2019高考生物一輪復習 第35講 基因工程講練結合學案.docVIP

第35講基因工程考綱明細1.基因工程的誕生()2.基因工程的原理及技術(含PCR技術)()3.基因工程的應用()4.蛋白質工程()實驗：DNA的粗提取與鑒定板塊一知識自主梳理一、基因工程的概念及基本工具1基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，并通過體外DNA重組和轉基因等技術，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，因此又叫做DNA重組技術。2DNA重組技術的基本工具(1)限制性核酸內切酶(簡稱：限制酶)來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。作用：識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。結果：產生黏性末端或平末端。例：如下圖所示，EcoR限制酶識別的堿基序列是GAATTC，切割位點在G和A之間；Sma限制酶識別的堿基序列是CCCGGG，切割位點在G和C之間；說明限制酶具有專一性。本質：蛋白質。(2)DNA連接酶作用：將限制酶切割下來的DNA片段拼接成新的DNA分子。類型DNA連接酶和限制酶的關系(3)載體載體的作用：攜帶外源DNA片段進入受體細胞。常用載體：質粒。其他載體：噬菌體衍生物、動植物病毒等。質粒a概念：質粒是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核DNA之外，并具有自我復制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。b特點：能自我復制；有一個至多個限制酶切位點；有特殊標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。二、基因工程的基本操作程序1目的基因的獲取(1)從基因文庫中獲取前提條件：目的基因序列未知。基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導入受體菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因，可分為基因組文庫和部分基因文庫(如cDNA文庫)。構建過程(2)利用PCR技術擴增目的基因PCR含義：是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術。PCR原理：DNA雙鏈復制。前提條件：有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據這一序列合成引物。要求模板：目的基因兩條鏈。原料：四種脫氧核苷酸。酶：熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)。引物：人工合成的兩條DNA片段(引物1，引物2)。PCR反應過程方式：指數形式擴增(2n，n為擴增循環(huán)的次數)。結果：短時間內大量擴增目的基因。(3)人工合成前提條件：核苷酸序列已知，基因比較小。方法a反轉錄法：目的基因的mRNA單鏈DNA雙鏈DNA(目的基因)b化學合成法：蛋白質的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列目的基因的核苷酸序列目的基因2基因表達載體的構建基因工程的核心(1)操作目的使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。(2)組成(3)構建過程3將目的基因導入受體細胞(1)目的基因導入植物細胞農桿菌轉化法：最常用的方法。a受體細胞：植物體細胞或受精卵。b操作過程：將目的基因插入Ti質粒的TDNA上轉入農桿菌導入植物細胞TDNA上的目的基因整合到受體細胞的染色體DNA上目的基因表達。基因槍法：適用于單子葉植物，成本較高?；ǚ酃芡ǖ婪ǎ簩⒛康幕蛲ㄟ^花粉管通道導入受體細胞，十分簡便經濟。(2)目的基因導入動物細胞方法：顯微注射技術。受體細胞：動物的受精卵。操作過程：將含有目的基因的表達載體提純取卵(受精卵)顯微注射受精卵經胚胎早期培養(yǎng)后，移植到雌性動物的輸卵管或子宮內獲得具有新性狀的動物。(3)目的基因導入微生物細胞轉化方法a用Ca2處理細胞，使細胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)(這種細胞稱為感受態(tài)細胞)。b感受態(tài)細胞吸收重組表達載體DNA分子。受體細胞：原核細胞(使用最廣泛的是大腸桿菌)。原核生物的特點：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少等。4目的基因的檢測與鑒定(1)不論是復制水平、轉錄水平還是翻譯水平的檢測，都是在體外進行的。(2)在DNA分子、mRNA分子上檢測目的基因是否插入、目的基因是否轉錄時，用的探針都是放射性同位素等標記的含有目的基因的DNA片段。三、基因工程的應用1轉基因植物植物基因工程技術主要用于提高農作物的抗逆能力(如抗除草劑、抗蟲、抗病、抗干旱和抗鹽堿等)，以及改良農作物的品質和利用植物生產藥物等方面。2轉基因動物動物基因工程在動物品種改良、建立生物反應器、器官移植等方面顯示了廣闊的應用前景。3基因工程藥物(1)來源：轉基因的工程菌。(2)成果：細胞因子、抗體、疫苗、激素等。(3)作用：用來預防和治療人類腫瘤、心血管疾病、遺傳病、各種傳染病、糖尿病、類風濕等疾病。4基因治療(1)方法：把正?；驅氩∪梭w內，使該基因的表達產物發(fā)揮功能。(2)效果：治療遺傳病的最有效的手段。(3)分類：體內基因治療和體外基因治療。四、蛋白質工程1概念：蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類生產和生活的需求。2設計流程：預期蛋白質功能設計預期蛋白質結構推測應有的氨基酸序列找到對應的脫氧核苷酸序列(基因)。 深入思考1用限制酶切割DNA分子時需注意哪些問題？提示獲取目的基因和切割載體時，經常使用同一種限制酶(也可使用能切出相同末端的不同限制酶)，目的是產生相同的黏性末端或平末端。獲取一個目的基因需限制酶切割兩次，共產生4個黏性末端或平末端。限制酶切割位點的選擇，必須保證標記基因的完整性，以便于檢測。2將目的基因導入受體細胞整合到線粒體DNA或葉綠體DNA上，能否穩(wěn)定遺傳？為什么？提示一般不能。如果僅把目的基因整合到線粒體DNA或葉綠體DNA上，由于細胞分裂可能導致目的基因丟失，無法穩(wěn)定遺傳。自查診斷1限制性核酸內切酶、DNA連接酶和質粒是基因工程中常用的三種工具酶。()答案2設計擴增目的基因的引物時不必考慮表達載體的序列。()答案3抗蟲基因即使成功地插入植物細胞染色體上也未必能正常表達。()答案4應用DNA探針技術，可以檢測轉基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達。()答案5蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作，定向改變分子的結構。()答案板塊二考點題型突破考點1基因工程的操作工具題型一限制性核酸內切酶及DNA連接酶等酶的作用 1如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，下面選項中能依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用順序的是()A BC D答案C解析限制酶可在特定位點對DNA分子進行切割；DNA聚合酶在DNA分子復制時將單個脫氧核苷酸連接成脫氧核苷酸鏈；DNA連接酶連接DNA片段；解旋酶的作用是將DNA雙鏈解開螺旋，為復制或轉錄提供模板。2下列關于限制酶和DNA連接酶的理解正確的是()A它們的功能都是起催化作用BDNA連接酶可以替代解旋酶C在基因工程操作中至少需要三種酶工具D一種限制酶既可以切出黏性末端也可以切出平末端答案A解析酶的功能就是具有催化作用，酶具有專一性，一種限制酶只能識別特定的核苷酸序列，因此只能切出一種DNA片段末端。技法提升DNA相關六種酶的比較題型二載體的作用及特點3下列關于載體的敘述中，錯誤的是()A載體與目的基因結合后，實質上就是一個重組DNA分子B對某種限制酶而言，載體最好只有一個切點，但還要有其他多種酶的切點C目前常用的載體有質粒、噬菌體的衍生物和動植物病毒D載體具有某些標記基因，便于對其進行切割答案D解析標記基因的作用是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。4限制性核酸內切酶Mun和限制性核酸內切酶EcoR的識別序列及切割位點分別是CAATTG和GAATTC。如圖表示四種質粒和目的基因，其中箭頭所指部位為限制性核酸內切酶的識別位點，質粒的陰影部分表示標記基因。適于作為圖示目的基因載體的質粒是()答案A解析由圖可知，質粒B上無標記基因，不適合作為載體；質粒C和D的標記基因上都有限制性核酸內切酶的識別位點不適合作為載體。質粒A上Mun的切割點不在標記基因上且兩種限制酶切割后形成的黏性末端相同，所以質粒A適于作為目的基因的載體?？键c2基因工程的基本操作程序題型一PCR技術的原理及應用1多聚酶鏈式反應(PCR技術)是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法，其簡要過程如下圖所示。下列關于PCR技術敘述不正確的是()APCR技術是在實驗室中以少量DNA制備大量DNA的技術B反應中新合成的DNA又可以作為下一輪反應的模板CPCR體系中需添加從受體細胞中提取的解旋酶和DNA聚合酶D應用PCR技術與探針雜交技術可以檢測基因突變答案C解析PCR技術是一項在生物體外復制特定DNA的核酸合成技術，A正確；PCR技術需要模板DNA，且反應中新合成的DNA又可以作為下一輪反應的模板，B正確；PCR的原理是DNA的復制，但變性時不需要解旋酶，C錯誤；應用PCR技術與探針雜交技術可以檢測基因突變，D正確。2PCR技術是分子生物學實驗室里的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA的半保留復制，在試管中進行DNA的人工復制(如圖所示)，在很短的時間內，將DNA擴增幾百萬倍甚至幾十億倍，使實驗室所需要的遺傳物質不再受限于活的生物體。(1)PCR的全稱是_，94 高溫使DNA雙鏈打開，這一步是打開_鍵，稱為_。而這一過程在細胞內是通過_酶實現的。(2)當溫度降低時，引物與模板_端結合，在_的作用下，引物沿模板延伸，此過程中原料是_，遵循的原則是_。(3)PCR技術的必要條件除模板、原料、ATP、酶以外，至少還需要三個條件，即液體環(huán)境、適宜的_和_，前者由PCR儀自動調控，后者則靠_來維持。 (4)DNA的復制需要引物，其主要原因是_。引物的實質是_，若將1個DNA分子拷貝10次，則需要在緩沖溶液中至少加入_個引物。答案(1)多聚酶鏈式反應 氫 變性 解旋(2)3 熱穩(wěn)定DNA聚合酶 四種脫氧核苷酸堿基互補配對(3)溫度 pH 緩沖液(4)DNA的復制不能從頭開始，DNA聚合酶只能從引物的3端延伸DNA鏈 單鏈RNA或者單鏈DNA分子 2112解析打開DNA雙鏈需破壞堿基對間的氫鍵；引物的游離端為5端，即合成DNA時從新鏈的53端延伸，故引物需與模板的3端結合；PCR所用液體環(huán)境需保障適宜的溫度和pH，其pH可借助緩沖液維持；DNA復制不能從頭開始，故必須提供引物。在DNA分子擴增時，需要2種引物，由于新合成的鏈都需要引物作為復制的起點，故所需的引物數目等于新合成的DNA鏈的數目，即221022112。技法提升1.PCR技術與體內DNA復制的異同點2正確理解PCR技術(1)DNA單鏈有方向性，DNA母鏈的3端對應著子鏈的5端，即DNA的兩條鏈是反向平行的。(2)PCR過程中無解旋酶，破壞氫鍵需要升高溫度，但此時的溫度還不能破壞磷酸二酯鍵，因此，熱變性后產生的是DNA單鏈，并不是脫氧核苷酸。(3)復性只是引物與DNA單鏈的結合，并未形成子鏈DNA，子鏈DNA是在延伸階段形成的。題型二目的基因的獲取3下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈的是()從基因文庫中獲取目的基因利用PCR技術擴增目的基因反轉錄法獲得cDNA通過DNA合成儀利用化學方法人工合成目的基因A BC D答案D解析可依據基因的核苷酸序列、基因的功能、基因的轉錄產物mRNA，以及基因的表達產物蛋白質等從基因文庫中獲取目的基因，故不需要模板；利用PCR技術擴增目的基因需要DNA的兩條鏈作為模板；反轉錄法獲得cDNA需要mRNA作為模板；通過DNA合成儀利用化學方法人工合成目的基因時，不需要模板。4基因工程又稱為DNA重組技術，回答相關問題：.(1)在基因工程中，獲取目的基因主要有兩大途徑，即_和從_中分離。(2)利用某植物的成熟葉片為材料，同時構建cDNA文庫和基因組文庫，兩個文庫相比，cDNA文庫中含有的基因數目比基因組文庫中的少，其原因是_。(3)在基因表達載體中，啟動子是_聚合酶識別并結合的部位。若采用原核生物作為基因表達載體的受體細胞，最常用的原核生物是_。.將外源生長激素基因導入綿羊體內，轉基因綿羊的生長速度比一般綿羊提高30%，體型增大50%。外源生長激素基因除可以從基因組文庫中獲取外，還可通過以下途徑合成：一是利用從供體動物的_細胞中提取的mRNA，在_酶催化下合成；二是通過分析生長激素的_序列推測基因的結構，進而人工合成。這兩種途徑合成的生長激素基因_(填“相同”或“不同”)，原因是_。答案.(1)人工合成已有物種(2)cDNA文庫中只含有葉片細胞已轉錄(或已表達)的基因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因(3)RNA大腸桿菌(或細菌).垂體逆轉錄氨基酸不同一種氨基酸可能不只由一種密碼子決定(密碼子的簡并性)解析.(1)獲取目的基因的途徑，一是人工合成，二是從自然界已有物種中分離。(2)基因組文庫中含有該植物的所有基因，而cDNA文庫中只含有已經轉錄的基因。(3)啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位；最常用的原核生物受體細胞是大腸桿菌。.生長激素是垂體合成分泌的，故只有在垂體細胞中才能提取到生長激素基因轉錄形成的mRNA，再在逆轉錄酶的催化作用下合成生長激素基因。也可以通過分析生長激素的氨基酸序列，推測出其mRNA中的堿基序列，進而推測出生長激素基因中的堿基序列，最后用化學方法人工合成。因為決定氨基酸的密碼子具有簡并性，因而這兩種方法合成的生長激素基因結構可能不同。技法提升獲取目的基因的方法選擇(1)如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通過構建基因文庫的方法，即通過受體菌儲存并擴增目的基因后，從基因文庫中獲取目的基因。(2)如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比較小，可以通過DNA合成儀利用化學方法直接人工合成。(3)如果知道要擴增的目的基因及兩端的核苷酸序列，而且基因又比較大，可以通過PCR技術擴增目的基因。題型三基因表達載體的構建5在基因表達載體的構建中，下列說法不正確的是()一個表達載體的組成包括目的基因、啟動子、終止子有了啟動子才能驅動基因轉錄出mRNA終止子的作用是使轉錄在所需要的地方停止所有基因表達載體的構建是完全相同的A B C D答案C解析一個表達載體的組成包括目的基因、啟動子、終止子、標記基因等，故錯誤；啟動子能啟動轉錄過程，即有了啟動子才能驅動基因轉錄出mRNA，故正確；終止子的作用是使轉錄在所需要的地方停止，故正確；不同的基因表達載體構建方法不同，故錯誤。綜上所述，C符合題意。6下圖是利用基因工程技術生產可食用疫苗的部分過程，其中Pst、Sma、EcoR、Apa為四種限制性核酸內切酶。下列有關說法中正確的是()A圖示過程是基因工程的核心步驟，所需的限制性核酸內切酶均來自原核生物B圖示中構建基因表達載體時，需要用到一種限制性核酸內切酶C一種限制性核酸內切酶只能識別一種特定的核糖核苷酸序列D抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細胞篩選出來答案D解析圖示表示基因表達載體的構建過程，這是基因工程的核心步驟，所需的限制性核酸內切酶一般來自原核生物，A錯誤；此表達載體構建時需要用到EcoR、Pst兩種限制性核酸內切酶，B錯誤；限制酶具有特異性，即一種限制性核酸內切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列并在特定的位點切割，C錯誤；抗卡那霉素基因作為標記基因，主要作用是篩選含有目的基因的受體細胞，D正確。7若要利用某目的基因(見圖甲)和P1噬菌體載體(見圖乙)構建重組DNA(見圖丙)，限制性核酸內切酶的酶切位點分別是Bgl(AGATCT)、EcoR(G AATTC)和Sau3A(GATC)。下列分析合理的是()A用EcoR切割目的基因和P1噬菌體載體B用Bgl和EcoR切割目的基因和P1噬菌體載體C用Bgl和Sau3A切割目的基因和P1噬菌體載體D用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌體載體答案D解析解答本題的關鍵是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌體載體，構建的重組DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移動方向才一定與圖丙相同。技法提升1.基因表達載體構建時限制酶的選擇(1)根據目的基因兩端的限制酶切點確定限制酶的種類應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部的限制酶，如圖甲不能選擇Sma。為避免目的基因和質粒的自身環(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粒，如圖甲也可選擇用Pst和EcoR兩種限制酶(但要確保質粒上也有這兩種酶的切點)。(2)根據質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相一致，以確保具有相同的黏性末端。質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構，如圖乙中限制酶Sma會破壞標記基因；如果所選酶的切點不止一個，則切割重組后可能會丟失某些片段，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將不能自主復制。2基因表達載體中啟動子、終止子的來源(1)如果目的基因是從自然界中已有的物種中分離出來的，目的基因中已含有啟動子、終止子，在構建基因表達載體時，不需要在質粒上接上特定的啟動子、終止子。(2)如果目的基因是通過人工方法合成的，或通過cDNA文庫獲得的，則目的基因是不含啟動子和終止子的。因此，在構建基因表達載體時，需要在與質粒結合之前，在目的基因的前后端接上特定的啟動子、終止子。題型四目的基因的導入與檢測8下面為利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關敘述，正確的是()A的構建需要限制性核酸內切酶和DNA聚合酶參與B侵染植物細胞后，重組Ti質粒整合到的染色體上C的染色體上若含抗蟲基因，則就表現出抗蟲性狀D只要表現出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異答案D解析構建重組質粒需要用到限制性核酸內切酶和DNA連接酶，不需要DNA聚合酶，A錯誤；含重組Ti質粒的農桿菌侵染植物細胞后，重組Ti質粒的TDNA整合到受體細胞的染色體上，而不是重組Ti質粒整合到受體細胞的染色體上，B錯誤；導入受體細胞的目的基因表達后，轉基因植株方能表現出相應性狀，若目的基因在受體細胞中不表達，轉基因植株不能表現出相應性狀，C錯誤；表現出抗蟲性狀則表明該植株細胞發(fā)生了基因重組，基因重組是可遺傳變異，D正確。92017吉林松原期末為達到相應目的，必須通過分子檢測的是()A攜帶鏈霉素抗性基因受體菌的篩選B產生抗人白細胞介素8抗體的雜交瘤細胞的篩選C轉基因抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定D21三體綜合征的診斷答案B解析攜帶鏈霉素抗性基因受體菌的篩選，可用含鏈霉素的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)，能存活的即含有相應的抗性基因，A錯誤；產生抗人白細胞介素8抗體的雜交瘤細胞的篩選，細胞水平的篩選只能選出雜交瘤細胞，如篩選出產生特異性抗體的雜交瘤細胞，必須用抗原抗體雜交法從分子水平上進一步檢測，B正確；轉基因抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定，用抗蟲接種實驗檢測即可，C錯誤；21三體綜合征的診斷，可用顯微鏡鏡檢觀察檢測，D錯誤。102017威海模擬科學家將人的生長激素基因與某種細菌(不含抗生素抗性基因)的DNA分子進行重組，并成功地在該細菌中得以表達(如下圖)。請據圖分析回答：(1)細菌是理想的受體細胞，這是因為它_。(2)質粒A與目的基因結合時，首先需要用_酶將質粒切開“缺口”，然后用_酶將質粒與目的基因“縫合”起來。(3)若將細菌B先接種在含有_的培養(yǎng)基上能生長，說明該細菌中已經導入外源質粒，但不能說明外源質粒是否成功插入目的基因；若將細菌B再重新接種在含有_的培養(yǎng)基上不能生長，則說明細菌B中已經導入了插入目的基因的重組質粒。答案(1)繁殖快、單細胞、遺傳物質相對較少(2)限制性核酸內切DNA連接(3)氨芐青霉素四環(huán)素解析(1)細菌具有繁殖快、單細胞、遺傳物質相對較少等優(yōu)點，因此是基因工程中的理想的受體細胞。(2)構建基因表達載體時，需先用限制酶分別切割目的基因和載體，再用DNA連接酶將兩者連接起來。(3)質粒A和重組質粒中都有完整的抗氨芐青霉素基因，因此細菌有氨芐青霉素抗性說明該細菌中已經導入外源質粒，但不能說明外源質粒是否成功插入目的基因；重組質粒中四環(huán)素抗性基因內插入了目的基因，不能表達，因此細菌對四環(huán)素無抗性則說明細菌B中已經導入了插入目的基因的重組質粒。技法提升如何篩選出含有目的基因的受體細胞(1)原理：將目的基因插入含有兩種抗生素的載體時，如果插入某種抗生素基因內部，則會導致該抗生素基因失活。如圖，目的基因插入了四環(huán)素基因內部，則四環(huán)素基因失活。(2)被轉化的細菌有三種：含環(huán)狀目的基因的細菌、含重組質粒的細菌、含質粒質粒的細菌。(3)篩選方法：將含有重組質粒的細菌先放在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，能生長的是含重組質粒的細菌和含質粒質粒的細菌，如圖1、2、3、4、5菌落，再利用滅菌的絨布影印到含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，如圖能生長的菌落為2、3、4，則在含四環(huán)素培養(yǎng)基上不生長的即為含有目的基因的菌落，如圖1、5菌落。最后，可在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上挑取1、5菌落進行培養(yǎng)?？键c3基因工程的應用及蛋白質工程題型一基因工程的應用1以下有關基因工程應用的說法正確的是()A用基因工程培育的抗蟲植物也能抗病毒B基因工程在畜牧業(yè)上的應用主要是培育體型巨大的動物C基因工程可用來培育高產、穩(wěn)產、品質優(yōu)良和抗逆性強的作物D科學家將必需氨基酸含量多的蛋白質導入植物中，或者改變這些氨基酸的合成途徑中某種關鍵酶的活性，以提高氨基酸的含量答案C解析基因工程培育的抗蟲棉只能抗某種蟲害，不能抗病毒，A錯誤；基因工程用于畜牧業(yè)主要是為了改良動物品種，改善畜產品的品質，B錯誤；想要提高植物的氨基酸含量，應將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因導入植物中，D錯誤。2有一種單基因遺傳病1抗胰蛋白缺乏癥，患者會出現肺氣腫及其他疾病。注射1抗胰蛋白酶可治療該病。圖甲表示獲取人1抗胰蛋白酶基因的兩種方法，圖乙表示獲取1抗胰蛋白酶的方法。據圖回答：(1)圖甲表示的是基因工程中的_步驟。完成a過程的酶的作用特點是_。(2)c過程需要的原料是_，遺傳信息的傳遞方向是_。(3)圖乙中的d表示_。(4)GEP(綠色熒光蛋白)基因的作用是_。答案(1)目的基因的獲取識別特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子(2)四種脫氧核苷酸RNADNA(3)基因表達載體(4)篩選含有目的基因的受體細胞解析(1)圖甲中方法1是用限制酶切割獲得目的基因，方法2是用逆轉錄法獲取目的基因。限制酶的作用特點是識別特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。(2)逆轉錄是以mRNA為模板合成DNA，所以原料是四種脫氧核苷酸，遺傳信息是從RNA到DNA。(3)d表示基因表達載體。(4)標記基因的作用是篩選含有目的基因的受體細胞。3肺細胞中的let7基因表達減弱，癌基因RAS表達增強，會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術將let7基因導入肺癌細胞實現表達，發(fā)現肺癌細胞的增殖受到抑制。該基因工程技術基本流程如下圖1。請回答：(1)進行過程時，需用_酶切開載體以插入let7基因。載體應有RNA聚合酶識別和結合的部位，以驅動let7基因轉錄，該部位稱為_。(2)進行過程時，需用_酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細胞，以利于傳代培養(yǎng)。(3)研究發(fā)現，let7基因能影響癌基因RAS的表達，其影響機理如圖2。據圖分析，可從細胞中提取_進行分子雜交，以直接檢測let7基因是否轉錄。肺癌細胞增殖受到抑制，可能是由于細胞中_(RAS mRNA/RAS蛋白)含量減少引起的。答案(1)限制性核酸內切(或限制)啟動子(2)胰蛋白(3)RNARAS蛋白解析(1)過程為基因表達載體的構建，該過程涉及的工具酶為限制性核酸內切酶和DNA連接酶，需用限制酶切開載體以插入let7基因。完整的基因表達載體包括啟動子、目的基因、終止子和標記基因等，而啟動子是RNA聚合酶識別和結合的位點。(2)進行過程時，用胰蛋白酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細胞，以利于細胞的傳代培養(yǎng)。(3)從圖中可以看出，RAS mRNA和let7基因轉錄的miRNA配對形成雜交分子，從而抑制了癌基因RAS的表達，故可以提取RNA進行分子雜交，以直接檢測let7基因是否轉錄。技法提升有關基因工程應用的四個易錯點(1)動物基因工程主要是為了改善畜產品的品質，而不是為了產生體型巨大的個體。(2)Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并無毒性，進入昆蟲消化道被分解成多肽后產生毒性。(3)青霉素是青霉菌產生的，不是通過基因工程產生的。(4)并非所有個體都可作為乳腺生物反應器。操作成功的應該是雌性個體，個體本身的繁殖速度較高，泌乳量、蛋白含量等都是應該考慮的因素。題型二蛋白質工程4科研人員利用相關技術改變了胰島素B鏈的第9位氨基酸，從而避免了胰島素結合成無活性的二聚體形式。下列相關敘述中，不正確的是()A胰島素的本質是蛋白質不宜口服使用B可通過測定DNA的序列確定突變是否成功C對胰島素結構的改造屬于蛋白質工程D該過程的操作對象是胰島素分子答案D解析胰島素的本質是蛋白質。只能注射，不宜口服使用，A正確；可通過測定DNA的序列確定突變是否成功，B正確；對胰島素結構的改造屬于蛋白質工程，C正確；蛋白質工程的操作對象是基因，D錯誤。5現代生物技術并不是各自獨立的，而是相互聯系、相互滲透的。下圖表示利用乳腺生物反應器生產某種動物蛋白的流程示意圖，請分析回答下列問題：(1)該生產流程中應用到的現代生物技術有_、_(寫出其中兩種)。(2)圖中A、B分別表示_、_。(3)為提高培育成功率，進行過程之前，對早期胚胎的處理是取其部分細胞用目的基因探針進行_檢測基因表達載體是否導入受體細胞，對受體動物的處理是用_進行同期發(fā)情處理。(4)蛋白質工程中，要對蛋白質結構進行設計改造，必須通過基因修飾或基因合成來完成，而不直接改造蛋白質，原因是_。答案(1)蛋白質工程基因工程胚胎移植技術(任寫兩種)(2)推測應有的氨基酸序列基因表達載體(3)DNA(核酸)分子雜交激素(4)改造后的基因能夠遺傳(且改造基因易于操作)解析(1)由圖分析可知，該生產流程中應用到的現代生物技術有蛋白質工程、基因工程、胚胎移植技術等。(2)圖中A、B分別表示推測應有的氨基酸序列、基因表達載體。(3)為提高培育成功率，進行過程之前，對早期胚胎的處理是取其部分細胞用目的基因探針進行DNA分子雜交，對受體動物的處理是用激素進行同期發(fā)情處理。(4)由于改造后的基因能夠遺傳(且改造基因易于操作)，因此蛋白質工程中，要對蛋白質結構進行設計改造，必須通過基因修飾或基因合成來完成，而不直接改造蛋白質。技法提升蛋白質工程與基因工程的比較實驗十六DNA的粗提取與鑒定1DNA粗提取和鑒定的原理(1)提取思路：利用DNA和其他物質在理化性質方面的差異，提取DNA。(2)DNA的性質(提取和鑒定原理)：DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同DNA不溶于酒精；對酶、高溫和洗滌劑的耐受性強；DNA二苯胺試劑藍色。2DNA粗提取和鑒定的操作流程12017揚州江都中學段考下列有關“DNA的粗提取與鑒定”實驗的敘述，錯誤的是()ADNA既溶于2 mol/L的NaCl溶液也溶于蒸餾水B向雞血細胞液中加蒸餾水是為了釋放出DNAC向濃鹽溶液中加蒸餾水是為了析出DNAD用菜花替代雞血做實驗，其實驗操作步驟相同答案D解析DNA既溶于2 mol/L的NaCl溶液也溶于蒸餾水，A正確；向雞血細胞液中加蒸餾水是為了讓雞血細胞吸水漲破，從而釋放出DNA，B正確；向溶解DNA的濃鹽溶液中加蒸餾水是為了降低DNA的溶解度，進而析出DNA，C正確；用菜花替代雞血作為實驗材料，其實驗操作步驟不完全相同，如植物細胞有細胞壁，破碎細胞時需要研磨并加入食鹽和洗滌劑，D錯誤。2下列關于“DNA的粗提取和鑒定”實驗依據原理的敘述，錯誤的是()A利用DNA不溶于酒精溶液，而蛋白質能溶于酒精溶液，可將DNA與蛋白質分離B利用高溫能使蛋白質變性，卻對DNA沒有影響的特性，可將DNA與蛋白質分離C利用二苯胺與DNA沸水浴呈現藍色可用于DNA的鑒定D在DNA濾液中加入嫩肉粉，通過木瓜蛋白酶的作用，可將DNA與蛋白質分離答案B解析高溫能使蛋白質、DNA變性，蛋白質在6080 發(fā)生變性，而DNA在80 以上才變性。技法提升DNA的粗提取與鑒定實驗中的“2、4、4” 板塊三方向真題體驗12017全國卷真核生物基因中通常有內含子，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含子對應的RNA序列的機制。已知在人體中基因A(有內含子)可以表達出某種特定蛋白(簡稱蛋白A)。回答下列問題：(1)某同學從人的基因組文庫中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細胞卻未得到蛋白A，其原因是_。(2)若用家蠶作為表達基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用_作為載體，其原因是_。(3)若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。因為與家蠶相比，大腸桿菌具有_(答出兩點即可)等優(yōu)點。(4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測物質是_(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化實驗為證明DNA是遺傳物質做出了重要貢獻，也可以說是基因工程的先導，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是_。答案(1)基因A有內含子，在大腸桿菌中，其初始轉錄產物中與內含子對應的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移到另一種生物個體解析(1)人是真核生物，從人的基因組文庫中獲得的基因A有內含子，而受體細胞大腸桿菌是原核生物，原核生物基因中沒有內含子，相應的就沒有切除內含子對應的RNA序列的機制，故無法表達出蛋白A。(2)噬菌體是專一性侵染細菌的病毒，以細菌為宿主細胞，而昆蟲病毒侵染的是昆蟲，以昆蟲為宿主細胞。家蠶屬于昆蟲，故應選用昆蟲病毒作為載體。(3)與家蠶相比，大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)等優(yōu)點，故要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。(4)檢測基因A是否翻譯出蛋白A，可用抗原抗體雜交法。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗中，S型細菌的DNA可以使R型細菌發(fā)生轉化，說明可調控多糖莢膜產生的基因整合到了R型細菌的DNA分子中并成功得以表達。也就是說DNA可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體并進行表達，這就為基因工程理論的建立提供了啟示。22017全國卷幾丁質是許多真菌細胞壁的重要成分，幾丁質酶可催化幾丁質水解。通過基因工程將幾丁質酶基因轉入植物體內，可增強其抗真菌病的能力。回答下列問題：(1)在進行基因工程操作時，若要從植物體中提取幾丁質酶的mRNA，常選用嫩葉而不選用老葉作為實驗材料，原因是_。提取RNA時，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是_。(2)以mRNA為材料可以獲得cDNA，其原理是_。(3)若要使目的基因在受體細胞中表達，需要通過質粒載體而不能直接將目的基因導入受體細胞，原因是_(答出兩點即可)。(4)當幾丁質酶基因和質粒載體連接時，DNA連接酶催化形成的化學鍵是_。(5)若獲得的轉基因植株(幾丁質酶基因已經整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高，根據中心法則分析，其可能的原因是_。答案(1)嫩葉組織細胞易破碎防止RNA降解(2)在逆轉錄酶的作用下，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)目的基因的轉錄或翻譯異常解析(1)與老葉相比，嫩葉組織細胞易破碎，容易提取到幾丁質酶的mRNA。提取RNA時，提取液中添加RNA酶抑制劑可防止RNA被RNA酶催化降解。(2)以mRNA為模板，按照堿基互補配對原則，在逆轉錄酶的作用下，通過逆轉錄(反轉錄)可以獲得cDNA。(3)因該目的基因是通過逆轉錄形成的，無表達所需的啟動子，也無在受體細胞內進行復制所需的復制原點等，所以在受體細胞內不能穩(wěn)定存在和表達，也不能遺傳下去。(4)構建基因表達載體時，DNA連接酶能催化目的基因和質粒載體這兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。(5)轉基因植株的基因組中含有幾丁質酶基因，但該植株抗真菌的能力并沒有提高，可能是由于轉錄或翻譯異常，即幾丁質酶基因未能正常表達。32016全國卷 某一質粒載體如圖所示，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化大腸桿菌。結果大腸桿菌有的未被轉化，有的被轉化。被轉化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質粒載體、含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}：(1)質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_。在上述篩選的基礎上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質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，某些噬菌體經改造后可以作為載體，其DNA復制所需的原料來自_。答案(1)能自我復制、具有標記基因(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長含有質粒載體含有插入了目的基因的重組質粒(或答含有重組質粒)二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長四環(huán)素(3)受體細胞解析(1)作為運載體的質粒上應有一個至多個限制酶切割位點，在細胞中能夠自我復制，且含有特殊的標記基因。(2)未被轉化的大腸桿菌和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌中均未導入質粒載體，而質粒上含有氨芐青霉素抗性基因，因此這樣的大腸桿菌在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中不能生長。含有質粒載體和含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌中都含有氨芐青霉素抗性基因，二者在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中都能生長，因此無法區(qū)分二者。根據題圖，用BamH切割質粒后將四環(huán)素抗性基因破壞，因此可將經氨芐青霉素培養(yǎng)基篩選出的菌落置于含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上再次篩選，能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生存的是含有質粒載體的大腸桿菌，不能生存的是含有插入目的基因的重組質粒的大腸桿菌。(3)噬菌體為病毒，經改造后作為載體時，其DNA復制所需原料來自受體細胞。42016全國卷圖a中的三個DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三種限制性核酸內切酶的識別序列與切割位點，圖b為某種表達載體的示意圖(載體上的EcoR、Sau3A的切點是唯一的)。根據基因工程的有關知識，回答下列問題：(1)經BamH酶切后得到的目的基因可以與上述表達載體被_酶切后的產物連接，理由是_。(2)若某人利用圖b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c所示。這三種重組子中，不能在宿主細胞中表達目的基因產物的有_，不能表達的原因是_。(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_。答案(1)Sau3A兩種酶切割后產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錄(3)Ecoli DNA連接酶T4DNA連接酶T4DNA連接酶解析(1)由于限制酶Sau3A與BamH切割后產生的片段具有相同的黏性末端，所以經BamH酶切割得到的目的基因可以與上述表達載體被Sau3A酶切后的產物連接。(2)啟動子是一段有特殊序列的DNA片段，它是RNA聚合酶識別和結合的部位，有了它才能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質。終止子也是一段有特殊結構的DNA短片段，相當于一盞紅色信號燈，使轉錄在所需要的地方停止下來。在基因表達載體中，啟動子應位于目的基因的首端，終止子應位于目的基因的尾端，這樣目的基因才能表達。而圖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，兩者目的基因均不能轉錄，所以都不能表達目的基因的產物。(3)常見DNA連接酶有Ecoli DNA連接酶和T4DNA連接酶，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是T4DNA連接酶。52015全國卷已知生物體內有一種蛋白質(P)，該蛋白質是一種轉運蛋白，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