高考生物一輪復(fù)習 專題1 基因工程課件 新人教版選修3.ppt

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1、選修3 專題1基因工程,考點一基因工程的工具 【核心知識通關(guān)】 1.限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)： (1)來源：主要從_____生物中分離純化而來。 (2)功能：_____雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列， 并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的_____ _______斷開。,原核,識別,磷酸,二酯鍵,(3)識別序列的特點：呈現(xiàn)堿基互補對稱，無論是奇數(shù) 個堿基還是偶數(shù)個堿基，都可以找到一條_________， 如 ，以_______為軸，兩側(cè)堿基互補對稱，如 以 為軸，兩側(cè)堿基互補對稱。,中心軸線,中心線,,(4)切割后末端的種類。,2.DNA連接酶：,EcoliDNA,T4DNA,

2、黏性末端,黏性末端和,平末端,磷酸二酯鍵,3.載體：,雙鏈環(huán)狀,限制酶,標記基因,(2)其他載體：噬菌體衍生物、___________等。 (3)具備的條件。 能在宿主細胞內(nèi)_________并大量復(fù)制。 有_________________切割位點，以便與外源基因 連接。 具有特殊的_________，以便進行篩選。,動植物病毒,穩(wěn)定保存,一個至多個限制酶,標記基因,(4)作用。 作為_________，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細胞內(nèi)。 利用它在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量_____。,運載工具,復(fù)制,【特別提醒】 限制酶和DNA連接酶的關(guān)系 (1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。

3、,(2)限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。 (3)DNA連接酶起作用時，不需要模板。,【思維拓展】與DNA有關(guān)的四種酶,【高考模擬精練】 1.(2012全國卷)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題： (1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有__________和__________。,(2)質(zhì)粒運載體用EcoR切割后產(chǎn)生的片段如下： AATTCG GCTTAA 為使運載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點是___________________

4、。,(3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶。 (4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是________，產(chǎn)物是________。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用_________技術(shù)。 (5)基因工程中除質(zhì)粒外，_________和_________也可作為運載體。,(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞，原因是______ _______________________________________。,【解題指南】解答本題需明確四點： (1)限制性內(nèi)切酶的作用和特點。 (2)DN

5、A連接酶的種類。 (3)運載體的類型。 (4)受體細胞的選擇原理。,【解析】(1)當限制性內(nèi)切酶在它識別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時，產(chǎn)生的是黏性末端，而當限制性內(nèi)切酶在它識別序列的中心軸線處切開時，產(chǎn)生的是平末端。 (2)為使運載體與目的基因相連，不同的限制性內(nèi)切酶應(yīng)該切出相同的黏性末端。,(3)DNA連接酶根據(jù)其來源的不同分為兩類，一類是從大腸桿菌中分離得到的，稱為EcoliDNA連接酶，另一類是從T4噬菌體中分離出來的，稱為T4DNA連接酶。 (4)反轉(zhuǎn)錄是指以RNA為模板在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成DNA的過程，可以在體外短時間內(nèi)大量擴增DNA的技術(shù)叫PCR(多聚酶鏈式反應(yīng))

6、。,(5)基因工程中可以作為運載體的除質(zhì)粒外，還有噬菌體的衍生物、動植物病毒等。 (6)大腸桿菌細胞有細胞壁和細胞膜，能阻止質(zhì)粒(外源DNA)等物質(zhì)的進入，只能通過Ca2+處理細胞，使細胞處于能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)(這種細胞稱為感受態(tài)細胞)才能作為受體細胞。,答案：(1)黏性末端平末端 (2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoR切割產(chǎn)生的相同 (3)EcoliT4 (4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR (5)噬菌體的衍生物動植物病毒 (6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱,【延伸探究】 (1)若把平末端連接起來，應(yīng)該選用什么酶？ 提示：T4DNA連接

7、酶。 (2)切割載體和目的基因的酶是否必須選擇同一種酶，原因是什么？ 提示：不必。只要兩種酶切割產(chǎn)生的末端相同即可。,2.(2016西安模擬)正常細胞中含有抑癌的P53基因，若它失活而不能表達，則基因突變的細胞易形成腫瘤。基因治療腫瘤是根本的方法，腺病毒以其嗜好增殖細胞和對人體基本無害而成為良好的基因載體。野生型腺病毒含有抑制P53基因活性的55Kda基因，以及病毒復(fù)制基因E1，因此需要重新構(gòu)建有療效的、安全的腺病毒。圖甲、乙中箭頭所指為相應(yīng)限制酶切點。,(1)構(gòu)建重組腺病毒時，限制酶最好選擇__________ ________，這樣既可以去除________基因以防止病毒復(fù)制后損傷健康細胞

8、，同時還能破壞____________基因以防止其_____________________________。,(2)將目的基因與腺病毒重組時，重組的成功率較低，依然還有大量非重組的野生型病毒的DNA，這是因為________________________________________。 (3)某DNA分子片段含有1 000個堿基對(即bp)。經(jīng)擴增后，通過只用限制酶EcoR與同時用EcoR和Hal兩種方法切割，其電泳結(jié)果如圖丙所示，可推斷限制酶Hal在該DNA片段上的切割點有________個。,【解析】(1)根據(jù)題干信息“野生型腺病毒含有抑制 P53基因活性的55Kda基因，以及病毒復(fù)

9、制基因E1”， 構(gòu)建基因表達載體時，應(yīng)選用EcoR和BamH切割載 體和含有目的基因的DNA，這樣既可以去除E1基因以防 止病毒復(fù)制后損傷健康細胞，同時還能破壞55Kda基因 以防止其抑制P53基因的活性。(2)由于切下的片段有 可能與原基因重新結(jié)合，因此將目的基因與腺病毒重,組時，重組的成功率較低，依然還有大量非重組的野 生型病毒的DNA。(3)只用限制酶EcoR切割能產(chǎn)生 700 bp、200 bp和100 bp三種長度的DNA片段，同時 用EcoR和Hal兩種酶切割可產(chǎn)生420 bp、280 bp和 100 bp三種長度的DNA片段，可見，限制酶Hal又將 長度為700 bp的DNA片段

10、切成420 bp和280 bp兩段，將 長度為200 bp的DNA片段切成100 bp的兩段，由此可推 斷限制酶Hal在該DNA片段上的切割位點有2個。,答案：(1)EcoR和BamHE155Kda抑制P53基因的活性 (2)切下片段有可能與原基因重新結(jié)合 (3)2,【方法技巧】限制酶的選擇技巧 (1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點確定限制酶的種類。,應(yīng)選擇切割位點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇Pst。 不能選擇切割位點位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇Sma。 為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，如圖甲也可選擇用Pst和EcoR兩

11、種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切割位點)。,(2)根據(jù)質(zhì)粒的特點確定限制酶的種類。 所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致，以確保產(chǎn)生相同的黏性末端。 質(zhì)粒作為載體必須具備標記基因等，所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu)，如圖乙中限制酶Sma會破壞標記基因；如果所選酶的切割位點不是一個，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復(fù)制起點區(qū)，則切割重組后的片段進入受體細胞后不能自主復(fù)制。,【加固訓練】 1.圖甲表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列，圖乙表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列?，F(xiàn)有Msp、BamH、Mbo、Sma4種限制性核酸內(nèi)切酶切割的堿基序列和

12、酶切位點分別為CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。請回答下列問題：,(1)圖甲的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由______________________________連接。 (2)若用限制酶Sma完全切割圖甲中DNA片段，其產(chǎn)物長度為____________________________。,(3)若圖甲中虛線方框內(nèi)的堿基對被T-A堿基對替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從隱性純合子分離出圖甲及其對應(yīng)的DNA片段，用限制酶Sma完全切割，產(chǎn)物中共有______種不同DNA片段。,(4)若將圖乙中質(zhì)粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行重組，形成重組質(zhì)粒，那么應(yīng)選用的限制

13、酶是________。在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后，為了篩選出含質(zhì)粒的大腸桿菌，一般需要用添加____________的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)，用影印法接種到只含____________的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，可進一步篩選出含重組質(zhì)粒的受體細胞。,(5)假設(shè)用BamH切割DNA獲取目的基因，用Mbo切割質(zhì)粒，然后形成重組質(zhì)粒，若將插入在抗生素B抗性基因處的目的基因重新切割下來，能否用BamH？____________。為什么？_______________________ _____________________________________________ _____________________________

14、_______________。,【解析】(1)DNA單鏈中相鄰兩個堿基之間通過“脫氧 核糖-磷酸-脫氧核糖”連接。(2)Sma識別的序列為 CCCGGG，切割會產(chǎn)生平末端；圖甲中DNA片段含有兩個 Sma識別位點，第一個識別位點在左端534 bp序列向 右三個堿基對的位置；第二個識別位點在右端658 bp 序列向左三個堿基的位置，從而兩個位點切割后產(chǎn)生 的DNA片段的長度分布為534+3，796-3-3，658+3，,即得到的DNA片段長度為537、790、661。(3)基因D的 序列中含有兩個識別位點，經(jīng)過Sma完全切割會產(chǎn)生 537 bp、790 bp和661 bp三種不同長度的片段，基

15、因d 的序列中含有一個識別位點，經(jīng)過切割后會產(chǎn)生 1327 bp和661 bp兩種長度的片段。(4)能夠獲取目的 基因并切開質(zhì)粒的限制酶有識別序列為GGATCC的BamH 和識別序列為GATC的Mbo，若使用Mbo會同時破壞,質(zhì)粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因，所以要用BamH來切割目的基因和質(zhì)粒，切割后保留了完整的抗生素B抗性基因，便于篩選出含有重組質(zhì)粒和質(zhì)粒的大腸桿菌；再用影印法接種到只含抗生素A的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，重組質(zhì)粒的受體細胞死亡，可進一步篩選出含重組質(zhì)粒的受體細胞。(5)見答案。,答案：(1)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖 (2)537 bp、790 bp、661 bp(3)兩 (

16、4)BamH抗生素B抗生素A (5)不能因為用BamH切割DNA獲取目的基因，用Mbo切割質(zhì)粒，然后形成重組質(zhì)粒，用BamH不一定將插入在抗生素B抗性基因處的目的基因重新切割下來，因為目的基因和抗生素B抗性基因拼接處含有GATC，不一定出現(xiàn)GGATCC,2.如圖為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答下列問題：,(1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學本質(zhì)都是__________，二者還具有其他共同點，如__________________，_________________________(寫出兩條即可)。 (2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為 ，則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為_________

17、___；可使用______________把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。,(3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為_________，其作用是_______________________。 (4)下列常在基因工程中用作載體的是() A.蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因 B.土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子 C.大腸桿菌的質(zhì)粒 D.動物細胞的染色體,【解題指南】解答本題需注意兩點： (1)質(zhì)粒的化學本質(zhì)是小型環(huán)狀DNA分子。 (2)質(zhì)粒作為載體的條件以及載體的種類。,【解析】(1)a代表的物質(zhì)是大型環(huán)狀DNA分子，質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細菌擬核之外的小型環(huán)狀DNA分子，兩者都能自我復(fù)制，并蘊含遺傳信

18、息。 (2)與質(zhì)粒DNA分子的切割末端能夠連接的目的基因切割末端之間能夠發(fā)生堿基互補配對，可使用DNA連接酶將它們連接在一起。 (3)質(zhì)粒DNA分子上的氨芐青霉素抗性基因可以作為標記基因，便于對重組DNA進行鑒定和篩選。,(4)作為載體必須具備的條件：在宿主細胞中能保存下來并能大量復(fù)制；有多個限制性核酸內(nèi)切酶切割位點；有一定的標記基因，便于篩選。常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒等。蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因一般作為目的基因；土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子不容易在宿主細胞內(nèi)保存；動物細胞染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)，不能被限制性核酸內(nèi)切酶切割，因此不能用作載體。,答案：(1)DNA能夠自我

19、復(fù)制具有遺傳特性 (2) DNA連接酶 (3)標記基因供重組DNA的鑒定和選擇(4)C,3.(2016深圳模擬)chlL基因是藍藻DNA上控制葉綠素合成的基因，為研究該基因?qū)θ~綠素合成的控制，需要構(gòu)建該種生物缺失chlL基因的變異株細胞。技術(shù)路線如圖甲所示，請據(jù)圖分析回答：,(1)與真菌相比較，藍藻在結(jié)構(gòu)上最主要的特點是__________________________________________，在功能上最主要的特點是__________________。 (2)過程中均使用的工具酶有________________ ______________________。 (3)構(gòu)建重組質(zhì)

20、粒B在整個操作過程中的目的是_____ _________________和________________________。,(4)若含有chlL基因的DNA片段和選用的質(zhì)粒上的限制酶切割位點如圖乙所示。請回答：,構(gòu)建含chlL基因的重組質(zhì)粒A時，應(yīng)選用的限制酶是____________，對__________________進行切割。 同時用酶1和酶4切割圖乙中的質(zhì)粒，則產(chǎn)生含有1 800對堿基和8 200對堿基的兩種片段；用圖中四種酶同時切割此質(zhì)粒，則產(chǎn)生含有600對堿基和8 200對堿基的兩種片段；若換用酶1和酶3同時切割此質(zhì)粒，則產(chǎn)生的片段是_____________________

21、____________ _________________。,【解析】(1)藍藻為原核生物，沒有以核膜為界限的細胞核，其體內(nèi)含有光合色素，能進行光合作用。 (2)表達載體構(gòu)建時需限制酶和DNA連接酶等工具酶。 (3)由題干信息“構(gòu)建該種生物缺失chlL基因的變異株細胞”可知，構(gòu)建重組質(zhì)粒B的目的在于破壞chlL基因并篩選出變異株細胞。,(4)由圖乙知，獲得chlL基因需酶1和酶3對此基因所 在的DNA進行切割，同時對質(zhì)粒也要用同種酶切割處 理，以便構(gòu)建重組質(zhì)粒A。 由題意知四種酶同時切割時含600對堿基的片段共有 3個。若用酶1和酶3同時切割時，產(chǎn)生的片段有8 200 +600=8 800對

22、堿基；另一片段為6002=1 200對堿基。,答案：(1)沒有以核膜為界限的細胞核能夠進行光合作用 (2)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶 (3)破壞chlL基因操作成功后篩選出該變異株細胞 (4)酶1和酶3質(zhì)粒和含chlL基因的DNA 含有1 200對堿基和8 800對堿基的兩種片段,考點二基因工程的基本操作程序 【核心知識通關(guān)】 1.目的基因的獲取： (1)目的基因：人們需要的基因主要是指___________的基因，也可以是一些具有調(diào)控作用的因子。,編碼蛋白質(zhì),(2)三種獲取方法： 從_________中獲取目的基因 利用________擴增目的基因 通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成

23、,,基因文庫,PCR技術(shù),2.基因表達載體的構(gòu)建基因工程的核心： (1)目的。 使目的基因在_________中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代。 使目的基因能夠_____和發(fā)揮作用。,受體細胞,表達,(2)組成及作用：,啟動子,標記基因,目的基因,(3)構(gòu)建過程：,3.將目的基因?qū)胧荏w細胞：,農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,顯微注射技術(shù),感受態(tài)細胞法,原核,Ti質(zhì)粒,染色體DNA,Ca2+,感受態(tài),4.目的基因的檢測與鑒定：,受體細胞,DNA分子雜交,轉(zhuǎn)錄,mRNA,分子雜交,翻譯,蛋白質(zhì),抗原抗體,雜交,【特別提醒】 基因工程操作的四個易錯點 (1)目的基因的插入位點不是隨意的，基因表達需要啟動子與終止子的

24、調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動子與終止子之間的部位。 (2)啟動子(DNA片段)起始密碼子(RNA)；終止子(DNA片段)終止密碼子(RNA)。,(3)基因表達載體的構(gòu)建是最核心、最關(guān)鍵的一步，在體外進行。 (4)只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細胞)沒有堿基互補配對現(xiàn)象，其余三步都有堿基互補配對現(xiàn)象。,【高考模擬精練】 1.(2014全國卷)植物甲具有極強的耐旱性，其耐旱性與某個基因有關(guān)，若從該植物中獲得該耐旱基因，并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性?；卮鹣铝袉栴}： (1)理論上，基因組文庫含有生物的________基因；而cDNA文庫含有生物的________基因。,(2

25、)若要從植物甲中獲得耐旱基因，可首先建立該植物的基因組文庫，再從中________出所需的耐旱基因。 (3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌，并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入植物________的體細胞中，經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認該耐旱基因是否在再生植株中正確表達，應(yīng)檢測此再生植株中該基因的________，如果檢測結(jié)果呈陽性，再在田間試驗中檢測植株的________是否得到提高。,(4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交，子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為31時，則可推測該耐旱基因整合到了__________________________(填“同源染色體的一條上”或“同源染色體的兩條上”)。,【

26、解題指南】(1)題干關(guān)鍵詞：“自交”“子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為31”。 (2)關(guān)鍵知識：基因文庫類型、基因工程操作流程,【解析】本題考查基因工程的相關(guān)知識。 (1)基因文庫包括基因組文庫和cDNA文庫，基因組文庫包含生物基因組的全部基因，cDNA文庫是以mRNA反轉(zhuǎn)錄后構(gòu)建的，只含有已經(jīng)表達的基因(并不是所有基因都會表達)，即部分基因。 (2)從基因文庫中獲取目的基因需要進行篩選。,(3)要提高植物乙的耐旱性，需要利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將耐旱基因?qū)胫参镆业捏w細胞中。要檢測目的基因(耐旱基因)是否表達應(yīng)該用抗原抗體雜交法檢測目的基因(耐旱基因)的表達產(chǎn)物(即耐旱的相關(guān)蛋白質(zhì))；個體生物學水平

27、檢測可以通過田間試驗，觀察檢測其耐旱情況。,(4)如果耐旱基因整合到同源染色體的一條上，則轉(zhuǎn)基因植株的基因型可以用A_表示(A表示耐旱基因，_表示另一條染色體上沒有相應(yīng)的基因)，A_自交后代基因型為AAA__ _=121，所以耐旱不耐旱=31，與題意相符；如果耐旱基因整合到同源染色體的兩條上，則子代將全部表現(xiàn)耐旱，不會出現(xiàn)性狀分離。,答案：(1)全部部分(2)篩選 (3)乙表達產(chǎn)物耐旱性 (4)同源染色體的一條上,2.(2015江蘇高考)胰島素A、B鏈分別表達法是生產(chǎn)胰島素的方法之一。圖1是該方法所用的基因表達載體，圖2表示利用大腸桿菌作為工程菌生產(chǎn)人胰島素的基本流程(融合蛋白A、B分別表示-

28、半乳糖苷酶與胰島素A、B鏈融合的蛋白)。請回答下列問題：,(1)圖1基因表達載體中沒有標注出來的基本結(jié)構(gòu)是______________。 (2)圖1中啟動子是__________酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能啟動目的基因的表達；氨芐青霉素抗性基因的作用是______________________。 (3)-半乳糖苷酶與胰島素A鏈或B鏈融合表達，可將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點隱藏在內(nèi)部，其意義在于____________________。,(4)溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵，用溴化氰處理相應(yīng)的融合蛋白能獲得完整的A鏈或B鏈，且-半乳糖苷酶被切成多個肽段，這是因為________ _

29、_____________________________。 (5)根據(jù)圖2中胰島素的結(jié)構(gòu)，請推測每個胰島素分子中所含游離氨基的數(shù)量。你的推測結(jié)果是_________，理由是_____________________________________。,【解題指南】解答本題的關(guān)鍵是： (1)基因表達載體的組成和構(gòu)建過程。 (2)圖中利用大腸桿菌作為工程菌生產(chǎn)人胰島素的基本流程中溴化氰的處理原理。,【解析】本題考查基因工程以及蛋白質(zhì)的合成和加工 等知識。(1)基因表達載體包含啟動子、終止子、目的 基因和標記基因。(2)啟動子是RNA聚合酶的識別和結(jié) 合位點。氨芐青霉素抗性基因可作為標記基因。(3)

30、胰 島素肽鏈上蛋白酶的切割位點隱藏起來，將無法被菌 體內(nèi)的蛋白酶所識別，防止被降解。(4)溴化氰能切斷 肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵，而-半乳糖苷酶中,含有多個甲硫氨酸，并且胰島素A、B鏈中不含甲硫氨酸，所以溴化氰只水解-半乳糖苷酶不水解胰島素A、B鏈，從而能獲得完整的A鏈或B鏈。(5)胰島素分子含有兩條鏈，至少有2個游離氨基分別位于2條肽鏈的一端，并且R基團中可能也含有游離的氨基。,答案：(1)終止子(2)RNA聚合作為標記基因，將含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌篩選出來 (3)防止胰島素的A、B鏈被菌體內(nèi)蛋白酶降解 (4)-半乳糖苷酶中含多個甲硫氨酸，而胰島素A、B鏈中不含甲硫氨酸 (5)至少2個兩條

31、肽鏈的一端各有一個游離的氨基，氨基酸R基團中可能還含有游離的氨基,3.(2016鄭州模擬)我們?nèi)粘３缘拇竺字需F含量極低，科研人員通過基因工程等技術(shù)，培育出了鐵含量比普通大米高60%的轉(zhuǎn)基因水稻，改良了稻米的營養(yǎng)品質(zhì)。下圖為培育轉(zhuǎn)基因水稻過程示意圖，請分析回答：,(1)鐵結(jié)合蛋白基因來自菜豆，可通過________技術(shù)擴增獲取，如果該基因脫氧核苷酸序列已知且比較小，還可用________方法直接人工合成。 (2)鐵結(jié)合蛋白基因需插入重組Ti質(zhì)粒上的________ ___________之間。,(3)將含有重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與水稻愈傷組織共同培養(yǎng)時，通過培養(yǎng)基2的篩選培養(yǎng)，可以獲得______

32、___ ___________________；培養(yǎng)基3與培養(yǎng)基2的區(qū)別是________________________________。檢測培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達到，需要檢測轉(zhuǎn)基因稻米中______________________。,(4)將T0代植株上收獲的種子種植成T1代株系，檢測各單株的潮霉素抗性。若少數(shù)T1代株系的所有植株都表現(xiàn)為對潮霉素敏感，但其體內(nèi)能檢測到鐵結(jié)合蛋白基因，造成這一結(jié)果最可能的原因是_______________ __________________。,【解析】(1)獲取目的基因的方法有三種：從基因 文庫中獲取，利用PCR技術(shù)擴增，人工合成(化學 合成)。如果

33、基因的脫氧核苷酸序列已知且比較小， 可以通過DNA合成儀用化學合成法獲得此目的基因，再 用PCR技術(shù)進行擴增。(2)基因表達需要啟動子與終止 子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動子與終止子之 間的部位。(3)質(zhì)粒上的標記基因為潮霉素抗性基因，,因此通過培養(yǎng)基2的篩選培養(yǎng)，可以獲得含有重組質(zhì)粒的愈傷組織。培養(yǎng)基3與培養(yǎng)基2的區(qū)別是生長素和細胞分裂素的濃度比例不同。檢測培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達到，需要檢測轉(zhuǎn)基因水稻成熟種子中鐵的含量。(4)如果體內(nèi)能檢測到鐵結(jié)合蛋白基因，而表現(xiàn)為對潮霉素敏感，最有可能的就是潮霉素抗性基因沒有表達或者潮霉素抗性基因丟失。,答案：(1)PCR化學(2)啟動子和終止子

34、(3)含有重組質(zhì)粒的愈傷組織生長素和細胞分裂素的濃度比例(植物激素比例)鐵的含量 (4)潮霉素基因沒有表達(或潮霉素基因丟失等),【加固訓練】 1.(2015江蘇高考)熒光原位雜交可用熒光標記的特異DNA片段為探針，與染色體上對應(yīng)的DNA片段結(jié)合，從而將特定的基因在染色體上定位。請回答下列問題：,(1)DNA熒光探針的制備過程如圖1所示，DNA酶隨機切開了核苷酸之間的__________鍵從而產(chǎn)生切口，隨后在DNA聚合酶作用下，以熒光標記的__________為原料，合成熒光標記的DNA探針。,(2)圖2表示探針與待測基因結(jié)合的原理。先將探針與染色體共同煮沸，使DNA雙鏈中__________

35、鍵斷裂，形成單鏈。隨后在降溫復(fù)性過程中，探針的堿基按照__________原則，與染色體上的特定基因序列形成較穩(wěn)定的雜交分子。圖中兩條姐妹染色單體中最多可有__________條熒光標記的DNA片段。,(3)A、B、C分別代表不同來源的一個染色體組，已知AA和BB中各有一對同源染色體可被熒光探針標記。若植物甲(AABB)與植物乙(AACC)雜交，則其F1有絲分裂中期的細胞中可觀察到_______個熒光點；在減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細胞中分別可觀察到_________個熒光點。,【解析】本題考查基因工程中工具酶的作用機理、DNA 分子雜交和減數(shù)分裂的相關(guān)知識。(1)由圖1可知，DNA 酶使DN

36、A鏈斷裂，即作用于相鄰脫氧核苷酸之間的磷 酸二酯鍵；DNA合成原料為脫氧核苷酸。(2)通過熱變 性，使DNA堿基對之間的氫鍵斷裂，復(fù)性時能重新形成 氫鍵，并且遵循堿基互補配對原則，形成雜交DNA分 子。兩條姐妹染色單體，含有4條模板鏈，最多可與4 個被標記的DNA鏈結(jié)合形成4個熒光標記雜交DNA分子。,(3)根據(jù)減數(shù)分裂，植物甲(AABB)形成的配子染色體組 成為(AB)，與植物乙(AACC)的配子(AC)受精后，合子 染色體組成為(AABC)，又由于AA和BB中各有一對同源 染色體可被熒光探針標記，則AABC將會有3條染色體被 標記，6條染色單體可以觀察到6個熒光點。AABC減數(shù) 分裂時，A

37、A兩個染色體組可以正常聯(lián)會，并且同源染 色體分離，減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細胞分別獲,得一個A染色體組，而B染色體組內(nèi)的染色體隨機進入兩個子細胞，因此其中一個子細胞含有A和B染色體組內(nèi)2條能被標記的染色體，標記4個染色單體、可以看到4個熒光點，另一個子細胞只含有A中1條能被標記的染色體，2個染色單體可以觀察到2個熒光點。,答案：(1)磷酸二酯脫氧核苷酸 (2)氫堿基互補配對4 (3)62和4,2.(2015荊州模擬)口蹄疫是由RNA病毒引起的一種偶蹄目動物傳染病?？茖W家嘗試利用轉(zhuǎn)基因番茄生產(chǎn)口蹄疫疫苗(其主要成分是該病毒的一種結(jié)構(gòu)蛋白VP1)，過程如下圖所示。請據(jù)圖回答下列問題：,(1)若要

38、檢測轉(zhuǎn)化成功的番茄植株，除檢測標記基因的產(chǎn)物外，還可采用____________技術(shù)，檢測目的基因在番茄體內(nèi)是否轉(zhuǎn)錄。 (2)在該過程中，研究人員首先獲取了目的基因，并采用PCR技術(shù)，對目的基因進行擴增。該技術(shù)需要的條件是：引物、酶、原料和________；然后構(gòu)建基因表達載體?；虮磉_載體中，除了具有目的基因、啟動子和終止子之外，還需具有____________________。,(3)圖示代表的過程所運用的遺傳學原理是________________。,【解析】(1)若要檢測轉(zhuǎn)化成功的番茄植株，除檢測標記基因的產(chǎn)物外，還可采用分子雜交技術(shù)，檢測目的基因在番茄體內(nèi)是否轉(zhuǎn)錄。(2)利用PCR技

39、術(shù)對目的基因進行擴增，其過程中需要的條件是：引物、酶、原料和模板；然后構(gòu)建基因表達載體。基因表達載體中，除了具有目的基因、啟動子和終止子之外，還需具有標記基因。(3)圖示代表基因工程，基因工程運用了基因重組的遺傳學原理。,答案：(1)分子雜交 (2)模板標記基因 (3)基因重組,3.(2015威海模擬)科學家將人的生長激素基因與某種細菌(不含抗生素抗性基因)的DNA分子進行重組，并成功地在該細菌中得以表達(如下圖)。請據(jù)圖分析回答：,(1)細菌是理想的受體細胞，這是因為它__________ _______________________。 (2)質(zhì)粒A與目的基因結(jié)合時，首先需要用______

40、___ __________酶將質(zhì)粒切開“缺口”，然后用_______ _____________酶將質(zhì)粒與目的基因“縫合”起來。,(3)若將細菌B先接種在含有________的培養(yǎng)基上能生長，說明該細菌中已經(jīng)導(dǎo)入外源質(zhì)粒，但不能說明外源質(zhì)粒是否成功插入目的基因；若將細菌B再重新接種在含有________的培養(yǎng)基上不能生長，則說明細菌B中已經(jīng)導(dǎo)入了插入目的基因的重組質(zhì)粒。,【解析】(1)細菌具有繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)相對 較少等優(yōu)點，因此是基因工程中的理想的受體細胞。 (2)構(gòu)建基因表達載體時，需先用限制酶分別切割目的 基因和載體，再用DNA連接酶將兩者連接起來。(3)質(zhì) 粒A和重組質(zhì)粒中都

41、有完整的抗氨芐青霉素基因，因此 細菌有氨芐青霉素抗性說明該細菌中已經(jīng)導(dǎo)入外源質(zhì) 粒，但不能說明外源質(zhì)粒是否成功插入目的基因；重,組質(zhì)粒中四環(huán)素抗性基因內(nèi)插入了目的基因，不能表達，因此細菌對四環(huán)素無抗性則說明細菌B中已經(jīng)導(dǎo)入了插入目的基因的重組質(zhì)粒。 答案：(1)繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少 (2)限制性核酸內(nèi)切DNA連接 (3)氨芐青霉素四環(huán)素,考點三基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程 【核心知識通關(guān)】 1.基因工程的應(yīng)用： (1)乳腺生物反應(yīng)器。 優(yōu)點：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取等。,操作過程：獲取目的基因構(gòu)建基因表達載體顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中形成早期胚胎將胚胎移植到受體動物子宮內(nèi)發(fā)育

42、成轉(zhuǎn)基因動物在雌性個體中目的基因表達，從分泌的乳汁中提取所需蛋白質(zhì)。,(2)基因工程藥品。 生產(chǎn)方式：利用基因工程培育“工程菌”來生產(chǎn)藥品。 a.“工程菌”：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達的菌類細胞株系，如含有人胰島素基因的大腸桿菌菌株、含有抗蟲基因的土壤農(nóng)桿菌菌株等。,b.通過基因工程生產(chǎn)的藥品，從化學成分上分析都應(yīng)該是蛋白質(zhì)類。 成果：生產(chǎn)出細胞因子、_____、疫苗、激素等。,抗體,(3)基因診斷。 方法：________________(即DNA探針法)。 主要過程： 將互補的雙鏈DNA解旋 獲得單鏈DNA片段 ,DNA分子雜交技術(shù),用同位素、熒光分子或化學發(fā)光催化劑標記單

43、鏈DNA片段 引入待檢測的DNA樣品中 檢測DNA樣品,(4)基因治療。 方法：基因置換、基因修復(fù)、基因增補、基因失活等。,類型。 a._____基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細胞進行培養(yǎng)，然后在體外完成轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)，如腺苷酸脫氨酶基因的轉(zhuǎn)移。 b._____基因治療：用基因工程的方法，直接向人體組織細胞中轉(zhuǎn)移基因的方法。,體外,體內(nèi),2.蛋白質(zhì)工程： (1)目標：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白 質(zhì)結(jié)構(gòu)進行_________。 (2)操作手段：基因修飾或_________。,分子設(shè)計,基因合成,(3)設(shè)計流程：,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),氨基酸序列,脫氧核

44、苷酸序列,功能,【特別提醒】 有關(guān)基因工程應(yīng)用的四個易錯點 (1)動物基因工程主要是為了改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，而不是為了產(chǎn)生體型巨大的個體。 (2)Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并無毒性，進入昆蟲消化道被分解成多肽后產(chǎn)生毒性。,(3)青霉素是青霉菌產(chǎn)生的，不是通過基因工程產(chǎn)生的。 (4)并非所有個體都可作為乳腺生物反應(yīng)器。操作成功的應(yīng)該是雌性個體，個體本身的繁殖速度較高，泌乳量、蛋白含量等都是應(yīng)該考慮的因素。,【高考模擬精練】 1.(2015全國卷)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運蛋白，由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙

45、氨酸，改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}：,(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)的____________進行改造。 (2)以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得P1基因的途徑有修飾____________基因或合成____________基因。所獲得的基因表達時是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括____________的復(fù)制；以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：_________________________。,(3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過____________和________

46、____，進而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對蛋白質(zhì)的生物____________進行鑒定。 【解題指南】題干關(guān)鍵信息：遺傳信息在不同分子之間的流動。,【解析】本題考查蛋白質(zhì)工程和中心法則的相關(guān)內(nèi)容。 (1)蛋白質(zhì)P1是由蛋白質(zhì)P改變了兩個氨基酸序列得到的，故若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)的氨基酸序列進行改造。,(2)P1基因可以在P基因的基礎(chǔ)上經(jīng)修飾改造而成，也可以根據(jù)氨基酸序列用化學方法合成。中心法則的內(nèi)容為： 包括DNA的復(fù)制、RNA的復(fù)制、遺傳信息由DNARNA、由RNADNA、由RNA蛋白質(zhì)五個過程。,(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑

47、是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。該基因表達后得到相應(yīng)蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是否符合我們的設(shè)計要求，還需要進一步對蛋白質(zhì)的生物功能進行檢測與鑒定。,答案：(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu)) (2)PP1DNA和RNA(或遺傳物質(zhì)) DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯) (3)設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列功能,2.(2015海南高考)在體內(nèi)，人胰島素基因表達可合成出一條稱為前胰島素原的肽鏈，此肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中經(jīng)酶甲切割掉氨基端一段短肽后成為胰島素原，進入高爾基體的胰島素原經(jīng)酶乙切割去除中間片段C后，產(chǎn)生A、B兩條肽鏈

48、，再經(jīng)酶丙作用生成由51個氨基酸殘基組成的胰島素。目前，利用基因工程技術(shù)可大量生產(chǎn)胰島素?；卮鹣铝袉栴}：,(1)人體內(nèi)合成前胰島素原的細胞是____________，合成胰高血糖素的細胞是____________。 (2)可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列，設(shè)計并合成編碼胰島素原的____________序列，用該序列與質(zhì)粒表達載體構(gòu)建胰島素原基因重組表達載體。再經(jīng)過細菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定，即可建立能穩(wěn)定合成____________的基因工程菌。,(3)用胰島素原抗體檢測該工程菌的培養(yǎng)物時，培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng)，菌體有抗原抗體反應(yīng)，則用該工程菌進行工業(yè)發(fā)酵時，應(yīng)從____________中分離、純化胰島

49、素原。胰島素原經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素。,【解題指南】(1)題干關(guān)鍵信息：“基因工程技術(shù)可大量生產(chǎn)胰島素”。 (2)關(guān)鍵知識：基因工程的操作流程、目的基因產(chǎn)物的分離、純化。,【解析】本題主要考查基因工程的有關(guān)內(nèi)容。 (1)由題干信息可知，前胰島素原在細胞內(nèi)經(jīng)加工后成為胰島素，人體合成胰島素的細胞是胰島B細胞，所以合成前胰島素原的細胞也是胰島B細胞；而胰島A細胞合成的激素是胰高血糖素。,(2)真核生物的目的基因可用人工合成的方法合成，可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列，設(shè)計并合成編碼胰島素原的DNA序列(即目的基因)；合成的DNA序列經(jīng)過修飾與質(zhì)粒構(gòu)建胰島素原基因表達載體，導(dǎo)入細菌體內(nèi)，經(jīng)轉(zhuǎn)化后篩選鑒定

50、，最終得到能穩(wěn)定合成胰島素原的基因工程菌。,(3)由題目信息可知，培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng)，菌體有抗原抗體反應(yīng)，所合成的胰島素原存在于菌體內(nèi)，所以用該工程菌進行工業(yè)發(fā)酵時，應(yīng)從菌體中分離、純化胰島素原，經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素。 答案：(1)胰島B細胞胰島A細胞 (2)DNA胰島素原(3)菌體,3.(2016長沙模擬)科學家對鼠源雜交瘤抗體進行改造，生產(chǎn)出效果更好的鼠人嵌合抗體，用于癌癥治療。下圖表示形成鼠人嵌合抗體的過程，據(jù)圖回答：,(1)改造鼠源雜交瘤抗體，生產(chǎn)鼠人嵌合抗體，屬于______________(生物工程)的范疇。 (2)圖示過程是根據(jù)預(yù)期的________________，設(shè)計_

51、_________________，最終必須對__________進行操作，此操作中改變的是__________。,(3)經(jīng)過改造的鼠人嵌合抗體，與鼠源雜交瘤抗體相比較，突出的優(yōu)點是__________________________(從免疫角度考慮)。 (4)上述過程中對科學家來說難度最大的是________ ______________________。,【解析】(1)通過圖示可知鼠人嵌合抗體是通過人工設(shè)計而形成的特定功能的蛋白質(zhì)，其生產(chǎn)過程應(yīng)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。(2)蛋白質(zhì)工程的流程：預(yù)期蛋白質(zhì)的功能設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。(3)從免疫的角度考慮，對人體來說鼠源抗體為抗原，若利用人的抗體與之嵌合，則排斥作用會減輕，對人體的負作用會減小。(4)由于蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易確定，所以成為蛋白質(zhì)工程中最大的障礙。,答案：(1)蛋白質(zhì)工程 (2)嵌合抗體功能嵌合抗體的結(jié)構(gòu)基因堿基對 (3)對人體的不良反應(yīng)減小 (4)設(shè)計嵌合抗體的空間結(jié)構(gòu),