高中生物高考復(fù)習(xí)：選修三現(xiàn)代生物科技專題（教師用書）

現(xiàn)代生物科技專題

XIANDAISHENGWUKEJIZHUANTI

第1講基因工程

1.概述基因工程是在遺傳學(xué)、微生物學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)等

學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展而來的

2.闡明DNA重組技術(shù)的實現(xiàn)需要利用限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連

課接酶和載體三種基本工具

標(biāo)

要.闡明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的獲取、基因表

求3

達(dá)載體的構(gòu)建、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞和目的基因及其表達(dá)產(chǎn)物的

檢測鑒定等步驟

4.舉例說明基因工程在農(nóng)牧、食品及醫(yī)藥等行業(yè)的廣泛應(yīng)用改善了

人類的生活品質(zhì)

5.概述人們根據(jù)基因工程原理，進(jìn)行蛋白質(zhì)設(shè)計和改造，可以獲得性狀

和功能更符合人類需求的蛋白質(zhì)

6.舉例說明依據(jù)人類需要對原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋

白的過程

7.實驗：DNA的提取和鑒定

1.基因的結(jié)構(gòu)與功能（生命觀念）

2.基因工程的操作流程圖及蛋白質(zhì)工程的流程圖筆（科學(xué)思維）

3.基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程（科學(xué)探究）

4.正確看待轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全問題（社會責(zé)任）

考點一基因工程的基本工具及基本程序

［知識,能力?素養(yǎng)】

教風(fēng)

1.基因工程的概念

(1)概念：按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基

因等技術(shù)，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(chǎn)品。

(2)優(yōu)點。

①與雜交育種相比：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。

②與誘變育種相比：定向改造生物的遺傳性狀。

2.基因工程的基本工具

⑴限制性核酸內(nèi)切酶倘稱限制酶)。

①來源：主要來自原核生物。

②特點：具有專一性,表現(xiàn)在兩個方面：

識別一雙鏈DNA分子的某種特定核昔酸序列。

切割——特定核昔酸序列中的特定位點。

③作用：斷裂特定的兩個核昔酸之間的磷酸二

④結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平木端。

(2)DNA連接酶。

種類EcoliJDNA連接酶T4DNA連接酶

來源大腸桿菌T4噬菌體

特點縫合黏性末端縫合黏性末端和平末端

作用縫合雙鏈DNA片段，恢復(fù)兩個核甘酸之間的磷酸二酯鍵

(3)載體。

①種類：質(zhì)粒、(噬菌體的衍生物、動植物病毒等。

0自我復(fù)制

②質(zhì)粒的特點《有一個至多個限制酶的切割位點

I有特殊的一記基因

③運載體的作用：攜帶外源DNA片段進(jìn)入受體細(xì)胞。

3.基因工程的基本程序

(1)目的基因的獲取。

①從基因文庫中獲取。

‘利用mRNA反轉(zhuǎn)錄合成

②人工合成

通過DNA合成儀用化學(xué)方法人工合成

③利用PCR技術(shù)擴增。

(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建——基因工程的核心。

①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，同時

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。

一目的基因

—復(fù)制原點

—后動子：RNA聚合會識別和結(jié)公的部位.

基因

驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄

表達(dá)一

載體一終止子：R、A聚合醐脫離部位,終止轉(zhuǎn)錄

一標(biāo)記基因：為鑒別受體細(xì)胞中是否含有

U的基因

(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。

①轉(zhuǎn)化含義：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi),并且在受體細(xì)胞內(nèi)遺傳和表達(dá)的過

程。

②轉(zhuǎn)化方法。

生物類型植物動物微生物

受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵大腸桿菌或酵母菌等

農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因

常用方法顯微注射法感受態(tài)細(xì)胞法

槍法、花粉管通道法

(4)目的基因的檢測與鑒定。

方法檢測或鑒定目的水平

DNA分子雜交技術(shù)檢測目的基因的有無

分子雜交技術(shù)目的基因是否轉(zhuǎn)錄分子水平

抗原一抗體雜交目的基因是否翻譯

抗蟲或抗病接種實驗是否具有抗蟲抗病特性個體水平

4.PCR技術(shù)

(1)原理：DNA雙鏈復(fù)制。

⑵條件。

模板：DNA母鏈

酶:而7酶

引物：分別與單鏈相應(yīng)序列相結(jié)合

原料：分另^dCTP、dATP、dGTP、dTTP。

「變性：90?95。(2條件下受熱變性后解鏈為單鏈

復(fù)性：55?60。(2條件下，幺物與單鏈相應(yīng)互補

(3)過程〈序列結(jié)合

、延伸：70~75°C條件下在一〃酶作用下合成子鏈

(4)結(jié)果：上述三步反應(yīng)完成后，一個DNA分子就變成了兩個DNA分子，隨

著重復(fù)次數(shù)的增多，DNA分子就以2〃的形式增加。PCR的反應(yīng)過程都是在PCR

擴增儀中完成的。

1.基因工程技術(shù)使用限制酶需注意的四個問題

⑴獲取目的基因和切割載體時，經(jīng)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(chǎn)生相同的黏性末端或平末端。

(2)獲取一個目的基因需限制酶切割兩次，共產(chǎn)生4個黏性末端或平末端。

(3)限制酶切割位點的選擇，必須保證標(biāo)記基因的完整性，以便于檢測。

(4)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。

2.載體上標(biāo)記基因的作用

載體上的標(biāo)記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉(zhuǎn)入的受體細(xì)

胞沒有抵抗相關(guān)抗生素的能力。當(dāng)含有抗生素抗性基因的載體進(jìn)入受體細(xì)胞后，

抗性基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，使受體細(xì)胞能夠抵抗相應(yīng)抗生素，所以在受體細(xì)胞

的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以只保留轉(zhuǎn)入載體的受體細(xì)胞，原理如圖所示。

進(jìn)入受在含有氨節(jié)青霉素

體細(xì)胞

Ampr的培養(yǎng)基上培養(yǎng)一

含有抗氮不只有含有載體,

擊毒索基因

大腸桿菌中存■的并旦載體上的

的質(zhì)粒

有載體進(jìn)入，有其因表達(dá)的大

的沒有載體進(jìn)入腸桿菌才能存

活并增殖

3.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)基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒有堿基互補

配對現(xiàn)象。

(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理：農(nóng)桿菌易感染雙子葉或裸子植物的細(xì)胞，并將其Ti

質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上。

(4)啟動子#起始密碼子，終止子W終止密碼子。

啟動子和終止子位于DNA片段上，分別控制轉(zhuǎn)錄過程的啟動和終止；起始

密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別控制翻譯過程的啟動和終止。

-提升1

/4:命觀念——結(jié)構(gòu)與功能現(xiàn)“

1.非洲爪蟾核糖體蛋白基因可以與質(zhì)粒重組，并且在大腸桿菌細(xì)胞中表達(dá),

其遺傳學(xué)基礎(chǔ)是什么？

提示：非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒均具有相同的組成單位和雙螺旋結(jié)構(gòu),

且不同生物的密碼子相同。

〃科學(xué)思維—模型勺建模

2.用箭頭及簡要的文字簡述基因組文庫和部分基因文庫構(gòu)建過程。

限制酶

提示：基因組文庫的構(gòu)建過程：某種生物全部DNA------＞許多DNA片段

分別與載體

受體菌群體。

連接導(dǎo)入

反轉(zhuǎn)錄

部分基因文庫的構(gòu)建過程為：某種生物發(fā)育的某個時期的mRNA——二

與載體

cDNA連接事又受體菌群體。

［考法?考技-考能】

考法1》考查基因工程的工具

1.青蒿素是最有效的抗瘧疾藥物，但野生黃花蒿青蒿素產(chǎn)量低，為緩解青蒿

素供應(yīng)不足的狀況，科學(xué)家將tms基因和tmr基因?qū)朦S花蒿的愈傷組織從而獲

得了黃花蒿的冠瘦組織，改造過程用到的部分結(jié)構(gòu)如圖。

|,皿：編碼產(chǎn)物控制合成生長索

|皿：端碼產(chǎn)物控制合成編*分留司

|產(chǎn)■控制微活T?DNA轉(zhuǎn)*］

|T：終止子"|

(1)科學(xué)家將目的基因?qū)朦S花蒿愈傷組織細(xì)胞的常用方法是

(2)圖中結(jié)構(gòu)P、T是基因成功轉(zhuǎn)錄的保證，其中結(jié)構(gòu)P的作用是

為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，并將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來，圖

中還缺少的結(jié)構(gòu)是。

(3)在獲得轉(zhuǎn)基因的冠瘦組織過程中，是核心步

驟，在具體操作中常常使用兩種能產(chǎn)生不同黏性末端的限制醮對目的基因和運載

體的兩端分別進(jìn)行切割，這樣做的好處是。

(4)T-DNA的作用是可以使,并插入植物細(xì)胞中染色體

的DNA上，要檢測目的基因是否插入冠瘦組織細(xì)胞的染色體DNA上，可采用

________技術(shù)。

(5)與愈傷組織相比，冠瘦組織的生長速度更快，原因可能是

［解析］(1)目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉

管通道法，而導(dǎo)入植物細(xì)胞最常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，因此，科學(xué)家將目的基因?qū)?/p>

黃花蒿愈傷組織細(xì)胞的常用方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。

(2)圖中結(jié)構(gòu)P、T與基因的轉(zhuǎn)錄有關(guān)，即基因成功轉(zhuǎn)錄的保證，T為終止子，

則P為啟動子，它的作用是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位。為了鑒別受體細(xì)胞

中是否含有目的基因，并將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來，圖中還缺少的結(jié)構(gòu)是

標(biāo)記基因。

(3)在獲得轉(zhuǎn)基因的冠瘦組織過程中，基因表達(dá)載體的構(gòu)建是核心步驟，在具

體操作中常常使用兩種能產(chǎn)生不同黏性末端的限制酶對目的基因和運載體的兩端

分別進(jìn)行切割，這樣做的好處是可以避免目的基因和運載體的自身連接成環(huán)和反

向連接。

(4)T-DNA的作用是可以使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞，并插入植物細(xì)胞中染色

體的DNA上，要檢測目的基因是否插入冠瘦組織細(xì)胞的染色體DNA上，可采用

DNA分子雜交技術(shù)。

(5)冠瘦組織的生長與細(xì)胞的分裂和伸長等有關(guān)，由此推知冠瘦組織的生長速

度更快，原因可能是tms^基因編碼產(chǎn)物控制合成了生長素和細(xì)胞分裂素，

促進(jìn)其生長。

［答案］(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法(2)RNA聚合的識別和結(jié)合的部位標(biāo)記基因

(3)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(或構(gòu)建基因表達(dá)載體)可以避免目的基因和運載體的自

身連接成環(huán)和反向連接(4)目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞DNA分子雜交(5)〃心和

。律基因編碼產(chǎn)物控制合成了生長素和細(xì)胞分裂素，促進(jìn)了冠瘦組織的生長

考法2＞基因工程的操作程序

2.真核生物基因中通常含內(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序列的機制。研究發(fā)現(xiàn)綠色木霉合成并

分泌的環(huán)氧化水解酶可降解黃曲霉素B1。現(xiàn)有含綠色木霉的菌液，為獲得環(huán)氧化

水解酶，研究小組進(jìn)行以下兩種嘗試：

(1)方法一

①從含有綠色木霉的菌液中提取細(xì)胞的mRNA,在醒的催化下，合

成cDNAo

②以cDNA為模板，通過技術(shù)大量擴增，獲得目的基因。

③構(gòu)建目的基因表達(dá)載體，導(dǎo)入大腸桿菌的體內(nèi)。

④目的基因在大腸桿菌體內(nèi)正常轉(zhuǎn)錄，但是翻譯產(chǎn)生的環(huán)氧化水解酶沒有生

物活性，需做進(jìn)一步的處理加工，原因在于。

(2)方法二

①提取綠色木霉的全部DNA,選用適當(dāng)?shù)拿柑幚砗?，會獲得一些小

的DNA片段。

②選擇一些合適的載體與獲取的DNA片段構(gòu)建基因表達(dá)載體。與從cDNA

文庫中獲取目的基因構(gòu)建表達(dá)載體所用載體相比，該載體組成不需要添加

__________________成分。

③載體和這些DNA片段連接起來，導(dǎo)入受體菌的群體中儲存。

④從這些受體菌的群體中篩選出含有目的基因的受體菌，分離出目的基因，

將該目的基因和載體結(jié)合，通過_______法導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi)。

⑤該目的基因在大腸桿菌的體內(nèi)正常轉(zhuǎn)錄，但其不能進(jìn)行翻譯，原因在于

［解析］(1)以mRNA合成cDNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄。以已知的cDNA為模板擴

增目的基因可采用PCR技術(shù)。綠色木霉為真核生物，合成并分泌的環(huán)氧化水解酶

為分泌蛋白，而大腸桿菌為原核生物，細(xì)胞內(nèi)無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高次基體，因此在其體

內(nèi)翻譯產(chǎn)生的環(huán)氧化水解酶沒有生物活性。

(2)由提取綠色木霉的全部DNA獲取一些小的DNA片段需要用限制酶進(jìn)行處

理。從cDNA文庫中獲取目的基因中無啟動子和終止子。將該目的基因?qū)氪竽c

桿菌的方法為轉(zhuǎn)化法。從基因組文庫里分離出的該目的基因在大腸桿菌的體內(nèi)正

常轉(zhuǎn)錄，但其不能進(jìn)行翻譯，原因在于目的基因中存在內(nèi)含子。

［答案］(1)①逆轉(zhuǎn)錄②PCR④環(huán)氧化水解酶是分泌蛋白，需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和

高爾基體加工(2)①限制②啟動子、終止子④轉(zhuǎn)化⑤目的基因中存在內(nèi)含

子

3.甘蔗黃葉綜合征是一種由甘蔗黃葉病毒所引起的禾本科植物病毒，科學(xué)家

通過甘蔗黃葉病毒外殼蛋白基因(簡稱CP蛋白基因)轉(zhuǎn)化植物來獲得抗病轉(zhuǎn)基因

新品種。

(1)首先從甘蔗黃葉綜合癥的病葉中提取RNA,此過程中為了防止RNA被分

解，需加入抑制劑，以提取的RNA為模板通過獲得cDNA。

(2)對獲取的cDNA進(jìn)行PCR擴增，在此反應(yīng)體系中，除了模板DNA、dNTP

外，還需加入,獲得大量的cDNA需要在4c的低溫下保存?zhèn)溆?，原?/p>

是0

(3)將cDNA和質(zhì)粒用同一種限制酶切割，產(chǎn)生相同的平末端，再用

將二者進(jìn)行連接(填“Eco〃DNA連接酶”或“T4DNA連接酶")<>在培養(yǎng)基上接

種培養(yǎng)大腸桿菌作為受體細(xì)胞，同時加入一定量的CaCb低溫冷卻液，目的是制

備細(xì)胞，其具有的特殊功能是o

(4)為檢測大腸桿菌是否產(chǎn)生CP蛋白，需要將病毒顆粒注射入兔子體內(nèi)，并

從血清中分離獲得作為檢測劑。

［解析］(l)RNA酶可將RNA水解，因此為了防止RNA被分解，需加入RNA

酶抑制劑；以RNA為模板獲得cDNA的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄。

(2)采用PCR技術(shù)擴增目的基因時的條件有模板DNA、dNTP、引物、72的酶

(熱穩(wěn)定DNA聚合酶)；獲得大量的cDNA需要在4℃的低溫下保存?zhèn)溆?，原因?/p>

高溫條件下，易使DNA分子中的氫鍵斷裂，雙螺旋結(jié)構(gòu)打開而發(fā)生變性。

(3)DNA連接酶包括Eco/ZDNA連接酶、T,DNA連接酶，這二者都能連接黏

性末端，此外T4DNA連接酶迂可以連接平末端。用CaCb處理微生物細(xì)胞可使其

成為感受態(tài)細(xì)胞，其具有的特殊功能是能吸收周圍環(huán)境中的DNA分子。

(4)為檢測大腸桿菌是否產(chǎn)生CP蛋白，需要將病毒顆粒注射入兔子體內(nèi)，并

從血清中分離獲得CP蛋白抗體(黃葉病毒外殼蛋白抗體)作為檢測劑。

［答案］(l)RNA酶逆轉(zhuǎn)錄(2)引物、Thq醉(熱穩(wěn)定DNA聚合前)高溫條

件下，易使DNA分子中的氫鍵斷裂，雙螺旋結(jié)構(gòu)打開而發(fā)生變性(3)T4DNA連

接酶感受態(tài)能吸收周圍環(huán)境中的DNA分子(4)CP蛋白抗體(黃葉病毒外殼

蛋白抗體)

考點二基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程

［知識?能力,素養(yǎng)】

數(shù)［材

1.植物基因工程

(1)培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物：用于殺蟲的基因主要是Bt毒登日基因、蛋白酶抑

制劑基因、淀粉基抑制劑基因、植物凝集素基因等。

(2)抗病轉(zhuǎn)基因植物：使用最多的是病毒外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因。

(3)抗逆轉(zhuǎn)基因植物：抗逆基因有抗量基因、抗除草劑基因等。

(4)利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)：如提高玉米中某種氨基酸含量、延長番茄使

存時間、培育新花色的矮牽牛等。

2.動物基因工程

(1)提高動物生長速度：將外源生長激素基因轉(zhuǎn)入動物體內(nèi),可以提高產(chǎn)量。

(2)用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)：將蠅糖醛基因?qū)肽膛；蚪M，可以使轉(zhuǎn)基因

牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大減低。

(3)用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物：將藥用蛋白基因與乳腺蛋白的啟動子等調(diào)控組件

重組在一起，培育乳腺生物反應(yīng)器。

(4)用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的典。

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)方式：利用基因工程培育“工程菌”來生產(chǎn)藥品。

(3)成果：利用“工程菌”可生產(chǎn)細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。

4.基因治療

(1)概念：把JE?；?qū)氩∪梭w內(nèi),使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，達(dá)到治

療疾病的目的。

(2)類型：體外基因治療和體內(nèi)基因治療。

(3)實質(zhì)：正?；虻谋磉_(dá)掩蓋病變基因的表達(dá)，達(dá)到治療疾病的目的。

(4)成果：將腺甘酸脫氨的基因轉(zhuǎn)入患者的磔細(xì)胞中，治療復(fù)合型免疫缺陷

癥。

5.蛋白質(zhì)工程

⑴概念。

以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過基因修飾或基

因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生

活的需求。

(2)流程圖。

寫出流程圖中字母代表的含義:

A.姬,B.W$,C.分子設(shè)計,D.多肽鏈,E.預(yù)期功能。

⑶蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較。

①區(qū)別。

比較

蛋白質(zhì)工程基因工程

項目

預(yù)期蛋白質(zhì)功能f設(shè)計預(yù)期的蛋

獲取目的基因一基因表達(dá)載體的

白質(zhì)結(jié)構(gòu)f推測應(yīng)有的氨基酸序

過程構(gòu)建一將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

列f找到相對應(yīng)的脫氧核苛酸序

一目的基因的檢測與鑒定

列

定向改造生物的遺傳特性,以獲

定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋自

實質(zhì)得人類所需的生物類型和生物產(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)

②聯(lián)系。

a.蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程。

b.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。

i0

“科學(xué)恐維一演絆'，推理/”

1.利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得的己整合藥用蛋白基因的轉(zhuǎn)基因G鼠分泌的乳汁中檢

測不到藥用蛋白，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是什么？

提示：藥用蛋白基因沒有轉(zhuǎn)錄或翻譯。

〃科學(xué)思維—模型“建模"

2.研究發(fā)現(xiàn)，如果將白喉桿菌類毒素20位和24位的氨基酸改變?yōu)榘腚装彼?

免疫效果更好，請寫出此種技術(shù)的基本流程。

提示：從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測應(yīng)有的氨基酸

序列一找到相對應(yīng)的脫氧核甘酸序列O

“科學(xué)探究一窠險設(shè)計加

3.請簡要寫出從個體水平鑒定抗蟲棉是否培育成功的設(shè)計思路。

提示：取一定量長勢良好的轉(zhuǎn)基因棉花植株接種適量的棉鈴蟲作為實臉組，

取等量長勢一致的普通棉花植株接種等量棉鈴蟲作為對照組。在相同且適宜的條

件下培養(yǎng)一段時間，觀察并統(tǒng)計兩組棉花葉片的受損程度。

［考法?考技-考能】

考法1＞基因工程的應(yīng)用

1.植物甲含有A基因，其編碼的蛋白質(zhì)中富含賴氨酸?？茖W(xué)家通過基因工

程培育出的轉(zhuǎn)基因玉米也能合成甲的富含賴氨酸的蛋白質(zhì)，使玉米中賴氨酸的含

量比原來提高30%o請回答：

(1)在獲取目的基因時?，常從甲的細(xì)胞中提取富含賴氨酸的蛋白質(zhì)的mRNA,

并利用mRNA人工合成cDNAo上述人工合成cDNA的過程稱作：與甲

細(xì)胞中的A基因相比，cDNA中不具有調(diào)控基因表達(dá)的

等組件。

(2)在利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)基因時，需將目的基因插入到質(zhì)粒的T-DNA中，

原因是。將攜帶了目的基因的農(nóng)桿菌和玉米薄壁組

織細(xì)胞共同培養(yǎng)時，需用酚類化合物對玉米細(xì)胞進(jìn)行處理，這種處理的作用是

(3)在獲得轉(zhuǎn)基因玉米后，可采用核酸分子雜交技術(shù)對玉米細(xì)胞中是否存在A

基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進(jìn)行檢測，檢測時需用制作基因探針。

(4)實驗發(fā)現(xiàn)，某攜帶了A基因的玉米植株(乙)自交，其子代中富含賴氨酸的

個體占15/16,而用乙的體細(xì)胞離體培養(yǎng)所產(chǎn)生的植株100%富含賴氨酸。將玉米

體細(xì)胞離體的培養(yǎng)成完整植株的過程稱為。若乙中的A基因都能

表達(dá)，且不考慮突變和染色體交叉互換，乙自交子代富含賴氨酸的個體占15/16,

原因是o

［解析］⑴根據(jù)題意分析，人工合成cDNA的過程是以RNA為模板合成DNA

的過程，為逆轉(zhuǎn)錄過程；與A基因相比，人工合成的cDNA中不含啟動子、終止

子和內(nèi)含子。

(2)農(nóng)桿菌細(xì)胞中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA(可轉(zhuǎn)移DNA)能進(jìn)入玉米細(xì)胞并整合

到玉米染色體DNA上，因此在利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)基因時，需將目的基因插入

到質(zhì)粒的T-DNA中。將攜帶了目的基因的農(nóng)桿菌和玉米薄壁組織細(xì)胞共同培養(yǎng)

時，需用酚類化合物對玉米細(xì)胞進(jìn)行處理，以吸引農(nóng)桿菌對玉米細(xì)胞進(jìn)行侵染。

(3)檢測A基因(目的基因)可以用DNA分子雜交法，該過程需要用含A基因

的DNA片段(或A基因)制作基因探針。

（4）將玉米體細(xì)胞離體的培養(yǎng)成完整植株的過程為植物組織培養(yǎng)。根據(jù)題意分

析，將某攜帶了A基因的玉米植株（乙）自交，其子代中富含賴氮酸的個體占15/16,

即只有1/16（1/4x1/4）的個體不富含賴氨酸，相當(dāng)于兩對雜合子的自交實臉，說明

乙的體細(xì)胞中有2條非同源染色體上含有A基因，所產(chǎn)生的配子中只有3/4的配

子含A基因。

［答案］（1）逆轉(zhuǎn)錄啟動子、終止子、內(nèi)含子（2）T-DNA能進(jìn)入并整合到玉

米染色體DNA上吸引農(nóng)桿菌對玉米細(xì)胞進(jìn)行侵染（3）含A基因的DNA片

段（或A基因）（4）組織培養(yǎng)乙的體細(xì)胞中有2條非同源染色體上含有A基因，

所產(chǎn)生的配子中只有3/4的配子含A基因

2.（2021.廣東綜合測試）棉花田中噴灑含草甘瞬的除草劑，在除去雜草的同時

也會損傷棉花植株。為解決這一問題，科研人員將抗草甘瞬基因?qū)朊藁?xì)胞，

獲得轉(zhuǎn)基因棉花。其中，構(gòu)建的雙抗草甘瞬基因表達(dá)載體部分示意圖如下?；卮?/p>

下列問題。

LBRBSC1s抗草甘麟基中、RBSCK抗草竹麟基中、RB

注：箭頭代表轉(zhuǎn)錄方向。

（1）構(gòu)建上述基因表達(dá)載體所需要的工具酶有O根

據(jù)基因表達(dá)載體的結(jié)構(gòu)組成分析，RBSC是,其功能是

（2）為檢測抗草甘瞬基因是否導(dǎo)入棉花細(xì)胞，可采用進(jìn)行檢

測。除此以外，還可以使用PCR技術(shù)。PCR反應(yīng)體系中，應(yīng)加入待測棉花細(xì)胞

的、抗草甘璘基因的、、dNTP等物質(zhì)，若擴增出現(xiàn)

陽性反應(yīng)，則說明導(dǎo)入成功。

（3）篩選獲得成功轉(zhuǎn)化的棉花細(xì)胞，將其轉(zhuǎn)入含有營養(yǎng)物質(zhì)、

的培養(yǎng)基中誘導(dǎo)培養(yǎng)和篩選，從而獲得抗草甘瞬基因的轉(zhuǎn)基因棉花植株。

（4）研究成果顯示，成功轉(zhuǎn)化雙抗草甘瞬基因表達(dá)載體的棉花抗性較轉(zhuǎn)化單抗

草甘麟基因表達(dá)載體的高，合理解釋是。

［答案J（1）限制酶和DNA連接酶啟動子RNA聚合酶識別并結(jié)合的位點,

驅(qū)動轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行（2）DNA分子雜交基因組DNA特異性引物（3）植物激素

（一定濃度的）草甘瞬（4）雙抗草甘瞬基因表達(dá)載體中抗草甘麟基因數(shù)目多，可獲

得基因表達(dá)產(chǎn)物多，因此抗性強

考法2＞蛋白質(zhì)工程及應(yīng)用

3.香港大學(xué)的研究人員將某印度芥菜的HMGS基因編碼的蛋白質(zhì)的第359

位氨基酸“絲氨酸”替換成“丙氨酸”后形成s359a蛋白，通過一定的方法獲得

新“MGS基因，然后將其導(dǎo)入番茄細(xì)胞，獲得類胡蘿卜素增加111%的轉(zhuǎn)基因番

茄，該番茄具有強抗氧化性。請回答下列問題：

(1)請按照蛋白質(zhì)工程的原理寫出獲得新HMGS基因的基本途徑：

(2)如圖的4種質(zhì)粒中，E表示EcoRI的切割位點，將這些質(zhì)粒用EcoRI充

分切割后，產(chǎn)生的線性雙鏈DNA片段的種類分別為個，接著將新HMGS

基因分別與這4組酶切產(chǎn)物、DNA連接酶在適宜環(huán)境下混合，編號為1、2、3、

4組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)除第組外，其余3組都有含新HMGS基因的基因表達(dá)載

體(重組質(zhì)粒)出現(xiàn)?；虮磉_(dá)載體的組成除目的基因和標(biāo)記基因外，還包括

及復(fù)制原點。

(3)若質(zhì)粒3是農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒,則圖示E所處的位置在Ti質(zhì)粒上的,

將含新HMGS基因的重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌導(dǎo)入番茄細(xì)胞，成功獲得含新HMGS

基因的轉(zhuǎn)基因番茄，將其果實色素提取后，用法分離，可發(fā)現(xiàn)濾紙條上

(填顏色)的條帶比第4組的寬。

［解析］(1)蛋白質(zhì)工程的原理為從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)一設(shè)計預(yù)期的蛋白

質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測應(yīng)有的氨基酸序列一找到相對應(yīng)的脫氧核甘酸序列(基因)，由此可

寫出獲得新HMGS基因的基本途徑：從s359a蛋白的功能出發(fā)一設(shè)計s359a蛋白

的結(jié)構(gòu)一將HMGS蛋白的第359位絲氨酸替換成丙氨酸一找到并改造HMGS基

因的脫氧核昔酸序列。

(2)圖中質(zhì)粒1、2、3、4上的限制酶EcoRI切割位點分別為3、2、1、0,

用EcoRI充分切割后，產(chǎn)生的線性雙鏈DNA片段的種類分別為3、2、1、0。第

4組無EcoRI切割位點，因此無法構(gòu)建基因表達(dá)載體?；虮磉_(dá)載體的組成包括

目的基因、標(biāo)記基因、啟動子、終止子以及復(fù)制原點。

(3)Ti質(zhì)粒上的T-DNA可將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞且整合到受體細(xì)胞染色

體的DNA上。色素的提取方法為紙層析法。新"MGS基因?qū)敕鸭?xì)胞，獲得

的類胡蘿卜素增加，因此濾紙條上橙黃色和黃色的條帶比第4組的寬。

［答案］⑴從s359a蛋白的功能出發(fā)f設(shè)計s359a蛋白的結(jié)構(gòu)f將HMGS蛋

白的第359位絲氨酸替換成丙氨酸一找到并改造基因的脫氧核甘酸序列

［或從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)一設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)f推測應(yīng)有的氨基酸序列

f找到相對應(yīng)的脫氧核甘酸序列(基因)］(2)3、2、1、04啟動子和終止子

(3)T-DNA紙層析橙黃色和黃色

考點三DNA的粗提取與鑒定

［知識,能力?素養(yǎng)】

教|材

1.基本原理

(l)DNA的粗提?。豪肈NA與RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)

方面的差異，提取DNA,去除其他成分。

(2)DNA與蛋白質(zhì)在物理、化學(xué)性質(zhì)方面的差異

比較項目DNA蛋白質(zhì)

溶2moi/LNaCl溶液中溶解析出

解0.14mol/LNaCl溶液中析出

性酒精溶液中析出溶解

耐蛋白酶無影響水解

受以

高溫不能耐受60?80c的高溫

性上變性

(3)DNA的鑒定：DNA+二苯胺——?藍(lán)色。

2.實驗流程

材料的選取：選用切姐_含量相對較高的生物組織

破碎細(xì)胞(以雞血為例)：雞血細(xì)胞加蒸儲水f

用玻璃棒攪拌f用紗布過濾一收集濾液

去除雜質(zhì)：利用DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不

同，通過控制NaCl溶液的濃度去除雜質(zhì)

DNA的析出：將處理后的溶液過濾，加入與濾液體積相等的、

冷卻的體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液

DNA的鑒定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺試劑，混合均

勻后，將試管在沸水中加熱5min,溶液變成藍(lán)色

重惟

明確實驗中三種重復(fù)操作的目的和作用

1.加2次蒸福水

(1)加到雞血細(xì)胞液中，使血細(xì)胞吸水漲破。

(2)加到含DNA的2mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度下

降到0.14mol/L,使DNA析出。

2.用紗布過濾3次

⑴過濾血細(xì)胞破裂液，得到含細(xì)胞核物質(zhì)的濾液。

⑵濾取0.14mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)。

(3)過濾溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液。

3.用4次NaCl溶液

⑴用2mol/L的NaCl溶液，過濾除去不溶的雜質(zhì)。

⑵用0.14mol/L的NaCl溶液，析出DNA。

(3)用2moi/L的NaCl溶液,溶解DNA。

(4)用2mol/L的NaCl溶液，溶解絲狀物用于DNA的鑒定。

素［養(yǎng)-提升1

〃科學(xué)探究—方案實施

下圖為某興趣小組開展“DNA的粗提取與鑒定”實驗過程中的一些操作示

意圖。

ABCDE

正確的操作順序是什么？說明理由。

提示：CfB-EfDfA。DNA粗提取時，先用蒸饋水處理雞血細(xì)胞，使其

吸水漲破，釋放DNA,然后過濾，去除雜質(zhì)，獲得濾液，接著加入2mol/L的

NaCl,再加入蒸館水，使其析出，將析出的DNA溶解于2mol/L的NaCl,最后

加入95%的冷酒精，析出純凈的DNA,即正確的操作順序是CfB-E-D-A。

［考法?考技-考能】

考法〉考查DNA的粗提取與鑒定的原理及操作流程

下圖是某中學(xué)生物興趣小組進(jìn)行的DNA粗提取實驗，其中SDS(一種表面活

性劑)除了能瓦解細(xì)胞膜和核膜，還能與脂質(zhì)和蛋白質(zhì)結(jié)合。當(dāng)SDS遇到鉀離子

時，鉀離子可以置換SDS中的鈉離子，產(chǎn)生不溶于水的PDS沉淀。請回答下列

問題：

(1)實驗中，向剪碎的豬肝中加入食鹽的主要作用是O將豬肝勻漿放

入65C水浴鍋中水浴10min以除去部分雜質(zhì)的主要實驗原理是

(2)方法一的步驟①中加入洗滌劑的作用是o方法三的

步驟③中，離心后應(yīng)取O

(3)方法一、二獲得的絮狀物均帶黃色，從DNA在細(xì)胞中的存在形式分析,

雜質(zhì)分子最可能是，可用試劑鑒定。

(4)要比較三種方法獲得的絮狀物中DNA含量，請寫出實驗思路:

［解析］(l)DNA粗提取的原理主要有DNA分子在0.14mol/LNaCl溶液中溶

解度最低而蛋白質(zhì)等雜質(zhì)在此濃度中溶解度比較大；蛋白質(zhì)在高于60OC溶液中

容易變性、沉淀，而DNA能耐受較高的溫度；DNA不溶于酒精，而蛋白質(zhì)等物

質(zhì)可溶。

(2)根據(jù)題意，SDS與鉀離子發(fā)生轉(zhuǎn)換反應(yīng)，產(chǎn)生PDS沉淀，因此可以通過

沉淀、需心,去除實驗中加入的SDS,在禺心后取含有DNA的上清液。

(3)DNA在真核細(xì)胞中主要存在于細(xì)胞核內(nèi)，與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體，因

此，與DNA分子結(jié)合較牢的雜質(zhì)最主要的是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)可用雙縮麻試劑進(jìn)

行鑒定。

(4)由于DNA遇二苯胺在水浴加熱條件下發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)藍(lán)色，并且藍(lán)色深

淺與DNA含量呈正相關(guān)，因此實驗中可以通過將等量的三種絮狀物溶解，加二

苯胺試劑并水浴加熱，比較藍(lán)色深淺，實現(xiàn)對三種絮狀物中DNA含量的比較。

［答案］(1)溶解DNA蛋白質(zhì)在65℃高溫下會變性，而DNA能耐受這一溫

度(2)瓦解細(xì)胞膜和核膜上清液(3)蛋白質(zhì)雙縮服(4)分別取等量的三種

絮狀物，并用等量的2moi/LNaCl溶液溶解：再向各試管中加入等量的二苯胺試

劑并水浴加熱；比較三支試管中藍(lán)色的深淺

真題體驗I感悟高考淬煉考能

1.(2020?山東等級考)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?？蒲腥藛T將能表達(dá)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(血基因)啟動子序列的定點編輯，從而獲得了3個突變

品系。

⑴將能表達(dá)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,重組載體進(jìn)入水稻細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程

稱為O

(2)根據(jù)啟動子的作用推測，柢基因啟動子序列的改變影響了

_______________________________________，從而改變了Wr基因的轉(zhuǎn)錄水平。與

野生型水稻相比，3個突變品系中泌:基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的氨基酸

序列(填“發(fā)生”或“不發(fā)生”)改變，原因是o

(3)為檢測啟動子變化對Wr基因表達(dá)的影響，科研人員需要檢測淞基因轉(zhuǎn)

錄產(chǎn)生的mRNA(WtmRNA)的量。檢測時分別提取各品系胚乳中的總RNA,經(jīng)

過程獲得總cDNAo通過PCR技術(shù)可在總cDNA中專一性地擴增

出Wr基因的cDNA,原因是o

(4)各品系WtmRNA量的檢測結(jié)果如下圖所示，據(jù)圖推測糯性最強的品系為

,原因是0

5

0

5

0

野生型品系1亂系2品系3

I解析］(1)限制性核酸內(nèi)切酶能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核甘酸序

列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核甘酸之間的磷酸二酯鍵斷開；DNA連接

酶能將DNA片段拼接起來。將能表達(dá)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，需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的參與。轉(zhuǎn)化是指目的

基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。(2)啟動子是

RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。膿基因啟動子序列

的改變影響了RNA聚合酶與啟動子的識別和結(jié)合，從而改變了血基因的轉(zhuǎn)錄水

平，使直鏈淀粉合成酶基因的表達(dá)量改變。根據(jù)題干信息可知，基因編輯系統(tǒng)是

對啟動子序列進(jìn)行定點編輯，白于編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動子,

所以與野生型水稻相比，3個突變品系中版基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的

氨基酸序列沒有發(fā)生變化。(3)用提取的各品系胚乳中的總RNA合成總cDNA的

過程為逆轉(zhuǎn)錄，需要逆轉(zhuǎn)錄酶的參與。由于引物能與％基因的cDNA特異性結(jié)

合，故通過PCR技術(shù)可在總cDNA中專一性地擴增出血基因的cDNA0(4)mRNA

是蛋白質(zhì)合成的直接模板，根據(jù)題圖分析可知，4個品系中品系3的MmRNA

量最低，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。

［答案］(1)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶轉(zhuǎn)化(2)RNA聚合酶與啟動

子的識別和結(jié)合不發(fā)生編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動子(3)

逆轉(zhuǎn)錄(或反轉(zhuǎn)錄)引物是根據(jù)依基因的一段己知序列設(shè)計合成的(或引物能與

Wt基因的cDNA特異性結(jié)合)(4)品系3品系3的WtmRNA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

2.(2019?全國卷［)基因工程中可以通過PCR技術(shù)擴增目的基因?；卮鹣铝?/p>

問題。

(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以從基因文庫中獲得?；?/p>

因文庫包括和O

(2)生物體細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制開始時，解開DNA雙鏈的酶是。在體

外利用PCR技術(shù)擴增目的基因時，使反應(yīng)體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件

是。上述兩個解鏈過程的共同點是破壞了DNA雙鏈分子中的

________O

(3)目前在PCR反應(yīng)中使用Taq前而不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因

是______________________________________________________________

_________________________________________________________________O

［解析］(1)基因文庫包括基因組文庫和cDNA文庫。(2)生物體細(xì)胞內(nèi)DNA

復(fù)制開始時是利用解旋酶進(jìn)行解旋的，而在體外利用PCR技術(shù)擴增目的基因時，

則是通過加熱至90?95C進(jìn)行解旋的，二者都破壞了堿基對之間的氫鍵。(3)在

PCR過程中，要加熱至90?95℃,所以使用熱穩(wěn)定性高的全夕酶，而不使用在

高溫下會失活的大腸桿菌DNA聚合酶。

［答案1(1)基因組文庫cDNA文庫(2)解旋酶加熱至90?95℃氫鍵

(3)7aq酶熱穩(wěn)定性高，而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活

3.(2018?全國卷I)回答下列問題：

(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后

導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中進(jìn)行了表達(dá)。該研究除證明了質(zhì)?？梢宰鳛檩d體外，還證明

T______________________________________________________________

____________________________________________________(答出兩點即可)。

(2)體外重組的質(zhì)粒可通過Ca2‘參與的方法導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞；而體

外重組的噬菌體DNA通常需與組裝成完整噬菌體后，才能通過侵染的

方法將重組的噬菌體DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞。在細(xì)菌、心肌細(xì)胞、葉肉細(xì)胞中，可

作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是o

（3）真核生物基因（目的基因）在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時，表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能

會被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解，在實驗中應(yīng)選用的大腸桿菌作為

受體細(xì)胞，在蛋白質(zhì)純化的過程中應(yīng)添加的抑制劑。

［解析］（1）兩位科學(xué)家將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿

菌細(xì)胞中并進(jìn)行了表達(dá)，因此，該研究可以證明：質(zhì)粒可以作為載體，真核細(xì)胞

的基因在原核細(xì)胞中也可以表達(dá)（不同生物共用一套密碼子）、體外重組的質(zhì)?？?/p>

以進(jìn)入受體細(xì)胞等。（2）目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和

表達(dá)的過程稱為轉(zhuǎn)化，將質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌時，常用的轉(zhuǎn)化方法是首先用Ca?+處

理大腸桿菌細(xì)胞，使其成為感受態(tài)。噬菌體DNA沒有侵染能力，體外重組的噬

菌體DNA通常需與外殼蛋白組裝成完整噬菌體才能完成侵染過程。噬菌體多寄

生在細(xì)菌中，但不能寄生在心肌細(xì)胞和葉肉細(xì)胞中。（3）若要使蛋白質(zhì)不被降解，

則大腸桿菌體內(nèi)不能存在蛋白酶，因此，實驗中應(yīng)選用蛋白晦缺陷型的大腸桿菌

作為受體細(xì)胞。同理，在蛋白質(zhì)純化過程中，也不能使蛋白質(zhì)降解，因此，應(yīng)添

加蛋白酶抑制劑。

［答案］（1）體外重組的質(zhì)粒可以進(jìn)入受體細(xì)胞；真核生物基因可在原核細(xì)胞

中表達(dá)（2）轉(zhuǎn)化外殼蛋白（或噬菌體蛋白）細(xì)菌（3）蛋白酶缺陷型蛋白酶

4.（2018?全國卷II）某種熒光蛋白（GFP）在紫外光或藍(lán)光激發(fā)下會發(fā)出綠色熒

光，這一特性可用于檢測細(xì)胞中目的基因的表達(dá)。某科研團(tuán)隊將某種病毒的外殼

蛋白（L1）基因連接在GFP基因的5'末端，獲得了L1-GFP融合基因（簡稱為甲），

并將其插入質(zhì)粒P0,構(gòu)建了真核表達(dá)載體P1,其部分結(jié)構(gòu)和酶切位點的示意圖

如下，圖中E1?E4四種限制酶產(chǎn)生的黏性末端各不相同。

啟動子~L1基因GFP基因~終止子

ElE2E3E4

回答下列問題：

（1）據(jù)圖推斷，該團(tuán)隊在將甲插入質(zhì)粒P0時，使用了兩種限制酶，這兩種酶

是o使用這兩種酶進(jìn)行酶切是為了保證，也是為了保證

（2）將Pl轉(zhuǎn)入體外培養(yǎng)的牛皮膚細(xì)胞后，若在該細(xì)胞中觀察到了綠色熒光，

則說明L1基因在牛的皮膚細(xì)胞中完成了和過程。

（3）為了獲得含有甲的牛，該團(tuán)隊需要做的工作包括：將能夠產(chǎn)生綠色熒光細(xì)

胞的移入牛的中、體外培養(yǎng)、胚胎移植等。

（4）為了檢測甲是否存在于克隆牛的不同組織細(xì)胞中，某同學(xué)用PCR方法進(jìn)

行鑒定，在鑒定時應(yīng)分別以該牛不同組織細(xì)胞中的（填“mRNA”“總

RNA”或“核DNA”）作為PCR模板。

［解析］⑴據(jù)圖示信息分析：將LLGFP融合基因（甲）插入質(zhì)粒時使用酶E1

和E4進(jìn)行酶切，既能保證L1-GFP融合基因的完整，又能保證L1-GFP融合基因

與載體的正確連接。（2）目的基因在受體細(xì)胞中的表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程。

（3）將體外培養(yǎng)的含有目的基因的動物體細(xì)胞核移入該動物的去核卵母細(xì)胞中，經(jīng)

過體外培養(yǎng)、胚胎移植等技術(shù)可獲得轉(zhuǎn)基因動物。（4）檢測目的基因是否存在于克

隆牛的不同組織細(xì)胞中，采用PCR技術(shù)鑒定時，應(yīng)以該牛不同組織細(xì)胞中的核

DNA作為PCR模板。

［答案J（1）E1和E4甲的完整甲與載體正確連接（2）轉(zhuǎn)錄翻譯（3）細(xì)

胞核去核卵母細(xì)胞（4）核DNA

5.（2017?全國卷1【）幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分，兒丁質(zhì)酶可催化兒

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。回答下列問題：

（1）在進(jìn)行基因工程操作時，若要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0提取RNA時，

提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是o

（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

⑸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，其可能的原因是

［解析］（1）與老葉相比，嫩葉組織細(xì)胞易破碎，容易提取到幾丁質(zhì)酶的

mRNAo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(zhuǎn)錄酶的作用下，通

過逆轉(zhuǎn)錄（反轉(zhuǎn)錄）可以獲得cDNAo（3）因該目的基因是通過逆轉(zhuǎn)錄形成的，無表

達(dá)所需的啟動子，也無在受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行復(fù)制所需的復(fù)制原點等，所以在受體細(xì)

胞內(nèi)不能穩(wěn)定存在和表達(dá)，也不能遺傳。（4）構(gòu)建基因表達(dá)載體時，DNA連接酶

能催化目的基因和質(zhì)粒載體這兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。（5）轉(zhuǎn)基因植

株的基因組中含有幾丁質(zhì)酶基因，但該植株抗真菌的能力并沒有提高，可能是由

于轉(zhuǎn)錄或翻譯異常，即幾丁質(zhì)酶基因未能正常表達(dá)。

［答案］（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時的原則可以合成cDNA（3）目的基因無復(fù)制

原點；目的基因無表達(dá)所需的啟動子（4）磷酸二酯鍵（5）目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯

異常

第2講細(xì)胞工程

1.闡明植物組織培養(yǎng)是在一定條件下，將離體植物器官、組織和細(xì)胞在

適宜的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株

的過程

2.概述植物體細(xì)胞雜交是將不同植物體細(xì)胞在一定條件下融合成雜合

細(xì)胞，繼而培育成新植物體的技術(shù)

3.舉例說明植物細(xì)胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)、育

種等方式有效提高了生產(chǎn)效率

4.闡明動物細(xì)胞培養(yǎng)是從動物體獲得相關(guān)組織，分散成單個細(xì)胞后，在

適宜的培養(yǎng)條件下讓細(xì)胞生長和增殖的過程。動物細(xì)胞培養(yǎng)是動物細(xì)胞

工程的基礎(chǔ)C

5.闡明動物細(xì)胞核移植一般是將體細(xì)胞核移入一個去核的卵母細(xì)胞中