（全國(guó)通用版）2019版高考生物一輪復(fù)習(xí) 選考部分 現(xiàn)代生物科技專題學(xué)案

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1、 選考部分 現(xiàn)代生物科技專題 第1講 基因工程 ——————突破點(diǎn)(一)　基因工程的操作工具—————— (2016·全國(guó)卷Ⅰ)某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)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(zhì)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(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌。結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。回答下列問(wèn)題：

2、(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有__________________________________(答出兩點(diǎn)即可)，而作為基因表達(dá)載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動(dòng)子和終止子。 (2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是______________________________________________；并且__________________________和____________________的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是 ____________________

3、____________________________________________________。 在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落，還需使用含有______________的固體培養(yǎng)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(fù)制所需的原料來(lái)自________________。 解析：(1)質(zhì)粒作為載體，應(yīng)具備的基本條件有：有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA片段(基因)插入其中；在受體細(xì)胞中能自我復(fù)制，或能整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制；有特殊的標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇等。(2)在培養(yǎng)

4、基中加入氨芐青霉素進(jìn)行篩選，其中未被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌，因不含氨芐青霉素抗性基因而都不能在此培養(yǎng)基上存活，二者不能區(qū)分。含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌中都含有氨芐青霉素抗性基因，都能在此培養(yǎng)基上存活，二者也不能區(qū)分。若要將含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌進(jìn)一步篩選出來(lái)，還需要使用含有四環(huán)素的固體培養(yǎng)基。(3)某些噬菌體經(jīng)改造后作為載體，導(dǎo)入受體細(xì)胞后，其DNA復(fù)制所需的原料來(lái)自受體細(xì)胞。 答案：(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因(答出兩點(diǎn)即可) (2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長(zhǎng)　含有質(zhì)粒載體　含有插入了目的

5、基因的重組質(zhì)粒(或答含有重組質(zhì)粒)　二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長(zhǎng)　四環(huán)素　(3)受體細(xì)胞 1．與DNA有關(guān)的酶的比較 比較項(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(duì) 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 DNA 2.載體上標(biāo)記基因的標(biāo)記原理 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(méi)有抵抗相關(guān)抗

6、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： 1．限制性核酸內(nèi)切酶Mun Ⅰ和限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)分別是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如圖表示四種質(zhì)粒和目的基因，其中箭頭所指部位為限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)，質(zhì)粒的陰影部分表示標(biāo)記基因。適于作為圖示目的基因載體的質(zhì)粒是(　　) 解析：選A　由圖可知，質(zhì)粒B上無(wú)標(biāo)記基因，不適合作為載體；質(zhì)粒C和D的標(biāo)記基因上都有限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)；只有質(zhì)

7、粒A上既有標(biāo)記基因，且EcoRⅠ的切割位點(diǎn)不在標(biāo)記基因上。 2．(2016·全國(guó)卷Ⅲ)圖(a)中的三個(gè)DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列與切割位點(diǎn)，圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點(diǎn)是唯一的)。 ↓　　　　　　　　↓　　　　　　　↓ ——GAATTC——　——GGATCC——　——GATC—— ——CTTAAG——　——CCTAGG——　——CTAG—— 　　　　 ↑　　　　　　　↑　　　　　　　↑ 圖(a) 圖(b) 根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問(wèn)題： (1)經(jīng)BamHⅠ酶切后

8、得到的目的基因可以與上述表達(dá)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(dá)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(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有________，不能表達(dá)的原因是_______________________

9、____________________________________。 圖(c) (3)DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段連接起來(lái)的酶，常見(jiàn)的有________________和________________，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是______________。 解析：(1)由題圖可知，BamHⅠ和Sau3AⅠ兩種限制性內(nèi)切酶的共同識(shí)別序列是，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此經(jīng)BamHⅠ酶切得到的目的基因可以與圖(b)所示表達(dá)載體被Sau3AⅠ酶切后的產(chǎn)物連接。(2)在基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子應(yīng)位于目的基因的首端，終止子應(yīng)位于目的基因的尾端，這樣目的基因才能順利地

10、轉(zhuǎn)錄，再完成翻譯過(guò)程。圖中甲所示的目的基因插入在啟動(dòng)子的上游，丙所示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(zhuǎn)錄，因此目的基因不能表達(dá)。(3)常見(jiàn)的DNA連接酶有E·coli DNA連接酶和T4DNA連接酶，其中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(dòng)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(zhuǎn)錄　(3)E·coli DNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶 —————突破點(diǎn)(二)　基因工程的基本操作程序——(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P203)—

11、——— 1．PCR技術(shù)的原理和反應(yīng)過(guò)程 (1)PCR原理 DNA復(fù)制原理，即： (2)PCR反應(yīng)過(guò)程 過(guò)程 說(shuō)明 圖解 變性 溫度上升到90_℃左右，雙鏈DNA解聚為單鏈 復(fù)性 溫度下降到55_℃左右，兩種引物通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)與兩條單鏈DNA結(jié)合 延伸 溫度上升到72 ℃左右，Taq酶從引物起始合成互補(bǔ)鏈，可使新鏈由5′端向3′端延伸 (3)結(jié)果：上述三步反應(yīng)完成后，一個(gè)DNA分子就變成了兩個(gè)DNA分子，隨著重復(fù)次數(shù)的增多，DNA分子以2n的形式增加。PCR的反應(yīng)過(guò)程都是在PCR擴(kuò)增儀中完成的。 2．基因工程的基本操作程序 (1)獲

12、取目的基因的方法 ①?gòu)幕蛭膸?kù)中獲取；②利用PCR技術(shù)擴(kuò)增；③通過(guò)化學(xué)方法人工合成。 (2)基因表達(dá)載體的組成 目的基因 能夠控制特定性狀 啟動(dòng)子 RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄 終止子 RNA聚合酶脫離部位，終止轉(zhuǎn)錄 標(biāo)記基因 鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因 (3)目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法 受體細(xì)胞類型 方法 植物細(xì)胞 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法 動(dòng)物細(xì)胞 顯微注射法(注射到受精卵內(nèi)) 微生物細(xì)胞 感受態(tài)細(xì)胞法(Ca2＋處理法) (4)目的基因檢測(cè)與鑒定的方法 　(2017·全國(guó)卷Ⅱ)幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成

13、分，幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過(guò)基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)，可增強(qiáng)其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)在進(jìn)行基因工程操作時(shí)，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(shí)驗(yàn)材料，原因是__________________________。提取RNA時(shí)，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________________________________________________________________________ ____________________

14、____________________________________________________。 (3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過(guò)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(diǎn)即可)。 (4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時(shí)，DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是__________________。 (5)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(méi)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

15、相比，嫩葉組織細(xì)胞易破碎，容易提取到幾丁質(zhì)酶的mRNA。提取RNA時(shí)，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA為材料獲得cDNA的原理是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則可以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過(guò)質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，原因是目的基因無(wú)復(fù)制原點(diǎn)且目的基因無(wú)表達(dá)所需的啟動(dòng)子。(4)DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵。(5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株不具備所期望的性狀表現(xiàn)，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常。 答案：(1)嫩葉組織細(xì)胞易破碎　防止RNA降解　 (2)

16、在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則可以合成cDNA　(3)目的基因無(wú)復(fù)制原點(diǎn)；目的基因無(wú)表達(dá)所需啟動(dòng)子　(4)磷酸二酯鍵　 (5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 1．四種獲取目的基因方法的比較 方法 從基因文庫(kù)中獲取 人工合成 從基因組文 庫(kù)中獲取 從部分基因文 庫(kù)，如cDNA 文庫(kù)中獲取 化學(xué) 合成法 反轉(zhuǎn) 錄法 過(guò)　　程 2.選擇限制酶的兩個(gè)依據(jù) 選擇依據(jù) 內(nèi)容 根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點(diǎn)確定限制酶的種類 ①應(yīng)選擇切割位點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶，不能選擇切割位點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲

17、可選擇PstⅠ，不能選擇SmaⅠ； ②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，如圖甲也可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切割位點(diǎn)) 根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類 ①切割質(zhì)粒和目的基因的限制酶一致，以確保產(chǎn)生相同的黏性末端； ②質(zhì)粒上有標(biāo)記基因等，所選限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu)。如圖乙中選SmaⅠ會(huì)破壞標(biāo)記基因； ③如果所選限制酶的切割位點(diǎn)不只一個(gè)，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復(fù)制起點(diǎn)區(qū)，則切割重組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制 1．(2014·重慶高考)如圖為利用基因工程培育抗

18、蟲(chóng)植物的示意圖。以下相關(guān)敘述，正確的是(　　) A．②的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶參與 B．③侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒整合到④的染色體上 C．④的染色體上若含抗蟲(chóng)基因，則⑤就表現(xiàn)出抗蟲(chóng)性狀 D．⑤只要表現(xiàn)出抗蟲(chóng)性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異 解析：選D　構(gòu)建重組質(zhì)粒需要用到限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，不需要DNA聚合酶。含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒的T-DNA整合到受體細(xì)胞的染色體上，而不是重組Ti質(zhì)粒整合到受體細(xì)胞的染色體上。導(dǎo)入受體細(xì)胞的目的基因表達(dá)后，轉(zhuǎn)基因植株方能表現(xiàn)出相應(yīng)性狀，若目的基因在受體細(xì)胞中不表達(dá)，轉(zhuǎn)基因植株不能表現(xiàn)出相

19、應(yīng)性狀。⑤表現(xiàn)出抗蟲(chóng)性狀則表明該植株細(xì)胞發(fā)生了基因重組，基因重組是可遺傳變異。 2．(2016·天津高考)人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價(jià)值，只能從人血漿中制備。下圖是以基因工程技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑。 (1)為獲取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，使用PCR技術(shù)擴(kuò)增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結(jié)合模板的位置及擴(kuò)增方向，請(qǐng)用箭頭在方框內(nèi)標(biāo)出另一條引物的位置及擴(kuò)增方向。 (2)啟動(dòng)子通常具有物種及組織特異性，構(gòu)建在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA的載體，需要選擇的啟動(dòng)子是________(填寫(xiě)字母，單選

20、)。 A．人血細(xì)胞啟動(dòng)子　 B．水稻胚乳細(xì)胞啟動(dòng)子 C．大腸桿菌啟動(dòng)子 D．農(nóng)桿菌啟動(dòng)子 (3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞的過(guò)程中，需添加酚類物質(zhì)，其目的是________________________________________________________________________。 (4)人體合成的初始HSA多肽，需要經(jīng)過(guò)膜系統(tǒng)加工形成正確空間結(jié)構(gòu)才有活性。與途徑Ⅱ相比，選擇途徑Ⅰ獲取rHSA的優(yōu)勢(shì)是________________________________________________________________________ _____

21、___________________。 (5)為證明rHSA具有醫(yī)用價(jià)值，須確認(rèn)rHSA與______的生物學(xué)功能一致。 解析：(1)要想合成總cDNA，需要采集人的血液獲得總RNA。由于DNA的復(fù)制只能從脫氧核苷酸單鏈的5′端向3′端延伸，因而引物均應(yīng)結(jié)合在DNA單鏈的3′端，而DNA的兩條鏈反向平行，由此可以確定引物在另一條脫氧核苷酸單鏈的位置和方向。(2)若要從水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)獲得目的產(chǎn)物，需要控制該目的基因只在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)表達(dá)。由題干中的信息“啟動(dòng)子通常具有物種及組織特異性”可知，此處需要選擇水稻胚乳細(xì)胞啟動(dòng)子。(3)酚類物質(zhì)能吸引農(nóng)桿菌，因此在水稻受體細(xì)胞中添加該類物質(zhì)，能吸引

22、農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有利于目的基因的成功轉(zhuǎn)化。(4)途徑Ⅰ和Ⅱ的主要區(qū)別是途徑Ⅰ的受體細(xì)胞是真核細(xì)胞，途徑Ⅱ的受體細(xì)胞是原核細(xì)胞。由于人體合成的初始HSA多肽需要經(jīng)膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才有生物活性，所以選擇途徑Ⅰ獲取rHSA更具有優(yōu)勢(shì)。(5)rHSA是基因工程的產(chǎn)物，其是否具有醫(yī)用價(jià)值，還需要在個(gè)體水平上進(jìn)一步確認(rèn)其與HSA的生物學(xué)功能是否一致。 答案：(1)總RNA(或mRNA) (2)B　(3)吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化　(4)水稻是真核生物，具有膜系統(tǒng)，能對(duì)初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工　(5)HSA ———————————突破點(diǎn)(三)　蛋白質(zhì)

23、工程—————— (2015·全國(guó)卷Ⅱ)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，由305個(gè)氨基酸組成。如果將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，改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對(duì)蛋白質(zhì)的_________________________________________________________________進(jìn)行改造。 (2)以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得P1基因的途徑有修飾________基因或合成________基因。所獲得

24、的基因表達(dá)時(shí)是遵循中心法則的，中心法則的全部?jī)?nèi)容包括________的復(fù)制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動(dòng)，即：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過(guò)_______________________________________________________

25、_________________ 和______________，進(jìn)而確定相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對(duì)蛋白質(zhì)的生物________進(jìn)行鑒定。 解析：(1)從題中所述資料可知，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后，該蛋白質(zhì)的功能發(fā)生了改變，此過(guò)程是通過(guò)對(duì)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸序列進(jìn)行改造，進(jìn)而改變了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而改變了蛋白質(zhì)的功能。(2)在蛋白質(zhì)工程中，目的基因可以以P基因序列為基礎(chǔ)，對(duì)生物體內(nèi)原有P基因進(jìn)行修飾，也可以通過(guò)人工合成法合成新的P1基因。中心法則的內(nèi)容如圖所示： 由圖可知，中心法則的全部?jī)?nèi)

26、容包括：DNA以自身為模板進(jìn)行的復(fù)制，DNA通過(guò)轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后RNA通過(guò)翻譯將遺傳信息表達(dá)成蛋白質(zhì)；在某些病毒中RNA可自我復(fù)制(如煙草花葉病毒等)，在某些病毒中能以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA(如HIV)，這是對(duì)中心法則的補(bǔ)充。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是預(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(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)，經(jīng)過(guò)該過(guò)程得到的蛋白質(zhì)，需要對(duì)其生物功能進(jìn)行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。 答案：(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(合理即可)　(2)P　P1　DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)

27、　(3)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)　推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列　功能 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較 蛋白質(zhì)工程 基因工程 區(qū)　別 過(guò)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(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)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(cè)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，以獲得人類所需的類型或生物產(chǎn)品 結(jié)果 可生產(chǎn)自然界沒(méi)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(lái)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(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)

28、行修飾、改造 1．(2013·廣東高考)從某海洋動(dòng)物中獲得一基因，其表達(dá)產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強(qiáng)的多肽P1。目前在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是(　　) A．合成編碼目的肽的DNA片段 B．構(gòu)建含目的肽DNA片段的表達(dá)載體 C．依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計(jì)多條模擬肽 D．篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽 解析：選C　該基因的表達(dá)產(chǎn)物多肽P1的抗菌性和溶血性均很強(qiáng)，要研發(fā)出抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物，首先應(yīng)根據(jù)P1的氨基酸序列設(shè)計(jì)模擬肽，再構(gòu)建相應(yīng)的DNA片段。 2．胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會(huì)堆積在皮下，要經(jīng)過(guò)較

29、長(zhǎng)的時(shí)間才能進(jìn)入血液，而進(jìn)入血液的胰島素又容易分解，因此，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)速效胰島素的生產(chǎn)過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問(wèn)題： (1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是________________________________________________________________________。 (2)通過(guò)DNA合成而形成的新基因應(yīng)與________結(jié)合后轉(zhuǎn)移到________________________________________________________________________ 中才能得

30、到準(zhǔn)確表達(dá)。 (3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有______________、______________和發(fā)酵工程。 (4)圖中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的合成的基本思路是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)蛋白質(zhì)工程首先要根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，因此，題

31、圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是預(yù)期胰島素的功能。(2)合成的目的基因應(yīng)與載體結(jié)合，構(gòu)建基因表達(dá)載體后導(dǎo)入受體細(xì)胞中才能表達(dá)。(3)利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)速效胰島素，需合成新的胰島素基因，改造好的目的基因需要通過(guò)基因工程來(lái)生產(chǎn)基因產(chǎn)物，并在生產(chǎn)中要借助工程菌，所以還需要發(fā)酵過(guò)程，因此，此過(guò)程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程、發(fā)酵工程。(4)由新的胰島素模型到構(gòu)建新的胰島素基因，其基本思路是根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來(lái)合成新的胰島素基因。 答案：(1)胰島素的預(yù)期功能　(2)載體　大腸桿菌等受體細(xì)胞　(3)蛋白質(zhì)工程　基因工程　(4)根據(jù)新的胰島素

32、中氨基酸的序列，推測(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀合成新的胰島素基因 3．(2018·大慶質(zhì)檢)鐮刀型細(xì)胞貧血癥是一種單基因遺傳病，患者的血紅蛋白分子β-肽鏈第6位氨基酸谷氨酸被纈氨酸代替，導(dǎo)致功能異常。回答下列問(wèn)題： (1)異常血紅蛋白的氨基酸序列改變的根本原因是編碼血紅蛋白基因的______________序列發(fā)生改變。 (2)將正常的血紅蛋白基因?qū)牖颊叩墓撬柙煅杉?xì)胞中，可以合成正常的血紅蛋白達(dá)到治療的目的。此操作____________(填“屬于”或“不屬于”)蛋白質(zhì)工程，理由是該操作________________________。 (3)用基因工程方法制

33、備血紅蛋白時(shí)，可先提取早期紅細(xì)胞中的________，以其作為模板，在________酶的作用下反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。cDNA與載體需在限制酶和________酶的作用下，構(gòu)建基因表達(dá)載體，導(dǎo)入受體菌后進(jìn)行表達(dá)。 (4)檢測(cè)受體菌是否已合成血紅蛋白，可從受體菌中提取________，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行______________雜交，若出現(xiàn)雜交帶，則表明該受體菌已合成血紅蛋白。 解析：(1)編碼血紅蛋白的基因中堿基對(duì)的替換導(dǎo)致編碼的氨基酸種類改變。(2)蛋白質(zhì)工程通過(guò)基因修飾或基因合成，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新蛋白質(zhì)。(3)因血紅蛋白基因只在早期紅細(xì)胞中表達(dá)，所以可從其中提取mRNA，以

34、mRNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。構(gòu)建基因表達(dá)載體需要限制酶和DNA連接酶。(4)目的基因是否表達(dá)可以通過(guò)從受體菌中提取蛋白質(zhì)，進(jìn)行抗原—抗體雜交實(shí)驗(yàn)加以判斷。 答案：(1)堿基對(duì)(或脫氧核苷酸) (2)不屬于　沒(méi)有對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造(或沒(méi)有對(duì)基因進(jìn)行修飾) (3)mRNA(或RNA)　逆轉(zhuǎn)錄　DNA連接 (4)蛋白質(zhì)　抗原—抗體 [課堂小結(jié)·握主干]　 建知識(shí)體系(填一填) 記核心要點(diǎn)(背一背) [填空]①限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)　②DNA連接酶?、蹚幕蛭膸?kù)中獲取?、芑虮磉_(dá)載體的構(gòu)建 1.啟動(dòng)子≠起始密碼子，終止子≠終止密碼子

35、(1)啟動(dòng)子和終止子位于DNA片段上，分別控制轉(zhuǎn)錄過(guò)程的啟動(dòng)和終止。 (2)起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別控制翻譯過(guò)程的啟動(dòng)和終止。 2．基因工程的基本操作程序 (1)目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)子與終止子之間的部位。 (2)基因工程操作過(guò)程中，只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒(méi)有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象。 (3)標(biāo)記基因用于篩選、檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，常見(jiàn)的標(biāo)記基因有抗生素抗性基因、發(fā)光基因(表達(dá)產(chǎn)物為帶顏色的物質(zhì))等。 (4)一般情況下，用一種或兩種限制酶切割質(zhì)粒和含有目的基因的片段，避免質(zhì)粒和質(zhì)粒之間、目的基因和目的基因之間的連接。 3．基因工程的應(yīng)用 (1)用基

36、因工程生產(chǎn)的藥品，從化學(xué)成分上分析都應(yīng)該是蛋白質(zhì)類。 (2)實(shí)施動(dòng)物基因工程主要是為了改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)。 (3)制備乳腺生物反應(yīng)器通常是針對(duì)雌性個(gè)體進(jìn)行的操作。 [課后跟蹤檢測(cè)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 一、選擇題 1．據(jù)圖所示，下列有關(guān)工具酶功能的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．限制性內(nèi)切酶可以切斷a處 B．DNA聚合酶可以連接a處 C．解旋酶可以使b處解開(kāi) D．DNA連接酶可以連接c處 解析：選D　限制性內(nèi)切酶切割DNA分子時(shí)破壞的是DNA鏈中的磷酸二酯鍵，如圖中a處。DNA聚合酶是將單個(gè)核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羥基

37、上，形成磷酸二酯鍵，因此，DNA聚合酶可以連接a處。解旋酶解開(kāi)堿基對(duì)之間的氫鍵，即使b處解開(kāi)。DNA連接酶連接的是兩個(gè)相鄰的脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖，形成磷酸二酯鍵，如a處；而圖示的c處連接的是同一個(gè)脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖。 2．(2017·北京高考)為了增加菊花花色類型，研究者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1)，擬將其與質(zhì)粒(圖2)重組，再借助農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花中。下列操作與實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟环氖?　　) A．用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ和連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒 B．用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織，將C基因?qū)爰?xì)胞 C．在培養(yǎng)基中添加卡那霉素，篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞 D．用分子雜交

38、方法檢測(cè)C基因是否整合到菊花染色體上 解析：選C　目的基因C和質(zhì)粒都有可被EcoRⅠ切割的酶切位點(diǎn)，另外需要DNA連接酶將切好的目的基因和質(zhì)粒連接起來(lái)；愈傷組織全能性較高，是理想的植物受體細(xì)胞，將目的基因?qū)胫参锸荏w細(xì)胞的方法通常為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；質(zhì)粒中含有潮霉素抗性基因，因此選擇培養(yǎng)基中應(yīng)該加入潮霉素；使用分子雜交方法可檢測(cè)目的基因是否整合到受體染色體上。 3．科學(xué)家已能運(yùn)用基因工程技術(shù)，讓羊合成并由乳腺分泌抗體，下列相關(guān)敘述正確的是(　　) ①該技術(shù)將導(dǎo)致定向變異?、贒NA連接酶把目的基因與載體黏性末端的堿基對(duì)連接起來(lái)?、鄣鞍踪|(zhì)中的氨基酸序列可為合成目的基因提供資料?、苁芫咽抢硐氲氖?/p>

39、體 A．①②③④　　　　 B．①③④ C．②③④ D．①②④ 解析：選B　基因工程可將控制特定性狀的外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞，從而定向改造生物的性狀，而且操作過(guò)程不受親緣關(guān)系遠(yuǎn)近的制約，即克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。在基因工程操作程序中，DNA連接酶只能催化斷開(kāi)的DNA雙鏈重新形成磷酸二酯鍵。由蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可推知相應(yīng)的mRNA中核苷酸序列，進(jìn)而可推測(cè)相應(yīng)基因中核苷酸排序，從而可以用化學(xué)合成方法人工合成目的基因。轉(zhuǎn)基因羊的乳腺細(xì)胞及全身所有的組織細(xì)胞均來(lái)自受精卵的有絲分裂，遺傳物質(zhì)都與受精卵完全相同，而受精卵體積較大，操作較容易，也能保障發(fā)育成的個(gè)體所有細(xì)胞都含有外源基因。 4．北

40、極比目魚(yú)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(guò)程示意圖，有關(guān)敘述正確的是(　　) A．過(guò)程①獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚(yú)基因組測(cè)序 B．將多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)依次相連形成能表達(dá)的新基因，不能得到抗凍性增強(qiáng)的抗凍蛋白 C．過(guò)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(cè)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因是否存在及其是否完全表達(dá) 解析：選B　過(guò)程①中通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄法獲得的目的基因，可用于基因工程，但該目的基因不存在內(nèi)含子和非編碼序列，因此不能用于比目魚(yú)的基

41、因組測(cè)序；將多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)相連形成的能表達(dá)的新基因可能不再是抗凍基因；利用農(nóng)桿菌的目的是將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞，而不是篩選重組質(zhì)粒；應(yīng)用DNA探針技術(shù)可以檢測(cè)受體細(xì)胞中是否成功導(dǎo)入了目的基因，但不能檢測(cè)目的基因是否完全表達(dá)。 5．合成人鼠嵌合抗體屬于蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)中的(　　) A．對(duì)已知蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行少數(shù)氨基酸替換 B．對(duì)不同來(lái)源的蛋白質(zhì)進(jìn)行拼接組裝 C．設(shè)計(jì)制造自然界中全新的蛋白質(zhì) D．把兩種不同的蛋白質(zhì)組裝成一種蛋白質(zhì)分子 解析：選B　人鼠嵌合抗體是由鼠抗體中的可變區(qū)與人抗體中的恒定區(qū)組裝拼接而成的，是將兩種不同來(lái)源的蛋白質(zhì)分子進(jìn)行拼接后形成的嵌合抗體。由于形成的融合蛋

42、白質(zhì)具有兩種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，所以能表現(xiàn)兩種蛋白質(zhì)的特性。 二、非選擇題 6．(2018·河北質(zhì)檢)下面是大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)都是________，二者還具有其他共同點(diǎn)，如①________________，②____________(寫(xiě)出兩條即可)。 (2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為，則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為_(kāi)_________________；可使用______________把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為_(kāi)____________________________

43、___________________________________________， 其作用是________________________________________________________________________。 (4)下列常在基因工程中用作載體的是(　　) A．蘇云金芽孢桿菌抗蟲(chóng)基因 B．土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子 C．大腸桿菌的質(zhì)粒 D．動(dòng)物細(xì)胞的染色體 解析：(1)a代表的物質(zhì)是大型環(huán)狀DNA分子，質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核之外的小型環(huán)狀DNA分子，兩者都能自我復(fù)制，并儲(chǔ)存遺傳信息。(2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端和目的基因切

44、割末端之間能夠發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)，則可使用DNA連接酶將它們連接在一起。(3)質(zhì)粒DNA分子上的氨芐青霉素抗性基因可以作為標(biāo)記基因，標(biāo)記基因便于對(duì)重組DNA進(jìn)行鑒定和篩選。(4)常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。 答案：(1)DNA　能夠自我復(fù)制　具有遺傳特性 (2)　DNA連接酶　(3)標(biāo)記基因　供重組DNA的鑒定和選擇　(4)C 7．(2016·江蘇高考)下表是幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中標(biāo)注了相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)，其中切割位點(diǎn)相同的酶不重復(fù)標(biāo)注。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： 限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ HindⅢ 識(shí)別序

45、 列及切 割位點(diǎn) G ↓ GATC C C CTAG ↑ G T ↓ GATC A A CTAG ↑ T ↓ GATC 　CTAG↑ A ↓ AGCT T T TCGA ↑ A 圖1 圖2 (1)用圖中質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒，應(yīng)選用__________________兩種限制酶切割，酶切后的載體和目的基因片段，通過(guò)______________作用后獲得重組質(zhì)粒。為了擴(kuò)增重組質(zhì)粒，需將其轉(zhuǎn)入處于________態(tài)的大腸桿菌。 (2)為了篩選

46、出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應(yīng)在篩選平板培養(yǎng)基中添加________，平板上長(zhǎng)出的菌落，常用PCR鑒定，所用的引物組成為圖2中________________________________________________________________________。 (3)若BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接，連接部位的6個(gè)堿基對(duì)序列為_(kāi)_______________________，對(duì)于該部位，這兩種酶________(填“都能”“都不能”或“只有一種能”)切開(kāi)。 (4)若用Sau3AⅠ切圖1質(zhì)粒最多可能獲得________種大小不同的DNA片段。 解析：(

47、1)基因工程中選擇合適的限制酶切割質(zhì)粒和目的基因時(shí)，應(yīng)保留目的基因和至少一個(gè)標(biāo)記基因結(jié)構(gòu)的完整性，即遵循“目的基因切兩側(cè)，標(biāo)記基因留一個(gè)”的基本原則，最好選擇切割產(chǎn)生不同末端的兩種限制酶同時(shí)切割質(zhì)粒和目的基因，以避免目的基因的反向插入帶來(lái)的不正常表達(dá)，因此據(jù)圖分析應(yīng)選擇的限制酶為BclⅠ和HindⅢ，切割后質(zhì)粒上保留的四環(huán)素抗性基因作為標(biāo)記基因。酶切后的載體和目的基因通過(guò)DNA連接酶的作用形成重組質(zhì)粒，重組質(zhì)粒需要導(dǎo)入Ca2＋處理后的處于感受態(tài)的大腸桿菌(處于感受態(tài)的大腸桿菌細(xì)胞膜的通透性大大增加，便于重組質(zhì)粒進(jìn)入)。(2)由上述分析可知，為了篩選出導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應(yīng)先配制含四環(huán)素的選

48、擇培養(yǎng)基，平板上長(zhǎng)出的菌落為導(dǎo)入普通質(zhì)粒或重組質(zhì)粒的大腸桿菌菌落，進(jìn)一步鑒定出導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌，可利用PCR擴(kuò)增的方式，結(jié)合電泳技術(shù)來(lái)分析處理。DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，在PCR過(guò)程中，當(dāng)引物與DNA母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合后，DNA聚合酶只能從引物的3′端延伸DNA鏈，因此應(yīng)選擇引物甲和引物丙。(3)因?yàn)锽clⅠ和BamHⅠ酶切產(chǎn)生的黏性末端相同，所以可以被DNA連接酶連接，連接部位的6個(gè)堿基對(duì)序列為，但是連接后形成的DNA中不再具有BclⅠ和BamHⅠ的識(shí)別序列，連接部位不能被這兩種酶切開(kāi)。(4)由表中限制酶識(shí)別序列和切割位點(diǎn)可知，能被限制酶BclⅠ和BamHⅠ切割的序列也能被Sa

49、u3AⅠ識(shí)別并切割，因此圖1質(zhì)粒上存在3個(gè)Sau3AⅠ的切割位點(diǎn)，若將3個(gè)切割位點(diǎn)之間的DNA片段分別編號(hào)為a、b和c，則完全酶切(3個(gè)切割位點(diǎn)均被切割)會(huì)產(chǎn)生3種大小的DNA片段，即為a、b和c；考慮只切1個(gè)切割位點(diǎn)，有三種情況，都產(chǎn)生一種大小的DNA片段，即大小均為a＋b＋c；考慮切2個(gè)切割位點(diǎn)，則會(huì)產(chǎn)生a＋b、c、a＋c、b、b＋c、a六種不同大小的DNA片段。綜上所述，若用Sau3AⅠ識(shí)別并切割圖1中質(zhì)粒，最多可獲得7種大小的DNA片段，即為a＋b＋c、a＋b、a＋c、b＋c、a、b、c。 答案：(1)BclⅠ和HindⅢ　DNA連接酶　感受　(2)四環(huán)素　引物甲和引物丙　(3)都不

50、能　(4)7 8．(2017·全國(guó)卷Ⅰ)真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒(méi)有，原核生物沒(méi)有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡(jiǎn)稱蛋白A)?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)某同學(xué)從人的基因組文庫(kù)中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A，其原因是________________________________________________________________________ _____________________________________________________________

51、___________ ________________________________________________________________________。 (2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體，在噬菌體和昆蟲(chóng)病毒兩種載體中，不選用________作為載體，其原因是__________________________________。 (3)若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。因?yàn)榕c家蠶相比，大腸桿菌具有____________________________________(答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。 (4)若要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測(cè)物質(zhì)是_____

52、_________(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(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，也可以說(shuō)是基因工程的先導(dǎo)，如果說(shuō)他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)人為真核生物，從人的基因組文庫(kù)中獲取的基因A含有內(nèi)含子，基因A

53、轉(zhuǎn)錄出的產(chǎn)物中有與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列。大腸桿菌為原核生物，沒(méi)有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制，因此以大腸桿菌作為受體細(xì)胞，不能切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列，無(wú)法表達(dá)出蛋白A。(2)噬菌體和動(dòng)物病毒均可作為基因工程的載體，但它們的宿主細(xì)胞不同。題中受體為家蠶，是一種昆蟲(chóng)，因此，選擇昆蟲(chóng)病毒作為載體，噬菌體的宿主是細(xì)菌，不適合作為該實(shí)驗(yàn)的載體。(3)大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)，因此，常作為基因工程的受體細(xì)胞。(4)常用抗原—抗體雜交的方法檢測(cè)目的基因是否表達(dá)，故能用于檢測(cè)蛋白A的物質(zhì)為蛋白A的抗體。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，S型菌的DN

54、A轉(zhuǎn)移到了R型菌體內(nèi)，其對(duì)基因工程理論的建立提供的啟示是DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體。 答案：(1)基因A有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列不能被切除，無(wú)法表達(dá)出蛋白A　(2)噬菌體　噬菌體的宿主是細(xì)菌，而不是家蠶　(3)繁殖快、容易培養(yǎng)　(4)蛋白A的抗體　(5)DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體 9．(2018·濰坊模擬)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問(wèn)題： (1)限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有______________和____________。 (2)質(zhì)粒載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下：

55、 AATTC……G G……CTTAA 為使載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點(diǎn)是________________________________________________________________________。 (3)按其來(lái)源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶。 (4)逆轉(zhuǎn)錄作用的模板是________，產(chǎn)物是________。若要在體外獲得大量逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用________技術(shù)。 (5)基因工程中除質(zhì)粒外，_

56、_______________________和__________________也可作為載體。 (6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)DNA分子經(jīng)限制性核酸內(nèi)切酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端兩種類型。(2)為使載體

57、與目的基因相連，應(yīng)使二者被切割后產(chǎn)生的末端相同，故用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割產(chǎn)生的末端必須與EcoR Ⅰ切割產(chǎn)生的末端相同。(3)根據(jù)酶的來(lái)源不同，DNA連接酶分為從大腸桿菌中分離得到的E·coli連接酶和T4 DNA連接酶。(4)以RNA為模板，合成DNA的過(guò)程稱為逆轉(zhuǎn)錄，若要體外獲得大量DNA分子，可以使用PCR技術(shù)。(5)在基因工程中，通常利用質(zhì)粒作為載體，另外λ噬菌體的衍生物和動(dòng)植物病毒也可作為載體。(6)大腸桿菌作為受體細(xì)胞時(shí)，常用Ca2＋處理，使之成為能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細(xì)胞。 答案：(1)黏性末端　平末端　(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同

58、(合理即可)　(3)E·coli　T4(4)mRNA(或RNA)　cDNA(或DNA)　PCR　(5)λ噬菌體的衍生物　動(dòng)植物病毒　(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱(合理即可) 10．(2018·云南民族中學(xué)摸底)多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果膠使細(xì)胞壁破損，成熟的番茄果實(shí)中，PG合成顯著增加，能使果實(shí)變紅變軟，但不利于保鮮。利用基因工程減少PG基因的表達(dá)，可延長(zhǎng)果實(shí)保質(zhì)期?？茖W(xué)家將PG基因反向接到Ti質(zhì)粒上，導(dǎo)入番茄細(xì)胞中，得到轉(zhuǎn)基因番茄，具體操作流程如圖。據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)提取目的基因： ①若已獲取PG的mRNA，可通過(guò)________獲取PG基因

59、。 ②在該基因上游加結(jié)構(gòu)A可確?；虻姆聪蜣D(zhuǎn)錄，結(jié)構(gòu)A上應(yīng)具有________結(jié)合位點(diǎn)。 ③重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到大腸桿菌中的目的是________________________________________________________________________。 (2)用含目的基因的農(nóng)桿菌感染番茄原生質(zhì)體后，可用含有________的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。培養(yǎng)24～48 h后取樣，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的蔗糖溶液中，通過(guò)觀察細(xì)胞的________________________________________________________________________ 來(lái)鑒別細(xì)胞壁是

60、否再生。 (3)由于導(dǎo)入的目的基因能轉(zhuǎn)錄出反義RNA，且能與__________________________互補(bǔ)結(jié)合，因此可抑制PG基因的正常表達(dá)。若轉(zhuǎn)基因番茄的保質(zhì)期比非轉(zhuǎn)基因番茄________，則可確定轉(zhuǎn)基因番茄培育成功。 (4)獲得的轉(zhuǎn)基因番茄產(chǎn)生的種子不一定保留目的基因，科研人員常采用__________________的方法使子代保持轉(zhuǎn)基因番茄的優(yōu)良性狀。 解析：(1)已獲取PG的mRNA，可通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄(反轉(zhuǎn)錄)的方法獲得目的基因。因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是mRNA，在轉(zhuǎn)錄時(shí)需要RNA聚合酶。將重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到大腸桿菌中的目的是大量復(fù)制目的基因。(2)由圖可知，重組質(zhì)粒中含卡那霉素抗性

61、基因而四環(huán)素抗性基因被破壞，故可用含卡那霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。植物細(xì)胞在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的蔗糖溶液中會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，可以用來(lái)鑒別細(xì)胞壁是否再生。(3)由以上分析可知，反義RNA與天然PG基因轉(zhuǎn)錄的mRNA互補(bǔ)結(jié)合，從而抑制翻譯過(guò)程。若轉(zhuǎn)基因番茄的保質(zhì)期比非轉(zhuǎn)基因番茄長(zhǎng)，則可肯定轉(zhuǎn)基因番茄培育成功。(4)獲得的轉(zhuǎn)基因番茄產(chǎn)生的種子不一定保留目的基因，植物組織培養(yǎng)屬于無(wú)性繁殖，能保持母本的優(yōu)良性狀，故科研人員常采用植物組織培養(yǎng)的方法使子代保持轉(zhuǎn)基因植物的優(yōu)良性狀。 答案：(1)①反轉(zhuǎn)錄　②RNA聚合酶?、凼鼓康幕螂S質(zhì)粒的復(fù)制而復(fù)制　(2)卡那霉素　是否發(fā)生質(zhì)壁分離　(3)天然PG 基因轉(zhuǎn)錄

62、的mRNA　長(zhǎng)　(4)無(wú)性繁殖(或植物組織培養(yǎng)) 11．糖尿病是近年來(lái)高發(fā)的“富貴病”，常見(jiàn)類型有遺傳型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。遺傳型糖尿病的主要病因之一是胰島受損?？蒲袡C(jī)構(gòu)作出如下設(shè)計(jì)：取糖尿病患者的細(xì)胞，將人的正常胰島素基因?qū)肫渲?，然后進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，誘導(dǎo)產(chǎn)生胰島組織，重新植入患者的胰島，使胰島恢復(fù)功能。Ⅱ型糖尿病需要注射胰島素治療。目前臨床使用的胰島素制劑注射120 min后才出現(xiàn)高峰，與人體生理狀態(tài)不符。科研人員通過(guò)一定的工程技術(shù)手段，將胰島素B鏈的28號(hào)和29號(hào)氨基酸互換，獲得了速效胰島素，速效胰島素已通過(guò)臨床試驗(yàn)。 (1)對(duì)遺傳型糖尿病進(jìn)行基因治療的方案中，胰島素基因稱為_(kāi)____

63、___，實(shí)驗(yàn)室中要先對(duì)該基因利用____________________________________________________________ 技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。將該基因?qū)胝＜?xì)胞所用的方法是________。 (2)對(duì)遺傳型糖尿病患者進(jìn)行治療的基因工程步驟中的核心步驟是________________________________________________________________________。 (3)科研人員利用蛋白質(zhì)工程合成速效胰島素，該技術(shù)的實(shí)驗(yàn)流程為： ,　 其中，流程A是____________，流程B是_____________________

64、___________________________________________________。 (4)與基因工程相比，蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因________或基因________，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行________，制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)生活需要。 解析：(1)根據(jù)題意，在進(jìn)行基因治療時(shí)，胰島素基因是目的基因，在體外條件下可利用PCR技術(shù)對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)增，在基因工程中將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞的常用方法是顯微注射法。(2)基因工程操作的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建。(3)根據(jù)蛋白質(zhì)工程的流程示意圖，可知整個(gè)流程是根據(jù)預(yù)期蛋白質(zhì)

65、的功能設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，然后推測(cè)相應(yīng)的氨基酸序列，并找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列，最后合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。(4)與基因工程相比，蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)生活需要。 答案：(1)目的基因　PCR　顯微注射法　(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(目的基因與運(yùn)載體結(jié)合)　(3)預(yù)期蛋白質(zhì)的功能　相應(yīng)的氨基酸序列　(4)修飾　合成　改造 第2講 細(xì)胞工程 ——————————突破點(diǎn)(一)　植物細(xì)胞工程—————— (2013·全國(guó)卷Ⅱ)甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥

66、用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時(shí)含有A和B的新型藥用植物。回答下列問(wèn)題： (1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用________酶和________酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的________，再用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)二者融合。形成的融合細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)形成________組織，然后經(jīng)過(guò)________形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 假設(shè)甲與乙有性雜交的后代是不育的，而上述雜種植株是可育的，造成這種差異的原因是_____________________________