（全國通用版）2019版高考生物一輪復習 選考部分 現(xiàn)代生物科技專題學案

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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(一)　基因工程的操作工具—————— (2016·全國卷Ⅰ)某一質粒載體如圖所示，外源DNA插入到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，用得到的混合物直接轉化大腸桿菌。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：

2、(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，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。 (2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)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，其原因是______________________________________________；并且__________________________和____________________的細胞也是不能區(qū)分的，其原因是 ____________________

3、____________________________________________________。 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復制所需的原料來自________________。 解析：(1)質粒作為載體，應具備的基本條件有：有一個至多個限制酶切割位點，供外源DNA片段(基因)插入其中；在受體細胞中能自我復制，或能整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進行同步復制；有特殊的標記基因，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行篩選，其中未被轉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。含有質粒載體的大腸桿菌和含有插入了目的基因的重組質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粒的大腸桿菌進一步篩選出來，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，導入受體細胞后，其DNA復制所需的原料來自受體細胞。 答案：(1)能自我復制、具有標記基因(答出兩點即可) (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　含有質粒載體　含有插入了目的

5、基因的重組質粒(或答含有重組質粒)　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　四環(huán)素　(3)受體細胞 1．與DNA有關的酶的比較 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 DNA 2.載體上標記基因的標記原理 載體上的標記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉入的受體細胞沒有抵抗相關抗

6、生素的能力。當含有抗生素抗性基因的載體進入受體細胞后，抗性基因在受體細胞內表達，使受體細胞能夠抵抗相應抗生素，所以在受體細胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以只保留轉入載體的受體細胞，原理如圖所示： 1．限制性核酸內切酶Mun Ⅰ和限制性核酸內切酶EcoRⅠ的識別序列及切割位點分別是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如圖表示四種質粒和目的基因，其中箭頭所指部位為限制性核酸內切酶的識別位點，質粒的陰影部分表示標記基因。適于作為圖示目的基因載體的質粒是(　　) 解析：選A　由圖可知，質粒B上無標記基因，不適合作為載體；質粒C和D的標記基因上都有限制性核酸內切酶的識別位點；只有質

7、粒A上既有標記基因，且EcoRⅠ的切割位點不在標記基因上。 2．(2016·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)。 ↓　　　　　　　　↓　　　　　　　↓ ——GAATTC——　——GGATCC——　——GATC—— ——CTTAAG——　——CCTAGG——　——CTAG—— 　　　　 ↑　　　　　　　↑　　　　　　　↑ 圖(a) 圖(b) 根據(jù)基因工程的有關知識，回答下列問題： (1)經(jīng)BamHⅠ酶切后

8、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________，不能表達的原因是_______________________

9、____________________________________。 圖(c) (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______________。 解析：(1)由題圖可知，BamHⅠ和Sau3AⅠ兩種限制性內切酶的共同識別序列是，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)所示表達載體被Sau3AⅠ酶切后的產(chǎn)物連接。(2)在基因表達載體中，啟動子應位于目的基因的首端，終止子應位于目的基因的尾端，這樣目的基因才能順利地

10、轉錄，再完成翻譯過程。圖中甲所示的目的基因插入在啟動子的上游，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錄，因此目的基因不能表達。(3)常見的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　(3)E·coli DNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶 —————突破點(二)　基因工程的基本操作程序——(對應學生用書P203)—

11、——— 1．PCR技術的原理和反應過程 (1)PCR原理 DNA復制原理，即： (2)PCR反應過程 過程 說明 圖解 變性 溫度上升到90_℃左右，雙鏈DNA解聚為單鏈 復性 溫度下降到55_℃左右，兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結合 延伸 溫度上升到72 ℃左右，Taq酶從引物起始合成互補鏈，可使新鏈由5′端向3′端延伸 (3)結果：上述三步反應完成后，一個DNA分子就變成了兩個DNA分子，隨著重復次數(shù)的增多，DNA分子以2n的形式增加。PCR的反應過程都是在PCR擴增儀中完成的。 2．基因工程的基本操作程序 (1)獲

12、取目的基因的方法 ①從基因文庫中獲?。虎诶肞CR技術擴增；③通過化學方法人工合成。 (2)基因表達載體的組成 目的基因 能夠控制特定性狀 啟動子 RNA聚合酶識別和結合的部位，驅動基因轉錄 終止子 RNA聚合酶脫離部位，終止轉錄 標記基因 鑒別受體細胞中是否含有目的基因 (3)目的基因導入受體細胞的方法 受體細胞類型 方法 植物細胞 農(nóng)桿菌轉化法、基因槍法、花粉管通道法 動物細胞 顯微注射法(注射到受精卵內) 微生物細胞 感受態(tài)細胞法(Ca2＋處理法) (4)目的基因檢測與鑒定的方法 　(2017·全國卷Ⅱ)幾丁質是許多真菌細胞壁的重要成

13、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，可增強其抗真菌病的能力。回答下列問題： (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實驗材料，原因是__________________________。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________________________________________________________________________ ____________________

14、____________________________________________________。 (3)若要使目的基因在受體細胞中表達，需要通過質粒載體而不能直接將目的基因導入受體細胞，原因是____________________________________(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

15、相比，嫩葉組織細胞易破碎，容易提取到幾丁質酶的mRNA。提取RNA時，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的原理是在逆轉錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補配對的原則可以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受體細胞中表達，需要通過質粒載體而不能直接將目的基因導入受體細胞，原因是目的基因無復制原點且目的基因無表達所需的啟動子。(4)DNA連接酶催化形成的化學鍵是磷酸二酯鍵。(5)若獲得的轉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錄或翻譯異常。 答案：(1)嫩葉組織細胞易破碎　防止RNA降解　 (2)

16、在逆轉錄酶的作用下，以mRNA為模板按照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啟動子　(4)磷酸二酯鍵　 (5)目的基因的轉錄或翻譯異常 1．四種獲取目的基因方法的比較 方法 從基因文庫中獲取 人工合成 從基因組文 庫中獲取 從部分基因文 庫，如cDNA 文庫中獲取 化學 合成法 反轉 錄法 過　　程 2.選擇限制酶的兩個依據(jù) 選擇依據(jù) 內容 根據(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，不能選擇切割位點位于目的基因內部的限制酶，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) 根據(jù)質粒的特點確定限制酶的種類 ①切割質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質粒上有標記基因等，所選限制酶盡量不要破壞這些結構。如圖乙中選SmaⅠ會破壞標記基因； ③如果所選限制酶的切割位點不只一個，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復制起點區(qū)，則切割重組后的片段進入受體細胞后不能自主復制 1．(2014·重慶高考)如圖為利用基因工程培育抗

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

19、應性狀。⑤表現(xiàn)出抗蟲性狀則表明該植株細胞發(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)用價值，只能從人血漿中制備。下圖是以基因工程技術獲取重組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，需要選擇的啟動子是________(填寫字母，單選

20、)。 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(nóng)桿菌啟動子 (3)利用農(nóng)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，需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確空間結構才有活性。與途徑Ⅱ相比，選擇途徑Ⅰ獲取rHSA的優(yōu)勢是________________________________________________________________________ _____

21、___________________。 (5)為證明rHSA具有醫(yī)用價值，須確認rHSA與______的生物學功能一致。 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，因而引物均應結合在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)若要從水稻胚乳細胞內獲得目的產(chǎn)物，需要控制該目的基因只在水稻胚乳細胞內表達。由題干中的信息“啟動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胞啟動子。(3)酚類物質能吸引農(nóng)桿菌，因此在水稻受體細胞中添加該類物質，能吸引

22、農(nóng)桿菌移向水稻受體細胞，有利于目的基因的成功轉化。(4)途徑Ⅰ和Ⅱ的主要區(qū)別是途徑Ⅰ的受體細胞是真核細胞，途徑Ⅱ的受體細胞是原核細胞。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構才有生物活性，所以選擇途徑Ⅰ獲取rHSA更具有優(yōu)勢。(5)rHSA是基因工程的產(chǎn)物，其是否具有醫(yī)用價值，還需要在個體水平上進一步確認其與HSA的生物學功能是否一致。 答案：(1)總RNA(或mRNA) (2)B　(3)吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細胞，有利于目的基因成功轉化　(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)HSA ———————————突破點(三)　蛋白質

23、工程—————— (2015·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。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(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，若要改變蛋白質的功能，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

24、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動，即：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)蛋白質工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預期蛋白質功能出發(fā)，通過_______________________________________________________

25、_________________ 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，之后還需要對蛋白質的生物________進行鑒定。 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，該蛋白質的功能發(fā)生了改變，此過程是通過對構成蛋白質的氨基酸序列進行改造，進而改變了蛋白質的結構，從而改變了蛋白質的功能。(2)在蛋白質工程中，目的基因可以以P基因序列為基礎，對生物體內原有P基因進行修飾，也可以通過人工合成法合成新的P1基因。中心法則的內容如圖所示： 由圖可知，中心法則的全部內

26、容包括：DNA以自身為模板進行的復制，DNA通過轉錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后RNA通過翻譯將遺傳信息表達成蛋白質；在某些病毒中RNA可自我復制(如煙草花葉病毒等)，在某些病毒中能以RNA為模板逆轉錄合成DNA(如HIV)，這是對中心法則的補充。(3)蛋白質工程的基本途徑是預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→合成DNA→表達出蛋白質，經(jīng)過該過程得到的蛋白質，需要對其生物功能進行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。 答案：(1)氨基酸序列(或結構)(合理即可)　(2)P　P1　DNA和RNA(或遺傳物質)　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(或轉錄、逆轉錄、翻譯)

27、　(3)設計預期的蛋白質的結構　推測應有的氨基酸序列　功能 蛋白質工程與基因工程的比較 蛋白質工程 基因工程 區(qū)　別 過程 預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列 獲取目的基因→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 聯(lián) 系 ①蛋白質工程是在基因工程基礎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工程進

28、行修飾、改造 1．(2013·廣東高考)從某海洋動物中獲得一基因，其表達產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強的多肽P1。目前在P1的基礎上研發(fā)抗菌性強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．構建含目的肽DNA片段的表達載體 C．依據(jù)P1氨基酸序列設計多條模擬肽 D．篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽 解析：選C　該基因的表達產(chǎn)物多肽P1的抗菌性和溶血性均很強，要研發(fā)出抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先應根據(jù)P1的氨基酸序列設計模擬肽，再構建相應的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，會堆積在皮下，要經(jīng)過較

29、長的時間才能進入血液，而進入血液的胰島素又容易分解，因此，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質工程設計速效胰島素的生產(chǎn)過程，請據(jù)圖回答有關問題： (1)構建新的蛋白質模型是蛋白質工程的關鍵，圖中構建新的胰島素模型的主要依據(jù)是________________________________________________________________________。 (2)通過DNA合成而形成的新基因應與________結合后轉移到________________________________________________________________________ 中才能得

30、到準確表達。 (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)蛋白質工程首先要根據(jù)人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行分子設計，因此，題

31、圖中構建新的胰島素模型的主要依據(jù)是預期胰島素的功能。(2)合成的目的基因應與載體結合，構建基因表達載體后導入受體細胞中才能表達。(3)利用蛋白質工程生產(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基因工程來生產(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)酵過程，因此，此過程涉及蛋白質工程、基因工程、發(fā)酵工程。(4)由新的胰島素模型到構建新的胰島素基因，其基本思路是根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來合成新的胰島素基因。 答案：(1)胰島素的預期功能　(2)載體　大腸桿菌等受體細胞　(3)蛋白質工程　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·大慶質檢)鐮刀型細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，導致功能異常?；卮鹣铝袉栴}： (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導入患者的骨髓造血干細胞中，可以合成正常的血紅蛋白達到治療的目的。此操作____________(填“屬于”或“不屬于”)蛋白質工程，理由是該操作________________________。 (3)用基因工程方法制

33、備血紅蛋白時，可先提取早期紅細胞中的________，以其作為模板，在________酶的作用下反轉錄合成cDNA。cDNA與載體需在限制酶和________酶的作用下，構建基因表達載體，導入受體菌后進行表達。 (4)檢測受體菌是否已合成血紅蛋白，可從受體菌中提取________，用相應的抗體進行______________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的替換導致編碼的氨基酸種類改變。(2)蛋白質工程通過基因修飾或基因合成，實現(xiàn)對現(xiàn)有蛋白質的改造或制造新蛋白質。(3)因血紅蛋白基因只在早期紅細胞中表達，所以可從其中提取mRNA，以

34、mRNA為模板，在逆轉錄酶的作用下，反轉錄合成cDNA。構建基因表達載體需要限制酶和DNA連接酶。(4)目的基因是否表達可以通過從受體菌中提取蛋白質，進行抗原—抗體雜交實驗加以判斷。 答案：(1)堿基對(或脫氧核苷酸) (2)不屬于　沒有對現(xiàn)有的蛋白質進行改造(或沒有對基因進行修飾) (3)mRNA(或RNA)　逆轉錄　DNA連接 (4)蛋白質　抗原—抗體 [課堂小結·握主干]　 建知識體系(填一填) 記核心要點(背一背) [填空]①限制性核酸內切酶(限制酶)?、贒NA連接酶?、蹚幕蛭膸熘蝎@取?、芑虮磉_載體的構建 1.啟動子≠起始密碼子，終止子≠終止密碼子

35、(1)啟動子和終止子位于DNA片段上，分別控制轉錄過程的啟動和終止。 (2)起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別控制翻譯過程的啟動和終止。 2．基因工程的基本操作程序 (1)目的基因應插入到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(將目的基因導入受體細胞)沒有堿基互補配對現(xiàn)象。 (3)標記基因用于篩選、檢測目的基因是否導入受體細胞，常見的標記基因有抗生素抗性基因、發(fā)光基因(表達產(chǎn)物為帶顏色的物質)等。 (4)一般情況下，用一種或兩種限制酶切割質粒和含有目的基因的片段，避免質粒和質粒之間、目的基因和目的基因之間的連接。 3．基因工程的應用 (1)用基

36、因工程生產(chǎn)的藥品，從化學成分上分析都應該是蛋白質類。 (2)實施動物基因工程主要是為了改善畜產(chǎn)品的品質。 (3)制備乳腺生物反應器通常是針對雌性個體進行的操作。 [課后跟蹤檢測]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 一、選擇題 1．據(jù)圖所示，下列有關工具酶功能的敘述錯誤的是(　　) A．限制性內切酶可以切斷a處 B．DNA聚合酶可以連接a處 C．解旋酶可以使b處解開 D．DNA連接酶可以連接c處 解析：選D　限制性內切酶切割DNA分子時破壞的是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。解旋酶解開堿基對之間的氫鍵，即使b處解開。DNA連接酶連接的是兩個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)，擬將其與質粒(圖2)重組，再借助農(nóng)桿菌導入菊花中。下列操作與實驗目的不符的是(　　) A．用限制性核酸內切酶EcoRⅠ和連接酶構建重組質粒 B．用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織，將C基因導入細胞 C．在培養(yǎng)基中添加卡那霉素，篩選被轉化的菊花細胞 D．用分子雜交

38、方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上 解析：選C　目的基因C和質粒都有可被EcoRⅠ切割的酶切位點，另外需要DNA連接酶將切好的目的基因和質粒連接起來；愈傷組織全能性較高，是理想的植物受體細胞，將目的基因導入植物受體細胞的方法通常為農(nóng)桿菌轉化法；質粒中含有潮霉素抗性基因，因此選擇培養(yǎng)基中應該加入潮霉素；使用分子雜交方法可檢測目的基因是否整合到受體染色體上。 3．科學家已能運用基因工程技術，讓羊合成并由乳腺分泌抗體，下列相關敘述正確的是(　　) ①該技術將導致定向變異?、贒NA連接酶把目的基因與載體黏性末端的堿基對連接起來?、鄣鞍踪|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導入受體細胞，從而定向改造生物的性狀，而且操作過程不受親緣關系遠近的制約，即克服遠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的DNA雙鏈重新形成磷酸二酯鍵。由蛋白質中的氨基酸序列可推知相應的mRNA中核苷酸序列，進而可推測相應基因中核苷酸排序，從而可以用化學合成方法人工合成目的基因。轉基因羊的乳腺細胞及全身所有的組織細胞均來自受精卵的有絲分裂，遺傳物質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)育成的個體所有細胞都含有外源基因。 4．北

40、極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個氨基酸的重復序列，該序列重復次數(shù)越多，抗凍能力越強。下圖是獲取轉基因抗凍番茄植株的過程示意圖，有關敘述正確的是(　　) 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．將多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連形成能表達的新基因，不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白 C．過程②構成的重組質粒缺乏標記基因，需要轉入農(nóng)桿菌才能進行篩選 D．應用DNA探針技術，可以檢測轉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 解析：選B　過程①中通過逆轉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含子和非編碼序列，因此不能用于比目魚的基

41、因組測序；將多個抗凍基因編碼區(qū)相連形成的能表達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粒導入受體細胞，而不是篩選重組質粒；應用DNA探針技術可以檢測受體細胞中是否成功導入了目的基因，但不能檢測目的基因是否完全表達。 5．合成人鼠嵌合抗體屬于蛋白質分子設計中的(　　) A．對已知蛋白質分子結構進行少數(shù)氨基酸替換 B．對不同來源的蛋白質進行拼接組裝 C．設計制造自然界中全新的蛋白質 D．把兩種不同的蛋白質組裝成一種蛋白質分子 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，是將兩種不同來源的蛋白質分子進行拼接后形成的嵌合抗體。由于形成的融合蛋

42、白質具有兩種蛋白質的結構，所以能表現(xiàn)兩種蛋白質的特性。 二、非選擇題 6．(2018·河北質檢)下面是大腸桿菌及質粒載體的結構模式圖，據(jù)圖回答下列問題： (1)a代表的物質和質粒的化學本質都是________，二者還具有其他共同點，如①________________，②____________(寫出兩條即可)。 (2)若質粒DNA分子的切割末端為，則與之連接的目的基因切割末端應為__________________；可使用______________把質粒和目的基因連接在一起。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質粒DNA上稱為_____________________________

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基因 B．土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子 C．大腸桿菌的質粒 D．動物細胞的染色體 解析：(1)a代表的物質是大型環(huán)狀DNA分子，質粒是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核之外的小型環(huán)狀DNA分子，兩者都能自我復制，并儲存遺傳信息。(2)若質粒DNA分子的切割末端和目的基因切

44、割末端之間能夠發(fā)生堿基互補配對，則可使用DNA連接酶將它們連接在一起。(3)質粒DNA分子上的氨芐青霉素抗性基因可以作為標記基因，標記基因便于對重組DNA進行鑒定和篩選。(4)常用的載體有質粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。 答案：(1)DNA　能夠自我復制　具有遺傳特性 (2)　DNA連接酶　(3)標記基因　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別序列及其切割位點，圖1、圖2中標注了相關限制酶的酶切位點，其中切割位點相同的酶不重復標注。請回答下列問題： 限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ HindⅢ 識別序

45、 列及切 割位點 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)用圖中質粒和目的基因構建重組質粒，應選用__________________兩種限制酶切割，酶切后的載體和目的基因片段，通過______________作用后獲得重組質粒。為了擴增重組質粒，需將其轉入處于________態(tài)的大腸桿菌。 (2)為了篩選

46、出轉入了重組質粒的大腸桿菌，應在篩選平板培養(yǎng)基中添加________，平板上長出的菌落，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個堿基對序列為________________________，對于該部位，這兩種酶________(填“都能”“都不能”或“只有一種能”)切開。 (4)若用Sau3AⅠ切圖1質粒最多可能獲得________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粒和目的基因時，應保留目的基因和至少一個標記基因結構的完整性，即遵循“目的基因切兩側，標記基因留一個”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切割質粒和目的基因，以避免目的基因的反向插入帶來的不正常表達，因此據(jù)圖分析應選擇的限制酶為BclⅠ和HindⅢ，切割后質粒上保留的四環(huán)素抗性基因作為標記基因。酶切后的載體和目的基因通過DNA連接酶的作用形成重組質粒，重組質粒需要導入Ca2＋處理后的處于感受態(tài)的大腸桿菌(處于感受態(tài)的大腸桿菌細胞膜的通透性大大增加，便于重組質粒進入)。(2)由上述分析可知，為了篩選出導入重組質粒的大腸桿菌，應先配制含四環(huán)素的選

48、擇培養(yǎng)基，平板上長出的菌落為導入普通質?；蛑亟M質粒的大腸桿菌菌落，進一步鑒定出導入重組質粒的大腸桿菌，可利用PCR擴增的方式，結合電泳技術來分析處理。DNA的兩條鏈是反向平行的，在PCR過程中，當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結合后，DNA聚合酶只能從引物的3′端延伸DNA鏈，因此應選擇引物甲和引物丙。(3)因為BclⅠ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個堿基對序列為，但是連接后形成的DNA中不再具有BclⅠ和BamHⅠ的識別序列，連接部位不能被這兩種酶切開。(4)由表中限制酶識別序列和切割位點可知，能被限制酶BclⅠ和BamHⅠ切割的序列也能被Sa

49、u3AⅠ識別并切割，因此圖1質粒上存在3個Sau3AⅠ的切割位點，若將3個切割位點之間的DNA片段分別編號為a、b和c，則完全酶切(3個切割位點均被切割)會產(chǎn)生3種大小的DNA片段，即為a、b和c；考慮只切1個切割位點，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個切割位點，則會產(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識別并切割圖1中質粒，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)?；卮鹣铝袉栴}： (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，其原因是________________________________________________________________________ _____________________________________________________________

51、___________ ________________________________________________________________________。 (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_____

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化實驗為證明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，如果說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，從人的基因組文庫中獲取的基因A含有內含子，基因A

53、轉錄出的產(chǎn)物中有與內含子對應的RNA序列。大腸桿菌為原核生物，沒有真核生物所具有的切除內含子對應的RNA序列的機制，因此以大腸桿菌作為受體細胞，不能切除內含子對應的RNA序列，無法表達出蛋白A。(2)噬菌體和動物病毒均可作為基因工程的載體，但它們的宿主細胞不同。題中受體為家蠶，是一種昆蟲，因此，選擇昆蟲病毒作為載體，噬菌體的宿主是細菌，不適合作為該實驗的載體。(3)大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)、單細胞、遺傳物質少等優(yōu)點，因此，常作為基因工程的受體細胞。(4)常用抗原—抗體雜交的方法檢測目的基因是否表達，故能用于檢測蛋白A的物質為蛋白A的抗體。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗中，S型菌的DN

54、A轉移到了R型菌體內，其對基因工程理論的建立提供的啟示是DNA可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體。 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、容易培養(yǎng)　(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 9．(2018·濰坊模擬)根據(jù)基因工程的有關知識，回答下列問題： (1)限制性核酸內切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有______________和____________。 (2)質粒載體用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切酶切割，該酶必須具有的特點是________________________________________________________________________。 (3)按其來源不同，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)逆轉錄作用的模板是________，產(chǎn)物是________。若要在體外獲得大量逆轉錄產(chǎn)物，常采用________技術。 (5)基因工程中除質粒外，_

56、_______________________和__________________也可作為載體。 (6)若用重組質粒轉化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)DNA分子經(jīng)限制性核酸內切酶切割產(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的過程稱為逆轉錄，若要體外獲得大量DNA分子，可以使用PCR技術。(5)在基因工程中，通常利用質粒作為載體，另外λ噬菌體的衍生物和動植物病毒也可作為載體。(6)大腸桿菌作為受體細胞時，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　動植物病毒　(6)未處理的大腸桿菌吸收質粒(外源DNA)的能力極弱(合理即可) 10．(2018·云南民族中學摸底)多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果膠使細胞壁破損，成熟的番茄果實中，PG合成顯著增加，能使果實變紅變軟，但不利于保鮮。利用基因工程減少PG基因的表達，可延長果實保質期?？茖W家將PG基因反向接到Ti質粒上，導入番茄細胞中，得到轉基因番茄，具體操作流程如圖。據(jù)圖回答下列問題： (1)提取目的基因： ①若已獲取PG的mRNA，可通過________獲取PG基因

59、。 ②在該基因上游加結構A可確?；虻姆聪蜣D錄，結構A上應具有________結合位點。 ③重組質粒轉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體后，可用含有________的培養(yǎng)基進行篩選。培養(yǎng)24～48 h后取樣，在質量分數(shù)為25%的蔗糖溶液中，通過觀察細胞的________________________________________________________________________ 來鑒別細胞壁是

60、否再生。 (3)由于導入的目的基因能轉錄出反義RNA，且能與__________________________互補結合，因此可抑制PG基因的正常表達。若轉基因番茄的保質期比非轉基因番茄________，則可確定轉基因番茄培育成功。 (4)獲得的轉基因番茄產(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基因番茄的優(yōu)良性狀。 解析：(1)已獲取PG的mRNA，可通過逆轉錄(反轉錄)的方法獲得目的基因。因轉錄的產(chǎn)物是mRNA，在轉錄時需要RNA聚合酶。將重組質粒轉移到大腸桿菌中的目的是大量復制目的基因。(2)由圖可知，重組質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)基進行篩選。植物細胞在質量分數(shù)為25%的蔗糖溶液中會發(fā)生質壁分離現(xiàn)象，可以用來鑒別細胞壁是否再生。(3)由以上分析可知，反義RNA與天然PG基因轉錄的mRNA互補結合，從而抑制翻譯過程。若轉基因番茄的保質期比非轉基因番茄長，則可肯定轉基因番茄培育成功。(4)獲得的轉基因番茄產(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基因植物的優(yōu)良性狀。 答案：(1)①反轉錄?、赗NA聚合酶?、凼鼓康幕螂S質粒的復制而復制　(2)卡那霉素　是否發(fā)生質壁分離　(3)天然PG 基因轉錄

62、的mRNA　長　(4)無性繁殖(或植物組織培養(yǎng)) 11．糖尿病是近年來高發(fā)的“富貴病”，常見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構作出如下設計：取糖尿病患者的細胞，將人的正常胰島素基因導入其中，然后進行細胞培養(yǎng)，誘導產(chǎn)生胰島組織，重新植入患者的胰島，使胰島恢復功能。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?？蒲腥藛T通過一定的工程技術手段，將胰島素B鏈的28號和29號氨基酸互換，獲得了速效胰島素，速效胰島素已通過臨床試驗。 (1)對遺傳型糖尿病進行基因治療的方案中，胰島素基因稱為_____

63、___，實驗室中要先對該基因利用____________________________________________________________ 技術進行擴增。將該基因導入正常細胞所用的方法是________。 (2)對遺傳型糖尿病患者進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工程合成速效胰島素，該技術的實驗流程為： ,　 其中，流程A是____________，流程B是_____________________

64、___________________________________________________。 (4)與基因工程相比，蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因________或基因________，對現(xiàn)有蛋白質進行________，制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產(chǎn)生活需要。 解析：(1)根據(jù)題意，在進行基因治療時，胰島素基因是目的基因，在體外條件下可利用PCR技術對其進行擴增，在基因工程中將目的基因導入動物細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載體的構建。(3)根據(jù)蛋白質工程的流程示意圖，可知整個流程是根據(jù)預期蛋白質

65、的功能設計蛋白質的三維結構，然后推測相應的氨基酸序列，并找到相應的脫氧核苷酸序列，最后合成相應的蛋白質。(4)與基因工程相比，蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成對現(xiàn)有蛋白質進行改造，制造一種新的蛋白質，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)基因表達載體的構建(目的基因與運載體結合)　(3)預期蛋白質的功能　相應的氨基酸序列　(4)修飾　合成　改造 第2講 細胞工程 ——————————突破點(一)　植物細胞工程—————— (2013·全國卷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含有A和B的新型藥用植物?；卮鹣铝袉栴}： (1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用________酶和________酶去除細胞壁，獲得具有活力的________，再用化學誘導劑誘導二者融合。形成的融合細胞進一步培養(yǎng)形成________組織，然后經(jīng)過________形成完整的雜種植株。這種培育技術稱為________________________________________________________________________。 (2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 假設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_____________________________