（江蘇專版）2019版高考生物一輪復習 專題26 基因工程課件.ppt

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1、專題26 基因工程,高考生物 (江蘇專用),考點1基因工程的工具與操作程序 1.(2014江蘇單科,23,3分)下列關(guān)于基因工程技術(shù)的敘述,錯誤的是(多選)() A.切割質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶均特異性地識別6個核苷酸序列 B.PCR反應(yīng)中溫度的周期性改變是為了DNA聚合酶催化不同的反應(yīng) C.載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標記基因 D.抗蟲基因即使成功地插入到植物細胞染色體上也未必能正常表達,五年高考,A組自主命題江蘇卷題組,答案ABC限制酶的識別序列多為6個核苷酸,也有少數(shù)限制酶的識別序列由4、5或8個核苷酸組成,A錯誤;PCR反應(yīng)中,起初的9095高溫是使目的基因解旋,后冷卻至50左

2、右是使引物結(jié)合到互補DNA鏈上,最后再加熱至72左右是讓DNA聚合酶催化DNA的子鏈延伸,B錯誤;載體質(zhì)粒上的四環(huán)素抗性基因、青霉素抗性基因等抗生素抗性基因常作為標記基因,C錯誤;目的基因即使成功地插入到受體細胞染色體上,如果不是在啟動子和終止子之間,也不能正常表達,D正確。,錯因分析錯答集中在C選項上。主要原因可能是:將“抗生素合成基因”誤以為是“抗生素抗性基因”;可能是學生對抗生素抗性基因在基因工程操作中的作用還了解不夠。,2.(2018江蘇單科,32,8分)為生產(chǎn)具有特定性能的-淀粉酶,研究人員從某種海洋細菌中克隆了-淀粉酶基因(1 656個堿基對),利用基因工程大量制備-淀粉酶,實驗流

3、程見圖。請回答下列問題: (1)利用PCR技術(shù)擴增-淀粉酶基因前,需先獲得細菌的。 (2)為了便于擴增的DNA片段與表達載體連接,需在引物的端加上限制性酶切位點,且常在兩條引物上設(shè)計加入不同的限制性酶切位點,主要目的是。,(3)進行擴增時,反應(yīng)的溫度和時間需根據(jù)具體情況進行設(shè)定,下列選項中的設(shè)定與引物 有關(guān),的設(shè)定與擴增片段的長度有關(guān)。(填序號) 變性溫度退火溫度延伸溫度變性時間 退火時間延伸時間 (4)下圖表示篩選獲得的工程菌中編碼-淀粉酶的mRNA 的部分堿基序列: 5-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU-3 圖中虛線框內(nèi)mRNA片段包含個密碼子,如虛線框后的序列未知,預測

4、虛線框后的第一個密碼子最多有種。 (5)獲得工程菌表達的-淀粉酶后,為探究影響酶活性的因素,以濃度為1%的可溶性淀粉為底物測定酶活性,結(jié)果如下:,根據(jù)上述實驗結(jié)果,初步判斷該-淀粉酶活性最高的條件為。,答案(8分) (1)基因組DNA(2)5使DNA片段能定向插入表達載體,減少自連 (3)(4)813 (5)pH為8.5,緩沖液為50 mmol/L Tirs-HCl,解析(1)由題干信息可知某種海洋細菌含有-淀粉酶基因,因此在擴增-淀粉酶基因前需先從細菌中提取細菌的基因組DNA。(2)由于引物的作用是引導子鏈的延伸,將脫氧核苷酸連接到引物上時,是與引物的3端相連的,由此確定需在引物的5端加上限

5、制性酶切位點。常在兩條引物上加入不同的限制酶切位點的主要目的是使DNA片段能定向插入表達載體,防止自身相連。(3)進行PCR擴增時,退火的溫度與引物長短和堿基種類有關(guān)。延伸時間長短的設(shè)定與擴增片段的長度有關(guān)。(4)密碼子是指mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基,該mRNA上5端為AUG(起始密碼子),因此可依據(jù)三個堿基是一個密碼子來分析圖中虛線框中的堿基,可得出共有8個密碼子。由于虛線框后的第一個密碼子已經(jīng)固定為U,因此還有2個堿基未知,共可能有的種數(shù)為44=16,又因為UAG、UGA、UAA為終止密碼子,因此決定氨基酸的密碼子最多有13種。(5)據(jù)表格數(shù)據(jù)可知:-淀粉酶在pH為8.5、緩

6、沖液為50 mmol/L Tris-HCl的條件下相對活性為99.5%,初步判斷此條件下酶活性最高。,3.(2017江蘇單科,33,8分)金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結(jié)合蛋白,某研究小組計劃通過多聚酶鏈式反應(yīng)(PCR)擴增獲得目的基因,構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌,用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴增過程示意圖如下,請回答下列問題: (1)從高表達MT蛋白的生物組織中提取mRNA,通過獲得用于PCR擴增。 (2)設(shè)計一對與MT基因兩端序列互補配對的引物(引物1和引物2),為方便構(gòu)建重組質(zhì)粒,在引物,中需要增加適當?shù)奈稽c。設(shè)計引物時需要避免引物之間形成,而造成引物自連。 (3)圖中步驟1代表,步

7、驟2代表退火,步驟3代表延伸,這三個步驟組成一輪循環(huán)。 (4)PCR擴增時,退火溫度的設(shè)定是成敗的關(guān)鍵。退火溫度過高會破壞的堿基配對。退火溫度的設(shè)定與引物長度、堿基組成有關(guān),長度相同但的引物需要設(shè)定更高的退火溫度。 (5)如果PCR反應(yīng)得不到任何擴增產(chǎn)物,則可以采取的改進措施有(填序號:升高退火溫度降低退火溫度重新設(shè)計引物)。,答案(8分)(1)逆轉(zhuǎn)錄cDNA(2)限制性核酸內(nèi)切酶堿基互補配對(3)變性(4)引物與模板GC含量高(5),解析本題主要考查目的基因的獲取及PCR技術(shù)的有關(guān)知識。(1)依據(jù)題中表述現(xiàn)象分析,mRNA合成目的基因的過程應(yīng)為逆轉(zhuǎn)錄過程,由mRNA直接逆轉(zhuǎn)錄形成的DNA為c

8、DNA。(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒時需要限制酶和DNA連接酶,因此推測在引物中需要增加適當?shù)南拗泼缸R別的位點。設(shè)計引物時需要注意避免引物1和引物2之間形成堿基互補配對。(3)圖中步驟1代表變性。(4)退火溫度過高會破壞引物與模板鏈之間的堿基互補配對。由于含G/C堿基對多的DNA穩(wěn)定性強,因此在PCR過程中設(shè)置的溫度應(yīng)視G/C的含量而定。(5)溫度過高不利于引物與模板結(jié)合;引物設(shè)計不合理也會影響PCR擴增反應(yīng)。,知識歸納關(guān)于引物的幾個問題:引物是一小段DNA或RNA,它能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對,其長度通常為2030個核苷酸。由于PCR利用了DNA的熱變性原理,因此溫度的高低直接影響DNA變性

9、、復性和延伸的過程,特別是復性的過程也即題中的退火過程,它關(guān)乎引物是否能與模板鏈結(jié)合,只有結(jié)合后才有可能進行“延伸”。結(jié)合DNA結(jié)構(gòu)特點,A與T之間有2個氫鍵、C與G之間有3個氫鍵的知識分析,引物中含堿基不同耐溫程度不同,其中含C/G較多的引物,PCR擴增時溫度可適當提高。,4.(2016江蘇單科,33,9分)下表是幾種限制酶識別序列及其切割位點,圖1、圖2中標注了相關(guān)限制酶的酶切位點,其中切割位點相同的酶不重復標注。請回答下列問題:,圖1,圖2 (1)用圖中質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒,應(yīng)選用兩種限制酶切割,酶切后的載體和目的基因片段,通過酶作用后獲得重組質(zhì)粒。為了擴增重組質(zhì)粒,需將其轉(zhuǎn)入處于

10、態(tài)的大腸桿菌。 (2)為了篩選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌,應(yīng)在篩選平板培養(yǎng)基中添加,平板上長出的菌落,常用PCR鑒定,所用的引物組成為圖2中。 (3)若BamH酶切的DNA末端與Bcl酶切的DNA末端連接,連接部位的6個堿基對序列為,,對于該部位,這兩種酶(填“都能”、“都不能”或“只有一種能”)切開。 (4)若用Sau3A切圖1質(zhì)粒最多可能獲得種大小不同的DNA片段。,答案(9分)(1)Bcl和Hind連接感受 (2)四環(huán)素引物甲和引物丙 (3)TGATCC ACTAGG都不能 (4)7,解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。(1)分析4種限制酶識別的序列可知:BamH和Bcl識別序列中含有S

11、au3A的識別序列,這三種酶切割DNA后可以產(chǎn)生相同的黏性末端。為保證質(zhì)粒上含有標記基因,切割質(zhì)粒時不能選用BamH和Sau3A,應(yīng)選用Bcl和Hind兩種限制酶切割;酶切后的載體和目的基因片段,需用DNA連接酶連接形成重組質(zhì)粒,為了擴增重組質(zhì)粒,需將其轉(zhuǎn)入處于感受態(tài)的大腸桿菌中。(2)重組質(zhì)粒中四環(huán)素抗性基因結(jié)構(gòu)完整,氨芐青霉素抗性基因結(jié)構(gòu)被破壞,在篩選平板培養(yǎng)基中添加四環(huán)素可以篩選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌。PCR擴增目的基因時,需用引物甲和引物丙兩種引物。(3)BamH酶切產(chǎn)生的黏性末端為,Bcl酶切產(chǎn)生的黏性末端為,經(jīng)DNA連接酶連接后,連接部位的6,個堿基對序列為,此序列不能被Bam

12、H和Bcl識別,因此不能被兩 種酶切開。(4)圖1質(zhì)粒中含有Sau3A酶的3個識別序列,如圖:(A、B、C分別表示相鄰切點間的DNA片段),用Sau3A酶切,若在一個切點處切割可得到:B+C+A、C+A+B、A+B+C三種DNA片段(但其大小相同),若在兩個切點處切割可得到:A、B+C、A+C、B、A+B、C六種DNA片段(其大小均不同);若在三個切點處均切割,可得到A、B、C三種大小不同的DNA片段,綜上所述,用Sau3A酶切質(zhì)粒最多可能獲得7種大小不同的DNA片段。,疑難突破準確識別出BamH酶和Bcl酶識別序列中含有Sau3A酶的識別序列,是準確解答本題的關(guān)鍵。注意第(4)小題,Sau3

13、A酶可能打開1個切點、2個切點和3個切點三種情況。,5.(2015江蘇單科,32,9分)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-半乳糖苷酶與胰島素A、B鏈融合的蛋白)。請回答下列問題: 圖1,圖2,(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)構(gòu)建基因表達載體時必需的工具酶有。 (4)-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

14、,其意義在于。 (5)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。 (6)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 。,答案(9分)(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)限制酶和DNA連接酶 (4)防止胰島素的A、B鏈被菌體內(nèi)蛋白酶降解 (5)-半乳糖苷酶中含多個甲硫氨酸,而胰島素A、B鏈中

15、不含甲硫氨酸 (6)至少2個兩條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,解析(1)完整的基因表達載體應(yīng)包含目的基因、啟動子、終止子、標記基因等,圖1中沒有標注出終止子。(2)啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位,可驅(qū)動轉(zhuǎn)錄出mRNA;氨芐青霉素抗性基因?qū)儆跇擞浕?可利用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基篩選出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌。(3)構(gòu)建基因表達載體需用限制酶分別切割目的基因和質(zhì)粒,再用DNA連接酶將兩者連接形成重組質(zhì)粒。(4)利用-半乳糖苷酶與胰島素A鏈或B鏈融合表達的意義是將胰島素肽鏈上的蛋白酶切割位點隱藏在-半乳糖苷酶內(nèi)部,從而防止胰島素A鏈或B鏈被大腸桿菌體內(nèi)的蛋白酶

16、降解。(5)根據(jù)溴化氰的作用特點可知,溴化氰可將-半乳糖苷酶切成多個肽段,但不會切割胰島素A、B鏈,這與肽鏈中含有的甲硫氨酸數(shù)量有關(guān)。(6)由于每條肽鏈的一端都含有一個游離的氨基,所以蛋白質(zhì)分子中游離氨基的數(shù)量=肽鏈數(shù)+R基上游離氨基數(shù),故可推測胰島素(由A、B鏈組成)至少含有2個游離的氨基。,易錯警示基因表達載體幾個組成部分中,啟動子和終止子是?？疾榈膬?nèi)容,也是易與mR-NA上起始密碼子和終止密碼子相混淆的知識。避免將“游離氨基”與“氨基殘基”混淆。,考點2基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程,B組 統(tǒng)一命題?。▍^(qū)、市）卷題組,考點1基因工程的工具與操作程序 1.(2018北京理綜,5,6分)用Xho

17、和Sal兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別處理同一DNA片段,酶切位點及酶切產(chǎn)物分離結(jié)果如圖。以下敘述不正確的是() 圖1酶切位點圖 圖2電泳結(jié)果示意圖 A.圖1中兩種酶識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.泳道中是用Sal處理得到的酶切產(chǎn)物 D.圖中被酶切的DNA片段是單鏈DNA,答案D圖1中,兩種限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點不同,說明兩種限制性核酸內(nèi)切酶識別的核苷酸序列不同,A正確。圖2中,兩種酶的酶切產(chǎn)物都為DNA片段,都可用于構(gòu)建重組DNA,B正確。結(jié)合圖1的酶切位點圖,判斷兩種酶切DNA后得到的DNA片段數(shù);再結(jié)合泳道電泳結(jié)果知,泳道是用Sal處理得到的酶切產(chǎn)物,C

18、正確。能被限制性核酸內(nèi)切酶酶切的DNA片段仍為雙鏈DNA,D錯誤。,知識拓展為什么現(xiàn)代基因工程不使用同一種限制酶? 為防止載體或目的基因發(fā)生自身環(huán)化,我們常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)及載體各自具有兩個不同的末端。,2.(2017北京理綜,5,6分)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)桿菌導入菊花中。 下列操作與實驗?zāi)康牟环氖?) A.用限制性核酸內(nèi)切酶EcoR和連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒 B.用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織,將C基因?qū)爰毎?C.在培養(yǎng)基中添加卡那霉素,篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細胞,D.用分子雜交

19、方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上,答案C本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。由于C基因兩端及質(zhì)粒上均存在限制酶 EcoR的酶切位點,因此,可采用限制酶EcoR和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒;用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織(即農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法),可以將C基因?qū)爰毎?由于質(zhì)粒上存在潮霉素抗性基因(標記基因),因此,可以在培養(yǎng)基中添加潮霉素,篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細胞,C符合題意;可用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上。,3.(2014廣東理綜,25,6分)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(雙選)() A.過程需使用逆轉(zhuǎn)錄酶 B.過程需使用解旋酶和PCR

20、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,答案AD由mRNA形成cDNA需要逆轉(zhuǎn)錄酶,A正確;過程需要使用限制酶和PCR技術(shù)獲得并擴增目的基因,B錯誤;過程使用的感受態(tài)細胞可用CaCl2溶液制備,C錯誤;工程菌是指用基因工程方法,使外源基因得到高效表達的菌類細胞株系,所以過程可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導入受體細胞,D正確。,4.(2018課標全國,38,15分)生物選修3:現(xiàn)代生物科技專題 回答下列問題: (1)博耶(H. Boyer)和科恩(S. Cohen)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導入大腸

21、桿菌細胞中進行了表達。該研究除證明了質(zhì)?？梢宰鳛檩d體外,還證明了 (答出兩點即可)。 (2)體外重組的質(zhì)?？赏ㄟ^Ca2+參與的方法導入大腸桿菌細胞;而體外重組的噬菌體DNA通常需與組裝成完整噬菌體后,才能通過侵染的方法將重組的噬菌體DNA導入宿主細胞。在細菌、心肌細胞、葉肉細胞中,可作為重組噬菌體宿主細胞的是 。 (3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細胞內(nèi)表達時,表達出的蛋白質(zhì)可能會被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解,在實驗中應(yīng)選用的大腸桿菌作為受體細胞,在蛋白質(zhì)純化的過程中應(yīng)添加的抑制劑。,答案(1)體外重組的質(zhì)粒可以進入受體細胞;真核生物基因可在原核細胞中表達

22、(2)轉(zhuǎn)化外殼蛋白(或答噬菌體蛋白)細菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶,解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。(1)體外重組的質(zhì)?？梢赃M入受體細胞,且重組質(zhì)粒在不同細胞中能正常表達,說明目的基因在不同細胞中的表達機制相同,生物界共用一套遺傳密碼。(2)基因工程中,受體細胞為大腸桿菌細胞時,常用Ca2+處理大腸桿菌,使之處于感受態(tài),即Ca2+參與的轉(zhuǎn)化法。噬菌體DNA與外殼蛋白組裝成完整噬菌體。因噬菌體的宿主是細菌,故只有細菌可作為重組噬菌體的宿主細胞。(3)為防止目的基因表達的蛋白質(zhì)被破壞,可選用不能合成蛋白酶的大腸桿菌作為受體細胞,在蛋白質(zhì)純化過程中加入蛋白酶的抑制劑可以保護蛋白質(zhì)不被水解。,知識歸

23、納目的基因?qū)胧荏w細胞的方法 (1)若受體細胞為植物細胞:基因槍法、花粉管通道法、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。 (2)若受體細胞為動物細胞:顯微注射法。 (3)若受體細胞為大腸桿菌:感受態(tài)細胞法。,5.(2017課標全國,38,15分)生物選修3:現(xiàn)代生物科技專題 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)含子對應(yīng)的RNA序列的機制。已知在人體中基因A(有內(nèi)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

24、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(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)化實驗為證明DNA是遺傳物質(zhì)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。,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)含子對應(yīng)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

25、的抗體 (5)DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體,解析本題主要涉及基因文庫與cDNA文庫的差異、基因工程的步驟、基因工程產(chǎn)物的檢測方法等知識,意在考查考生提取知識、分析和歸納知識的能力。 (1)真核生物和原核生物的基因結(jié)構(gòu)不同,真核生物的基因中存在內(nèi)含子等不能編碼蛋白質(zhì)的序列,原核生物的基因中不存在內(nèi)含子。真核生物在基因表達時,轉(zhuǎn)錄出的RNA需要將內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列切除后才可進行翻譯。從人的基因組文庫中獲得的基因 A 中含有內(nèi)含子,而作為原核生物的大腸桿菌不能切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列,故基因 A 在大腸桿菌中無法表達出蛋白A。 (2)病毒對宿主細胞的侵染具有特異性,噬菌體是專門

26、侵染細菌的病毒,不能侵染家蠶細胞,故可選用可感染家蠶的昆蟲病毒作為載體。 (3)與真核生物相比,大腸桿菌等原核生物具有繁殖快、容易培養(yǎng)、遺傳物質(zhì)相對較少等優(yōu)點,因此在基因工程中常用原核生物作為受體細胞。(4)檢測基因A 是否翻譯出蛋白A,一般用抗原抗體雜交的方法,即用蛋白 A 的抗體與從細胞中提取的蛋白質(zhì)進行雜交,觀察是否出現(xiàn)雜交帶。(5)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的實質(zhì)是 S型菌的 DNA 進入 R 型菌體內(nèi),并可在 R 型菌體內(nèi)完成表達,這證明了 DNA 可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體,為基因工程奠定了理論基礎(chǔ)。,知識拓展真核生物基因中通常有內(nèi)含子,原核生物的基因中不含有內(nèi)含子,原核生物不

27、能切除內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的RNA序列,故基因工程中不能將真核生物的基因直接導入原核生物,而常使用反轉(zhuǎn)錄的方法先獲得真核生物的cDNA(不含內(nèi)含子),再進行下一步操作。,6.(2017課標全國,38,15分)生物選修3:現(xiàn)代生物科技專題 幾丁質(zhì)是許多真菌細胞壁的重要成分,幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),可增強其抗真菌病的能力。回答下列問題: (1)在進行基因工程操作時,若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA,常選用嫩葉而不選用老葉作為實驗材料,原因是。提取RNA時,提取液中需添加RNA酶抑制劑,其目的是。 (2)以mRNA為材料可以獲得cDNA,其原理是。 (3)若要使目

28、的基因在受體細胞中表達,需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細胞,原因是(答出兩點即可)。 (4)當幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時,DNA連接酶催化形成的化學鍵是。 (5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是。,答案(1)嫩葉組織細胞易破碎防止RNA降解(2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板按照堿基互補配對的原則可以合成cDNA(3)目的基因無復制原點;目的基因無表達所需啟動子(4)磷酸二酯鍵(5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常,解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識,考查學生獲取知識,分析與歸納知識等能力。(1)從

29、植物體中提取mRNA需要破碎組織細胞,嫩葉比老葉的組織細胞易破碎,mRNA提取效率高。由于植物組織中存在的RNA酶能將RNA分解,所以實驗過程中要添加RNA酶抑制劑以降低RNA酶的活性,保護提取的RNA不被分解。(2)cDNA是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板,按照堿基互補配對的原則合成的。(3)由于目的基因無復制原點,也無基因表達所需的啟動子和終止子,所以需與質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒后再導入受體細胞。(4)DNA連接酶可以催化兩個DNA片段的黏性末端或平末端連接形成磷酸二酯鍵。(5)幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中,但是轉(zhuǎn)基因植株抗真菌病的能力沒有提高,說明轉(zhuǎn)基因植株體內(nèi)不存在抗菌活性蛋白,

30、即幾丁質(zhì)酶基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯過程出現(xiàn)異常,從而導致幾丁質(zhì)酶基因沒有正常表達合成抗菌活性蛋白。,知識歸納走出基因工程的5大易混點 (1)限制酶具有特異性,即一種限制酶只能識別特定的堿基序列,并在特定的位點上進行切割;限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。 (2)切取目的基因與切割載體時“只能”使用“同一種酶”? 在獲取目的基因和切割載體時通常用同一種限制酶,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,在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來。 為了避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接,可使用不同的限制酶切

31、割目的基因和質(zhì)粒,使目的基因和載體各具有兩個不同的黏性末端。 (3)啟動子起始密碼子,終止子終止密碼子 啟動子:一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首端。它是RNA聚合酶識別、結(jié)合的部位。 終止子:一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段,位于基因的尾端。 作用是使轉(zhuǎn)錄過程停止。,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)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調(diào)控,所以目的基因的插入位點應(yīng)在啟動子與終止子之間,若目的基因插在啟動子內(nèi)部,啟動子將失去原功能。 (5)基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細胞)沒有堿基互補配對現(xiàn)象。第一步用PC

32、R或人工合成法獲得DNA過程中存在堿基互補配對,第二步黏性末端連接時存在堿基互補配對,第四步分子雜交及基因表達時存在堿基互補配對。,考點2基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程 1.(2014重慶理綜,4,6分)如圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關(guān)敘述,正確的是(),A.的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶參與 B.侵染植物細胞后,重組Ti質(zhì)粒整合到的染色體上 C.的染色體上若含抗蟲基因,則就表現(xiàn)出抗蟲性狀 D.只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異,答案D的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶參與,A錯誤;侵染植物細胞后,通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用,使目的基因進入植物細胞并整合到的染色

33、體上,B錯誤;的染色體上含有目的基因(抗蟲基因)但不一定表達,C錯誤;基因工程依據(jù)的原理是基因重組,基因重組屬于可遺傳變異,D正確。,2.(2015海南單科,31,15分)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,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)

34、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、純化胰島素原。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(每空3分,共6分) (2)DNA胰島素原(每空3分,共6分) (3)菌體(3分),解析(1)人體合成前胰島素原的細胞是胰島B細胞,合成胰高血糖素的細胞是胰島A細胞。(2)蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)胰島素時,需根據(jù)胰島素原的氨基酸序列,設(shè)計并合成編碼胰島素原的脫氧核苷酸序列(目的基因),然后再構(gòu)建胰島素

35、原基因重組表達載體,導入細菌細胞內(nèi),再經(jīng)過細菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定,即可建立能穩(wěn)定合成胰島素原的工程菌。(3)運用抗原抗體檢測法檢測胰島素原時,培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng),菌體有抗原抗體反應(yīng),故應(yīng)從菌體中分離、純化胰島素原。,C組教師專用題組,考點1基因工程的工具與操作程序 1.(2013江蘇單科,22,3分)小鼠雜交瘤細胞表達的單克隆抗體用于人體試驗時易引起過敏反應(yīng),為了克服這個缺陷,可選擇性擴增抗體的可變區(qū)基因(目的基因)后再重組表達。下列相關(guān)敘述正確的是(多選)() A.設(shè)計擴增目的基因的引物時不必考慮表達載體的序列 B.用PCR方法擴增目的基因時不必知道基因的全部序列 C.PCR體系中一定要添加

36、從受體細胞中提取的DNA聚合酶 D.一定要根據(jù)目的基因編碼產(chǎn)物的特性選擇合適的受體細胞,答案BD本題主要考查PCR技術(shù)的有關(guān)知識。利用PCR技術(shù)擴增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根據(jù)這一序列設(shè)計引物,但不需知道目的基因的全部序列,需要考慮載體的序列;因PCR反應(yīng)在高溫條件下進行,故反應(yīng)體系中需加入耐高溫的DNA聚合酶;因某些目的基因編碼的產(chǎn)物需經(jīng)特殊的加工修飾過程,故一定要根據(jù)目的基因編碼產(chǎn)物的特性選擇合適的受體細胞。,2.(2012江蘇單科,32,9分)圖1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2表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列?，F(xiàn)有Ms

37、p、BamH、Mbo、Sma4種限制性核酸內(nèi)切酶,它們識別的堿基序列和酶切位點分別為CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。 請回答下列問題: 圖1,圖2 (1)圖1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1中DNA片段,產(chǎn)生的末端是末端,其產(chǎn)物長度為。 (3)若圖1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。從雜合子中分離出圖1及其對應(yīng)的DNA片段,用限制酶Sma完全切割,產(chǎn)物中共有種不同長度的DNA片段。,(4)若將圖2中質(zhì)粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行連接,形成重組質(zhì)粒,那么應(yīng)選用 的限制酶是。在導入重組質(zhì)粒

38、后,為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌,一般需要用添加的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。經(jīng)檢測,部分含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達,其最可能的原因是 。,答案(1)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖 (2)平537 bp、790 bp、661 bp (3)4 (4)BamH抗生素B同種限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D與質(zhì)粒反向連接,解析本題主要考查基因工程中限制酶的作用原理和重組質(zhì)粒構(gòu)建的相關(guān)知識。(1)通過分析DNA分子結(jié)構(gòu)的特點可知,在DNA的一條鏈中,相鄰兩個堿基依次由脫氧核糖磷酸脫氧核糖連接。(2)限制酶Sma的識別序列和酶切位點為CCCGGG,酶切位點位于識別

39、序列的中軸線上,所以酶切后形成的末端是平末端。在圖1DNA片段中,有兩個Sma的識別序列,完全切割后形成的產(chǎn)物長度分別為:534 bp+3 bp=537 bp;796 bp-3 bp-3 bp=790 bp;658 bp+3 bp= 661 bp。(3)D基因突變?yōu)閐基因后,其堿基序列中只含有一個Sma的識別序列,此時用Sma完全切割該DNA片段后產(chǎn)物的長度有兩種,分別為:534 bp+796 bp-3 bp=1 327 bp;658 bp+3 bp= 661 bp。所以,從雜合子(Dd)中分離出的D、d基因如圖1對應(yīng)的DNA片段被Sma完全切割,產(chǎn)物中有537 bp、790 bp、661 b

40、p、1 327 bp 4種不同長度的DNA片段。(4)分析圖1DNA片段上的限制酶酶切位點可知,為了防止目的基因被破壞,并將目的基因從DNA片段中切下來,可選擇用BamH或Mbo對目的基因進行處理。質(zhì)粒用Mbo處理后抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因都會被破壞,質(zhì)粒用BamH處理后,會破壞抗生素A抗性基因,但抗生素B抗性基因正常,所以應(yīng)選用的限制酶是BamH。篩選含重組質(zhì)粒的大腸桿菌時,一般需用添加抗生素B的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。因為用同種限制酶處理后目的基因和質(zhì)粒上形成的黏性末端完全相同,所,以部分目的基因D可能會反向連接在質(zhì)粒上,此類重組質(zhì)粒上的目的基因D將不能正確表達。,3.(2011江蘇單科

41、,33,8分)請回答基因工程方面的有關(guān)問題: (1)利用PCR技術(shù)擴增目的基因,其原理與細胞內(nèi)DNA復制類似(如圖所示)。圖中引物為單鏈DNA片段,它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。,從理論上推測,第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段所占的比例為。 在第輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段。 (2)設(shè)計引物是PCR技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。某同學設(shè)計的兩組引物(只標注了部分堿基序列)都不合理(如下圖),請分別說明理由。,第1組: ; 第2組: 。 (3)PCR反

42、應(yīng)體系中含有熱穩(wěn)定DNA聚合酶,下面的表達式不能正確反映DNA聚合酶的功能,這是因為。,(4)用限制酶EcoR V、Mbo單獨或聯(lián)合切割同一種質(zhì)粒,得到的DNA片段長度如下圖(1 kb即1 000個堿基對),請畫出質(zhì)粒上EcoR V、Mbo的切割位點。,答案(1)15/16三 (2)引物和引物局部發(fā)生堿基互補配對而失效 引物自身折疊后會出現(xiàn)局部堿基互補配對而失效 (3)DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上 (4)見圖,解析(1)依據(jù)圖解特點,第四輪循環(huán)產(chǎn)物中可以得到16個DNA分子,其中有15個含引物A的單鏈、15個含引物B的單鏈,以及一個不含引物A和一個不含引物

43、B的模板鏈。從圖解原DNA與引物A、B的比例關(guān)系分析,經(jīng)三次復制后開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段。(2)比較第一組引物的堿基順序,可以發(fā)現(xiàn)引物與引物有兩對堿基能發(fā)生互補配對,形成局部雙鏈結(jié)構(gòu)而失效;而第二組引物中,引物折疊后會發(fā)生堿基互補配對而導致失效。(3)在PCR反應(yīng)體系中,引物首先與模板DNA單鏈互補配對形成局部雙鏈DNA片段,然后在DNA聚合酶的作用下將單個脫氧核苷酸依次連接到引物鏈上。(4)分析本小題中圖解可知,用EcoR V切割質(zhì)粒只得到長度為14 kb的一個片段,說明該酶在質(zhì)粒上只有1個切點;同理可以推測Mbo在質(zhì)粒上有2個切點;由圖中可以看出同時用兩種限制酶切割時得到

44、了3個片段,由此可以推測限制酶EcoR V的切點在圖中11.5 kb的DNA片段中。具體切割位點見答案。,4.(2010江蘇單科,27,8分)下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點,圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點。請回答下列問題:,(1)一個圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma切割前后,分別含有個游離的磷酸基團。 (2)若對圖中質(zhì)粒進行改造,插入的Sma酶切位點越多,質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越。,(3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒,不能使用Sma切割,原因是。 (4)與只使用EcoR 相比較,使用BamH 和Hind 兩種限制酶同時處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點在于可以防止。 (5)為了獲取重組

45、質(zhì)粒,將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合,并加入酶。 (6)重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了。 (7)為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因,將重組質(zhì)粒導入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體,然后在的培養(yǎng)基中培養(yǎng),以完成目的基因表達的初步檢測。,答案(8分)(1)0、2(2)高(3)Sma會破壞質(zhì)粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因(4)質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化(5)DNA連接(6)鑒別和篩選含有目的基因的細胞(7)蔗糖為唯一含碳營養(yǎng)物質(zhì),解析本題綜合考查基因工程的過程及應(yīng)用。(1)質(zhì)粒是雙鏈環(huán)狀DNA分子,在Sma切割前沒有游離的磷酸基團,Sma作用于兩個核苷酸之間的磷

46、酸二酯鍵,切割產(chǎn)生的DNA片段末端是平末端,因而質(zhì)粒經(jīng)切割后含有2個游離的磷酸基團。(2)質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性主要由氫鍵的數(shù)量決定,氫鍵數(shù)量越多,質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越高,反之則低,DNA分子中A與T之間存在2個氫鍵,C與G之間存在3個氫鍵,因此DNA分子中G-C堿基對越多,熱穩(wěn)定性就越高,Sma識別CCCGGG序列,并在C和G之間將這段序列切開,也就是質(zhì)粒中Sma酶切位點越多,G-C堿基對越多,熱穩(wěn)定性越高。(3)據(jù)圖1可知,Sma切割的位點在抗生素抗性基因之中,抗生素抗性基因是標記基因,應(yīng)盡量避免破壞,據(jù)圖2可知Sma切割的位點在目的基因之中,破壞了目的基因,所以不能使用Sma切割。(4)用同種限制酶

47、切割后的質(zhì)粒和目的基因,在基因表達載體構(gòu)建時,常形成三種連接方式,其中目的基因與目的基因的連接、質(zhì)粒與質(zhì)粒的連接是無效的連接,用兩種限制酶可避免此類現(xiàn)象。(5)基因表達載體的構(gòu)建過程中需加DNA連接酶,連接脫氧核糖和磷酸。(6)抗生素抗性基因?qū)儆跇擞浕?供重組DNA的鑒定和選擇。(7)目的基因是蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因,將其導入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體后,應(yīng)進行目的基因的檢測與鑒定,可根據(jù)受體細胞是否含有蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白,即是否具備吸收蔗糖的能力判斷基因工程是否成功,因而 可在含有蔗糖(唯一碳源)的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。,5.(2016課標全國,40,15分)某一質(zhì)粒載體如圖所示,外源DNA插入到Amp

48、r或Tetr中會導致相應(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?；卮鹣铝袉栴}: (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(答出兩點即可),而 作為基因表達載體,除滿足上述基本條件外,還需具有啟動子和終止子。,(2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進行篩選,在上述四種大腸桿菌細胞中,未

49、被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的,其原因是;并且和的細胞也是不能區(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復制所需的原料來自。,答案(1)能自我復制、具有標記基因 (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)基上均能生長四環(huán)素 (3)受體細胞,解析(1)質(zhì)粒作為載體應(yīng)具備的基本條件有:能自我復制、具有標記基因、含有一至多個限制酶切割位點等

50、。(2)由題意可知,未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細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。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)粒的細胞均能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長,但前者可以在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長而后者不能,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,病毒增殖過程中所需的原料、酶等均來自受體細胞。,知識歸納標記基因要點總結(jié):一般將一些抗性基因作為標記基因;標記基因的主要作用是鑒定和篩

51、選含有目的基因的受體細胞;標記基因表達產(chǎn)物對什么物質(zhì)有抗性,在篩選培養(yǎng)時則在培養(yǎng)基中加入什么物質(zhì);標記基因若被插入了外源DNA片段,則該標記基因會被破壞。,6.(2016天津理綜,7,12分)人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價值,只能從人血漿中制備。如圖是以基因工程技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑。 (1)為獲取HSA基因,首先需采集人的血液,提取合成總cDNA,然后以cDNA為模板,使用PCR技術(shù)擴增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結(jié)合模板的位置及擴增方向,請用箭頭在方框內(nèi)標出另一條引物的位置及擴增方向。 (2)啟動子通常具有物種及組織特異性,構(gòu)建在水稻胚乳細胞內(nèi)特異表達rHS

52、A的載體,需要選擇的啟動子是(填寫字母,單選)。 A.人血細胞啟動子B.水稻胚乳細胞啟動子 C.大腸桿菌啟動子D.農(nóng)桿菌啟動子,(3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細胞的過程中,需添加酚類物質(zhì),其目的是。 (4)人體合成的初始HSA多肽,需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確空間結(jié)構(gòu)才有活性。與途徑相比,選擇途徑獲取rHSA的優(yōu)勢是。 (5)為證明rHSA具有醫(yī)用價值,須確認rHSA與的生物學功能一致。,答案(12分)(1)總RNA(或mRNA) (2)B (3)吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細胞,有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化 (4)水稻是真核生物,具有膜系統(tǒng),能對初始rHSA多肽進行高效加工 (5)HSA,解析本題主要考查基

53、因工程的相關(guān)知識。(1)總cDNA是以mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成的,所以需要提取人的總RNA或mRNA;PCR擴增的原理是DNA復制,DNA復制時,兩條子鏈的延伸方向相反,所以引物的位置及方向如答案所示。(2)要使rHSA基因在水稻胚乳細胞內(nèi)特異性表達,需要選擇水稻胚乳細胞的啟動子。(3)酚類物質(zhì)可吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細胞,使農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移到受體細胞并整合到受體細胞染色體的DNA上,有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化。(4)大腸桿菌為原核生物,無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,不能對多肽進行高效加工,而水稻是真核生物,具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,可對多肽鏈進行高效加工。(5)要證明rHSA具有醫(yī)用價值,須確

54、認rHSA與HSA的生物學功能一致。,易錯警示注意PCR技術(shù)的原理是DNA復制,DNA復制時,兩條母鏈分別作為模板,新合成的兩條子鏈延伸的方向相反,由此確定引物的位置及擴增方向。,考點2基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程 1.(2014海南單科,31,15分)下圖是將某細菌的基因A導入大腸桿菌內(nèi),制備“工程菌”的示意圖。 據(jù)圖回答: (1)獲得A有兩條途徑:一是以A的mRNA為模板,在酶的催化下,合成互補的單鏈DNA,然后在的作用下合成雙鏈DNA,從而獲得所需基因;二是根據(jù)目標蛋白質(zhì)的序列,推測出相應(yīng)的mRNA序列,然后按照堿基互補配對原則,推測其DNA的序列,再通過化學方法合成所需基因。 (2)利

55、用PCR技術(shù)擴增DNA時,需要在反應(yīng)體系中添加的有機物質(zhì)有、、4,種脫氧核糖核苷三磷酸和耐熱性的DNA聚合酶,擴增過程可以在PCR擴增儀中完成。 (3)由A和載體B拼接形成的C通常稱為。 (4)在基因工程中,常用Ca2+處理D,其目的是。,答案(1)逆轉(zhuǎn)錄DNA聚合酶氨基酸脫氧核苷酸 (2)引物模板DNA (3)重組DNA (4)提高受體細胞的轉(zhuǎn)化率,解析(1)利用逆轉(zhuǎn)錄法合成目的基因的過程是:以mRNA為模板,在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化作用下合成單鏈DNA,然后在DNA聚合酶作用下,合成雙鏈DNA分子;根據(jù)蛋白質(zhì)工程合成目的基因的過程是:根據(jù)目標蛋白質(zhì)的氨基酸序列,推測相應(yīng)的mRNA序列,然后按照堿基

56、互補配對原則,推測DNA中脫氧核苷酸的排列順序,通過化學方法合成。(2)PCR過程中需要酶、底物、模板、引物和能量等條件。(3)目的基因和載體結(jié)合,形成重組DNA(基因表達載體)。(4)在利用大腸桿菌做受體細胞時,需要先用Ca2+處理,使之成為感受態(tài)細胞,有利于其吸收重組DNA分子。,2.(2014課標,40,15分)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。 回答下列問題: (1)理論上,基因組文庫含有生物的基因;而cDNA文庫中含有生物的基因。 (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

57、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”)。,答案(1)全部(2分)部分(2分,其他合理答案也給分) (2)篩選(2分,其他合理答案也給分) (3)乙(2分)表達產(chǎn)物(2分,其他合理答案也給分)耐旱性(2分) (4)

58、同源染色體的一條上(3分),解析(1)基因組文庫包含某種生物的全部基因,cDNA文庫又稱為部分基因文庫,含有生物的部分基因。(2)植物甲基因組文庫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,所以植物乙體細胞作為受體細胞;要確定耐旱基因是否正確表達,應(yīng)檢測該基因的表達產(chǎn)物,對于個體水平的檢測,應(yīng)在干旱的田間進行試驗,檢測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,AaAa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。,三年模擬,A組 20162018年高考模擬基礎(chǔ)題組,考點1基因工程的工具與操作程序 1.(2017江蘇揚、通、

59、泰三模,24)科研人員先分別PCR擴增尿酸酶基因和原核生物胞外蛋白信號肽基因(編碼的肽鏈能引導新合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移、分泌),再將它們拼接形成融合基因,并導入大腸桿菌生產(chǎn)尿酸酶。相關(guān)敘述正確的是(多選)() A.擴增兩類基因時可以通過設(shè)計引物來控制兩類基因的拼接方向 B.構(gòu)建融合基因的目的是使大腸桿菌能合成尿酸酶并分泌到細胞外 C.融合基因?qū)氪竽c桿菌前需構(gòu)建基因表達載體,以保證目的基因正常表達和遺傳 D.在導入融合基因前,應(yīng)先用NaCl處理大腸桿菌,使其變?yōu)楦惺軕B(tài)細胞,答案ABC利用設(shè)計引物的堿基序列可以形成特定的堿基序列,便于定向連接,A正確;根據(jù)原核生物胞外蛋白信號肽基因控制合成的肽鏈的功能

60、可判斷B正確;構(gòu)建基因表達載體是基因工程的核心,因此,它能保證目的基因正常表達,C正確;在導入融合基因前應(yīng)先用CaCl2處理大腸桿菌,使其變?yōu)楦惺軕B(tài)細胞,D錯誤。,解題關(guān)鍵審讀題干,獲取有效信息是解答本題的關(guān)鍵。此外感受態(tài)細胞的獲取常用的試劑是CaCl2溶液。,2.(2016江蘇揚州中學高三3月質(zhì)檢,19)限制性內(nèi)切酶Hind和Xho的識別序列及切割位點分別為AAGCTT和CTCGAG,相關(guān)敘述正確的是() A.兩種限制酶的識別序列在DNA分子中出現(xiàn)的概率不同 B.兩種限制酶切割形成的黏性末端都是AGCT C.分別用這兩種酶切割目的基因和質(zhì)粒后能形成重組質(zhì)粒 D.實驗中可通過控制反應(yīng)時間、酶的

61、濃度等控制酶切效果,答案D兩種限制酶的識別序列均由6個堿基對構(gòu)成,所以在DNA中出現(xiàn)的概率都是(1/4)6,A錯誤;兩種限制酶切出的黏性末端分別為AGCT和TCGA,由于切出的黏性末端不同,故用這兩種限制酶切割目的基因和質(zhì)粒后無法形成重組質(zhì)粒,B、C錯誤;實驗中可通過控制反應(yīng)時間、酶的濃度等控制酶切效果,D正確。,易錯提醒并非所有的限制酶都可用于重組質(zhì)粒的構(gòu)建;通常限制酶識別的序列是由6個堿基對構(gòu)成的。,3.(2018江蘇揚、通、泰、徐、淮、宿二模,20)農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒是植物基因工程中常用的載體,相關(guān)敘述正確的是() A.Ti質(zhì)粒是能夠自主復制的單鏈DNA B.Ti質(zhì)粒中磷酸基團都與兩個脫

62、氧核糖相連接 C.重組Ti質(zhì)粒的受體細胞只能是植物愈傷組織細胞 D.Ti質(zhì)粒上的基因可全部整合到受體細胞染色體上,答案BTi質(zhì)粒是能夠自主復制的環(huán)狀雙鏈DNA分子,其分子內(nèi)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(zhì)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(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)整合到受體細胞的染色體上,因此只有Ti質(zhì)粒上的T-DNA片段(內(nèi)有目的基因)而不是Ti質(zhì)粒上的全部基因整合到受體細胞染色體上,

63、D錯誤。,誤區(qū)警示環(huán)狀的雙鏈DNA分子中沒有游離的磷酸基,而鏈狀的雙鏈DNA分子中有2個游離的磷酸基,分別分布在單鏈的一端。,4.(2018江蘇如皋期初,11)某種限制酶切割DNA分子后形成的黏性末端的部分序列為A TTCGA,則該酶識別的核苷酸序列是() A.AAG B.TTC C.AAGTTCD.AAGCTT,答案D限制酶識別的是回文序列,兩條鏈反向平行,且關(guān)于中心對稱軸對稱,所以該限制酶識別的序列是AAGCTT,故選D。,5.(2018江蘇南通考前卷五,17)下列關(guān)于人胰島素基因表達載體的敘述,正確的是() A.表達載體中的胰島素基因可通過人肝細胞mRNA逆轉(zhuǎn)錄獲得 B.表達載體的復制

64、和胰島素基因的表達均始于復制原(起)點 C.借助抗生素抗性基因可以將含胰島素基因的受體細胞篩選出來 D.表達載體中的啟動子和終止密碼子均在胰島素基因的轉(zhuǎn)錄中起作用,答案C胰島素基因在人體肝細胞中不表達,所以肝細胞中不能提取到胰島素基因轉(zhuǎn)錄成的mRNA,A錯誤;基因的表達始于啟動子,基因的復制始于復制原點,B錯誤;抗生素抗性基因作為標記基因,可以將含胰島素基因的受體細胞篩選出來,C正確;啟動子是轉(zhuǎn)錄的起點,終止密碼子在mRNA上,是翻譯的終點,D錯誤。,易混易錯基因分布與mRNA的分布不同,mRNA是基因表達的產(chǎn)物,而基因表達在人體表現(xiàn)為選擇性表達。復制原點與啟動子、起始密碼子均不同,復制原點與

65、啟動子分布在DNA上,起始密碼子分布在mRNA上,復制原點是復制的開始點,啟動子是轉(zhuǎn)錄的起點。,6.(2018江蘇南京、鹽城三模,24)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,有關(guān)敘述正確的是(多選)() A.步驟所代表的反應(yīng)過程是逆轉(zhuǎn)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(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細胞中是否真正成功表達了病毒S蛋白,答案AD分析題圖,圖中表示RNA到DNA的過程,判斷為逆轉(zhuǎn)錄的過程,A正確;S基因

66、必須先與載體構(gòu)建重組載體后,才能導入大腸桿菌中,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中,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(xiàn),表明S蛋白基因已表達出S蛋白,D正確。,解題策略解答本題時可從選項開始,通過選項問題找到圖中對應(yīng)位置,再聯(lián)系所學的相關(guān)知識,便可快速作答。,7.(2018江蘇南通考前卷三,16)利用PCR技術(shù)擴增目的基因,其原理與細胞內(nèi)DNA復制類似(如圖所示)。圖中引物為單鏈DNA片段,它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。下列敘述錯誤的是() A.用PCR方法擴增目的基因時不必知道基因的全部序列 B.設(shè)計引物時需要避免引物之間形成堿基互補配對而造成引物自連 C.退火溫度過高可能導致PCR反應(yīng)得不到任何擴增產(chǎn)物,D.第四輪循環(huán)產(chǎn)物中同時含有引物A和引物B的DNA片段所占的比率為15/16,答案D用PCR方法擴增目的基因時,要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根據(jù)這一序列合成引物(兩種),但不必知道基因的全部序列,A正確;設(shè)計引物時,需要避免引物之間形成堿基互補配對