新教材適用2023-2024學年高中生物第3章基因工程本章整合學案新人教版選擇性必修3

本章整合1．(2023·新課標卷，6)某同學擬用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA連接酶為工具，將目的基因(兩端含相應限制酶的識別序列和切割位點)和質(zhì)粒進行切割、連接，以構(gòu)建重組表達載體。限制酶的切割位點如圖所示。下列重組表達載體構(gòu)建方案合理且效率最高的是(C)A．質(zhì)粒和目的基因都用酶3切割，用E.coliDNA連接酶連接B．質(zhì)粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4DNA連接酶連接C．質(zhì)粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4DNA連接酶連接D．質(zhì)粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA連接酶連接解析：酶3切割后得到的是平末端，應該用T4DNA連接酶連接，A錯誤；質(zhì)粒用酶3切割后得到平末端，目的基因用酶1切割后得到的是黏性末端，二者不能連接，B錯誤；質(zhì)粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4DNA連接酶連接后，還能保證目的基因在質(zhì)粒上的連接方向，此重組表達載體的構(gòu)建方案最合理且高效，C正確；若用酶2和酶4切割質(zhì)粒和目的基因，會破壞質(zhì)粒上的抗生素抗性基因，連接形成的基因表達載體缺少標記基因，無法進行后續(xù)的篩選，D錯誤。故選C。2．(2023·湖北卷，4)用氨芐青霉素抗性基因(AmpR)、四環(huán)素抗性基因(TetR)作為標記基因構(gòu)建的質(zhì)粒如圖所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的質(zhì)粒，構(gòu)建基因表達載體(重組質(zhì)粒)，并轉(zhuǎn)化到受體菌中。下列敘述錯誤的是(D)A．若用HindⅢ酶切，目的基因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物可能不同B．若用PvuⅠ酶切，在含Tet(四環(huán)素)培養(yǎng)基中的菌落，不一定含有目的基因C．若用SphⅠ酶切，可通過DNA凝膠電泳技術鑒定重組質(zhì)粒構(gòu)建成功與否D．若用SphⅠ酶切，攜帶目的基因的受體菌在含Amp(氨芐青霉素)和Tet的培養(yǎng)基中能形成菌落解析：若用HindⅢ酶切，目的基因可能正向插入，也可能反向插入，轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物可能不同，A正確；若用PvuⅠ酶切，重組質(zhì)粒和質(zhì)粒中都有四環(huán)素抗性基因(TetR)，因此在含Tet(四環(huán)素)培養(yǎng)基中的菌落，不一定含有目的基因，B正確；DNA凝膠電泳技術可以分離不同大小的DNA片段，重組質(zhì)粒的大小與質(zhì)粒不同，能夠鑒定重組質(zhì)粒構(gòu)建成功與否，C正確；SphⅠ的酶切位點位于四環(huán)素抗性基因中，若用SphⅠ酶切，重組質(zhì)粒中含氨芐青霉素抗性基因(AmpR)，因此攜帶目的基因的受體菌在含Amp(氨芐青霉素)的培養(yǎng)基中能形成菌落，在含Tet的培養(yǎng)基中不能形成菌落，D錯誤。故選D。3．(2023·浙江卷，19)某研究小組利用轉(zhuǎn)基因技術，將綠色熒光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如圖甲所示。實驗得到能正常表達兩種蛋白質(zhì)的雜合子雌雄小鼠各1只，交配以期獲得Gata3－GFP基因純合子小鼠。為了鑒定交配獲得的4只新生小鼠的基因型，設計了引物1和引物2用于PCR擴增，PCR產(chǎn)物電泳結(jié)果如圖乙所示。下列敘述正確的是(B)A．Gata3基因的啟動子無法控制GFP基因的表達B．翻譯時先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白C．2號條帶的小鼠是野生型，4號條帶的小鼠是Gata3－GFP基因純合子D．若用引物1和引物3進行PCR，能更好地區(qū)分雜合子和純合子解析：分析圖中可知，啟動子在左側(cè)，GFP基因整合在Gata3基因的右側(cè)，啟動子啟動轉(zhuǎn)錄后，可以使GEP基因轉(zhuǎn)錄，Gata3基因的啟動子能控制GFP基因的表達，A錯誤；因啟動子在左側(cè)，轉(zhuǎn)錄的方向向右，合成的mRNA從左向右為5′→3′，剛好是翻譯的方向，所以翻譯時先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白，B正確；整合GFP基因后，核酸片段變長，2號個體只有大片段，所以是Gata3－GFP基因純合子，4號個體只有小片段，是野生型，C錯誤；用引物1和引物3進行PCR擴增，擴增出的片段大小差異較小，無法較好的區(qū)分片段，D錯誤。故選B。4．(2022·山東卷，13)關于“DNA的粗提取與鑒定”實驗，下列說法錯誤的是(B)A．過濾液沉淀過程在4℃冰箱中進行是為了防止DNA降解B．離心研磨液是為了加速DNA的沉淀C．在一定溫度下，DNA遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍色D．粗提取的DNA中可能含有蛋白質(zhì)解析：低溫時DNA酶的活性較低，過濾液沉淀過程在4℃冰箱中進行是為了防止DNA降解，A正確；離心研磨液是為了使細胞碎片沉淀，B錯誤；在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍色，C正確；細胞中的某些蛋白質(zhì)可以溶解于酒精，可能有蛋白質(zhì)不溶于酒精，在95%的冷酒精中與DNA一塊兒析出，故粗提取的DNA中可能含有蛋白質(zhì)，D正確。5．(2019·北京卷)甲、乙是嚴重危害某二倍體觀賞植物的病害。研究者先分別獲得抗甲、乙的轉(zhuǎn)基因植株，再將二者雜交后得到F1，結(jié)合單倍體育種技術，培育出同時抗甲、乙的植物新品種。以下對相關操作及結(jié)果的敘述，錯誤的是(D)A．將含有目的基因和標記基因的載體導入受體細胞B．通過接種病原體對轉(zhuǎn)基因的植株進行抗病性鑒定C．調(diào)整培養(yǎng)基中植物激素比例獲得F1花粉再生植株D．經(jīng)花粉離體培養(yǎng)獲得的若干再生植株均為二倍體解析：基因工程中需在體外先將目的基因與帶有標記基因的載體結(jié)合，再將其導入受體細胞，A項正確；在個體生物學水平上，可通過接種病原體對轉(zhuǎn)基因的植株進行抗病性鑒定，B項正確；在花粉離體培養(yǎng)過程中，合理調(diào)整培養(yǎng)基中生長素和細胞分裂素的比例，可使愈傷組織再分化，獲得F1花粉再生植株，C項正確；經(jīng)花粉離體培養(yǎng)獲得的若干再生植株一般為單倍體，D項錯誤。6．(2019·江蘇卷)下列生物技術操作對遺傳物質(zhì)的改造，不會遺傳給子代的是(D)A．將胰島素基因表達質(zhì)粒轉(zhuǎn)入大腸桿菌，篩選獲得基因工程菌B．將花青素代謝基因?qū)胫参矬w細胞，經(jīng)組培獲得花色變異植株C．將腸乳糖酶基因?qū)肽膛Ｊ芫?，培育出產(chǎn)低乳糖牛乳的奶牛D．將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入淋巴細胞后回輸患者，進行基因治療解析：基因工程菌中含目的基因，能通過繁殖遺傳給子代，A項不符合題意；經(jīng)組培獲得的轉(zhuǎn)基因植株的細胞中都含目的基因，能夠遺傳給子代，B項不符合題意；培育得到的轉(zhuǎn)基因奶牛的細胞中都含目的基因，故能遺傳給子代，C項不符合題意；由題干信息可知，進行題述基因治療時只有淋巴細胞含目的基因，生殖細胞不含目的基因，故不能遺傳給子代，D項符合題意。7．(2023·全國乙卷)GFP是水母體內(nèi)存在的能發(fā)綠色熒光的一種蛋白?？蒲腥藛T以GFP基因為材料，利用基因工程技術獲得了能發(fā)其他顏色熒光的蛋白，豐富了熒光蛋白的顏色種類?；卮鹣铝袉栴}。(1)構(gòu)建突變基因文庫，科研人員將GFP基因的不同突變基因分別插入載體，并轉(zhuǎn)入大腸桿菌制備出GFP基因的突變基因文庫。通常，基因文庫是指_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__。(2)構(gòu)建目的基因表達載體。科研人員從構(gòu)建的GFP突變基因文庫中提取目的基因(均為突變基因)構(gòu)建表達載體，其模式圖如下所示(箭頭為GFP突變基因的轉(zhuǎn)錄方向)。圖中①為_終止子__；②為_啟動子__，其作用是_RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄__；圖中氨芐青霉素抗性基因是一種標記基因，其作用是_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__。(3)目的基因的表達?？蒲腥藛T將構(gòu)建好的表達載體導入大腸桿菌中進行表達，發(fā)現(xiàn)大腸桿菌有的發(fā)綠色熒光，有的發(fā)黃色熒光，有的不發(fā)熒光。請從密碼子特點的角度分析，發(fā)綠色熒光的可能原因是_密碼子具有簡并性__(答出1點即可)。(4)新蛋白與突變基因的關聯(lián)性分析。將上述發(fā)黃色熒光的大腸桿菌分離純化后，對其所含的GFP突變基因進行測序，發(fā)現(xiàn)其堿基序列與GFP基因的不同，將該GFP突變基因命名為YFP基因(黃色熒光蛋白基因)。若要通過基因工程的方法探究YFP基因能否在真核細胞中表達，實驗思路是_將構(gòu)建好的表達載體(含有目的基因YFP基因)導入酵母菌中進行表達__。解析：有關密碼子，考生可從以下幾方面把握：①概念：密碼子是mRNA上決定氨基酸的相鄰的3個堿基。②種類：64種，其中有3種是終止密碼子，不編碼氨基酸。③特點：一種密碼子只能編碼一種氨基酸，但一種氨基酸可能由一種或多種密碼子編碼；密碼子具有通用性，即自然界所有的生物共用一套遺傳密碼。(1)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，稱為基因文庫。(2)一個基因表達載體的組成，除了目的基因外，還必須有啟動子，終止子以及標記基因等，且基因的轉(zhuǎn)錄方向為從啟動子到終止子，故圖中①為終止子，②為啟動子，啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。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，如抗生素基因就可以作為這種基因。(3)正常情況下，GFP突變基因應該不發(fā)綠色熒光，而大腸桿菌有的發(fā)綠色熒光，從密碼子特點的角度分析，原因是密碼子具有簡并性，即一種氨基酸可能由一種或多種密碼子決定。(4)基因工程研究中常用的真核表達系統(tǒng)有酵母表達系統(tǒng)、昆蟲細胞表達系統(tǒng)和哺乳動物細胞表達系統(tǒng)。要通過基因工程的方法探究YFP基因能否在真核細胞中表達，可將構(gòu)建好的表達載體(含有目的基因YFP基因)導入酵母菌中進行表達，如果酵母菌發(fā)出黃色熒光，說明YFP基因能在真核細胞中表達，反之則不能在真核細胞中表達。8．(2023·山東卷)科研人員構(gòu)建了可表達J－V5融合蛋白的重組質(zhì)粒并進行了檢測，該質(zhì)粒的部分結(jié)構(gòu)如圖甲所示，其中V5編碼序列表達標簽短肽V5。(1)與圖甲中啟動子結(jié)合的酶是_RNA聚合酶__。除圖甲中標出的結(jié)構(gòu)外，作為載體，質(zhì)粒還需具備的結(jié)構(gòu)有_限制酶切割位點、標記基因、復制原點等__(答出2個結(jié)構(gòu)即可)。(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒后，為了確定J基因連接到質(zhì)粒中且插入方向正確，需進行PCR檢測，若僅用一對引物，應選擇圖甲中的引物_F2和R1或F1與R2__。已知J基因轉(zhuǎn)錄的模板鏈位于b鏈，由此可知引物F1與圖甲中J基因的_a鏈__(填“a鏈”或“b鏈”)相應部分的序列相同。(3)重組質(zhì)粒在受體細胞內(nèi)正確表達后，用抗J蛋白抗體和抗V5抗體分別檢測相應蛋白是否表達以及表達水平，結(jié)果如圖乙所示。其中，出現(xiàn)條帶1證明細胞內(nèi)表達了_J－V5融合蛋白__，條帶2所檢出的蛋白_不是__(填“是”或“不是”)由重組質(zhì)粒上的J基因表達的。解析：基因工程的關鍵步驟是構(gòu)建基因表達載體，基因表達載體主要由啟動子、目的基因、標記基因和終止子組成，其中標記基因用于篩選重組DNA分子，可以是四環(huán)素、氨芐青霉素等抗性基因，也可以是熒光蛋白基因或產(chǎn)物能顯色的基因。(1)基因表達載體的構(gòu)建啟動子是為了啟動下游基因的“表達”，表達首先需要轉(zhuǎn)錄，因此RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位才是轉(zhuǎn)錄的起始。作為運載體必須具備的條件：①要具有限制酶的切割位點；②要有標記基因(如抗性基因)，以便于重組后重組子的篩選；③能在宿主細胞中穩(wěn)定存在并復制；④是安全的，對受體細胞無害，而且要易從供體細胞分離出來，圖中甲有啟動子和終止子等，因此質(zhì)粒還需具備的結(jié)構(gòu)有限制酶的切割位點、標記基因、復制原點等。(2)據(jù)圖甲可知，引物F2與R1或F1與R2結(jié)合部位包含J基因的堿基序列，因此推測為了確定J基因連接到質(zhì)粒中且插入方向正確，進行PCR檢測時，若僅用一對引物，應選擇圖甲中的引物F2和R1或F1與R2。b是模板鏈，而根據(jù)圖上啟動子和終止子的位置可知轉(zhuǎn)錄方向是圖上從左向右，對應的模板鏈方向應該是3′－5′，非模板鏈(也就是a鏈)是5′－3′；考慮到DNA復制的方向是子鏈的5′－3′，引物延伸的方向肯定是5′－3′，所以引物結(jié)合的單鏈其方向是3′－5′；圖中F1是前引物，在左側(cè)，所以其配對的單鏈是3′－5′的b鏈，故其序列應該與a鏈相應部分的序列相同。(3)據(jù)圖乙可知，用抗J蛋白抗體和抗V5抗體分別檢測，均出現(xiàn)條帶1，說明條帶1是J－V5融合蛋白。抗J蛋白抗體檢測出現(xiàn)條帶2，抗V5抗體檢測不出條帶2，說明條帶2所檢出的蛋白不是由重組質(zhì)粒上的J基因表達的。9．(2022·廣東卷，22)“綠水逶迤去，青山相向開”大力發(fā)展低碳經(jīng)濟已成為全社會的共識。基于某些梭菌的特殊代謝能力，有研究者以某些工業(yè)廢氣(含CO2等一碳溫室氣體，多來自高污染排放企業(yè))為原料，通過厭氧發(fā)酵生產(chǎn)丙酮，構(gòu)建一種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術?；卮鹣铝袉栴}：(1)研究者針對每個需要擴增的酶基因(如圖)設計一對引物，利用PCR技術，在優(yōu)化反應條件后擴增得到目標酶基因。(2)研究者構(gòu)建了一種表達載體pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因組合表達庫，經(jīng)篩選后提高丙酮的合成量。該載體包括了啟動子、終止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是作為標記基因，篩選含有基因表達載體的受體細胞，終止子的作用是終止轉(zhuǎn)錄，使轉(zhuǎn)錄在需要的地方停下來。(3)培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)重組梭菌大量表達上述酶蛋白時，出現(xiàn)了生長遲緩的現(xiàn)象，推測其原因可能是二氧化碳等氣體用于大量合成丙酮，而不是用于重組梭菌的生長，此外丙酮的積累會傷害細胞，需要進一步優(yōu)化菌株和工藝才能擴大應用規(guī)模。(4)這種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術，實現(xiàn)了廢物的資源化，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟特點。從“碳中和”的角度看，該技術的優(yōu)勢在于不僅不排放二氧化碳，而且還可以消耗工業(yè)廢氣中的二氧化碳，具有廣泛的應用前景和良好的社會效益。解析：(1)利用PCR技術擴增目標酶基因，首先需要根據(jù)目標酶基因兩端的堿基序列設計一對引物，引物與模板鏈結(jié)合后，Taq酶才能從引物的3′端延伸子鏈。(2)基因表達載體中，抗生素抗性基因作為標記基因，可用于篩選含有基因表達載體的受體細胞，終止子可終止轉(zhuǎn)錄，使轉(zhuǎn)錄在需要的地方停下來。(3)重組梭菌大量表達上述酶蛋白時，在這些酶蛋白的作用下，二氧化碳等氣體大量用于合成丙酮，而不是用于重組梭菌的生長，所以會導致生長遲緩。(4)根據(jù)題意可知，這種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術，以高污染企業(yè)排放的二氧化碳等一碳溫室氣體為原料，實現(xiàn)了廢物的資源化，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟特點。從“碳中和”的角度看，該技術生產(chǎn)丙酮的過程不僅不排放二氧化碳，而且還可以消耗工業(yè)廢氣中的二氧化碳，有利于減緩溫室效應，并實現(xiàn)較高的經(jīng)濟效益，所以具有廣泛的應用前景和良好的社會效益。10．(2022·湖南卷，22)水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu)，提高其抗凝血活性?；卮鹣铝袉栴}：(1)蛋白質(zhì)工程流程如圖所示，物質(zhì)a是氨基酸序列多肽鏈，物質(zhì)b是mRNA。在生產(chǎn)過程中，物質(zhì)b可能不同，合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同，原因是密碼子的簡并性。(2)蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，基因工程中獲取目的基因的常用方法有從基因文庫中獲取目的基因、通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成和利用PCR技術擴增。PCR技術遵循的基本原理是DNA雙鏈復制。(3)將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性，結(jié)果如圖所示。推測兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類(填“種類”或“含量”)有關，導致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解時間和處理的酶的種類不同，導致水蛭蛋白空間結(jié)構(gòu)有不同程度破壞。(4)若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異，簡要寫出實驗設計思路：取3支試管，分別加入等量的蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一種動物(如家兔)血液，立即將等量的血液加入1、2、3號三支試管中，靜置相同時間，統(tǒng)計三支試管中血液凝固時間。解析：(1)據(jù)分析可知，物質(zhì)a是氨基酸序列多肽鏈，物質(zhì)b是mRNA。在生產(chǎn)過程中，物質(zhì)b可能不同，合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同，原因是密碼子的簡并性，即一種氨基酸可能有幾個密碼子。(2)蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，基因工程中獲取目的基因的常用方法有從基因文庫中獲取目的基因、通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成和利用PCR技術擴增。PCR技術遵循的基本原理是DNA雙鏈復制。(3)將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，據(jù)圖可知，水解產(chǎn)物中的肽含量隨著酶解時間的延長均上升，且差別不大；而水解產(chǎn)物中抗凝血活性有差異，經(jīng)酶甲處理后，隨著酶解時間的延長，抗凝血活性先上升后相對穩(wěn)定，經(jīng)酶乙處理后，隨著酶解時間的延長，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲處理后的酶解產(chǎn)物的抗凝血活性最終高于經(jīng)酶乙處理后的酶解產(chǎn)物的抗凝血活性，差異明顯，據(jù)此推測兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類有關，導致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解時間和酶的種類不同，導致水蛭蛋白空間結(jié)構(gòu)有不同程度破壞。(4)若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異，實驗設計思路為：取3支試管，分別加入等量的蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一種動物(如家兔)血液，立即將等量的血液加入1、2、3號三支試管中，靜置相同時間，統(tǒng)計三支試管中血液凝固時間。11．(2022·全國乙卷)新冠疫情出現(xiàn)后，病毒核酸檢測和疫苗接種在疫情防控中發(fā)揮了重要作用?；卮鹣铝袉栴}。(1)新冠病毒是一種RNA病毒，檢測新冠病毒RNA(核酸檢測)可以采取RT－PCR法。這種方法的基本原理是先以病毒RNA為模板合成cDNA，這一過程需要的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶(反轉(zhuǎn)錄酶)，再通過PCR技術擴增相應的DNA片段。根據(jù)檢測結(jié)果判斷被檢測者是否感染新冠病毒。(2)為了確保新冠病毒核酸檢測的準確性，在設計PCR引物時必須依據(jù)新冠病毒RNA中的特異性核苷酸序列來進行。PCR過程每次循環(huán)分為3步，其中溫度最低的一步是退火(復性)。(3)某人同時進行了新冠病毒核酸檢測和抗體檢測(檢測體內(nèi)是否有新冠病毒抗體)，若核酸檢測結(jié)果為陰性而抗體檢測結(jié)果為陽性，說明曾感染新冠病毒，已康復(答出1種情況即可)；若核酸檢測和抗體檢測結(jié)果均為陽性，說明已感染新冠病毒，是患者。(4)常見的病毒疫苗有滅活疫苗、蛋白疫苗和重組疫苗等。已知某種病毒的特異性蛋白S(具有抗原性)的編碼序列(目的基因)。為了制備蛋白疫苗，可以通過基因工程技術獲得大量蛋白S?；蚬こ痰幕静僮髁鞒淌谦@取S蛋白基因→構(gòu)建S蛋白基因與運載體的表達載體→導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定(檢測受體能否產(chǎn)生S蛋白)。解析：(1)分析題意可知，新冠病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，而RT－PCR法需要先得到cDNA，由RNA到DNA的過程屬于逆轉(zhuǎn)錄過程，逆轉(zhuǎn)錄過程需要的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶(反轉(zhuǎn)錄酶)。(2)PCR過程需要加入引物，設計引物時應有一段已知目的基因的核苷酸序列，在該過程中為了確保新冠病毒核酸檢測的準確性，在設計PCR引物時必須依據(jù)新冠病毒RNA中的特異性核苷酸序列來進行；PCR過程每次循環(huán)分為3步，分別為變性(90～95℃)、復性(55～60℃)、延伸(70～75℃)，故其中溫度最低的一步是復性。(3)某人同時進行了新冠病毒核酸檢測和抗體檢測，若核酸檢測結(jié)果為陰性而抗體檢測結(jié)果為陽性，說明該個體曾經(jīng)感染過新冠病毒，機體發(fā)生特異性免疫反應，產(chǎn)生抗體，將病毒消滅已康復，則核酸檢測為陰性，但由于抗體有一定的時效性，能在體內(nèi)存在一段時間，故抗體檢測為陽性；若核酸檢測和抗體檢測結(jié)果均為陽性，說明該個體體內(nèi)仍含有病毒的核酸，機體仍進行特異性免疫過程，能產(chǎn)生抗體，則說明該人已經(jīng)感染新冠病毒，為患者。(4)基因工程的基本操作流程是：獲取目的基因→基因表達載體的構(gòu)建(基因工程的核心)→將目的基因?qū)胧荏w細胞→目的基因的檢測與鑒定，結(jié)合題意，本基因工程的目的是獲得大量的S蛋白，故具體流程為：獲取S蛋白基因→構(gòu)建S蛋白基因與運載體的表達載體→導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定(檢測受體能否產(chǎn)生S蛋白)。12．(2021·全國甲卷)PCR技術可用于臨床的病原菌檢測。為檢測病人是否感染了某種病原菌，醫(yī)生進行了相關操作：①分析PCR擴增結(jié)果；②從病人組織樣本中提取DNA；③利用PCR擴增DNA片段；④采集病人組織樣本?；卮鹣铝袉栴}：(1)若要得到正確的檢測結(jié)果，正確的操作順序應該是_④②③①__(用數(shù)字序號表示)。(2)操作③中使用的酶是_Taq酶(熱穩(wěn)定DNA聚合酶)__。PCR反應中的每次循環(huán)可分為變性、復性、_延伸__三步，其中復性的結(jié)果是_Taq酶從引物起始進行互補鏈的合成__。(3)為了做出正確的診斷，PCR反應所用的引物應該能與_兩條單鏈DNA__特異性結(jié)合。(4)PCR(多聚酶鏈式反應)技術是指_一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術__。該技術目前被廣泛地應用于疾病診斷等方面。解析：(1)PCR技術可用于臨床的病原菌檢測，若要得到正確的檢測結(jié)果，正確的操作順序應該是④采集病人組織樣本→②從病人組織樣本中提取DNA→③利用PCR擴增DNA片段→①分析PCR擴增結(jié)果。(2)在用PCR技術擴增DNA時，DNA的復制過程與細胞內(nèi)DNA的復制類似，操作③中使用的酶是Taq酶(熱穩(wěn)定DNA聚合酶)，PCR反應中的每次循環(huán)可分為變性、復性、延伸三步，其中復性的結(jié)果是Taq酶從引物起始進行互補鏈的合成(引物通過堿基互補配對和單鏈DNA結(jié)合)。(3)DNA復制需要引物，為了做出正確的診斷，PCR反應所用的引物應該能與兩條單鏈DNA特異性結(jié)合。(4)據(jù)分析可知，PCR(多聚酶鏈式反應)技術是指一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術。該技術目前被廣泛地應用于疾病診斷等方面。13．(2020·江蘇卷)如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法，簡捷地分析出已知序列兩側(cè)的序列，具體流程如下圖(以EcoRⅠ酶切為例)：請據(jù)圖回答問題：(1)步驟Ⅰ用的EcoRⅠ是一種限制性內(nèi)切核酸(或限制)酶，它通過識別特定的核苷酸序列切割特定位點。(2)步驟Ⅱ用的DNA連接酶催化相鄰核苷酸之間的3′—羥基與5′—磷酸間形成磷酸二酯鍵；PCR循環(huán)中，升溫到95℃是為了獲得DNA單鏈；TaqDNA聚合酶的作用是催化以DNA為模板的DNA子鏈的延伸。(3)若下表所列為已知的DNA序列和設計的一些PCR引物，步驟Ⅲ選用的PCR引物必須是②④(從引物①②③④中選擇，填編號)。DNA序列(虛線處省略了部分核苷酸序列)已知序列PCR引物①5′—AACTATGCGCTCATGA—3′②5′—GCAATGCGTAGCCTCT—3′③5′—AGAGGCTACGCATTGC—3′④5′—TCATGAGCGCATAGTT—3′(4)對PCR產(chǎn)物測序，經(jīng)分析得到了片段F的完整序列。下列DNA單鏈序列中(虛線處省略了部分核苷酸序列)，結(jié)果正確的是_B__。A.5′—AACTATGCG——AGCCCTT—3′B．5′—AATTCCATG——CTGAATT—3′C．5′—GCAATGCGT——TCGGGAA—3′D．5′—TTGATACGC——CGAGTAC—3′解析：(1)EcoRI是一種限制性內(nèi)切核酸酶，它通過識別特定的核苷酸序列切割特定的位點。(2)DNA連接酶可催化相鄰核苷酸之間的3′—羥基和5′—磷酸之間形成磷酸二酯鍵；PCR循環(huán)中，升溫到95℃時，DNA受熱變性后解旋為單鏈；TaqDNA聚合酶是一種耐高溫的依賴于DNA模板的DNA聚合酶，能催化以DNA鏈為模板的DNA子鏈的延伸。(3)引物是一小段單鏈DNA，引物5′端的堿基可以與DNA兩條鏈的3′端的堿基進行堿基互補配對，可作為DNA復制的起始點，子鏈的延伸方向從5′→3′，據(jù)題圖分析，結(jié)合已知序列可知，能與片段F左邊配對的引物為④，與右邊配對的引物為②，故步驟Ⅲ選用的PCR引物應當為②④。(4)對PCR產(chǎn)物測序，得到片段F的完整序列，因為片段F是被限制酶EcoRI剪切的兩端，它識別的序列是GAATTC，且在G與A之間切割，所以5′端應該是AATTC,3′端是GAATT，故選B。14．(2021·廣東卷)非細胞合成技術是一種運用合成生物學方法，在細胞外構(gòu)建多酶催化體系，獲得目標產(chǎn)物的新技術，其核心是各種酶基因的挖掘、表達等。中國科學家設計了4步酶促反應的非細胞合成路線(如圖)，可直接用淀粉生產(chǎn)肌醇(重要的醫(yī)藥食品原料)，以期解決高溫強酸水解方法造成的嚴重污染問題，并可以提高產(chǎn)率。回答下列問題：(1)研究人員采用PCR技術從土壤微生物基因組中擴增得到目標酶基因。此外，獲得酶基因的方法還有_從基因文庫中獲取、人工合成法__。(答出兩種即可)(2)高質(zhì)量的DNA模板是成功擴增出目的基因的前提條件之一。在制備高質(zhì)量DNA模板時必須除去蛋白，方法有_鹽析法、酶解法或高溫變性__。(答出兩種即可)(3)研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細胞、pET20b為表達載體分別進行4種酶的表達。表達載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時，首先應制備_感受態(tài)__細胞。為了檢測目的基因是否成功表達出酶蛋白，需要采用的方法有_抗原—抗體雜交技術__。(4)依圖所示流程，在一定的溫度、pH等條件下，將4種酶與可溶性淀粉溶液混合組成一個反應體系。若這些酶最適反應條件不同，可能導致的結(jié)果是_有的酶失活而使反應中斷__。在分子水平上，可以通過改變_基因的堿基序列__，從而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對酶特性的改造和優(yōu)化。解析：(1)分析題意，研究人員從土壤微生物基因組中擴增得到目標酶基因采用了PCR技術，此外獲得酶基因的方法還有從基因文庫中獲取和人工合成法。(2)高質(zhì)量的DNA模板是成功擴增出目的基因的前提條件之一。在制備高質(zhì)量DNA模板時必須除去蛋白，可根據(jù)DNA和蛋白質(zhì)的溶解性以及對酶、高溫和洗滌劑的耐受性去除蛋白質(zhì)，方法有鹽析、酶解法或高溫變性法等。(3)研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細胞、pET20b為表達載體分別進行4種酶的表達。表達載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時，首先應制備感受態(tài)細胞，即利用鈣離子處理大腸桿菌，使其成為感受態(tài)細胞，使其易于接受外來的DNA分子?；蚬こ讨?，酶基因(目的基因)成功表達的產(chǎn)物酶蛋白的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，常用抗原—抗體雜交技術進行檢測。(4)依圖所示流程，在一定的溫度、pH等條件下，將4種酶與可溶性淀粉溶液混合組成一個反應體系。由于酶的作用條件較溫和，若這些酶最適反應條件不同，則可能導致有的酶失活而使反應中斷。在分子水平上，可以通過改變基因的堿基序列，從而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對酶特性的改造和優(yōu)化。15．(2020·山東卷，25)水稻胚乳中含直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉所占比例越小糯性越強。科研人員將能表達出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列轉(zhuǎn)入水稻，實現(xiàn)了對直鏈淀粉合成酶基因(Wx基因)啟動子序列的定點編輯，從而獲得了3個突變品系。(1)將能表達出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時，所需的酶是限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶,_重組載體進入水稻細胞并在細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程稱為轉(zhuǎn)化。(2)根據(jù)啟動子的作用推測，Wx基因啟動子序列的改變影響了RNA聚合酶與啟動子的識別和結(jié)合，從而改變了Wx基因的轉(zhuǎn)錄水平。與野生型水稻相比，3個突變品系中Wx基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的氨基酸序列不發(fā)生(填：“發(fā)生”或“不發(fā)生”)改變，原因是編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動子。(3)為檢測啟動子變化對Wx基因表達的影響，科研人員需要檢測Wx基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA(WxmRNA)的量。檢測時分別提取各品系胚乳中的總RNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄(或反轉(zhuǎn)錄)過程獲得總cDNA。通過PCR技術可在總cDNA中專一性的擴增出Wx基因的cDNA，原因是引物是根據(jù)Wx基因的一段已知序列設計合成的(或：引物能與Wx基因的cDNA特異性結(jié)合)。(4)各品系WxmRNA量的檢測結(jié)果如圖所示，據(jù)圖推測糯性最強的品系為品系3，原因是品系3的Wx_mRNA最少，控制合成的直鏈淀粉合成酶最少，直鏈淀粉合成量最少，糯性最強。解析：(1)將目的基因與Ti質(zhì)粒構(gòu)建基因表達載體時，需要限制酶的切割，將目的基因插入載體時需要DNA連接酶的連接，重組載體進入水稻細胞并在細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程稱為轉(zhuǎn)化。(2)根據(jù)以上分析可知，啟動子是RNA聚合酶識別并結(jié)合的位點，如果啟動子序列改變將會影響RNA聚合酶與之結(jié)合和識別，進而影響基因的轉(zhuǎn)錄水平。在真核生物中，編碼蛋白質(zhì)的序列是基因中編碼區(qū)，編碼區(qū)中不包括啟動子序列，因此直鏈淀粉合成酶的基因堿基序列中不含有啟動子，因此3個突變品系中Wx基因中控制合成直鏈淀粉酶的氨基酸序列不發(fā)生改變。(3)以mRNA為模板合成cDNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄，利用PCR技術擴增Wx基因的cDNA，需要以Wx基因合成的引物，這樣引物能夠在總cDNA中與Wx基因的cDNA特異性結(jié)合，從而利用PCR擴增技術專一性擴增出Wx基因的cDNA。(4)識圖分析可知，圖中品系3的Wx基因的mRNA的含量最少，那么合成的直鏈淀粉酶最少，直鏈淀粉合成量最少，因此該水稻胚乳中含的直鏈淀粉比例最小，糯性最強。16．(2021·河北卷)采礦污染和不當使用化肥導致重金屬鎘(Cd)在土壤中過量積