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高中三年级生物

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    以下有关基因工程的叙述,正确的是:
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    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


    本题信息:2011年0103月考题生物单选题难度一般 来源:李静
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本试题 “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...” 主要考查您对

基因工程的原理

基因工程的应用

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基因工程的原理:

1.概念理解
基因工程的别名 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 获得人类需要的基因产物或定向改造生物性状
原理 基因重组
2.基因工程的操作工具
(1)基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶(简称限制酶)
①分布:主要存在于原核生物中。
②特性:一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子。
③切割结果:产生两个带有黏牲末端或平末端的 DNA片段。
④作用:基因工程中重要的切割工具,通常能将外来的DNA切断,对自己的DNA无损害。
⑤实例:EcoRl限制酶能专一识别CAATTC序列,并在G和A之间将这段序列切开。
 
(2)基因的“针线”——DNA连接酶
①催化对象:两个具有相同末端的DNA片段。
②催化位置:脱氧核糖与磷酸之间的切口。
③催化结果:形成重组DNA。
(3)常用的载体——质粒
①本质:小型环状DNA分子。
 

3.基因工程操作的基本步骤


育种方法的选择:

在具体育种工作中,应针对不同的育种目标采取不同的育种方案。
育种目标 育种方案
集中双亲优良性状 杂交育种(耗时较长,但简便易行)
对原品系实施“定向”改造 基因工程及细胞工程(植物体细胞杂交)
让原品系产生新性状(无中生有) 诱变育种(可提高突变频率,期望获得理想性状)
对原品性状进行“增大”或“加强” 多倍体育种
保持原品种的“优良”特性,且快速繁殖 植物组织培养、动物体细胞克隆(或胚胎移植)

表解几种育种方式的不同:

名称  原理  方法 优点  缺点 应用
杂交育种  基因重组 培育纯合子品种:杂交→自交→筛选出符合要求的表现型,自交到不发生性状分离为止(纯合化)   使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上,即“集优”   (l)育种时间长 (2)局限于同一种或亲缘关系较近的个体  用纯种高干抗病小麦与矮杆不抗病小麦培育矮杆抗病小麦
 培育杂种优势品种:一般是选取纯合双亲杂交 年年制种 杂交水稻、玉米
诱变育种   基因突变  ①物理:紫外线、X射线,微重力、激光等处理,再筛选;②化学:亚硝酸、硫酸二乙酯处理,再选择 提高变异频率,加快育种进程,大幅度改良某些性状  有利变异少,需大量处理实验材料(有很大盲目性) 高产青霉菌,“黑农五号”大豆品种等的培育和高产雄性家蚕的培育
 单倍体育种 染色体数目变异  ①先进行花药离体培养出单倍体植株;②将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子;③从中选择优良植株   明显缩短育种年限,子代均为纯合子,加速育种进程  技术复杂且需与杂交育种配合  用纯种高杆抗病小麦与矮杆不抗病小麦快速培育矮杆抗病小麦
多倍体育种 染色体数目变异  用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗  操作简单,能较快获得所需品种  所获品种发育延迟,结实率低,一般只适用于植物 三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦
转基因育种   基因重组 提取目的基因→装入运载体→导入受体细胞→目的基因的表达与检测→筛选出符合要求的新品种 目的性强;育种周期短;克服了远缘杂交不亲和的障碍    技术复杂,安全性问题多  转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉

 
易错点拨:

1、限制酶切割DNA分子断裂的化学键是磷酸二酯键,DNA连接酶所修复的也是磷酸二酯键。
2、基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞。
3、用同一种限制酶切割目的基因和运载体,才能产生相同的黏性末端,使得DNA分子的碱基重新实现互补配对。
知识拓展:

基因工程的应用
(1)作物育种:利用基因工程的方洼,获得高产、稳产和具有优良品质的农作物,培育出具有各种抗知识拓展逆性的作物新品种,如抗虫棉、耐贮存的番茄等。
(2)药物研制:培育转基因生物,利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品,如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。
(3)环境保护:如利用转基因细菌降解有毒有害的化合物,吸收环境中的重金属,分解泄漏的石油,处理工业废水等。
(4)用于基因诊断和基因治疗:基因诊断是利用放射性同位素(如32P)或荧光分子等标记的DNA分子作探针,利用DNA分子杂交原理,鉴定被测标本上的外源基因是否导人有基因缺陷的细胞中,以达到治疗疾病的目的。
基因工程的应用:

1、植物基因工程:
外源基因类型及举例 成果举例
抗虫转基因植物 抗虫基因:Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因 抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米
抗病转基因植物 (1)抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因(2)抗真菌基因:几丁质酶基因、抗毒素合成基因 抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒甜椒
抗逆转基因植物 抗逆基因:调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因 抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆和玉米
改良品质的转基因植物 优良性状基因:提高必需氨基酸含量的蛋白质编码基因、控制番茄成熟的基因、与花青素代谢有关的基因 高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛
2、动物基因工程:
外源基因类型及举例 成果举例
提高生长速度的转基因动物 外源生长激素基因 转基因绵羊、转基因鲤鱼
改善畜产品品质的转基因动物 肠乳糖酶基因 乳汁中含乳糖较少的转基因牛
生产药物的转基因动物 药用蛋白基因+乳腺蛋白基因的启动子 乳腺生物反应器
作器官移植供体的转基因动物 外源的抗原决定基因表达的调节因子或除去供体的抗原决定基因 无免疫排斥的转基因猪
3、基因诊断与基因治疗
(1)基因诊断:DNA分子杂交法(即DNA探针法),该方法是根据碱基互补配对原则,把互补的双链 DNA解开,把单链的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记,之后同被检测的DNA 中的同源互补序列杂交,从而检出所要查明的DNA或基因。
(2)基因治疗的方法:基因置换、基因修复、基因增补、基因失活等。
(3)基因治疗的途径
①体外基因治疗: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,再筛选成功转移的细胞扩增培养,最后重新输入患者体内。如腺苷酸脱氨酶基因的转移。
②体内基因治疗:用基因工程的方法,直接向人体

知识拓展:

1、Bt毒蛋白基因产生的Bt毒蛋白并无毒性,进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。
2、青霉素是谤变后的高产青霉菌产生的,不是通过基因工程改造的工程菌产生的。
3、动物基因工程的应用主要体现在提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物等方面。 4、动物基因工程主要为了改善畜产品的品质,不是为了产生体型巨大的个体。
5、乳腺生物反应器产量高、质量好、成本低、易提取,在高价值蛋白质的生产上比工厂化生产更具有优越性二。
6、用基因工程的方法,使外源基因得以高效表达的菌类细胞株系一般称为“工程菌”。
7、基因诊断是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。基因治疗指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。
8、基因工程与环境保护
亲子鉴定:利用医学、生物学和遗传学的理论和技术,从子代和亲代的形态构造或生理机能方面的相似特点,分析遗传特征,判断父母与子女之间是否是亲生关系。
使用国产制剂进行亲子鉴定
鉴定亲子关系目前用得最多的是DNA分型鉴定。人的血液、毛发、唾液、口腔细胞及骨头等都可以用于亲子鉴定,十分方便。
利用DNA进行亲子鉴定,只要作十几至几十个DNA位点作检测,如果全部一样,就可以确定亲子关系,如果有3个以上的位点不同,则可排除亲子关系,有一两个位点不同,则应考虑基因突变的可能,加做一些位点的检测进行辨别。DNA亲子鉴定,否定亲子关系的准确率几近100%,肯定亲子关系的准确率可达到99.99%。
9、基因芯片的基本原理:就是最基本的DNA分子杂交,利用基因芯片检测某种基因时,先将待测样品制成荧光标记的DNA探针,让它与基因芯片上已知序列的DNA片段杂交,杂交信号经放大后输入计算机进行统计分析,这样就可以检测出样品DNA序列。
用途:用来检测基因表达的变化、分析基因序列、寻找新的基因和新的药物分子。利用基因芯片,可以比较同一物种不同个体或物种之间,以及同一个体在不同生长发育阶段、正常和疾病状态下基因表达的差异,寻找和发现新的基因,研究基因的功能以及生物体在进化、发育、遗传等过程中的规律。
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