2019年高三生物大一輪總復(fù)習(xí)：第40講基因工程

1、第十一單元現(xiàn)代生物科技專題第40講基因工程考點一基因工程的工具1限制性核酸內(nèi)切酶 (簡稱：限制酶 )(1) 來源：主要從原核生物中分離純化而來。(2) 作用：識別雙鏈 dna 分子中的某種特定核苷酸序列，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。(3) 結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。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，在下圖中寫出這兩種限制酶切割 dna 后產(chǎn)生的末端種類。2dna 連接酶(1)功能：縫合被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 (2)不同連接酶的比較 (連線)：3載體(1)常用載體：質(zhì)粒，其化學(xué)本

2、質(zhì)是獨立于擬核之外的雙鏈環(huán)狀 dna 分子。第 1 頁(2)其他載體： 噬菌體的衍生物、動植物病毒等。 (3)特點及意義：特點 穩(wěn)定并能復(fù)制意義目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴(kuò)大(選修 3 p6“尋根問底 ”)dna 連接酶和 dna 聚合酶的作用相同 嗎？試簡要說明。提示：不相同。dna 連接酶連接的是兩個 dna 片段，而 dna 聚合酶連接的是單個的脫氧核苷酸。1(2019 新課標(biāo)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(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 (簡稱蛋白 a)。回答下列問

3、題：(1)某同學(xué)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(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。(2) 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”)。(2) 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(xiàn)，也可以說是基因工程

4、的先導(dǎo)，如果說他們的工作為第 2 頁基因工程理論的建立提供了啟示， 那么，這一啟示是_。【解析】本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。 (1)從人的基因組文庫中獲得的基因 a 中含有內(nèi)含子，而大腸桿菌屬于原核生物，故大腸桿菌不能切除基因 a 初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的 rna 序列，故基因 a 在大腸桿菌中無法表達(dá)出蛋白 a。(2)由于病毒對宿主細(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，大腸桿菌等原核生物具有繁殖快、容易培養(yǎng)、遺傳物質(zhì)相對較少等優(yōu)點。(4)檢測基因 a 是否翻譯出蛋白 a，一般用抗原抗體雜交的方

5、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)化實驗的實質(zhì)是 s 型菌的dna 進(jìn)入 r 型菌體內(nèi)，并可在 r 型菌體內(nèi)完成表達(dá)，這證明了 dna可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體，為基因工程奠定了基 礎(chǔ)?！敬鸢浮?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(yīng)的 rna 序列不能被切除，無法表達(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 的抗體第 3 頁44(5)dna 可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體2(2019 課標(biāo)全國卷)圖(a)中的三個 dna 片段

6、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 )。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

7、中既能連接黏性末端又能連接平末 端的是_?！窘馕觥?1)分析圖(a)可知，限制酶 sau3a與 bamh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，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，目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄。 (3)常見的dna 連接酶有 e colidna 連接酶和 t dna 連接酶，其中 t dna 連 接酶既能連接黏性末端又能連接平末端?！敬鸢浮?(1)sau3a兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏 第 4 頁44性末端(2)甲和丙甲中目的基因插入在啟

8、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 colidna 連接酶 t dna 連接酶 t dna 連接酶【解題歸納】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。1 應(yīng)選擇切割位點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇 pst。2 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。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 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 )。第 5 頁(2)根據(jù)質(zhì)粒的特點確定限制酶的種類。1 所

9、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。2 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；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(fù)制起點區(qū)，則切割重組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自 主復(fù)制?？键c二基因工程的基本操作程序1目的基因的獲取(1) 目的基因的概念：主要是指編碼蛋白質(zhì)的基因。(2) 三種獲取方法：1 從基因文庫中獲取目的基因。2 利用 pcr 技術(shù)擴(kuò)增目的基因。3 用化學(xué)方法直接人工合成目的基因。2基因表達(dá)載體的構(gòu)建：基因工程的核心步驟(1)構(gòu)建基因表達(dá)載

10、體的目的：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。 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：(3) 基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程：3將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4.目的基因的檢測與鑒定第 6 頁【誤區(qū)警示】基因工程操作的四個易錯點(1)目的基因的插入位點不是隨意的，基因表達(dá)需要啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入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(dá)載體的構(gòu)建是最核心、最關(guān)鍵的一步，在體外進(jìn)行。(4) 只有第三步 ( 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 ) 沒有堿基互補配對現(xiàn) 象，

11、其余三步都有堿基互補配對現(xiàn)象。5pcr 技術(shù)(1) 原理：dna 雙鏈復(fù)制。(2) 條件模板：dna母鏈酶：taq酶引物：分別與單鏈相應(yīng)序列相結(jié)合原料：4種脫氧核苷酸第 7 頁(3)過程條件：溫度上升到9095 左右變性 實質(zhì)：雙鏈 dna解旋為單鏈條件：溫度冷卻到5560 左右復(fù)性 實質(zhì)：兩種引物與兩條單鏈 dna結(jié)合條件：溫度上升到7075 左右延伸 實質(zhì)：在 taq酶的作用下，合成子鏈3(2019 新課標(biāo)全國卷 )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)，可增強其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉栴}：(1) 在進(jìn)行基因工程操作時，若要

12、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 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(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_(答 出兩點即可 )。(4) 當(dāng)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(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

13、原因是 _?！窘馕觥勘绢}考查基因工程的相關(guān)知識。 (1) 由于嫩葉組織細(xì)第 8 頁胞比老葉細(xì)胞易破碎，所以適于作為提取幾丁質(zhì)酶的 mrna 的實驗材料。由于植物組織中存在的 rna 酶能將 rna 分解，所以實驗過程中要添加 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，遵循堿基互補配對原則，合成 cdna 的過程。(3)由于目的基因無復(fù)制原點，也無基因表達(dá)所需的啟動子和終止子，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

14、酶可以催化兩個 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)酶基因不能轉(zhuǎn)錄或 不能進(jìn)行翻譯導(dǎo)致的?！敬鸢浮?(1)嫩葉組織細(xì)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(fù)制原點；目的基因無表達(dá)所需啟動子 磷酸二酯鍵 (5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常(4)4(2019 新課標(biāo)全國卷 )編碼蛋白甲的 dna 序列 (序列甲 )由 a、 b、c、d、e 五個片段組成，編碼蛋白乙和丙的序

15、列由序列甲的部分 片段組成，如圖 1 所示?；卮鹣铝袉栴}：第 9 頁22(1) 現(xiàn)要通過基因工程的方法獲得蛋白乙，若在啟動子的下游直 接接上編碼蛋白乙的 dna 序列(ttcgcttctcaggaagga)， 則所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙，原因是 _。(2) 某同學(xué)在用 pcr 技術(shù)獲取 dna 片段 b 或 d 的過程中，在 pcr 反應(yīng)體系中加入了 dna 聚合酶、引物等，還加入了序列甲作為 _，加入了_作為合成 dna 的原料。(3) 現(xiàn)通過基因工程方法獲得了甲、乙、丙三種蛋白，要鑒定這 三種蛋白是否具有刺激 t 淋巴細(xì)胞增殖的作用，某同學(xué)做了如下實 驗：將一定量的含

16、 t 淋巴細(xì)胞的培養(yǎng)液平均分成四組，其中三組分 別加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一組作為對照，培養(yǎng)并定期檢測t 淋巴細(xì)胞濃度，結(jié)果如圖 2。1 由圖 2 可知：當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到 a 時，添加蛋白乙的培養(yǎng)液中 t 淋巴細(xì)胞濃度不再增加，此時若要使 t 淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖，可采用 的方法是_。細(xì)胞培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)箱中通常要維 持一定的 co 濃度，co 的作用是_。2 僅根據(jù)圖 1、圖 2 可知，上述甲、乙、丙三種蛋白中，若缺少 _(填 “a”“b”“c”“d”或 “e”) 片段所編碼的肽段，則會降低其 刺激 t 淋巴細(xì)胞增殖的效果。【解析】 本題主要考查基因工程技術(shù)和動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的原理。(1)分析

17、編碼蛋白乙的 dna 序列可知，起始端無 atg，轉(zhuǎn)錄出的 mrna 不含起始密碼子，所以直接利用該 dna 片段構(gòu)建的表達(dá)載體在宿主細(xì)胞中不能翻譯出蛋白乙。(2)進(jìn)行 pcr 擴(kuò)增時，需要在反應(yīng)體系中加入熱穩(wěn)定dna 聚合酶、引物、模板 第 10 頁dna 、原料dntp(dctp、datp、 dgtp、dttp)等。 (3)因為動物細(xì)胞培養(yǎng)具有細(xì)胞貼壁和接觸抑制的現(xiàn)象，當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到 a 時，若要使 t 淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖，則需分瓶進(jìn)行細(xì)胞傳代培養(yǎng)；在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)細(xì)胞時需提供一定的氣體環(huán)境，其中 co2的作用是維持培養(yǎng)液的 ph。由圖 2 可知，加入蛋白丙刺激 t 淋巴細(xì)胞增殖的效果明顯比蛋

18、白甲、乙低；結(jié)合圖 1 中蛋白丙與蛋白甲、乙的 dna 序列可知，缺少 c 片 段所編碼的肽段，會降低蛋白刺激 t 淋巴細(xì)胞增殖的效果?！敬鸢浮?1) 編碼乙的 dna 序列起始端無 atg，轉(zhuǎn)錄出的mrna 無起始密碼子維持培養(yǎng)液的 ph c(2) 模板dntp (3) 進(jìn)行細(xì)胞傳代培養(yǎng)5 (2019 新課標(biāo)全國卷 ) 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

19、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。(1) 如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸第 11 頁桿菌細(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，

20、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_?！窘馕觥?(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、含有一至多個限制酶切割位點等。 (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

21、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?！敬鸢浮?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 ( 或答含有重組質(zhì)粒 ) 第 12 頁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【解題歸納】對限制酶切割位點的三點要求(1) 位置要求：限制酶切割位點所處的位置必須在標(biāo)記基因外， 只有這樣才能保證標(biāo)記基因的完整性。(2) 數(shù)量要求：選

22、擇限制酶切割目的基因時，被選擇的限制酶在目的基因的兩側(cè)都要有識別序列，這樣才能切割出完整的目的基因。(3)對象要求：為使目的基因與載體形成的相同 dna 片段末端能夠連接，通常使用同一種限制酶將二者切割，但如果不同的限制酶切割 dna 分子所產(chǎn)生的末端也存在互補關(guān)系時，則兩末端也可連接?？键c三1植物基因工程基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程第 13 頁11培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物、抗逆轉(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(1) 提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn) 藥物、用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體。(2) 乳腺生物反應(yīng)器：藥用蛋白基因和乳腺蛋白基因的啟動子

23、等 調(diào)控組件重組在一起。3基因工程藥品(1) 受體細(xì)胞：多為原核細(xì)胞。原因是其繁殖快，多為單細(xì)胞， 遺傳物質(zhì)相對較少。(2) 成果：生產(chǎn)出細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。4基因治療(1) 方法：基因置換、基因修復(fù)、基因增補、基因失活等。(2) 類型：體內(nèi)基因治療和體外基因治療。5 蛋白質(zhì)工程6 (2019 新課標(biāo)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)(p )不但保留 p 的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝?問題：(1) 從上述資料可知

24、，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 p 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第 14 頁1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?！窘馕觥?1)蛋白質(zhì)的功能與結(jié)構(gòu)相關(guān)，若要改變蛋白質(zhì)的功能，需要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。 (2) 確定目的基因的堿基序列后，可通過對現(xiàn)有基因

25、進(jìn)行改造或者重新合成來獲得目的基因。中心法則的內(nèi)容包括遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄和翻譯。 (3) 蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和推測氨基酸序列，進(jìn)而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列。獲得蛋白質(zhì)之后要對蛋 白質(zhì)的生物功能進(jìn)行鑒定?！敬鸢浮?2)p p(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其他合理答案也可)dna 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7 (2019 天津卷 ) 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

26、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(kuò)增 hsa 基因。下 圖中箭頭表示一條引物結(jié)合模板的位置及擴(kuò)增方向，請用箭頭在方框第 15 頁內(nèi)標(biāo)出另一條引物的位置及擴(kuò)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 c大腸桿菌啟動子b水稻胚乳細(xì)胞啟動子 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，

27、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】本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。(1)總 cdna 是以 mrna 為模板逆轉(zhuǎn)錄合成的，所以需要提取人的總rna 或mrna；pcr 擴(kuò)增的原理是 dna 復(fù)制，dna 復(fù)制時，兩條子鏈的延伸方向相反，所以引物的位置及方向如答案所示。 (2)要使 rhsa基因在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異性表達(dá)，需要選擇水稻胚乳細(xì)胞的啟動子。(3)酚類物質(zhì)可吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，使農(nóng)桿菌 ti 質(zhì)粒上的 tdna 轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞并整合

28、到受體細(xì)胞染色體的 dna 上，有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化。 (4) 大腸桿菌為原核生物，無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高第 16 頁爾基體，不能對多肽進(jìn)行高效加工，而水稻是真核生物，具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，可對多肽鏈進(jìn)行高效加工。(5)要證明 rhsa 具有醫(yī)用 價值，須確認(rèn) rhsa 與 hsa 的生物學(xué)功能一致?！敬鸢浮?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構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò) 必背答題語句 1 限制酶具有特異性，即一種限制酶只能識別特定的核苷酸序 列，并在特定的位點上切割

29、 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， 具有一個至多個限制酶切割位點及標(biāo)記基因。3 基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因。 4培育轉(zhuǎn)基因動物時，受體細(xì)胞必須是受精卵，培育轉(zhuǎn)基因植物時的受體細(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)入動物細(xì)胞常 用顯微注射技術(shù)，導(dǎo)入微生物細(xì)胞常用感受態(tài)細(xì)胞法第 17 頁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。練真題感悟高考 展示規(guī)律1 (2019 天津卷節(jié)選 )玉米自交系 ( 遺傳穩(wěn)定的育種材料 )b

30、具有高產(chǎn)、抗病等優(yōu)良性狀，但難以直接培育成轉(zhuǎn)基因植株，為使其獲得 抗除草劑性狀，需依次進(jìn)行步驟、試驗。.獲得抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米自交系 a，技術(shù)路線如下圖。 (1)為防止酶切產(chǎn)物自身環(huán)化，構(gòu)建表達(dá)載體需用 2 種限制酶，選擇的原則是_(單選)。1 ti 質(zhì)粒內(nèi)，每種限制酶只有一個切割位點2 g 基因編碼蛋白質(zhì)的序列中，每種限制酶只有一個切割位點 酶切后， g 基因形成的兩個黏性末端序列不相同酶切后，ti 質(zhì)粒形成的兩個黏性末端序列相同acbd(2)下表是 4 種玉米自交系幼胚組織培養(yǎng)不同階段的結(jié)果。據(jù)表第 18 頁可知，細(xì)胞脫分化時使用的激素是 _，自交系_的幼 胚最適合培養(yǎng)成愈傷組織作為轉(zhuǎn)化受

31、體。(3) 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化愈傷組織時， tdna 攜帶插入其內(nèi)的片段轉(zhuǎn)移 到受體細(xì)胞。篩選轉(zhuǎn)化的愈傷組織，需使用含_的選擇培養(yǎng)基。(4) 轉(zhuǎn)化過程中，愈傷組織表面常殘留農(nóng)桿菌，導(dǎo)致未轉(zhuǎn)化愈傷 組織也可能在選擇培養(yǎng)基上生長。含有內(nèi)含子的報告基因只能在真核 生物中正確表達(dá)，其產(chǎn)物能催化無色物質(zhì) k 呈現(xiàn)藍(lán)色。用 k 分別處 理以下愈傷組織，出現(xiàn)藍(lán)色的是 _(多選)。a 無農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織b 無農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織c 農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織d 農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織(5)組織培養(yǎng)獲得的轉(zhuǎn)基因植株 (核 dna 中僅插入一個 g 基因) 進(jìn)行自交，在子代含 g 基因的植株中，純合子占

32、_。繼 續(xù)篩選，最終選育出抗除草劑純合自交系 a。.略解析： (1)利用雙酶切可有效防止出現(xiàn)限制酶切割后的產(chǎn)物 (目的基因、載體 )發(fā)生自身環(huán)化及目的基因與載體的任意連接現(xiàn)象。這要求每種限制酶在 ti 質(zhì)粒內(nèi)只有一個切割位點，含目的基因的 dna 片段被兩種限制酶切割形成的黏性末端堿基序列不同。 (2)細(xì)胞脫分化形成愈傷組織。表格信息顯示，使用了 2,4-d 促使細(xì)胞脫分化。作為轉(zhuǎn)化受體的幼胚，不僅要易脫分化，而且還要易再分化生芽、生根，故乙的幼胚最適合培養(yǎng)成愈傷組織作為轉(zhuǎn)化受體。 (3)構(gòu)建的基因表第 19 頁3達(dá)載體中有抗生素抗性基因和除草劑抗性基因 (除草劑抗性基因位于t-dna 片段上

33、)，因利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)基因時，只有 t-dna 整合到植物細(xì)胞染色體 dna 上，故需使用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)化的愈傷組織。 (4) 因“含有內(nèi)含子的報告基因只能在真核生物中正確表達(dá)”，只有細(xì)胞內(nèi)含有報告基因(成功轉(zhuǎn)化)的愈傷組織，用 k 處理后出現(xiàn)藍(lán)色，故選 bd。(5)轉(zhuǎn)基因植株相當(dāng)于攜帶 g 基因的雜合子，轉(zhuǎn)基因植株自交，后代有 3/4 植株攜帶 g 基因，其中純合子占 1/3。答案：(1)a (2)2,4-d 乙1(3)除草劑 (4)bd (5)2(2019 江蘇卷)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(kuò)增獲得目的基因， 構(gòu)

34、建轉(zhuǎn)基因工程菌，用于重金屬廢水的凈化處理。 pcr 擴(kuò)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(kuò)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)?_ 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(kuò)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

35、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(kuò)增產(chǎn)物，則可以采取的改進(jìn)措施第 20 頁有 _(填序號：升高退火溫度 降低退火溫度 重新設(shè) 計引物)。解析：本題主要考查目的基因的獲取及 pcr 技術(shù)的有關(guān)知識。(1)依據(jù)題中表述現(xiàn)象分析，mrna 合成目的基因的過程應(yīng)為逆轉(zhuǎn)錄過程，由 mrna 直接逆轉(zhuǎn)錄形成的 dna 為 cdna。(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒時需要限制酶和 dna 連接酶，因此推測在引物中需要增加適當(dāng)?shù)南拗泼缸R別的位點。設(shè)計引物時需要注意避免引物 1 和引物 2 之間形成堿基互補配對。(3)圖中步驟 1 代表變性。(4)退火溫度過高會破壞引物與模板鏈之間的堿基

36、互補配對。由于含 g/c 堿基對多的 dna 穩(wěn)定性強，因此在 pcr 過程中設(shè)置的溫度應(yīng)視 g/c 的含量而定。(5)溫度過高不利于引物與模板結(jié)合；引物設(shè)計不合理也會影響 pcr 擴(kuò) 增反應(yīng)。答案：(1)逆轉(zhuǎn)錄 cdna (2)限制性核酸內(nèi)切酶 堿基互補配對(3)變性 (4)引物與模板 gc 含量高(5)3(2019 江蘇卷 )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ggatcctgatcagatcaagctt切割位點cctag gactag tcta

37、gttcga a(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，通過第 21 頁_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 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

38、 1 質(zhì)粒最多可能獲得 _種大小不同 的 dna 片段。解析：本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。(1)分析 4 種限制酶識別的序列可知：bamh和 bcl識別序列中含有 sau3a的識別序列，這三種酶切割 dna 后可以產(chǎn)生相同的黏性末端。為保證質(zhì)粒上含有標(biāo)記基因，切割質(zhì)粒時不能選用 bamh和 sau3a，應(yīng)選用bcl和 hind兩種限制酶切割；酶切后的載體和目的基因片段，需用 dna 連接酶連接形成重組質(zhì)粒，為了擴(kuò)增重組質(zhì)粒，需將其轉(zhuǎn)入處于感受態(tài)的大腸桿菌中。(2)重組質(zhì)粒中四環(huán)素抗性基因結(jié)構(gòu)完整，氨芐青霉素抗性基因結(jié)構(gòu)被破壞，在篩選平板培養(yǎng)基中添加四環(huán)素可以篩選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌。

39、 pcr 擴(kuò)增目的基因時，需用引 物甲 和引物 丙兩 種引 物。 (3)bamh 酶切 產(chǎn)生的 黏性 末端 為 g gatca，bcl酶切產(chǎn)生的黏性末端為 ，經(jīng) dna 連接酶 cctag t第 22 頁g g a t c a連接后，連接部位的 6 個堿基對序列為| | | | | |c c t a g t，此序列不能被 bamh和 bcl識別，因此不能被兩種酶切開。(4)圖 1 質(zhì)粒中含有 sau3a酶的 3 個識別序列，如圖：(a、b、c 分別表示相鄰切點 間的 dna 片段)用 sau3a酶切，若在一個切點處切割可得到：bca、cab、abc 三種 dna 片段(但其大小相同)，若在兩個

40、切點處切割可得到：a、bc、ac、b、ab、c 六種 dna 片段(其大小均不同)；若在三個切點處均切割，可得到 a、b、c 三種大小不同的dna 片段，綜上所述，用 sau3a酶切質(zhì)粒最多可能獲得 7 種大小 不同的 dna 片段。答案：(1)bcl和 hind連接 感受(2) 四環(huán)素 引物甲和引物丙 t gatc cg gatc a(2) a ctag gc ctag t都不能(4)74(2019 四川理綜 )將蘇云金桿菌 bt 蛋白的基因?qū)朊藁?xì)胞 中，可獲得抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因棉，其過程如圖所示 (注：農(nóng)桿菌中 ti 質(zhì)粒上只有 tdna 片段能轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中 )。( 質(zhì)粒中 “bt”

41、 代表“ bt 基因”， “kmr” 代表“卡那霉素抗性基 因”)第 23 頁(1) 過程需用同種_酶對含 bt 基因的 dna 和 ti 質(zhì)粒進(jìn) 行酶切。為將過程獲得的含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌篩選出來，應(yīng)使用 _培養(yǎng)基。(2) 過程中將棉花細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)，旨在讓 _進(jìn)入棉花細(xì)胞；除盡農(nóng)桿菌后，還須轉(zhuǎn)接到含卡那霉素的培 養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，目的是_。(2) 若過程僅獲得大量的根，則應(yīng)在培養(yǎng)基中增加 _以獲 得芽；部分接種在無激素培養(yǎng)基上的芽也能長根，原因是 _ _。 (4)檢驗轉(zhuǎn)基因棉的抗蟲性狀，常用方法是 _。種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉能減少_的使用，以減輕環(huán)境污染。解析： 本題考查基因工程與植物細(xì)

42、胞工程的相關(guān)知識。 (1)同種限制酶切割質(zhì)粒和含目的基因的 dna，可獲得相同的黏性末端，以構(gòu)建基因表達(dá)載體。重組質(zhì)粒含完整的卡那霉素抗性基因，故應(yīng)使用含卡那霉素的選擇培養(yǎng)基篩選含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌。 (2)實驗過程中將棉花細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)，其目的是利用含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌將 t-dna 導(dǎo)入棉花細(xì)胞中。除去農(nóng)桿菌后在含卡那霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，其目的是篩選出含有目的基因的棉花細(xì)胞。 (3) 培養(yǎng)基中生長素用量與細(xì)胞分裂素用量比值高時，利于根的分化，抑制芽的形成，反之，有利于芽的分化，抑制根的形成。因芽頂端可合成生長素，故接種在無激素的培養(yǎng)基上的芽也能長根。 (4) 可用投放棉鈴蟲的方第

43、24 頁法檢測抗蟲棉的抗蟲效果。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植可減少農(nóng)藥使用量， 從而減輕環(huán)境污染。答案：(1)限制性核酸內(nèi)切 選擇(2)t-dna 篩選獲得 t-dna 片段的植物細(xì)胞(3)細(xì)胞分裂素濃度 的分化芽頂端合成的生長素向基部運輸，促進(jìn)根(4)投放棉鈴蟲 農(nóng)藥5(2019 福建理綜 )gdnf 是一種神經(jīng)營養(yǎng)因子，對損傷的神經(jīng) 細(xì)胞具有營養(yǎng)和保護(hù)作用。研究人員構(gòu)建了含 gdnf 基因的表達(dá)載 體(如圖(1)所示)，并導(dǎo)入到大鼠神經(jīng)干細(xì)胞中，用于干細(xì)胞基因治療 的研究。請回答：(1) 在分離和培養(yǎng)大鼠神經(jīng)干細(xì)胞的過程中，使用胰蛋白酶的目 的是_。(2) 構(gòu)建含 gdnf 基因的表達(dá)載體時，需選擇

44、圖(1)中的_ 限制酶進(jìn)行酶切。(3) 經(jīng)酶切后的載體和 gdnf 基因進(jìn)行連接，連接產(chǎn)物經(jīng)篩選得 到的載體主要有 3 種：單個載體自連、gdnf 基因與載體正向連接、 gdnf 基因與載體反向連接 (如圖(1)所示)。為鑒定這 3 種連接方式， 選擇 hpa酶和 bam h酶對篩選得到的載體進(jìn)行雙酶切，并對酶切 后的 dna 片段進(jìn)行電泳分析，結(jié)果如圖 (2)所示。圖中第 _ 泳道顯示所鑒定的載體是正向連接的。(4) 將正向連接的表達(dá)載體導(dǎo)入神經(jīng)干細(xì)胞后，為了檢測 gdnf 基因是否成功表達(dá)，可用相應(yīng)的_與提取的蛋白質(zhì)雜交。當(dāng)培第 25 頁養(yǎng)的神經(jīng)干細(xì)胞達(dá)到一定密度時，需進(jìn)行_培養(yǎng)以得到更多

45、數(shù) 量的細(xì)胞，用于神經(jīng)干細(xì)胞移植治療實驗。解析： (1)因動物細(xì)胞體外培養(yǎng)時有接觸抑制現(xiàn)象，故需用胰蛋白酶處理動物組織，使細(xì)胞分散開。(2)目的基因兩端及載體 dna 分子中均有 xho酶識別的核苷酸序列，故構(gòu)建基因表達(dá)載體時，應(yīng)用xho酶切割 dna 分子。(3)圖示可知載體中酶 hpa與 xho切割點距離為 100 bp ，gdnf 基因切割成 600 bp 和 100 bp 兩種 dna 片段，由正向連接的重組載體中 gdnf 基因方向與 hpa、bamh酶切割結(jié)果可知，正向連接的重組載體被酶 hpa和 bamh酶切割后，將得到 6 000 bp 和 700 bp 兩種 dna 片段，即

46、為。(4)可用抗原抗體雜交原理，對目的基因是否表達(dá)進(jìn)行檢測。當(dāng)培養(yǎng)液中的細(xì)胞達(dá)到一定密度后，可分瓶進(jìn)行傳代培養(yǎng)，以獲得更多數(shù)量的細(xì)胞。答案：(1)使細(xì)胞分散開 (2)xho(3)(4)抗體 傳代6(2019 海南單科 )在體內(nèi)，人胰島素基因表達(dá)可合成出一條稱 為前胰島素原的肽鏈，此肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中經(jīng)酶甲切割掉氨基端一段短 肽后成為胰島素原，進(jìn)入高爾基體的胰島素原經(jīng)酶乙切割去除中間片 段 c 后，產(chǎn)生 a、b 兩條肽鏈，再經(jīng)酶丙作用生成由 51 個氨基酸殘 基組成的胰島素。目前，利用基因工程技術(shù)可大量生產(chǎn)胰島素。回答 下列問題：(1) 人體內(nèi)合成前胰島素原的細(xì)胞是 _ ，合成胰高血 糖素的細(xì)胞是_

47、。(2) 可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列， 設(shè)計并合成編碼胰島素原的第 26 頁_序列，用該序列與質(zhì)粒表達(dá)載體構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá) 載體。再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定，即可建立能穩(wěn)定合成 _ 的基因工程菌。(3)用胰島素原抗體檢測該工程菌的培養(yǎng)物時，培養(yǎng)液無抗原抗 體反應(yīng)，菌體有抗原抗體反應(yīng)，則用該工程菌進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時，應(yīng)從 _中分離、純化胰島素原。胰島素原經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變 為胰島素。解析：(1)人體合成前胰島素原的細(xì)胞是胰島 b 細(xì)胞，合成胰高血糖素的細(xì)胞是胰島 a 細(xì)胞。(2)蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)胰島素時，需根據(jù)胰島素原的氨基酸序列，設(shè)計并合成編碼胰島素原的脫氧核苷酸序列(目的基因)，然后再構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載體，導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定，即可建立能穩(wěn)定合成胰島素原的工程菌。 (3)運用抗原 抗體檢測法檢測胰島素原時，培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng)，菌體有抗原抗體反應(yīng)，故應(yīng)從菌體中分離、純化胰島素原。 答案：(1)胰島 b 細(xì)胞 胰島 a 細(xì)胞(2)dna 胰島素原 (3)菌體7 (2019 山東理綜 )人組織纖溶酶原激活物 (htpa)是一種重要的 藥用蛋白，可在轉(zhuǎn) htpa 基因母羊的羊乳中獲得