专题 1、4 基因工程、生物技术的安全和伦理问题 考纲内容 能力要求 命题展望 1. 基因工程的诞生 2．基因工程的原理及技术 1. 基因工程的诞生 2．基因工程的原理及技术 3．基因工程的应用 4．蛋白质工程 5．转基因生物的安全性 6．生物武器对人类的威胁 7．生物技术中的伦理问题 Ⅰ Ⅱ 1.以基因工程为主线命制非选择题考 查基因结构、基因表达、基因工程及 安全性等知识 2．基因工程在农业、医药生产、疾病 诊断和治疗中的应用也是常考的内容

1)功能：能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列并 使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的____________断 开。 一、基因工程 1．DNA 重组技术的基本工具 (1)限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 1)功能：能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列并 使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的____________断 开。 磷酸二酯键 黏性 2)结果：形成_______末端和____末端。 平

1)功能：将切下来的 DNA 片段拼接成新的 DNA 分子。 2)种类：________________(既能“缝合”双链 DNA 片段 ____________________(只能将双链片段互补的黏性末端连接)。 (3)基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1)条件：能在宿主细胞中保存下来并大量_____；有一个 至多个______________；有特殊的遗传_________，便于筛 T4 DNA 连 接 酶 E·coli DNA 连接酶 复制 标记基因 限制酶切割位点 选。

(1)目的基因的获取：从基因文库中获取、人工合成(逆转录、 DNA 合成仪、利用 PCR 技术、蛋白质工程)。 质粒 2)种类：______(常用)、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。 2．基因工程的基本操作程序 (1)目的基因的获取：从基因文库中获取、人工合成(逆转录、 DNA 合成仪、利用 PCR 技术、蛋白质工程)。 (2)基因表达载体的构建——基因工程的核心 1)目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传给 下一代，并使目的基因能够表达和发挥作用。 2)基因表达载体的组成：目的基因、__________、 启动子 _________、标记基因。 终止子

(3)将目的基因导入受体细胞 1)导入植物细胞的方法：____________、________、花 农杆菌转化法 基因枪法 粉管通道法。 2)导入动物细胞的方法：_____________。 3)导入微生物的方法：先用 Ca2＋处理再溶合。 (4)目的基因的检测和鉴定 显微注射技术 1)分子杂交技术(DNA 探针＋转基因生物 DNA)：检测是否有 ____________。 目的基因 2)分子杂交技术(DNA 探针＋转基因生物 mRNA)：检测目的 基因是否______。 转录

3)抗原—抗体杂交：检测目的基因是否翻译成_________。 蛋白质 4)对生物进行个体水平的鉴定。 二、生物技术的安全和伦理问题 1．转基因生物的安全性 (1)转基因成果：基因工程药物、转基因家畜、家禽优良品 种的培育、生物反应器(生产细胞产品)、转基因抗性作物的培育 等。

1)食物安全：毒性蛋白、_______、营养成分的_______ 过敏原 改变 (2)对安全性问题的争论 1)食物安全：毒性蛋白、_______、营养成分的_______ 过敏原 改变 等。 生物多样性 2)生物安全：对____________的影响。 3)环境安全：对_________________的影响。 生态系统稳定性

(3)理性看待转基因技术 社会监督 正确的伦理舆论导向、___________和_________ 法制制度 的建立。 2．生物技术的伦理问题 (1)克隆人 1)中国政府的态度：__________________。 禁止生殖性 克隆人

2)四不原则 ______________________________任 何 生 殖 性 克 隆 人 不赞成、不允许、不支持、不接受 的实验。 (2)试管婴儿 基因检测 设计试管婴儿需对胚胎进行_________。 (3)基因身份证：记录某个人__________的身份证。 某些基因

3．禁止生物武器 (1)生物武器 1)种类：病菌、病毒、生化毒剂及经基因重组的致病菌。 2)散布方式：通过______、生活必需品等散布到敌方。 食物 3)危害：对_____________造成大规模杀伤后果。 军队和平民

DNA 重组技术的基本工具 1．限制性核酸内切酶 (1)来源：多数来自原核生物。 (2)作用特点

①主要切割外源 DNA，而对自身的 DNA 不起作用，达到保 护自身的目的。 ②专一性：只能识别 DNA 分子中特定的核苷酸序列，且只 能在每一条链中特定的部位进行切割，这种能被特异性识别的 切割部位都具有回文序列，也就是在切割部位，一条链正向读 的碱基顺序，与另一条链反向读的顺序完全一致。

(3)作用结果——形成 DNA 片段末端 ①黏性末端：错位切，切下后的两端形成一种回文式的单 链末端。 ②平末端：平切，在两条链的特定序列的相同部位切割， 形成一个无黏性末端的平口。 (4)作用实质：使特定部位的两核苷酸之间的磷酸二酯键断 开。

2．DNA 连接酶 (1)作用实质：使两个 DNA 分子的单链末端之间形成磷酸二 酯键而连接成一个 DNA。 (2)常用种类及作用

3．基因的运输工具——载体 (1)载体的作用 ①作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中。 ②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 (2)载体必须具备三个条件 ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。 ②有多个限制酶切位点，以便与目的基因连接。 ③具有某些标记基因，以便进行筛选。

(3)载体的种类 ①细菌质粒：它是细菌 DNA 以外的小型环状 DNA。 ②噬菌体和某些病毒的 DNA。 【突破题 1】下列有关基因工程中限制性内切酶的描述中， ) 错误的是( C A．一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 B．限制性内切酶的活性受温度的影响 C．限制性内切酶能识别和切割 RNA D．限制性内切酶可从原核生物中提取

基因工程的基本操作程序 1．目的基因的获取 目的基因：主要是编码蛋白质的结构基因(人类所需的)。

片段，导入受体菌的群体中通过克隆而储存，各个受体菌分别 含有这种生物的不同基因。 (1)基因文库 ①含义：基因文库是将含有某种生物不同基因的许多 DNA 片段，导入受体菌的群体中通过克隆而储存，各个受体菌分别 含有这种生物的不同基因。 ②基因组文库与 cDNA 文库：如果基因文库中含有一种生 物的所有基因，这个基因文库就叫做基因组文库。如果基因文 库中含有一种生物的部分基因，这种基因文库就叫做部分基因 文库，如 cDNA 文库。 ③作用：基因文库就相当于某种生物的基因仓库，储备着 大量的同种基因。

解旋酶、 (2)DNA 复制、PCR 技术与基因克隆的比较 DNA 复制 PCR 技术 基因克隆 场所 细胞核 生物体外 细胞内 酶 TaqDNA 聚合酶 限制酶、 连接酶

续表 DNA 复制 PCR 技术 基因克隆 载体 不需要 需要 遵循原则 碱基互补配对 结果 DNA 分子 片段 DNA 分子片段

(1)表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基 2.基因表达载体的构建——重组质粒的构建 (1)表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基 因。 (2)构建步骤 ①用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个黏性末端的切 口。 ②用同种限制酶切割目的基因，产生相同的黏性末端。 ③将切下的目的基因片段，插入到质粒的切口处，再加入适量 DNA 连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。

不能用于转基因植物，只能用该基因的 cDNA；基因的产物如果 是糖蛋白分子，那么该基因在原核生物细菌中表达出来的蛋白 (3)构建载体主要考虑的因素 ①基因的特点：如果来自动物的目的基因含有内含子，就 不能用于转基因植物，只能用该基因的 cDNA；基因的产物如果 是糖蛋白分子，那么该基因在原核生物细菌中表达出来的蛋白 质就可能不具备天然状态下的活性，因为糖蛋白上的糖链是在 内质网和高尔基体中加上的，而细菌细胞内无这些细胞器。 ②要选择标记基因。如抗生素基因，以便选择出真正的转 基因生物。

列，因而用作载体的质粒的插入部位前须有启动子，后须有终 止子。 ③插入的目的基因只是结构基因部分，其表达需要调控序 列，因而用作载体的质粒的插入部位前须有启动子，后须有终 止子。 ④使用与获取目的基因相同的限制酶，这样形成的黏性末 端碱基之间互补，便于连接。

3．目的基因导入受体细胞的方法

4.目的基因的检测方法 (1)导入检测：DNA 分子杂交法(使用 DNA 探针)检测目的基 因。 (2)表达检测 ①转录检测：分子杂交法检测 mRNA。 ②翻译检测：免疫法，提取蛋白质用相应的抗体进行抗原 －抗体杂交。 (3)个体生物学水平鉴定：如作物抗性的鉴定等。

【突破题 2】图 3－1－1 是利用基因工程技术生产人胰岛素 的操作过程示意图，有关说法错误的是( 图 3－1－1 )

A．催化过程②的酶是逆转录酶，过程③④⑤利用 PCR 技 术 B．B 上的抗性基因有利于筛选含重组 DNA 的受体细胞 C．催化过程⑦的 DNA 连接酶的作用是促使碱基之间形成 氢键 D．⑨过程一般是在液体培养基上进行的 选C

(1)优点：产量高、质量好、成本低、易提取。 (2)操作过程 基因工程的应用 1．乳腺生物反应器的优点及操作过程 (1)优点：产量高、质量好、成本低、易提取。 (2)操作过程 获取目的基因→构建基因表达载体→显微注射导入哺乳动 物受精卵中→形成早期胚胎→将胚胎移植到母体动物子宫内→ 发育成转基因动物→在雌性个体中使转入基因表达，从分泌乳 汁中提取所需蛋白质。

①“工程菌”：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表 达的菌类细胞株系，如含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株，含 有抗虫基因的土壤农杆菌菌株。 2．基因工程药品的获得 (1)方式：利用基因工程培育“工程菌”来生产药品。 ①“工程菌”：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表 达的菌类细胞株系，如含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株，含 有抗虫基因的土壤农杆菌菌株。 ②用基因工程生产的药品，从化学成分上分析都应该是蛋 白质类。 (2)成果：生产出细胞因子、抗体、疫苗、激素等。

(1)方法：基因置换、基因修复、基因增补、基因失活等。 (2)途径 3．基因治疗的方法和途径 (1)方法：基因置换、基因修复、基因增补、基因失活等。 (2)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，直接向人体组织细 胞中转移基因的方法。

B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生 人干扰素的菌株 C．用紫外线照射青霉菌，使其 DNA 发生改变，通过筛选获得青 【突破题 3】下列叙述符合基因工程概念的是 ( ) A．B 淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有 B 淋巴细胞 中的抗体基因 B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生 人干扰素的菌株 C．用紫外线照射青霉菌，使其 DNA 发生改变，通过筛选获得青 霉素高产菌株 D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到细 菌 DNA 上

种都是作用于磷酸二酯键，并且化学本质都是蛋白质，但限制 酶是切割磷酸二酯键，后两个是形成磷酸二酯键。 一、基因工程的有关酶 1．基因工程用到的酶：限制酶、DNA 连接酶、Taq 酶，三 种都是作用于磷酸二酯键，并且化学本质都是蛋白质，但限制 酶是切割磷酸二酯键，后两个是形成磷酸二酯键。 2．限制酶是一类酶的总称，不同的限制酶所识别并切割的 位点各不相同，具有特异性。

(1)DNA 聚合酶：在 DNA 复制时起作用，它只能按照模板链 的要求将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接形成 DNA 的一条子 链。 连接酶不需要模板。 【演绎题 1】图 3－1－2 为 DNA 分子在不同酶的作用下所 发生的变化，图中依次表示限制性内切酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )

图 3－1－2 A．①②③④ C．①④②③ B．①②④③ D．①④③② C

【备选题】将细胞内游离的单个脱氧核苷酸连接成 DNA 分子的 主要的酶是( C ) A．DNA 限制酶 C．DNA 聚合酶 B．DNA 连接酶 D．DNA 解旋酶

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 二、基因诊断与基因治疗 1．基因诊断的方法：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，从而检测 出所要查明的 DNA 或基因。

(2)用于基因治疗的基因种类：从健康人体分离得到正常的 基因、反义基因、编码可以杀死癌细胞的蛋白酶基因。 2．基因治疗 (1)基因治疗的现状：目前处于初期的临床试验阶段。 (2)用于基因治疗的基因种类：从健康人体分离得到正常的 基因、反义基因、编码可以杀死癌细胞的蛋白酶基因。 (3)基因治疗只是导入正常的基因，并未替换原来的基因， 原有的致病基因与导入的正常基因都能表达。如果导入的正常 基因是作为显性基因存在，则有疗效，也就是说，基因治疗只 可治疗隐性遗传病。

AB 【演绎题 2】(双选)采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊 受精卵培育出了转基因羊，但是人凝血因子只存在于该转基因羊的 乳汁中。以下有关叙述中，正确的是( AB ) A．人体细胞中的基因与山羊细胞中的基因所用的密码子是相 同的 B．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组 DNA 分子 导入羊的受精卵 C．在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不 存在于其他体细胞中 D．人凝血因子基因开始转录后，DNA 连接酶以 DNA 分子的 一条链为模板催化合成 mRNA

三、蛋白质工程与基因工程的比较

【演绎题 3】蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是( ) D ) A．氨基酸结构 C．肽链结构 B．蛋白质空间结构 D．基因结构

【备选题】科学家将β－干扰素基因进行定点突变导入大肠杆 菌表达，使β－干扰素第 17 位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果 大大提高β－干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性， 该生物技术为( A．基因工程 C．基因突变 B ) B．蛋白质工程 D．细胞工程

(2)过程：在该技术过程中，精子和卵子从人体中取出来， 在人工提供的生活条件下(通常在试管中)进行受精，并让体外受 试管婴儿与设计试管婴儿 1．试管婴儿 (1)概念：指通过体外受精和胚胎移植技术而产生的婴儿。 (2)过程：在该技术过程中，精子和卵子从人体中取出来， 在人工提供的生活条件下(通常在试管中)进行受精，并让体外受 精的受精卵在试管中发育，再把发育到一定阶段的胚胎移植到 女性子宫内，继续发育直至诞生。 (3)主要目的：解决不育问题。

子宫之前，对胚胎进行的遗传学诊断，如诊断血型、诊断性别、 诊断 HLA 的类型等等，有选择性地把胚胎植入母体子宫，以达 2．设计试管婴儿 (1)概念：在试管婴儿培育的技术上，在早期胚胎移入母体 子宫之前，对胚胎进行的遗传学诊断，如诊断血型、诊断性别、 诊断 HLA 的类型等等，有选择性地把胚胎植入母体子宫，以达 到生出所需类型婴儿的一种技术手段。 (2)意义：根据医疗需求救治患者，如：提供骨髓造血干细 胞，脐血干细胞等。

出在试管中完成受精，并在试管中培养使其发育成早期胚胎，再将 胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的男女 【备选题】“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取 出在试管中完成受精，并在试管中培养使其发育成早期胚胎，再将 胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的男女 重新获得了生育的机会，也为人类的优生开辟了新的途径。“试管 婴儿”所涉及的技术和原理不包括( A ) A．克隆技术 C．细胞培养 B．细胞膜融合 D．胚胎移植

1．（双选)下列关于基因工程及其产品的说法 中，正确的是( BC ) A．基因工程的核心是获取目的基因技术 B．基因工程可定向地改造生物遗传性状 C．消费者对转基因产品应该有选择权 D．基因工程产生的变异属于染色体变异

2．在基因工程操作的基本步骤中， 没有进行碱基互补配对的是( ) C A．人工合成目的基因 B．目的基因与运载体结合 C．将目的基因导入受体细胞 D．目的基因的检测表达