2018版高考生物一輪復(fù)習(xí) 第十一單元 現(xiàn)代生物科技專題 第一講 基因工程學(xué)案 新人教版

第一講基因工程考綱展示1基因工程的誕生()2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))()3.基因工程的應(yīng)用()4.蛋白質(zhì)工程()5.實(shí)驗(yàn)：DNA的粗提取與鑒定6.轉(zhuǎn)基因生物的安全性()7.生物武器對(duì)人類的威脅()授課提示：對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第249頁(yè)一、基因工程的工具1限制性核酸內(nèi)切酶(1)分離于：原核生物中。(2)作用：識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)。2DNA連接酶(1)作用：將雙鏈DNA片段“縫合”起來(lái)，恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(2)種類E·coli DNA連接酶T4DNA連接酶來(lái)源大腸桿菌T4噬菌體特點(diǎn)只“縫合”黏性末端黏性末端和平末端都可“縫合”3.載體(1)條件：能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存；具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)；具有標(biāo)記基因。(2)種類(3)作用：攜帶外源DNA片段進(jìn)入受體細(xì)胞。(4)特點(diǎn)：可在細(xì)胞中自我復(fù)制或整合到染色體DNA上隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。二、基因工程的操作程序1獲取目的基因(1)目的基因：主要指編碼蛋白質(zhì)的基因，也可以是一些具調(diào)控作用的因子。 2基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)基因表達(dá)載體的組成 (3)構(gòu)建過(guò)程3.方法4.三、基因工程的應(yīng)用1轉(zhuǎn)基因生物(1)概念：是指利用基因工程技術(shù)導(dǎo)入外源基因培育出的能夠?qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。(2)優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)用基因工程改良動(dòng)植物品種最突出的優(yōu)點(diǎn)是能打破常規(guī)育種難以突破的物種之間的界限。2基因工程的應(yīng)用(1)動(dòng)物基因工程：用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度從而提高產(chǎn)品產(chǎn)量；用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體等。(2)植物基因工程：培育抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和抗逆轉(zhuǎn)基因植物；利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。(3)基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用基因檢測(cè)的方法來(lái)判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體。(4)基因治療：指利用正?；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法。實(shí)例：ADA基因缺陷癥的基因治療。四、蛋白質(zhì)工程1緣由：基因工程原則上只能產(chǎn)生自然界已存在的蛋白質(zhì)。2基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系。3手段：基因修飾或基因合成。4目的：合成滿足人類生產(chǎn)和生活需求的蛋白質(zhì)。5流程：6蛋白質(zhì)工程中通過(guò)對(duì)基因操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)改造的原因(1)改造后的基因可以遺傳給下一代，被改造的蛋白質(zhì)無(wú)法遺傳。(2)對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行直接改造要容易操作，難度要小得多。五、轉(zhuǎn)基因生物的安全性1轉(zhuǎn)基因成果 (1)工程菌DNA重組微生物。(2)基因制藥。(3)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生物反應(yīng)器。(4)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。2安全性問(wèn)題(1)食物安全：滯后效應(yīng)(產(chǎn)生毒性蛋白質(zhì))、新的過(guò)敏原、營(yíng)養(yǎng)成分改變。(2)生物安全：生物入侵，破壞生物多樣性。(3)環(huán)境安全：破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和人類生活環(huán)境。3理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)(1)需要正確的社會(huì)輿論導(dǎo)向，趨利避害，不能因噎廢食。(2)制定符合本國(guó)利益的政策和法規(guī)，最大限度地保證轉(zhuǎn)基因技術(shù)和產(chǎn)品的安全性。六、禁止生物武器1種類：病菌、病毒、生化毒劑及經(jīng)過(guò)基因重組的致病菌等。2我國(guó)政府態(tài)度：任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲(chǔ)存生物武器，并反對(duì)生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴(kuò)散。1限制酶具有特異性，即一種限制酶只能識(shí)別特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)上切割DNA分子。2DNA連接酶的作用部位是磷酸二酯鍵。3質(zhì)粒是常用的載體，它是一種小型的雙鏈環(huán)狀DNA分子，具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)及標(biāo)記基因。4目的基因的獲取有從基因文庫(kù)中獲取和人工合成兩類方法。5基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因。6目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞常用顯微注射技術(shù)，導(dǎo)入微生物細(xì)胞常用感受態(tài)細(xì)胞法。有關(guān)基因工程的7個(gè)易混易錯(cuò)點(diǎn)(1)在切割目的基因和載體時(shí)用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生相同的末端。(2)將一個(gè)基因從DNA分子上切割下來(lái)，需要切兩處，同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)末端。(3)不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的末端都相同，同一個(gè)DNA分子用不同的限制酶切割，產(chǎn)生的末端一般不相同。(4)限制酶切割位點(diǎn)應(yīng)位于標(biāo)記基因之外，不能破壞標(biāo)記基因，以便進(jìn)行檢測(cè)。(5)基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同?；蚬こ讨械妮d體是DNA分子，能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)；膜上載體是蛋白質(zhì)，與細(xì)胞膜的通透性有關(guān)。(6)基因工程操作過(guò)程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒(méi)有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象。(7)基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子(DNA片段)起始密碼子(位于mRNA)；終止子(DNA片段)終止密碼子(位于mRNA)；基因表達(dá)載體的構(gòu)建是最核心、最關(guān)鍵的一步，在體外進(jìn)行。授課提示：對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第250頁(yè)考點(diǎn)一基因工程的概念與操作工具分析核心考點(diǎn)通關(guān)1基因工程的概念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(優(yōu)點(diǎn))定向改造生物性狀，創(chuàng)造出人類需要的基因產(chǎn)物或生物類型2.“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)(1)識(shí)別序列的特點(diǎn)：呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱。無(wú)論是奇數(shù)個(gè)堿基還是偶數(shù)個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，如，以中心線為軸，兩側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)稱；以為軸，兩側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)稱。(2)切割后末端的種類(3)限制酶的選擇技巧根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點(diǎn)確定限制酶的種類a應(yīng)選擇切割位點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇Pst。b不能選擇切割位點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇Sma。c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 兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切割位點(diǎn))。根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類a所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致，以確保產(chǎn)生相同的末端。b質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)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(huì)破壞標(biāo)記基因；如果所選酶的切割位點(diǎn)不止一個(gè)，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(diǎn)區(qū)，則切割重組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制。3“分子縫合針”DNA連接酶(1)作用：將限制酶切割下來(lái)的DNA片段拼接成DNA分子。(2)類型種類E·coli DNA連接酶T4DNA連接酶來(lái)源大腸桿菌T4噬菌體功能特性只能連接黏性末端可以連接黏性末端和平末端，但連接平末端之間的效率較低相同點(diǎn)都縫合磷酸二酯鍵，如圖：4.載體(1)條件與目的條件目的穩(wěn)定并能復(fù)制目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴(kuò)大 有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)可攜帶多個(gè)或多種外源基因具有特殊的標(biāo)記基因便于重組DNA的鑒定和選擇(2)作用作為運(yùn)載工具，將目的基因?qū)胨拗骷?xì)胞內(nèi)。利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。5DNA連接酶與限制酶的關(guān)系(1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。(2)限制酶不切割自身DNA的原因是該原核生物中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。(3)限制酶是一類酶，而不是一種酶。(4)DNA連接酶起作用時(shí)不需要模板。6限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶等相關(guān)酶的分析比較名稱作用部位作用底物形成產(chǎn)物限制酶磷酸二酯鍵DNA分子帶黏性末端或平末端的DNA片段DNA連接酶磷酸二酯鍵DNA片段重組DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯鍵脫氧核苷酸子代DNA分子熱穩(wěn)定DNA聚合酶磷酸二酯鍵脫氧核苷酸子代DNA分子DNA(水解)酶磷酸二酯鍵DNA分子游離的脫氧核苷酸解旋酶堿基對(duì)間的氫鍵DNA分子脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈RNA聚合酶磷酸二酯鍵核糖核苷酸單鏈RNA分子針對(duì)訓(xùn)練1螢火蟲(chóng)發(fā)光是體內(nèi)熒光素酶催化一系列反應(yīng)所產(chǎn)生的現(xiàn)象。如果熒光素酶存在于植物體內(nèi)，也可使植物體發(fā)光。一直以來(lái)熒光素酶的唯一來(lái)源是從螢火蟲(chóng)腹部提取。但加利福尼亞大學(xué)的一組科學(xué)家成功地通過(guò)轉(zhuǎn)基因工程實(shí)現(xiàn)了將熒光素酶基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi)，并在大腸桿菌體內(nèi)產(chǎn)生熒光素酶。請(qǐng)你根據(jù)已有的知識(shí)回答下列有關(guān)問(wèn)題：(1)在此轉(zhuǎn)基因工程中，目的基因是_，具體操作過(guò)程中如圖所示的黏性末端是由_種限制性核酸內(nèi)切酶作用產(chǎn)生的。(2)將此目的基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi)需要載體的幫助，則作為載體必須具備能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存，以及_(至少答出兩點(diǎn))等條件。(3)在此轉(zhuǎn)基因工程中，將體外重組DNA導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi)，并使其在細(xì)胞內(nèi)_的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)化。最常用的轉(zhuǎn)化方法是首先用Ca2處理大腸桿菌，目的是_。(4)目的基因在受體細(xì)胞是否能轉(zhuǎn)錄出mRNA，可用_技術(shù)來(lái)檢測(cè)；目的基因是否表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì)，除了通過(guò)大腸桿菌是否發(fā)光來(lái)確定外，還可以通過(guò)_特異性反應(yīng)來(lái)判斷。解析：(1)在此轉(zhuǎn)基因工程中，目的基因是熒光素酶基因；圖中所示的黏性末端是由2種限制性核酸內(nèi)切酶作用產(chǎn)生的，其中第一個(gè)和第三個(gè)是由一種限制酶切割產(chǎn)生的，另外兩個(gè)是由另一種限制酶切割產(chǎn)生的。(2)作為基因工程的載體必須具備的條件：要具有限制酶的切割位點(diǎn)；要有標(biāo)記基因(如抗性基因)，以便于重組細(xì)胞的篩選；能在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定存在并復(fù)制；是安全的，對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害，而且要易從供體細(xì)胞分離出來(lái)。(3)基因工程中，將體外重組DNA導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi)，并使其在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)化。最常用的轉(zhuǎn)化方法是首先用Ca2處理大腸桿菌，目的是使大腸桿菌細(xì)胞處于能夠吸收周圍DNA分子的狀態(tài)。(4)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入目的基因，常用DNA分子雜交技術(shù)；檢測(cè)目的基因是否表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì)，常用抗原抗體雜交技術(shù)。答案：(1)熒光素酶基因2(2)具有特定的限制酶切割位點(diǎn)、具有某些標(biāo)記基因(3)維持穩(wěn)定和表達(dá)使大腸桿菌細(xì)胞處于能夠吸收周圍DNA分子的狀態(tài)(或使大腸桿菌處于感受態(tài)細(xì)胞狀態(tài))(4)分子雜交抗原抗體考點(diǎn)二基因工程的操作步驟核心考點(diǎn)通關(guān)1目的基因的獲取(1)直接分離法基因組文庫(kù)與部分基因文庫(kù)基因文庫(kù)類型基因組文庫(kù)部分基因文庫(kù)(cDNA文庫(kù))構(gòu)建基因文庫(kù)的過(guò)程PCR技術(shù)a原理：DNA復(fù)制。b需要條件：模板DNA、引物、四種脫氧核苷酸、熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)。c過(guò)程：DNA受熱變性解旋為單鏈、冷卻后RNA引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合，然后在DNA聚合酶作用下延伸合成互補(bǔ)鏈。(2)人工合成法2基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)基因表達(dá)載體的組成及作用(3)基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程3將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(轉(zhuǎn)化)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程，稱為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵是目的基因整合到受體細(xì)胞染色體基因組中。(1)受體細(xì)胞種類不同，導(dǎo)入方法不同生物種類植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射法轉(zhuǎn)化法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T­DNA上導(dǎo)入農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純?nèi)÷?受精卵)顯微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子(2)基因工程產(chǎn)物不同、選擇的受體細(xì)胞類型也不相同培育轉(zhuǎn)基因植物：受體細(xì)胞可以是受精卵、體細(xì)胞(需經(jīng)植物組織培養(yǎng)成為完整植株)。培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物：受體細(xì)胞為受精卵，若用體細(xì)胞作為受體細(xì)胞，則需經(jīng)核移植技術(shù)培養(yǎng)成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。生產(chǎn)蛋白質(zhì)產(chǎn)品：一般選用大腸桿菌等原核生物作為受體細(xì)胞，因原核生物具有一些其他生物沒(méi)有的特點(diǎn)，如繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等。4目的基因的檢測(cè)與鑒定易混易錯(cuò)基因工程操作過(guò)程中的5個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的：基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)子與終止子之間的部位。(2)基因工程操作過(guò)程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒(méi)有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象：第一步存在逆轉(zhuǎn)錄法獲得DNA，第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象，第四步存在檢測(cè)分子水平雜交。(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理：農(nóng)桿菌易感染植物細(xì)胞，并將其Ti質(zhì)粒上的T­DNA轉(zhuǎn)移并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上。(4)標(biāo)記基因的種類和作用：標(biāo)記基因的作用篩選、檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。常見(jiàn)的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因(表達(dá)產(chǎn)物為帶顏色的物質(zhì))等。(5)受體細(xì)胞的選擇：受體細(xì)胞常用植物受精卵或體細(xì)胞(經(jīng)組織培養(yǎng))、動(dòng)物受精卵(一般不用體細(xì)胞)、微生物(大腸桿菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素則必須用真核生物酵母菌(需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌)；一般不用支原體，原因是它營(yíng)寄生生活；一定不能用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞，原因是它無(wú)細(xì)胞核，也沒(méi)有核糖體等細(xì)胞器，不能合成蛋白質(zhì)。針對(duì)訓(xùn)練2(2017·寧夏固原中學(xué)月考)科學(xué)家通過(guò)基因工程，將蘇云金芽孢桿菌的Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)入到普通棉株細(xì)胞內(nèi)，并成功實(shí)現(xiàn)了表達(dá)，從而培育出了能抗棉鈴蟲(chóng)的棉花植株抗蟲(chóng)棉。其過(guò)程大致如圖所示：(1)基因工程的操作程序主要包括四個(gè)步驟，其核心是_。(2)獲取Bt毒蛋白基因的方法一般有_、_等。(3)Ti質(zhì)粒是農(nóng)桿菌中的一種質(zhì)粒，其上有T­DNA，把目的基因插入Ti質(zhì)粒的T­DNA中是利用了T­DNA的_特點(diǎn)。Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)入普通棉株細(xì)胞內(nèi)并成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)的過(guò)程，在基因工程中稱為_(kāi)。(4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法很多，在該題中涉及的方法是_。(5)一個(gè)基因表達(dá)載體的組成必須有_等。(6)目的基因能否在棉花植株體內(nèi)維持和表達(dá)其遺傳特性的關(guān)鍵是_。這需要通過(guò)檢測(cè)才能知道，檢測(cè)采用的方法是_。若從個(gè)體水平如何檢測(cè)？_。解析：基因工程一般包括四個(gè)基本操作步驟，其中基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心。一個(gè)基因表達(dá)載體的組成必須有啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因和目的基因。獲取目的基因的方法有三種：從基因文庫(kù)中獲取目的基因、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因、通過(guò)DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成等。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的過(guò)程，稱為轉(zhuǎn)化。將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞一般采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，還有基因槍法、花粉管通道法等，農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是利用了Ti質(zhì)粒的T­DNA的可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體DNA分子上的特點(diǎn)。目的基因是否插入至受體細(xì)胞的染色體DNA分子上，是目的基因能否在棉花植株內(nèi)維持和表達(dá)其遺傳特性的關(guān)鍵。檢測(cè)目的基因是否成功導(dǎo)入的方法有兩類，一是從分子水平通過(guò)DNA分子雜交技術(shù)或抗原抗體雜交技術(shù)進(jìn)行鑒定，二是從個(gè)體水平通過(guò)抗蟲(chóng)的接種實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。答案：(1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(2)從基因文庫(kù)中獲取目的基因、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因、通過(guò)DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成等(任意兩個(gè)均可)(3)可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體DNA分子上轉(zhuǎn)化(4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法(5)啟動(dòng)子、終止子、目的基因和標(biāo)記基因(四者缺一不可)(6)目的基因是否插入至受體細(xì)胞的染色體DNA分子上DNA分子雜交技術(shù)進(jìn)行抗蟲(chóng)的接種實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)三基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程核心考點(diǎn)通關(guān)一、基因工程的應(yīng)用1植物基因工程外源基因類型及舉例成果舉例抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物抗蟲(chóng)基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因抗蟲(chóng)水稻、抗蟲(chóng)棉、抗蟲(chóng)玉米抗病轉(zhuǎn)基因植物(1)抗病毒基因：病毒外殼蛋白基因、病毒復(fù)制酶基因；(2)抗真菌基因：幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因抗病毒煙草、抗病毒小麥抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗逆基因：調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因抗鹽堿和抗干旱的煙草、抗寒番茄、抗除草劑的大豆和玉米改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植物優(yōu)良性狀基因：必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄成熟的基因、與植物花青素代謝有關(guān)的基因高賴氨酸玉米、耐儲(chǔ)存番茄、新花色矮牽牛2.動(dòng)物基因工程外源基因類型及舉例成果舉例提高生長(zhǎng)速度的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物外源生長(zhǎng)激素基因轉(zhuǎn)基因鯉魚改善畜產(chǎn)品品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物腸乳糖酶基因乳汁中含乳糖較少的轉(zhuǎn)基因牛生產(chǎn)藥物的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物藥用蛋白基因乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子轉(zhuǎn)基因動(dòng)物具有乳腺生物反應(yīng)器作器官移植供體的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物外源的抑制抗原決定基因表達(dá)的調(diào)節(jié)因子或除去供體的抗原決定基因無(wú)免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因豬3.基因治療與基因診斷基因治療基因診斷原理基因重組及基因表達(dá)DNA分子雜交方法將正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，以達(dá)到治療疾病的目的制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合分析雜交帶情況，判斷患者是否出現(xiàn)了基因異常或攜帶病原體進(jìn)展臨床實(shí)驗(yàn)臨床應(yīng)用易混易錯(cuò)(1)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類細(xì)胞株系一般稱為“工程菌”，而青霉素是誘變后的高產(chǎn)青霉菌產(chǎn)生的，不是通過(guò)基因工程改造的工程菌產(chǎn)生的。(2)用基因工程生產(chǎn)的藥品，從化學(xué)成分上分析都應(yīng)該是蛋白質(zhì)類。(3)動(dòng)物基因工程的實(shí)施主要是為了改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，不是為了產(chǎn)生體型巨大的個(gè)體。(4)并非所有個(gè)體都可作為乳腺生物反應(yīng)器，制備乳腺生物反應(yīng)器通常是針對(duì)雌性個(gè)體進(jìn)行的操作。二、蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別原理中心法則的逆推、中心法則基因重組過(guò)程預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列合成DNA表達(dá)出蛋白質(zhì)獲取目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品(基因的異體表達(dá))結(jié)果生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程基因工程中所利用的某些酶需要通過(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造 針對(duì)訓(xùn)練3干擾素是動(dòng)物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當(dāng)困難，如果將其分子中的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，就可以在70 條件下保存半年，給廣大患者帶來(lái)了福音。(1)蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關(guān)鍵，依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，讓動(dòng)物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”：(2)基因工程和蛋白質(zhì)工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)_的蛋白質(zhì)，不一定符合_的需要。而蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過(guò)_或_，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行_，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。(3)蛋白質(zhì)工程實(shí)施的難度很大，原因是蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的_結(jié)構(gòu)。(4)對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)？_。原因是_。解析：(1)蛋白質(zhì)工程的基本流程為根據(jù)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能，設(shè)計(jì)出預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列，合成相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列。(2)蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是通過(guò)對(duì)基因改造或基因合成，制造自然界不存在的、符合人們生產(chǎn)和生活需要的蛋白質(zhì)。(3)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，很難根據(jù)預(yù)期功能來(lái)預(yù)測(cè)出空間結(jié)構(gòu)。(4)基因控制蛋白質(zhì)的合成，對(duì)基因的改造相當(dāng)于間接改造了蛋白質(zhì)。答案：(1)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)有的氨基酸序列相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在人類生產(chǎn)和生活基因修飾基因合成改造(3)空間(或高級(jí))(4)應(yīng)該從對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)的改造首先，任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因也就是改造了蛋白質(zhì)，并且改造過(guò)的蛋白質(zhì)可以通過(guò)改造過(guò)的基因遺傳給下一代。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過(guò)的蛋白質(zhì)分子還是無(wú)法遺傳；其次，對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接進(jìn)行改造要容易操作，難度要小得多授課提示：對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第254頁(yè)練全國(guó)高考真題知考查重點(diǎn)1(2016·高考全國(guó)卷)某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用BamH酶切后，與用BamH酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌。結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有_(答出兩點(diǎn)即可)，而作為基因表達(dá)載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動(dòng)子和終止子。(2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是_；并且_和_的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是_。在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落，還需使用含有_的固體培養(yǎng)基。(3)基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA復(fù)制所需的原料來(lái)自于_。解析：(1)質(zhì)粒作為載體應(yīng)具備的基本條件有：能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因、含有一至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)等。(2)由題意可知，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞中均不含有氨芐青霉素抗性基因，所以在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上均不能生長(zhǎng)。質(zhì)粒載體上含有氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因，插入了目的基因的重組質(zhì)粒中僅含有氨芐青霉素抗性基因，所以含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的細(xì)胞均能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，但前者可以在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)而后者不能，所以可用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基篩選出含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落。(3)噬菌體屬于病毒，病毒增殖過(guò)程中所需的原料、酶等均來(lái)自于受體細(xì)胞。答案：(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長(zhǎng)含有質(zhì)粒載體含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或答含有重組質(zhì)粒)二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長(zhǎng)四環(huán)素(3)受體細(xì)胞2(2016·高考全國(guó)卷)圖(a)中的三個(gè)DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三種限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列與切割位點(diǎn)，圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoR、Sau3A的切點(diǎn)是唯一的)。 AATTC GATCC GATCCTTAAG CCTAGG CTAG 圖(a)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問(wèn)題：(1)經(jīng)BamH酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被_酶切后的產(chǎn)物連接，理由是_。(2)若某人利用圖(b)所示的表達(dá)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(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有_，不能表達(dá)的原因是_。(3)DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段連接起來(lái)的酶，常見(jiàn)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)分析圖(a)可知，限制酶Sau3A與BamH切割DNA后形成的黏性末端相同，故經(jīng)這兩種酶切割得到的產(chǎn)物可以用DNA連接酶進(jìn)行連接。(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，為保證目的基因能在宿主細(xì)胞中成功表達(dá)，目的基因應(yīng)插入在啟動(dòng)子和終止子之間，據(jù)此可判斷甲、丙均不符合要求，目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄。(3)常見(jiàn)的DNA連接酶有E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶，其中T4DNA連接酶既能連接黏性末端又能連接平末端。答案：(1)Sau3A兩種酶切割后產(chǎn)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(dòng)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(zhuǎn)錄(3)E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶T4DNA連接酶3(2015·高考全國(guó)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(yùn)蛋白，由305個(gè)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(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?wèn)題：(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對(duì)蛋白質(zhì)的_進(jìn)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(dá)時(shí)是遵循中心法則的，中心法則的全部?jī)?nèi)容包括_的復(fù)制；以及遺傳信息在不同分子之間的流動(dòng)，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(guò)_和_，進(jìn)而確定相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對(duì)蛋白質(zhì)的生物_進(jìn)行鑒定。解析：(1)蛋白質(zhì)的功能與結(jié)構(gòu)相關(guān)，若要改變蛋白質(zhì)的功能，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。(2)確定目的基因的堿基序列后，可通過(guò)對(duì)現(xiàn)有基因進(jìn)行改造或者重新合成來(lái)獲得目的基因。中心法則的內(nèi)容包括遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄和翻譯。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過(guò)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和推測(cè)氨基酸序列，進(jìn)而確定相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列。獲得蛋白質(zhì)之后要對(duì)蛋白質(zhì)的生物功能進(jìn)行鑒定。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(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測(cè)氨基酸序列功能4(2014·高考新課標(biāo)全國(guó)卷)植物甲具有極強(qiáng)的耐旱性，其耐旱性與某個(gè)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?wèn)題：(1)理論上，基因組文庫(kù)含有生物的_基因；而cDNA文庫(kù)中含有生物的_基因。(2)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(kù)，再?gòu)闹衉出所需的耐旱基因。(3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌，并通過(guò)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入植物_的體細(xì)胞中，經(jīng)過(guò)一系列的過(guò)程得到再生植株。要確認(rèn)該耐旱基因是否在再生植株中正確表達(dá)，應(yīng)檢測(cè)此再生植株中該基因的_，如果檢測(cè)結(jié)果呈陽(yáng)性，再在田間試驗(yàn)中檢測(cè)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(shí)，則可推測(cè)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”)。解析：(1)基因組文庫(kù)包含某種生物的全部基因，cDNA文庫(kù)又稱為部分基因文庫(kù)，含有生物的部分基因。(2)植物甲基因組文庫(kù)中有該種植物的全部基因，從中可篩選出耐旱基因。(3)植物乙的耐旱性低，所以植物乙體細(xì)胞作為受體細(xì)胞；要確定耐旱基因是否正確表達(dá)，應(yīng)檢測(cè)該基因的表達(dá)產(chǎn)物，對(duì)于個(gè)體水平的檢測(cè)，應(yīng)在干旱的田間進(jìn)行試驗(yàn)，檢測(cè)植物乙耐旱性是否得到了提高。(4)將耐旱基因看作A，不耐旱基因看作a，Aa×Aa耐旱與不耐旱數(shù)量比為31，則耐旱基因整合到了同源染色體的一條上。答案：(1)全部部分(2)篩選 (3)乙表達(dá)產(chǎn)物耐旱性(4)同源染色體的一條上練各地市模擬知命題熱點(diǎn)5(2017·吉林長(zhǎng)春質(zhì)量檢測(cè))2,4­D作為除草劑在農(nóng)田中大量使用，研究人員認(rèn)為它是某種淋巴癌的致病因子。為降低2,4­D的危害，科研人員通過(guò)基因工程技術(shù)構(gòu)建了能高效降解2,4­D的基因工程菌。請(qǐng)回答：(1)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常會(huì)使用_濃度2,4­D對(duì)麥田進(jìn)行除草，在殺死雜草的同時(shí)卻不會(huì)對(duì)小麥生長(zhǎng)造成損害，原因是_。(2)從被2,4­D污染的土壤中得到能降解2,4­D的細(xì)菌，從該細(xì)菌中提取RNA，構(gòu)建_文庫(kù)，進(jìn)一步獲得目的基因。(3)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的過(guò)程：目的基因DNA受熱變性后解旋為單鏈，引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合，然后在_作用下進(jìn)行延伸，如此重復(fù)循環(huán)多次，使目的基因的數(shù)量呈_形式擴(kuò)增。(4)一個(gè)基因表達(dá)載體的組成中要有標(biāo)記基因，標(biāo)記基因的作用是為了鑒別受體細(xì)胞中_。欲知基因工程成功與否，需要進(jìn)行_水平的檢測(cè)，有時(shí)還需進(jìn)行_水平的鑒定。解析：(1)2,4­D是生長(zhǎng)素類似物，利用不同植物對(duì)其敏感程度不同，可用其除去麥田雜草。(2)從工程菌中提取RNA構(gòu)建的基因文庫(kù)是部分基因文庫(kù)(cDNA文庫(kù))。(3)PCR技術(shù)用熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)延伸，多次循環(huán)呈指數(shù)(2n)增長(zhǎng)。(4)標(biāo)記基因的作用是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因。欲知基因工程成功與否，需要進(jìn)行分子水平的檢測(cè)，有時(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。答案：(1)高不同植物對(duì)2,4­D的敏感程度不同(2)cDNA(部分基因)(3)熱穩(wěn)定DNA聚合酶(或Taq)指數(shù)(4)是否含有目的基因分子個(gè)體生物學(xué)(個(gè)體)授課提示：對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第371頁(yè)一、選擇題1(2017·河北滄州模擬)如圖表示從蘇云金芽孢桿菌分離出殺蟲(chóng)晶體蛋白基因(簡(jiǎn)稱Bt基因)及形成轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物的圖解。請(qǐng)分析回答：(1)寫出b過(guò)程的表達(dá)式_。(2)人工合成目的基因的方法有：_；_。(3)將目的基因和載體(質(zhì)粒)結(jié)合的工具酶有_酶和_酶。(4)科學(xué)家計(jì)劃從哺乳動(dòng)物的乳汁中提取某種抗體，應(yīng)將控制抗體合成的基因?qū)朐摲N動(dòng)物的_中，導(dǎo)入基因成功表達(dá)的標(biāo)志是_。解析：應(yīng)用基因工程技術(shù)從蘇云金芽孢桿菌中提取殺蟲(chóng)晶體蛋白基因(目的基因)導(dǎo)入棉花細(xì)胞中形成轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉。Bt基因的表達(dá)使棉花細(xì)胞中合成了原毒素，使采食棉花的昆蟲(chóng)中毒死亡。要使某種動(dòng)物的乳汁中含有某種抗體，目的基因一般導(dǎo)入受精卵中。則由此受精卵發(fā)育成的哺乳動(dòng)物的所有體細(xì)胞中都含有目的基因。檢測(cè)導(dǎo)入基因是否成功表達(dá)的標(biāo)志是看目的基因的產(chǎn)物蛋白質(zhì)，棉花細(xì)胞中檢測(cè)出Bt基因合成殺蟲(chóng)晶體蛋白是基因成功表達(dá)的標(biāo)志。答案：(1)Bt基因mRNA原毒素(晶體蛋白)(2)以目的基因的mRNA為模板反轉(zhuǎn)錄為單鏈DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合成雙鏈DNA依照蛋白質(zhì)的氨基酸序列，通過(guò)密碼子推算出基因序列，然后直接合成目的基因(3)限制性核酸內(nèi)切DNA連接(4)受精卵動(dòng)物乳汁中含此種抗體2根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問(wèn)題：(1)cDNA文庫(kù)屬于_基因文庫(kù)，其構(gòu)建方法是：用某種生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的_反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的cDNA片段，與_連接后儲(chǔ)存在一個(gè)受體菌群中。(2)切割DNA分子的工具是_，它能使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的_斷開(kāi)，形成黏性末端或平末端。(3)基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類。既可以“縫合”黏性末端，又可以“縫合”平末端的是_DNA連接酶。(4)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞采用最多的方法是_；如果受體細(xì)胞是大腸桿菌，需要用_處理細(xì)胞，使之成為感受態(tài)細(xì)胞，才能吸收DNA分子。解析：(1)基因文庫(kù)包括基因組文庫(kù)和部分基因文庫(kù)如cDNA文庫(kù)。cDNA文庫(kù)構(gòu)建的方法是：用某種生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的cDNA片段，與載體連接后儲(chǔ)存在一個(gè)受體菌群中。(2)切割DNA分子的工具是限制酶，它作用的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵。限制酶切割DNA后形成黏性末端或平末端。(3)基因工程中所使用的DNA連接酶有E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶兩類，前者只可“縫合”黏性末端，后者既可以“縫合”黏性末端，又可以“縫合”平末端。(4)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；如果受體細(xì)胞是大腸桿菌，需要用Ca2處理細(xì)胞，使之成為感受態(tài)細(xì)胞，才能吸收DNA分子。答案：(1)部分mRNA載體(2)限制性核酸內(nèi)切酶磷酸二酯鍵(3)T4(4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法Ca23回答以下有關(guān)基因工程的知識(shí)：(1)獲取目的基因時(shí)，可從基因文庫(kù)中直接提取，而基因文庫(kù)包括_和_，其中要用到反轉(zhuǎn)錄技術(shù)的是_。(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，用限制酶切割質(zhì)粒載體可產(chǎn)生“”的片段，該限制酶識(shí)別的核苷酸序列是_，用限制酶切割含有目的基因的DNA，兩種酶切割DNA產(chǎn)生的末端能拼接在一起，則限制酶必須具有_的特點(diǎn)。(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞時(shí)，如果受體細(xì)胞是水稻(單子葉植物)細(xì)胞，則常用的方法是_；如果受體細(xì)胞是大腸桿菌，則需要用鈣離子處理，處理后的細(xì)胞具有_的特點(diǎn)。(4)檢測(cè)與鑒定目的基因時(shí)，檢測(cè)目的基因在真核細(xì)胞中能否穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是_。鑒定目的基因是否成功表達(dá)，除了分子水平檢測(cè)外，還可以從_水平進(jìn)行鑒定。解析：cDNA文庫(kù)中的DNA是由mRNA經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄酶催化合成的；一個(gè)完整的基因表達(dá)載體包括啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因、目的基因和復(fù)制原點(diǎn)等；將目的基因?qū)雴巫尤~植物細(xì)胞內(nèi)常用的方法是基因槍法。答案：(1)基因組文庫(kù)部分基因文庫(kù)(如cDNA文庫(kù))cDNA文庫(kù)(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與限制酶切割產(chǎn)生的相同(3)基因槍法容易從周圍環(huán)境吸收DNA分子(4)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體上是否插入了目的基因(生物)個(gè)體4(2017·內(nèi)蒙古鄂爾多斯模擬)下圖是從酵母菌中獲取某植物需要的控制某種酶合成的基因的流程，結(jié)合所學(xué)知識(shí)及相關(guān)信息回答下列問(wèn)題：(1)圖中cDNA文庫(kù)_(填“大于”“小于”或“等于”)基因組文庫(kù)。(2)過(guò)程提取的DNA需要_的切割，B過(guò)程是_。(3)為在短時(shí)間內(nèi)大量獲得目的基因，可用_擴(kuò)增的方法，其原理是_。(4)目的基因獲取之后，需要進(jìn)行_，其組成必須有_以及標(biāo)記基因等，此步驟是基因工程的核心。(5)將該目的基因?qū)肽畴p子葉植物細(xì)胞，常采用的方法是_，其能否在此植物體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是_，可以用_技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。(6)如果要想使該酶活性更強(qiáng)或具有更強(qiáng)的耐受性，需要對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，這要通過(guò)蛋白質(zhì)工程。首先要設(shè)計(jì)預(yù)期的_，再推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列，找到相對(duì)應(yīng)的_。(7)除植物基因工程碩果累累之外，在動(dòng)物基因工程、基因工程藥物和基因治療等方面也取得了顯著成果，請(qǐng)列舉出至少兩方面的應(yīng)用：_。解析：(1)cDNA文庫(kù)為部分基因文庫(kù)，它小于代表該物種全部基因的基因組文庫(kù)。(2)過(guò)程是提取目的基因，可用限制性核酸內(nèi)切酶切割，B過(guò)程是以mRNA為模板合成DNA，即逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程。(3)獲取目的基因的方法包括直接分離法、人工合成法及用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因等。PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的原理是DNA復(fù)制。(4)目的基因和載體結(jié)合形成重組質(zhì)粒被稱為基因表達(dá)載體的構(gòu)建，基因表達(dá)載體包括啟動(dòng)子、目的基因、標(biāo)記基因、終止子、復(fù)制原點(diǎn)等。(5)將目的基因?qū)腚p子葉植物細(xì)胞常用的方法為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，目的基因?qū)牒罂捎肈NA分子雜交技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。(6)設(shè)計(jì)新的蛋白質(zhì)，對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造需要用蛋白質(zhì)工程。首先要對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再推斷蛋白質(zhì)應(yīng)有的氨基酸序列，然后推斷對(duì)應(yīng)的目的基因的堿基序列，最終合成目的基因。(7)基因工程在醫(yī)學(xué)方面具有重要作用，如基因診斷、基因治療、生產(chǎn)基因工程藥物等。答案：(1)小于(2)限制酶逆轉(zhuǎn)錄(3)PCR技術(shù)DNA復(fù)制(4)基因表達(dá)載體的構(gòu)建啟動(dòng)子、終止子、目的基因(復(fù)制原點(diǎn)可不答)(5)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法目的基因是否整合到植物細(xì)胞的染色體上DNA分子雜交(6)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸序列(7)乳腺生物反應(yīng)器；體外基因治療復(fù)合型免疫缺陷綜合征(其他合理答案也可)5為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開(kāi)發(fā)利用備受關(guān)注。我國(guó)科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。(1)獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性核酸內(nèi)切酶作用于圖中的_(填“a”或“b”)處，DNA連接酶作用于_(填“a”或“b”)處。(2)將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和_法。(3)由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用_技術(shù)，該技術(shù)的核心是_和_。(4)為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的_作探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)，又要用_方法從個(gè)體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。解析：(1)根據(jù)題意和圖示分析可知：a處為磷酸二酯鍵，b處為氫鍵。限制酶主要從原核生物中分離純化出來(lái)，能夠識(shí)別雙鏈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(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂。DNA連接酶連接的是兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。所以限制性核酸內(nèi)切酶作用于圖中的a處，DNA連接酶作用于a處。(2)將重組DNA分子導(dǎo)入植物受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法。(3)由導(dǎo)入目的基因的植物細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用植物組織培養(yǎng)，利用植物細(xì)胞的全能性，通過(guò)脫分化形成愈傷組織，再通過(guò)再分化形成新的植株。(4)要確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，需要用放射性同位素標(biāo)記的目的基因作探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)；又要用一定濃度的鹽水澆灌方法從個(gè)體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。答案：(1)aa(2)基因槍(3)植物組織培養(yǎng)脫分化(去分化)再分化(4)耐鹽基因(目的基因)一定濃度鹽水澆灌(植株移栽到鹽堿地中)6農(nóng)業(yè)科技工作者在煙草中找到了一抗病基因，現(xiàn)擬采用基因工程技術(shù)將該基因轉(zhuǎn)入棉花，培育抗病棉花品系。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)要獲得該抗病基因，可采用_、_等方法。為了能把該抗病基因轉(zhuǎn)入到棉花細(xì)胞中，常用的載體是_。(2)要使載體與該抗病基因連接，首先應(yīng)使用_進(jìn)行切割。假如載體被切割后，得到的分子末端序列為，則能與該載體連接的抗病基因分子末端是()A.B.C. D.(3)切割完成后，采用_將載體與該抗病基因連接，連接后得到的DNA分子稱為_(kāi)。(4)再將連接得到的DNA分子導(dǎo)入農(nóng)桿菌，然后用該農(nóng)桿菌去_棉花細(xì)胞，利用植物細(xì)胞具有的_性進(jìn)行組織培養(yǎng)，從培養(yǎng)出的植株中_出抗病的棉花。(5)該抗病基因在棉花細(xì)胞中表達(dá)的產(chǎn)物是()A淀粉 B脂類C蛋白質(zhì) D核酸(6)轉(zhuǎn)基因棉花獲得的_是由該表達(dá)產(chǎn)物來(lái)體現(xiàn)的。解析：獲得抗病基因常用的方法是從細(xì)胞中直接分離目的基因或根據(jù)mRNA堿基順序和蛋白質(zhì)的氨基酸序列人工合成目的基因；在基因工程中，常用的載體是質(zhì)粒；可以先用同一種限制性核酸內(nèi)切酶把目的基因和載體切開(kāi)，使二者產(chǎn)生相同的黏性末端；再用DNA連接酶將載體和目的基因連接起來(lái)，構(gòu)成重組DNA分子；用已導(dǎo)入重組DNA分子的農(nóng)桿菌感染棉花細(xì)胞，并用組織培養(yǎng)的方法把這樣的棉花細(xì)胞培育成植株，從中篩選出有抗病性狀的棉花；最后進(jìn)行鑒定，可將普通棉和抗病棉花同時(shí)讓病毒感染，觀察其表現(xiàn)即可。答案：(1)從細(xì)胞中分離化學(xué)方法人工合成Ti質(zhì)粒(2)限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)A(3)DNA連接酶重組DNA(4)感染全能篩選(選擇)(5)C(6)抗病性狀7轉(zhuǎn)基因動(dòng)物可以作為生物反應(yīng)器來(lái)生產(chǎn)某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、珍貴藥物等。請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)，將下面培育轉(zhuǎn)基因牛的操作程序補(bǔ)充完整。(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體：在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)常要用到_兩種工具酶。一個(gè)基因表達(dá)載體的組成，除目的基因外，還必須有_以及標(biāo)記基因等，其中標(biāo)記基因的作用是_。(2)體外受精獲得受精卵：將采集的精子經(jīng)_處理后與處于_期的卵子結(jié)合形成受精卵。判斷卵子是否受精的重要標(biāo)志是_。(3)將目的基因?qū)胧芫眩和ǔ２捎胈技術(shù)將目的基因?qū)胧芫选?4)早期胚胎培養(yǎng)：哺乳動(dòng)物胚胎的培養(yǎng)液成分一般比較復(fù)雜，除一些無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營(yíng)養(yǎng)成分，以及_等物質(zhì)。當(dāng)胚胎發(fā)育到_階段時(shí)，可進(jìn)行胚胎移植。(5)胚胎移植：在胚胎移植前要對(duì)接受胚胎的受體母牛進(jìn)行_處理。移植后，還要對(duì)受體母牛進(jìn)行妊娠檢查。解析：(1)基因工程中常用的兩種工具酶是限制酶和DNA連接酶。一個(gè)基因表達(dá)載體的組成，除目的基因外，還必須有啟動(dòng)子、終止子以及標(biāo)記基因等。(2)采集的精子經(jīng)獲能處理后才能與處于減數(shù)第二次分裂中期的卵子結(jié)合形成受精卵。(3)常采用顯微注射法將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞。(4)哺乳動(dòng)物胚胎培養(yǎng)需要“兩鹽”(無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)鹽)、“兩素”(激素和維生素)、“兩酸”(核苷酸和氨基酸)和動(dòng)物血清等。牛的胚胎一般要發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段才可以進(jìn)行移植。(5)胚胎移植時(shí)要對(duì)受體動(dòng)物進(jìn)行同期發(fā)情處理。答案：(1)限制酶、DNA連接酶啟動(dòng)子、終止子鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)(2)獲能減數(shù)第二次分裂中在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體 (3)顯微注射(4)動(dòng)物血清桑椹胚或囊胚(5)同期發(fā)情8(2017·安徽合肥模擬)基因敲除是應(yīng)用DNA重組原理發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)?！盎蚯贸?