2019屆高考生物一輪復習 第12單元 現(xiàn)代生物科技專題 第36講 基因工程課件.ppt

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1、,考點互動探究教師備用習題,考試說明,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基因工程的應用()。 4蛋白質(zhì)工程()。 5DNA的粗提取與鑒定(實驗與探究能力)。,知識梳理,1.基因工程的概念 (1)手段：按照____________，進行嚴格的設(shè)計，通過體外__________和________等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性。 (2)目的：創(chuàng)造出更符合人們需要的新的____________和____________。 (3)水平：____________水平。,考點一基因工程的概念及基本工具,人們的愿望,DNA重組,轉(zhuǎn)基因,生物類型,生物產(chǎn)品,DNA分子,2

2、.基因工程的基本工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶 來源：主要從____________中分離純化而來。 作用：識別雙鏈DNA分子的某種____________序列，使__________的兩個核苷酸之間的____________斷裂。 結(jié)果：產(chǎn)生______末端或______末端。,原核生物,特定核苷酸,特定部位,磷酸二酯鍵,黏性,平,(2)DNA連接酶 (3)載體 條件：能自我復制、有一個至多個________切割位點、有特殊的__________。 常用載體________。其他載體：噬菌體的衍生物、____________等。,大腸桿菌,黏性末端或平末端,限制酶,標記基因,質(zhì)粒,動植物病毒

3、,1.限制酶和DNA連接酶的關(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的原因是原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。 (3)DNA連接酶起作用時，不需要模板。,,,,核心講解,,圖12361,2.DNA相關(guān)六種酶的比較,,,,,1如圖12362為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu) 模式圖，據(jù)圖回答下列問題： (1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學本質(zhì)都是________， 二者還具有其他共同點，如________________，________________(寫出兩條即可)。 (2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為 ，則與之連接的目的基因切割末端應為

4、____________；可使用____________把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA分子上稱為________，其作用是________。 (4)下列常在基因工程中用作載體的是 () A蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因 B土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子 C大腸桿菌的質(zhì)粒 D動物細胞的染色體,,題組訓練,,圖12362,,答案 (1)DNA能夠自我復制具有遺傳特性(2) DNA連接酶 (3)標記基因供重組DNA的鑒定和選擇(4)C,,解析 (1)a代表的物質(zhì)是大型環(huán)狀DNA分子，質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細菌擬核之外的小型環(huán)狀DNA分子，兩者都

5、能自我復制，并蘊含遺傳信息。(2)與質(zhì)粒DNA分子的切割末端能夠連接的目的基因切割末端之間能夠發(fā)生堿基互補配對，可使用DNA連接酶將它們連接在一起。(3)質(zhì)粒DNA分子上的氨芐青霉素抗性基因可以作為標記基因，便于對重組DNA進行鑒定和篩選。(4)常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒等。蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因一般作為目的基因；土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子不容易在宿主細胞內(nèi)保存；動物細胞染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)，不能被限制性核酸內(nèi)切酶切割，因此不能用作載體。,22017上海寶山區(qū)二模 分析有關(guān)基因工程的資料，回答問題。 如圖12363為構(gòu)建某重組質(zhì)粒的過程示意圖。lacZ基因可使細菌利

6、用加入培養(yǎng)基的物質(zhì)Xgal，從而使菌落顯現(xiàn)出藍色，若無該基因，菌落則成白色。圖中甲戊DNA片段只注明了黏性末端處的堿基 種類，其他堿基的種類未作注明。 (1)若酶M特異性識別的DNA堿基序列 是 ，則酶N特異性識別的DNA堿基序 列是____________。 (2)過程是將所有片段混合在一起，用 ________酶拼接可得到不同的重組DNA。,,,,圖12363,(3)如果只考慮2個片段的組合，那么甲、乙、丁三個片段中能夠形成環(huán)狀DNA的片段組合是____________(多選)。 A甲和乙B甲和甲C甲和丁D乙和乙E乙和丁F丁和丁 (4)為了篩選含重組質(zhì)粒的受體菌，應在通用培養(yǎng)基中額外加入_

7、_______________，培養(yǎng)一段時間，挑選出____________色的菌落進一步培養(yǎng)。原來質(zhì)粒中，限制酶M和N的酶切位點________。 AM位于青霉素抗性基因中，N位于lacZ基因中BN位于青霉素抗性基因中，M位于lacZ基因中CM和N都位于青霉素抗性基因中DM和N都位于lacZ基因中 (5)上述目的基因能夠在受體細菌中表達，其原因是不同生物________。 A共用一套DNA B共用一套RNA C共用一套蛋白質(zhì) D共用一套密碼子,,,,答案 (1) (2)DNA連接(3)ABCDEF (4)青霉素和Xgal白D(5)D,,,(2)DNA連接酶可以將具有相同黏性末端的DNA

8、片段連接起來。(3)甲、乙、丁都有兩個黏性末端，且都相同，因此如果只考慮2個片段的組合，那么甲、乙、丁三種片段中任意兩個連接都能夠連接形成環(huán)狀DNA。(4)為了篩選含重組質(zhì)粒的受體菌，應在通用培養(yǎng)基中額外加入青霉素和Xgal，培養(yǎng)一段時間，挑選出白色的菌落進一步培養(yǎng)。這表明青霉素抗性基因沒有被破壞，lacZ基因已經(jīng)被破壞，因此，在原來質(zhì)粒中，限制酶M和N的酶切位點都位于lacZ基因中。(5)上述目的基因能夠在受體細菌中表達，其原因是不同生物共用一套密碼子。,,方法技巧 限制酶的選擇技巧 (1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點確定限制酶的種類。 應選擇切割位點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可

9、選擇Pst。,,,圖12364,不能選擇切割位點位于目的基因內(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割位點)。 (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，以確保產(chǎn)生相同的黏性末端。 質(zhì)粒作為載體必須具備標記基因等，所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu)，如圖乙中限制酶Sma會破壞標記基因；如果所選酶的切割位點不是一個，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復制起點區(qū)，則切割重組后的片段進入受體細胞后

10、不能自主復制。,,,知識梳理,1.基因工程的基本操作程序 (1)目的基因的獲取 目的基因：主要指__________的基因，也可以是一些具有_____作用的因子。 ,考點二基因工程的基本操作程序及PCR技術(shù),編碼蛋白質(zhì),調(diào)控,基因文庫,mRNA,DNA合成儀,(2)基因表達載體的構(gòu)建基因工程的核心 目的：使目的基因_________________________________________，同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。 基因表達載體的構(gòu)成,在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代,,圖12365,標記基因,目的基因,構(gòu)建過程：,,圖12366,同一種限制酶,DNA連接酶,(3)將

11、目的基因?qū)胧荏w細胞,,農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,花粉管通道法,顯微注射法,用Ca2處理細胞,受精卵,TDNA,染色體DNA,顯微注射,Ca2,感受態(tài),(4)目的基因的檢測與鑒定,,,圖12367,DNA分子雜交,分子雜交,抗原抗體雜交,雜交帶,2.PCR技術(shù) (1)原理：DNA復制，即： (2)條件,,,圖12368,加熱,冷卻,耐高溫的DNA聚合酶,單鏈相應序列,脫氧核苷酸,(3)過程與結(jié)果 過程 結(jié)果：上述三步反應完成后， 一個DNA分子就變成了________ 個DNA分子，隨著重復次數(shù)的 增多，DNA分子就以________ 的形式增加。PCR的反應過程都是在________________中完

12、成的。,,,9095,解旋,5560,引物,7075,Taq酶,兩,2n,DNA擴增儀,1.基因工程操作的易錯點分析 (1)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，所以目的基因應插入到啟動子與終止子之間的部位。 (2)啟動子(DNA片段)起始密碼子(RNA)；終止子(DNA片段)終止密碼子(RNA)。 (3)基因表達載體的構(gòu)建是最核心、最關(guān)鍵的一步，在體外進行。 (4)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，其余三步都有堿基互補配對現(xiàn)象。,,,,核心講解,,2.DNA復制與PCR技術(shù)的比較,,,,,角度1結(jié)合實例考查基因工程的基本操作程序 1人血清蛋白

13、(HSA)具有重要的醫(yī)用價值。如圖12369是以基因工程技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑，請回答下列問題。 (1)如果HSA基因序列未知，可以采用____________________的方法獲取該目的基因，為了使該目的基因能夠在宿主細胞中 復制和穩(wěn)定保存，通常要先構(gòu)建 __________后才能導入宿主細胞。,,命題角度,,,圖12369,(2)方框中的“？”一般選用的生物是________，為了提高過程的導入成功率，通常用________處理大腸桿菌。 (3)人體合成的初始HSA多肽，需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才能有活性，所以，選擇________(填“”或“”)途徑獲取

14、rHSA更有優(yōu)勢。 (4)為了鑒定宿主細胞中是否產(chǎn)生rHSA，可以用_________方法來進行檢驗。 A檢驗HSA基因是否導入 B檢驗細胞中是否產(chǎn)生相應的mRNA C抗原抗體雜交 D檢測是否有標記基因,,,,,答案 (1)從基因文庫中提取重組DNA (2)農(nóng)桿菌氯化鈣(3)(4)C,,,解析 (1)獲取目的基因的方法有：從基因文庫中獲取、采用PCR技術(shù)擴增(適用于目的基因的核苷酸序列已知的情況)、人工化學合成(適用于目的基因較小且序列已知的情況)。因此如果HSA基因序列未知，可以采用從基因文庫中提取的方法獲取該目的基因；為了使該目的基因能夠在宿主細胞中復制和穩(wěn)定保存，通常要先構(gòu)

15、建基因表達載體(重組DNA)后才能導入宿主細胞。(2)將目的基因?qū)胫参锛毎Ｓ棉r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，因此方框中的“？”一般選用的生物是農(nóng)桿菌；將目的基因?qū)胛⑸锛毎麜r常用感受態(tài)細胞法，即用氯化鈣處理微生物細胞，使之成為易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細胞。(3)由于大腸桿菌是原核生物，其細胞中不含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，而人體合成的初始HSA多肽，需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才能有活性，所以，選擇途徑獲取rHSA更有優(yōu)勢。(4)檢測目的基因是否表達形成蛋白質(zhì)(rHSA)可以采用抗原抗體雜交法。,角度2考查PCR技術(shù)的原理與過程 22017福建南平一模 基因工程在農(nóng)業(yè)中的應用發(fā)展迅速，基因可導

16、入農(nóng)作物中，用于改良該農(nóng)作物的性狀。通過多重PCR技術(shù)可擴增并檢測轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的外源基因成分。多重PCR技術(shù)是在一個PCR 反應體系中加入多對引物，針對多個DNA模板或同一模板的不同區(qū)域，擴增多個目的基因的PCR 技術(shù)。請回答： (1)我國科學家將Bt毒蛋白基因、魚的抗凍蛋白基因、控制果實成熟的基因?qū)朕r(nóng)作物，可獲得________、__________、延熟的轉(zhuǎn)基因作物。 (2)引物是根據(jù)________________的一段核苷酸序列合成的，每種基因擴增需要一對引物的原因是_______。下表是A、B、C三種基因的引物，據(jù)表分析，引物特異性主要體現(xiàn)在____________________

17、___。,,,,,,,(3)PCR過程中溫度從90 降到5560 的目的是_______________。 (4)檢測人員通過多重PCR技術(shù)確定農(nóng)作物中是否含有A、B、C三種轉(zhuǎn)基因。將A、B、C三種基因和待測的農(nóng)作物基因樣品進行PCR，擴增后的產(chǎn)物再進行電泳，結(jié)果如圖123610。據(jù)圖分析：含有三種轉(zhuǎn)基因 的農(nóng)作物是________，判斷依據(jù)是____________。 (5)與PCR技術(shù)相比，多重PCR技術(shù)的優(yōu)勢有： a_____________________________。 b___________________________。 c_________________________

18、_____。,,,,,圖123610,,,答案 (1)抗蟲抗凍 (2)已知目的基因需要一對特異性的引物，要求一對引物的序列是不互補的，否則會形成引物二聚體，進而影響目的基因的擴增引物中特定的堿基序列， 可以體現(xiàn)引物的特異性 (3)加熱至9095 利于DNA解鏈；冷卻到5560 ，利于引物結(jié)合到互補DNA鏈上 (4)4PCR過程中，可以通過設(shè)計特定的引物來擴增特定的DNA片段，1組為已知A、B、C三種基因的對照，其中4含有A基因、B基因和C基因，而2只含有A基因和C基因，3不含有這三種基因 (5)a.確保所有的靶位點可以用相同的PCR程序在單個反應中得到有效的擴增 b在使用相同的PCR程序和

19、反應條件的單個PCR中對每對引物的量進行優(yōu)化，以達到最大的擴增效率 c平衡多重PCR中每對引物的量，使之對每個靶位點都能獲得足夠的擴增量,,,解析 (1)Bt毒蛋白基因的抗蟲基因可以表達出毒蛋白，魚的抗凍蛋白基因可以表達出抗凍蛋白，控制果實成熟的基因可以表達出控制早熟的相關(guān)蛋白，因此將Bt毒蛋白基因、魚的抗凍蛋白基因、控制果實成熟的基因?qū)朕r(nóng)作物，可獲得抗蟲、抗凍、延熟的轉(zhuǎn)基因作物。(2)PCR擴增技術(shù)的前提是要用一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一段序列合成引物，每種基因擴增需要一對特異性的引物，要求一對引物的序列是不互補的，否則會形成引物二聚體，進而影響目的基因的擴增。據(jù)表中A、B、

20、C三種基因的引物核苷酸序列分析，引物特異性主要體現(xiàn)在引物中特定的堿基序列， 可以體現(xiàn)引物的特異性。,,,(3)PCR過程中溫度加熱至9095 利于DNA解鏈；冷卻到5560 ，利于引物結(jié)合到互補DNA鏈上。(4)PCR過程中，可以通過設(shè)計特定的引物來擴增特定的DNA片段，1組為已知A、B、C三種基因的對照，其中4含有A基因、B基因和C基因，而2只含有A基因和C基因，3不含有這三種基因。(5)與PCR技術(shù)相比，多重PCR技術(shù)的優(yōu)勢：a.確保所有的靶位點可以用相同的PCR程序在單個反應中得到有效的擴增。b.在使用相同的PCR程序和反應條件的單個PCR中對每對引物的量進行優(yōu)化，以達到最大的擴增

21、效率。c.平衡多重PCR中每對引物的量，使之對每個靶位點都能獲得足夠的擴增量。,知識梳理,一、基因工程的應用 1.植物基因工程 抗蟲、________、________轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。 2.動物基因工程 提高動物____________、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)________，用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體。,考點三基因工程的應用與蛋白質(zhì)工程,抗病,抗逆,生長速度,藥物,3.基因工程藥物 (1)方式：利用基因工程培育“____________”來生產(chǎn)藥品。 (2)成果：利用“工程菌”可生產(chǎn)細胞因子、抗體、疫苗、激素等。 4基因治療 (1)概念：把________

22、__導入病人體內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。 (2)成果：將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者 的淋巴細胞。,正常基因,,基因轉(zhuǎn)移,組織細胞,工程菌,二、蛋白質(zhì)工程,,,圖123611,修飾,合成,新的蛋白質(zhì),功能,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),氨基酸序列,脫氧核苷酸序列,基因工程和蛋白質(zhì)工程的比較,,,,核心講解,,角度1結(jié)合基因工程的操作過程考查基因工程的應用 12017東北三省三校模擬 馬鈴薯是重要的經(jīng)濟作物，在基因育種方面取得豐碩成果。 (1)馬鈴薯是雙子葉植物，常用____________法將目的基因?qū)腭R鈴薯的體細胞中。構(gòu)建好的基因表達載體基本結(jié)構(gòu)有目的基因、__________、_

23、_______、________、復制原點五部分。 (2)馬鈴薯易患多種疾病，導致產(chǎn)量下降?；蚬こ讨谐Ｓ玫目共』驗開___________________(寫一種即可)。,,命題角度,,,(3)科學家還培育出抗除草劑的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯，主要從兩個方面進行設(shè)計： 修飾除草劑作用的靶蛋白，使其對除草劑________，或使靶蛋白過量表達，植物吸收除草劑后仍能正常代謝。 引入酶或酶系統(tǒng)，使除草劑在發(fā)生作用前________。 (4)將目的基因?qū)胧荏w細胞后，還需對轉(zhuǎn)基因植物進行________________。,,,,,答案 (1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化啟動子終止子標記基因 (2)病毒外殼蛋白基因、病毒復制酶基

24、因、抗毒素合成基因、幾丁質(zhì)酶基因 (3)不敏感(抵抗)被降解(分解) (4)檢測和鑒定,,,解析 (1)馬鈴薯是雙子葉植物，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)腚p子葉植物體細胞中。構(gòu)建好的基因表達載體基本結(jié)構(gòu)有目的基因、標記基因、啟動子、終止子、復制原點五部分。(2)基因工程中常用的抗病基因為病毒外殼蛋白基因、病毒復制酶基因、抗毒素合成基因、幾丁質(zhì)酶基因。(3)除草劑只能作用于雜草，不能作用于馬鈴薯，因此需要修飾除草劑作用的靶蛋白，使其對除草劑不敏感(抵抗)，或使靶蛋白過量表達，植物吸收除草劑后仍能正常代謝。也可以引入酶或酶系統(tǒng)，在除草劑發(fā)生作用前被降解(分解)。(4)將目的基因?qū)胧荏w細胞后，還需

25、對轉(zhuǎn)基因植物進行檢測和鑒定。,角度2考查蛋白質(zhì)工程的原理與操作 22015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。所獲得的基因表達時是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括________________的

26、復制，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，其基本途徑是從預期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過________________和________________，進而確定相對應的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對蛋白質(zhì)的生物__________進行鑒定。,,,,,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)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列功能,,,解析本題考查蛋白質(zhì)工程的相關(guān)知識。 (1)若要改變蛋白

27、質(zhì)的功能，就要對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行改造，而從材料中的內(nèi)容，可以看出是改造了氨基酸的序列。 (2)獲得P1基因的途徑有對原基因(P)進行修飾或者根據(jù)氨基酸序列直接合成目的基因(P1)。中心法則即遺傳信息的傳遞途徑，包括遺傳物質(zhì)(DNA或RNA)的復制和轉(zhuǎn)錄、翻譯、逆轉(zhuǎn)錄的過程。 (3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑：從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應有的氨基酸序列找到相應的脫氧核苷酸序列。該目的基因表達產(chǎn)生相應的蛋白質(zhì)，為確定該蛋白質(zhì)是否符合需要，還需對蛋白質(zhì)的生物功能進行鑒定。,知識梳理,1.原理 (1)溶解度 DNA與蛋白質(zhì)在不同濃度的________溶液中溶解度不同。 DNA不溶于___

28、_____。 (2)DNA對酶、________和________的耐受性。 (3)鑒定：DNA________試劑 ________。,考點四 DNA的粗提取與鑒定,NaCl,酒精,高溫,洗滌劑,二苯胺,藍色,2.實驗步驟,,紅細胞吸水破裂,瓦解細胞膜,溶解DNA,,NaCl溶液,蛋白酶,高溫,冷卻的酒精溶液,二苯胺,藍色,1.DNA和蛋白質(zhì)在不同NaCl溶液中溶解度的比較,,,,核心講解,,2.DNA的粗提取與鑒定中的“2、3、4”,,,,,在“DNA的粗提取與鑒定”的實驗中，對DNA進行鑒定時，做如下操作：,,題組訓練,,,(1)根據(jù)如圖123612，完成表格空白處的實驗內(nèi)容。 (

29、2)對于B試管，完成1、2、3的操作后溶液顏色如何？______。 (3)在沸水浴中加熱的目的是____________________， 同時說明DNA對高溫有較強的________。 (4)A試管在實驗中的作用是________。 (5)B試管中溶液顏色的變化程度主要與____________有關(guān)。,,,,,圖123612,,,解析本題(1)(4)主要考查DNA分子的鑒定。A、B兩試管形成對照，B試管中含DNA絲狀物，A試管中不含，起對照作用，其他條件均完全相同。(2)(3)(5)強調(diào)本實驗的反應條件是沸水浴加熱5分鐘，加快顏色反應的速度，觀察對比兩試管的顏色時要等到冷卻以后。,答案 (1

30、)實驗現(xiàn)象：A.溶液不變藍色B溶液變藍色 實驗結(jié)論：DNA在沸水浴的條件下遇二苯胺會變成藍色 (2)溶液顏色基本不變(不呈淺藍色) (3)加快顏色反應速度耐受性 (4)對照(5)DNA(絲狀物)的多少,12017全國卷 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

31、噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用__________作為載體，其原因是________________________________。 (3)若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。因為與家蠶相比，大腸桿菌具有______________________(答出兩點即可)等優(yōu)點。,歷年真題明考向,(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

32、，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)含子對應的RNA序列不能被切除，無法表達出蛋白A (2)噬菌體噬菌體的宿主是細菌，而不是家蠶 (3)繁殖快、容易培養(yǎng) ( 4)蛋白A的抗體 (5)DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體,,,解析 (2)病毒侵染宿主細胞具有專一性，昆蟲病毒能侵染家蠶細胞，而噬菌體是細菌病毒，不能侵染家蠶細胞。 (3)以原核生物作為受體細胞，是利用了原核生物的幾個優(yōu)點：繁殖快、易培養(yǎng)、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少等。 (4)要檢測基因A是否翻譯出蛋白A，方法是抗原

33、抗體雜交法，這里的抗原就是蛋白A，抗體就是蛋白A的抗體。 (5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗證明，S型肺炎雙球菌的DNA可以轉(zhuǎn)移到R型肺炎雙球菌體內(nèi)，使R型肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化為S型肺炎雙球菌，體現(xiàn)了一種生物的DNA可以轉(zhuǎn)移到另外一種生物體內(nèi)去表達，這也正是基因工程想要做的。,22017全國卷 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?；卮鹣铝袉栴}： (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

34、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___

35、________________________。,,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 (1)要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA，需要將細胞破碎，嫩葉比老葉組織細胞更容易破碎。提取RNA時，為了防止RNA降解，需在提取液中添加RNA酶抑制劑。 (2)用逆轉(zhuǎn)錄法以mRNA為材料可以獲得cDNA，原理是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補配對原則可以合成cDNA 。 (3)直接將目

36、的基因?qū)胧荏w細胞，目的基因無法進行自我復制和穩(wěn)定存在以及表達，因為目的基因無復制原點，無表達所需啟動子。 (4)DNA連接酶催化磷酸二酯鍵的形成。 (5)若幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中，但獲得的轉(zhuǎn)基因植株抗真菌病的能力沒有提高，可能的原因是目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常。,32016全國卷 某一質(zhì)粒載體如圖123613所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導致相應的基因失活(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，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

37、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。 回答下列問題：,,圖123613,(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應具備的基本條件有_________(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

38、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于____________。,,,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,解析本題考查基因工程中質(zhì)粒作為運載體的特點、基因表達載體的構(gòu)建與篩選等相關(guān)知識，主要考查學生的靈活應用能力。(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的運載工具，需要有一個

39、至多個限制酶切位點、能夠在宿主細胞中進行自我復制、有標記基因。,,,(2)未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞都不含有氨芐青霉素抗性基因，在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上都不能生長，所以不能區(qū)分出來；含有質(zhì)粒載體的細胞和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的細胞都含有氨芐青霉素抗性基因，在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上都能生長，所以也不能區(qū)分出來。由于含有質(zhì)粒的大腸桿菌中有四環(huán)素抗性基因，在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上能生長，而重組質(zhì)粒的四環(huán)素抗性基因被破壞，所以含重組質(zhì)粒的大腸桿菌在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上不能生長，由此區(qū)分出含質(zhì)粒載體的大腸桿菌和含重組質(zhì)粒的大腸桿菌。(3)噬菌體不能獨立完成代謝，其DNA復制在大腸桿菌細胞中進

40、行，需大腸桿菌細胞提供原料、酶和能量等。,42016全國卷 圖123614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，圖為某種表達載體的示意圖(載體上的EcoR、Sau3A的切點是唯一的)。 根據(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載體 被__________酶切后的產(chǎn)物連接，理由是________________。 (2)若某人利用圖乙所示的表達載體獲得了甲、乙、丙三種 含有目的基因的重組子，如圖123615所示。這三種重組子中，不能在宿主細胞中表達目的基因產(chǎn)物的有______，不能表達

41、的原因是_____________________。,,,圖123614,(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___________________。,,圖123615,,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)Ecoli DNA連接酶T4 DNA連接酶T4 DNA連接酶,,,解析本題考查基因工程的操作工具及操作步驟等方面的知識。(1)由于限制酶BamH與Sau3

42、A切割后的黏性末端相同，所以經(jīng)BamH酶切后得到的目的基因可以與表達載體被Sau3A酶切后的產(chǎn)物連接。(2)基因表達載體的啟動子和終止子應分別位于目的基因的首端和尾端，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)常見的DNA連接酶有Ecoli DNA連接酶和T4 DNA連接酶，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是T4 DNA連接酶。,,12017湖南岳陽一模 如圖為DNA分子的某一片段，其中分別表示某種酶的作用部位，則相應的酶依次是() ADNA連接酶、限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶 B限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶、DNA連接酶 C解旋酶、限制性核

43、酸內(nèi)切酶、DNA連接酶 D限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、解旋酶,,答案 C,解析 處為氫鍵，是解旋酶的作用部位；處為磷酸二酯鍵，是限制酶的作用部位；處為兩個DNA片段的缺口，是DNA連接酶的作用部位。,,22017北京石景山區(qū)一模 將甜菜堿、海藻糖等有機小分子的合成基因轉(zhuǎn)入煙草細胞中，會使煙草的抗旱性增強。下列關(guān)于這類轉(zhuǎn)基因煙草及其培育過程的說法，不正確的是() A細胞中甜菜堿等有機小分子的合成量增加 B細胞液滲透壓增大，避免細胞過度失水 C將抗旱基因?qū)霟煵菁毎谐Ｓ棉r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 D在干旱條件下篩選出成功導入抗旱基因的煙草細胞,,答案 D,解析將甜菜堿、海藻糖等有機小分子的合成基因轉(zhuǎn)入煙草

44、細胞中后，細胞中甜菜堿等有機小分子的合成量增加，會使煙草細胞的滲透壓升高，避免細胞過度失水，因此，這會使煙草的抗旱性增強，A、B正確；將目的基因?qū)胫参锛毎Ｓ棉r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，C正確；在干旱條件下篩選出成功導入抗旱基因的煙草植株，但在干旱條件下不能篩選出成功導入抗旱基因的煙草細胞，D錯誤。,,3下列符合在體外進行PCR反應條件的一組是() 穩(wěn)定的緩沖液環(huán)境DNA模板合成引物四種脫氧核苷酸DNA聚合酶DNA解旋酶限制性核酸內(nèi)切酶溫控設(shè)備 A B C D,,答案 D,解析 PCR技術(shù)又稱聚合酶鏈式反應，是一項在生物體外復制特定DNA分子的核酸合成技術(shù)。該過程需要穩(wěn)定的緩沖液環(huán)境、DNA模板、合

45、成引物、四種脫氧核苷酸(原料)、DNA聚合酶(催化延伸過程)、溫控設(shè)備，故D項正確；PCR技術(shù)通過高溫變性解旋，不需要DNA解旋酶，也不需要限制性核酸內(nèi)切酶，故A、B、C項錯誤。,,42017江蘇常州模擬 在DNA粗提取與鑒定實驗中，將獲得的含有DNA的黏稠物分別按下表處理3次，則DNA主要集中在標號 () A BC D,,答案 B,,,解析由于DNA可以溶于氯化鈉溶液中，在2 mol/L的氯化鈉溶液中DNA的溶解度較高，攪拌過濾后，DNA存在于濾液，而黏稠物只含有少量DNA而可以丟棄；DNA在0.14 mol/L的氯化鈉溶液中溶解度最低，此時DNA會從溶液中析出，攪拌過濾后，得到黏稠物主要

46、就是DNA，因此濾液可以丟棄；由于DNA不溶于酒精，而其他雜質(zhì)可以溶于酒精，因此放入冷卻的95%的酒精溶液中，攪拌過濾后，DNA存在于黏稠物中，濾液可以丟棄。,5絨山羊所產(chǎn)山羊絨因其優(yōu)秀的品質(zhì)而被專家稱作“纖維寶石”，是紡織工業(yè)動物纖維紡織原料。毛角蛋白型中間絲(KIF)基因與絨山羊的羊絨質(zhì)量密切相關(guān)。圖甲表示含KIF基因的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列，圖乙是獲得轉(zhuǎn)KIF基因的高絨質(zhì)絨山羊的簡單流程圖(Msp、BamH、Mbo、Sma四種限制性核酸內(nèi)切酶識別的堿基序列和酶切位點分別為CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG)。請分析回答：,,,(1)用Sma完全切割圖甲中

47、DNA片段，其最短的產(chǎn)物長度為____bp。圖甲中虛線方框內(nèi)的堿基對被TA堿基對替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從隱性純合子中分離出圖甲對應的DNA片段，用Sma完全切割，產(chǎn)物中不同長度的DNA片段有_______種。 (2)上述工程中，KIF基因稱為_________；為了提高實驗成功率，需要通過____________技術(shù)對KIF基因進行擴增，以獲得更多的KIF基因。 (3)過程必須用到的工具酶是______；在過程中，為了獲得更多的卵(母)細胞，需用____________處理成年母絨山羊。 (4)過程稱為______，進行過程的最佳時期是_____________。,,答案 (1)53

48、72 (2)目的基因PCR(多聚酶鏈式反應) (3)DNA連接酶促性腺激素 (4)核移植桑椹胚期或囊胚期,,,解析 (1)Sma限制性核酸內(nèi)切酶識別和切割的堿基序列為CCCGGG，由題圖可知，在Sma的作用下完全切割可得到三個片段，最短的長度為537 bp。圖甲中虛線方框內(nèi)的堿基對被TA堿基對替換，則CCCGGG的堿基序列就只有一個，所以Sma只能將DNA片段切為兩段。(2)KIF基因?qū)儆谀康幕?，基因的擴增常用PCR技術(shù)。 (3)工具酶包括限制酶、DNA連接酶，此處將目的基因拼接到運載體上，應該用DNA連接酶；促性腺激素能夠促進成年母絨山羊排卵。(4)過程是將細胞核導入去核的卵母細胞屬于細胞核移植技術(shù)；過程屬于胚胎移植，胚胎移植的時期通常在桑椹胚期或囊胚期。,