高考生物一輪復(fù)習(xí) 用書 專題一基因工程 新人教版選修3

【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】高考生物一輪復(fù)習(xí)教師用書專題一基因工程新人教版選修3最新考綱1．基因工程的誕生Ⅰ2．基因工程的原理及技術(shù)Ⅱ3．基因工程的應(yīng)用Ⅱ4．蛋白質(zhì)工程Ⅰ實(shí)驗(yàn)：DNA的粗提取與鑒定考綱解讀1．基因工程的實(shí)質(zhì)2．基因工程操作的四步曲及其操作實(shí)例3．基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥生產(chǎn)、疾病診斷和治療中的應(yīng)用4．蛋白質(zhì)工程的一般操作過程知識點(diǎn)一基因工程的概念及基本工具議一議：限制酶主要存在于原核生物中，它有什么意義？知識點(diǎn)二基因工程的基本操作程序想一想：什么叫基因文庫？建立基因文庫有什么意義？看一看：某研究小組在利用基因工程改造棉花時(shí)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)入的目的基因始終不表達(dá)，其原因可能是什么？知識點(diǎn)三基因工程的應(yīng)用想一想：基因治療是針對什么樣的病進(jìn)行的？知識點(diǎn)四蛋白質(zhì)工程質(zhì)粒載體質(zhì)粒是細(xì)菌擬核DNA外的環(huán)狀DNA小分子，可在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移。質(zhì)粒是常用的轉(zhuǎn)基因載體。病毒載體病毒很適合用于基因治療。病毒的蛋白質(zhì)外殼內(nèi)能容納多達(dá)7500個(gè)堿基的DNA片段。當(dāng)病毒侵染宿主細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)增殖時(shí)，也將重組DNA帶入到細(xì)胞中。病毒已經(jīng)多次用于基因治療的臨床實(shí)驗(yàn)。這種方法存在的問題是宿主對病毒的免疫反應(yīng)。顯微注射法DNA可以通過顯微注射法轉(zhuǎn)入動(dòng)物細(xì)胞中。下圖所示的是目的基因的多份拷貝正通過玻璃微型吸管注射到受精卵中。轉(zhuǎn)基因小鼠和家畜都是利用這種方法產(chǎn)生的，但是成功率很低；只有2%～3%的受精卵發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，在這些動(dòng)物中只有一小部分表達(dá)了轉(zhuǎn)入的基因?；驑尫ㄟ@種方法是利用壓縮氣體產(chǎn)生的動(dòng)力將包裹在金屬顆粒表面的外源DNA打入生物組織中。常用的金屬顆粒有金粉粒子或鎢粉粒子。一些細(xì)胞能像表達(dá)自身基因一樣表達(dá)導(dǎo)入的外源DNA。學(xué)習(xí)筆記：自我校對：①DNA重組②體外DNA重組③轉(zhuǎn)基因④遺傳特性⑤生物類型⑥生物產(chǎn)品⑦限制酶(限制性核酸內(nèi)切酶)⑧某種特定核苷酸序列⑨特定部位的磷酸二酯鍵eq\o(○,\s\up1(10))黏性末端?平末端?DNA連接酶?磷酸二酯鍵?質(zhì)粒?小型雙鏈環(huán)狀DNA?限制酶?復(fù)制?遺傳標(biāo)記基因?λ噬菌體的衍生物?編碼蛋白質(zhì)eq\o(○,\s\up1(21))PCR技術(shù)eq\o(○,\s\up1(22))啟動(dòng)子eq\o(○,\s\up1(23))終止子eq\o(○,\s\up1(24))農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法eq\o(○,\s\up1(25))顯微注射法eq\o(○,\s\up1(26))插入了目的基因eq\o(○,\s\up1(27))轉(zhuǎn)錄出了mRNAeq\o(○,\s\up1(28))抗病eq\o(○,\s\up1(29))抗逆eq\o(○,\s\up1(30))生長速度eq\o(○,\s\up1(31))品質(zhì)eq\o(○,\s\up1(32))藥物eq\o(○,\s\up1(33))器官移植eq\o(○,\s\up1(34))蛋白質(zhì)eq\o(○,\s\up1(35))蛋白質(zhì)eq\o(○,\s\up1(36))氨基酸eq\o(○,\s\up1(37))脫氧核苷酸議一議：限制酶在原核生物中主要是切割外源DNA，使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自己的目的。想一想：將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體細(xì)菌的群體中儲存，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫。建立基因文庫，便于隨時(shí)獲取目的基因?？匆豢矗簶?gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，可能沒有加入啟動(dòng)子。想一想：基因治療一般針對很難用一般藥物進(jìn)行治療的由基因異常引起的遺傳病。

,基因工程的基本操作工具eq\a\vs4\al(\x(高考地位：5年11考)\b\lc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(（浙江卷，浙江卷、江蘇卷……）))))1．與DNA分子相關(guān)的酶(1)幾種酶的比較種類項(xiàng)目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對間的氫鍵作用特點(diǎn)切割目的基因及載體，能專一性識別雙鏈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(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開了的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵只能將單個(gè)脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上將DNA兩條鏈之間的氫鍵打開作用結(jié)果形成黏性末端或平末端形成重組DNA分子形成新的DNA分子形成單鏈DNA分子(2)限制酶與DNA連接酶的關(guān)系①限制酶不切割自身DNA的原因是：原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。②DNA連接酶起作用時(shí)不需要模板。2．載體(1)作用①作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi)。②利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。(2)具備的條件①能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制。②有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，以便與外源基因連接。③具有特殊的標(biāo)記基因，以便進(jìn)行篩選。(3)種類①質(zhì)粒：一種祼露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，能夠自我復(fù)制的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。②λ噬菌體的衍生物。③動(dòng)植物病毒。提醒①一般來說，天然載體往往不能滿足人類的所有要求，因此人們根據(jù)不同的目的和需要，對某些天然的載體進(jìn)行人工改造。②限制酶切割位點(diǎn)所處的位置必須是在所需的標(biāo)記基因之外，這樣才能保證標(biāo)記基因的完整性，有利于對目的基因的檢測?！锉静糠种R多以選擇題的形式出現(xiàn)，并且與必修內(nèi)容聯(lián)系密切，也可在基因工程綜合題中作為某一具體問題出現(xiàn)?！镜淅?】?(·浙江卷)將ada(腺苷酸脫氨酶基因)通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯(cuò)誤的是()。A．每個(gè)大腸桿菌細(xì)胞至少含一個(gè)重組質(zhì)粒B．每個(gè)重組質(zhì)粒至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)C．每個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)至少插入一個(gè)adaD．每個(gè)插入的ada至少表達(dá)一個(gè)腺苷酸脫氨酶分子解析將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌中并成功表達(dá)，說明大腸桿菌內(nèi)至少含有一個(gè)重組質(zhì)粒；每個(gè)重組質(zhì)粒都含有目的基因ada，則該重組質(zhì)粒至少含一個(gè)能被該限制性核酸內(nèi)切酶切割的位點(diǎn)；限制性核酸內(nèi)切酶具有特異性，種類不同，識別的位點(diǎn)不同，切割出的黏性末端也就不同，因此并不是每個(gè)位點(diǎn)都能插入ada；根據(jù)題干信息，導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌成功表達(dá)出腺苷酸脫氨酶，說明插入的ada至少表達(dá)出一個(gè)腺苷酸脫氨酶分子。答案C【訓(xùn)練1】?下列有關(guān)基因工程中限制性核酸內(nèi)切酶的描述，錯(cuò)誤的是()。A．一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列B．限制性核酸內(nèi)切酶的活性受溫度影響C．限制性核酸內(nèi)切酶能識別和切割RNAD．限制性核酸內(nèi)切酶可從原核生物中提取解析考查基因工程中工具酶的有關(guān)知識。限制性核酸內(nèi)切酶的化學(xué)成分是蛋白質(zhì)，它的活性受到溫度和pH的影響；限制性核酸內(nèi)切酶的特點(diǎn)是能識別雙鏈DNA中特定的核苷酸序列，可在特定的位點(diǎn)進(jìn)行切割，但不能識別和切割RNA；限制性核酸內(nèi)切酶主要是從原核生物體內(nèi)分離出來的。答案C【訓(xùn)練2】?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SmaⅠC．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)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。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?？箍敲顾鼗蚴菢?biāo)記基因，目的是便于鑒定和篩選含有目的基因的細(xì)胞?；虮磉_(dá)載體包括啟動(dòng)子、目的基因、終止子和標(biāo)記基因等。答案B,基因工程操作程序及與蛋白質(zhì)工程的比較eq\a\vs4\al(\x(高考地位：5年24考)\b\lc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(（江蘇、山東、四川、海南，天津、四川……）))))基因工程技術(shù)生產(chǎn)凝乳酶的過程1．基因工程的操作程序分析(1)目的基因的獲取途徑①從自然界中已有的物種中分離出來，如從基因組文庫或cDNA文庫中獲取。②人工合成目的基因常用的方法有反轉(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法。③利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因通過PCR技術(shù)可對已獲取的目的基因進(jìn)行擴(kuò)增，以獲取大量的目的基因。(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建提醒①插入的目的基因的表達(dá)需要調(diào)控序列，因而用作載體的質(zhì)粒的插入基因部位之前需有啟動(dòng)子，之后需有終止子。②兩次使用的限制酶為同一種酶，這樣形成的黏性末端堿基之間互補(bǔ)，便于連接。(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(轉(zhuǎn)化)生物種類植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)Ca2＋處理法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程將目的基因插入Ti質(zhì)粒的TDNA上→農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的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)目的基因的檢測與鑒定類型檢測內(nèi)容方法結(jié)果顯示分子檢測導(dǎo)入檢測目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞DNA分子雜交(DNA和DNA之間)雜交帶轉(zhuǎn)錄檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA分子雜交(DNA和mRNA之間)雜交帶翻譯檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)抗原—抗體雜交雜交帶個(gè)體水平檢測包括做抗蟲、抗病的接種實(shí)驗(yàn)，以確定是否有抗性以及抗性的程度；對基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的功能進(jìn)行活性比較，以確定功能活性是否相同2.基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較項(xiàng)目區(qū)別與聯(lián)系蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別過程預(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→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定實(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或生物產(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)聯(lián)系(1)蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(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★★★本部分知識是高考的重點(diǎn)內(nèi)容，特別是江蘇卷年年都考，理綜試題也多有涉及，各省對本部分內(nèi)容考查要求不同，復(fù)習(xí)中應(yīng)引起關(guān)注?！镜淅?】?(·安徽)家蠶細(xì)胞具有高效表達(dá)外源基因的能力。將人干擾素基因?qū)爰倚Q細(xì)胞并大規(guī)模培養(yǎng)，可提取干擾素用于制藥。(1)進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作前，需用________酶短時(shí)處理幼蠶組織，以便獲得單個(gè)細(xì)胞。(2)為使干擾素基因在家蠶細(xì)胞中高效表達(dá)，需要把來自cDNA文庫的干擾素基因片段正確插入表達(dá)載體的________和________之間。(3)采用PCR技術(shù)可驗(yàn)證干擾素基因是否已經(jīng)導(dǎo)入家蠶細(xì)胞。該P(yáng)CR反應(yīng)體系的主要成分應(yīng)包含：擴(kuò)增緩沖液(含Mg2＋)、水、4種脫氧核糖核苷酸、模板DNA、________和________。(4)利用生物反應(yīng)器培養(yǎng)家蠶細(xì)胞時(shí)，貼壁生長的細(xì)胞會產(chǎn)生接觸抑制。通常將多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反應(yīng)器中，這樣可以________，增加培養(yǎng)的細(xì)胞數(shù)量，也有利于空氣交換。解析本題綜合考查基因工程、細(xì)胞工程和PCR技術(shù)，意在考查考生對基礎(chǔ)知識的理解。胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理可以將動(dòng)物組織分解成單個(gè)細(xì)胞；基因表達(dá)載體包括啟動(dòng)子、目的基因、終止子、標(biāo)記基因等，其中啟動(dòng)子和終止子有利于目的基因的表達(dá)，標(biāo)記基因有利于目的基因的檢測；PCR技術(shù)中需要原料(4種脫氧核苷酸)、緩沖液、模板DNA、引物和耐熱DNA聚合酶等；在生物反應(yīng)器中放入多孔的中空薄壁小玻璃珠的目的：一方面有利于細(xì)胞的貼壁生長，避免接觸抑制；另一方面有利于氣體交換。答案(1)胰蛋白(或膠原蛋白)(2)啟動(dòng)子終止子(3)對干擾素基因特異的DNA引物對TaqDNA聚合酶(4)擴(kuò)大細(xì)胞貼壁生長的附著面積【訓(xùn)練3】?(·南京二模)下圖表示利用基因工程培育抗蟲棉的過程，請據(jù)圖回答下列有關(guān)問題。(1)若限制酶Ⅰ的識別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—，限制酶Ⅱ識別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，那么在①過程中，應(yīng)用限制酶________切割質(zhì)粒，用限制酶________切割抗蟲基因。(2)將通過②過程得到的大腸桿菌涂布在含有________的培養(yǎng)基上，若能夠生長說明已導(dǎo)入了普通質(zhì)粒或重組質(zhì)粒，反之則說明沒有導(dǎo)入。(3)要確定抗蟲基因?qū)牒?，是否能穩(wěn)定遺傳并表達(dá)，需進(jìn)行檢測和鑒定工作，則在個(gè)體水平上的鑒定過程可簡述為：________。經(jīng)篩選分析，該植株細(xì)胞中含有一個(gè)攜帶抗蟲基因的DNA片段，因此可以把它看作是雜合子。理論上，該轉(zhuǎn)基因植株自交產(chǎn)生的F1代中，仍具有抗蟲特性的植株占總數(shù)的________。(4)⑤過程所用的現(xiàn)代生物技術(shù)稱為________，從遺傳學(xué)角度來看，據(jù)細(xì)胞通過⑤過程，能形成棉植株的根本原因是細(xì)胞具有____________________。解析本題極易出錯(cuò)的部分有：在第(1)小題中沒有看清目的基因插入的位置，從而不能確定用限制酶Ⅰ還是Ⅱ來切割質(zhì)粒還是切割抗蟲基因。第(3)小題檢測抗蟲性狀在個(gè)體水平上是否表達(dá)，應(yīng)該讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉片，觀察害蟲的存活情況，這個(gè)地方也有出錯(cuò)的，主要沒有看清是在哪個(gè)水平上進(jìn)行檢測的。在切割質(zhì)粒時(shí)應(yīng)遵循一個(gè)原則：不能同時(shí)將兩個(gè)標(biāo)記基因切開，至少保留一個(gè)，所以只能用酶Ⅱ切割，而從目的基因兩側(cè)堿基序列可知，只能用酶Ⅰ才得到含目的基因的DNA片段。如果導(dǎo)入了重組質(zhì)粒，此時(shí)重組質(zhì)粒中四環(huán)素抗性基因能正常表達(dá)，而氨芐青霉素抗性基因已被破壞，所以涂布在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，能夠生長的話，說明導(dǎo)入了重組質(zhì)粒(普通質(zhì)粒)。如果把攜帶一個(gè)抗蟲基因的DNA片段看作雜合子，可以認(rèn)為是Aa，自交產(chǎn)生的F1中仍具有抗蟲特性的植株占總數(shù)的比例為eq\f(3,4)。把一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)成一個(gè)植株的技術(shù)稱為植物組織培養(yǎng)。答案(1)ⅡⅠ(2)四環(huán)素(3)讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉片，觀察害蟲的存活情況，以確定其是否具有抗蟲性狀eq\f(3,4)(4)植物組織培養(yǎng)發(fā)育成完整個(gè)體的全部遺傳物質(zhì)選修三高考必考教材實(shí)驗(yàn)——DNA的粗提取與鑒定eq\a\vs4\al(\x(高考地位：5年5考)\b\lc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(（江蘇卷，江蘇，江蘇卷……）))))1．實(shí)驗(yàn)原理(1)DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，其中在物質(zhì)的量濃度為0.14mol/L時(shí)最低。(2)DNA不溶于酒精，但是細(xì)胞中的一些有機(jī)物如蛋白質(zhì)則溶于酒精，可以用酒精提純。(3)DNA遇二苯胺(沸水浴)會與之反應(yīng)呈現(xiàn)藍(lán)色，可用來鑒定DNA分子。2．實(shí)驗(yàn)流程eq\x(\a\al(提取細(xì)胞,的核物質(zhì)))→取一定量的雞血細(xì)胞液，注入到含有20mL蒸餾水的燒杯中，快速攪拌，加速細(xì)胞的破裂。然后進(jìn)行過濾。DNA主要存在于濾液中。eq\x(\a\al(溶解細(xì)胞核,內(nèi)的DNA))→將物質(zhì)的量濃度為2mol/L的NaCl溶液加入到濾液中，并攪拌使之混合均勻，使DNA充分溶解。eq\x(\a\al(析出含DNA,的黏稠物))→貼壁緩緩加入蒸餾水，并輕輕地用玻璃棒沿一個(gè)方向攪拌。調(diào)整NaCl溶液濃度為0.14mol/L，析出DNA。eq\x(\a\al(濾取DNA,黏稠物))→eq\a\vs4\al(用多層紗布進(jìn)行過濾，DNA存在于黏稠物中。)eq\x(\a\al(再次溶解,DNA黏稠物))→eq\a\vs4\al(用2mol/LNaCl溶液溶解黏稠物。)eq\x(\a\al(過濾析,出DNA))→過濾后，加入預(yù)冷的體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精，并用玻璃棒沿一個(gè)方向緩慢均勻地?cái)嚢?，析出DNA絲狀物。eq\x(\a\al(溶解DNA,絲狀物))→取兩支試管，各加入物質(zhì)的量濃度為2mol/L的NaCl溶液，將絲狀物放入其中一支試管中，并用玻璃棒攪拌。eq\x(DNA的鑒定)→向兩支試管中分別加入二苯胺試劑，沸水中加熱一段時(shí)間，待試管冷卻后，看溶解有DNA的溶液是否變藍(lán)。1．做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，不能用豬血代替雞血，因?yàn)椴溉閯?dòng)物成熟的紅細(xì)胞中沒有細(xì)胞核，不能提取DNA。2．制備雞血細(xì)胞液時(shí)，要注意向雞血中加檸檬酸鈉，防止血液凝固。3．漲破細(xì)胞的方法：向血細(xì)胞中加入蒸餾水，血細(xì)胞溶液的濃度大于蒸餾水的濃度，從而使血細(xì)胞大量吸水而漲破。不能用生理鹽水：因?yàn)檠?xì)胞溶液的濃度與生理鹽水的濃度相當(dāng)，所以血細(xì)胞在生理鹽水中不能吸收水分。4．兩次加入蒸餾水，第一次是為了使血細(xì)胞吸水漲破；第二次是為了降低氯化鈉的濃度，有利于DNA的析出。5．兩次析出DNA的方法：第一次是加入蒸餾水，降低氯化鈉的濃度，促使DNA析出；第二次是加入冷卻的酒精，因?yàn)镈NA不溶于酒精溶液。6．鑒定DNA時(shí)要用兩支試管，其中不加DNA的試管起對照作用，該試管溶液不變色，另一支加有DNA的試管溶液變藍(lán)色。提醒選材時(shí)注意選用細(xì)胞易破碎、DNA含量相對較高的生物組織；鑒定DNA的二苯胺試劑要現(xiàn)配現(xiàn)用，否則會影響鑒定效果。本實(shí)驗(yàn)為選修教材的唯一高考必考實(shí)驗(yàn)，命題多出現(xiàn)在江蘇單科考卷中，但近年理綜考試中也有所涉及，應(yīng)引起關(guān)注。【典例】?(·江蘇卷)某生物興趣小組開展DNA粗提取的相關(guān)探究活動(dòng)，具體步驟如下：材料處理：稱取新鮮的花菜、辣椒和蒜黃各2份，每份10g。剪碎后分成兩組，一組置于20℃、另一組置于－20℃條件下保存24h。DNA粗提?。旱谝徊剑簩⑸鲜霾牧戏謩e放入研缽中，各加入15mL研磨液，充分研磨。用兩層紗布過濾，取濾液備用。第二步：先向6只小燒杯中分別注入10mL濾液，再加入20mL體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒緩緩地向一個(gè)方向攪拌，使絮狀物纏繞在玻璃棒上。第三步：取6支試管，分別加入等量的2mol/LNaCl溶液溶解上述絮狀物。DNA檢測：在上述試管中各加入4mL二苯胺試劑，混合均勻后，置于沸水中加熱5min，待試管冷卻后比較溶液的顏色深淺，結(jié)果如下表。材料保存溫度花菜辣椒蒜黃20℃＋＋＋＋＋＋－20℃＋＋＋＋＋＋＋＋＋(注：“＋”越多表示藍(lán)色越深)分析上述實(shí)驗(yàn)過程，回答下列問題：(1)該探究性實(shí)驗(yàn)的課題名稱是________。(2)第二步中“緩緩地”攪拌，這是為了減少________________________________________________________________________。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論并分析。①結(jié)論1：與20℃相比，相同實(shí)驗(yàn)材料在－20℃條件下保存，DNA的提取量較多。結(jié)論2：________________________________________________________________________。②針對結(jié)論1，請?zhí)岢龊侠淼慕忉專篲_______________________________________________________________________。(4)氯仿密度大于水，能使蛋白質(zhì)變性沉淀，與水和DNA均不相溶，且對DNA影響極小。為了進(jìn)一步提高DNA純度，依據(jù)氯仿的特性，在DNA粗提取第三步的基礎(chǔ)上繼續(xù)操作的步驟是：________________________________________________________________________，然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精溶液使DNA析出。解析本題主要考查DNA粗提取的相關(guān)知識，意在考查考生的實(shí)驗(yàn)與探究能力。如果DNA斷裂，就不容易被提取出來；溫度主要是通過影響酶的活性來影響生理過程。粗提取得到的DNA中含有少量的蛋白質(zhì)，可以通過氯仿的特殊功能來去除蛋白質(zhì)，提高DNA純度。答案(1)探究不同材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響(2)DNA斷裂(3)①等質(zhì)量的不同實(shí)驗(yàn)材料，在相同的保存溫度下，從蒜黃提取的DNA量最多②低溫抑制了相關(guān)酶的活性，DNA降解速度慢(4)將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混合，靜置一段時(shí)間，吸取上清液【訓(xùn)練1】?(·江蘇卷)在利用雞血進(jìn)行“DNA的粗提取與鑒定”的實(shí)驗(yàn)中，相關(guān)敘述正確的是()。A．用蒸餾水將NaCl溶液濃度調(diào)至0.14mol/L，濾去析出物B．調(diào)節(jié)NaCl溶液濃度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分雜質(zhì)C．將絲狀物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺試劑即呈藍(lán)色D．用菜花替代雞血作為實(shí)驗(yàn)材料，其實(shí)驗(yàn)操作步驟相同解析用蒸餾水將NaCl溶液濃度調(diào)至0.14mol/L時(shí)，濾取析出物；將絲狀物溶解在0.015mol/L的NaCl中，加入二苯胺試劑，需沸水浴加熱幾分鐘，才呈藍(lán)色；用菜花替代雞血為實(shí)驗(yàn)材料，需要對材料的細(xì)胞壁進(jìn)行處理，調(diào)節(jié)NaCl溶液濃度改變不同物質(zhì)在其中的溶解度，加入木瓜蛋白酶分解蛋白質(zhì)都可以去除部分雜質(zhì)，故B正確。答案B【訓(xùn)練2】?下圖為一生物工程的流程圖，下列敘述錯(cuò)誤的是()。A．由d細(xì)胞形成雜種植株所使用技術(shù)的中心環(huán)節(jié)是形成愈傷組織B．細(xì)胞a、b到細(xì)胞c反映出細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即具有一定的流動(dòng)性C．同一物種的體細(xì)胞雜交與兩個(gè)不同品種有性雜交，所得后代染色體數(shù)不相同D．若用圖示過程制備治療“SARS病毒”的單克隆抗體，則B淋巴細(xì)胞應(yīng)來自正常人解析制備治療“SARS病毒”的單克隆抗體時(shí)，所需的B淋巴細(xì)胞應(yīng)是經(jīng)“SARS病毒”免疫過的，所以B淋巴細(xì)胞應(yīng)來自“非典患者”。答案D【訓(xùn)練3】?(改編題)如圖所示為“DNA粗提取”實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作步驟，其操作目的錯(cuò)誤的是()。A．①是洗滌紅細(xì)胞，去除血細(xì)胞表面的雜質(zhì)B．④是稀釋NaCl溶液至0.14mol/L，析出DNAC．③是選用2mol/LNaCl溶液溶解黏稠物中的DNAD．②是純化DNA，去除溶于95%的酒精中的雜質(zhì)解析本題考查DNA的提取，意在考查考生的識圖能力和分析比較能力。①是讓血細(xì)胞與蒸餾水混合而使血細(xì)胞處于低滲的環(huán)境中，細(xì)胞因大量吸水而最終破裂，并釋放出DNA。答案A1．(·四川理綜，5)北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個(gè)氨基酸的重復(fù)序列，該序列重復(fù)次數(shù)越多，抗凍能力越強(qiáng)。下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過程示意圖，有關(guān)敘述正確的是()。A．過程①獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚基因組測序B．將多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達(dá)的新基因，不能得到抗凍性增強(qiáng)的抗凍蛋白C．過程②構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標(biāo)記基因，需要轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進(jìn)行篩選D．應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(dá)解析將多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)相連成能表達(dá)的新基因，合成的蛋白質(zhì)為新的蛋白質(zhì)，不能得到抗凍性增強(qiáng)的抗凍蛋白，故選項(xiàng)B正確；過程①是利用反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因，由于沒有非編碼區(qū)和編碼區(qū)中的內(nèi)含子，不能用于比目魚基因組測序；用作載體的質(zhì)粒，必須具有標(biāo)記基因才能便于檢測和篩選；應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄中目的基因的存在和轉(zhuǎn)錄，但不能檢測是否成功表達(dá)，故選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。答案B2．(·全國Ⅱ，5)下列敘述符合基因工程概念的是()。A．B淋巴細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞融合，雜交瘤細(xì)胞中含有B淋巴細(xì)胞中的抗體基因B．將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株C．用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生改變，通過篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株D．自然界中天然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA整合到細(xì)菌DNA上解析基因工程是在生物體外，通過對DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。所以B為基因工程，而A為動(dòng)物細(xì)胞工程，C為誘變育種，D無人為因素不屬于基因工程。答案B3．(·浙江理綜，2)在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中，下列操作錯(cuò)誤的是()。A．用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸B．用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體C．將重組DNA分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體D．用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞解析限制性核酸內(nèi)切酶用于提取目的基因和切割載體，煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，不能用限制性核酸內(nèi)切酶切割，A項(xiàng)錯(cuò)誤；DNA連接酶可以連接具有相同黏性末端的目的基因和載體，B項(xiàng)正確；受體細(xì)胞可以是受精卵和體細(xì)胞，也可以是去除細(xì)胞壁的原生質(zhì)體，C項(xiàng)正確；目的基因?yàn)榭钩輨┗?，所以未成功?dǎo)入目的基因的細(xì)胞不具有抗除草劑的能力，篩選時(shí)應(yīng)該用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因細(xì)胞，D項(xiàng)正確。答案A4．(·江蘇卷)下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的敘述，正確的是()。A．轉(zhuǎn)入到油菜的抗除草劑基因，可能通過花粉傳入環(huán)境中B．轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物，不會導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加C．動(dòng)物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達(dá)D．如轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界，則不存在安全性問題解析抗除草劑基因?qū)氲接筒说娜旧w后則可以通過花粉傳入環(huán)境中；轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物可殺死無抗性昆蟲，對昆蟲的抗性具有選擇作用，所以會導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加；轉(zhuǎn)基因技術(shù)打破了生殖隔離，動(dòng)物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后可以表達(dá)；來源于自然界的目的基因?qū)胫参矬w后，可能破壞原有的基因結(jié)構(gòu)，具有不確定性，外源基因也可能通過花粉傳播，使其他植物成為“超級植物”等，所以轉(zhuǎn)基因技術(shù)存在著安全性問題。答案A5．(·浙江卷)下列關(guān)于基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是()。A．目的基因和受體細(xì)胞均可來自動(dòng)、植物或微生物B．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶C．人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原無生物活性D．載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞和促進(jìn)目的基因的表達(dá)解析載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞，但由于它和目的基因是相互獨(dú)立的，并不能促進(jìn)目的基因的表達(dá)。答案D6．(·江蘇卷，33)請回答基因工程方面的有關(guān)問題。(1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，其原理與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制類似(如圖所示)。圖中引物為單鏈DNA片段，它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。①從理論上推測，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段所占的比例為________。②在第________輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段。(2)設(shè)計(jì)引物是PCR技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。某同學(xué)設(shè)計(jì)的兩組引物(只標(biāo)注了部分堿基序列)都不合理(如下圖)，請分別說明理由。①第1組：________________________________________________________________________；②第2組：________________________________________________________________________。(3)PCR反應(yīng)體系中含有熱穩(wěn)定DNA聚合酶，下面的表達(dá)式不能正確反映DNA聚合酶的功能，這是因?yàn)開_____________________________________________________________________________________________________________________________。(4)用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ單獨(dú)或聯(lián)合切割同一種質(zhì)粒，得到的DNA片段長度如下圖(1kb即1000個(gè)堿基對)，請畫出質(zhì)粒上EcoRⅤ、MboⅠ的切割位點(diǎn)。解析(1)①依據(jù)圖解特點(diǎn)，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中可以得到16個(gè)DNA分子，其中有16個(gè)含引物B的單鏈、15個(gè)含引物A的單鏈，以及一個(gè)不含引物A的模板鏈。②從圖解原DNA與引物A、B的比例關(guān)系分析，經(jīng)三次復(fù)制后開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段。(2)比較第一組引物的堿基順序，可以發(fā)現(xiàn)引物Ⅰ與引物Ⅱ有兩對堿基能發(fā)生互補(bǔ)配對，形成局部雙鏈結(jié)構(gòu)而失效；而第二組引物中，引物Ⅰ′折疊后會發(fā)生堿基互補(bǔ)配對而導(dǎo)致失效。(3)在PCR反應(yīng)體系中，引物首先與模板DNA單鏈互補(bǔ)配對形成局部雙鏈DNA片段，然后在DNA聚合酶的作用下將單個(gè)脫氧核苷酸依次連接到引物鏈上。(4)分析本小題中圖解可知，用EcoRⅤ切割質(zhì)粒只得到長度為14kb的一個(gè)片段，說明該酶在質(zhì)粒上只有1個(gè)切點(diǎn)；同理可以推測MboⅠ在質(zhì)粒上有2個(gè)切點(diǎn)；由圖中可以看出同時(shí)用兩種限制酶切割時(shí)得到了3個(gè)片段，由此可以推測限制酶EcoRⅤ的切點(diǎn)在圖中11.5kb的DNA片段中。具體切割位點(diǎn)見答案。答案(1)①eq\f(15,16)②三(2)①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部發(fā)生堿基互補(bǔ)配對而失效②引物Ⅰ′自身折疊后會出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對而失效(3)DNA聚合酶只能將單個(gè)脫氧核苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上(4)見右圖7．(·天津理綜，7Ⅰ)下圖是培育表達(dá)人乳鐵蛋白的乳腺生物反應(yīng)器的技術(shù)路線。圖中tetR表示四環(huán)素抗性基因，ampR表示氨芐青霉素抗性基因，BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ直線所示為三種限制酶的酶切位點(diǎn)。據(jù)圖回答問題。(1)圖中將人乳鐵蛋白基因插入載體，需用________________限制酶同時(shí)酶切載體和人乳鐵蛋白基因。篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在含________的培養(yǎng)基上進(jìn)行。(2)能使人乳鐵蛋白基因在乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)的調(diào)控序列是________(填字母代號)。A．啟動(dòng)子B．tetRC．復(fù)制原點(diǎn)D．a(chǎn)mpR(3)過程①可采用的操作方法是________(填字母代號)。A．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化B．大腸桿菌轉(zhuǎn)化C．顯微注射D．細(xì)胞融合(4)過程②采用的生物技術(shù)是________________。(5)對早期胚胎進(jìn)行切割，經(jīng)過程②可獲得多個(gè)新個(gè)體。這利用了細(xì)胞的________性。(6)為檢測人乳鐵蛋白是否成功表達(dá)，可采用________(填字母代號)技術(shù)。A．核酸分子雜交B．基因序列分析C．抗原—抗體雜交D．PCR解析(1)由圖示可知：需用HindⅢ和BamHⅠ限制酶同時(shí)酶切載體和人乳鐵蛋白基因，因酶切后tetR四環(huán)素抗性基因結(jié)構(gòu)被破壞而ampR氨芐青霉素抗性基因結(jié)構(gòu)完好，故用含氨芐青霉素的選擇培養(yǎng)基可篩選含有重組載體的大腸桿菌。(2)啟動(dòng)子是一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點(diǎn)，可調(diào)控基因的特異性表達(dá)。(3)過程①表示把重組載體導(dǎo)入受體細(xì)胞的過程，當(dāng)受體細(xì)胞為動(dòng)物細(xì)胞時(shí)，常采用顯微注射法。(4)過程②表示把早期胚胎移植到代孕母牛子宮的過程，屬于胚胎移植技術(shù)。(5)經(jīng)過程②得