2025版高考生物一輪復習1基因工程教案新人教版選修3

PAGE27-基因工程考點一基因工程的工具1.與DNA有關的四種酶：比較項目限制酶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形成產(chǎn)物黏性末端或平末端形成重組DNA分子新的DNA分子形成單鏈DNA2.限制酶：(1)識別序列的特點：呈現(xiàn)堿基互補對稱，無論是奇數(shù)個堿基還是偶數(shù)個堿基，都可以找到一條中心軸線，如，以中心線為軸，兩側堿基互補對稱；以為軸，兩側堿基互補對稱。(2)切割后末端的種類：3.限制酶和DNA連接酶的作用關系：(1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。(2)原核生物限制酶不切割自身DNA的緣由是不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。(3)DNA連接酶起作用時，不須要模板，但DNA聚合酶起作用時須要模板。4.載體：(1)條件與目的：條件目的穩(wěn)定并能復制目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴大有一個至多個限制酶切割位點可攜帶多個或多種外源基因具有特別的標記基因便于重組DNA的鑒定和選擇(2)作用。①作為運載工具，將目的基因轉移到宿主細胞內。②利用它在宿主細胞內對目的基因進行大量復制?！靖呖季尽炕蚬こ滩僮骰竟ぞ叩奈鍌€易錯點(1)在切割目的基因和載體時一般要求用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。(2)將一個基因從DNA分子上切割下來，須要切兩處，同時產(chǎn)生4個黏性末端。(3)不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同，同一個DNA分子用不同的限制酶切割，產(chǎn)生的黏性末端一般不相同。(4)限制酶切割位點應位于標記基因之外，不能破壞標記基因，以便進行檢測。(5)基因工程中的載體與細胞膜上物質運輸?shù)妮d體不同?；蚬こ讨械妮d體是DNA分子，能將目的基因導入受體細胞內；膜載體是蛋白質，與細胞膜的通透性有關。【典例】(2024·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粒重組后導入大腸桿菌細胞中進行了表達。該探討除證明白質?？梢宰鳛檩d體外，還證明白____________________________________(答出兩點即可)。

(2)體外重組的質?？赏ㄟ^Ca2+參加的_________方法導入大腸桿菌細胞；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導入宿主細胞，在細菌、心肌細胞、葉肉細胞中，可作為重組噬菌體宿主細胞的是_______________。

(3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細胞內表達時，表達出的蛋白質可能會被降解。為防止蛋白質被降解，在試驗中應選用________________的大腸桿菌作為受體細胞，在蛋白質純化的過程中應添加_____________________的抑制劑。

【解析】(1)體外重組的質粒進入受體細胞才能使子代細胞具有目的基因，故體外重組的質粒，必需可以進入受體細胞。目的基因是具有遺傳效應的DNA片段，必需可在原核細胞中表達才能使受體細胞獲得新性狀。(2)外源基因導入微生物受體細胞的方法是先用Ca2+處理大腸桿菌，使其成為感受態(tài)細胞，然后讓重組表達載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞混合，在肯定溫度下促進感受態(tài)細胞汲取DNA分子，完成轉化過程。噬菌體屬于特地侵染細菌的病毒，而心肌細胞和葉肉細胞均屬于真核細胞，故可作為重組噬菌體宿主細胞的是細菌。(3)由于大腸桿菌細胞內含有可以分解目的基因表達的蛋白質的酶，故試驗中須要選用蛋白酶缺陷型的大腸桿菌，蛋白質純化時須要抑制蛋白酶的活性。答案：(1)體外重組的質粒可以進入受體細胞；真核生物基因可在原核細胞中表達(2)轉化外殼蛋白(或噬菌體蛋白)細菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶(1)載體上的標記基因一般是抗生素抗性基因。受體細胞應沒有(填“有”或“沒有”)反抗相關抗生素的實力。(2)題中能否把核糖體蛋白基因整合到線粒體DNA或葉綠體DNA上？為什么？提示：不能。假如把核糖體蛋白基因整合到線粒體DNA或葉綠體DNA上，由于細胞分裂可能導致核糖體蛋白基因丟失，無法穩(wěn)定遺傳。(2024·全國卷Ⅲ)圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性核酸內切酶的識別序列與切割位點，圖(b)為某種表達載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點是唯一的)。依據(jù)基因工程的有關學問，回答下列問題：(1)經(jīng)BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以與上述表達載體被_________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，不能在宿主細胞中表達目的基因產(chǎn)物的有_______，不能表達的緣由是____

____________________________。

(3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶，常見的有________________和_____________，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是_________。

【解題指南】(1)圖示信息：圖(a)中三種酶的識別序列，圖(b)中終止子、啟動子、圖c中目的基因的插入位置。(2)關鍵學問：只有兩種限制性核酸內切酶剪切時識別的序列相同時，才能被DNA連接酶連接；啟動子是啟動目的基因轉錄的，終止子終止轉錄過程，插入二者之間的目的基因才能正常表達。【解析】本題主要考查限制性核酸內切酶和DNA連接酶的作用及基因表達載體的構建。(1)BamHⅠ和Sau3AⅠ的共同識別序列是—GATC—，二者切割形成的黏性末端相同，可以被DNA連接酶連接。(2)在基因表達載體中，啟動子應位于目的基因的前端，終止子應位于目的基因的后端，這樣目的基因才能順當?shù)剞D錄并完成翻譯過程，即順當表達，圖中所示甲、丙均不符。(3)常見的DNA連接酶有T4DNA連接酶和E·coliDNA連接酶，T4DNA連接酶既能連接黏性末端，又能連接平末端。答案：(1)Sau3AⅠ兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端(2)甲和丙甲中目的基因插入在啟動子的上游，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錄(其他合理答案亦可)(3)E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶T4DNA連接酶限制酶的選擇技巧(1)依據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點確定限制酶的種類。①應選擇切割位點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ。②不能選擇切割位點位于目的基因內部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaⅠ。(2)依據(jù)質粒的特點確定限制酶的種類。①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一樣，以確保產(chǎn)生相同的黏性末端。②質粒作為載體必需具備標記基因等，所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結構，如圖乙中限制酶SmaⅠ會破壞標記基因；假如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，若丟失的片段含復制原點區(qū)，則切割重組后的片段進入受體細胞后不能自主復制。③為避開目的基因和質粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可運用不同的限制酶切割目的基因和質粒，如圖甲也可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質粒上也有這兩種酶的切割位點)。【加固訓練】1.(2024·全國卷Ⅰ)某一質粒載體如圖所示，外源DNA插入Ampr或Tetr中會導致相應的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質粒載體用BamHⅠ酶切后，與用BamHⅠ酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進行連接反應，用得到的混合物干脆轉化大腸桿菌，結果大腸桿菌有的未被轉化，有的被轉化。被轉化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質粒載體、含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌。回答下列問題：(1)質粒載體作為基因工程的工具，應具備的基本條件有______________________(答出兩點即可)。而作為基因表達載體，除滿意上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。

(2)假如用含有氨芐青霉素的培育基進行篩選，在上述四種大腸桿菌細胞中，未被轉化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的，其緣由是____________；并且_________和____________________的細胞也是不能區(qū)分的，其緣由是___________________________________。在上述篩選的基礎上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌單菌落，還需運用含有_____________的固體培育基。(3)基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA復制所需的原料來自_________。【解題指南】解答本題的關鍵有兩點：(1)理解基因工程中載體的特點。(2)熟識導入重組質粒的微生物的篩選方法?！窘馕觥勘绢}考查基因工程的相關學問。(1)質粒被選為基因工程的載體是因為：具有一個或多個限制酶切點；具有自我復制實力；帶有標記基因；對宿主細胞無害。(2)未被轉化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞都不能在含有氨芐青霉素的培育基上生長，故這兩種不行區(qū)分。含有質粒載體和含有插入了目的基因的重組質粒的細胞在含有氨芐青霉素的培育基上都能生長，這兩種也不行區(qū)分。因目的基因插入位點在四環(huán)素抗性基因上，四環(huán)素抗性基因被破壞，在獲得的單個菌落中各挑取少許分別接種到含有四環(huán)素的培育基上，不能生長的為要篩選的菌落，即含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌。(3)噬菌體營寄生生活，能利用宿主細胞內的原料和場所進行自身DNA的復制和蛋白質的合成。答案：(1)能自我復制、具有標記基因(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培育基上均不生長含有質粒載體含有插入了目的基因的重組質粒(或含有重組質粒)二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培育基上均能生長四環(huán)素(3)受體細胞2.利用基因工程技術培育轉基因抗凍番茄，該過程須要用多種限制酶，如圖依次表示EcoRⅠ、SmaⅠ、NaeⅠ三種限制酶的識別序列及切割位點，

請回答：(1)上述限制酶在特定位點切割DNA，其實質是斷開DNA分子每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的_________，切割后產(chǎn)生了_________末端。(2)利用EcoRⅠ和NaeⅠ酶切得到某種魚的抗凍蛋白基因，可與被EcoRⅠ和SamⅠ酶切后的質粒連接成重組質粒，緣由是____________________________。(3)重組質粒導入番茄后，欲檢測抗凍蛋白基因是否轉錄出mRNA，需利用_________作探針。(4)利用抗凍蛋白制備出相應的_________，然后進行抗原—抗體雜交，視察到雜交帶出現(xiàn)，尚不足以確定轉基因抗凍番茄培育是否勝利。因此，還應將轉基因番茄_________，以確定其耐寒實力是否提高?！窘馕觥?1)限制酶能夠識別雙鏈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核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，產(chǎn)生黏性末端和平末端。(2)EcoRⅠ酶切出黏性末端，SmaⅠ和NaeⅠ酶切出平末端，利用EcoRⅠ和NaeⅠ酶切得到某種魚的抗凍蛋白基因，可與被EcoRⅠ和SmaⅠ酶切后的質粒連接成重組質粒，緣由是相同的黏性末端之間可以連接，且不同的平末端之間也可以連接。(3)欲檢測目的基因是否轉錄出mRNA，需利用標記的含有目的基因的DNA片段作探針，進行核酸分子雜交，若出現(xiàn)雜交帶，說明目的基因轉錄出了mRNA。(4)利用抗凍蛋白制備出相應的抗體，然后進行抗原—抗體雜交，視察到雜交帶出現(xiàn)，尚不足以確定轉基因抗凍番茄培育是否勝利。因此還應進行個體生物學水平的鑒定，將轉基因番茄置于寒冷環(huán)境中培育，以確定其耐寒實力是否提高。答案：(1)磷酸二酯鍵黏性末端和平(2)相同的黏性末端之間可以連接，且不同的平末端之間也可以連接(3)標記的含有目的基因的DNA片段(或“標記的抗凍蛋白基因”或“標記的含有目的基因的DNA單鏈”)(4)抗體置于寒冷環(huán)境中培育(或進行個體水平檢測或進行抗凍試驗)

考點二基因工程的基本操作程序1.目的基因的提?。?.基因表達載體的構建：(1)基因表達載體的組成及作用：(2)基因表達載體的構建過程：3.將目的基因導入受體細胞：生物種類植物動物微生物常用方法農桿菌轉化法顯微注射技術感受態(tài)細胞法受體細胞體細胞受精卵原核細胞轉化過程將目的基因插入Ti質粒的T-DNA上→轉入農桿菌→導入植物細胞→整合到受體細胞的染色體DNA上→表達將含有目的基因的表達載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動物Ca2+處理細胞→感受態(tài)細胞→重組表達載體DNA分子與感受態(tài)細胞混合→感受態(tài)細胞汲取DNA分子4.目的基因的檢測與鑒定：【高考警示】基因工程操作程序易錯點剖析(1)基因表達載體≠載體：基因表達載體與載體相比增加了目的基因。(2)目的基因的插入位點不是隨意的：基因表達須要啟動子與終止子的調控，所以目的基因應插入啟動子與終止子之間的部位，若目的基因插入啟動子內部，啟動子將失去原功能。(3)啟動子≠起始密碼子，終止子≠終止密碼子：啟動子和終止子位于DNA片段上，分別限制轉錄過程的啟動和終止；起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別限制翻譯的啟動和終止。(4)切割目的基因和載體并非只能用同一種限制酶。假如用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同時，在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來。【典例】(2024·全國卷Ⅰ)基因工程中可以通過PCR技術擴增目的基因?；卮鹣铝袉栴}。(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?；蛭膸彀╛__________和_________。

(2)生物體細胞內的DNA復制起先時，解開DNA雙鏈的酶是___________。在體外利用PCR技術擴增目的基因時，使反應體系中的模板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___________。

(3)目前在PCR反應中運用Taq酶而不運用大腸桿菌DNA聚合酶的主要緣由是_____________________。

【解析】(1)基因文庫包括基因組文庫和部分基因文庫(cDNA文庫)，前者包括一種生物的全部基因，后者只包括一種生物的部分基因。(2)體內進行DNA復制時，須要解旋酶和DNA聚合酶，解旋酶可以打開雙鏈之間的氫鍵，DNA聚合酶可以催化磷酸二酯鍵的形成。在體外進行PCR擴增時，利用高溫變性即加熱至90～95℃，破壞雙鏈之間的氫鍵，使DNA成為單鏈。解旋酶和高溫處理都破壞了DNA雙鏈中堿基對之間的氫鍵。(3)由于在PCR過程中，須要不斷地變更溫度，該過程中涉及較高溫度處理，大腸桿菌DNA聚合酶在高溫處理下會變性失活，因此PCR過程中須要用耐高溫的Taq酶催化。答案：(1)基因組文庫cDNA文庫(2)解旋酶加熱至90～95℃氫鍵(3)Taq酶熱穩(wěn)定性高，而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活(2024·全國卷Ⅱ)某種熒光蛋白(GFP)在紫外光或藍光激發(fā)下會發(fā)出綠色熒光，這一特性可用于檢測細胞中目的基因的表達。某科研團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)，并將其插入質粒P0，構建了真核表達載體P1，其部分結構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?；卮鹣铝袉栴}：(1)據(jù)圖推斷，該團隊在將甲插入質粒P0時，運用了兩種限制酶，這兩種酶是___________。運用這兩種酶進行酶切是為了保證_________，也是為了保證_______________。

(2)將P1轉入體外培育的牛皮膚細胞后，若在該細胞中視察到了綠色熒光，則說明L1基因在牛的皮膚細胞中完成了___________和_____________過程。

(3)為了獲得含有甲的牛，該團隊須要做的工作包括：將能夠產(chǎn)生綠色熒光細胞的_______________移入牛的________________中、體外培育、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胞中，某同學用PCR方法進行鑒定，在鑒定時應分別以該牛不同組織細胞中的_________(填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”)作為PCR模板。

【解析】(1)將甲插入質粒P0時，為了保證甲(L1-GFP融合基因)的完整性，應當選擇E1和E4兩種酶切割，并且把目的基因插入啟動子和終止子之間，從而使其能在受體細胞中表達。(2)在牛皮膚細胞中視察到了綠色熒光表明基因已表達，而基因的表達包括轉錄和翻譯兩個過程。(3)由(4)題意可知，獲得含有L1-GFP融合基因(甲)的牛為克隆牛，須要用核移植技術，即將能夠產(chǎn)生綠色熒光細胞的細胞核移入去核卵母細胞中。(4)檢測甲是否存在于牛的不同組織細胞中，可以采納PCR技術擴增，再用DNA分子雜交技術來檢測，PCR技術中模板是DNA，并不是RNA。答案：(1)E1和E4甲的完整甲與載體正確連接(2)轉錄翻譯(3)細胞核去核卵母細胞(4)核DNA“三三一一法”解決基因工程基本操作程序問題三辨：辨別限制酶的種類、識別序列和切割位點。在切割目的基因和載體時，一般用同一種限制酶切割，也可用不同的限制酶切割。三找：找出標記基因、目的基因及其插入位點。一般來說，質粒中至少有一個標記基因，如抗生素抗性基因。明確目的基因的插入位點是在標記基因內部，還是在標記基因之外。一析：分析目的基因插入質粒后是否破壞了標記基因。假如質粒中有一個標記基因，插入目的基因后不能破壞標記基因；假如質粒中有兩個標記基因，則需看標記基因中是否有插入位點，假如某一標記基因中有插入位點，則目的基因插入質粒后該標記基因被破壞。一判：推斷目的基因是否導入受體細胞的方法。一般用含有某種抗生素的培育基培育受體菌，假如有兩種抗生素抗性基因，還需推斷用哪一種抗生素來檢測?！炯庸逃柧殹?.(2024·全國卷Ⅰ)真核生物基因中通常有內含子，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含子對應的RNA序列的機制。已知在人體中基因A(有內含子)可以表達出某種特定蛋白(簡稱蛋白A)。回答下列問題：(1)某同學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胞卻未得到蛋白A，其緣由是____________________________________。(2)若用家蠶作為表達基因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，其緣由是____________________________。(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。(4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測物質是___________________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化試驗為證明DNA是遺傳物質做出了重要貢獻，也可以說是基因工程的先導。假如說他們的工作為基因工程理論的建立供應了啟示，那么，這一啟示是_____________________。

【解析】本題主要考查了基因工程的相關學問。(1)人體基因A有內含子，將獲得的基因A導入大腸桿菌中，經(jīng)過轉錄得到含有內含子的mRNA，因為大腸桿菌沒有真核生物所具有的切除內含子對應的RNA序列的機制。內含子部分對應的mRNA序列阻斷了蛋白A的合成。(2)若用家蠶作為表達基因A的受體，選用昆蟲病毒作為載體，不選用噬菌體作載體的緣由是噬菌體的宿主細胞是細菌，噬菌體不能侵染家蠶。(3)大腸桿菌是原核生物，原核生物作為受體細胞，有以下優(yōu)點：結構簡潔、繁殖速度快、簡潔培育等。(4)要檢測基因A是否翻譯出蛋白A，最精確的方法是利用蛋白A的抗體，因抗體具有特異性，一種抗體只能與特定的蛋白質結合，可依據(jù)蛋白A抗體的雜交狀況來推斷是否合成了蛋白A。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化試驗中將一種生物個體的DNA轉移到了另一種生物個體中，并表達合成了相應的蛋白質。答案：(1)基因A有內含子，在大腸桿菌中，其初始轉錄產(chǎn)物中與內含子對應的RNA序列不能被切除，無法表達出蛋白A(2)噬菌體噬菌體的宿主是細菌，而不是家蠶(3)繁殖快，簡潔培育(4)蛋白A的抗體(5)DNA可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體2.(2024·全國卷Ⅱ)幾丁質是很多真菌細胞壁的重要成分，幾丁質酶可催化幾丁質水解。通過基因工程將幾丁質酶基因轉入植物體內，可增加其抗真菌病的實力?；卮鹣铝袉栴}：(1)在進行基因工程操作時，若要從植物體中提取幾丁質酶的mRNA，常選用嫩葉而不選用老葉作為試驗材料，緣由是__________________________。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胞中表達，須要通過質粒載體而不能干脆將目的基因導入受體細胞，緣由是____________________________________(答出兩點即可)。(4)當幾丁質酶基因和質粒載體連接時，DNA連接酶催化形成的化學鍵是_____________。(5)若獲得的轉基因植株(幾丁質酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的實力沒有提高，依據(jù)中心法則分析，其可能的緣由是____________________________________。

【解析】(1)嫩葉相對于老葉，細胞壁較薄，較易裂開，簡潔提取幾丁質酶的mRNA；由于RNA酶可降解RNA，提取RNA時，提取液中應添加RNA酶抑制劑，以防止所提取的RNA降解。(2)以mRNA為模板、4種脫氧核苷酸為原料，在逆轉錄酶的作用下，依據(jù)堿基互補配對原則，mRNA可通過逆轉錄合成cDNA。(3)目的基因中缺乏表達所須要的復制原點、啟動子等，而質粒載體中含有，為了使目的基因在受體細胞中表達，應將目的基因與質粒載體形成重組質粒，導入受體細胞。(4)DNA連接酶可將同種限制酶切割產(chǎn)生的末端連接起來，復原被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(5)幾丁質酶基因整合到植物基因組中，但植物抗真菌病的實力沒有提高，說明幾丁質酶基因在植物細胞中未表達。依據(jù)中心法則可知，基因表達包括轉錄和翻譯兩個過程，可能是目的基因的轉錄或翻譯過程異樣導致目的基因在受體細胞中未表達，進而導致植物抗真菌病的實力沒有提高。答案：(1)嫩葉組織細胞易裂開防止RNA降解(2)在逆轉錄酶的作用下，以mRNA為模板依據(jù)堿基互補配對的原則可以合成cDNA(3)目的基因無復制原點；目的基因無表達所需的啟動子(4)磷酸二酯鍵(5)目的基因的轉錄或翻譯異樣3.(2024·全國卷Ⅲ)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列由序列甲的部分片段組成，如圖1所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)現(xiàn)要通過基因工程的方法獲得蛋白乙，若在啟動子的下游干脆接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，則所構建的表達載體轉入宿主細胞后不能翻譯出蛋白乙，緣由是____________________________。(2)某同學在用PCR技術獲得DNA片段B或D的過程中，在PCR反應體系中加入了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淋巴細胞增殖的作用，某同學做了如下試驗：將肯定量的含T淋巴細胞的培育液平均分成四組，其中三組分別加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一組作為比照，培育并定期檢測T淋巴細胞濃度，結果如圖2。①由圖2可知：當細胞濃度達到a時，添加蛋白乙的培育液中T淋巴細胞濃度不再增加，此時若要使T淋巴細胞接著增殖，可采納的方法是____________________________。細胞培育過程中，培育箱中通常要維持肯定的CO2濃度，CO2的作用是____。②僅依據(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淋巴細胞增殖的效果?！窘馕觥?1)編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)轉錄后的mRNA無起始密碼子AUG或GUG，無法進行翻譯，所以不能翻譯出蛋白乙。(2)用PCR技術獲得DNA片段B或D的過程中，在PCR反應體系中加入序列甲作為模板，加入4種脫氧核苷酸作為合成DNA的原料。(3)①細胞培育過程中會出現(xiàn)貼壁生長、接觸抑制現(xiàn)象，可采納胰蛋白酶處理，進行傳代培育。細胞培育過程中，培育箱中CO2的作用是維持培育液肯定的pH。②依據(jù)圖1、圖2可知，蛋白乙促進T淋巴細胞增殖的效果最好，與編碼蛋白甲和乙的DNA序列相比，編碼蛋白丙的序列缺少C片段，蛋白丙缺少C片段所編碼的肽段，促進T淋巴細胞增殖的效果最差。答案：(1)編碼乙的DNA序列中無起始密碼子對應的堿基序列，轉錄出的mRNA無起始密碼子(2)模板脫氧核苷酸(3)①進行細胞傳代培育維持培育液的pH②C考點三基因工程的應用和蛋白質工程1.基因工程的應用：(1)乳腺生物反應器。①優(yōu)點：產(chǎn)量高、質量好、成本低、易提取等。②操作過程：獲得目的基因→構建基因表達載體→顯微注射導入哺乳動物受精卵中→形成早期胚胎→將胚胎移植到母體動物子宮內→發(fā)育成轉基因動物→在雌性個體中目的基因表達，從分泌的乳汁中提取所需蛋白質。(2)基因工程藥品。①生產(chǎn)方式：利用基因工程培育“工程菌”來生產(chǎn)藥品。a.“工程菌”：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達的菌類細胞株系，如含有人胰島素基因的大腸桿菌菌株、含有抗蟲基因的土壤農桿菌菌株等。b.用基因工程生產(chǎn)的藥品，從化學成分上分析都應當是蛋白質類。②成果：生產(chǎn)出細胞因子、抗體、疫苗、激素等。(3)基因治療與基因診斷：基因治療基因診斷原理基因重組及基因表達DNA分子雜交方法將正?；驅氩∪梭w內，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，以達到治療疾病的目的制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合分析雜交帶狀況，推斷患者是否出現(xiàn)了基因異樣或攜帶病原體進展臨床試驗臨床應用2.蛋白質工程與基因工程：(1)區(qū)分：項目蛋白質工程基因工程過程預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推想應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列獲得目的基因→構建基因表達載體→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定實質定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質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)品結果可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(2)聯(lián)系。①蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延長出來的其次代基因工程。②基因工程中所利用的某些酶須要通過蛋白質工程進行修飾、改造。【高考警示】突破基因工程應用的五個易錯點(1)農桿菌轉化法原理：農桿菌在自然條件下易感染雙子葉植物和裸子植物，并將其Ti質粒上的T-DNA轉移并整合到受體細胞染色體DNA上。(2)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類細胞株系一般稱為“工程菌”，如含有人干擾素基因的酵母菌。而青霉素是由人工誘變后的高產(chǎn)青霉菌產(chǎn)生的，不是通過基因工程改造的工程菌產(chǎn)生的。(3)用基因工程生產(chǎn)的藥品，從化學成分上分析都應當是蛋白質類。(4)動物基因工程的實施主要是為了改善畜產(chǎn)品的品質，不是為了產(chǎn)生體型巨大的個體。(5)并非全部個體都可作為乳腺生物反應器，制備乳腺生物反應器通常是針對雌性個體進行的操作。【典例】(2024·全國卷Ⅱ)已知生物體內有一種蛋白質(P)，該蛋白質是一種轉運蛋白，由305個氨基酸組成。假如將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，變更后的蛋白質(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}：(1)從上述資料可知，若要變更蛋白質的功能，可以考慮對蛋白質的_________進行改造。

(2)以P基因序列為基礎，獲得P1基因的途徑有修飾_________基因或合成_________基因。所獲得的基因表達時是遵循中心法則的，中心法則的全部內容包括_________的復制，以及遺傳信息在不同分子之間的流淌，即：____

________________________________。

(3)蛋白質工程也被稱為其次代基因工程，其基本途徑是從預期蛋白質功能動身，通過_________和_________，進而確定相對應的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質，之后還須要對蛋白質的生物_________進行鑒定。

【解析】本題考查蛋白質工程和中心法則的相關內容。(1)蛋白質P1是由蛋白質P變更了兩個氨基酸序列得到的，故若要變更蛋白質的功能，可以考慮對蛋白質的氨基酸序列進行改造。(2)P1基因可以在P基因的基礎上經(jīng)修飾改造而成，也可以依據(jù)氨基酸序列用化學方法合成。中心法則的內容為：，包括DNA的復制，RNA的復制，遺傳信息由DNA→RNA、由RNA→DNA、由RNA→蛋白質五個過程。(3)蛋白質工程的基本途徑是：從預期的蛋白質功能動身→設計預期的蛋白質結構→推想應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列(基因)。該基因表達后得到相應蛋白質，蛋白質是否符合我們的設計要求，還須要進一步對蛋白質的生物功能進行檢測與鑒定。答案：(1)氨基酸序列(或結構)(2)PP1DNA和RNA(或遺傳物質)DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(或轉錄、逆轉錄、翻譯)(3)設計蛋白質的結構推想氨基酸序列功能(1)上題中與P相比，P1結構發(fā)生變更的干脆緣由是肽鏈中氨基酸的種類和排列依次發(fā)生了變更。(2)蛋白質工程操作的對象是基因(填“基因”或“蛋白質”)，理由是基因限制蛋白質的合成，通過改造基因達到對蛋白質改造的目的。(2024·海南高考)人的T細胞可以產(chǎn)生某種具有臨床價值的蛋白質(Y)，該蛋白質由一條多肽鏈組成。目前可以利用現(xiàn)代生物技術生產(chǎn)Y?；卮鹣铝袉栴}。(1)若要獲得Y的基因，可從人的T細胞中提取_____作為模板，在___________催化下合成cDNA，再利用_____________技術在體外擴增獲得大量Y的基因。

(2)將目的基因導入植物細胞常用的方法是農桿菌轉化法。若將上述所得Y的基因插入農桿菌Ti質粒上的_______中，得到含目的基因的重組Ti質粒，則可用農桿菌轉化法將該基因導入某種植物的葉肉細胞中。若該葉肉細胞經(jīng)培育、篩選等得到了能穩(wěn)定表達Y的愈傷組織，則說明Y的基因已經(jīng)____。

(3)自然的Y通常須要在低溫條件下保存。假設將Y的第6位氨基酸甲變更為氨基酸乙可提高其熱穩(wěn)定性，若要依據(jù)蛋白質工程的原理對Y進行改造以提高其熱穩(wěn)定性，詳細思路是________________________。

【解析】(1)若要獲得Y的基因，可從人的T細胞中提取mRNA作為模板，在逆轉錄酶催化下合成cDNA，再利用PCR技術在體外擴增獲得大量Y的基因。(2)將目的基因導入植物細胞常用的方法是農桿菌轉化法。若將上述所得Y的基因插入農桿菌Ti質粒上的T-DNA中，若該葉肉細胞經(jīng)培育、篩選等得到了能穩(wěn)定表達Y的愈傷組織，則說明Y的基因已經(jīng)勝利表達。(3)若要依據(jù)蛋白質工程的原理對Y進行改造以提高其熱穩(wěn)定性，詳細思路是先找到第6位氨基酸中的堿基所在的基因位置，參照密碼子表，將第6位氨基酸甲的堿基替換為氨基酸乙的堿基，就能完成對自然的Y的改造。答案：(1)mRNA逆轉錄酶PCR(2)T-DNA整合到葉肉細胞染色體DNA上(3)找到第6位氨基酸中的堿基所在的基因位置，參照密碼子表，將第6位氨基酸甲的堿基替換為氨基酸乙的堿基基因工程和蛋白質工程的推斷方法(1)從對基因的操作方法上推斷：假如僅將基因用限制酶從DNA片段中切割下來，沒有經(jīng)過對編碼蛋白序列進行修飾、加工，或僅對其調控序列進行加工，則屬于基因工程；假如將目的基因經(jīng)過了一些實質性的改造，如對編碼蛋白序列進行了堿基替換或增加或去除了某幾個堿基，則屬于蛋白質工程。(2)從目的基因的合成方式上推斷：基因工程和蛋白質工程都可以反轉錄合成目的基因，或依據(jù)蛋白質的氨基酸序列先合成mRNA，再合成基因。假如合成時mRNA或氨基酸序列沒有經(jīng)過改造，則為基因工程技術；假如mRNA或氨基酸序列經(jīng)過了改造，或mRNA或氨基酸序列是依據(jù)蛋白質預期的功能人工設計的，則為蛋白質工程技術。(3)從合成的蛋白質種類上推斷：假如合成的蛋白質是自然蛋白質，則是基因工程；假如合成的蛋白質和自然蛋白質有差異，甚至是自然界中所沒有的，則為蛋白質工程?！炯庸逃柧殹?.(2024·天津高考)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獲得重組HSA(rHSA)的兩條途徑。(1)為獲得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，采納PCR技術擴增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結合模板的位置及擴增方向，請用箭頭在方框內標出另一條引物的位置及擴增方向。(2)啟動子通常具有物種及組織特異性，構建在水稻胚乳細胞內特異表達rHSA的載體，須要選擇的啟動子是_______(填寫字母，單選)。A.人血細胞啟動子 B.水稻胚乳細胞啟動子C.大腸桿菌啟動子 D.農桿菌啟動子(3)利用農桿菌轉化水稻受體細胞的過程中，需添加酚類物質，其目的是

____________________。(4)人體合成的初始HSA多肽，須要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結構才能有活性。與途徑Ⅱ相比，選擇途徑Ⅰ獲得rHSA的優(yōu)勢是____。

(5)為證明rHSA具有醫(yī)用價值，須確認rHSA與_______的生物學功能一樣?！窘忸}指南】解答本題的關鍵有三點：(1)駕馭用PCR技術擴增HSA基因的方法，明確引物的作用。(2)理解酚類物質在農桿菌轉化過程中的作用。(3)明確膜系統(tǒng)在蛋白質加工過程中的作用?！窘馕觥勘绢}主要考查基因工程的基本操作步驟和基因工程的應用等相關學問。(1)合成總cDNA須要提取細胞中的全部mRNA，再通過逆轉錄過程獲得。采納PCR技術擴增HSA基因時，兩條引物分別與每條模板鏈的3′端結合，擴增的方向相反。(2)因為啟動子通常具有物種及組織特異性，所以在水稻胚乳細胞內特異表達rHSA時，須要選擇水稻胚乳細胞的啟動子。(3)農桿菌轉化水稻受體細胞的過程中，酚類物質可以吸引農桿菌移向水稻受體細胞，有利于目的基因的轉移。(4)水稻是具有生物膜系統(tǒng)的真核生物，水稻細胞能對初始rHSA多肽進行高效加工，而大腸桿菌是原核生物，原核細胞中沒有內質網(wǎng)、高爾基體等具膜結構的細胞器，不能對初始rHSA多肽進行高效加工。(5)為證明rHSA具有醫(yī)用價值，須確認rHSA與自然的HSA生物學功能一樣。答案：(1)總RNA(或mRNA)(2)B(3)吸引農桿菌移向水稻受體細胞，有利于目的基因勝利轉化(4)水稻是真核生物，具有膜系統(tǒng)，能對初始rHSA多肽進行高效加工(5)HSA2.我國科學家獨立研制的輪狀病毒疫苗對嬰幼兒感染性腹瀉有很好的預防效果。輪狀病毒是RNA病毒，表面的E蛋白為主要抗原，下面介紹疫苗生產(chǎn)的有關過程，回答下列問題：(1)用輪狀病毒的抗原E蛋白獲得E基因(目的基因)的過程須要借助_________工程，構建完整的表達載體必須要含有_________和目的基因等結構。(2)生產(chǎn)疫苗時可用微生物做受體細胞，則應采納Ca2+處理微生物細胞，使受體細胞處于________，從而將表達載體導入受體細胞；疫苗藥物生產(chǎn)也可用乳腺生物反應器，導入目的基因的方法應采納_________法。

(3)對健康嬰幼兒進行該傳染病免疫預防時，可選用基因工程生產(chǎn)的_________作疫苗。對該傳染病疑似患者確診時，可以從疑似患者體內分別出病毒，與________比較；或用_________進行特異性結合檢測。【解析】(1)蛋白質工程的基本途徑之一是依據(jù)中心法則逆推以確定目的基因的堿基序列，因此用輪狀病毒的抗原E蛋白獲得E基因(目的基因)的過程須要借助蛋白質工程?；虮磉_載體的組成包括復制原點、啟動子、目的基因、標記基因和終止子等結構。(2)將目的基因導入微生物細胞常用感受態(tài)轉化法，即用Ca2+處理微生物細胞，使受體細胞處于易于汲取四周環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)，從而將表達載體導入受體細胞；將目的基因導入動物細胞常用顯微注射法。(3)對健康嬰幼兒進行該傳染病免疫預防時，可選用基因工程生產(chǎn)的E蛋白作疫苗。對該傳染病疑似患者確診時，可以從疑似患者體內分別出病毒，與已知病毒進行核酸序列比較；或采納抗原—抗體雜交法，即用抗E蛋白的抗體進行特異性結合檢測。答案：(1)蛋白質啟動子、終止子、復制原點、標記基因(2)感受態(tài)顯微注射(3)E蛋白已知病毒進行核酸序列抗E蛋白的抗體考點四DNA的粗提取與鑒定1.基本原理：(1)DNA的粗提?。孩僭恚豪肈NA與RNA、蛋白質和脂質等在理化性質方面的差異，提取DNA，去除其他成分。②DNA與蛋白質在物理、化學性質方面的差異：比較項目DNA蛋白質溶解性2mol/LNaCl溶液中溶解析出0.14mol/LNaCl溶液中析出溶解酒精溶液中析出溶解耐受性蛋白酶無影響水解高溫80℃以上變性不能忍受60～80℃的高溫(2)DNA的鑒定：DNA+二苯胺藍色。2.主要步驟及留意事項：【高考警示】DNA的粗提取與鑒定的“兩個”提示(1)提取DNA不能用哺乳動物成熟的紅細胞作為試驗材料，因為哺乳動物成熟的紅細胞無細胞核，提取不到DNA。(2)進行DNA粗提取與鑒定試驗時，為了防止DNA分子斷裂，應當加入洗滌劑和食鹽后進行輕緩、充分地攪拌和研磨?！镜淅?2024·鄭州模擬)如圖表示以雞血為試驗材料進行DNA的粗提取與鑒定的操作程序，請分析回答問題。(1)步驟一中，向雞血細胞液中加入_______并攪拌，可使雞血細胞裂開。

(2)步驟二：過濾后收集含有DNA的_______。

(3)步驟三、四的操作原理是________________________________________。步驟四通過向溶液中加入_______調整NaCl溶液物質的量濃度為_______mol/L時，DNA將會析出，過濾去除溶液中的雜質。

(4)步驟七：向步驟六過濾后的_______中，加入與濾液等體積的冷卻的____________________________，靜置2～3min，溶液中會出現(xiàn)_______色絲狀物，這就是粗提取的DNA。

(5)步驟八：DNA遇_______試劑，沸水浴加熱5min，冷卻后，溶液呈_______色。

【解析】(1)步驟一中加入蒸餾水的目的是使紅細胞裂開，釋放出核物質。(2)步驟二過濾后收集含有核物質的濾液。(3)由于DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，所以通過限制NaCl溶液的濃度可以分別溶解DNA和析出DNA，并且對DNA進行提純；步驟四加入蒸餾水的目的是漸漸稀釋NaCl溶液，使其物質的量濃度達到0.14mol/L，這時DNA在NaCl溶液中溶解度最低，可以析出DNA。(4)DNA不溶于酒精，某些蛋白質可以溶于酒精，這樣可以進一步提純DNA。(5)鑒定DNA的方法是用二苯胺試劑，在沸水浴加熱條件下，假如變藍色，證明是DNA。答案：(1)蒸餾水(2)濾液(3)DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，通過限制NaCl溶液的濃度去除雜質蒸餾水0.14(4)濾液體積分數(shù)為95%的酒精白(5)二苯胺藍(1)上題圖中操作步驟二后過濾，應取濾液，緣由是DNA主要存在于濾液中，黏稠物中主要為裂開的細胞膜等物質。(2)上題圖中操作步驟四后過濾，應取黏稠物，緣由是NaCl濃度降低，DNA析出。某生物愛好小組開展DNA粗提取的相關探究活動，詳細步驟如下：材料處理：稱取簇新的花菜、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的粗提?。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。其次步：先向6只小燒杯中分別注入10mL濾液，再加入20mL體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒緩緩地沿一個方向攪拌，使絲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溶液溶解上述絲狀物。DNA的檢測：在上述第三步所用試管中各加入4mL二苯胺試劑，混合勻稱后，置于沸水中加熱5min，待試管冷卻后比較溶液顏色的深淺，結果如下表：材料保存溫度花菜辣椒蒜黃20℃++++++-20℃+++++++++注：“+”越多表示藍色越深。分析上述試驗過程，回答下列問題：(1)該探究性試驗課題的名稱是

__________________________________。

(2)其次步中“緩緩地”攪拌，這是為了削減_____________________。

(3)依據(jù)試驗結果，得出結論并分析。①結論1：與20℃相比，相同試驗材料在-20℃條件下保存，DNA的提取量較多。結論2：

____________________________________________________。

②針對結論1，請給出合理的說明：

____________________________。

(4)氯仿密度大于水，與水和DNA均不相溶，能使蛋白質變性沉淀，且對DNA影響微小。為了進一步提高粗提取時DNA的純度，依據(jù)氯仿的特性，在第三步的基礎上接著操作的步驟是

____________________________，

然后用體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液使DNA析出?！窘馕觥?1)據(jù)題意，該探究試驗的自變量是試驗材料的種類和保存溫度，因變量是DNA提取量，則該探究性試驗課題的名稱是探究不同材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響。(2)攪拌過程中經(jīng)常會發(fā)生DNA的斷裂，因此該步驟須要“緩緩地”進行。(3)①據(jù)表分析不同自變量條件下的因變量狀況，可得結論2：等質量的不同試驗材料，在相同的保存溫度下，從蒜黃中提取的DNA量最多。②低溫使相關酶的活性受到抑制，從而降低了DNA的降解速率，使DNA提取量增多。(4)依據(jù)氯仿的理化性質，可將氯仿與提取液充分混合，靜置后吸取上清液，再用體積分數(shù)為95%的冷酒精使DNA析出，從而純化DNA。答案：(1)探究不同試驗材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響(2)DNA斷裂(3)①等質量的不同試驗材料，在相同的保存溫度下，從蒜黃中提取的DNA量最多②低溫抑制了相關酶的活性，DNA的降解速率