【正文】 選修三 現(xiàn)代生物技術(shù)專題專題一 基因工程本專題包括基因工程的發(fā)展過(guò)程；DNA重組技術(shù)的基本工具；基因工程的基本操作程序；基因工程的應(yīng)用；蛋白質(zhì)工程的崛起等部分。基因工程是一門20世紀(jì)70年代以來(lái)新興的生物科學(xué)與工程技術(shù)相結(jié)合的科學(xué)。也叫DNA重組技術(shù)。它是按照人類的意愿，將某種基因有計(jì)劃地轉(zhuǎn)移到另一種生物中去的新技術(shù)?，F(xiàn)已成為生命科學(xué)中發(fā)展最快、最前沿的學(xué)科，有關(guān)生物工程的內(nèi)容，己成為近幾年生物高考的熱點(diǎn)內(nèi)容。其中基因工程的操作工具和基因工程操作的基本步驟以及基因工程的成果及應(yīng)用前景將是近年命題的新熱點(diǎn)基因工程操作的三種基本工具，四項(xiàng)基本操作程序等內(nèi)容將成為考查學(xué)生分析綜合問(wèn)題能力的材料；另外，針對(duì)生物工程在醫(yī)藥、食品、農(nóng)林等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，運(yùn)用有關(guān)的生物知識(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)和實(shí)踐，對(duì)有關(guān)的生產(chǎn)方案、生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行分析、綜合評(píng)價(jià)，這也是高考的另一熱點(diǎn)。 有關(guān)基因工程的備考，今后高考中可能涉及到本考題的熱點(diǎn)問(wèn)題，有如下幾個(gè)方面：　?。耗康幕虻墨@取、基因表達(dá)運(yùn)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因表達(dá)的檢測(cè)與鑒定幾個(gè)步驟。　?。?1)轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物，如抗蟲(chóng)、抗病、抗逆、抗除草劑，抗倒伏的植物；產(chǎn)肉、產(chǎn)蛋量高、生長(zhǎng)快、耐粗飼料的動(dòng)物；此外，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物為人類異體器官移植提供了可能。(2)基因藥物：如人造胰島素、人造生長(zhǎng)激素、溶血栓的尿激酶原等。(3)基因治療：美國(guó)對(duì)復(fù)合型免疫缺陷癥的治療；糖尿病的治療：許多科學(xué)家希望利用基因工程手段將正常的合成胰島素基因?qū)牖颊唧w內(nèi)，并準(zhǔn)確表達(dá)，以此來(lái)修復(fù)或替代失去正常功能的胰島B細(xì)胞，從而維持機(jī)體血糖平衡。（4）利用遺傳工程培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因固氮綠色植物的展望。地球上的固氮途徑有三條：生物固氮、工業(yè)固氮、高能固氮。其中，生物固氮是植物可利用氮的主要來(lái)源。固氮生物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及氮循環(huán)中的作用。在氮循環(huán)中有特殊作用的幾種微生物，要總結(jié)其作用。在學(xué)習(xí)生物固氮在自然界中的意義時(shí)，要明確生物固氮是植物可利用氮的重要來(lái)源，對(duì)氮循環(huán)與碳循環(huán)加以比較，認(rèn)識(shí)這兩種物質(zhì)循環(huán)的差異；同時(shí)，應(yīng)具體分析氮循環(huán)中幾種微生物的特殊作用及其在生態(tài)系統(tǒng)中的地位。利用遺傳工程培養(yǎng)基因固氮綠色植物有重要應(yīng)用價(jià)值，這也是生物高考命題的一個(gè)方面。本專題所涉及的內(nèi)容大都是社會(huì)熱點(diǎn)、焦點(diǎn)問(wèn)題，很可能成為遵循大綱，但又不拘泥于大綱的高考題目的素材，要求我們要有足夠的重視。 課標(biāo)要求知識(shí)要求1）簡(jiǎn)述基因工程的誕生2）簡(jiǎn)述基因工程的原理和技術(shù)3）舉例說(shuō)出基因工程的應(yīng)用4）簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)工程能力要求1）運(yùn)用所學(xué)的DNA重組技術(shù)，模擬制作重組DNA模型，提高動(dòng)手能力2）通過(guò)對(duì)書中插圖、照片等的觀察，學(xué)會(huì)科學(xué)的觀察方法，培養(yǎng)觀察能力。3）通過(guò)討論、收集資料等，提高收集資料、處理資料、撰寫專題綜合報(bào)告的能力4）能利用課本以外的資料和信息解決課內(nèi)學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，為終身學(xué)習(xí)、后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。5）通過(guò)對(duì)基本概念、基本原理、科學(xué)方法的正確理解和掌握，逐步形成比較、判斷、推理、分析、綜合等思維能力，具備能運(yùn)用學(xué)到的生物學(xué)知識(shí)評(píng)價(jià)和解決某些實(shí)際問(wèn)題的能力。6）通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生在網(wǎng)上的探究活動(dòng)，改變學(xué)生傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與，樂(lè)于探究，培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的能力及交流與合作的能力。7）通過(guò)學(xué)習(xí)了解我國(guó)基因工程的發(fā)展前景及成果，激發(fā)學(xué)生對(duì)于生物知識(shí)的興趣，開(kāi)闊學(xué)生的思路，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義熱情，樹(shù)立在學(xué)習(xí)上努力刻苦的決心。8）嘗試運(yùn)用基因工程原理，提出解決某一生產(chǎn)、生活上實(shí)際問(wèn)題的方案， 科技探索之路： 基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程課標(biāo)要求知識(shí)要求簡(jiǎn)述基因工程的誕生能力要求通過(guò)復(fù)習(xí)DNA是遺傳物質(zhì)的證明、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立、遺傳密碼的破譯等基礎(chǔ)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)能力、分析能力、探究能力，樹(shù)立不斷學(xué)習(xí)、不斷創(chuàng)新的的精神。知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系科技探索之路 基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程基因工程概念——是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過(guò)體外DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫DNA重組技術(shù)。DNA是遺傳物質(zhì)的證明理論基礎(chǔ) DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立遺傳密碼的破譯 基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn) 工具酶的發(fā)現(xiàn) DNA合成和測(cè)序技術(shù)的發(fā)現(xiàn)工程技術(shù) DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的問(wèn)世PCR技術(shù)的發(fā)明重難熱點(diǎn)歸納理論基礎(chǔ)與工程技術(shù)的聯(lián)系科學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)理論和實(shí)踐的探究，科學(xué)研究是一個(gè)漫長(zhǎng)的實(shí)踐過(guò)程知識(shí)拓展基因工程基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對(duì)象基因操作水平DNA分子水平基本過(guò)程剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物經(jīng)典例題剖析［例1］切取牛的生長(zhǎng)激素和人的生長(zhǎng)激素基因，用顯微注射技術(shù)將它們分別注入小鼠的受精卵中，從而獲得了“超級(jí)鼠”，此項(xiàng)技術(shù)遵循的原理是A．基因突變：DNA→RNA→蛋白質(zhì)B．基因工程：RNA→RNA→蛋白質(zhì)C．細(xì)胞工程：DNA→RNA→蛋白質(zhì)D．基因工程：DNA→RNA→蛋白質(zhì)【解析】 此題既復(fù)習(xí)中心法則，又考察基因工程。由題所述是把牛和人的生長(zhǎng)素基因注入到鼠的受精卵中，應(yīng)屬于基因工程?！敬鸢浮?D基礎(chǔ)試題訓(xùn)練１．把兔控制血紅蛋白合成的信使RNA加入到大腸桿菌的提取液中，結(jié)果能合成出兔的血紅蛋白，這說(shuō)明 ( ) B．大腸桿菌的遺傳物質(zhì)是RNA C．兔的RNA和大腸桿菌的RNA攜帶相同的遺傳信息 D．兔控制血紅蛋白合成的基因能進(jìn)人大腸桿菌2．能夠使植物體表達(dá)動(dòng)物蛋白的育種方法是（ ）A．單倍體育種 B．雜交育種 C．基因工程育種 D．多倍體育種3．科學(xué)家用納米技術(shù)制造出一種“生物導(dǎo)彈”，可以攜帶DNA分子。把它注射入組織中，可以通過(guò)細(xì)胞的內(nèi)吞作用的方式進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，DNA被釋放出來(lái)，進(jìn)入到細(xì)胞核內(nèi)，最終整合到細(xì)胞染色體中，成為細(xì)胞基因組的一部分，DNA整合到細(xì)胞染色體中的過(guò)程，屬于( ) A．基因突變 B．基因重組 C．基因互換 D．染色體變異4．下列何種技術(shù)能有效地打破物種的界限,定向地改造生物的遺傳性狀,培育新的農(nóng)作物優(yōu)良品種 ( )A．基因工程技術(shù) 　　 B．誘變育種技術(shù)C．雜交育種技術(shù) 　　 D．組織培養(yǎng)技術(shù)5．生物細(xì)胞中含有細(xì)胞質(zhì)基因的結(jié)構(gòu)是（多選）( ) A. 細(xì)胞核和染色體 B．染色體和核糖體 C．線粒體和質(zhì)粒 D．線粒體和葉綠體創(chuàng)新應(yīng)用訓(xùn)練，經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。第一階段，將人的基因轉(zhuǎn)入細(xì)菌細(xì)胞；第二階段，將人的基因轉(zhuǎn)入小鼠等動(dòng)物的細(xì)胞。前兩個(gè)階段都是進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，提取藥物。第三階段，將人的基因轉(zhuǎn)入活的動(dòng)物體，飼養(yǎng)這些動(dòng)物，從乳汁或尿液中提取藥物?！　。?）將人的基因轉(zhuǎn)入異種生物的細(xì)胞或個(gè)體內(nèi)，能夠產(chǎn)生藥物蛋白的原理是基因能控制　　　　　　　　　　　　。（2）人的基因能和異種生物的基因拼接在一起，是因?yàn)樗鼈兊姆肿佣季哂须p螺旋結(jié)構(gòu)，都是由四種　　　 構(gòu)成，基因中堿基配對(duì)的規(guī)律都是　　　 　　。　　（3）人的基因在異種生物細(xì)胞中表達(dá)成蛋白質(zhì)時(shí)，需要經(jīng)過(guò)　　　和翻譯兩個(gè)步驟。在翻譯中需要的模板是　　　　，原料是 ，直接能源是 ，搬運(yùn)工兼裝配工是　　　　　，將氨基酸通過(guò)肽鍵連接成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所是　　 　，“翻譯”可理解為將由　　　　個(gè)“字母”組成的核酸“語(yǔ)言”翻譯成由　　　　個(gè)“字母”組成的蛋白質(zhì)“語(yǔ)言”，從整體來(lái)看　　　　　　在翻譯中充任著“譯員”?！　∪缦聢D所示，在a、b試管內(nèi)加入的DNA都含有30對(duì)堿基，四個(gè)試管內(nèi)都有產(chǎn)物生成。請(qǐng)回答：RNAATP 酶脫氧核苷酸DNAATP 酶核糖核苷酸 RNAATP酶核糖核苷酸DNAATP酶脫氧核苷酸 a b c d（1）a、d兩試管內(nèi)的產(chǎn)物是相同的，但a試管內(nèi)模擬的是 過(guò)程；d試管內(nèi)模擬的是 過(guò)程。（2）b、c兩試管內(nèi)的產(chǎn)物都是 ，但b試管內(nèi)模擬的是 過(guò)程；c試管內(nèi)模擬的是 過(guò)程；b試管的產(chǎn)物中1個(gè)分子中最多含有 堿基，有 個(gè)密碼子。(3)d試管中與a試管相比，特有的酶是 。（2003年上海高考題）艾滋病病毒（HIV）是一種球形的RNA病毒，HIV侵染T淋巴細(xì)胞并繁殖新一代病毒的過(guò)程示意圖如下。請(qǐng)回答：（1）圖中①表示病毒正侵染淋巴細(xì)胞。進(jìn)入寄主細(xì)胞的是病毒的_________。（2）遺傳學(xué)上將過(guò)程②稱為_(kāi)________。（3）③和④的信息傳遞過(guò)程分別稱為_(kāi)___________________________。（4）HIV有Ⅰ和Ⅱ兩種類型，其中Ⅰ型又有7個(gè)亞型。Ⅰ型的基因組中4個(gè)主要基因的變異率最高可達(dá)22%。多達(dá)100種左右的HIV變異株是目前研制疫苗的主要困難，因此切斷傳播途徑是惟一行之有效的預(yù)防措施。HIV眾多變異類型是_________的結(jié)果，這種變異特點(diǎn)與一般生物的不同之處是___________________________，其原因是________________________________。（5）2002年12月1日是國(guó)際第15個(gè)____________________________日。（6）據(jù)最近研究認(rèn)為，引起“嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥”（SARS）的病原體可能是__________________________________。它和HIV一樣，其遺傳信息的傳遞是按照_____________________________________________的規(guī)律進(jìn)行的（可以用簡(jiǎn)圖表達(dá)）。有人提出“吃基因補(bǔ)基因”，你是否贊成這種觀點(diǎn)？試從新陳代謝的角度簡(jiǎn)要說(shuō)明理由 。５、（05上海）回答有關(guān)真核細(xì)胞中遺傳信息及其表達(dá)的問(wèn)題。（1）將同位素標(biāo)記的尿核苷（尿嘧啶和核糖的結(jié)合物）加入細(xì)胞培養(yǎng)液中，不久在細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)被標(biāo)記的__________、__________、__________。（2）將從A細(xì)胞中提取的核酸，通過(guò)基因工程的方法，轉(zhuǎn)移到另一種細(xì)胞B中，當(dāng)轉(zhuǎn)入________時(shí)，其遺傳信息在B細(xì)胞中得到表達(dá)并能夠復(fù)制傳給下一代；當(dāng)轉(zhuǎn)入________時(shí)，在B細(xì)胞中雖能合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)，但性狀不會(huì)遺傳。（3）已知某基因片段堿基排列如右圖。由它控制合成的多①—GGCCTGAAGAGAAGT—②—CCGGACTTCTCTTCA—肽中含有“—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—賴氨酸—”的氨基酸序列。（脯氨酸的密碼子是：CCU、CCC、CCA、CCG；谷氨酸的是GAA、GAG；賴氨酸的是AAA、AAG；甘氨酸的是GGU、GGC、GGA、GGG。）（1）翻譯上述多肽的mRNA是由該基因的______鏈轉(zhuǎn)錄的（以圖中①或②表示），此mRNA的堿基排列順序是：__________________________________。（2）若該基因由于一個(gè)堿基被置換而發(fā)生突變，所合成的多肽的氨基酸排列順序成為“—脯氨酸—谷氨酸—甘氨酸—賴氨酸—”。寫出轉(zhuǎn)錄出此段多DNA單鏈的堿基排列順序：___________________________________________。1 DNA重組技術(shù)的基本工具課標(biāo)要求簡(jiǎn)述基因工程的原理和技術(shù)能力要求1）通過(guò)學(xué)習(xí)ＤＮＡ重組技術(shù)的基本工具，模擬制作重組DNA模型，初步掌握基因工程的基本方法提高動(dòng)手能力2）通過(guò)對(duì)書中插圖、照片等的觀察，學(xué)會(huì)科學(xué)的觀察方法，培養(yǎng)觀察能力。3）通過(guò)對(duì)基本概念、基本原理、科學(xué)方法的正確理解和掌握，逐步形成比較、判斷、推理、分析、綜合等思維能力，具備能運(yùn)用學(xué)到的生物學(xué)知識(shí)評(píng)價(jià)和解決某些實(shí)際問(wèn)題的能力。知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系 來(lái)源：主要從原核生物中分離 功能：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，限制性內(nèi)切酶 并使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷（分子手術(shù)刀） 酸二酯鍵斷開(kāi)。切割后的DNA末端： 黏性末端 平末端 功能：將切下來(lái)的DNA片段拼接成新的DNA分子DNA連接酶 T4 DNA連接酶：既能“縫合”雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端，（分子縫合針） 種類 也能“縫合”雙鏈DNA的平末端Ecoli DNA連接酶：只能將雙鏈片段互補(bǔ)的黏性末端連接能在宿主細(xì)胞中保存下來(lái)并大量復(fù)制 條件： 有一個(gè)至多個(gè)限