（選考）2021版新高考生物一輪復(fù)習(xí) 第十單元 生物技術(shù)與工程 第34講 基因工程學(xué)案 新人教版

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1、第34講　基因工程 考點(diǎn)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(nèi)切酶(限制酶) 3．DNA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(jiǎn)要說明。 答案：不相同。DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段，而DNA聚合酶連接的是單個(gè)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(dāng)“分子運(yùn)輸車”？ 答案：能自我復(fù)制、有一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)、有標(biāo)記基因及對(duì)受體細(xì)胞無害等。 1．(2018·高考北京卷)用XhoⅠ和SalⅠ兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別處理

2、同一DNA片段，酶切位點(diǎn)及酶切產(chǎn)物分離結(jié)果如圖。以下敘述不正確的是(　　) A．圖1中兩種酶識(shí)別的核苷酸序列不同 B．圖2中酶切產(chǎn)物可用于構(gòu)建重組DNA C．泳道①中是用SalⅠ處理得到的酶切產(chǎn)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(shí)別序列不同，A項(xiàng)正確；限制酶切割的產(chǎn)物可用于構(gòu)建重組DNA，B項(xiàng)正確；泳道①顯示四個(gè)條帶，是Sal Ⅰ處理后的酶切產(chǎn)物的電泳結(jié)果，泳道②顯示三個(gè)條帶，是Xho Ⅰ處理后的酶切產(chǎn)物的電泳結(jié)果，C項(xiàng)正確；限制酶的作用特點(diǎn)是識(shí)別特定DNA序列，并在DNA兩條鏈特定部位切割產(chǎn)生黏性末端或平末端，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．(高考全國卷Ⅲ)

3、圖(a)中的三個(gè)DNA片段上依次表示出了EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ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 Ⅰ、Sau3A Ⅰ的切點(diǎn)是唯一的)。 根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問題： (1)經(jīng)BamH Ⅰ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_________

4、___，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 Ⅰ和Sau3A Ⅰ兩種限制酶的識(shí)別位點(diǎn)不相同，但兩種酶切割后產(chǎn)生的DNA片段具有相同的黏性末端，故被BamH Ⅰ酶切后得到的目的基因可以與題圖(b)中表達(dá)載體被Sau3A Ⅰ酶切后的產(chǎn)物連接。(2)運(yùn)載體上的啟動(dòng)子和終止子具有調(diào)

5、控目的基因表達(dá)的作用，由于甲和丙的目的基因分別插入在啟動(dòng)子的上游和終止子的下游，故這兩個(gè)運(yùn)載體上的目的基因都不能被轉(zhuǎn)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 Ⅰ　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·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(jù)

6、目的基因兩端的限制酶切割位點(diǎn)確定限制酶的種類 ①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PstⅠ。 ②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SmaⅠ。 ③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PstⅠ和EcoRⅠ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)，如圖乙)。 (2)根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類 ①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。 ②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SmaⅠ會(huì)破壞標(biāo)記基因；

7、如果所選酶的切割位點(diǎn)不是一個(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)胞后不能進(jìn)行自主復(fù)制。 2．載體上標(biāo)記基因的標(biāo)記原理 載體上的標(biāo)記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉(zhuǎn)入的受體細(xì)胞沒有抵抗相關(guān)抗生素的能力。當(dāng)含有抗生素抗性基因的載體進(jìn)入受體細(xì)胞后，抗性基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，使受體細(xì)胞能夠抵抗相應(yīng)抗生素，所以在受體細(xì)胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以篩選出轉(zhuǎn)入載體的受體細(xì)胞，原理如下圖所示： 1．(2020·江蘇南京、鹽城模擬)下列關(guān)于生物學(xué)中常見的幾種酶的敘述，正確的是(　　) A．DNA連接酶將目的基因的黏性末端與載體的

8、黏性末端之間的堿基黏合 B．用限制性核酸內(nèi)切酶從質(zhì)粒上切下一個(gè)目的基因需消耗4個(gè)水分子 C．Taq酶是PCR儀擴(kuò)增DNA分子時(shí)常用的一種耐高溫的DNA連接酶 D．在解離根尖分生區(qū)細(xì)胞時(shí)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(bǔ)配對(duì)的堿基自動(dòng)形成氫鍵，DNA連接酶催化形成磷酸二酯鍵，A錯(cuò)誤；切下一個(gè)目的基因需要打開2個(gè)切口，水解4個(gè)磷酸二酯鍵，故需消耗4個(gè)水分子，B正確；Taq酶是耐高溫的DNA聚合酶，C錯(cuò)誤；對(duì)根尖分生區(qū)細(xì)胞進(jìn)行解離時(shí)用解離液處理，不需要纖維素酶，D錯(cuò)誤。 2．(不定項(xiàng))下列有關(guān)基因工程相關(guān)工具的敘述，正確的是(　　) A．限制酶能識(shí)

9、別并切割DNA任意序列 B．DNA連接酶與Taq酶的作用位點(diǎn)不同 C．沒有與目的基因重組的質(zhì)粒也可以進(jìn)入受體細(xì)胞 D．使用質(zhì)粒載體可以避免目的基因在受體內(nèi)被分解 解析：選CD。限制酶具有特異性，能識(shí)別DNA上特定序列并切割；DNA連接酶與Taq酶的作用位點(diǎn)都是磷酸二酯鍵；進(jìn)入受體細(xì)胞的有普通質(zhì)粒和重組質(zhì)粒；質(zhì)粒的特點(diǎn)之一是能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在，故將目的基因與質(zhì)粒重組可以避免目的基因在受體內(nèi)被分解。 3．(不定項(xiàng))下列物質(zhì)或過程可能影響磷酸二酯鍵數(shù)目變化的是(　　) A．限制性核酸內(nèi)切酶 B．構(gòu)建基因表達(dá)載體 C．遺傳信息的翻譯 D．染色體的結(jié)構(gòu)變異 解析：選ABD。DN

10、A中含有磷酸二酯鍵，限制性核酸內(nèi)切酶可以斷裂磷酸二酯鍵，使磷酸二酯鍵數(shù)目減少，A符合題意；構(gòu)建基因表達(dá)載體指將目的基因與運(yùn)載體連接，磷酸二酯鍵數(shù)目會(huì)增加，B符合題意；遺傳信息的翻譯產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，不涉及磷酸二酯鍵數(shù)目的變化，C不符合題意；染色體包括DNA和蛋白質(zhì)，染色體的結(jié)構(gòu)變異分為染色體片段的缺失、重復(fù)、易位、倒位，其中缺失、重復(fù)、易位會(huì)導(dǎo)致DNA片段的數(shù)目改變，則磷酸二酯鍵數(shù)目會(huì)發(fā)生變化，D符合題意。 4．(2020·山東章丘檢測(cè))人體的細(xì)胞內(nèi)含有抑制癌癥發(fā)生的p53基因，生物技術(shù)可對(duì)此類基因的變化進(jìn)行檢測(cè)。 (1)目的基因的獲取方法通常包括_____________________

11、_____、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因和________________________。 (2)已知限制酶E識(shí)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(huì)被切成________個(gè)片段，而患者的則被切割成長(zhǎng)度為________對(duì)堿基和________對(duì)堿基的兩個(gè)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(shù)擴(kuò)增目的基因和通過化學(xué)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(gè)限制酶E的識(shí)別序列，完全切割后可產(chǎn)生三個(gè)片段，患者p53基因部分區(qū)域中有一個(gè)限制酶E的識(shí)別序列發(fā)生突變，這樣患

12、者就只有一個(gè)限制酶E的識(shí)別序列，切割后產(chǎn)生兩個(gè)片段，分別為290＋170＝460(對(duì))堿基和220對(duì)堿基。 答案：(1)從基因文庫中獲取目的基因　通過化學(xué)方法人工合成目的基因　(2)3　460　220 5．(2021·預(yù)測(cè))下圖所示為pBR322質(zhì)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(biāo)記基因，ori為復(fù)制原點(diǎn)，其他均為限制酶及其識(shí)別位點(diǎn)，并且每種限制酶都只有一個(gè)。pBR322質(zhì)粒是基因工程較常用的運(yùn)載體?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題： (1)制備重組質(zhì)粒，需要限制酶和________酶。如制備重組質(zhì)粒時(shí)，使用Pvu Ⅰ切割該質(zhì)粒，則檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，需

13、要在培養(yǎng)基中添加________。 (2)該質(zhì)粒中的BamHⅠ識(shí)別的核苷酸序列及切割位點(diǎn)為，而Sau3A Ⅰ識(shí)別的核苷酸序列只有4個(gè)堿基。若BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ分別切割DNA所形成的DNA片段能拼接成一條DNA鏈，則Sau3A Ⅰ識(shí)別的核苷酸序列及切割位點(diǎn)為________。該拼接在一起的DNA片段，________(填“能”“否”或“不一定”)被BamH Ⅰ識(shí)別。 (3)與圖示質(zhì)粒相比，完整的重組質(zhì)粒中還應(yīng)有________________________等三種特殊的DNA片段。將重組質(zhì)粒導(dǎo)入動(dòng)、植物細(xì)胞的方法分別為__________________，如受體細(xì)胞為大腸桿菌，則該

14、菌經(jīng)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 Ⅰ切割pBR322質(zhì)粒會(huì)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(xì)胞。 (2)據(jù)題可知，Sau3A Ⅰ識(shí)別的核苷酸序列及其切割位點(diǎn)為，這樣Sau3A Ⅰ和BamH Ⅰ切割DNA時(shí)才能形成相同的黏性末端，進(jìn)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 Ⅰ識(shí)別，但一定能被Sau3A Ⅰ識(shí)別。(3)一個(gè)完整的重組質(zhì)粒有標(biāo)記基因、目的基因、啟動(dòng)子

15、、終止子和復(fù)制原點(diǎn)等特殊片段。將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法，而導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)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(xì)胞具有將外界DNA吸入細(xì)胞的特性。 答案：(1)DNA連接　四環(huán)素　(2)　不一定 (3)啟動(dòng)子、終止子和目的基因　顯微注射法，農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法(后者答出一個(gè)即可) 　將外界DNA吸入細(xì)胞 考點(diǎn)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(zhì)的基因，也可以是一些具調(diào)控作用的因子。 (2)獲取方法 2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建——基因工程的核心 3．

16、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 項(xiàng)目 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)胞或受精卵 受精卵 原核細(xì)胞 過程 將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上→導(dǎo)入農(nóng)桿菌→侵染植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞中染色體的DNA上→表達(dá) 基因表達(dá)載體 ↓顯微注射 受精卵 ↓發(fā)育 新性狀個(gè)體 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 4.目的基因的檢測(cè)與鑒定 1．(2019·高考江蘇卷)下列生物技術(shù)操作對(duì)遺傳物質(zhì)的改造，不會(huì)遺傳給子代的是(　　) A．將胰島素基因表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)入大

17、腸桿菌，篩選獲得基因工程菌 B．將花青素代謝基因?qū)胫参矬w細(xì)胞，經(jīng)組培獲得花色變異植株 C．將腸乳糖酶基因?qū)肽膛Ｊ芫?，培育出產(chǎn)低乳糖牛乳的奶牛 D．將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入淋巴細(xì)胞后回輸患者，進(jìn)行基因治療 解析：選D。A項(xiàng)、B項(xiàng)和C項(xiàng)均采用了基因工程技術(shù)，基因工程依據(jù)的原理是基因重組，且參與繁殖的細(xì)胞中均含有目的基因，故可遺傳給子代，A項(xiàng)、B項(xiàng)、C項(xiàng)不符合題意；D項(xiàng)也采用了基因工程技術(shù)，但只有患者的淋巴細(xì)胞中含有目的基因，患者的生殖細(xì)胞中不含目的基因，故不能遺傳給子代，D項(xiàng)符合題意。 2．(2019·高考全國卷Ⅰ)基因工程中可以通過PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因?；卮鹣铝袉栴}： (1)基

18、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(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制開始時(shí)，解開DNA雙鏈的酶是________。在體外利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí)，使反應(yīng)體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件是__________________。上述兩個(gè)解鏈過程的共同點(diǎn)是破壞了DNA雙鏈分子中的________。 (3)目前在PCR反應(yīng)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

19、庫包括基因組文庫和cDNA文庫。(2)生物體細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制開始時(shí)是利用解旋酶進(jìn)行解旋的，而在體外利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí)，則是通過加熱至90～95 ℃進(jìn)行解旋的，二者都破壞了堿基對(duì)之間的氫鍵。(3)在PCR反應(yīng)過程中，要加熱至90～95 ℃，所以使用熱穩(wěn)定性高的Taq酶，而不使用在高溫下會(huì)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90～95 ℃　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(huì)失活 3．(2019·高考江蘇卷)圖1是某基因工程中構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程示意圖，載體質(zhì)粒P0具有四環(huán)素抗性基因(tetr)和氨芐青

20、霉素抗性基因(ampr)。請(qǐng)回答下列問題： (1)EcoR Ⅴ酶切位點(diǎn)為，EcoR Ⅴ酶切出來的線性載體P1為___________末端。 (2)用Taq DNA聚合酶進(jìn)行PCR擴(kuò)增獲得的目的基因片段，其兩端各自帶有一個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸。載體P1用酶處理，在兩端各添加了一個(gè)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(zhì)粒P3。 (3)為篩選出含有重組質(zhì)粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板進(jìn)行篩選，得到A、B、C三類菌落，其生長(zhǎng)情況如表(“＋”代表生長(zhǎng)，“－”代表不生長(zhǎng))。根據(jù)表中結(jié)果判斷，應(yīng)選擇的菌落是________(填表

21、中字母)類，另外兩類菌落質(zhì)粒導(dǎo)入情況分別是________、________。 菌落類型 平板類型　　　　　 A B C 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(zhì)粒，擬設(shè)計(jì)引物進(jìn)行PCR鑒定。圖2所示為甲、乙、丙3條引物在正確重組質(zhì)粒中的相應(yīng)位置，PCR鑒定時(shí)應(yīng)選擇的一對(duì)引物是________。某學(xué)生嘗試用圖中另外一對(duì)引物從某一菌落的質(zhì)粒中擴(kuò)增出了400 bp 片段，原因是________________________________

22、____________。 解析：(1)EcoR Ⅴ酶切位點(diǎn)在酶所識(shí)別序列的中心軸線處，產(chǎn)生的是平末端。(2)DNA連接酶對(duì)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(jìn)行連接。由于目的基因片段的兩端各自帶一個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，處理后的質(zhì)粒兩端需要各添加一個(gè)堿基為胸腺嘧啶的脫氧核苷酸；要將處理后的質(zhì)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 Ⅴ酶識(shí)別的序列及切割位點(diǎn)，所以形成的重組質(zhì)粒中四環(huán)素抗性基因已經(jīng)被破壞，而氨芐青霉素抗性基因正常。根據(jù)表中結(jié)果可知，A菌落抗氨芐青霉素和四環(huán)素，說明A菌落中導(dǎo)入的是P0質(zhì)粒；B

23、菌落抗氨芐青霉素而不抗四環(huán)素，說明B菌落中導(dǎo)入的是重組質(zhì)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(dǎo)入質(zhì)粒。(4)由于處理后的P0質(zhì)粒的兩個(gè)末端都含一個(gè)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(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸，所以目的基因在和P0質(zhì)粒連接時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)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(duì)引物，則無論目的基因是否正確插入，擴(kuò)增的片段都是50 bp＋300 bp＋100 bp＝450 bp，不符合要求；如果選擇乙和丙這對(duì)引物，正向連接和反向連接后所得結(jié)果不同，所以應(yīng)選擇乙和丙這對(duì)引物進(jìn)行PCR鑒定

24、。如果目的基因和P0質(zhì)粒反向連接，則引物乙會(huì)出現(xiàn)在重組質(zhì)粒的外側(cè)，此時(shí)若加入引物甲和乙，則可以擴(kuò)增出300 bp＋100 bp＝400 bp的片段。 答案：(1)平　(2)胸腺嘧啶(T)　DNA連接　(3)B　A類菌落含有P0　C類菌落未轉(zhuǎn)入質(zhì)?！?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(xiàng)目 基因組文庫 部分基因文庫(cDNA文庫) 構(gòu)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(dǎo)入 受體菌群體 某種生物發(fā)育的 某個(gè)時(shí)期的mRNA ↓反轉(zhuǎn)錄 cDNA 與載體↓連接導(dǎo)入 受體菌群體 其他

25、區(qū)別 ①含某種生物全部基因； ②有啟動(dòng)子、有內(nèi)含子； ③部分可與其他生物基因交流 ①含該種生物“部分”基因； ②無啟動(dòng)子、無內(nèi)含子； ③均可與其他生物基因交流 2.PCR技術(shù) (1)原理：DNA復(fù)制。 (2)PCR反應(yīng)過程 過程 說明 圖解 變性 當(dāng)溫度上升到90 ℃以上時(shí)，雙鏈DNA解聚為單鏈 復(fù)性 溫度下降到50 ℃左右，兩種引物通過堿基互補(bǔ)配對(duì)與兩條單鏈DNA結(jié)合 延伸 72 ℃左右時(shí)，Taq 酶有最大活性，可使DNA新鏈由5′端向3′端延伸 (3)結(jié)果：上述三步反應(yīng)完成后，一個(gè)DNA分子就變成了兩個(gè)DNA分子，隨著重復(fù)次數(shù)的增多，D

26、NA分子就以2n的指數(shù)形式增加。PCR的反應(yīng)過程都是在PCR擴(kuò)增儀中完成的。 3．四類受體細(xì)胞的篩選與判定 當(dāng)用相應(yīng)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(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞，其結(jié)果有如下四種： 上述四類受體細(xì)胞中通過“標(biāo)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(shù)，可進(jìn)一步區(qū)分(3)與(4)。 1．農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒是植物基因工程中常用的載體，下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．Ti質(zhì)粒是能夠自主復(fù)制的單鏈DNA分子 B．Ti質(zhì)粒中磷酸基團(tuán)都與兩個(gè)脫氧核糖相連接 C．重組Ti質(zhì)粒的受體

27、細(xì)胞只能是植物愈傷組織細(xì)胞 D．Ti質(zhì)粒上的基因可全部整合到受體細(xì)胞染色體上 解析：選B。Ti質(zhì)粒是能夠自主復(fù)制的環(huán)狀雙鏈DNA分子，其分子內(nèi)部的磷酸基團(tuán)都與兩個(gè)脫氧核糖相連接，A錯(cuò)誤，B正確；重組Ti質(zhì)粒的受體細(xì)胞可以是植物愈傷組織細(xì)胞，也可以是植物的其他細(xì)胞，C錯(cuò)誤；農(nóng)桿菌有Ti質(zhì)粒，Ti質(zhì)粒上有一段T-DNA，目的基因可插入Ti質(zhì)粒上的T-DNA中，從而導(dǎo)入農(nóng)桿菌，讓農(nóng)桿菌侵染植物，農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上的T-DNA片段(內(nèi)有目的基因)整合到受體細(xì)胞的染色體上，即只有Ti質(zhì)粒上的T-DNA片段(內(nèi)有目的基因)可整合到受體細(xì)胞染色體上，而不是Ti質(zhì)粒上的全部基因，D錯(cuò)誤。 2．(2020

28、·山東省高三等級(jí)考模擬)雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)與脫氧核苷三磷酸(dNTP)的結(jié)構(gòu)如圖所示。已知ddNTP按堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式加到正在復(fù)制的子鏈中后，子鏈的延伸立即終止。某同學(xué)要通過 PCR 技術(shù)獲得被32P 標(biāo)記且以堿基“C”為末端的、不同長(zhǎng)度的子鏈 DNA 片段。在反應(yīng)管中已經(jīng)有單鏈模板、引物、DNA 聚合酶和相應(yīng)的緩沖液等，還需要加入下列哪些原料(　　) ①dGTP、dATP、dTTP、dCTP　 ②dGTP、dATP、dTTP ③α 位32P標(biāo)記的ddCTP ④γ 位32P標(biāo)記的 ddCTP A．①③　　 B．①④　　 C．②③　　 D．②④ 解析：選A。本題中

29、實(shí)驗(yàn)的目的是獲得32P標(biāo)記的、不同長(zhǎng)度的、以堿基“C”為末端的子鏈DNA片段，因此需要保證PCR反應(yīng)中子鏈延伸的步驟能夠正常進(jìn)行，同時(shí)用ddNTP使子鏈能在堿基“C”出現(xiàn)的地方停止復(fù)制。為了達(dá)到上述兩個(gè)目的，首先需要加入保證復(fù)制正常進(jìn)行的四種dNTP，故選①；其次需要加入ddCTP使子鏈在堿基“C”出現(xiàn)的地方停止復(fù)制，由于在復(fù)制進(jìn)行時(shí)，γ位的磷酸基團(tuán)會(huì)脫去，因此ddCTP的標(biāo)記位點(diǎn)不能選擇γ位，故選③。綜上所述，正確的組合是①③。 3．(不定項(xiàng))利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)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①需使用逆轉(zhuǎn)錄酶 B．過程②需使用解旋酶和PC

30、R獲取目的基因 C．過程③使用的感受態(tài)細(xì)胞可用NaCl溶液制備 D．過程④可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導(dǎo)入受體細(xì)胞 解析：選AD。過程①表示利用mRNA通過逆轉(zhuǎn)錄法合成目的基因，逆轉(zhuǎn)錄過程中需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化，A正確；過程②表示利用PCR技術(shù)對(duì)目的基因進(jìn)行擴(kuò)增，該過程中不需要利用解旋酶，解旋是通過高溫實(shí)現(xiàn)的，B錯(cuò)誤；感受態(tài)細(xì)胞法利用的是CaCl2溶液，C錯(cuò)誤；過程④可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導(dǎo)入受體細(xì)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(chǎn)。絞股藍(lán)細(xì)胞中含有抗TMV基因，能抵抗TMV感染，研究人員利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育

31、出了抗TMV煙草，操作流程如下圖所示。請(qǐng)回答下列問題： (1)過程①所用RNA可以從____________中獲取。 (2)過程②可以采用_________技術(shù)獲得大量目的基因，該技術(shù)的實(shí)質(zhì)是___________。 (3)過程④最常用的方法是________，該方法中需將目的基因插入受體細(xì)胞的________上。 (4)過程⑤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(zhì)是____________。過程⑥還需要進(jìn)行基因工程操作步驟中的目的基因的檢測(cè)與鑒定，在分子水平上檢驗(yàn)獲得的煙草能否抗TMV的方法是________________________。 解析：(1)據(jù)題圖可

32、知，①表示逆轉(zhuǎn)錄過程，其模板RNA逆轉(zhuǎn)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(lán)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中提取。(2)過程②表示獲取目的基因的過程，利用PCR技術(shù)可以大量擴(kuò)增目的基因，PCR技術(shù)的原理是雙鏈DNA的復(fù)制。(3)過程④表示將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的過程，將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，該方法可將目的基因插入受體細(xì)胞的染色體DNA上。(4)過程⑤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(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素。過程⑥表示目的基因的檢測(cè)與鑒定過程，對(duì)于產(chǎn)生的蛋白質(zhì)可以采用抗原—抗體雜交法進(jìn)行檢驗(yàn)。 答案：(1)絞股藍(lán)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) (2)P

33、CR(或多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))　雙鏈DNA的復(fù)制 (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　染色體DNA (4)植物激素(或生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素)　抗原—抗體雜交法 5．(2021·預(yù)測(cè))科學(xué)家利用植物生產(chǎn)藥用蛋白，研究出了用轉(zhuǎn)基因馬鈴薯生產(chǎn)人的血清白蛋白的方法。下圖表示EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ兩種限制酶在質(zhì)粒上的切割位點(diǎn)，兩種酶識(shí)別和切割位點(diǎn)見表?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題： 限制酶 識(shí)別序列和切割位點(diǎn) EcoR Ⅰ G↓AATTC BamH Ⅰ G↓GATCC (1)該工程中適宜用來切割質(zhì)粒的限制酶是________，原因是_____________________。 (2)獲取血清白蛋白基因可以利用

34、反轉(zhuǎn)錄法構(gòu)建的________文庫中獲取，若利用PCR技術(shù)擴(kuò)增血清白蛋白基因，設(shè)計(jì)引物序列的主要依據(jù)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(zhì)粒進(jìn)行連接后，需先用________處理農(nóng)桿菌以便將基因表達(dá)載體導(dǎo)入馬鈴薯細(xì)胞，篩選含有目的基因的細(xì)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(xì)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(shí)必須保證至少一個(gè)標(biāo)記基因的完

35、整性，故不能選擇用EcoR Ⅰ切割，只能選擇用BamH Ⅰ切割目的基因和載體。(2)反轉(zhuǎn)錄法構(gòu)建的是部分基因(cDNA)文庫，PCR擴(kuò)增的原理是雙鏈DNA的復(fù)制，需要根據(jù)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 Ⅰ的識(shí)別序列GGATCC，以便于限制酶的切割和DNA連接酶的連接。(3)在農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中，要在將基因表達(dá)載體導(dǎo)入農(nóng)桿菌細(xì)胞前，用Ca2＋處理農(nóng)桿菌細(xì)胞，使其處于感受態(tài)。然后再讓含目的基因的農(nóng)桿菌去感染馬鈴薯細(xì)胞，進(jìn)而把目的基因轉(zhuǎn)入馬鈴薯細(xì)胞中，因?yàn)榛虮磉_(dá)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(jìn)行篩選。(4)馬鈴薯細(xì)胞

36、需要經(jīng)過脫分化培養(yǎng)至愈傷組織階段，即可提取細(xì)胞產(chǎn)物血清白蛋白。 答案：(1)BamH Ⅰ　用EcoR Ⅰ切割會(huì)將質(zhì)粒上的兩個(gè)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(diǎn)3　基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程 1．基因工程的應(yīng)用 (1) (2) (3) (4) 2．蛋白質(zhì)工程 1．(2017·高考全國卷Ⅰ)真核生物基因中通常有內(nèi)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(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡(jiǎn)稱蛋白A)。

37、回答下列問題： (1)某同學(xué)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(xì)胞卻未得到蛋白A，其原因是_________________________________________________________________。 (2)若用家蠶作為表達(dá)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?yàn)榕c家蠶相比，大腸桿菌具有__________________________(答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。

38、 (4)若要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測(cè)物質(zhì)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(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，也可以說是基因工程的先導(dǎo)，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(nèi)含子，基因A轉(zhuǎn)錄出的產(chǎn)物中有與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列。大腸桿菌為原核生物，沒有真核生物所具有的

39、切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制，因此以大腸桿菌作為受體細(xì)胞，不能切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列，無法表達(dá)出蛋白A。(2)噬菌體和動(dòng)物病毒均可作為基因工程的載體，但它們的宿主細(xì)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(xì)菌，不適合作為該實(shí)驗(yàn)的載體。(3)大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)，因此，常作為基因工程的受體細(xì)胞。(4)常用抗原—抗體雜交的方法檢測(cè)目的基因是否表達(dá)，故能用于檢測(cè)蛋白A的物質(zhì)為蛋白A的抗體。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，S型菌的DNA轉(zhuǎn)移到了R型菌體內(nèi)，其對(duì)基因工程理論的建立提供的啟示是DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)

40、移到另一種生物個(gè)體。 答案：(1)基因A有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列不能被切除，無法表達(dá)出蛋白A (2)噬菌體　噬菌體的宿主是細(xì)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(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體 2．(高考全國卷Ⅱ)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(duì)蛋白

41、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________________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)

42、的生物________進(jìn)行鑒定。 解析：(1)據(jù)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(zhì)的功能發(fā)生了改變，此過程是通過對(duì)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的排列順序進(jìn)行改造，進(jìn)而改變了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而改變了蛋白質(zhì)的功能。(2)在蛋白質(zhì)工程中，目的基因可以以P基因序列為基礎(chǔ)，對(duì)生物體內(nèi)原有P基因進(jìn)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(nèi)容如下圖所示： 由上圖可知，中心法則的全部?jī)?nèi)容包括：DNA以自身為模板進(jìn)行的復(fù)制，DNA通過轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后RNA通過翻譯將遺傳信息表達(dá)成蛋白質(zhì)；在某些病毒中RNA可自我復(fù)制(如煙草花葉病

43、毒等)，在某些病毒中能以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA(如HIV)，這是對(duì)中心法則的補(bǔ)充。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是預(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)，經(jīng)過該過程得到的蛋白質(zhì)，需要對(duì)其生物功能進(jìn)行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。 答案：(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其他合理答案也可) (2)P　P1　DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))　DNA→RNA、RNA→DNA、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 1．基因治療≠基因診斷 項(xiàng)目 原理 操作過程 進(jìn)展 基因

44、 治療 基因表達(dá) 將正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，以表達(dá)出正常性狀來治療(疾病) 臨床試驗(yàn) 基因 診斷 堿基互補(bǔ)配對(duì) 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(yīng)用 2.蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系 項(xiàng)目 區(qū)別與聯(lián)系 蛋白質(zhì)工程 基因工程 區(qū) 別 過程 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 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，以獲得人類所需的類型或生物產(chǎn)品 結(jié)果 可生產(chǎn)自然界沒

45、有的蛋白質(zhì) 只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì) 聯(lián)系 ①蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程； ②基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)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(dòng)物，被稱為“活化石”。研究者試圖通過蛋白質(zhì)工程改造中華鱘體內(nèi)的某些蛋白質(zhì)，使其更加適應(yīng)現(xiàn)在的水域環(huán)境，以下說法錯(cuò)誤的是(　　) A．該工程可以定向改變蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu) B．改造蛋白質(zhì)是通過改造基因結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的 C．改造后的中華鱘和現(xiàn)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(zhì) 解析：選D。蛋白質(zhì)工程可以定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)

46、，A正確；改造蛋白質(zhì)是通過改造基因結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的，B正確；改造后的中華鱘具有新的性狀，但其和現(xiàn)有中華鱘仍是同一物種，C正確；蛋白質(zhì)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(zhì)，D錯(cuò)誤。 2．(不定項(xiàng))科學(xué)家利用生物技術(shù)將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫芫训募?xì)胞核中，經(jīng)培育獲得一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長(zhǎng)激素并分泌到尿液中，在醫(yī)學(xué)研究及相關(guān)疾病治療方面都具有重要意義。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．選擇受精卵作為外源基因的受體細(xì)胞是因?yàn)檫@種細(xì)胞具有全能性 B．采用DNA分子雜交技術(shù)可檢測(cè)外源基因在小鼠細(xì)胞內(nèi)是否成功表達(dá) C．人的生長(zhǎng)激素基

47、因能在小鼠細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，說明遺傳密碼在不同種生物中可以通用 D．將轉(zhuǎn)基因小鼠體細(xì)胞進(jìn)行核移植(克隆)，可以獲得多個(gè)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(xì)胞是因?yàn)檫@種細(xì)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(shù)可檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因，但不能檢測(cè)外源基因在小鼠細(xì)胞內(nèi)是否成功表達(dá)，B錯(cuò)誤；人的生長(zhǎng)激素基因能在小鼠細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，說明遺傳密碼在不同種生物中可以通用，C正確；將轉(zhuǎn)基因小鼠體細(xì)胞進(jìn)行核移植(克隆)，可以獲得多個(gè)具有外源基因的后代，D正確。 3．(不定項(xiàng))SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康復(fù)后的血清中

48、有抗S蛋白的特異性抗體。研制預(yù)防SARS病毒的疫苗簡(jiǎn)要的操作流程如下，下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．步驟①所代表的反應(yīng)過程是逆轉(zhuǎn)錄 B．將大量擴(kuò)增的S基因直接導(dǎo)入大腸桿菌，也能得到表達(dá)的S蛋白 C．步驟③和⑤常用的方法分別是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和顯微注射法 D．可用抗原—抗體雜交法檢測(cè)細(xì)胞中是否真正成功表達(dá)了病毒S蛋白 解析：選AD。分析題圖，圖中步驟①表示RNA到DNA的過程，為逆轉(zhuǎn)錄的過程，A正確；S基因必須先與載體構(gòu)建成重組載體后，才能導(dǎo)入大腸桿菌，從而表達(dá)出S蛋白，B錯(cuò)誤；步驟③是將基因表達(dá)載體導(dǎo)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(xì)胞，⑤常用顯

49、微注射法，C錯(cuò)誤；若檢測(cè)S蛋白，則可利用抗原—抗體雜交法，若有雜交帶出現(xiàn)，表明S蛋白基因已表達(dá)出S蛋白，D正確。 4．(2020·河南中原名校高三質(zhì)檢)干旱會(huì)影響農(nóng)作物產(chǎn)量，科學(xué)家們對(duì)此進(jìn)行了研究。下圖為用基因探針檢驗(yàn)?zāi)骋豢购抵参锘蛐偷脑恚嚓P(guān)基因用R和r表示，回答下列問題： (1)在利用PCR技術(shù)擴(kuò)增R或r基因的過程中，利用________可尋找抗旱基因的位置并進(jìn)行擴(kuò)增。 (2)若被檢植株發(fā)生A現(xiàn)象，不發(fā)生B、C現(xiàn)象。據(jù)此推測(cè)檢測(cè)另一抗旱植物時(shí)會(huì)發(fā)生________(填“A”“B”或“A或B”)現(xiàn)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(shí)需要用到限制酶，限制酶

50、能夠識(shí)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(gè)核苷酸之間的____________斷開。 (4)經(jīng)檢測(cè)，抗旱基因已經(jīng)導(dǎo)入煙草細(xì)胞，但未檢測(cè)出抗旱基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA，從構(gòu)建基因表達(dá)載體的角度推測(cè)，最可能的原因是____________________________________。 (5)要快速繁殖轉(zhuǎn)基因抗旱煙草植株，目前常用的技術(shù)是__________，該技術(shù)的基本過程是將離體的煙草細(xì)胞誘導(dǎo)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(shù)在作物新品種的培育方面兩個(gè)最主要的應(yīng)用是突變體的利用和___________________。

51、 解析：(1)用PCR技術(shù)擴(kuò)增R或r基因時(shí)，需要用引物尋找抗旱基因的位置。(2)被檢植株發(fā)生A現(xiàn)象，不發(fā)生B、C現(xiàn)象，即r探針沒有形成雜交斑，所以被檢植物的基因型應(yīng)為RR。因此另一抗旱植物的基因型應(yīng)為RR或Rr，據(jù)題圖分析可發(fā)生A或B現(xiàn)象。(3)限制酶能夠識(shí)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(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂。(4)經(jīng)檢測(cè)，抗旱基因已經(jīng)導(dǎo)入煙草細(xì)胞，但未檢測(cè)出抗旱基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA，從構(gòu)建基因表達(dá)載體的角度推測(cè)，最可能的原因是基因表達(dá)載體上目的基因首端未加入啟動(dòng)子。(5)植物組織培養(yǎng)技術(shù)可快速繁殖抗旱煙草植株，該技術(shù)包括脫分化和再分化兩個(gè)基本過程

52、，其中先將離體的煙草細(xì)胞誘導(dǎo)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(shù)在作物新品種的培育方面兩個(gè)最主要的應(yīng)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(dá)載體上目的基因首端未加入啟動(dòng)子　(5)植物組織培養(yǎng)技術(shù)　愈傷組織　單倍體育種 5．(2020·安徽宣城模擬)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用大大提高了動(dòng)植物的品質(zhì)，下圖是綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬培育示意圖，據(jù)圖回答下列問題： (1)過程①需要的工具酶有______。綠色熒光蛋白基因需要導(dǎo)入成纖維細(xì)胞的________上才有可能培育出綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬。 (2)豬胎兒成纖維細(xì)胞

53、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(xì)胞培養(yǎng)液中添加一定量的________。 (3)通過過程⑤將早期胚胎移植到受體母豬體內(nèi)能存活的原因是_________________。 (4)若是想在短期內(nèi)獲得更多的相同的綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬該如何做？ ________________________________________________________________________。 (5)科學(xué)家將反義F3H序列導(dǎo)入康乃馨中，降低了植株中F3H基因的表達(dá)量和酶活性，封鎖了花青素合成途徑，獲得了花香物質(zhì)苯甲酸的釋放量大大增加的轉(zhuǎn)基因康乃馨。以上說明目的基因除了編碼蛋白

54、質(zhì)的基因外，還可以是________________。將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是________________。 解析：(1)題圖中過程①表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建，過程②表示超數(shù)排卵處理，過程③是核移植過程，過程④是早期胚胎培養(yǎng)，過程⑤是胚胎移植過程，最后通過妊娠分娩獲得綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬。構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，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(dǎo)入成纖維細(xì)胞的染色體DNA上才有可能培育出綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬。(2)豬胎兒成纖維細(xì)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(shí)，受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫

55、排斥反應(yīng)，這為胚胎在受體母豬體內(nèi)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(zhì)，所以將早期胚胎進(jìn)行胚胎分割移植可以獲得更多相同的綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬。(5)科學(xué)家將反義F3H序列導(dǎo)入康乃馨中，降低了植株中F3H基因的表達(dá)量和酶活性，封鎖了花青素合成途徑，獲得了花香物質(zhì)苯甲酸的釋放量大大增加的轉(zhuǎn)基因康乃馨。以上說明目的基因除了編碼蛋白質(zhì)的基因外，還可以是調(diào)控作用因子。因?yàn)閷?dǎo)入的對(duì)象是植物細(xì)胞，而土壤中的農(nóng)桿菌易侵染植物細(xì)胞，故一般用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞。 答案：(1)限制酶和DNA連接酶　染色體DNA　(2)抗生素　(3)受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排

56、斥反應(yīng)　(4)對(duì)早期胚胎進(jìn)行分割移植　(5)調(diào)控作用因子　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 考點(diǎn)4　DNA的粗提取與鑒定 1．實(shí)驗(yàn)原理 (1)DNA與蛋白質(zhì)在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同 項(xiàng)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(zhì) NaCl溶液物質(zhì)的量濃度從2 mol/L逐漸降低的過程中，蛋白質(zhì)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(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精，利用這一原理可將DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步分離。 (3)DNA與二苯胺沸水浴加熱，呈藍(lán)色。 2．操作流程 材料的

57、選?。哼x用DNA含量相對(duì)較高的生物組織 破碎細(xì)胞(以雞血為例)： 去除雜質(zhì)：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(zhì) 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?jǐn)?shù)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(lán)色 DNA的粗提取與鑒定中的“2、4、4” 加蒸餾水2次 ①加到血細(xì)胞中，使血細(xì)胞吸水破裂； ②加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度下降到0.14 mol/L，使DNA析出 用紗布過濾4次

58、 ①過濾血細(xì)胞破裂液，得到含細(xì)胞核物質(zhì)的濾液； ②過濾溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液，取濾液； ③濾取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)； ④過濾溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液 用NaCl溶液4次 ①加2 mol/L的NaCl溶液，溶解提取的細(xì)胞核物質(zhì)； ②用0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出； ③用2 mol/L的NaCl溶液，溶解濾取的DNA黏稠物； ④用2 mol/L的NaCl溶液，溶解絲狀物用于鑒定DNA 1．下圖為“DNA粗提取和鑒定”實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作，請(qǐng)仔細(xì)觀察并分析回答下列問題： (1)操作①和④

59、都是加入蒸餾水，其目的一樣嗎？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)操作②中加入酒精的目的是什么？此時(shí)攪拌要注意什么？ ________________________________________________________________________ ______________________________

60、__________________________________________。 (3)操作③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。①是使雞血細(xì)胞吸水漲破釋放出核物質(zhì)；④是稀釋NaCl溶液使其濃度接近0.14 mol/L，去除溶于低濃度NaC

61、l溶液的雜質(zhì) (2)②中加入酒精的目的是析出DNA，去除其中溶于酒精的雜質(zhì)。這時(shí)候攪拌要沿一個(gè)方向，輕緩地進(jìn)行 (3)黏稠物是經(jīng)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(shí)驗(yàn)中對(duì)DNA進(jìn)行鑒定時(shí)，有如下操作。據(jù)圖表回答下列問題： 試管 序號(hào)　　 A B 1 加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 2 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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ____________ ____

62、________ 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ________________________ (1)根據(jù)上圖，完成表格空白處的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 (2)對(duì)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(shí)說明DNA對(duì)高溫有較強(qiáng)的________。 (4)A試管在實(shí)驗(yàn)中的作用是________。 (5)B試管中溶液顏色的變化程度主要與___________________

63、_____有關(guān)。 解析：A、B兩試管形成對(duì)照，B試管中含DNA絲狀物，A試管中不含DNA絲狀物，起對(duì)照作用，其他條件均完全相同。本實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)反應(yīng)條件是沸水浴加熱5 min，這樣可加快顏色反應(yīng)的速度，觀察對(duì)比兩試管的顏色時(shí)要等到冷卻以后。 答案：(1)溶液不變成藍(lán)色　溶液逐漸變成藍(lán)色　DNA在沸水浴的情況下遇二苯胺會(huì)變成藍(lán)色 (2)溶液顏色基本不變 (3)加快顏色反應(yīng)速度　耐受性 (4)對(duì)照 (5)加入試管中的DNA(絲狀物)的多少 [易誤警示] 易錯(cuò)點(diǎn)1　誤認(rèn)為目的基因的插入位點(diǎn)是“隨機(jī)”的 [點(diǎn)撥]　目的基因的插入位點(diǎn)不是隨機(jī)的，基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控，所以目的

64、基因應(yīng)插入啟動(dòng)子與終止子之間的部位，若目的基因插入啟動(dòng)子內(nèi)部，啟動(dòng)子將失去原功能。 易錯(cuò)點(diǎn)2　誤認(rèn)為切取目的基因與切取載體時(shí)“只能”使用“同一種酶” [點(diǎn)撥]　(1)在獲取目的基因和切割載體時(shí)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(shí)，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(cè)及載體上具有兩個(gè)不同的黏性末端。 易錯(cuò)點(diǎn)3　混淆啟動(dòng)子與起始密碼子，終止子與終止密碼子，不明確標(biāo)記基因的作用 [點(diǎn)撥]　啟動(dòng)子≠起始密碼子

65、，終止子≠終止密碼子。 (1)啟動(dòng)子：一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端。它是RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合的部位。 (2)終止子：一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端。作用是使轉(zhuǎn)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(dòng)和終止。 (4)標(biāo)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(xì)胞中是否含有目的基因(目的基因是否導(dǎo)入成功)，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。 易錯(cuò)點(diǎn)4　誤認(rèn)為基因工程可導(dǎo)致受體細(xì)胞或生物產(chǎn)生“新基因”或“新蛋白質(zhì)” [點(diǎn)撥]　基因工程的實(shí)質(zhì)是“基因重組”，它是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞，使該基因在受體細(xì)胞中

66、表達(dá)——由于“外源基因”是自然界已存在的“現(xiàn)成”基因，故基因工程并未產(chǎn)生新基因，因此目的基因表達(dá)時(shí)也未產(chǎn)生新蛋白質(zhì)，基因工程只不過是讓受體細(xì)胞(或生物)實(shí)現(xiàn)了“外源基因的表達(dá)”。 [糾錯(cuò)體驗(yàn)] 1．在基因工程中，可依據(jù)受體細(xì)胞的類型及其生理特性來選擇合適的載體，既能高效地?cái)y帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞，又能方便地進(jìn)行檢測(cè)。已知有以下幾類含有不同標(biāo)記基因的質(zhì)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(xì)菌，四環(huán)素不能殺死大腸桿菌)(　　) 解析：選B。A質(zhì)粒攜帶的目的基因是否進(jìn)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(zhì)粒上的標(biāo)記基因表達(dá)出的性狀，進(jìn)一步說明目的基因已被攜帶進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)。B質(zhì)粒作載體導(dǎo)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(zhǎng)，所以不能用于檢測(cè)目的基因是否進(jìn)入大腸桿菌。C和D質(zhì)粒上的標(biāo)記基因均可明顯指示目的基因是否進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)。 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(zhì)粒(圖2)重組，再借助農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花中。 下列操作