（選考）2021版新高考生物一輪復習 第十單元 生物技術與工程 第34講 基因工程學案 新人教版

第34講基因工程考點1基因工程的操作工具1基因工程的概念2限制性核酸內切酶(限制酶)3DNA連接酶4載體1(選修3 P6“尋根問底”改編)DNA連接酶和DNA聚合酶的作用相同嗎？試簡要說明。答案：不相同。DNA連接酶連接的是兩個DNA片段，而DNA聚合酶連接的是單個的脫氧核苷酸。2(選修3 P6“旁欄思考題”)想一想，具備什么條件才能充當“分子運輸車”？答案：能自我復制、有一個或多個限制酶切割位點、有標記基因及對受體細胞無害等。1(2018·高考北京卷)用Xho和Sal兩種限制性核酸內切酶分別處理同一DNA片段，酶切位點及酶切產物分離結果如圖。以下敘述不正確的是()A圖1中兩種酶識別的核苷酸序列不同B圖2中酶切產物可用于構建重組DNAC泳道中是用Sal處理得到的酶切產物D圖中被酶切的DNA片段是單鏈DNA解析：選D。不同的限制酶識別序列不同，A項正確；限制酶切割的產物可用于構建重組DNA，B項正確；泳道顯示四個條帶，是Sal 處理后的酶切產物的電泳結果，泳道顯示三個條帶，是Xho 處理后的酶切產物的電泳結果，C項正確；限制酶的作用特點是識別特定DNA序列，并在DNA兩條鏈特定部位切割產生黏性末端或平末端，D項錯誤。2(高考全國卷)圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoR 、BamH 和Sau3A 三種限制性內切酶的識別序列與切割位點，圖(b)為某種表達載體的示意圖(載體上的EcoR 、Sau3A 的切點是唯一的)。根據基因工程的有關知識，回答下列問題：(1)經BamH 酶切后得到的目的基因可以與上述表達載體被_酶切后的產物連接，理由是_。(2)若某人利用圖(b)所示的表達載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子，如圖(c)所示。這三種重組子中，不能在宿主細胞中表達目的基因產物的有_，不能表達的原因是_。(3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶，常見的有_和_，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是_。解析：(1)由題圖(a)可知，盡管BamH 和Sau3A 兩種限制酶的識別位點不相同，但兩種酶切割后產生的DNA片段具有相同的黏性末端，故被BamH 酶切后得到的目的基因可以與題圖(b)中表達載體被Sau3A 酶切后的產物連接。(2)運載體上的啟動子和終止子具有調控目的基因表達的作用，由于甲和丙的目的基因分別插入在啟動子的上游和終止子的下游，故這兩個運載體上的目的基因都不能被轉錄和翻譯。(3)常見的DNA連接酶是E·coli DNA連接酶和T4DNA連接酶，但作用有所差別，T4DNA連接酶既能連接黏性末端又能連接平末端，而E·coli DNA連接酶只能連接黏性末端。答案(1)Sau3A 兩種酶切割后產生的片段具有相同的黏性末端(2)甲和丙甲中目的基因插入在啟動子的上游，丙中目的基因插入在終止子的下游，二者的目的基因均不能被轉錄(3)E·coli DNA連接酶T4DNA連接酶T4DNA連接酶1限制酶的選擇技巧(1)根據目的基因兩端的限制酶切割位點確定限制酶的種類應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部的限制酶，如圖甲不能選擇Sma。為避免目的基因和質粒的自身環(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粒，如圖甲也可選擇用Pst和EcoR兩種限制酶(但要確保質粒上也有這兩種酶的切割位點，如圖乙)。(2)根據質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，以確保產生相同的黏性末端。質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構，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，若丟失的片段含復制起點區(qū)，則切割重組后的片段進入受體細胞后不能進行自主復制。2載體上標記基因的標記原理載體上的標記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉入的受體細胞沒有抵抗相關抗生素的能力。當含有抗生素抗性基因的載體進入受體細胞后，抗性基因在受體細胞內表達，使受體細胞能夠抵抗相應抗生素，所以在受體細胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以篩選出轉入載體的受體細胞，原理如下圖所示：1(2020·江蘇南京、鹽城模擬)下列關于生物學中常見的幾種酶的敘述，正確的是()ADNA連接酶將目的基因的黏性末端與載體的黏性末端之間的堿基黏合B用限制性核酸內切酶從質粒上切下一個目的基因需消耗4個水分子CTaq酶是PCR儀擴增DNA分子時常用的一種耐高溫的DNA連接酶D在解離根尖分生區(qū)細胞時加入纖維素酶有利于提高解離的效果解析：選B。黏性末端與黏性末端之間的互補配對的堿基自動形成氫鍵，DNA連接酶催化形成磷酸二酯鍵，A錯誤；切下一個目的基因需要打開2個切口，水解4個磷酸二酯鍵，故需消耗4個水分子，B正確；Taq酶是耐高溫的DNA聚合酶，C錯誤；對根尖分生區(qū)細胞進行解離時用解離液處理，不需要纖維素酶，D錯誤。2(不定項)下列有關基因工程相關工具的敘述，正確的是()A限制酶能識別并切割DNA任意序列BDNA連接酶與Taq酶的作用位點不同C沒有與目的基因重組的質粒也可以進入受體細胞D使用質粒載體可以避免目的基因在受體內被分解解析：選CD。限制酶具有特異性，能識別DNA上特定序列并切割；DNA連接酶與Taq酶的作用位點都是磷酸二酯鍵；進入受體細胞的有普通質粒和重組質粒；質粒的特點之一是能夠在宿主細胞內穩(wěn)定存在，故將目的基因與質粒重組可以避免目的基因在受體內被分解。3(不定項)下列物質或過程可能影響磷酸二酯鍵數目變化的是()A限制性核酸內切酶B構建基因表達載體C遺傳信息的翻譯D染色體的結構變異解析：選ABD。DNA中含有磷酸二酯鍵，限制性核酸內切酶可以斷裂磷酸二酯鍵，使磷酸二酯鍵數目減少，A符合題意；構建基因表達載體指將目的基因與運載體連接，磷酸二酯鍵數目會增加，B符合題意；遺傳信息的翻譯產物是蛋白質，不涉及磷酸二酯鍵數目的變化，C不符合題意；染色體包括DNA和蛋白質，染色體的結構變異分為染色體片段的缺失、重復、易位、倒位，其中缺失、重復、易位會導致DNA片段的數目改變，則磷酸二酯鍵數目會發(fā)生變化，D符合題意。4(2020·山東章丘檢測)人體的細胞內含有抑制癌癥發(fā)生的p53基因，生物技術可對此類基因的變化進行檢測。(1)目的基因的獲取方法通常包括_、利用PCR技術擴增目的基因和_。(2)已知限制酶E識別序列為CCGG，若用限制酶E分別完全切割正常人和患者的p53基因部分區(qū)域(見上圖)，那么正常人的會被切成_個片段，而患者的則被切割成長度為_對堿基和_對堿基的兩個片段。解析：(1)目的基因的獲取方法通常有從基因文庫中獲取目的基因、利用PCR技術擴增目的基因和通過化學方法人工合成目的基因三種。(2)正常人p53基因部分區(qū)域有兩個限制酶E的識別序列，完全切割后可產生三個片段，患者p53基因部分區(qū)域中有一個限制酶E的識別序列發(fā)生突變，這樣患者就只有一個限制酶E的識別序列，切割后產生兩個片段，分別為290170460(對)堿基和220對堿基。答案：(1)從基因文庫中獲取目的基因通過化學方法人工合成目的基因(2)34602205(2021·預測)下圖所示為pBR322質粒，其中ampr(氨芐青霉素抗性基因)和tetr(四環(huán)素抗性基因)為標記基因，ori為復制原點，其他均為限制酶及其識別位點，并且每種限制酶都只有一個。pBR322質粒是基因工程較常用的運載體?；卮鹣铝邢嚓P問題：(1)制備重組質粒，需要限制酶和_酶。如制備重組質粒時，使用Pvu 切割該質粒，則檢測目的基因是否導入受體細胞，需要在培養(yǎng)基中添加_。(2)該質粒中的BamH識別的核苷酸序列及切割位點為，而Sau3A 識別的核苷酸序列只有4個堿基。若BamH 和Sau3A 分別切割DNA所形成的DNA片段能拼接成一條DNA鏈，則Sau3A 識別的核苷酸序列及切割位點為_。該拼接在一起的DNA片段，_(填“能”“否”或“不一定”)被BamH 識別。(3)與圖示質粒相比，完整的重組質粒中還應有_等三種特殊的DNA片段。將重組質粒導入動、植物細胞的方法分別為_，如受體細胞為大腸桿菌，則該菌經鈣離子處理后，將具備_的特性。解析：(1)基因工程所用的工具酶是限制酶和DNA連接酶。使用Pvu 切割pBR322質粒會破壞ampr(氨芐青霉素抗性基因)而tetr(四環(huán)素抗性基因)不受破壞，所以可用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基來篩選具有目的基因的細胞。(2)據題可知，Sau3A 識別的核苷酸序列及其切割位點為，這樣Sau3A 和BamH 切割DNA時才能形成相同的黏性末端，進而能拼接成一條DNA鏈。重新拼接的核苷酸序列不一定是GGATCC，因此不一定能被BamH 識別，但一定能被Sau3A 識別。(3)一個完整的重組質粒有標記基因、目的基因、啟動子、終止子和復制原點等特殊片段。將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法，而導入動物細胞的方法有顯微注射法。鈣離子處理后的大腸桿菌，將處于感受態(tài)，該狀態(tài)的細胞具有將外界DNA吸入細胞的特性。答案：(1)DNA連接四環(huán)素(2)不一定(3)啟動子、終止子和目的基因顯微注射法，農桿菌轉化法、基因槍法、花粉管通道法(后者答出一個即可) 將外界DNA吸入細胞考點2基因工程的基本操作1目的基因的獲取(1)目的基因：主要指編碼蛋白質的基因，也可以是一些具調控作用的因子。(2)獲取方法2基因表達載體的構建基因工程的核心3將目的基因導入受體細胞項目植物細胞動物細胞微生物細胞常用方法農桿菌轉化法顯微注射法轉化法受體細胞體細胞或受精卵受精卵原核細胞過程將目的基因插入Ti質粒的T­DNA上導入農桿菌侵染植物細胞整合到受體細胞中染色體的DNA上表達基因表達載體顯微注射受精卵發(fā)育新性狀個體Ca2處理細胞感受態(tài)細胞重組表達載體與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸收DNA分子4.目的基因的檢測與鑒定1(2019·高考江蘇卷)下列生物技術操作對遺傳物質的改造，不會遺傳給子代的是()A將胰島素基因表達質粒轉入大腸桿菌，篩選獲得基因工程菌B將花青素代謝基因導入植物體細胞，經組培獲得花色變異植株C將腸乳糖酶基因導入奶牛受精卵，培育出產低乳糖牛乳的奶牛D將腺苷酸脫氨酶基因轉入淋巴細胞后回輸患者，進行基因治療解析：選D。A項、B項和C項均采用了基因工程技術，基因工程依據的原理是基因重組，且參與繁殖的細胞中均含有目的基因，故可遺傳給子代，A項、B項、C項不符合題意；D項也采用了基因工程技術，但只有患者的淋巴細胞中含有目的基因，患者的生殖細胞中不含目的基因，故不能遺傳給子代，D項符合題意。2(2019·高考全國卷)基因工程中可以通過PCR技術擴增目的基因?；卮鹣铝袉栴}：(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以從基因文庫中獲得?；蛭膸彀╛和_。(2)生物體細胞內的DNA復制開始時，解開DNA雙鏈的酶是_。在體外利用PCR技術擴增目的基因時，使反應體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件是_。上述兩個解鏈過程的共同點是破壞了DNA雙鏈分子中的_。(3)目前在PCR反應中使用Taq酶而不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因是_。解析：(1)基因文庫包括基因組文庫和cDNA文庫。(2)生物體細胞內DNA復制開始時是利用解旋酶進行解旋的，而在體外利用PCR技術擴增目的基因時，則是通過加熱至9095 進行解旋的，二者都破壞了堿基對之間的氫鍵。(3)在PCR反應過程中，要加熱至9095 ，所以使用熱穩(wěn)定性高的Taq酶，而不使用在高溫下會失活的大腸桿菌DNA聚合酶。答案：(1)基因組文庫cDNA文庫(2)解旋酶加熱至9095 氫鍵(3)Taq酶熱穩(wěn)定性高，而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活3(2019·高考江蘇卷)圖1是某基因工程中構建重組質粒的過程示意圖，載體質粒P0具有四環(huán)素抗性基因(tetr)和氨芐青霉素抗性基因(ampr)。請回答下列問題： (1)EcoR 酶切位點為，EcoR 酶切出來的線性載體P1為_末端。(2)用Taq DNA聚合酶進行PCR擴增獲得的目的基因片段，其兩端各自帶有一個腺嘌呤脫氧核苷酸。載體P1用酶處理，在兩端各添加了一個堿基為_的脫氧核苷酸，形成P2；P2和目的基因片段在_酶作用下，形成重組質粒P3。(3)為篩選出含有重組質粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板進行篩選，得到A、B、C三類菌落，其生長情況如表(“”代表生長，“”代表不生長)。根據表中結果判斷，應選擇的菌落是_(填表中字母)類，另外兩類菌落質粒導入情況分別是_、_。菌落類型平板類型ABC無抗生素氨芐青霉素四環(huán)素氨芐青霉素四環(huán)素(4)為鑒定篩選出的菌落中是否含有正確插入目的基因的重組質粒，擬設計引物進行PCR鑒定。圖2所示為甲、乙、丙3條引物在正確重組質粒中的相應位置，PCR鑒定時應選擇的一對引物是_。某學生嘗試用圖中另外一對引物從某一菌落的質粒中擴增出了400 bp 片段，原因是_。解析：(1)EcoR 酶切位點在酶所識別序列的中心軸線處，產生的是平末端。(2)DNA連接酶對平末端的連接效率較低，因此通常要將平末端改造成黏性末端后再進行連接。由于目的基因片段的兩端各自帶一個腺嘌呤脫氧核苷酸，根據堿基互補配對原則，處理后的質粒兩端需要各添加一個堿基為胸腺嘧啶的脫氧核苷酸；要將處理后的質粒與目的基因連接起來，需要用DNA連接酶。(3)由于四環(huán)素抗性基因中含有EcoR 酶識別的序列及切割位點，所以形成的重組質粒中四環(huán)素抗性基因已經被破壞，而氨芐青霉素抗性基因正常。根據表中結果可知，A菌落抗氨芐青霉素和四環(huán)素，說明A菌落中導入的是P0質粒；B菌落抗氨芐青霉素而不抗四環(huán)素，說明B菌落中導入的是重組質粒；C菌落既不抗氨芐青霉素，也不抗四環(huán)素，說明C菌落中沒有導入質粒。(4)由于處理后的P0質粒的兩個末端都含一個胸腺嘧啶的脫氧核苷酸，而目的基因片段的兩端各自帶一個腺嘌呤脫氧核苷酸，所以目的基因在和P0質粒連接時可能會出現兩種情況：正向連接和反向連接。分析圖2可知，理論上可以選擇的引物組合有甲和丙、乙和丙兩種情況。如果選擇甲和丙這對引物，則無論目的基因是否正確插入，擴增的片段都是50 bp300 bp100 bp450 bp，不符合要求；如果選擇乙和丙這對引物，正向連接和反向連接后所得結果不同，所以應選擇乙和丙這對引物進行PCR鑒定。如果目的基因和P0質粒反向連接，則引物乙會出現在重組質粒的外側，此時若加入引物甲和乙，則可以擴增出300 bp100 bp400 bp的片段。答案：(1)平(2)胸腺嘧啶(T)DNA連接(3)BA類菌落含有P0C類菌落未轉入質粒(4)乙丙目的基因反向連接1基因組文庫與部分基因文庫的比較項目基因組文庫部分基因文庫(cDNA文庫)構建基因文庫的過程某種生物全部DNA限制酶許多DNA片段分別與載體連接導入受體菌群體某種生物發(fā)育的某個時期的mRNA反轉錄cDNA與載體連接導入受體菌群體其他區(qū)別含某種生物全部基因；有啟動子、有內含子；部分可與其他生物基因交流含該種生物“部分”基因；無啟動子、無內含子；均可與其他生物基因交流2.PCR技術(1)原理：DNA復制。(2)PCR反應過程過程說明圖解變性當溫度上升到90 以上時，雙鏈DNA解聚為單鏈復性溫度下降到50 左右，兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結合延伸72 左右時，Taq 酶有最大活性，可使DNA新鏈由5端向3端延伸(3)結果：上述三步反應完成后，一個DNA分子就變成了兩個DNA分子，隨著重復次數的增多，DNA分子就以2n的指數形式增加。PCR的反應過程都是在PCR擴增儀中完成的。3四類受體細胞的篩選與判定當用相應的限制酶切割了目的基因與載體后，可將二者混合，加入DNA連接酶進行連接反應，用得到的混合物直接轉化受體細胞，其結果有如下四種：上述四類受體細胞中通過“標記基因”(制備的培養(yǎng)基)可區(qū)分出(1)(2)與(3)(4)，而通過DNA分子雜交技術，可進一步區(qū)分(3)與(4)。1農桿菌中的Ti質粒是植物基因工程中常用的載體，下列相關敘述正確的是()ATi質粒是能夠自主復制的單鏈DNA分子BTi質粒中磷酸基團都與兩個脫氧核糖相連接C重組Ti質粒的受體細胞只能是植物愈傷組織細胞DTi質粒上的基因可全部整合到受體細胞染色體上解析：選B。Ti質粒是能夠自主復制的環(huán)狀雙鏈DNA分子，其分子內部的磷酸基團都與兩個脫氧核糖相連接，A錯誤，B正確；重組Ti質粒的受體細胞可以是植物愈傷組織細胞，也可以是植物的其他細胞，C錯誤；農桿菌有Ti質粒，Ti質粒上有一段T­DNA，目的基因可插入Ti質粒上的T­DNA中，從而導入農桿菌，讓農桿菌侵染植物，農桿菌的Ti質粒上的T­DNA片段(內有目的基因)整合到受體細胞的染色體上，即只有Ti質粒上的T­DNA片段(內有目的基因)可整合到受體細胞染色體上，而不是Ti質粒上的全部基因，D錯誤。2(2020·山東省高三等級考模擬)雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)與脫氧核苷三磷酸(dNTP)的結構如圖所示。已知ddNTP按堿基互補配對的方式加到正在復制的子鏈中后，子鏈的延伸立即終止。某同學要通過 PCR 技術獲得被32P 標記且以堿基“C”為末端的、不同長度的子鏈 DNA 片段。在反應管中已經有單鏈模板、引物、DNA 聚合酶和相應的緩沖液等，還需要加入下列哪些原料()dGTP、dATP、dTTP、dCTPdGTP、dATP、dTTP 位32P標記的ddCTP 位32P標記的 ddCTPABCD解析：選A。本題中實驗的目的是獲得32P標記的、不同長度的、以堿基“C”為末端的子鏈DNA片段，因此需要保證PCR反應中子鏈延伸的步驟能夠正常進行，同時用ddNTP使子鏈能在堿基“C”出現的地方停止復制。為了達到上述兩個目的，首先需要加入保證復制正常進行的四種dNTP，故選；其次需要加入ddCTP使子鏈在堿基“C”出現的地方停止復制，由于在復制進行時，位的磷酸基團會脫去，因此ddCTP的標記位點不能選擇位，故選。綜上所述，正確的組合是。3(不定項)利用基因工程技術生產羧酸酯酶(CarE)制劑的流程如圖所示，下列敘述正確的是()A過程需使用逆轉錄酶B過程需使用解旋酶和PCR獲取目的基因C過程使用的感受態(tài)細胞可用NaCl溶液制備D過程可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導入受體細胞解析：選AD。過程表示利用mRNA通過逆轉錄法合成目的基因，逆轉錄過程中需要逆轉錄酶的催化，A正確；過程表示利用PCR技術對目的基因進行擴增，該過程中不需要利用解旋酶，解旋是通過高溫實現的，B錯誤；感受態(tài)細胞法利用的是CaCl2溶液，C錯誤；過程可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導入受體細胞，D正確。4(2020·廣東高三模擬)煙草易受煙草花葉病毒(TMV)感染而大幅度減產。絞股藍細胞中含有抗TMV基因，能抵抗TMV感染，研究人員利用轉基因技術培育出了抗TMV煙草，操作流程如下圖所示。請回答下列問題：(1)過程所用RNA可以從_中獲取。(2)過程可以采用_技術獲得大量目的基因，該技術的實質是_。(3)過程最常用的方法是_，該方法中需將目的基因插入受體細胞的_上。(4)過程所用到的培養(yǎng)基除了卡那霉素之外，還需要加入的特殊物質是_。過程還需要進行基因工程操作步驟中的目的基因的檢測與鑒定，在分子水平上檢驗獲得的煙草能否抗TMV的方法是_。解析：(1)據題圖可知，表示逆轉錄過程，其模板RNA逆轉錄形成的DNA中含有目的基因(抗TMV基因)，因此該RNA可以從絞股藍細胞的細胞質基質中提取。(2)過程表示獲取目的基因的過程，利用PCR技術可以大量擴增目的基因，PCR技術的原理是雙鏈DNA的復制。(3)過程表示將目的基因導入受體細胞的過程，將目的基因導入植物細胞常用農桿菌轉化法，該方法可將目的基因插入受體細胞的染色體DNA上。(4)過程表示植物組織培養(yǎng)過程，此過程需要在培養(yǎng)基中加入植物激素，如細胞分裂素和生長素。過程表示目的基因的檢測與鑒定過程，對于產生的蛋白質可以采用抗原抗體雜交法進行檢驗。答案：(1)絞股藍細胞的細胞質基質(2)PCR(或多聚酶鏈式反應)雙鏈DNA的復制(3)農桿菌轉化法染色體DNA(4)植物激素(或生長素和細胞分裂素)抗原抗體雜交法5(2021·預測)科學家利用植物生產藥用蛋白，研究出了用轉基因馬鈴薯生產人的血清白蛋白的方法。下圖表示EcoR 、BamH 兩種限制酶在質粒上的切割位點，兩種酶識別和切割位點見表?；卮鹣铝邢嚓P問題：限制酶識別序列和切割位點EcoR GAATTCBamH GGATCC(1)該工程中適宜用來切割質粒的限制酶是_，原因是_。(2)獲取血清白蛋白基因可以利用反轉錄法構建的_文庫中獲取，若利用PCR技術擴增血清白蛋白基因，設計引物序列的主要依據是_，還需要在引物的一端加上_序列，以便于后續(xù)的剪切和連接。(3)將目的基因和質粒進行連接后，需先用_處理農桿菌以便將基因表達載體導入馬鈴薯細胞，篩選含有目的基因的細胞需在培養(yǎng)基中添加_。(4)從含有血清白蛋白基因的馬鈴薯細胞中提取血清白蛋白，需通過_過程培養(yǎng)得到愈傷組織，從其中提取有效成分。解析：(1)限制酶切割時必須保證至少一個標記基因的完整性，故不能選擇用EcoR 切割，只能選擇用BamH 切割目的基因和載體。(2)反轉錄法構建的是部分基因(cDNA)文庫，PCR擴增的原理是雙鏈DNA的復制，需要根據目的(血清白蛋白)基因兩端的部分核苷酸序列合成2種引物，還需要在引物一端加上BamH 的識別序列GGATCC，以便于限制酶的切割和DNA連接酶的連接。(3)在農桿菌轉化法中，要在將基因表達載體導入農桿菌細胞前，用Ca2處理農桿菌細胞，使其處于感受態(tài)。然后再讓含目的基因的農桿菌去感染馬鈴薯細胞，進而把目的基因轉入馬鈴薯細胞中，因為基因表達載體中含有抗氨芐青霉素基因，故可以在培養(yǎng)基中加入氨芐青霉素進行篩選。(4)馬鈴薯細胞需要經過脫分化培養(yǎng)至愈傷組織階段，即可提取細胞產物血清白蛋白。答案：(1)BamH 用EcoR 切割會將質粒上的兩個抗性基因都破壞(2)cDNA目的(血清白蛋白)基因兩端的部分核苷酸序列GGATCC(3)Ca2氨芐青霉素(4)脫分化考點3基因工程的應用與蛋白質工程1基因工程的應用(1)(2)(3)(4)2蛋白質工程1(2017·高考全國卷)真核生物基因中通常有內含子，而原核生物基因中沒有，原核生物沒有真核生物所具有的切除內含子對應的RNA序列的機制。已知在人體中基因A(有內含子)可以表達出某種特定蛋白(簡稱蛋白A)?；卮鹣铝袉栴}：(1)某同學從人的基因組文庫中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細胞卻未得到蛋白A，其原因是_。(2)若用家蠶作為表達基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用_作為載體，其原因是_。(3)若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。因為與家蠶相比，大腸桿菌具有_(答出兩點即可)等優(yōu)點。(4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測物質是_(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗為證明DNA是遺傳物質做出了重要貢獻，也可以說是基因工程的先導，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是_。解析：(1)人為真核生物，從人的基因組文庫中獲取的基因A含有內含子，基因A轉錄出的產物中有與內含子對應的RNA序列。大腸桿菌為原核生物，沒有真核生物所具有的切除內含子對應的RNA序列的機制，因此以大腸桿菌作為受體細胞，不能切除內含子對應的RNA序列，無法表達出蛋白A。(2)噬菌體和動物病毒均可作為基因工程的載體，但它們的宿主細胞不同。題中受體為家蠶，是一種昆蟲，因此，選擇昆蟲病毒作為載體；噬菌體的宿主是細菌，不適合作為該實驗的載體。(3)大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)、單細胞、遺傳物質少等優(yōu)點，因此，常作為基因工程的受體細胞。(4)常用抗原抗體雜交的方法檢測目的基因是否表達，故能用于檢測蛋白A的物質為蛋白A的抗體。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗中，S型菌的DNA轉移到了R型菌體內，其對基因工程理論的建立提供的啟示是DNA可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體。答案：(1)基因A有內含子，在大腸桿菌中，其初始轉錄產物中與內含子對應的RNA序列不能被切除，無法表達出蛋白A(2)噬菌體噬菌體的宿主是細菌，而不是家蠶(3)繁殖快、容易培養(yǎng)(4)蛋白A的抗體(5)DNA可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體2(高考全國卷)已知生物體內有一種蛋白質(P)，該蛋白質是一種轉運蛋白，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氨酸，改變后的蛋白質(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，若要改變蛋白質的功能，可以考慮對蛋白質的_進行改造。(2)以P基因序列為基礎，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，中心法則的全部內容包括_的復制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：_。 (3)蛋白質工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預期蛋白質功能出發(fā)，通過_和_，進而確定相對應的脫氧核苷酸序列，據此獲得基因，再經表達、純化獲得蛋白質，之后還需要對蛋白質的生物_進行鑒定。解析：(1)據題可知，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氨酸后，該蛋白質的功能發(fā)生了改變，此過程是通過對構成蛋白質的氨基酸的排列順序進行改造，進而改變了蛋白質的結構，從而改變了蛋白質的功能。(2)在蛋白質工程中，目的基因可以以P基因序列為基礎，對生物體內原有P基因進行修飾，也可以通過人工合成法合成新的P1基因。中心法則的內容如下圖所示：由上圖可知，中心法則的全部內容包括：DNA以自身為模板進行的復制，DNA通過轉錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后RNA通過翻譯將遺傳信息表達成蛋白質；在某些病毒中RNA可自我復制(如煙草花葉病毒等)，在某些病毒中能以RNA為模板逆轉錄合成DNA(如HIV)，這是對中心法則的補充。(3)蛋白質工程的基本途徑是預期蛋白質功能設計預期的蛋白質結構推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核苷酸序列合成DNA表達出蛋白質，經過該過程得到的蛋白質，需要對其生物功能進行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。答案：(1)氨基酸序列(或結構)(其他合理答案也可)(2)PP1DNA和RNA(或遺傳物質)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質(或轉錄、逆轉錄、翻譯)(3)設計蛋白質的結構推測氨基酸序列功能1基因治療基因診斷項目原理操作過程進展基因治療基因表達將正?；驅胗谢蛉毕莸募毎?，以表達出正常性狀來治療(疾病)臨床試驗基因診斷堿基互補配對制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合，分析雜交帶情況臨床應用2.蛋白質工程與基因工程的關系項目區(qū)別與聯(lián)系蛋白質工程基因工程區(qū)別過程預期蛋白質功能設計預期的蛋白質結構推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核苷酸序列獲取目的基因構建基因表達載體將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測與鑒定實質定向改造或生產人類所需的蛋白質定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的類型或生物產品結果可生產自然界沒有的蛋白質只能生產自然界已有的蛋白質聯(lián)系蛋白質工程是在基因工程的基礎上延伸出來的第二代基因工程；基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質工程進行修飾、改造1(2020·江蘇徐州高三月考)中華鱘是地球上最古老的脊椎動物，被稱為“活化石”。研究者試圖通過蛋白質工程改造中華鱘體內的某些蛋白質，使其更加適應現在的水域環(huán)境，以下說法錯誤的是()A該工程可以定向改變蛋白質分子的結構B改造蛋白質是通過改造基因結構而實現的C改造后的中華鱘和現有中華鱘仍是同一物種D改造后的中華鱘的后代不具有改造的蛋白質解析：選D。蛋白質工程可以定向改造蛋白質分子的結構，A正確；改造蛋白質是通過改造基因結構而實現的，B正確；改造后的中華鱘具有新的性狀，但其和現有中華鱘仍是同一物種，C正確；蛋白質工程改造的是基因，基因可以遺傳給子代，因此改造后的中華鱘的后代也具有改造的蛋白質，D錯誤。2(不定項)科學家利用生物技術將人的生長激素基因導入小鼠受精卵的細胞核中，經培育獲得一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中，在醫(yī)學研究及相關疾病治療方面都具有重要意義。下列有關敘述正確的是()A選擇受精卵作為外源基因的受體細胞是因為這種細胞具有全能性B采用DNA分子雜交技術可檢測外源基因在小鼠細胞內是否成功表達C人的生長激素基因能在小鼠細胞內表達，說明遺傳密碼在不同種生物中可以通用D將轉基因小鼠體細胞進行核移植(克隆)，可以獲得多個具有外源基因的后代解析：選ACD。選擇受精卵作為外源基因的受體細胞是因為這種細胞具有全能性，而且全能性最高，A正確；采用DNA分子雜交技術可檢測轉基因生物的DNA上是否插入了目的基因，但不能檢測外源基因在小鼠細胞內是否成功表達，B錯誤；人的生長激素基因能在小鼠細胞內表達，說明遺傳密碼在不同種生物中可以通用，C正確；將轉基因小鼠體細胞進行核移植(克隆)，可以獲得多個具有外源基因的后代，D正確。3(不定項)SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康復后的血清中有抗S蛋白的特異性抗體。研制預防SARS病毒的疫苗簡要的操作流程如下，下列有關敘述正確的是()A步驟所代表的反應過程是逆轉錄B將大量擴增的S基因直接導入大腸桿菌，也能得到表達的S蛋白C步驟和常用的方法分別是農桿菌轉化法和顯微注射法D可用抗原抗體雜交法檢測細胞中是否真正成功表達了病毒S蛋白解析：選AD。分析題圖，圖中步驟表示RNA到DNA的過程，為逆轉錄的過程，A正確；S基因必須先與載體構建成重組載體后，才能導入大腸桿菌，從而表達出S蛋白，B錯誤；步驟是將基因表達載體導入大腸桿菌，此過程常用的方法是用Ca2處理大腸桿菌使之成為感受態(tài)細胞，常用顯微注射法，C錯誤；若檢測S蛋白，則可利用抗原抗體雜交法，若有雜交帶出現，表明S蛋白基因已表達出S蛋白，D正確。4(2020·河南中原名校高三質檢)干旱會影響農作物產量，科學家們對此進行了研究。下圖為用基因探針檢驗某一抗旱植物基因型的原理，相關基因用R和r表示，回答下列問題：(1)在利用PCR技術擴增R或r基因的過程中，利用_可尋找抗旱基因的位置并進行擴增。(2)若被檢植株發(fā)生A現象，不發(fā)生B、C現象。據此推測檢測另一抗旱植物時會發(fā)生_(填“A”“B”或“A或B”)現象。(3)用從基因文庫中獲取目的基因的方法獲取抗旱基因時需要用到限制酶，限制酶能夠識別雙鏈DNA分子中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。(4)經檢測，抗旱基因已經導入煙草細胞，但未檢測出抗旱基因轉錄出的mRNA，從構建基因表達載體的角度推測，最可能的原因是_。(5)要快速繁殖轉基因抗旱煙草植株，目前常用的技術是_，該技術的基本過程是將離體的煙草細胞誘導脫分化形成_，然后再分化出根和芽并發(fā)育成小植株。該技術在作物新品種的培育方面兩個最主要的應用是突變體的利用和_。解析：(1)用PCR技術擴增R或r基因時，需要用引物尋找抗旱基因的位置。(2)被檢植株發(fā)生A現象，不發(fā)生B、C現象，即r探針沒有形成雜交斑，所以被檢植物的基因型應為RR。因此另一抗旱植物的基因型應為RR或Rr，據題圖分析可發(fā)生A或B現象。(3)限制酶能夠識別雙鏈DNA分子中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磷酸二酯鍵斷裂。(4)經檢測，抗旱基因已經導入煙草細胞，但未檢測出抗旱基因轉錄出的mRNA，從構建基因表達載體的角度推測，最可能的原因是基因表達載體上目的基因首端未加入啟動子。(5)植物組織培養(yǎng)技術可快速繁殖抗旱煙草植株，該技術包括脫分化和再分化兩個基本過程，其中先將離體的煙草細胞誘導脫分化形成愈傷組織，然后再分化出根和芽并發(fā)育成小植株。該技術在作物新品種的培育方面兩個最主要的應用是突變體的利用和單倍體育種。答案：(1)引物(2)A或B(3)磷酸二酯鍵(4)基因表達載體上目的基因首端未加入啟動子(5)植物組織培養(yǎng)技術愈傷組織單倍體育種5(2020·安徽宣城模擬)轉基因技術的應用大大提高了動植物的品質，下圖是綠色熒光蛋白轉基因克隆豬培育示意圖，據圖回答下列問題：(1)過程需要的工具酶有_。綠色熒光蛋白基因需要導入成纖維細胞的_上才有可能培育出綠色熒光蛋白轉基因克隆豬。(2)豬胎兒成纖維細胞培養(yǎng)過程中，為了防止培養(yǎng)過程中的污染，通常還要在細胞培養(yǎng)液中添加一定量的_。(3)通過過程將早期胚胎移植到受體母豬體內能存活的原因是_。(4)若是想在短期內獲得更多的相同的綠色熒光蛋白轉基因克隆豬該如何做？_。(5)科學家將反義F3H序列導入康乃馨中，降低了植株中F3H基因的表達量和酶活性，封鎖了花青素合成途徑，獲得了花香物質苯甲酸的釋放量大大增加的轉基因康乃馨。以上說明目的基因除了編碼蛋白質的基因外，還可以是_。將目的基因導入植物細胞常用的方法是_。解析：(1)題圖中過程表示基因表達載體的構建，過程表示超數排卵處理，過程是核移植過程，過程是早期胚胎培養(yǎng)，過程是胚胎移植過程，最后通過妊娠分娩獲得綠色熒光蛋白轉基因克隆豬。構建基因表達載體時，需要的工具酶有限制酶和DNA連接酶。綠色熒光蛋白基因需要導入成纖維細胞的染色體DNA上才有可能培育出綠色熒光蛋白轉基因克隆豬。(2)豬胎兒成纖維細胞培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)液中通常加入抗生素，其目的是防止培養(yǎng)液被污染。(3)早期胚胎移植時，受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應，這為胚胎在受體母豬體內存活提供了可能。(4)來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質，所以將早期胚胎進行胚胎分割移植可以獲得更多相同的綠色熒光蛋白轉基因克隆豬。(5)科學家將反義F3H序列導入康乃馨中，降低了植株中F3H基因的表達量和酶活性，封鎖了花青素合成途徑，獲得了花香物質苯甲酸的釋放量大大增加的轉基因康乃馨。以上說明目的基因除了編碼蛋白質的基因外，還可以是調控作用因子。因為導入的對象是植物細胞，而土壤中的農桿菌易侵染植物細胞，故一般用農桿菌轉化法將目的基因導入植物細胞。答案：(1)限制酶和DNA連接酶染色體DNA(2)抗生素(3)受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(4)對早期胚胎進行分割移植(5)調控作用因子農桿菌轉化法考點4DNA的粗提取與鑒定1實驗原理(1)DNA與蛋白質在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同項目溶解規(guī)律2 mol/L NaCl溶液0.14 mol/L NaCl溶液DNA溶解析出蛋白質NaCl溶液物質的量濃度從2 mol/L逐漸降低的過程中，蛋白質溶解度逐漸增大部分發(fā)生鹽析沉淀溶解(2)DNA不溶于酒精溶液，但是細胞中的某些蛋白質則溶于酒精，利用這一原理可將DNA與蛋白質進一步分離。(3)DNA與二苯胺沸水浴加熱，呈藍色。2操作流程材料的選?。哼x用DNA含量相對較高的生物組織破碎細胞(以雞血為例)：去除雜質：利用DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，通過控制NaCl溶液的濃度去除雜質DNA的析出：將處理后的溶液過濾，加入與濾液體積相等的、冷卻的體積分數為95%的酒精溶液DNA的鑒定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺試劑，混合均勻后將試管置于沸水中加熱5 min，溶液變成藍色DNA的粗提取與鑒定中的“2、4、4”加蒸餾水2次加到血細胞中，使血細胞吸水破裂；加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物質的量濃度下降到0.14 mol/L，使DNA析出用紗布過濾4次過濾血細胞破裂液，得到含細胞核物質的濾液；過濾溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液，取濾液；濾取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)；過濾溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液用NaCl溶液4次加2 mol/L的NaCl溶液，溶解提取的細胞核物質；用0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出；用2 mol/L的NaCl溶液，溶解濾取的DNA黏稠物；用2 mol/L的NaCl溶液，溶解絲狀物用于鑒定DNA1下圖為“DNA粗提取和鑒定”實驗的相關操作，請仔細觀察并分析回答下列問題：(1)操作和都是加入蒸餾水，其目的一樣嗎？_。(2)操作中加入酒精的目的是什么？此時攪拌要注意什么？_。(3)操作中的黏稠物是如何獲取的？加入2 mol/L NaCl的目的是什么？_。答案：(1)不一樣。是使雞血細胞吸水漲破釋放出核物質；是稀釋NaCl溶液使其濃度接近0.14 mol/L，去除溶于低濃度NaCl溶液的雜質(2)中加入酒精的目的是析出DNA，去除其中溶于酒精的雜質。這時候攪拌要沿一個方向，輕緩地進行(3)黏稠物是經過單層紗布過濾獲得的。加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是使DNA再次溶解2實驗中對DNA進行鑒定時，有如下操作。據圖表回答下列問題：試管序號AB1加2 mol/L的NaCl溶液5 mL加2 mol/L的NaCl溶液5 mL2不加加入提取的DNA絲狀物并攪拌3加4 mL二苯胺，混勻加4 mL二苯胺，混勻4沸水浴5 min沸水浴5 min實驗現象_實驗結論_(1)根據上圖，完成表格空白處的實驗內容。(2)對于B試管，完成1、2、3的操作后溶液顏色如何變化？_。(3)在沸水浴中加熱的目的是_，同時說明DNA對高溫有較強的_。(4)A試管在實驗中的作用是_。(5)B試管中溶液顏色的變化程度主要與_有關。解析：A、B兩試管形成對照，B試管中含DNA絲狀物，A試管中不含DNA絲狀物，起對照作用，其他條件均完全相同。本實驗強調反應條件是沸水浴加熱5 min，這樣可加快顏色反應的速度，觀察對比兩試管的顏色時要等到冷卻以后。答案：(1)溶液不變成藍色溶液逐漸變成藍色DNA在沸水浴的情況下遇二苯胺會變成藍色(2)溶液顏色基本不變(3)加快顏色反應速度耐受性(4)對照(5)加入試管中的DNA(絲狀物)的多少易誤警示易錯點1誤認為目的基因的插入位點是“隨機”的點撥目的基因的插入位點不是隨機的，基因表達需要啟動子與終止子的調控，所以目的基因應插入啟動子與終止子之間的部位，若目的基因插入啟動子內部，啟動子將失去原功能。易錯點2誤認為切取目的基因與切取載體時“只能”使用“同一種酶”點撥(1)在獲取目的基因和切割載體時通常用同種限制酶，以獲得相同的黏性末端。但如果用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同時，在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來。(2)為了防止載體或目的基因的黏性末端自己連接即所謂“環(huán)化”，可用不同的限制酶分別處理目的基因和載體，使目的基因兩側及載體上具有兩個不同的黏性末端。易錯點3混淆啟動子與起始密碼子，終止子與終止密碼子，不明確標記基因的作用點撥啟動子起始密碼子，終止子終止密碼子。(1)啟動子：一段有特殊結構的DNA片段，位于基因的首端。它是RNA聚合酶識別、結合的部位。(2)終止子：一段有特殊結構的DNA片段，位于基因的尾端。作用是使轉錄過程停止。(3)起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別控制翻譯過程的啟動和終止。(4)標記基因：一般為抗生素抗性基因或熒光基因等，其作用是鑒別受體細胞中是否含有目的基因(目的基因是否導入成功)，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。易錯點4誤認為基因工程可導致受體細胞或生物產生“新基因”或“新蛋白質”點撥基因工程的實質是“基因重組”，它是將外源基因導入受體細胞，使該基因在受體細胞中表達由于“外源基因”是自然界已存在的“現成”基因，故基因工程并未產生新基因，因此目的基因表達時也未產生新蛋白質，基因工程只不過是讓受體細胞(或生物)實現了“外源基因的表達”。糾錯體驗1在基因工程中，可依據受體細胞的類型及其生理特性來選擇合適的載體，既能高效地攜帶目的基因進入受體細胞，又能方便地進行檢測。已知有以下幾類含有不同標記基因的質粒，不可作為侵入大腸桿菌的載體的是(已知青霉素可殺死細菌，四環(huán)素不能殺死大腸桿菌)()解析：選B。A質粒攜帶的目的基因是否進入大腸桿菌，可用含有青霉素的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，如果大腸桿菌不死亡，說明這些大腸桿菌已含有了A質粒上的標記基因表達出的性狀，進一步說明目的基因已被攜帶進入大腸桿菌細胞內。B質粒作載體導入大腸桿菌，無論大腸桿菌含有抗四環(huán)素基因與否，都能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長，所以不能用于檢測目的基因是否進入大腸桿菌。C和D質粒上的標記基因均可明顯指示目的基因是否進入大腸桿菌細胞內。2為了增加菊花花色類型，研究者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1)，擬將其與質粒(圖2)重組，再借助農桿菌導入菊花中。下列操作