2020年山东高考生物复习练习课件专题27 基因工程与蛋白质工程、生物技术的安全性和伦理问题.pptx
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1、A组 山东省卷、课标卷题组,五年高考,1.(2019课标全国,38,15分)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。 (1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。基因文库包括 和 。 (2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是 。在体外利用PCR技术扩 增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是 。上述两 个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的 。 (3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是 。,答案 (1)基因组文库 cDNA文库 (2)解旋酶 加热至9095 氢键 (3)Taq酶热
2、稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活,解析 (1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库。(2)体内DNA复制时,需用解旋酶打开氢键 使双链DNA解旋,而PCR扩增目的基因时,是借助高温加热至9095 使DNA变性解旋。(3) PCR反应体系中进行互补链的合成时,温度需控制在7075 ,则应使用耐高温的DNA聚合酶, 即Taq酶,而不能使用大肠杆菌DNA聚合酶(高温下会失活)。 素养解读 本题借助基因工程的相关知识,考查考生对生物学问题进行解释的能力;通过PCR 与体内DNA复制的比较,体现了科学思维中分析与推断要素。 易错警示 PCR过程与细胞内的DNA复制过程的主要区别 (1)PC
3、R过程需要的引物是人工合成的能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的一小段(单 链)DNA或RNA; (2)PCR过程中DNA的解旋依靠温度变化而非解旋酶。,2.(2018课标全国,38,15分)回答下列问题: (1)博耶(H. Boyer)和科恩(S. Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌 细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了 (答出两点即可)。 (2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的 方法导入大肠杆菌细胞;而体外重组的噬菌体 DNA通常需与 组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体 DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中
4、,可作为重组噬菌体宿主细胞的是 。 (3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。为防 止蛋白质被降解,在实验中应选用 的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯 化的过程中应添加 的抑制剂。,答案 (1)体外重组的质粒可以进入受体细胞;真核生物基因可在原核细胞中表达 (2)转化 外壳蛋白(或答噬菌体蛋白) 细菌 (3)蛋白酶缺陷型 蛋白酶,解析 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞,且重组质 粒在不同细胞中能正常表达,说明目的基因在不同细胞中的表达机制相同,生物界共用一套遗 传密码。(2)基因工程中,受体细胞为大肠杆菌细胞时,常用C
5、a2+处理大肠杆菌,使之处于感受态, 即Ca2+参与的转化法。噬菌体DNA与外壳蛋白组装成完整噬菌体。因噬菌体的宿主是细菌, 故只有细菌可作为重组噬菌体的宿主细胞。(3)为防止目的基因表达的蛋白质被破坏,可选用 不能合成蛋白酶的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化过程中加入蛋白酶的抑制剂可以保 护蛋白质不被水解。 素养解读 本题通过有关质粒和受体细胞的知识考查科学思维中的归纳与概括能力。 知识归纳 目的基因导入受体细胞的方法 (1)若受体细胞为植物细胞:基因枪法、花粉管通道法、农杆菌转化法。 (2)若受体细胞为动物细胞:显微注射法。 (3)若受体细胞为大肠杆菌:感受态细胞法(Ca2+参与的转化法
6、)。,3.(2017课标全国,38,15分)真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物 没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子) 可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题: (1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原 因是 。 (2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用 作为载体, 其原因是 。 (3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比,大肠杆菌具有 (答出两点即可)等优点。 (4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物
7、质是 (填“蛋白A 的基因”或“蛋白A的抗体”)。 (5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基 因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是 。,答案 (1)基因A有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被 切除,无法表达出蛋白A (2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕 (3)繁殖快、容易培养 (4)蛋白A的抗体 (5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体,解析 (1)真核生物和原核生物的基因结构不同,真核生物的基因中存在内含子等不能编码蛋 白质的序列,原核生物的基因中不存在
8、内含子。真核生物在基因表达时,转录出的RNA需要将 内含子对应的RNA序列切除后才可进行翻译。从人的基因组文库中获得的基因 A 中含有内 含子,而作为原核生物的大肠杆菌不能切除内含子对应的RNA序列,故基因 A 在大肠杆菌中 无法表达出蛋白A。 (2)病毒对宿主细胞的侵染具有特异性,噬菌体是专门侵染细菌的病毒,不 能侵染家蚕细胞,故可选用可感染家蚕的昆虫病毒作为载体。 (3)与真核生物相比,大肠杆菌 等原核生物具有繁殖快、容易培养、遗传物质相对较少等优点,因此在基因工程中常用原核 生物作为受体细胞。(4)检测基因A 是否翻译出蛋白A,一般用抗原抗体杂交的方法,即用蛋 白 A 的抗体与从细胞中提
9、取的蛋白质进行杂交,观察是否出现杂交带。(5)肺炎双球菌转化实 验的实质是 S型菌的 DNA 进入 R 型菌体内,并可在 R 型菌体内完成表达,这证明了 DNA 可 以从一种生物个体转移到另一种生物个体,为基因工程奠定了理论基础。 素养解读 本题通过载体的选择和目的基因的检测等考查科学思维中的归纳与概括能力。 知识拓展 真核生物基因中通常有内含子,原核生物的基因中不含有内含子,原核生物不能切 除内含子转录的RNA序列,故基因工程中不能将真核生物的基因直接导入原核生物,而常使用反转录的方法先获得真核生物的cDNA(不含内含子),再进行下一步操作。,4.(2016课标全国,40,15分)某一质粒载
10、体如图所示,外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应 的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用 BamH酶切后,与用BamH酶切获得的目的基因混合,加入DNA连接酶进行连接反应,用得 到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化。被转化的大肠杆 菌有三种,分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大 肠杆菌。回答下列问题: (1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有 (答出两点即可),而作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止子。 (2)如果用含有氨苄青霉素的培
11、养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和仅含 环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因是 ;并且 和 的细胞也是不能区分的,其原因是,。在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了 目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落,还需使用含有 的固体培养基。 (3)基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其DNA复制所需的原料来自 。,答案 (1)能自我复制、具有标记基因 (2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均不生长 含有质粒载体 含有插入了 目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒) 二者均含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上 均能生长 四环素 (3)受体细胞,解析 (1)质粒作为载体
12、应具备的基本条件有:能自我复制、具有标记基因、含有一至多个限 制酶切割位点等。(2)由题意可知,未被转化的和仅含环状目的基因的细胞中均不含有氨苄青 霉素抗性基因,所以在含有氨苄青霉素的培养基上均不能生长。质粒载体上含有氨苄青霉素 抗性基因和四环素抗性基因,插入了目的基因的重组质粒中仅含有氨苄青霉素抗性基因,所以 含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞均能在含有氨苄青霉素的培养基上 生长,但前者可以在含有四环素的培养基上生长而后者不能,所以可用含有四环素的培养基,筛 选出含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落。(3)噬菌体属于病毒,病毒增殖过程 中所需的原料、酶等均来自受体细胞。
13、,素养解读 本题通过对目的基因导入受体细胞后的分析考查科学思维中的演绎与推理能力。 评分细则 (1)能自我复制(具有复制原点,具有复制起始位点),具有标记基因(具有抗性基因), 具有限制性核酸内切酶酶切位点(限制酶酶切位点),以上每个得分点2分,任选2个即可得4分, 答出一点给2分。 (2)二者均不含氨苄青霉素抗性基因Ampr,在该培养基上均不生长(2分),不含抗性基因为关键 词。含有质粒载体(2分),含插入了目的基因的重组质粒(含重组质粒)(2分),此两问不分先后顺 序。二者均含氨苄青霉素抗性基因Ampr,在该培养基上均能生长(2分),含有抗性基因为关键 词。四环素/Tet(1分),中英文均
14、可得分。 (3)受体细胞/宿主细胞(2分)。,5.(2014山东理综,36,12分)人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白,可在转htPA 基因母羊的羊乳中获得。流程如下: (1)htPA基因与载体用 切割后,通过DNA连接酶连接,以构建重组 表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA,可采用 技术。 (2)为获取更多的卵(母)细胞,要对供体母羊注射促性腺激素,使其 。采集的精 子需要经过 ,才具备受精能力。 (3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是 。为了获得母羊,移植前需对已 成功转入目的基因的胚胎进行 。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因 个体,这体现了早期胚
15、胎细胞的 。 (4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到 ,说明目的基因成功表达。,答案 (1)同种限制性核酸内切酶(或同种限制酶) DNA分子杂交(或核酸探针) (2)超数排卵 获能(处理) (3)显微注射法 性别鉴定 全能性 (4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物),解析 (1)目的基因和载体先用同种限制酶切割后,再用DNA连接酶连接,以构建基因表达载 体;判断受体细胞的DNA是否插入目的基因可采用DNA分子杂交技术。(2)利用促性腺激素处 理供体母羊可使其产生更多的卵母细胞;精子必须获能后才具备受精能力。(3)将重组表达载 体导入动物受精卵常用的方法是显微注射法。为了获得母羊,移植前需对
16、已成功转入目的基 因的胚胎进行性别鉴定。(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到人组织纤溶酶原激活物,说 明目的基因成功表达。,B组 课标卷、其他自主命题省(区、市)卷题组,1.(2019江苏单科,16,2分)下列生物技术操作对遗传物质的改造,不会遗传给子代的是 ( ) A.将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌,筛选获得基因工程菌 B.将花青素代谢基因导入植物体细胞,经组培获得花色变异植株 C.将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵,培育出产低乳糖牛乳的奶牛 D.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,进行基因治疗,答案 D 本题以基因工程为信息载体,考查考生运用所学知识,对某些生物学问题进行解 释、推
17、理得出正确结论的能力;试题通过基因工程技术遗传性分析,体现了对科学思维素养中 的分析与判断要素的考查。 胰岛素基因表达质粒导入大肠杆菌,获得的工程菌可将胰岛素基因遗传给子代,A不符合题意; B、C培育的转基因植物和转基因动物的每个细胞均含有目有基因,后代可表现转基因性 状,B、C不符合题意;将转入目的基因的淋巴细胞回输患者体内后,患者的生殖细胞不含目的 基因,故子代不表现转基因性状,D符合题意。,2.(2018北京理综,5,6分)用Xho 和Sal 两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段,酶切 位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是 ( ) A.图1中两种酶识别的核苷酸序列不同 B
18、.图2中酶切产物可用于构建重组DNA C.泳道中是用Sal处理得到的酶切产物 D.图中被酶切的DNA片段是单链DNA,答案 D 图1中,两种限制性核酸内切酶的酶切位点不同,说明两种限制性核酸内切酶识别的 核苷酸序列不同,A正确。图2中,两种酶的酶切产物都为DNA片段,都可用于构建重组DNA,B 正确。结合图1的酶切位点图,判断两种酶切DNA后得到的DNA片段数;再结合泳道电泳 结果知,泳道是用Sal处理得到的酶切产物,C正确。能被限制性核酸内切酶酶切的DNA片 段仍为双链DNA,D错误。,3.(2017北京理综,5,6分)为了增加菊花花色类型,研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1), 拟将
19、其与质粒(图2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。 下列操作与实验目的不符的是 ( ) A.用限制性核酸内切酶EcoR和连接酶构建重组质粒 B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将C基因导入细胞 C.在培养基中添加卡那霉素,筛选被转化的菊花细胞 D.用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上,答案 C 本题主要考查基因工程的相关知识。由于C基因两端及质粒上均存在限制酶EcoR 的酶切位点,因此,可采用限制酶EcoR和DNA连接酶构建重组质粒;用含C基因的农杆菌 侵染菊花愈伤组织(即农杆菌转化法),可以将C基因导入细胞;由于质粒上存在潮霉素抗性基 因(标记基因),因此,可以在培养基中添加潮霉素
20、,筛选被转化的菊花细胞,C符合题意;可用分子 杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上。,4.(2019江苏单科,33,8分)图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图,载体质粒P0具有四 环素抗性基因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列问题: 图1 (1)EcoR 酶切位点为 ,EcoR 酶切出来的线性载体P1为 末端。 (2)用Taq DNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段,其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核 苷酸。载体P1用酶处理,在两端各添加了一个碱基为 的脱氧核苷酸,形成P2;P2和 目的基因片段在 酶作用下,形成重组质粒P3。 (3)为筛选出含有重组质粒P3的
21、菌落,采用含有不同抗生素的平板进行筛选,得到A、B、C三类 菌落,其生长情况如下表(“+”代表生长,“-”代表不生长)。根据表中结果判断,应选择的菌 落是 (填表中字母)类,另外两类菌落质粒导入情况分别是 、 。,(4)为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒,拟设计引物进行PCR鉴 定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置,PCR鉴定时应选择的一对 引物是 。某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了400 bp片 段,原因是 。 图2,答案 (8分)(1)平 (2)胸腺嘧啶(T) DNA连接 (3)B A类菌落含有P0 C类菌落未转入质 粒 (4
22、)乙丙 目的基因反向连接,解析 本题借助基因工程相关知识,考查考生从表格、图形等提取信息并运用这些信息解决 相关问题的能力;通过构建重组质粒的过程图示和菌落生长情况分析等体现了科学思维素养 中的演绎与推理要素。 (1)EcoR从识别序列的中心轴线处切割,所以产生的末端为平末端。(2)由于载体和目的基因 要连接成DNA分子,所以目的基因片段的两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸时,载体P1的两 端应各添加一个胸腺嘧啶脱氧核苷酸。在DNA连接酶的作用下,可将P2和目的基因连接,形成 重组质粒P3。(3)重组质粒P3上有完整的氨苄青霉素基因,所以含有重组质粒P3的菌落在无抗 生素和添加氨苄青霉素的培养基
23、上能生长,而在添加四环素的培养基上不能生长,所以应选择 的是B类菌落。A类菌落在添加氨苄青霉素、四环素、氨苄青霉素+四环素的培养基上均能 生长,说明A类菌落导入了P0。C类菌落在添加氨苄青霉素、四环素、氨苄青霉素+四环素的 培养基上均不能生长,说明C类菌落未导入质粒。(4)选择的一对引物组合、目的基因与重组 质粒的连接方向及扩增片段长度的可能情况如表:,由表可知,PCR鉴定时应选择的一对引物是乙丙。若扩增出了400 bp片段,则原因是目的基因 反向连接。 知能拓展 PCR过程中,目的基因扩增n次,共产生2n个DNA,其中1个DNA上含引物,1个DNA 上含引物,2n-2个DNA既含引物,也含引
24、物。该过程共需要2n-1个引物和2n-1个引物。,(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR方法进行鉴定,在鉴定时应 分别以该牛不同组织细胞中的 (填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。,答案 (1)E1和E4 甲的完整 甲与载体正确连接 (2)转录 翻译 (3)细胞核 去核卵母细 胞 (4)核DNA,解析 (1)构建基因表达载体时,使用的限制酶不能破坏融合基因。选用产生不同黏性末端的 两种限制酶,可以防止自身环化,并且保证融合基因和质粒正确连接。(2)在牛的皮肤细胞中观 察到绿色荧光,说明L1基因已经表达,即在该皮肤细胞中完成了转录和翻译过程。(3)
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