高考生物大一輪復(fù)習(xí)學(xué)案： 第十單元 現(xiàn)代生物科技專題 第33講 基因工程學(xué)案

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1、 第33講　基因工程 [考綱要求]　1.基因工程的誕生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))(Ⅱ)。3.基因工程的應(yīng)用(Ⅱ)。4.蛋白質(zhì)工程(Ⅰ)。5.實(shí)驗(yàn)：DNA的粗提取與鑒定。 考點(diǎn)一　基因工程的操作工具 1．基因工程的概念 (1)供體：提供目的基因。 (2)操作環(huán)境：體外。 (3)操作水平：分子水平。 (4)原理：基因重組。 (5)受體：表達(dá)目的基因。 (6)本質(zhì)：性狀在受體體內(nèi)的表達(dá)。 (7)優(yōu)點(diǎn)：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，定向改造生物的遺傳性狀。 2．DNA重組技術(shù)的基本工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱：限制酶) ①來(lái)源：主要是從原核生物中

2、分離純化出來(lái)的。 ②作用：識(shí)別特定的核苷酸序列并切開特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 ③結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。 (2)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 常用類型 E·coli DNA連接酶 T4 DNA連接酶 來(lái)源 大腸桿菌 T4噬菌體 功能 只縫合黏性末端 縫合黏性末端和平末端 結(jié)果 恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵 ③DNA連接酶和限制酶的關(guān)系 歸納提升　與DNA相關(guān)的五種酶的比較 名稱 作用部位 作用結(jié)果 限制酶 磷酸二酯鍵 將DNA切成兩個(gè)片段 DNA連接酶

3、磷酸二酯鍵 將兩個(gè)DNA片段連接為一個(gè)DNA分子 DNA聚合酶 磷酸二酯鍵 將單個(gè)脫氧核苷酸依次連接到單鏈末端 DNA (水解)酶 磷酸二酯鍵 將DNA片段水解為單個(gè)脫氧核苷酸 解旋酶 堿基對(duì)之間的氫鍵 將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈，形成兩條長(zhǎng)鏈 (3)載體 ①種類：質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。 ②質(zhì)粒的特點(diǎn) 深化拓展　載體上標(biāo)記基因的作用 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

4、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： 1．有關(guān)工具酶的判斷 (1)限制酶只能用于切割目的基因(　×　) (2)切割質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶均能特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列(　×　) (3)DNA連接酶能將兩堿基間通過氫鍵連接起來(lái)(　×　) (4)E·coli DNA連接酶既可連接平末端，又可連接黏性末端(　×　) (5)限制酶也可以識(shí)別和切割RNA(　×　) (6)限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和質(zhì)粒是基因工程中常用的三種工具酶(　×　) 2．有關(guān)載體的判斷 (1)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(　×　) (2)每個(gè)質(zhì)粒

5、DNA分子上至少含一個(gè)限制酶識(shí)別位點(diǎn)(　√　) (3)質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子，是基因工程常用的載體(　√　) (4)載體的作用是將攜帶的目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中，使之穩(wěn)定存在并表達(dá)(　√　) (5)外源DNA必須位于重組質(zhì)粒的啟動(dòng)子和終止子之間才能進(jìn)行復(fù)制(　×　) 下圖中的圖1和圖2分別表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意圖，據(jù)圖分析： (1)請(qǐng)說出EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶識(shí)別的堿基序列及切割的位點(diǎn)。 提示　EcoRⅠ限制酶識(shí)別的堿基序列是GAATTC，切割位點(diǎn)在G和A之間；SmaⅠ限制酶識(shí)別的堿基序列是CCCGGG，切割位點(diǎn)在G和C之間。 (

6、2)以上實(shí)例說明限制酶有何特性？ 提示　說明限制酶具有專一性。 命題點(diǎn)一　工具酶的應(yīng)用分析 1．下圖是表達(dá)新基因用的質(zhì)粒的示意圖，若要將目的基因插入到質(zhì)粒上的A處，則切割基因時(shí)可用的是(　　) A．HindⅢ B．EcoRⅠ C．EcoB D．PstⅠ 答案　C 解析　A處有3處(BamHⅠ、EcoB、ClaⅠ)限制酶的切點(diǎn)，只有使用EcoB限制酶切割時(shí)，才能讓目的基因插入到A處且使原有基因失活。 2．用限制酶EcoRⅤ單獨(dú)切割某普通質(zhì)粒，可產(chǎn)生14 kb(1 kb即1 000個(gè)堿基對(duì))的長(zhǎng)鏈，而同時(shí)用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ聯(lián)合切割該質(zhì)粒，可得到三種長(zhǎng)度的D

7、NA片段，見下圖(其中*表示EcoRⅤ限制酶切割后的一個(gè)黏性末端)。 若用MboⅠ限制酶單獨(dú)切割該普通質(zhì)粒，則產(chǎn)生的DNA片段的長(zhǎng)度為(　　) A．2.5和5.5 B．2.5和6 C．5.5和8 D．6和8 答案　D 解析　依圖示可知，該質(zhì)粒上有1個(gè)EcoRⅤ限制酶的切點(diǎn)、2個(gè)MboⅠ限制酶的切點(diǎn)，故用限制酶MboⅠ單獨(dú)切割該質(zhì)粒時(shí)，將產(chǎn)生長(zhǎng)度為6和8的兩種片段。 3．(2016·全國(guó)Ⅲ，40)圖(a)中的三個(gè)DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性核酸內(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EcoRⅠ、Sau3

8、AⅠ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)BamHⅠ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________________________________________________________________________ _______

9、_________________________________________________________________。 (3)DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段連接起來(lái)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__________________。 答案　(1)Sau3AⅠ　兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端　(2)甲、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 解析　(1)分析圖

10、(a)可知，限制酶Sau3AⅠ與BamHⅠ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。 限制酶的選擇方法 根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點(diǎn)確定限制酶的種類。 (1)應(yīng)選擇切點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ。 (2)不能選擇切點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲

11、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點(diǎn))。 命題點(diǎn)二　載體的應(yīng)用分析 4．質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，它存在于許多細(xì)菌體內(nèi)。質(zhì)粒上有標(biāo)記基因如圖所示，通過標(biāo)記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉(zhuǎn)移成功。外源基因插入的位置不同，細(xì)菌在培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)情況不同，如圖表示外源基因插入位置(插入點(diǎn)有a、b、c)，請(qǐng)根據(jù)表中提供細(xì)菌的生長(zhǎng)情況，推測(cè)①②③三種重組后細(xì)菌的外源基因插入點(diǎn)，正確的一組是(　　) 細(xì)菌在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)情況

12、 細(xì)菌在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)情況 ① 能生長(zhǎng) 能生長(zhǎng) ② 能生長(zhǎng) 不能生長(zhǎng) ③ 不能生長(zhǎng) 能生長(zhǎng) A．①是c；②是b；③是a B．①是a和b；②是a；③是b C．①是a和b；②是b；③是a D．①是c；②是a；③是b 答案　A 解析　第①組中重組后細(xì)菌能在含氨芐青霉素和含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，說明抗氨芐青霉素基因和抗四環(huán)素基因沒有被破壞，因此外源基因插入點(diǎn)是c。第②組中重組后細(xì)菌能在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，說明抗氨芐青霉素基因沒有被破壞；細(xì)菌不能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，說明抗四環(huán)素基因被破壞，因此外源基因插入點(diǎn)是b。第③組重組后細(xì)菌不能在含氨芐青霉素培養(yǎng)基

13、上生長(zhǎng)，說明抗氨芐青霉素基因被破壞；細(xì)菌能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，說明抗四環(huán)素基因沒有被破壞，因此外源基因插入點(diǎn)是a。 5．(2016·全國(guó)Ⅰ，40)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BamHⅠ酶切后，與用BamHⅠ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)

14、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__________

15、__________________________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)粒的大腸桿菌的單菌落，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__________

16、______________________________________________________________。 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 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、含有一個(gè)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

17、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，病毒增殖過程中所需的原料、酶等均來(lái)自于受體細(xì)胞。 考點(diǎn)二　基因工程的操作過程與應(yīng)用 1．基因工程的基本操作過程 (1)目的基因的獲取 ①目的基因：主要是指編碼蛋白質(zhì)的基因。 ②獲取目的基因的方法 a．直接分離法：從自然界已有的物種中分離，如從基因組

18、文庫(kù)或cDNA中獲取。 b．人工合成：如果基因比較小，核苷酸序列又已知，可以通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成；以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下人工合成。 ③擴(kuò)增目的基因：利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。 (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 小貼士　啟動(dòng)子≠起始密碼子，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短片段，位于基因的尾端。

19、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。 ③構(gòu)建過程 (3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 生物種類 植物 動(dòng)物 微生物 常用方法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 顯微注射技術(shù) 感受態(tài)細(xì)胞法 受體細(xì)胞 體細(xì)胞或受精卵 受精卵 原核細(xì)胞 轉(zhuǎn)化過程 將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上→農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上→表達(dá) 將含有目的基因的表達(dá)載體提純→取卵(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DNA分子與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收D

20、NA分子 (4)目的基因的檢測(cè)與鑒定 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)比較基因治療與基因診斷 原理 操作過程 進(jìn)展 基因治療 基因表達(dá) 利用正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，以表達(dá)出正常性狀來(lái)治療(疾病) 臨床實(shí)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 3.蛋白質(zhì)工程

21、(1)流程圖 A．轉(zhuǎn)錄，B.翻譯，C.分子設(shè)計(jì)，D.多肽鏈，E.預(yù)期功能。 (2)結(jié)果：改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出新的蛋白質(zhì)。 (3)應(yīng)用：主要集中應(yīng)用于對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，改良生物性狀。 1．有關(guān)基因工程原理與操作的判斷 (1)設(shè)計(jì)擴(kuò)增目的基因的引物時(shí)不必考慮表達(dá)載體的序列(　×　) (2)用PCR方法擴(kuò)增目的基因時(shí)不必知道基因的全部序列(　√　) (3)為培育抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵為受體(　×　) (4)抗蟲基因即使成功地插入植物細(xì)胞染色體上也未必能正常表達(dá)(　√　) (5)檢測(cè)目的基因是否成功表達(dá)可用抗原—抗體雜交技術(shù)(　√　)

22、(6)應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測(cè)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其是否完全表達(dá) (　×　) 2．有關(guān)基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程的判斷 (1)將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株(　√　) (2)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?yàn)閷⑷说难灏椎鞍谆驅(qū)肓藙?dòng)物的乳腺細(xì)胞中(　×　) (3)由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用(　×　) (4)蛋白質(zhì)工程的目的是改造或合成人類需要的蛋白質(zhì)(　√　) (5)蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)(　×　) 據(jù)圖分析抗蟲棉的

23、培育過程 (1)該基因工程中的目的基因和載體分別是什么？一般情況下，為什么要用同一種限制酶處理目的基因和載體？ 提示　目的基因是Bt毒蛋白基因，載體是Ti質(zhì)粒。用同一種限制酶處理目的基因和載體，可以獲得相同的黏性末端，便于構(gòu)建基因表達(dá)載體。 (2)該實(shí)例中，采用何種方法導(dǎo)入目的基因？為什么目的基因可以整合到染色體的DNA上？ 提示　采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，由于Ti質(zhì)粒上的T－DNA可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞且能整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上，而目的基因又插入到了T－DNA上，所以目的基因可以整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。 (3)該實(shí)例中，檢測(cè)目的基因是否成功表達(dá)的常見方法有哪兩種？

24、提示　抗原—抗體雜交法、用棉葉飼喂棉鈴蟲。 1．基因組文庫(kù)與cDNA文庫(kù)的比較 文庫(kù)類型 cDNA文庫(kù) 基因組文庫(kù) 構(gòu)建基因文庫(kù)的過程 文庫(kù)大小 小 大 基因中啟動(dòng)子 無(wú) 有 基因中內(nèi)含子 無(wú) 有 基因多少 某種生物的部分基因 某種生物的全部基因 物種間的基因交流 可以 部分基因可以 說明 基因文庫(kù)的組建過程就包含基因工程的基本操作步驟。從基因文庫(kù)中獲取目的基因的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，缺點(diǎn)是工作量大，具有一定的盲目性 2.利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 (1)PCR的含義：是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的

25、核酸合成技術(shù)。 (2)目的：短時(shí)間內(nèi)大量擴(kuò)增目的基因。 (3)原理：DNA雙鏈復(fù)制。 (4)前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列。 (5)過程 第一步：加熱至90～95 ℃，DNA解鏈為單鏈； 第二步：冷卻至55～60 ℃，引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈； 第三步：加熱至70～75 ℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)從引物起始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成。 如此重復(fù)循環(huán)多次。 3．蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較 (1)區(qū)別 項(xiàng)目 蛋白質(zhì)工程 基因工程 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→基因表達(dá)載體的構(gòu)建→將目的基

26、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和生物產(chǎn)品 結(jié)果 可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì) 只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì) (2)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(lái)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。 命題點(diǎn)一　基因工程操作程序的分析 1．(2017·全國(guó)Ⅰ，38)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

27、A)?；卮鹣铝袉栴}： (1)某同學(xué)從人的基因組文庫(kù)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

28、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)。 (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______________________________________________________________________

29、__。 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(wú)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 解析　(1)從人的基因組文庫(kù)中獲得的基因A中含有內(nèi)含子，而大腸桿菌屬于原核生物，不能切除基因A初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列，故基因A在大腸桿菌中無(wú)法表達(dá)出蛋白A。(2)由于病毒對(duì)宿主細(xì)胞的感染具有特異性，噬菌體只能寄生在細(xì)菌細(xì)胞中，不能感染家蠶細(xì)胞，故應(yīng)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

30、核生物具有繁殖快、容易培養(yǎng)、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等優(yōu)點(diǎn)。(4)檢測(cè)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(xì)胞中提取的蛋白質(zhì)進(jìn)行雜交，觀察是否出現(xiàn)雜交帶。(5)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)是S型細(xì)菌的DNA進(jìn)入R型細(xì)菌體內(nèi)，并可在R型細(xì)菌體內(nèi)完成表達(dá)，這證明了DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體，為基因工程奠定了基礎(chǔ)。 2．2,4－D作為除草劑在農(nóng)田中大量使用，研究認(rèn)為它是某種淋巴癌的致病因子。為降低2,4－D的危害，科研人員通過基因工程技術(shù)構(gòu)建了能高效降解2,4－D的基因工程菌。請(qǐng)回答下列問題： (1)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常會(huì)使用________濃度2,4－D對(duì)麥

31、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2,4－D污染的土壤中得到能降解2,4－D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)增目的基因的過程：含目的基因的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________________酶作用下進(jìn)行延伸，如此重復(fù)循環(huán)多次，使目的基因的量呈____________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)記基因的作用是鑒別受體細(xì)胞

32、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。 答案　(1)高　不同植物對(duì)2,4－D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) 解析　(1)2,4－D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)建成的基因文庫(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)，目的基因的量呈指數(shù)(2n)增長(zhǎng)。(4)標(biāo)記基因的

33、作用是鑒別受體細(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)還需要進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。 命題點(diǎn)二　基因工程與蛋白質(zhì)的關(guān)系的分析 3．(2015·全國(guó)Ⅱ，40)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__

34、______基因或合成________基因，所獲得的基因表達(dá)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

35、還需要對(duì)蛋白質(zhì)的生物________進(jìn)行鑒定。 答案　(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其他答案合理也可) (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、反轉(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 解析　(1)由題干信息可知，改造蛋白質(zhì)的功能可以通過改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。(2)依據(jù)蛋白質(zhì)工程的定義及題中信息可知，獲得P1基因的途徑有修飾現(xiàn)有(P)基因或合成新(P1)基因。中心法則的全部?jī)?nèi)容包括DNA的復(fù)制，RNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、反轉(zhuǎn)錄和翻譯。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑：從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)―→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)―→推

36、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。通過蛋白質(zhì)工程合成的蛋白質(zhì)還需要進(jìn)行生物活性的鑒定即功能鑒定，看是否達(dá)到人們的需求。 4．(2018·馬鞍山二中模擬)胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會(huì)堆積在皮下，并要經(jīng)過較長(zhǎng)的時(shí)間才能進(jìn)入血液中，而進(jìn)入血液的胰島素又容易被分解，因此，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)速效胰島素的生產(chǎn)過程，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題： (1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是______________________________________________________________

37、__________。 (2)人工合成的DNA與________結(jié)合后，被轉(zhuǎn)移到________________________中才能得到準(zhǔn)確表達(dá)。 (3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有____________、____________和發(fā)酵工程。 (4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么？ ________________________________________________________________________ _______________________________________________________

38、_________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)蛋白質(zhì)的預(yù)期功能　(2)載體　大腸桿菌等受體細(xì)胞　(3)蛋白質(zhì)工程　基因工程　(4)根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測(cè)出其脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來(lái)合成出新的胰島素基因 解析　(1)蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，因此，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的依據(jù)是預(yù)期胰島素，即速效胰島素的功能。(2)人工合成的目的基因與載體結(jié)合后，被導(dǎo)入受體細(xì)胞中才能得

39、以表達(dá)。(3)利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)自然界中原本不存在的蛋白質(zhì)，需對(duì)原有的胰島素進(jìn)行改造，根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列推測(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列，人工合成新的胰島素基因，得到目的基因，改造好的目的基因需通過基因工程將其導(dǎo)入受體細(xì)胞獲得工程菌，再利用工程菌進(jìn)行發(fā)酵，從而獲取大量產(chǎn)品，因此該過程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程和發(fā)酵工程。(4)由新的蛋白質(zhì)模型到構(gòu)建新的基因，其基本設(shè)計(jì)思路是根據(jù)新的蛋白質(zhì)中的氨基酸序列，推測(cè)出基因中的脫氧核苷酸序列，然后用DNA合成儀直接合成出新的基因。 考點(diǎn)三　DNA的粗提取與鑒定 1．實(shí)驗(yàn)原理 2．操作流程 1．DNA和蛋白質(zhì)在不同

40、NaCl溶液中的溶解度比較 2 mol/LNaCl溶液 0.14 mol/LNaCl溶液 溶解規(guī)律 DNA 溶解 析出 蛋白質(zhì) 部分發(fā)生鹽析沉淀 溶解 NaCl溶液濃度從2 mol/L降低過程中，溶解度逐漸增大 2.DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中的“2、4、4” 加蒸餾水2次 ①加到雞血細(xì)胞液中，使血細(xì)胞吸水漲破；②加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度稀釋到0.14 mol/L，使DNA析出 用紗布過濾4次 ①過濾血細(xì)胞破裂液，得到含細(xì)胞核物質(zhì)的濾液；②過濾用2 mol/L的NaCl溶液充分溶解的DNA，濾去溶液中的雜

41、質(zhì)；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 問題探究 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： (1)操作①和④都是加入蒸餾水，其目的一樣嗎？ 提示　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

42、 mol·L－1，去除溶于低濃度NaCl溶液的雜質(zhì)。 (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？ 提示?、谥屑尤刖凭哪康氖俏龀鯠NA，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，輕緩的進(jìn)行。 (3)操作③中的粘稠物是如何獲取的？加入2 mol/L NaCl的目的是什么？ 提示　黏稠物是經(jīng)過單層紗布過濾獲得的； 加入2 mol/L NaCl的目的是使DNA再次溶解。 命題點(diǎn)　DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)應(yīng)用 1．下列關(guān)于DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是(　　) 選項(xiàng) 試劑 操作 作用 A 檸檬酸鈉溶液 與雞血混合 防止血液凝固 B 蒸餾水

43、 與雞血細(xì)胞混合 保持細(xì)胞形狀 C 蒸餾水 加入到溶解有DNA的NaCl溶液中 析出蛋白質(zhì) D 冷卻的酒精 加入到過濾后含DNA的NaCl溶液中 產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng) 答案　A 解析　蒸餾水與雞血細(xì)胞混合的目的是使紅細(xì)胞吸水漲破，釋放出核物質(zhì)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；將蒸餾水加入到溶解有DNA的NaCl溶液中，其目的是降低DNA的溶解度，初步析出DNA，C項(xiàng)錯(cuò)誤；加入冷卻酒精的目的是進(jìn)一步析出DNA，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．實(shí)驗(yàn)中對(duì)DNA進(jìn)行鑒定時(shí)，做如下操作： 　　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 m

44、L 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 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____________________________________________________ ___

45、_____，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________________________________有關(guān)。 答案　(1)溶液不變藍(lán)色　溶液逐漸變藍(lán)色　DNA在沸水浴的情況下遇二苯胺會(huì)被染成藍(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 解析　B試管中含DNA絲狀物，A試管中不含，其他條件均完全相同，A、B兩試管形成對(duì)照。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

46、顏色時(shí)要等到冷卻以后。 矯正易錯(cuò)　強(qiáng)記長(zhǎng)句 1．限制酶是一類酶，而不是一種酶。 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)生四個(gè)黏性末端或平末端。 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．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，所以目的基因的插入位點(diǎn)應(yīng)在啟動(dòng)子與終止子之間。 6．受體細(xì)胞選擇時(shí)需注意：要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素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

47、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，不能合成蛋白質(zhì)。 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。DNA連接酶的作用部位是磷酸二酯鍵。 2．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。 3．基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因和復(fù)制原點(diǎn)。 4．培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物時(shí)，受體細(xì)胞必須是受精卵；培育轉(zhuǎn)基因植物時(shí)，受體細(xì)胞可以是受精卵，也可以是體細(xì)胞。 5．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

48、常用感受態(tài)細(xì)胞法。 6．目的基因到了另一種生物體內(nèi)能夠成功表達(dá)的原理是所有生物共用一套遺傳密碼。 重溫高考　演練模擬 1．(2017·北京，5)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。 下列操作與實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟环氖?　　) A．用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ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?xì)胞 C．在培養(yǎng)基中添加卡那霉素，篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞 D．用分子雜交方法檢測(cè)C基因是否整合到菊花染色體上 答案　C 解析　由于C基因兩端及質(zhì)粒上均存在限制酶EcoRⅠ的切

49、割位點(diǎn)，因此，可采用限制酶EcoRⅠ和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒，A項(xiàng)正確；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?xì)胞，B項(xiàng)正確；由于質(zhì)粒上存在潮霉素抗性基因(標(biāo)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(xì)胞，C項(xiàng)錯(cuò)誤；可用分子雜交方法檢測(cè)C基因是否整合到菊花染色體上，D項(xiàng)正確。 2．(2017·全國(guó)Ⅱ，38)幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)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(qiáng)其抗真菌病的能力。回答下列問題： (1)在進(jìn)行基因工程操作時(shí)，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(shí)驗(yàn)材

50、料，原因是________________________________________________。 提取RNA時(shí)，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(xì)胞中表達(dá)，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，原因是______________

51、___________________________________________________ ________________________________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。 (4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時(shí)，DNA連接酶催化形成的化學(xué)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______________________________________ _________

52、_______________________________________________________________。 答案　(1)嫩葉中基因表達(dá)強(qiáng)烈，相應(yīng)的mRNA多(或嫩葉組織細(xì)胞易破碎)　防止提取的mRNA被RNA酶降解 (2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成cDNA　(3)質(zhì)粒載體中有啟動(dòng)子、終止子，便于目的基因的表達(dá)；質(zhì)粒中有標(biāo)記基因便于篩選；質(zhì)粒中含有復(fù)制原點(diǎn)等　(4)磷酸二酯鍵　(5)幾丁質(zhì)酶基因沒有轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄的mRNA沒有翻譯 解析　(1)由于嫩葉組織細(xì)胞比老葉組織細(xì)胞易破碎，所以適于作為提取幾丁質(zhì)酶的mRNA的實(shí)驗(yàn)材料。由于植物組織

53、中存在的RNA酶能將RNA分解，所以實(shí)驗(yàn)過程中要添加RNA酶抑制劑以降低RNA酶的活性，保護(hù)提取的RNA不被分解。(2)以mRNA為材料獲得cDNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄，即以mRNA為模板、以4種脫氧核糖核苷酸為原料，在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化下，遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成cDNA的過程。(3)由于目的基因無(wú)復(fù)制原點(diǎn)，也無(wú)基因表達(dá)所需的啟動(dòng)子和終止子，所以需與質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒后再導(dǎo)入受體細(xì)胞。(4)DNA連接酶可以催化兩個(gè)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，但是植株抗真菌病的能力沒有提高，從中心法則角度分析，可能是轉(zhuǎn)基因植株細(xì)胞中幾丁質(zhì)酶基因沒有轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)

54、錄的mRNA沒有翻譯導(dǎo)致的。 3．(2017·唐山期末)科學(xué)家通過利用PCR定點(diǎn)突變技術(shù)改造Rubisco酶基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對(duì)CO2的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率。請(qǐng)回答下列問題： (1)PCR過程所依據(jù)的原理是____________________，利用PCR技術(shù)擴(kuò)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)這一序列合成__________；擴(kuò)增過程需要加入__________________酶。 (2)啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，其作用是________________________________。目的基因能在不同生

55、物體內(nèi)正常表達(dá)原來(lái)的蛋白質(zhì)，說明整個(gè)生物界____________________。PCR定點(diǎn)突變技術(shù)屬于____________________的范疇。 (3)可利用定點(diǎn)突變的DNA構(gòu)建基因表達(dá)載體。常用____________________法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞，還需用到植物細(xì)胞工程中的____________________技術(shù)來(lái)最終獲得轉(zhuǎn)基因植物。 答案　(1)DNA雙鏈復(fù)制　引物　耐高溫的DNA聚合(或TaqDNA聚合)　(2)RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，可驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA　共用一套密碼子　蛋白質(zhì)工程　(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化　植物組織培養(yǎng) 解析　(1)PCR依據(jù)的原理

56、是DNA雙鏈復(fù)制，在用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因前要依據(jù)一段已知目的基因的脫氧核苷酸序列合成引物；擴(kuò)增過程需要加入耐高溫的DNA聚合(或TaqDNA聚合)酶。(2)啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，可驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA；因生物界共用一套遺傳密碼，所以目的基因可以在不同細(xì)胞內(nèi)表達(dá)合成相同蛋白質(zhì)。(3)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞，借助于植物組織培養(yǎng)技術(shù)，獲得轉(zhuǎn)基因植物。 4．(2017·大慶一中期末)鐮刀型細(xì)胞貧血癥是一種單基因遺傳病，患者的血紅蛋白分子β－肽鏈第6位氨基酸谷氨酸被纈氨酸代替，導(dǎo)致功能異常?；卮鹣铝袉栴}： (1)異常血紅蛋白的氨基酸序列改變的根本原因是編碼血

57、紅蛋白基因的________________序列發(fā)生改變。 (2)將正常的血紅蛋白基因?qū)牖颊叩墓撬柙煅杉?xì)胞中，可以合成正常的血紅蛋白達(dá)到治療的目的。此操作________________(填“屬于”或“不屬于”)蛋白質(zhì)工程，理由是該操作________________________________________________________________________。 (3)用基因工程方法制備血紅蛋白時(shí)，可先提取早期紅細(xì)胞中的____________，以其作為模板，在____________酶的作用下反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。cDNA與載體需在限制酶和______________

58、__酶的作用下，構(gòu)建基因表達(dá)載體，導(dǎo)入受體菌后進(jìn)行表達(dá)。 (4)檢測(cè)受體菌是否已合成血紅蛋白，可從受體菌中提取____________，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行______________雜交，若出現(xiàn)雜交帶，則表明該受體菌已合成血紅蛋白。 答案　(1)堿基對(duì)(或脫氧核苷酸)　(2)不屬于　沒有對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造(或沒有對(duì)基因進(jìn)行修飾) (3)mRNA(或RNA)　逆轉(zhuǎn)錄　DNA連接　(4)蛋白質(zhì)　抗原—抗體 解析　(1)編碼血紅蛋白的基因中因堿基對(duì)的替換導(dǎo)致編碼的氨基酸種類改變。(2)蛋白質(zhì)工程是通過基因修飾或基因合成，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造出新的蛋白質(zhì)。此操作不屬于蛋白質(zhì)工程。(3

59、)因血紅蛋白基因只在早期紅細(xì)胞中表達(dá)，所以可從其中提取mRNA，以mRNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。構(gòu)建基因表達(dá)載體需要限制酶和DNA連接酶。(4)目的基因是否表達(dá)可以通過從受體菌中提取蛋白質(zhì)，進(jìn)行抗原—抗體雜交實(shí)驗(yàn)加以判斷。 1．如圖是利用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)可食用疫苗的部分過程示意圖，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ為四種限制性核酸內(nèi)切酶。下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．圖示過程是基因工程的核心步驟 B．表達(dá)載體構(gòu)建時(shí)需要用到限制酶SmaⅠ C．抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細(xì)胞篩選出來(lái) D．除圖示組成外，表達(dá)載體中還

60、應(yīng)該含有啟動(dòng)子和終止子等結(jié)構(gòu) 答案　B 解析　圖示過程為基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程，是基因工程中的核心步驟。構(gòu)建過程中需要將目的基因完整切割下來(lái)，此時(shí)要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ?？箍敲顾鼗蚴菢?biāo)記基因，目的是便于鑒定和篩選含有目的基因的細(xì)胞?；虮磉_(dá)載體包括啟動(dòng)子、目的基因、終止子和標(biāo)記基因等。 2．下列關(guān)于限制酶的敘述中，錯(cuò)誤的是(　　) A．它能在特定位點(diǎn)切割DNA分子 B．同一種限制酶切割不同的DNA分子產(chǎn)生的黏性末端能夠很好地進(jìn)行堿基配對(duì) C．它能任意切割DNA，從而產(chǎn)生大量DNA片段 D．每一種限制酶只能識(shí)別特定的核苷酸序列 答案　C 解析　限制酶是基因工程的重

61、要工具之一；每種限制酶只能識(shí)別特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)上切割DNA分子；同一種限制酶切割不同的DNA分子產(chǎn)生的黏性末端能進(jìn)行互補(bǔ)配對(duì)。 3．(2018·西安鐵一中學(xué)月考)將目的基因?qū)胗衩浊o尖分生區(qū)細(xì)胞和小鼠受精卵，應(yīng)分別采用的方法是(　　) A．顯微注射技術(shù)　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 B．基因槍法　花粉管通道法 C．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　顯微注射技術(shù) D．基因槍法　顯微注射技術(shù) 答案　D 解析　玉米是單子葉植物，對(duì)單子葉植物來(lái)說，常用的方法是基因槍法；對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞來(lái)說，常用的方法是顯微注射技術(shù)。 4．圖1、2分別為“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)中部分操作步驟示意圖，下列敘述不正確的是(　　

62、) A．圖1、2中加入蒸餾水稀釋的目的相同 B．圖1中完成過濾之后保留濾液 C．圖2中完成過濾之后棄去濾液 D．在圖1雞血細(xì)胞液中加入少許嫩肉粉有助于去除雜質(zhì) 答案　A 解析　A項(xiàng)錯(cuò)，圖1、2 中加入蒸餾水稀釋的目的分別是破碎細(xì)胞獲取含DNA的濾液；稀釋NaCl溶液，析出DNA；B項(xiàng)對(duì)，圖1 過濾之后保留濾液，因?yàn)V液中含DNA；C項(xiàng)對(duì)，圖2過濾之后棄去濾液，因DNA已析出；D項(xiàng)對(duì)，嫩肉粉中的蛋白酶可對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行水解。 5．抗菌肽對(duì)治療癌癥有一定的作用，下圖表示抗菌肽合成過程。相關(guān)說法正確的是(　　) A．用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶 B．基因表達(dá)載體包含

63、起始密碼和終止密碼 C．用顯微注射法導(dǎo)入基因表達(dá)載體 D．篩選菌種時(shí)用基因探針檢測(cè)相關(guān)蛋白質(zhì) 答案　A 解析　PCR技術(shù)中采用的是高溫變性，因此用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶，A項(xiàng)正確；基因表達(dá)載體包含啟動(dòng)子和終止子，而起始密碼和終止密碼在mRNA上，B項(xiàng)錯(cuò)誤；將基因表達(dá)載體導(dǎo)入酵母菌細(xì)胞時(shí)應(yīng)用感受態(tài)細(xì)胞法，C項(xiàng)錯(cuò)誤；篩選菌種時(shí)用基因探針檢測(cè)相關(guān)基因或mRNA，不能用基因探針檢測(cè)蛋白質(zhì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 6．(2017·郴州第四次質(zhì)檢)利用基因工程技術(shù)培育馬鈴薯新品種，目前已經(jīng)取得豐碩成果。請(qǐng)根據(jù)教材所學(xué)知識(shí)回答下列問題： (1)馬鈴薯易患多種疾病，導(dǎo)致其產(chǎn)量不高。通過導(dǎo)入抗病基

64、因并使其表達(dá)可以提高馬鈴薯產(chǎn)量，基因工程中使用最多的抗病基因是____________________和病毒的復(fù)制酶基因。 (2)馬鈴薯是雙子葉植物，常用________________(方法)將目的基因?qū)腭R鈴薯受體細(xì)胞中。構(gòu)建好的基因表達(dá)載體基本結(jié)構(gòu)包括目的基因、標(biāo)記基因、________、________、________等五部分。 (3)科學(xué)家還培育出抗除草劑的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯，其設(shè)計(jì)方法：修飾除草劑作用的靶蛋白，使其對(duì)除草劑________(填“敏感”或“不敏感”)，或使靶蛋白過量表達(dá)，植物吸收除草劑后仍能________。 (4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，還需對(duì)轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行__

65、__________________________。 答案　(1)病毒外殼蛋白基因　(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　啟動(dòng)子　終止子　復(fù)制原點(diǎn)　(3)不敏感　正常代謝　(4)目的基因的檢測(cè)與鑒定 解析　(1)在基因工程中，使用最多的抗病基因是病毒外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因。(2)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)腭R鈴薯等雙子葉植物的受體細(xì)胞中。構(gòu)建好的基因表達(dá)載體的基本結(jié)構(gòu)包括目的基因、標(biāo)記基因、終止子、啟動(dòng)子和復(fù)制原點(diǎn)等五部分。(3)培育抗除草劑的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯，需通過修飾使除草劑作用的靶蛋白對(duì)除草劑不敏感，或使靶蛋白過量表達(dá)，使植物吸收除草劑后仍能正常代謝。(4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，還需對(duì)轉(zhuǎn)基

66、因植物進(jìn)行目的基因的檢測(cè)與鑒定。 7．(2017·沈陽(yáng)監(jiān)測(cè))歐洲哥廷根小型豬因其器官大小、結(jié)構(gòu)和生理特點(diǎn)等方面與人的器官極為相似，已經(jīng)成為國(guó)際上理想的異種器官移植的研究材料。目前，歐洲哥廷根小型豬作為糖尿病、心臟病、帕金森氏癥等重大人類疾病及新藥研究的動(dòng)物模型，也得到了全世界醫(yī)藥管理機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。 (1)異種器官移植到人體內(nèi)會(huì)發(fā)生______________，從而使外源器官難以存活。為解決這一難題，必須設(shè)法除去醫(yī)用小型豬的________________基因，或抑制該基因的________。 (2)向小型豬轉(zhuǎn)入外源基因時(shí)，其受體細(xì)胞通常是__________，導(dǎo)入方法是______________。 (3)要對(duì)轉(zhuǎn)基因成功的醫(yī)用小型豬進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，可采用的技術(shù)手段是________。 (4)利用基因工程技術(shù)，可以獲得乳汁中含有藥用蛋白的動(dòng)物，這種動(dòng)物叫______________。為了獲得該動(dòng)物，需將________基因與________基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，構(gòu)建基因表達(dá)載體。 答案　(1)免疫排斥反應(yīng)　抗原決定　表達(dá)　(2)受精卵　顯微注射技術(shù)　(3)克隆(或“核