介
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2011高考生物一轮复习知识搜索与探究归纳
7—3 基因工程
自助式复习板块
知识搜索
答案：基因拼接 DNA重组 限制性内切酶 DNA连接酶 运载体 限制酶切点 标记基因 鸟枪法 mRNA 蛋白质的氨基酸序列 运载体 受体细胞 表达?
图7-3-1
答案：DNA分子 基因治疗 农业 畜牧养殖 食品
探究归纳
要点1 基因工程的概念
【例1】2005广东高考 以下有关基因工程的叙述，正确的是( )
A.基因工程是细胞水平上的生物工程
B.基因工程的产物对人类都是有益的
C.基因工程产生的变异属于人工诱变
D.基因工程育种的优点之一是目的性强
解析：基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造(目的性强)和重新组合(基因重组)，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。但并不是所有的基因产物对人类都是有益的。
答案：D
归纳迁移
基因工程 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切→拼接→导入→表达
结果 人类需要的基因产物
要点2 基因操作的工具
【例2】下列关于基因工程的叙述，正确的是( )
A.基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因
B.细菌质粒是基因工程常用的运载体
C.通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA
D.为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
解析：基因工程是按照人们的意愿，把一种生物的基因复制出来，加以修饰改造，然后导入另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工程中经常以含有抗菌素抗性基因的大肠杆菌的质粒作为运载体，而不是以它作为目的基因。在基因工程实际操作中一定要注意用同一种限制性内切酶来处理目的基因DNA和运载体DNA，使它们产生相同的黏性末端以便于拼接。运用基因工程技术培育作物新品种，导入目的基因时常以受精卵作为受体细胞，但也可以用植物的体细胞作为受体细胞，再通过植物的组织培养技术来获得新植株。
答案：B
归纳迁移
1.基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）?
（1）分布：主要在微生物中。?
（2）作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。?
（3）结果：产生黏性末端（碱基互补配对的切口）。?
（4）举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
2.基因的针线——DNA连接酶?
（1）连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。?
（2）结果：两个相同的黏性末端的连接。
3.基因的运输工具——运载体?
（1）作用：将外源基因送入受体细胞。?
（2）具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。
（3）种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。?
（4）质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。
细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子。
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。存在于许多细菌及酵母菌等生物中。
质粒的存在对宿主细胞无影响。质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
要点3 目的基因的提取
【例3】新课标渗透
2005全国高考理综Ⅲ 科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关基因工程的叙述错误的是( )
A.采用反转录的方法得到的目的基因有内含子
B.基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的
C.马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞
D.用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子
解析：真核生物的基因结构包括非编码区和编码区，其中编码区包括外显子和内含子，非编码区对基因的表达起调控作用，对基因的表达是不可缺少的。只有外显子能编码蛋白质，因此通过反转录的方法只能得到目的基因的外显子的脱氧核苷酸序列。因为植物细胞具有全能性，所以马铃薯的叶肉细胞可用为受体细胞。在提取目的基因的操作中，必须用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，这样才能使产生的黏性末端之间通过碱基互补配对而形成重组DNA分子。
答案：A
归纳迁移
目的基因的提取是基因工程操作中的第一步。对于获取不同生物中的目的基因，所用的方法往往不同。现归纳如下：
要点4 基因操作的基本步骤
【例4】 （经典回放）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，导入细菌，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.①②
B.②③
C.③④
D.①④
解析：基因工程一般要经历四个步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合，将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与表达。所以在导入目的基因前，首先要获得目的基因即本题中的编码毒素蛋白的DNA序列，然后要将目的基因与运载体结合即与细菌质粒重组。完成上述两步以后才能将目的基因导入受体细胞即棉的体细胞或受精卵中，目的基因导入受体细胞后，可随受体细胞的繁殖而复制，所以上述③④操作是正确的。①将毒素蛋白注射到棉受精卵中，没获得目的基因，②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中没有将目的基因与受体细胞结合，所以①②是错误的操作。
答案：C
归纳迁移
进行基因操作的“四步曲”归纳图解如下：?
对上述四个基本步骤中的基本内容的理解，要注意辨别以下几个问题：?
（1）限制性内切酶具有专一性，识别特定序列，切割特定位点，因DNA序列很多，所以此酶具有多样性，识别序列的顺序应从切点一侧开始算起。?
（2）DNA连接酶主要缝合相当于扶手的磷酸二酯键。?
（3）切割目的基因和质粒，必须用同一种限制酶处理，以便得到相同的黏性末端。?
（4）质粒进入宿主细胞能够友好地借居，对宿主细胞的生存没有决定作用，但其复制只能在宿主细胞内完成。?
（5）目的基因必须与运载体结合后进入宿主细胞方能发挥作用，单独目的基因不能发挥作用。进入宿主细胞的方式既可以显微注射也可通过病毒、细菌感染的方式。?
（6）受体细胞若为高等生物细胞，最好采用受精卵，若为体细胞最好通过组织培养形成新个体。?
（7）重组质粒包括质粒本身和目的基因两部分。其中重组质粒的本质是DNA，所以基本单位为四种脱氧核苷酸。?
（8）通过基因工程培育的抗虫棉只能抗虫，不能抗病毒。
要点5 基因工程的应用
【例5】下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是( )
①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻
②我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉
③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒
④我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛
A.①
B.①②
C.①②③
D.②③④
解析：本题重在考查对生物高科技成果原理及应用的理解。在减数分裂过程中，同源染色体的两条非姐妹染色单体间的互换和非同源染色体间的自由组合都可以发生基因重组。在题目给出的选项中：①袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻，其原理是基因重组。②将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉，属于通过基因工程进行的基因重组，该方法将目的基因移植到某种生物，整合到该生物的DNA分子中，并使目的基因得以表达，其最大的优点就是克服了远源杂交带来的不育。③通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒，是利用宇宙射线诱发种子发生基因突变，从而培育出太空椒。④克隆牛属于动物体细胞无性繁殖，不产生基因间的重新组合。
答案：B
归纳迁移
1.利用“基因工程”育种?
（1）原理：DNA重组技术（属于基因重组范畴）。?
（2）方法：按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。?
（3）举例：能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得，抗虫棉，转基因动物等。?
（4）特点：目的性强，育种周期短。?
（5）说明：对于微生物来说，该项技术须与发酵工程密切配合，能获得人类所需要的产物。
2.基因工程是把“双刃剑”?
基因工程的应用在给人类带来福音的同时，也暗藏着对人类生存的巨大威胁。如基因工程可以制造超级细菌、超级杂草等，战争狂人、恐怖主义者可以制造出难以制服的病原体、生物制剂即生物武器，进行讹诈和大规模毁灭人类的生物战争；转基因动植物的出现引发物种入侵，有可能破坏原有的生态平衡，对原有物种产生威胁；还有转基因食品问题、人类基因组计划的研究引发新的伦理、社会、哲学等方面的思考。
汗老师讲方法
1.把握主干知识?
本节内容较多，又是生物高科技知识，比较抽象，也无法模拟该过程去做实验。因此，一定要把握主干知识。如基因操作的三种工具，基因操作的四个步骤，基因工程在各个领域的应用。
2.理清知识间的关系，使知识条理化、有序化?
基因操作工具是为基因操作四步骤服务的，只有有了操作工具，才能进行基因工程的四步骤。有了基因工程的四步骤，才能使基因工程在四个领域得以应用，才能进行基因诊断、基因治疗，才能生产出许多基因产品，才能定向改造生物的某些遗传性状。
3.结合已学过的有关知识，加深对本节一些知识的理解?
DNA与基因的关系是整体与局部的关系，基因具有相对独立性，可控制生物体的性状。正因为如此，可人工提取目的基因。人工合成基因的方法依据了“中心法则”“碱基互补配对原则”“逆转录”等原理。利用DNA分子作探针依据了DNA杂交原理。利用限制性内切酶去处理目的基因、运载体，可切出相同的黏性末端，依据了酶的专一性的特点。
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2011高考生物一轮复习知识搜索与探究归纳
7—3 基因工程
自助式复习板块
知识搜索
答案：基因拼接 DNA重组 限制性内切酶 DNA连接酶 运载体 限制酶切点 标记基因 鸟枪法 mRNA 蛋白质的氨基酸序列 运载体 受体细胞 表达?
图7-3-1
答案：DNA分子 基因治疗 农业 畜牧养殖 食品
探究归纳
要点1 基因工程的概念
【例1】2005广东高考 以下有关基因工程的叙述，正确的是( )
A.基因工程是细胞水平上的生物工程
B.基因工程的产物对人类都是有益的
C.基因工程产生的变异属于人工诱变
D.基因工程育种的优点之一是目的性强
解析：基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造(目的性强)和重新组合(基因重组)，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。但并不是所有的基因产物对人类都是有益的。
答案：D
归纳迁移
基因工程 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切→拼接→导入→表达
结果 人类需要的基因产物
要点2 基因操作的工具
【例2】下列关于基因工程的叙述，正确的是( )
A.基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因
B.细菌质粒是基因工程常用的运载体
C.通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA
D.为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
解析：基因工程是按照人们的意愿，把一种生物的基因复制出来，加以修饰改造，然后导入另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工程中经常以含有抗菌素抗性基因的大肠杆菌的质粒作为运载体，而不是以它作为目的基因。在基因工程实际操作中一定要注意用同一种限制性内切酶来处理目的基因DNA和运载体DNA，使它们产生相同的黏性末端以便于拼接。运用基因工程技术培育作物新品种，导入目的基因时常以受精卵作为受体细胞，但也可以用植物的体细胞作为受体细胞，再通过植物的组织培养技术来获得新植株。
答案：B
归纳迁移
1.基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）?
（1）分布：主要在微生物中。?
（2）作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。?
（3）结果：产生黏性末端（碱基互补配对的切口）。?
（4）举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
2.基因的针线——DNA连接酶?
（1）连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。?
（2）结果：两个相同的黏性末端的连接。
3.基因的运输工具——运载体?
（1）作用：将外源基因送入受体细胞。?
（2）具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。
（3）种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。?
（4）质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。
细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子。
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。存在于许多细菌及酵母菌等生物中。
质粒的存在对宿主细胞无影响。质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
要点3 目的基因的提取
【例3】新课标渗透
2005全国高考理综Ⅲ 科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关基因工程的叙述错误的是( )
A.采用反转录的方法得到的目的基因有内含子
B.基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的
C.马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞
D.用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子
解析：真核生物的基因结构包括非编码区和编码区，其中编码区包括外显子和内含子，非编码区对基因的表达起调控作用，对基因的表达是不可缺少的。只有外显子能编码蛋白质，因此通过反转录的方法只能得到目的基因的外显子的脱氧核苷酸序列。因为植物细胞具有全能性，所以马铃薯的叶肉细胞可用为受体细胞。在提取目的基因的操作中，必须用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，这样才能使产生的黏性末端之间通过碱基互补配对而形成重组DNA分子。
答案：A
归纳迁移
目的基因的提取是基因工程操作中的第一步。对于获取不同生物中的目的基因，所用的方法往往不同。现归纳如下：
要点4 基因操作的基本步骤
【例4】 （经典回放）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，导入细菌，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.①②
B.②③
C.③④
D.①④
解析：基因工程一般要经历四个步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合，将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与表达。所以在导入目的基因前，首先要获得目的基因即本题中的编码毒素蛋白的DNA序列，然后要将目的基因与运载体结合即与细菌质粒重组。完成上述两步以后才能将目的基因导入受体细胞即棉的体细胞或受精卵中，目的基因导入受体细胞后，可随受体细胞的繁殖而复制，所以上述③④操作是正确的。①将毒素蛋白注射到棉受精卵中，没获得目的基因，②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中没有将目的基因与受体细胞结合，所以①②是错误的操作。
答案：C
归纳迁移
进行基因操作的“四步曲”归纳图解如下：?
对上述四个基本步骤中的基本内容的理解，要注意辨别以下几个问题：?
（1）限制性内切酶具有专一性，识别特定序列，切割特定位点，因DNA序列很多，所以此酶具有多样性，识别序列的顺序应从切点一侧开始算起。?
（2）DNA连接酶主要缝合相当于扶手的磷酸二酯键。?
（3）切割目的基因和质粒，必须用同一种限制酶处理，以便得到相同的黏性末端。?
（4）质粒进入宿主细胞能够友好地借居，对宿主细胞的生存没有决定作用，但其复制只能在宿主细胞内完成。?
（5）目的基因必须与运载体结合后进入宿主细胞方能发挥作用，单独目的基因不能发挥作用。进入宿主细胞的方式既可以显微注射也可通过病毒、细菌感染的方式。?
（6）受体细胞若为高等生物细胞，最好采用受精卵，若为体细胞最好通过组织培养形成新个体。?
（7）重组质粒包括质粒本身和目的基因两部分。其中重组质粒的本质是DNA，所以基本单位为四种脱氧核苷酸。?
（8）通过基因工程培育的抗虫棉只能抗虫，不能抗病毒。
要点5 基因工程的应用
【例5】下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是( )
①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻
②我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉
③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒
④我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛
A.①
B.①②
C.①②③
D.②③④
解析：本题重在考查对生物高科技成果原理及应用的理解。在减数分裂过程中，同源染色体的两条非姐妹染色单体间的互换和非同源染色体间的自由组合都可以发生基因重组。在题目给出的选项中：①袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻，其原理是基因重组。②将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉，属于通过基因工程进行的基因重组，该方法将目的基因移植到某种生物，整合到该生物的DNA分子中，并使目的基因得以表达，其最大的优点就是克服了远源杂交带来的不育。③通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒，是利用宇宙射线诱发种子发生基因突变，从而培育出太空椒。④克隆牛属于动物体细胞无性繁殖，不产生基因间的重新组合。
答案：B
归纳迁移
1.利用“基因工程”育种?
（1）原理：DNA重组技术（属于基因重组范畴）。?
（2）方法：按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。?
（3）举例：能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得，抗虫棉，转基因动物等。?
（4）特点：目的性强，育种周期短。?
（5）说明：对于微生物来说，该项技术须与发酵工程密切配合，能获得人类所需要的产物。
2.基因工程是把“双刃剑”?
基因工程的应用在给人类带来福音的同时，也暗藏着对人类生存的巨大威胁。如基因工程可以制造超级细菌、超级杂草等，战争狂人、恐怖主义者可以制造出难以制服的病原体、生物制剂即生物武器，进行讹诈和大规模毁灭人类的生物战争；转基因动植物的出现引发物种入侵，有可能破坏原有的生态平衡，对原有物种产生威胁；还有转基因食品问题、人类基因组计划的研究引发新的伦理、社会、哲学等方面的思考。
汗老师讲方法
1.把握主干知识?
本节内容较多，又是生物高科技知识，比较抽象，也无法模拟该过程去做实验。因此，一定要把握主干知识。如基因操作的三种工具，基因操作的四个步骤，基因工程在各个领域的应用。
2.理清知识间的关系，使知识条理化、有序化?
基因操作工具是为基因操作四步骤服务的，只有有了操作工具，才能进行基因工程的四步骤。有了基因工程的四步骤，才能使基因工程在四个领域得以应用，才能进行基因诊断、基因治疗，才能生产出许多基因产品，才能定向改造生物的某些遗传性状。
3.结合已学过的有关知识，加深对本节一些知识的理解?
DNA与基因的关系是整体与局部的关系，基因具有相对独立性，可控制生物体的性状。正因为如此，可人工提取目的基因。人工合成基因的方法依据了“中心法则”“碱基互补配对原则”“逆转录”等原理。利用DNA分子作探针依据了DNA杂交原理。利用限制性内切酶去处理目的基因、运载体，可切出相同的黏性末端，依据了酶的专一性的特点。
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