2023年高考生物全國通用母題題源解密16轉(zhuǎn)基因生物,從基因工程中溯源(解析版)

專題16轉(zhuǎn)基國生物，從基因1程中硼源

考向一基因工程

【母題來源】2022年全國乙卷

【母題題文】(2022.全國?高考真題)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,再通過PCR技術(shù)擴(kuò)增相應(yīng)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(zhǔn)確性，在設(shè)計(jì)PCR引物時(shí)必須依據(jù)新冠病毒RNA中的來進(jìn)

行。PCR過程每次循環(huán)分為3步，其中溫度最低的一步是。

(3)某人同時(shí)進(jìn)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(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。

(4)常見的病毒疫苗有滅活疫苗、蛋白疫苗和重組疫苗等。己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(shù)獲得大量蛋白S。基因工程的基本操

作流程是o

［答案］(1)逆轉(zhuǎn)錄酶##反轉(zhuǎn)錄酶

(2)特異性核甘酸序列退火##復(fù)性

(3)曾感染新冠病毒，已康復(fù)已感染新冠病毒，是患者

(4)獲取S蛋白基因一構(gòu)建S蛋白基因與運(yùn)載體的表達(dá)載體—導(dǎo)入受體細(xì)胞一目的基因的檢測與鑒定

(檢測受體能否產(chǎn)生S蛋白)

【試題解析】

PCR全稱為聚合前鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA的核酸合成技術(shù)；過程：①高溫變性：DNA

解旋過程(PCR擴(kuò)增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動(dòng)解開)；低溫復(fù)性：引物結(jié)合

到互補(bǔ)鏈DNA上；③中溫延伸：合成子鏈。

(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(shè)計(jì)引物時(shí)應(yīng)有一段已知目的基因的核甘酸序列，在該過程中為了確保新冠病

毒核酸檢測的準(zhǔn)確性，在設(shè)計(jì)PCR引物時(shí)必須依據(jù)新冠病毒RNA中的特異性核甘酸序列來進(jìn)行；PCR過

程每次循環(huán)分為3步，分別為變性(90-95℃)、復(fù)性(55-60C)、延伸(70-75C),故其中溫度最低的一步是復(fù)

性(或退火)。

(3)某人同時(shí)進(jìn)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(gè)體曾經(jīng)感染過新冠病毒，機(jī)體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)，產(chǎn)生抗體，將病毒消滅，則核酸檢測為陰性，但由

于抗體有一定的時(shí)效性，能在體內(nèi)存在一段時(shí)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(gè)體體內(nèi)仍含有病毒的核酸，機(jī)體仍進(jìn)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T基因表達(dá)載體的構(gòu)建（基因工程的核心）T將目的基因?qū)?/p>

受體細(xì)胞一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蛋白基因一構(gòu)建S蛋白基因與運(yùn)載體的表達(dá)載體一導(dǎo)入受體細(xì)胞一目的基因的檢測與鑒定（檢測受

體能否產(chǎn)生S蛋白）。

【命題意圖】本部分內(nèi)容以選考的形式出現(xiàn)，2道選考題，考生任選1道做答，對(duì)試題能力的考查主要是

識(shí)記^口理解，難度不大。考查的重點(diǎn)知識(shí)為基因工程的3種基本工具、特別要熟悉基因工程的操作流程。

其中的PCR技術(shù)是最近幾年的熱門考點(diǎn)。一般以生產(chǎn)生活中的實(shí)例（新冠肺炎核酸檢測）作為依托載體，

利用多種工程共同解決生產(chǎn)生活實(shí)際的類型比較常見。

【命題方向】在對(duì)選修3的考查中，基因工程是三個(gè)工程中最重要考點(diǎn)，考查的內(nèi)容為：基因工程的基本

工具，基因工程的操作流程。涉及目的基因的獲?。ㄖ饕荘CR）,載體的構(gòu)建、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、

以及目的基因的檢測與鑒定。也會(huì)偶爾考查后面的蛋白質(zhì)工程。展望2023年高考生物試題呈現(xiàn)會(huì)結(jié)合科

技前沿考查基因工程的相關(guān)知識(shí)，也可能結(jié)合后面的細(xì)胞工程和胚胎工程一起?？疾閷W(xué)生的信息獲取能力

和知識(shí)的綜合運(yùn)用能力的考查為主。

【得分要點(diǎn)】

一、基因工程的基本工具

1.基因工程的概念：指按照人類的意愿，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物

新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人類需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。（外源基因在受體表達(dá)的原因三點(diǎn)：

DNA結(jié)構(gòu)相同；中心法則；密碼子）

2.限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）一“分子手術(shù)刀”

（1）來源及化學(xué)本質(zhì)：主要是從原核生物中分離純化出來的，化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。（原核生物中的限制

酶：沒有切割為點(diǎn)或者有切割位點(diǎn)但是被保護(hù)起來了甲基化）

（2）功能：催化DNA中特定的磷酸二酯鍵斷裂。

（3）作用特點(diǎn)：特異性，即限制酶可識(shí)別特定的脫氧核甘酸序列，切割特定的位點(diǎn)。（回文序列）

（4）結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。（如圖所示）。（命名：生物屬名的頭一個(gè)字母與種名的頭兩個(gè)字母什

么型菌的第幾個(gè)限制酶）

EcoRI-GAATTC-___-GAATTC-

（在G與A-CTTAAG-**-CTTAAG-

之間切割）

黏性末端

中軸線

Gf-CCC：GGG--CCCGGG-

Sma1（.

（在GEC-MG；CCC--GGGCCC-

之間切割）?

中軸線平末端

切割DNA分子時(shí)產(chǎn)生的兩種不同末端

(箭頭表示修的切割位置)

3.DNA連接酶——“分子縫合針”

(1)種類：E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。

(2)作用：將雙鏈DNA片段縫合起來，恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核甘酸間的磷酸二酯鍵。Eco〃DNA連

接酶只能連接黏性末端；T,DNA連接酶能連接黏性末端和平末端

4.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”

\(1)最常用載體：質(zhì)粒

(1)類型((2)其他載體：入噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒

(2)具備條件：①能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制；②有一個(gè)至多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)，以便于與

外源基因連接；③具有標(biāo)記基因，用于重組DNA的檢測和鑒定；

(3)特點(diǎn)：可以在細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制或整合到染色體DNA上隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。

(1)所有的運(yùn)載體都具有容易侵入受體細(xì)胞的特點(diǎn)，并且能夠復(fù)制。

(2)天然質(zhì)粒必須經(jīng)過人工改造后才能作為載體。

(3)基因工程中的載體與細(xì)胞膜上參與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同?；蚬こ讨械妮d體通常是質(zhì)粒，還有人噬

菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等，其本質(zhì)是DNA,能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)；細(xì)胞膜上的載體是蛋白

質(zhì)，與細(xì)胞膜的功能有關(guān)。

5.限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶等相關(guān)酶的分析比較

名稱作用部位作用底物形成產(chǎn)物

帶黏性末端或平末

限制酶磷酸二酯鍵DNA分子

端的DNA片段

DNA連接酶磷酸二酯鍵DNA片段重組DNA分子

DNA聚合酶磷酸二酯鍵脫氧核甘酸子代DNA分子

熱穩(wěn)定DNA聚合

磷酸二酯鍵脫氧核甘酸子代DNA分子

酶

DNA(水解)酶磷酸二酯鍵DNA分子游離的脫氧核甘酸

堿基對(duì)間的

解旋酶DNA分子脫氧核甘酸長鏈

氫鍵

RNA聚合酶磷酸二酯鍵核糖核甘酸單鏈RNA分子

二、基因工程的操作流程

1.目的基因的獲取

(1)目的基因：主要指編碼蛋白質(zhì)的基因(與生物抗逆性相關(guān)、與優(yōu)良品質(zhì)相關(guān)、與生物藥物和保健品

相關(guān)、與毒物降解相關(guān))，也可以是具有調(diào)控作用的因子。

(2)獲取方法：直接分離，從自然界中已有的物種中分離出來，如從基因文庫中獲取目的基因。

vUliA人H因ynj-k

文庫大小小大

基因中啟動(dòng)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

物種之間的基因交流可以部分基因可以

甘抻比眄華書■竹

5I)XA

某個(gè)時(shí)期的mRNA

I限制一

］反轉(zhuǎn)錄

基因文庫的構(gòu)建過程表DNA片:

與載體］連接導(dǎo)入與我體1連接導(dǎo)入

受體營群體受體菌群體

基囚文庫的組建過程就包B基囚工程的基本操作力

說明驟。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。

人工合成目的基因：常用的方法有化學(xué)合成法、反轉(zhuǎn)錄法、PCR擴(kuò)增法。

①化學(xué)合成法：已知核昔酸序列的較小基因,直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成，不需

要模板。

②反轉(zhuǎn)錄法：從供體細(xì)胞中分離出mRNA單鏈DNA合成目的基因。

(3)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增

含義多聚硬鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的簡稱.是種體外迅速

擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)

短理一DNA雙鏈笈:制

玳件模板DNA、引物、四種脫氧核苛酸、熱穩(wěn)定

PCR性DNA聚合施

技術(shù)

前提有一段已知目的基因的核甘酸序列.以便

原理

根據(jù)這一序列合成引物

與條

件擴(kuò)增方向DNA的合成方向總是從子鏈的5，端向

-----------3'端延伸

引物是一小段RNA或單鏈DNA.它能與DNA

母鏈的一段就基序列互補(bǔ)配對(duì)

里坦一短時(shí)間內(nèi)k量擴(kuò)增目的基因

PCR的反應(yīng)過程及結(jié)果

變性CMI-OSr.DNA解鏈

1.S5-N>r.引物與互補(bǔ)單鏈DNA站分

PCR

7<?-75t.在熱穩(wěn)定件DNA聚合醐

的過伸

程及(Tag>作用F合成子鏈

結(jié)果

兩引物間固定長度的DNA序列《指數(shù)擴(kuò)增

(即2*)

2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建?基因工程的核心

建過程

一般構(gòu)

的組成

達(dá)載體

基因表

一

白因

質(zhì)的

蛋白

編碼

是主

因尾

的星

一-

子.

A分

”DN

（質(zhì)粒

基、一體

因

性核

限制

一種

轉(zhuǎn)錄

DNA

，舞動(dòng)

部位

合的

和結(jié)

合'識(shí)

A聚

為RN

動(dòng)于:

表■-啟

切酶

達(dá)酸內(nèi)

片叵

NA1S

構(gòu)的D

特殊結(jié)

一段有

終止的

使轉(zhuǎn)錄

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——

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I*體

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基因

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基因

目的

以及

分，

生物之

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動(dòng)物

物、

有植

細(xì)胞

受體

薜

連接

DNA