（江蘇專用）2020版高考生物新導(dǎo)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第十單元 現(xiàn)代生物科技專題 第35講 基因工程講義（含解析）蘇教版.docx

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第35講　基因工程 [考綱要求]　1.基因工程的誕生(A)。2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))(B)。3.基因工程的應(yīng)用(B)。4.蛋白質(zhì)工程(A)。5.轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題(A)。6.生物武器對(duì)人類的威脅(A)。 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．基因工程的工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱：限制酶) ①來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。 ②作用：識(shí)別特定的脫氧核苷酸序列并切開特定部位的兩個(gè)脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 ③結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平口末端。 (2)DNA連接酶 ①作用：將限制酶切割下來的DNA片段拼接成DNA分子。 ②DNA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 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)脫氧核糖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)脫氧核糖核苷酸 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 (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(　　) (4)EcoliDNA連接酶既可連接平口末端，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C和G之間。 (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(特異性)。 命題點(diǎn)一　工具酶的應(yīng)用分析 1．(2018北京，5)用XhoⅠ和SalⅠ兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別處理同一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 答案　D 解析　通過圖1可知，兩種限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子的不同部位，說明兩種限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別的核苷酸序列不同，A正確；圖2中的酶切產(chǎn)物是DNA分子片段，可用于構(gòu)建重組DNA，B正確；觀察圖1可知，該DNA片段有3個(gè)SalⅠ酶切位點(diǎn)，故用SalⅠ處理后，可形成4個(gè)DNA分子片段，電泳后出現(xiàn)4條電泳帶，C正確；限制性核酸內(nèi)切酶作用的是雙鏈DNA片段，因此圖中被酶切的DNA片段應(yīng)是雙鏈DNA，D錯(cuò)誤。 2．用限制酶EcoRⅤ單獨(dú)切割某普通質(zhì)粒，可產(chǎn)生14kb(1kb即1000個(gè)堿基對(duì))的長鏈，而同時(shí)用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ聯(lián)合切割該質(zhì)粒，可得到三種長度的DNA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)生長度為6和8的兩種片段。 3．(2016全國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、Sau3AⅠ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____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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口末端的是__________________。 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)EcoliDNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶 解析　(1)分析圖(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Ecoli DNA連接酶和T4 DNA連接酶，其中T4DNA連接酶既能連接黏性末端又能連接平口末端。 科學(xué)思維　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．(2019南京高三一模)質(zhì)粒是細(xì)菌中的有機(jī)分子，下列對(duì)其描述，不正確的是(多選)(　　) A．質(zhì)粒完全水解后最多可產(chǎn)生4種化合物 B．質(zhì)粒能夠自主復(fù)制 C．質(zhì)粒中含有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán) D．質(zhì)粒是基因工程的工具酶 答案　ACD 解析　質(zhì)粒是一種具有自主復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子，不含游離的磷酸基團(tuán)，完全水解后最多可產(chǎn)生6種化合物：脫氧核糖、磷酸、4種含氮堿基，A、C錯(cuò)誤，B正確；質(zhì)粒是基因工程的載體，不是工具酶，D錯(cuò)誤。 5．(2016全國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。回答下列問題： (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(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____________________________________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)制所需的原料來自于________________________________________________________________________。 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　含有質(zhì)粒載體　含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或含有重組質(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 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。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(xì)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、酶等均來自于受體細(xì)胞。 考點(diǎn)二　基因工程的操作過程與蛋白質(zhì)工程 1．基因工程的基本操作過程 (1)獲取目的基因 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，如從基因組文庫或部分基因文庫中獲取。 b．人工合成：如果基因比較小，脫氧核苷酸序列又已知，可以通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。 ③擴(kuò)增目的基因：通過PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。 (2)構(gòu)建基因表達(dá)載體——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。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 顯微注射法 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DNA分子 (4)檢測和鑒定目的基因 2．基因工程的應(yīng)用 (1)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)和利用植物生產(chǎn)藥物。 (2)動(dòng)物基因工程：用于提高動(dòng)物生長速度從而提高產(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。 (3)比較基因治療與基因診斷 項(xiàng)目 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 (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)檢測目的基因是否成功表達(dá)可用抗原—抗體雜交技術(shù)(　√　) (6)應(yīng)用DNA分子雜交法，可以檢測轉(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，可獲得能產(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)胞染色體的DNA上。 (3)該實(shí)例中，檢測目的基因是否成功表達(dá)的常見方法有哪兩種？ 提示　抗原—抗體雜交法、用棉葉飼喂棉鈴蟲。 1．基因組文庫與cDNA文庫(部分基因文庫)的比較 文庫類型 部分基因文庫 基因組文庫 構(gòu)建基因文庫的過程 某種生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的mRNA 　　↓逆轉(zhuǎn)錄 cDNA 與載體↓連接導(dǎo)入 　受體菌群體　 某種生物體內(nèi)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 文庫大小 小 大 基因中 啟動(dòng)子 無 有 基因中 內(nèi)含子 無 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 基因文庫的組建過程就包含基因工程的基本操作步驟。從基因文庫中獲取目的基因的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，缺點(diǎn)是工作量大，具有一定的盲目性 2.通過PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 (1)PCR的含義：是一項(xiàng)在生物體外通過酶促反應(yīng)有選擇地大量擴(kuò)增目的基因或DNA序列的技術(shù)。 (2)目的：短時(shí)間內(nèi)大量擴(kuò)增目的基因。 (3)原理：DNA分子半保留復(fù)制。 (4)前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列。 (5)過程 ①加入反應(yīng)物質(zhì)：在離心管中加入所需要的模板DNA、引物、4種脫氧核苷酸以及TaqDNA聚合酶。 ②變性：加熱至94℃左右，使DNA中的氫鍵斷裂，雙鏈解開。 ③退火(復(fù)性)：冷卻到55℃左右，引物與單鏈DNA相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合。 ④延伸：加熱至72℃左右，在TaqDNA聚合酶的作用下，沿模板延伸子鏈，最終合成2條DNA分子。 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)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核糖核苷酸序列 獲取目的基因→基因表達(dá)載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測和鑒定 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．(2018全國Ⅰ，38)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(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中進(jìn)行了表達(dá)。該研究除證明了質(zhì)?？梢宰鳛檩d體外，還證明了________________________ ________________________________________________________________________________ _____________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。 (2)體外重組的質(zhì)粒可通過Ca2＋參與的________方法導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)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(dǎo)入宿主細(xì)胞。在細(xì)菌、心肌細(xì)胞、葉肉細(xì)胞中，可作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是________。 (3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時(shí)，表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會(huì)被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用____________的大腸桿菌作為受體細(xì)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)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞；真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá)　(2)轉(zhuǎn)化　外殼蛋白(或噬菌體蛋白)　細(xì)菌　(3)蛋白酶缺陷型　蛋白酶 解析　(1)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌中，該過程利用的技術(shù)是基因工程。該研究除了證明質(zhì)?？勺鳛檩d體外，還證明了體外重組的質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞，真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá)等。(2)重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞可采用Ca2＋參與的轉(zhuǎn)化方法；體外重組噬菌體要通過將體外重組的噬菌體DNA和外殼蛋白(或噬菌體蛋白)進(jìn)行組裝獲得；因?yàn)槭删w是專門寄生在細(xì)菌中的病毒，所以宿主細(xì)胞選用細(xì)菌。(3)為防止蛋白質(zhì)被降解，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用蛋白酶缺陷型的大腸桿菌作為受體細(xì)胞；在蛋白質(zhì)純化過程中，為防止目的蛋白質(zhì)被降解，需要添加蛋白酶的抑制劑。 2．(2018海南，31)甜蛋白是一種高甜度的特殊蛋白質(zhì)。為了改善黃瓜的品質(zhì)，科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將一種甜蛋白基因成功導(dǎo)入黃瓜細(xì)胞，得到了轉(zhuǎn)基因植株?；卮鹣铝袉栴}： (1)用農(nóng)桿菌感染時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用黃瓜________(填“受傷的”或“完好的”)葉片與含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，選用這種葉片的理由是___________________________________________ _______________________________________。 (2)若在轉(zhuǎn)基因黃瓜中檢測到這種甜蛋白，則表明該重組質(zhì)粒中______________已轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中且能夠表達(dá)；用該轉(zhuǎn)基因黃瓜的某一植株與一株非轉(zhuǎn)基因植株雜交，發(fā)現(xiàn)子代中含甜蛋白個(gè)體數(shù)與不含甜蛋白個(gè)體數(shù)之比為1∶1，則說明甜蛋白基因已經(jīng)整合到____________(填“核基因組”“線粒體基因組”或“葉綠體基因組”)中。 (3)假設(shè)某種轉(zhuǎn)基因作物因?yàn)槭艿讲《靖腥径鴾p產(chǎn)，若要以該轉(zhuǎn)基因作物為材料獲得脫毒苗，應(yīng)選用__________作為外植體進(jìn)行組織培養(yǎng)。 (4)通常，基因工程操作主要有4個(gè)步驟，即目的基因獲取、重組表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測與鑒定。因此，基因工程的含義可概括為 ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)受傷的　葉片傷口處的細(xì)胞釋放出大量酚類物質(zhì)，可吸引農(nóng)桿菌移向這些細(xì)胞　 (2)甜蛋白基因　核基因組　(3)莖尖　(4)按照人們的愿望進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出符合人們需要的新生物類型 解析　(1)用農(nóng)桿菌感染時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用黃瓜受傷的葉片與含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，理由是葉片傷口處的細(xì)胞會(huì)釋放出大量酚類物質(zhì)，可吸引農(nóng)桿菌移向這些細(xì)胞。 (2)若在轉(zhuǎn)基因黃瓜中檢測到這種甜蛋白，則表明該重組質(zhì)粒中甜蛋白基因已轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中且能夠表達(dá)；用該轉(zhuǎn)基因黃瓜的某一植株與一株非轉(zhuǎn)基因植株雜交，發(fā)現(xiàn)子代中含甜蛋白個(gè)體數(shù)與不含甜蛋白個(gè)體數(shù)之比為1∶1，則說明甜蛋白基因已經(jīng)整合到核基因組中。(3)假設(shè)某種轉(zhuǎn)基因作物因?yàn)槭艿讲《靖腥径鴾p產(chǎn)，若要以該轉(zhuǎn)基因作物為材料獲得脫毒苗，應(yīng)選用莖尖作為外植體進(jìn)行組織培養(yǎng)。(4)通常，基因工程操作主要有4個(gè)步驟，即目的基因獲取、重組表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測與鑒定。因此，基因工程的含義可概括為按照人們的愿望進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出符合人們需要的新生物類型。 命題點(diǎn)二　基因工程與蛋白質(zhì)的關(guān)系的分析 3．(2018天津，31)甲型流感病毒為RNA病毒，易引起流感大規(guī)模流行。我國科學(xué)家在2017年發(fā)明了一種制備該病毒活疫苗的新方法，主要環(huán)節(jié)如下。 (1)改造病毒的部分基因，使其失去在正常宿主細(xì)胞內(nèi)的增殖能力。以病毒RNA為模板，逆轉(zhuǎn)錄成對(duì)應(yīng)DNA后，利用________技術(shù)擴(kuò)增，并將其中某些基因(不包括表面抗原基因)內(nèi)個(gè)別編碼氨基酸的序列替換成編碼終止密碼子的序列。與改造前的基因相比，改造后的基因表達(dá)時(shí)不能合成完整長度的________，因此不能產(chǎn)生子代病毒。將該改造基因、表面抗原等其他基因分別構(gòu)建重組質(zhì)粒，并保存。 (2)構(gòu)建適合改造病毒增殖的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞。設(shè)計(jì)合成一種特殊tRNA的基因，其產(chǎn)物的反密碼子能與(1)中的終止密碼子配對(duì)結(jié)合，并可攜帶一個(gè)非天然氨基酸(Uaa)。將該基因與________連接后導(dǎo)入宿主細(xì)胞。提取宿主細(xì)胞的________進(jìn)行分子雜交鑒定，篩選獲得成功表達(dá)上述tRNA的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞。 (3)利用轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞制備疫苗。將(1)中的重組質(zhì)粒導(dǎo)入(2)中的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞，并在補(bǔ)加______________的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，則該宿主細(xì)胞能利用上述特殊tRNA，翻譯出改造病毒基因的完整蛋白，產(chǎn)生大量子代病毒，用于制備疫苗。特殊tRNA基因轉(zhuǎn)錄時(shí)，識(shí)別其啟動(dòng)子的酶是________(單選)。 A．病毒的DNA聚合酶 B．宿主的DNA聚合酶 C．病毒的RNA聚合酶 D．宿主的RNA聚合酶 (4)上述子代病毒不能在正常宿主細(xì)胞中增殖，沒有致病性，因此不經(jīng)滅活或減毒即可制成疫苗。與不具侵染性的流感病毒滅活疫苗相比，該病毒活疫苗的優(yōu)勢之一是可引起____________免疫，增強(qiáng)免疫保護(hù)效果。 答案　(1)PCR　多肽(或蛋白質(zhì))　(2)載體　總RNA　(3)非天然氨基酸(Uaa)　D　(4)細(xì)胞 解析　(1)體外進(jìn)行DNA擴(kuò)增采用的技術(shù)手段是多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR技術(shù))。將基因內(nèi)個(gè)別編碼氨基酸的序列改造成編碼終止密碼子的序列后，在翻譯時(shí)終止密碼子提前出現(xiàn)，不能合成完整長度的多肽(或蛋白質(zhì))。(2)為了使目的基因能夠在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并正常表達(dá)，需要將目的基因與載體連接后導(dǎo)入受體細(xì)胞。利用分子雜交技術(shù)鑒定，篩選獲得成功表達(dá)目的RNA的細(xì)胞時(shí)，需提取宿主細(xì)胞的總RNA。(3)將(1)中的重組質(zhì)粒導(dǎo)入(2)中的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞，宿主細(xì)胞內(nèi)由于沒有Uaa，翻譯將會(huì)在終止密碼子處停止，將不能翻譯出改造病毒基因的完整蛋白，所以要想翻譯出完整蛋白，需要在培養(yǎng)基中加入U(xiǎn)aa。轉(zhuǎn)錄時(shí)，識(shí)別啟動(dòng)子的酶為RNA聚合酶，因?yàn)檗D(zhuǎn)錄在宿主細(xì)胞中進(jìn)行，所以轉(zhuǎn)錄用的酶為宿主細(xì)胞的RNA聚合酶。(4)不具有侵染性的滅活病毒不能進(jìn)入人體細(xì)胞內(nèi)，只會(huì)引發(fā)體液免疫，而減毒的活疫苗雖然不能在人體細(xì)胞內(nèi)正常增殖，但可以侵入人體細(xì)胞，能引起人體產(chǎn)生細(xì)胞免疫，增強(qiáng)免疫保護(hù)效果。 4．(2019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，并且要經(jīng)過較長時(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________________________________________________________________________。 (2)人工合成的DNA與________結(jié)合后，被導(dǎo)入到______________________中才能得以表達(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？ ________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________。 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，推測出其脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來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出其基因中的脫氧核苷酸序列，人工合成新的胰島素基因即目的基因，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，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀直接合成新的基因。 考點(diǎn)三　轉(zhuǎn)基因生物的安全性與生物武器 1．轉(zhuǎn)基因生物的安全性 (1)轉(zhuǎn)基因植物的安全性 ①食用安全問題。 ②對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響 a．轉(zhuǎn)基因植物的擴(kuò)散對(duì)生物多樣性有無影響。 b．導(dǎo)入的目的基因是否會(huì)擴(kuò)散漂移到其他物種體內(nèi)而導(dǎo)致自然界的混亂。 c．若大面積種植轉(zhuǎn)基因植物，其殘?bào)w分解物、根部分泌物等是否會(huì)對(duì)生態(tài)與環(huán)境造成大規(guī)模的負(fù)面效應(yīng)等。 (2)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的安全性 ①對(duì)人體健康的影響。 ②對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。 (3)轉(zhuǎn)基因生物安全性的保障措施 ①保障公眾對(duì)所購食品是否來源于轉(zhuǎn)基因生物擁有知情權(quán)。 ②國家應(yīng)建立相應(yīng)的評(píng)估及預(yù)警機(jī)制。 2．生物武器的危害性 (1)所用微生物種類 ①細(xì)菌：霍亂弧菌、炭疽桿菌等。 ②病毒：埃博拉病毒、天花病毒等。 (2)被用作生物武器的方法 ①將致病基因插入不致病的微生物體內(nèi)。 ②將抗普通疫苗或藥物的基因插入致病細(xì)菌或病毒中。 ③用于研制針對(duì)某一特定種群的生物武器。 (1)國際上大多數(shù)國家都在轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)簽上警示性注明可能的危害(　　) (2)轉(zhuǎn)入油菜的抗除草劑基因，可能通過花粉傳入環(huán)境中(　√　) (3)目前對(duì)轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭論主要集中在食用安全性和環(huán)境安全性上(　√　) (4)轉(zhuǎn)基因作物被動(dòng)物食用后，目的基因會(huì)轉(zhuǎn)入動(dòng)物體細(xì)胞中(　　) (5)種植轉(zhuǎn)基因植物有可能因基因擴(kuò)散影響野生植物的遺傳多樣性(　√　) (6)中國反對(duì)生物武器，但中國在特殊情況下可以生產(chǎn)生物武器(　　) 自1984年第一例轉(zhuǎn)基因魚在我國誕生以來，轉(zhuǎn)基因魚的研究取得很大進(jìn)步。如轉(zhuǎn)入外源生長激素(GH)基因的魚生長速度快，餌料轉(zhuǎn)化率高，但魚類易于逃逸、擴(kuò)散，因此轉(zhuǎn)基因魚的生態(tài)安全性問題是很值得研究的問題，需研究轉(zhuǎn)基因魚對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的壓力及外源基因的擴(kuò)散問題。最近，我國科學(xué)家只是將三倍體的轉(zhuǎn)基因魚投入自然系統(tǒng)。 (1)轉(zhuǎn)基因魚培育成功的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？ 提示　遺傳物質(zhì)都是DNA。 (2)魚類易于逃逸、擴(kuò)散，因此轉(zhuǎn)基因魚的生態(tài)安全性問題是很值得研究的問題，試分析引起生態(tài)安全性問題的原因。 提示　轉(zhuǎn)基因魚與同種野生魚雜交，使野生魚帶有轉(zhuǎn)基因，具有生長優(yōu)勢，使其捕食對(duì)象大量減少，與其他物種競爭加劇，引起生態(tài)危機(jī)。 (3)多倍體魚類對(duì)控制過度繁殖是有效的，科學(xué)家培育成功三倍體“湘云鯽”，說出其形成過程。 提示　轉(zhuǎn)基因的二倍體個(gè)體加倍為四倍體轉(zhuǎn)基因個(gè)體，然后二倍體與四倍體雜交形成三倍體。 (4)試從保障生態(tài)安全性問題分析只投放三倍體魚的原因。 提示　三倍體魚不能繁殖，可以人工控制養(yǎng)殖數(shù)量和范圍，避免發(fā)生雜交、競爭，引起生態(tài)危機(jī)。 命題點(diǎn)一　生物技術(shù)的安全性問題分析 1．轉(zhuǎn)基因生物的安全性引起人們爭論的技術(shù)原因是(　　) ①轉(zhuǎn)移基因的功能往往未知 ②轉(zhuǎn)移基因的結(jié)構(gòu)往往未知 ③外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機(jī)的 ④外源基因往往是異種生物的基因 A．①② B．②③ C．③④ D．①③ 答案　C 解析　由于科學(xué)水平的限制，目前科學(xué)家對(duì)基因的結(jié)構(gòu)、基因間的相互作用以及基因的調(diào)控機(jī)制了解有限；轉(zhuǎn)移的基因雖然功能已知，但不少是異種生物的基因；外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機(jī)的。因此，在轉(zhuǎn)基因生物中，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)意想不到的后果，引起人們在食物安全、生物安全和環(huán)境安全三個(gè)方面的激烈爭論。 2．基因工程產(chǎn)物可能存在著一些安全性問題，但不必?fù)?dān)心的是(　　) A．四倍體轉(zhuǎn)基因鯉魚與正常鯉魚的雜交，導(dǎo)致自然種群被淘汰 B．載體的標(biāo)記基因(如抗生素抗性基因)可能指導(dǎo)合成有利于抗性進(jìn)化的產(chǎn)物 C．目的基因(如殺蟲基因)本身編碼的產(chǎn)物可能會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒性 D．目的基因通過花粉的散布轉(zhuǎn)移到其他植物體內(nèi)，從而可能打破生態(tài)平衡 答案　A 解析　四倍體轉(zhuǎn)基因鯉魚與正常鯉魚雜交，后代個(gè)體的體細(xì)胞中含三個(gè)染色體組，在減數(shù)分裂過程中聯(lián)會(huì)發(fā)生紊亂，因此不能產(chǎn)生后代，不會(huì)導(dǎo)致自然種群被淘汰；標(biāo)記基因和目的基因可能含有抗性基因和毒性基因，均存在一定的安全性問題；基因散布到其他植物體內(nèi)，也有可能改變其特性導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的平衡遭到破壞。 歸納提升　(1)轉(zhuǎn)基因生物存在安全性問題的原因 ①目前對(duì)基因的結(jié)構(gòu)、調(diào)控機(jī)制及基因間的相互作用了解有限。 ②目的基因往往是異種生物的基因。 ③外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機(jī)的。 ④轉(zhuǎn)基因生物具有較強(qiáng)的生長優(yōu)勢，其他物種競爭力弱而大量死亡，引起生態(tài)危機(jī)。 (2)安全性常見誤區(qū) ①引入外來物種≠增加生物多樣性：如果引進(jìn)的生物會(huì)破壞環(huán)境或者對(duì)當(dāng)?shù)厣锏纳嬖斐捎绊?，可能?huì)造成生物多樣性的銳減。 ②轉(zhuǎn)基因生物具有危害≠阻止技術(shù)的發(fā)展：應(yīng)用正確態(tài)度對(duì)待轉(zhuǎn)基因技術(shù)，不能因?yàn)榭赡艿奈：Χ柚辜夹g(shù)的發(fā)展。 命題點(diǎn)二　生物武器的危害分析 3．生物武器的危害有傳染性強(qiáng)的特點(diǎn)，針對(duì)這一特點(diǎn)，下列哪項(xiàng)不是防治生物武器的有效措施(　　) A．提前接種和個(gè)人的防護(hù) B．發(fā)現(xiàn)病人，立即報(bào)告，及時(shí)隔離 C．注意切斷傳播途徑 D．只注意環(huán)境消毒，不注意動(dòng)植物滅菌 答案　D 解析　防治生物武器，既要注意環(huán)境消毒，又要注意動(dòng)植物滅菌，因?yàn)閯?dòng)植物也可以成為傳染源。 4．(2019宿遷質(zhì)檢)若轉(zhuǎn)基因技術(shù)被濫用，恐怖組織就會(huì)將它用于恐怖行為，下列不屬于恐怖行為的是(　　) A．把蠟狀桿菌通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造成像炭疽桿菌一樣的致病菌 B．把炭疽桿菌基因通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)重組到人體內(nèi)，使人具有免疫力 C．把流感病毒基因改造，只會(huì)使具有某種易感基因的人群感染，而其他人卻不易感染 D．將生物毒素分子的基因與流感病毒的基因拼接在一起 答案　B 解析　經(jīng)過基因重組獲得的致病菌屬于生物武器的一種，A項(xiàng)錯(cuò)誤；炭疽桿菌是一種讓感染者死亡率極高的致病菌，使人具有該病菌的免疫力不是轉(zhuǎn)基因技術(shù)的濫用，不屬于恐怖行為，B項(xiàng)正確；把流感病毒基因改造，只會(huì)使具有某種易感基因的人群感染，屬于恐怖行為，C項(xiàng)錯(cuò)誤；將生物毒素分子的基因與流感病毒的基因拼接在一起，屬于恐怖行為，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 矯正易錯(cuò)　強(qiáng)記長句 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，需要切兩處，同時(shí)產(chǎn)生四個(gè)黏性末端或平口末端。 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。 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)；一般不用支原體，原因是它營寄生生活；一定不能用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞，原因是它無細(xì)胞核，不能合成蛋白質(zhì)。 7．轉(zhuǎn)基因生物具有危害≠阻止技術(shù)的發(fā)展：應(yīng)用正確的態(tài)度對(duì)待轉(zhuǎn)基因技術(shù)，不能因?yàn)榭赡艿奈：Χ柚辜夹g(shù)的發(fā)展。 1.限制酶具有特異性，即一種限制酶只能識(shí)別特定的脫氧核苷酸序列，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)胞常用顯微注射法，導(dǎo)入微生物細(xì)胞常用感受態(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．(2014江蘇，23)下列關(guān)于基因工程技術(shù)的敘述，錯(cuò)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(shí)別6個(gè)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(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) 答案　ABC 解析　A項(xiàng)，限制性核酸內(nèi)切酶大多特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列，但也有少數(shù)限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別4個(gè)、5個(gè)或8個(gè)核苷酸序列。B項(xiàng)，PCR反應(yīng)中溫度周期性變化是為變性、復(fù)性和延伸創(chuàng)造條件。另外，耐高溫的DNA聚合酶只是在延伸階段發(fā)揮催化作用，變性和復(fù)性過程不需要酶的催化。C項(xiàng)，載體質(zhì)粒上的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。D項(xiàng)，目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不一定能正常表達(dá)。 2．(2018江蘇，32)為生產(chǎn)具有特定性能的α淀粉酶，研究人員從某種海洋細(xì)菌中克隆了α淀粉酶基因(1656個(gè)堿基對(duì))，利用基因工程大量制備α淀粉酶，實(shí)驗(yàn)流程見下圖。請回答下列問題： (1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增α淀粉酶基因前，需先獲得細(xì)菌的________________。 (2)為了便于擴(kuò)增的DNA片段與表達(dá)載體連接，需在引物的________端加上限制性酶切位點(diǎn)，且常在兩條引物上設(shè)計(jì)加入不同的限制性酶切位點(diǎn)，主要目的是_________________________ ________________________________________________________________________。 (3)進(jìn)行擴(kuò)增時(shí)，反應(yīng)的溫度和時(shí)間需根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)定，下列選項(xiàng)中________的設(shè)定與引物有關(guān)，________的設(shè)定與擴(kuò)增片段的長度有關(guān)。(填序號(hào)) ①變性溫度?、谕嘶饻囟取、垩由鞙囟取、茏冃詴r(shí)間　⑤退火時(shí)間?、扪由鞎r(shí)間 (4)下圖表示篩選獲得的工程菌中編碼α淀粉酶的mRNA的部分堿基序列： 圖中虛線框內(nèi)mRNA片段包含________個(gè)密碼子，如虛線框后的序列未知，預(yù)測虛線框后的第一個(gè)密碼子最多有________種。 (5)獲得工程菌表達(dá)的α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： 緩沖液 50mmol/L Na2HPO4KH2PO4 50mmol/L TrisHCl 50mmol/L GlyNaOH pH 6.0 6.5 7.0 7.5 7.5 8.0 8.5 9.0 9.0 9.5 10.0 10.5 酶相對(duì)活性% 25.4 40.2 49.8 63.2 70.1 95.5 99.5 85.3 68.1 63.7 41.5 20.8 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，初步判斷該α淀粉酶活性最高的條件為____________________________。 答案　(1)基因組DNA　(2)5′　使DNA片段能定向插入表達(dá)載體，減少自連　(3)②?、蕖?4)8　13　(5)pH為8.5，緩沖液為50mmol/LTrisHCl 解析　(1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增α淀粉酶基因前，需先獲得細(xì)菌的基因組DNA作為模板，并依據(jù)α淀粉酶基因兩端的部分核苷酸序列合成兩條引物。(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA時(shí)，只能從3′端延伸DNA子鏈，為了便于擴(kuò)增的DNA片段與表達(dá)載體連接，需在引物的5′端加上限制性酶切位點(diǎn)，并且要注意在兩條引物上設(shè)計(jì)加入不同的限制性酶切位點(diǎn)，這樣既能防止目的基因、載體的自身連接，又能確保目的基因與表達(dá)載體的定向連接。(3)PCR技術(shù)包括變性、退火(復(fù)性)和延伸三步，變性溫度決定PCR反應(yīng)中雙鏈DNA的解鏈，且時(shí)間很短；退火時(shí)引物結(jié)合到互補(bǔ)的DNA單鏈上，退火溫度由引物復(fù)性溫度決定，其溫度設(shè)定與引物的長度、堿基組成及濃度等有關(guān)；延伸時(shí)間與產(chǎn)物片段的長度有關(guān)。(4)圖中虛線框內(nèi)共含有24個(gè)堿基，mRNA上3個(gè)相鄰的堿基編碼1個(gè)氨基酸，故共包含8個(gè)密碼子。虛線框后的第1個(gè)密碼子的第1個(gè)堿基是U，第2和第3個(gè)堿基各有4種可能性，因此共有16種可能性。題干表明控制α淀粉酶的基因有1656個(gè)堿基對(duì)，說明圖中虛線框后的第一個(gè)密碼子肯定不是終止密碼子(3種終止密碼子為UAA、UAG、UGA)，故虛線框后第一個(gè)密碼子實(shí)際最多有16－3＝13種可能性。(5)分析表格中的數(shù)據(jù)，酶相對(duì)活性最高為99.5%，對(duì)應(yīng)的條件是pH為8.5，緩沖液為50mmol/LTrisHCl。 3．(2016江蘇，33)下表是幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中標(biāo)注了相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)，其中切割位點(diǎn)相同的酶不重復(fù)標(biāo)注。請回答下列問題： 限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ HindⅢ 識(shí)別序 列及切 割位點(diǎn) ↓　　　 GGATCC CCTAGG 　↑ ↓　　　 TGATCA ACTAGT 　↑ ↓　　　 GATC CTAG 　↑ ↓　　　 AAGCTT TTCGAA 　↑ (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(kuò)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BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接，連接部位的6個(gè)堿基對(duì)序列為__________________________，對(duì)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Sau3AⅠ切圖1質(zhì)粒最多可能獲得________種大小不同的DNA片段。 答案　(1)BclⅠ和HindⅢ　DNA連接　感受　(2)四環(huán)素　引物甲和引物丙　(3)　都不能　(4)7 解析　(1)選擇的限制酶應(yīng)在目的基因兩端存在識(shí)別位點(diǎn)，且至少有一個(gè)標(biāo)記基因，BamHⅠ會(huì)破壞兩個(gè)標(biāo)記基因，因此只能選BclⅠ和HindⅢ。酶切后的載體和目的基因片段，通過DNA連接酶作用后獲得重組質(zhì)粒。為了擴(kuò)增重組質(zhì)粒，需將其轉(zhuǎn)入處于感受態(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，根據(jù)質(zhì)粒上的抗性基因，應(yīng)在篩選平板培養(yǎng)基中添加四環(huán)素。PCR技術(shù)要求兩種引物分別和目的基因的兩條單鏈結(jié)合，沿相反的方向合成子鏈。(3)根據(jù)BamHⅠ和BclⅠ的酶切位點(diǎn)，BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接，連接部位的6個(gè)堿基對(duì)序列為，與兩種酶的酶切位點(diǎn)均不同。(4)根據(jù)BamHⅠ、BclⅠ和Sau3AⅠ的酶切位點(diǎn)，Sau3AⅠ在質(zhì)粒上有三個(gè)酶切位點(diǎn)，完全酶切可得到記為A、B、C三種片段，若部分位點(diǎn)被切開，可得到AB、AC、BC、ABC四種片段，所以用Sau3AⅠ切圖1質(zhì)粒最多可能獲得7種大小不同的DNA片段。 一、選擇題 1．(2018淮陰高三三模)應(yīng)用基因工程技術(shù)將抗蟲基因A和抗除草劑基因B成功導(dǎo)入植株W(2n＝40)的染色體組中。植株W自交，子代中既不抗蟲也不抗除草劑的植株所占比例為1/16。取植株W某部位的一個(gè)細(xì)胞放在適宜條件下培養(yǎng)，產(chǎn)生4個(gè)子細(xì)胞。用熒光分子檢測基因A和基因B(基因A、基因B均能被熒光標(biāo)記)。下列敘述正確的是(　　) A．植株W獲得抗蟲和抗除草劑變異性狀，其原理是染色體變異 B．若4個(gè)子細(xì)胞都只含有一個(gè)熒光點(diǎn)，則子細(xì)胞中的染色體數(shù)是40 C．若有的子細(xì)胞不含熒光點(diǎn)，則細(xì)胞分裂過程中發(fā)生過基因重組 D．若4個(gè)子細(xì)胞都含有兩個(gè)熒光點(diǎn)，則細(xì)胞分裂過程中出現(xiàn)過20個(gè)四分體 答案　C 解析　題中應(yīng)用基因工程技術(shù)將兩種目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，其原理是基因重組，A錯(cuò)誤；若4個(gè)子細(xì)胞都只含有一個(gè)熒光點(diǎn)，說明子細(xì)胞只含有基因A或基因B中的一個(gè)，進(jìn)而說明其進(jìn)行的是減數(shù)分裂，則子細(xì)胞中的染色體數(shù)目是20條，B錯(cuò)誤；若有的子細(xì)胞不含熒光點(diǎn)，說明細(xì)胞進(jìn)行的是減數(shù)分裂，減數(shù)分裂過程中會(huì)發(fā)生基因重組，C正確；若4個(gè)子細(xì)胞都含有兩個(gè)熒光點(diǎn)，說明細(xì)胞進(jìn)行的是有絲分裂，而有絲分裂過程中不會(huì)出現(xiàn)四分體，D錯(cuò)誤。 2．(2019揚(yáng)州高三上學(xué)期模擬)目前，歐洲、亞洲許多國家都發(fā)現(xiàn)了禽流感疫情，并引起了人體感染，造成多人死亡?？茖W(xué)工作者經(jīng)研究，發(fā)現(xiàn)了數(shù)種快速檢驗(yàn)禽流感病原體的方法，以正確診斷禽流感。下列與禽流感病原體研究、診斷有關(guān)的說法中錯(cuò)誤的是(　　) A．鏡檢法：在光學(xué)顯微鏡下直接觀察病人的痰液或血液，以發(fā)現(xiàn)病原體 B．PCR技術(shù)：體外基因復(fù)制技術(shù)，可在幾十分鐘內(nèi)把病原體的基因擴(kuò)增到數(shù)百萬倍 C．抗原—抗體法：用特殊制備的病原體蛋白質(zhì)與病人血清中的相關(guān)抗體特異性結(jié)合，發(fā)現(xiàn)病原體 D．DNA探針技術(shù)：用放射性同位素、熒光因子等標(biāo)記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交原理來檢測病原體 答案　A 解析　病毒在光學(xué)顯微鏡下無法看到，只有在電子顯微鏡下才能觀察到，A錯(cuò)誤；PCR用于體外快速擴(kuò)增特定基因或DNA序列，B正確；病原體進(jìn)入人體后會(huì)刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)抗體，由于抗體與抗原結(jié)合具有特異性，因此用特殊制備的病原體蛋白質(zhì)與病人血清中的相關(guān)抗體特異性結(jié)合，可發(fā)現(xiàn)病原體，C正確；可以利用DNA分子作為探針，通過DNA分子雜交技術(shù)檢測病原體，D正確。 3．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 D．除圖示組成外，表達(dá)載體中還應(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，A正確；構(gòu)建過程中需要將目的基因完整切割下來，此時(shí)要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ，B錯(cuò)誤；抗卡那霉素基因是標(biāo)記基因，目的是便于鑒定和篩選含有目的基因的細(xì)胞，C正確；基因表達(dá)載體包括啟動(dòng)子、目的基因、終止子和標(biāo)記基因等，D正確。 4．(2018天津和平區(qū)高三第一次質(zhì)量調(diào)查)基因疫苗由病毒核酸的一段無毒序列制成，由編碼能引起保護(hù)性免疫反應(yīng)的病原體抗原的基因片段和載體構(gòu)建而成。以下敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．被導(dǎo)入細(xì)胞后，能與宿主染色體整合 B．接種后若感染此病原微生物，則體內(nèi)記憶細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生大量抗體 C．基因疫苗引起免疫反應(yīng)前必須經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程 D．將疫苗基因轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中，可以生產(chǎn)可食用的疫苗 答案　B 解析　病毒感染宿主細(xì)胞后，其基因可以高效地整合到宿主染色體中，因此外源基因可以在宿主細(xì)胞內(nèi)持續(xù)穩(wěn)定地表達(dá)，A正確；接種疫苗后人體產(chǎn)生針對(duì)該病原體的特異性免疫，若感染此病原微生物，則體內(nèi)記憶細(xì)胞會(huì)迅速增殖分化成漿細(xì)胞，漿細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生大量抗體，B錯(cuò)誤；疫苗中的病毒基因片段能編碼引起保護(hù)性免疫反應(yīng)的病原體抗原，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，所以基因疫苗引起免疫反應(yīng)前必須經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程，C正確；將疫苗基因轉(zhuǎn)移到水果和西紅柿等植物細(xì)胞中，可生產(chǎn)可食用疫苗，D正確。 5．2018年1月30日，加拿大食品檢驗(yàn)局批準(zhǔn)了第三