（江蘇專版）2019版高考生物一輪復(fù)習(xí) 選考部分 現(xiàn)代生物科技專題學(xué)案

選考部分 現(xiàn)代生物科技專題第一講基因工程(一)基因工程的基本工具1.已知限制酶EcoR和Sma識別的堿基序列和酶切位點分別為GAATTC和CCCGGG，判斷下圖中兩種限制酶切割DNA后產(chǎn)生的末端及其種類產(chǎn)生的是黏性末端；產(chǎn)生的是平末端。2.判斷下圖所示過程需要的工具酶是限制酶；是DNA連接酶。3.連線載體須具備的條件及其作用1.圖解基因工程的三種操作工具2.明辨與DNA有關(guān)的酶比較項目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶DNA(水解)酶作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子DNA分子作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對間的氫鍵磷酸二酯鍵形成產(chǎn)物黏性末端或平末端形成重組DNA分子新的DNA分子形成單鏈DNA游離的脫氧核苷酸(二)基因工程的基本操作程序4.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)5.基因表達(dá)載體的組成及作用3.識記基因工程操作的“四步曲”(二)基因工程的基本操作程序6.連線不同種類的受體細(xì)胞與目的基因?qū)氲某Ｓ梅椒?.結(jié)合抗蟲棉的培育過程填空(1)從圖中可以看出，目的基因是Bt毒蛋白基因，使用的載體是Ti質(zhì)粒，將目的基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(2)請寫出兩種檢測目的基因是否表達(dá)的方法：抗原抗體雜交法、用棉葉飼喂棉鈴蟲。4.謹(jǐn)記基因工程的理論基礎(chǔ)(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體的基礎(chǔ)：DNA的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸。DNA分子都遵循堿基互補配對原則。DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。(2)外源基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的基礎(chǔ)：基因是控制生物性狀的遺傳單位。遺傳信息的傳遞都遵循中心法則。生物界共用一套遺傳密碼。5.明確啟動子起始密碼子，終止子終止密碼子啟動子和終止子位于DNA片段上，分別控制轉(zhuǎn)錄過程的啟動和終止；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。6.掌握目的基因檢測與鑒定的方法示意圖(三) 基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程8.填寫蛋白質(zhì)工程流程圖中字母代表的含義A.轉(zhuǎn)錄，B.翻譯，C.分子設(shè)計，D.氨基酸序列，E.預(yù)期功能。9.判斷有關(guān)敘述的正誤(1)利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因為將人的血清白蛋白基因?qū)肓藙游锏娜橄偌?xì)胞中(×)(2)由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用(×)(3)蛋白質(zhì)工程的目的是改造或合成人類需要的蛋白質(zhì)()(4)蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)(×)7.圖解蛋白質(zhì)工程的三個方面8.有關(guān)基因工程應(yīng)用的三點提醒(1)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。(2)動物基因工程的實施主要是為了改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，不是為了產(chǎn)生體型巨大的個體。(3)并非所有個體都可作為乳腺生物反應(yīng)器，制備乳腺生物反應(yīng)器通常是針對雌性個體進(jìn)行的操作。基因工程的操作工具命題點1限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用1(2017·鎮(zhèn)江一模，多選)下列有關(guān)基因工程相關(guān)工具的敘述，正確的是()A限制酶能識別并切割DNA任意序列 BDNA連接酶與Taq酶作用位點不同 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)粒運載體可以避免目的基因在受體內(nèi)被分解解析：選CD 限制酶具有專一性，一種限制酶只能識別特定的核苷酸序列，而不能任意切割DNA分子，A錯誤；DNA連接酶與Taq酶作用位點相同，都是磷酸二酯鍵，B錯誤；沒有與目的基因重組的普通質(zhì)粒也可以進(jìn)入受體細(xì)胞，所以需要檢測，C正確；若直接將目的基因片段導(dǎo)入受體細(xì)胞，則很容易被分解失效，使用質(zhì)粒運載體是為了將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，避免目的基因被分解，D正確。2(2016·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(nèi)切酶的識別序列與切割位點，圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoR、Sau3A的切點是唯一的)。GAATTCGGATCCGATCCTTAAGCCTAGGCTAG圖(a)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題：(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)由題圖可知，BamH和Sau3A兩種限制性內(nèi)切酶的共同識別序列是，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此經(jīng)BamH酶切得到的目的基因可以與圖(b)所示表達(dá)載體被Sau3A酶切后的產(chǎn)物連接。(2)在基因表達(dá)載體中，啟動子應(yīng)位于目的基因的首端，終止子應(yīng)位于目的基因的尾端，這樣目的基因才能順利地轉(zhuǎn)錄，再完成翻譯過程，即順利表達(dá)。圖中甲所示的目的基因插入在啟動子的上游，丙所示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，因此目的基因不能表達(dá)。(3)常見的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連接酶拓展·歸納DNA連接酶連接兩個DNA片段，催化兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵；DNA聚合酶是把游離的脫氧核苷酸連接到引物或者已有的DNA單鏈上，催化形成磷酸二酯鍵。命題點2載體的作用及特點3某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導(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(dá)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(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)制所需的原料來自于_。解析：(1)質(zhì)粒作為載體，應(yīng)具備的基本條件有：有一個至多個限制酶切割位點，供外源DNA片段(基因)插入其中；在受體細(xì)胞中能自我復(fù)制，或能整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制；有特殊的標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇等。(2)在培養(yǎng)基中加入氨芐青霉素進(jìn)行篩選，其中未被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌，因不含氨芐青霉素抗性基因而都不能在此培養(yǎng)基上存活，二者不能區(qū)分。含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌和含有插入了目的基因的質(zhì)粒的大腸桿菌中都含有氨芐青霉素抗性基因，都能在此培養(yǎng)基上存活，二者也不能區(qū)分。若要將含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌進(jìn)一步篩選出來，還需要使用含有四環(huán)素的固體培養(yǎng)基。(3)某些噬菌體經(jīng)改造后作為載體，導(dǎo)入受體細(xì)胞后，其DNA復(fù)制所需的原料來自于受體細(xì)胞。答案：(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因(答出兩點即可)(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(xì)胞歸納·拓展標(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只保留轉(zhuǎn)入載體的受體細(xì)胞，原理如下圖所示：基因工程的基本操作程序命題點1目的基因獲取的方法1(2017·蘇州一模，多選)下圖表示通過cDNA過程獲得目的基因并利用PCR擴增過程的示意圖。據(jù)圖分析，下列有關(guān)敘述錯誤的是()A催化過程的酶是RNA聚合酶B過程不需要DNA解旋酶C過程需要兩個相同的引物D催化過程的酶都是DNA聚合酶，均需耐高溫解析：選ACD催化過程的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶；過程中DNA在高溫下解旋，不需要解旋酶；過程需要兩種引物；催化過程的酶都是DNA聚合酶，但過程中DNA聚合酶需要耐高溫。拓展·歸納PCR技術(shù)的原理和反應(yīng)過程(1)PCR原理：DNA復(fù)制原理，即：(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，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配對與兩條單鏈DNA結(jié)合延伸72 左右時，TaqDNA聚合酶有最大活性，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DNA分子就變成了兩個DNA分子，隨著重復(fù)次數(shù)的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反應(yīng)過程都是在PCR擴增儀中的緩沖液完成的。2(2014·海南高考)下圖是將某細(xì)菌的基因A導(dǎo)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(biāo)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(xué)方法合成所需基因。(2)利用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_。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(biāo)蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測出相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測DNA中脫氧核苷酸的排列順序，再通過化學(xué)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)目的基因和運載體結(jié)合，形成基因表達(dá)載體。(4)在利用大腸桿菌作受體細(xì)胞時，需要先用Ca2處理，使之成為感受態(tài)細(xì)胞，有利于吸收重組DNA分子。答案：(1)逆轉(zhuǎn)錄DNA聚合酶氨基酸脫氧核苷酸(2)引物模板(A基因)(3)基因表達(dá)載體(4)使其成為感受態(tài)細(xì)胞，有利于吸收重組DNA分子拓展·歸納幾種獲取目的基因方法的比較方法從基因文庫中獲取人工合成從基因組文庫中獲取從部分基因文庫，如cDNA文庫中獲取化學(xué)合成法逆轉(zhuǎn)錄法過程3(2018·東臺模擬)為擴大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，沿海灘涂鹽堿地的開發(fā)利用備受關(guān)注。我國科學(xué)家應(yīng)用耐鹽堿基因培育出了耐鹽堿水稻新品系。請據(jù)圖回答下列問題：限制酶AlaEcoRPstSma切割位點表2幾種限制酶識別序列及切割位點表(1)獲取真核生物的基因通常采用人工合成法，通過圖示中方法合成的耐鹽堿基因中是不含_的，如果要將耐鹽堿基因和質(zhì)粒重組，應(yīng)該在基因兩側(cè)的A和B位置除了接上以上兩個結(jié)構(gòu)外，還需分別加入EcoR和_限制酶識別序列，這樣設(shè)計的優(yōu)點是避免質(zhì)粒和目的基因自身環(huán)化以及定向連接。(2)過程采用PCR技術(shù)擴增目的基因時，在PCR反應(yīng)體系的主要成分中應(yīng)該包含：擴增緩沖液(含Mg2)、水，4種脫氧核糖苷酸、模板DNA、TaqDNA聚合酶和引物I和引物，若在該反應(yīng)體系中，目的基因擴增了4代，則共用了引物I_個。(3)請畫出Pst限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA形成黏性末端的過程_。(4)圖示中將基因表達(dá)載體構(gòu)建完成后沒有直接導(dǎo)入農(nóng)桿菌，而是先將其導(dǎo)入大腸桿菌，目的是_。(5)在步驟過程中都需用_處理兩類細(xì)菌。為了確認(rèn)目的基因通過過程導(dǎo)入植物細(xì)胞中后是否成功表達(dá)，通常從分子水平進(jìn)行檢測的方法是用_法。(6)假設(shè)該抗鹽堿基因D，通過基因工程導(dǎo)入水稻后連接到水稻的一條染色體上，則該水稻進(jìn)行減數(shù)分裂的細(xì)胞在聯(lián)會時有_個D基因。解析：(1)獲取真核生物的基因通常采用人工合成法，通過圖示中方法合成的耐鹽堿基因中是不含啟動子和終止子的，如果要將耐鹽堿基因和質(zhì)粒重組，應(yīng)該在基因兩側(cè)的A和B位置除了接上以上兩個結(jié)構(gòu)外，還需分別加入EcoR和Sma限制酶識別序列。(2)若在該反應(yīng)體系中，目的基因擴增了4代，共形成2×(241)30個DNA分子單鏈，則共用了引物I是30/215個。(3)Pst限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA形成黏性末端的過程圖：(4)圖示中將基因表達(dá)載體構(gòu)建完成后先將其導(dǎo)入大腸桿菌，目的是獲取大量重組質(zhì)?；蜃屇康幕驍U增。(5)在步驟過程中都需用Ca2處理兩類細(xì)菌。為了確認(rèn)目的基因通過過程導(dǎo)入植物細(xì)胞中后是否成功表達(dá)，通常采用抗原抗體結(jié)合法進(jìn)行檢測。(6)假設(shè)該抗鹽堿基因D，通過基因工程導(dǎo)入水稻后連接到水稻的一條染色體上，則該水稻進(jìn)行減數(shù)分裂的細(xì)胞在聯(lián)會時，由于DNA復(fù)制導(dǎo)致有2個D基因。答案：(1)啟動子和終止子Sma(2)15(3)(4)獲取大量重組質(zhì)粒(讓目的基因擴增)(5)Ca2抗原抗體結(jié)合(6)2命題點2基因表達(dá)載體的構(gòu)建4(2016·天津高考)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。下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。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(biāo)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(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA的載體，需要選擇的啟動子是_(填寫字母，單選)。A人血細(xì)胞啟動子B水稻胚乳細(xì)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(xì)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(rèn)rHSA與_的生物學(xué)功能一致。解析：(1)要想合成總cDNA，需要采集人的血液獲得總RNA。由于DNA的復(fù)制只能從脫氧核苷酸單鏈的5端向3端延伸，因而引物均應(yīng)結(jié)合在DNA單鏈的3端，而DNA的兩條鏈反向平行，由此可以確定引物在另一條脫氧核苷酸單鏈的位置和方向。(2)若要從水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)獲得目的產(chǎn)物，需要控制該目的基因只在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)表達(dá)。由題干中的信息“啟動子通常具有物種及組織特異性”可知，此處需要選擇水稻胚乳細(xì)胞啟動子。(3)酚類物質(zhì)能吸引農(nóng)桿菌，因此在水稻受體細(xì)胞中添加該類物質(zhì)，能吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有利于目的基因的成功轉(zhuǎn)化。(4)途徑和的主要區(qū)別是途徑的受體細(xì)胞是真核細(xì)胞，途徑的受體細(xì)胞是原核細(xì)胞。由于人體合成的初始HSA多肽需要經(jīng)膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才有生物活性，所以選擇途徑獲取rHSA更具有優(yōu)勢。(5)rHSA是基因工程的產(chǎn)物，其是否具有醫(yī)用價值，還需要在個體水平上進(jìn)一步確認(rèn)其與HSA的生物學(xué)功能是否一致。答案：(1)總RNA(或mRNA)(2)B(3)吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)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(jìn)行高效加工(5)HSA拓展·歸納限制酶的選擇原則(1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點確定限制酶的種類：應(yīng)選擇切點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇Pst。不能選擇切點位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇Sma。為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，如圖甲也可選擇用Pst和EcoR兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切點)。(2)根據(jù)質(zhì)粒的特點確定限制酶的種類：所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致，以確保具有相同的黏性末端。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會破壞標(biāo)記基因?；蚬こ痰膽?yīng)用和蛋白質(zhì)工程命題點1基因工程的應(yīng)用1(2017·南京三模)在應(yīng)用農(nóng)桿菌侵染植物葉片獲得耐旱基因植株的實驗步驟中，不需要的是 ()A將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌并通過農(nóng)桿菌侵染植物葉片細(xì)胞B利用標(biāo)記基因和選擇培養(yǎng)基的作用，篩選導(dǎo)入耐旱基因的細(xì)胞C用PEG誘導(dǎo)轉(zhuǎn)基因細(xì)胞的原生質(zhì)體融合后培養(yǎng)出愈傷組織D將轉(zhuǎn)基因幼苗栽培在干旱環(huán)境中以檢驗植株的耐旱性解析：選C 應(yīng)用農(nóng)桿菌侵染植物葉片獲得耐旱基因植株時，需要將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌并通過農(nóng)桿菌侵染植物葉片細(xì)胞；利用標(biāo)記基因和選擇培養(yǎng)基的作用，篩選導(dǎo)入耐旱基因的細(xì)胞；該過程不涉及細(xì)胞融合，不需要使用PEG；將轉(zhuǎn)基因幼苗栽培在干旱環(huán)境中，在個體水平檢驗植株的耐旱性。命題點2蛋白質(zhì)工程2(2015·全國卷)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運蛋白，由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}：(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)的_進(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)時是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括_的復(fù)制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：_。(3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過_和_，進(jìn)而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對蛋白質(zhì)的生物_進(jìn)行鑒定。解析：(1)蛋白質(zhì)的功能由蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)決定，而蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)與氨基酸序列有關(guān)，因此，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)的氨基酸序列進(jìn)行改造。(2)P基因與P1基因的根本區(qū)別是堿基序列不同，因此可以通過對P基因進(jìn)行修飾獲得P1基因，也可以直接合成P1基因。中心法則的內(nèi)容可以通過下圖體現(xiàn)：(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。答案：(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其他合理答案也可)(2)PP1DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)(3)設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列功能拓展·歸納蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較項目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別原理中心法則的逆推基因重組操作起點預(yù)期的蛋白質(zhì)功能目的基因操作核心改造基因基因表達(dá)載體的構(gòu)建區(qū)別過程獲取目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定實質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(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)上延伸出來的第二代基因工程，因為要對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過基因修飾或基因合成來實現(xiàn)高考真題集中研究找規(guī)律1(2014·江蘇高考，多選)下列關(guān)于基因工程技術(shù)的敘述，錯誤的是()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BPCR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(biāo)記基因D抗蟲基因即使成功地插入到植物細(xì)胞染色體上也未必能正常表達(dá)解析：選ABC限制性核酸內(nèi)切酶大多是特異性地識別6個核苷酸序列，但也有少數(shù)限制性核酸內(nèi)切酶能識別4個、5個或8個核苷酸序列；PCR反應(yīng)中耐高溫的DNA聚合酶只是在延伸階段發(fā)揮催化作用；載體質(zhì)粒上抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇，而不是抗生素合成基因；目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不一定都能正常表達(dá)。2(2017·江蘇高考)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?zhǔn)椒磻?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(dá)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(dāng)?shù)腳位點。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(jìn)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)。解析：(1)PCR技術(shù)可在體外對DNA進(jìn)行擴增，模板可以是mRNA經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄獲得的cDNA。(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)時，需在引物中增加適當(dāng)?shù)南拗菩院怂醿?nèi)切酶(限制酶)的識別序列，便于目的基因與質(zhì)粒的連接。為了避免引物自連，設(shè)計引物時需要避免引物之間形成堿基互補配對。(3)根據(jù)PCR的過程可知，圖中步驟1代表變性，步驟2代表退火(復(fù)性)，步驟3代表延伸，這三個步驟構(gòu)成一個循環(huán)。(4)退火溫度的設(shè)定與引物長度、堿基組成有關(guān)，過高的退火溫度會破壞引物與模板的堿基配對。因為G、C之間的氫鍵數(shù)多于A、T之間的氫鍵數(shù)，故GC含量高的引物需要設(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，可能的原因是退火溫度過高使擴增效率降低，也可能是未按照目的基因兩端的核苷酸序列來設(shè)計引物，因此可以采取的措施是降低退火溫度、重新設(shè)計引物等。答案：(1)逆轉(zhuǎn)錄cDNA(2)限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)堿基互補配對(3)變性(4)引物與模板GC含量高(5)3(2016·江蘇高考)下表是幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中標(biāo)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(fù)標(biāo)注。請回答下列問題：限制酶BamHBclSau3AHind識別序列及切割位點 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_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。解析：(1)基因工程中選擇合適的限制酶切割質(zhì)粒和目的基因時，應(yīng)保留目的基因和至少一個標(biāo)記基因結(jié)構(gòu)的完整性，即遵循“目的基因切兩側(cè)，標(biāo)記基因留一個”的基本原則，最好選擇切割產(chǎn)生不同末端的兩種限制酶同時切割質(zhì)粒和目的基因，以避免目的基因的反向插入帶來的不正常表達(dá)，因此據(jù)圖分析應(yīng)選擇的限制酶為Bcl和Hind，切割后質(zhì)粒上保留的四環(huán)素抗性基因作為標(biāo)記基因。酶切后的載體和目的基因通過DNA連接酶的作用形成重組質(zhì)粒，重組質(zhì)粒需要導(dǎo)入Ca2處理后的處于感受態(tài)的大腸桿菌(處于感受態(tài)的大腸桿菌細(xì)胞膜的通透性大大增加，便于重組質(zhì)粒進(jìn)入)。(2)由上述分析可知，為了篩選出導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應(yīng)先配制含四環(huán)素的選擇培養(yǎng)基，平板上長出的菌落為導(dǎo)入普通質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒的大腸桿菌菌落，進(jìn)一步鑒定出導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌，可利用PCR擴增的方式，結(jié)合電泳技術(shù)來分析處理。DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，在PCR過程中，當(dāng)引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結(jié)合后，DNA聚合酶只能從引物的3端延伸DNA鏈，因此應(yīng)選擇引物甲和引物丙。(3)因為Bcl和BamH酶切產(chǎn)生的黏性末端相同，所以可以被DNA連接酶連接，連接部位的6個堿基對序列為，但是連接后形成的DNA中不再具有Bcl和BamH的識別序列，連接部位不能被這兩種酶切開。(4)由圖可知，能被限制酶Bcl和BamH切割的序列也能被Sau3A識別并切割，因此圖中質(zhì)粒上存在3個Sau3A的切割位點，若將3個切割位點之間的DNA片段分別編號為a、b和c，則完全酶切(3個切割位點均被切割)會產(chǎn)生3種大小的DNA片段，即為a、b和c；考慮只切1個切割位點，有三種情況，都產(chǎn)生一種大小的DNA片段，即大小均為abc；考慮切2個切割位點，則會產(chǎn)生ab、c、ac、b、bc、a幾種不同大小的DNA片段。綜上所述，若用Sau3A識別并切割圖中質(zhì)粒，最多可獲得7種大小的DNA片段，即為abc、ab、ac、bc、a、b、c。答案：(1)Bcl和Hind連接感受(2)四環(huán)素引物甲和引物丙(3)都不能(4)74(2015·江蘇高考)胰島素A、B鏈分別表達(dá)法是生產(chǎn)胰島素的方法之一。下圖1是該方法所用的基因表達(dá)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2(1)圖1基因表達(dá)載體中沒有標(biāo)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(dá)；氨芐青霉素抗性基因的作用是_。(3)構(gòu)建基因表達(dá)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(dá)，可將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點隱藏在內(nèi)部，其意義在于_。(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_。解析：(1)基因表達(dá)載體中應(yīng)具有啟動子、目的基因、終止子、標(biāo)記基因和復(fù)制原點。(2)啟動子是轉(zhuǎn)錄過程中RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能啟動目的基因的表達(dá)。圖中的氨芐青霉素抗性基因充當(dāng)了標(biāo)記基因，可用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基篩選含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌。(3)構(gòu)建基因表達(dá)載體時，需要用同種限制酶分別切割目的基因和載體，然后用DNA連接酶將目的基因和載體連接。(4)胰島素肽鏈上具有蛋白酶的切割位點，會導(dǎo)致胰島素被菌體內(nèi)的蛋白酶降解，而通過融合表達(dá)將切割位點隱藏在內(nèi)部可防止胰島素的A、B鏈被菌體內(nèi)的蛋白酶降解。(5)根據(jù)溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵，并結(jié)合­半乳糖苷酶被切成多個肽段，獲得了完整的胰島素A鏈、B鏈這一信息，可以推測­半乳糖苷酶中必然含有多個甲硫氨酸，胰島素A鏈、B鏈不含甲硫氨酸。(6)每一條肽鏈的兩個末端分別含有一個氨基和一個羧基，某些氨基酸的R基中也含有氨基，因此含兩條肽鏈的胰島素中至少含有2個游離的氨基。答案：(1)終止子(2)RNA聚合作為標(biāo)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(tuán)中可能還含有游離的氨基調(diào)研試題重點研究明趨勢一、選擇題1(2017·無錫一模)下列有關(guān)基因工程的敘述，正確的是()A限制性核酸內(nèi)切酶只在獲得目的基因時使用B重組質(zhì)粒的形成是在細(xì)胞內(nèi)完成的C目的基因必須整合到受體細(xì)胞的DNA中才能復(fù)制D通過基因工程育種可以定向地改造生物的遺傳性狀解析：選D構(gòu)建基因表達(dá)載體時用同種限制酶切割目的基因和質(zhì)粒；重組質(zhì)粒的形成是在細(xì)胞外完成的，然后再導(dǎo)入受體細(xì)胞；重組質(zhì)粒上有復(fù)制原點，不整合到受體細(xì)胞的DNA中也可復(fù)制；由于目的基因是已知基因，可以定向地改變生物的遺傳性狀。2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，下列相關(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AGCTC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、酶的濃度等控制酶切效果解析：選D限制性核酸內(nèi)切酶Hind和Xho的識別序列均為6個脫氧核苷酸，所以在DNA中出現(xiàn)的概率相同，均為1/46；兩者切出的黏性末端分別為AGCT和TCGA；由于黏性末端不同，故用兩種酶切割目的基因和質(zhì)粒后不能形成重組質(zhì)粒。3用限制酶EcoR、Kpn和二者的混合物分別降解一個1 000 bp(1 bp即1個堿基對)的DNA分子，降解產(chǎn)物分別進(jìn)行凝膠電泳，在電場的作用下，降解產(chǎn)物分開，凝膠電泳結(jié)果如下圖所示。該DNA分子的酶切圖譜(單位：bp)正確的是()解析：選C根據(jù)限制酶Kpn切割后，降解產(chǎn)物只有一種，推測該DNA分子是環(huán)狀DNA，且只有1個Kpn識別位點。根據(jù)限制酶EcoR切割后，降解產(chǎn)物為200 bp和800 bp，推測該DNA分子上有2個EcoR識別位點。再根據(jù)限制酶EcoR和Kpn混合切割，得到200 bp和400 bp兩種片段，確定選項C的圖譜是合理的。4(2017·泰州一模)將經(jīng)過擴增的DNA和質(zhì)粒用相同的限制酶進(jìn)行如下圖所示的切割，電泳得到純凈的B片段和D片段，將兩種片段置于適宜的緩沖液中用DNA連接酶處理。如果只考慮兩個片段的環(huán)狀連接，則能形成不同核苷酸序列的環(huán)狀DNA的種類是()A6種B3種C2種 D1種解析：選A只考慮兩個片段的環(huán)狀連接，能形成的環(huán)狀DNA有B片段與B片段同向連接的、B片段與B片段反向連接的、D片段與D片段同向連接的、D片段與D片段反向連接的、B片段與D片段同向連接的及B片段與D片段反向連接的，共6種。5(2017·揚州一模)下列關(guān)于核酸分子雜交和抗原抗體雜交的敘述，正確的是()A核酸分子雜交是指兩條脫氧核苷酸鏈的雜交B抗原抗體雜交的原理為堿基互補配對原則C核酸分子雜交可檢測目的基因的存在和轉(zhuǎn)錄D抗原抗體雜交常以目的基因產(chǎn)物作為抗體解析：選C核酸分子雜交可以是兩條脫氧核苷酸鏈的雜交，也可以是 DNA單鏈和RNA的雜交；抗原抗體雜交的原理是抗體能與對應(yīng)的抗原發(fā)生特異性結(jié)合；核酸分子雜交可檢測目的基因的存在和轉(zhuǎn)錄；抗原抗體雜交中目的基因產(chǎn)物常作為抗原。6(2018·啟東中學(xué)段考)如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用效果的順序，正確的是()ABC D 解析：選A是將一個DNA切成互補的兩個黏性末端，由限制性內(nèi)切酶發(fā)揮作用；DNA聚合酶是在DNA復(fù)制時發(fā)揮作用，是DNA復(fù)制；DNA連接酶是將兩個DNA片段連接在一起()；解旋酶是將DNA分子雙鏈解旋成兩條互補的單鏈()。7(2018·海安期中)從某海洋動物中獲得一基因，其表達(dá)產(chǎn)物為一種抗菌體和溶血性均較強的多肽P1。目前在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是()A合成編碼目的肽的DNA片段B構(gòu)建含目的肽DNA片段的表達(dá)載體C依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計多條模擬肽D篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽解析：選C已經(jīng)獲得該目的基因片段，不需要合成編碼目的肽的DNA片段，A錯誤；需要構(gòu)建含目的肽的DNA片段的表達(dá)載體，但這不是第一步，B錯誤；蛋白質(zhì)工程的第一步是根據(jù)蛋白質(zhì)的功能，設(shè)計P1氨基酸序列，從而推出其基因序列，C正確；該基因表達(dá)產(chǎn)物為一種抗菌體和溶血性均較強的多肽P1，目前在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，而目的多肽是抗菌性強但溶血性弱，所以必需對其改造，保持其抗菌性強，抑制其溶血性，D錯誤。8(2018·泰興期中)微生物常被用于基因工程中。下列相關(guān)敘述正確的是()A從耐熱的細(xì)菌中獲取PCR所需的DNA連接酶B大腸桿菌、酵母菌等是基因工程常用的載體C作為載體的DNA分子需具有合成抗生素的基因D常利用土壤農(nóng)桿菌將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞解析：選D從耐熱的細(xì)菌中獲取PCR所需的DNA聚合酶，A錯誤。基因工程中常用的載體是質(zhì)粒、動植物病毒、噬菌體的衍生物，B錯誤。作為載體的DNA分子需要有抗生素抗性基因，便于后期的篩選，C錯誤。常利用土壤農(nóng)桿菌將目的基因?qū)氲诫p子葉植物細(xì)胞中，D正確。9下面為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(xì)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)生了可遺傳變異解析：選D構(gòu)建重組質(zhì)粒需要用到限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，不需要DNA聚合酶；含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒的T­DNA整合到受體細(xì)胞的染色體上，而不是重組Ti質(zhì)粒整合到受體細(xì)胞的染色體上；導(dǎo)入受體細(xì)胞的目的基因表達(dá)后，轉(zhuǎn)基因植株方能表現(xiàn)出相應(yīng)性狀，若目的基因在受體細(xì)胞中不表達(dá)，轉(zhuǎn)基因植株不能表現(xiàn)出相應(yīng)性狀；表現(xiàn)出抗蟲性狀則表明該植株細(xì)胞發(fā)生了基因重組，基因重組是可遺傳變異。10(2017·南京三模)根據(jù)某基因上游和下游的堿基序列，設(shè)計合成了用于該基因PCR的兩段引物(單鏈DNA)。引物與該基因變性DNA(單鏈DNA)結(jié)合為雙鏈DNA的過程稱為復(fù)性。下圖是兩引物的Tm(引物熔解溫度，即50%的引物與其互補序列形成雙鏈DNA分子時的溫度)測定結(jié)果，下列敘述錯誤的是()A通常引物1和引物2不能有堿基互補配對關(guān)系B兩引物分別是子鏈延伸的起點，并可以反復(fù)利用C若兩引物的脫氧核苷酸數(shù)相同，推測引物2的GC含量較高D復(fù)性所需溫度與時間，取決于引物的長度、堿基組成及其濃度等因素解析：選B引物1和引物2不能有堿基互補配對關(guān)系，以免二者結(jié)合，A正確；兩引物參與形成子鏈，不能反復(fù)利用，B錯誤；若兩引物的脫氧核苷酸數(shù)相同，引物2的熔解溫度較高，推測GC含量較高，C正確；綜上所述，復(fù)性所需溫度與時間取決于引物的長度、堿基組成及其濃度等因素，D正確。11(2018·南通模擬，多選)科學(xué)家利用基因工程技術(shù)將魚的抗凍蛋白基因?qū)敕?，使番茄的耐寒能力大大提高。在培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因番茄的過程中，下列操作合理的是()A可用PCR技術(shù)或逆轉(zhuǎn)錄法獲得抗凍蛋白基因B利用選擇性培養(yǎng)基對構(gòu)建的基因表達(dá)載體直接篩選C利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入番茄體細(xì)胞D在低溫條件下篩選已導(dǎo)入抗凍蛋白基因的番茄植株解析：選ACD利用逆轉(zhuǎn)錄法可獲得cDNA；構(gòu)建的基因表達(dá)載體不可以直接在選擇培養(yǎng)基上進(jìn)行篩選，需要先導(dǎo)入受體細(xì)胞中再進(jìn)行篩選；農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的常用方法；利用低溫條件對耐寒番茄進(jìn)行個體性狀水平的檢測，篩選出耐寒番茄植株。12(2017·南通三模，多選)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(dǎo)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(dǎo)入大腸桿菌生產(chǎn)尿酸酶。相關(guān)敘述正確的是()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(xì)胞外C融合基因?qū)氪竽c桿菌前需構(gòu)建基因表達(dá)載體，以保證目的基因正常表達(dá)和遺傳D在導(dǎo)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(xì)胞解析：選ABC 每個基因的兩端都有啟動子和終止子，它會調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，因此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，以便它們都能正常表達(dá)，A正確；根據(jù)題干中原核生物胞外蛋白信號肽基因的功能可知，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(xì)胞外，B正確；融合基因?qū)氪竽c桿菌前需構(gòu)建基因表達(dá)載體，以保證目的基因正常表達(dá)和遺傳，C正確；在導(dǎo)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(xì)胞，D錯誤。二、非選擇題13(2017·常州一模)我國科學(xué)家屠呦呦因在青蒿素研究中的特殊貢獻(xiàn)榮獲2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。青蒿素是青蒿植株的次級代謝產(chǎn)物，其化學(xué)本質(zhì)是一種萜類化合物，其生物合成途徑如圖1所示。正常青蒿植株的青蒿素產(chǎn)量很低，難以滿足臨床需求，科學(xué)家為了提高青蒿素產(chǎn)量，將棉花中的FPP合成酶基因?qū)肓饲噍镏仓瓴⒆屍涑晒Ρ磉_(dá)，獲得了高產(chǎn)青蒿植株，過程如圖2所示。(1)研究人員從棉花基因文庫中獲取FPP合成酶基因后，可以采用_技術(shù)對該目的基因進(jìn)行大量擴增，該技術(shù)除了需要提供模板和游離的脫氧核苷酸外，還需要提供_、_等條件。(2)圖2中的為_，形成過程中需要_等酶；棉花FPP合成酶基因能夠和質(zhì)粒連接成的主要原因是_。(3)若不能在含有抗生素Kan的培養(yǎng)基上生存，則原因是_。(4)由題意可知，除了通過提高FPP的含量來提高青蒿素的產(chǎn)量外，還可以通過哪些途徑來提高青蒿素的產(chǎn)量？ (試舉一例)_。解析：(1)PCR技術(shù)的實質(zhì)是DNA復(fù)制，需要熱穩(wěn)定的DNA聚合酶、模板、引物和能量等。(2)是重組質(zhì)粒(即基因表達(dá)載體)，需要先利用限制酶切割棉花FPP合成酶基因和質(zhì)粒，再用DNA連接酶連接。能夠連接的原因是具有相同的黏性末端。(3)若重組質(zhì)粒沒有導(dǎo)入農(nóng)桿菌，則農(nóng)桿菌不含抗生素Kan抗性基因，不能在含有抗生素Kan的培養(yǎng)基上生存。(4)由圖1可以看出，提高青蒿素的產(chǎn)量可以通過提高FPP的含量或增強ADS基因的表達(dá)來實現(xiàn)，也可以通過抑制SQS基因的表達(dá)，從而抑制FPP形成其他萜類化合物來實現(xiàn)。答案：(1)PCR引物熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(2)基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒)限制酶和DNA連接酶切割后具有相同的黏性末端(3)重組質(zhì)粒沒有導(dǎo)入農(nóng)桿菌(4)抑制SQS基因的表達(dá)(或增強ADS基因的表達(dá))14(2017·鹽城三模)如圖為培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的兩種途徑示意圖，請據(jù)圖回答問題：(1)與圖2相比，圖1的優(yōu)點是篩選出的目的植株_。(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒時，需要使用的限制酶是_，還需要使用的工具酶是_。(3)圖中過程獲取的完整的重組質(zhì)粒，除了圖中標(biāo)出的特殊DNA片段外，還應(yīng)該有_等部分；過程常用的方法是_；過程常用的試劑為_；培育獲取棉株2 或棉株4采用的生物學(xué)技術(shù)是_。(4)為檢測棉株3、棉株4的抗蟲特性，常使用的方法是_。解析：(1)圖1是采用單倍體育種方法，結(jié)合基因工程，培育出目的植株與圖2相比，該方法的優(yōu)點是目的植物是純合子，能穩(wěn)定遺傳。(2)用圖中的質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組DNA分子時，不能使用Sma酶切割(Sma破壞目的基因)。因此只能選用的限制酶是EcoR和BamH切割目的基因和運載體，還需要DNA連接酶以構(gòu)建基因表達(dá)載體。(3)過程是構(gòu)建基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒)，基因表達(dá)載體中除了具有目的基因、啟動子和終止子之外，還需具有標(biāo)記基因；過程是將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中，受體細(xì)胞是植物細(xì)胞，常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；棉株2是單倍體幼苗外植體中細(xì)胞經(jīng)過植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲取的，是單倍體；過程常用的試劑為秋水仙素，過程使棉株2細(xì)胞中染色體數(shù)目增倍，進(jìn)而獲取純合子棉株3。(4)為檢測棉株3、棉株4的抗蟲特性，常使用的方法是接種害蟲，觀察棉株是否有抗蟲能力。答案：(1)能穩(wěn)定遺傳(是純合子)(2)EcoR和BamHDNA連接酶(3)標(biāo)記基因(和復(fù)制原點)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法秋水仙素植物組織培養(yǎng)(4)接種害蟲，觀察棉株是否有抗蟲能力15(2017·蘇北三市三模)如圖所示為A、B、C三種質(zhì)粒和一個含目的基因D的DNA片段示意