2023版高考生物一輪總復(fù)習(xí)第10單元生物技術(shù)與工程第40課基因工程

第40課基因工程

?學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求V

1.結(jié)合具體的應(yīng)用實(shí)例，說(shuō)明基因工程技術(shù)的原理、工具和操作過(guò)程。(科學(xué)思維)

2.通過(guò)對(duì)比分析蛋白質(zhì)工程和傳統(tǒng)基因工程的不同及應(yīng)用價(jià)值。(科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任)

3.通過(guò)實(shí)際操作學(xué)會(huì)細(xì)胞中DNA的提取和鑒定方法，學(xué)習(xí)PCR技術(shù)原理和操作。(科學(xué)

思維、科學(xué)探究)

息纏口構(gòu)建必備知識(shí)培養(yǎng)關(guān)鍵能力

考點(diǎn)一重組DNA技術(shù)的基本工具

「概念梳理」

1.基因工程的概念

(1)手段：按照人們的愿望,通過(guò)轉(zhuǎn)基因等技術(shù),賦予生物新的遺傳特性。

(2)目的：創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。

(3)水平：分子水平。

(4)基礎(chǔ)：生物化學(xué)、分子生物學(xué)和微生物學(xué)等學(xué)科。

2.基因工程的基本工具

(1)限制性內(nèi)切核酸酶——“分子手術(shù)刀”

主要存在于原核生物中

識(shí)別雙鏈DNA分子的特定核菩酸序列.并使每一

條鏈中特定部位的磷酸二豳鍵斷開

葡通Q—黏性末端和平末端

(2)DNA連接睡一一“分子縫合針”

￡E.coliDNA連接陶?=（種類）U＞T4DNA連接酶

大腸桿菌＜=＞層遍］U＞T4噬菌體

只縫合黏性末端＜=麟嘉和平末端

I---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1

:將雙鏈DNA片段縫合起來(lái).恢復(fù)被限制酶切開:

：的兩個(gè)脫銃核甘酸之間的磷酸二酯鍵

(3)基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體一一“分子運(yùn)輸車”

①作用：將外源基因送入受體細(xì)胞中。

②種類：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等。

③條件：a.具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn),供外源DNA插入其中。

b.能在受體細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制,或整合到受體DNA上，隨受體DNA同步復(fù)制。

c.具有標(biāo)記基因,便于重組DNA分子的篩選。

「概念辨析」

1.重組DNA技術(shù)所需要的工具酶有限制酶、DNA連接酶和載體。(X)

2.切割質(zhì)粒的限制性內(nèi)切核酸酶均能特異性地識(shí)別6個(gè)核甘酸序列。(X)

3.DNA連接酶和DNA聚合酶是一回事。(X)

4.DNA連接酶可以連接目的基因與載體的氫鍵，形成重組DNA。(X)

5.載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選的標(biāo)記基因。(X)

概念深研」

1.基因工程的理論基礎(chǔ)

①基因是控制生物性狀的遺

外源基因在受體理論傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位

細(xì)胞內(nèi)表達(dá)②遺傳信息的傳遞都遵循中

心法則

③生物界共用一套遺傳密碼

或

制

0DNA的基本組成單位都是

四種脫氧核甘酸

［基因正接能②DNA分子都遵循堿基互補(bǔ)

配對(duì)原則

③雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)

都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)

2.限制酶的選擇方法

根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點(diǎn)、質(zhì)粒上的限制酶切割位點(diǎn)以及是否破壞目的基因

和標(biāo)記基因來(lái)確定限制酶的種類。

(1)應(yīng)選擇醐切位點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇。SZI：不能選擇醐切

位點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaIo

(2)為避免目的基因及質(zhì)粒的自身環(huán)化、反向連接，也可使用不同的限制酶(非同尾酶)

切割目的基因所在片段和質(zhì)粒(雙酶切)，如圖甲可選擇用PstI和歷oRI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))。

(3)切割質(zhì)粒的限制酶不能同時(shí)切開質(zhì)粒上的所有標(biāo)記基因，即至少要保留一個(gè)標(biāo)記基

因，以用于重組DNA的鑒定和選擇，如圖乙中的質(zhì)粒不能使用SmaI切害人

3.標(biāo)記基因的作用：用于檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。

有載體進(jìn)入?有的大腸桿菌才

的沒有載體進(jìn)入能存活并增殖

「案例導(dǎo)引」

考向11基因工程中工具酶的分析

1.（2021?山東青島期末）下表為常用的限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）及其識(shí)別序列和切

割位點(diǎn)，由此推斷以下說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是（）

識(shí)別序列和識(shí)別序列和

限制酶名稱限制酶名稱

切割位點(diǎn)切割位點(diǎn)

Bank\IG1GATCCKpn\GGTACIC

Ec出IC1AATTCSau3AIIGATC

HindllGTY1RACSmaICCC\GGG

（注：Y=C或T,R=A或G）

A.Hindll、S加I兩種限制酶切割后形成平末端

B.Sau3AI限制酶的切割位點(diǎn)在識(shí)別序列的外部

C.8a周I和Sau3AI兩種限制酶切割后形成相同的黏性末端

D.一種限制酶一定只能識(shí)別一種核甘酸序列

D解析：力力dll、SmaI兩種限制酶沿著中軸線切口切開，切割后形成平末端，A正確；

Sau3A［限制酶識(shí)別GATC序列，切割位點(diǎn)在識(shí)別序列的外部，B正確；艮就II限制酶識(shí)別

GGATCC序列，3Al限制前識(shí)別GATC序列，切割后形成相同的黏性末端GATC一,C正確；

一種限制酶也可以識(shí)別多種核昔酸序列，如HindII能識(shí)別GTYRAC序列，其中Y可以是C或

T,R可以是A或G,D錯(cuò)誤。

2.下列關(guān)于DNA連接酶的相關(guān)敘述，正確的是（）

A.DNA連接醐需要模板，連接的是兩條鏈堿基對(duì)之間的氫鍵

B.DNA連接酶連接的是黏性（平）末端兩條鏈主鏈上的磷酸和脫氧核糖

C.T4DNA連接酶只能連接黏性末端兩條鏈主鏈上的磷酸和核糖

D.E.c。//DNA連接醐既能連接平末端，又能連接黏性末端

B解析：DNA連接酶不需要模板，催化形成的是磷酸二酯鍵，A錯(cuò)誤；DNA連接酶連接

的是黏性（平）末端兩條鏈主鏈上的磷酸和脫氧核糖，使兩者之間形成磷酸二酯鍵，B正確;

T4DNA連接酶既可以連接黏性末端，也可以連接平末端，連接的是兩條鏈主鏈上的磷酸和

脫氧核糖，C錯(cuò)誤；E.c。"DNA連接酶只能連接黏性末端，D錯(cuò)誤。

考向2|基因工程中的載體的判斷

3.質(zhì)粒是基因工程中最常用的目的基因運(yùn)載工具。下列有關(guān)敘述正確的是()

A.質(zhì)粒是只存在于細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自主復(fù)制的小型環(huán)狀雙鏈DNA分子

B.在所有的質(zhì)粒上總能找到一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)

C.攜帶目的基因的重組質(zhì)粒只有整合到宿主細(xì)胞的染色體DNA上才會(huì)隨后者的復(fù)制而

復(fù)制

D.質(zhì)粒上的抗性基因常作為標(biāo)記基因供重組DNA的鑒定和選擇

D解析：質(zhì)粒不只分布于原核生物中，在真核生物一一酵母菌細(xì)胞內(nèi)也有分布，A錯(cuò)

誤；并不是所有的質(zhì)粒都能找到限制酶的切割位點(diǎn)而成為合適的運(yùn)載目的基因的工具，B錯(cuò)

誤；重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞后，可以在細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制，也可以整合后復(fù)制，C錯(cuò)誤；質(zhì)粒

上抗性基因常作為標(biāo)記基因，D正確。

【易錯(cuò)分析】細(xì)胞膜上的載體與基因工程中的載體的兩個(gè)“不同”

(1)化學(xué)本質(zhì)不同

①細(xì)胞膜上的載體的化學(xué)成分是蛋白質(zhì)。

②基因工程中的載體可能是物質(zhì)，如質(zhì)粒(DNA),也可能是生物，如噬菌體、動(dòng)植物病

毒等。

(2)功能不同

①細(xì)胞膜上的載體的功能是協(xié)助細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。

②基因工程中的載體是一種“分子運(yùn)輸車”，把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。

考點(diǎn)二基因工程的基本操作程序

「概念梳理」

1.目的基因的篩選與獲取

(1)篩選合適的目的基因

①目的基因：在基因工程的設(shè)計(jì)和操作中，用于改變受體細(xì)胞性狀或獲得預(yù)期表達(dá)產(chǎn)物

等的基因。主要是指編碼蛋白質(zhì)的基因。

②篩選目的基因的方法：從相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中進(jìn)行篩選是較為有效的

方法之一。

(2)利用PCR獲取和擴(kuò)增目的基因

①原理：DNA復(fù)制。

②基本條件

參與的組分在DNA復(fù)制中的作用

高溫打開DNA雙鏈

DNA母鏈提供DNA復(fù)制的模板

4種脫氧核苜酸合成DNA子鏈的原料

耐高溫的DNA聚合酶催化合成DNA子鏈

使DNA聚合酶能夠從引物的匕端開始連接脫氧核昔

2種引物

酸

③擴(kuò)增過(guò)程

溫度上升到72工左右，在耐高溫的

DNA聚合酶作用下合成子鏈上上

6

3'

5'||||||：1：1：1：1：1>1|1|1

3%1

111111111：13'第一個(gè)循環(huán)合成3，

我5'

兩個(gè)DNA分子:.TW,.」“n

需要擴(kuò)增的?3'1

5'?I'l'I'nTITI'I'I'l③延伸

DNA序列3'，5

PCR獷增儀

溫度下降到50t左右

溫度上升到90T時(shí)復(fù)性，兩種引物

以上，雙鏈DNA與單鏈DNA結(jié)合

解聚為單鏈

5、

5'，3'

3，5，△5'

②復(fù)性

①變性

⑶構(gòu)建基因文庫(kù)來(lái)獲取目的基因

2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建一一核心

⑴構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的

①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。

②使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。

(2)基因表達(dá)教體的組成

啟位置：基因的上游

動(dòng)

子)能JRNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位,

”呢:i駁動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄

表達(dá)載體目的基因：人們所需要的基因

的LNJ位置：基因的工避

終止子1功能：終止轉(zhuǎn)工

標(biāo)記去因：用于目的基因的檢測(cè)與篩選

(3)基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程

3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

類型方法說(shuō)明特點(diǎn)

經(jīng)濟(jì)、有效，適用于

將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T^DNA

農(nóng)桿雙子葉植物和裸子植

上一轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌一用農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)

菌轉(zhuǎn)物，尤其適用于雙子

胞一將目的基因整合到植物細(xì)胞的夔魚

化法葉植物，但單子葉植

體DNA上一目的基因表達(dá)

物也獲得了成功

植物細(xì)胞

用微量注射器將含目的基因的DNA溶液

花粉直接注入子房中;在植物受粉后的一定

簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)，我國(guó)科

管通時(shí)間內(nèi)，剪去柱頭，將DNA溶液滴加在

學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的一種方法

道法花柱切面上，使目的基因借助花粉管通

道進(jìn)入胚囊

將含有目的基因的表達(dá)載體一顯微注射

顯微到受精卵中一注射了目的基因的受精

動(dòng)物將目的基因?qū)雱?dòng)物

注射卵，經(jīng)胚胎早期培養(yǎng)后,移植到雌性動(dòng)

細(xì)胞細(xì)胞最為有效的方法

技術(shù)物的輸卵管或子宮內(nèi)一獲得具有新性狀

的動(dòng)物

Ca2++處理細(xì)胞一細(xì)胞處于一種能吸收周

微生物

處理圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)f基因表簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、有效

細(xì)胞

法達(dá)載體導(dǎo)入

4.目的基因的檢測(cè)與鑒定

檢測(cè)水平檢測(cè)目的檢測(cè)方法

目的基因是否插入到轉(zhuǎn)基因生物染色體

DNA上RCR

分子水平

目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA

目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)抗原一抗體雜交

個(gè)體水平轉(zhuǎn)基因生物是否表現(xiàn)出相應(yīng)的特性如抗蟲、抗病的接種實(shí)驗(yàn)

「概念辨析」

1.目的基因就是指編碼蛋白質(zhì)的基因。（X）

2.用PCR方法擴(kuò)增目的基因時(shí)不必知道基因的全部序列。（V）

3.基因工程操作的核心步驟是目的基因的獲取。（X）

4.基因表達(dá)載體中含有啟動(dòng)子和密碼子。（X）

5.抗蟲基因即使成功地插入植物細(xì)胞染色體DNA上也未必能正常表達(dá)。（V）

6.從大腸桿菌細(xì)胞中獲得人胰島素基因的mRNA,說(shuō)明目的基因完成了表達(dá)。

（X）

【教材細(xì)節(jié)命題】

1.（選擇性必修3P77相關(guān)信息改編）Bt抗蟲蛋白怎樣造成害蟲死亡？當(dāng)Bt抗蟲蛋白

被分解為多肽后，多肽與害蟲腸上皮細(xì)胞的特異性受體結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞膜穿孔，最后造成害

蟲死亡。

2.（選擇性必修3P77相關(guān)信息改編）如何理解PCR的引物？引物是一小段能與DNA母

鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對(duì)的短單鏈核酸。用于PCR的引物長(zhǎng)度通常為20?30個(gè)核甘酸。

概念）氽研」

1.PCR技術(shù)與DNA復(fù)制的比較

|PCR技術(shù)||DNA復(fù)制I

II

體外（PCR擴(kuò)增儀中）-_I場(chǎng)所一細(xì)胞內(nèi)（主要是細(xì)胞核內(nèi)）

DNA在高溫下變性解旋-I解旋方式上解旋—催化

耐高溫DNA聚合前-~|醒一解旋—、DNA聚合醐等

DNAT引物kRNA

您較厚舞盤T溫度條件卜細(xì)胞內(nèi)溫和條件

仃，而悻制溫度I

DNA片段T合成:對(duì)象—DNA分子

|相，點(diǎn)|

均需要模板（DNA雙鏈）、原料（四種脫氧核甘酸），子鏈延伸方

向都是從5,端到3,端

2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建

（1）根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類

其切點(diǎn)不

在啟動(dòng)子■Xho\

其會(huì)破壞啟動(dòng)子,

與終止子

HindHI-一不宜選擇

之間,7Nde\

宜選擇抗生素Xba\I.其位于啟動(dòng)子、

Pst\抗性基因終止書"的HIJ終止子之間,宜

選擇

因其位于EcoRI一其會(huì)破壞終止子.

標(biāo)記基因，不宜選擇

不宜選擇Kpn\

復(fù)制原點(diǎn)被破壞后，目的基因不能在受體細(xì)胞中復(fù)制.

不宜選擇

⑵根據(jù)Ti質(zhì)粒的T-DNA片段選擇限制醐，圖中甲、乙、丁Ti質(zhì)粒均不宜選取，而丙

Ti質(zhì)粒宜選取(設(shè)切割目的基因的限制酶為XbaI和SacI)。

T-DNAT-DNAXbaISacIXhaIXba\

T-DNAT-DNA

'XbaI；

甲E丙\T\

切割位點(diǎn)位于T-DNA切割位點(diǎn)雖在

V

上,而且含、T-DNA上但

切割位點(diǎn)不位XWISacI

兩種切割位點(diǎn),恰與目的缺乏SacI切

于T-DNA上基因兩端切割位點(diǎn)相同割位點(diǎn)

3.篩選出含有目的基因的受體細(xì)胞

氨青

節(jié)

抗

霉

索

四環(huán)素抗需重組質(zhì)粒

因

性

性基因、基

細(xì)菌

的培養(yǎng)基的培養(yǎng)基

(1)原理：將目的基因插入含有兩種抗生素抗性基因的載體時(shí)，如果插入某種抗生素抗

性基因內(nèi)部，則會(huì)導(dǎo)致該抗生素抗性基因失活。如圖，目的基因插入了四環(huán)素抗性基因內(nèi)部,

則四環(huán)素抗性基因失活。

(2)被轉(zhuǎn)化的細(xì)菌有三種：含環(huán)狀目的基因的細(xì)菌、含重組質(zhì)粒的細(xì)菌、含質(zhì)粒的細(xì)菌。

(3)篩選方法：將細(xì)菌先放在含氨節(jié)青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，能生長(zhǎng)的是含重組質(zhì)粒的

細(xì)菌和含質(zhì)粒的細(xì)菌，如上圖1、2、3、4、5菌落。再利用滅菌的絨布影印到含有四環(huán)素的

培養(yǎng)基上，如上圖能生長(zhǎng)的菌落為2、3、4,則在含四環(huán)素培養(yǎng)基上不生長(zhǎng)的即為含有目的

基因的菌落，如上圖1、5菌落。最后，可在含氨葦青霉素的培養(yǎng)基上挑取1、5菌落進(jìn)行培

養(yǎng)。

「案例導(dǎo)引」

考向11PCR技術(shù)與應(yīng)用分析

1.（2021砌北卷）某實(shí)驗(yàn)利用PCR技術(shù)獲取目的基因，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示除目的基因條帶（引

物與模板完全配對(duì)）外，還有2條非特異條帶（引物和模板不完全配對(duì)）。為了減少反應(yīng)中非

特異條帶的產(chǎn)生，以下措施中有效的是（）

A.增加模板DNA的量B.延長(zhǎng)熱變性的時(shí)間

C.延長(zhǎng)延伸的時(shí)間D.提高復(fù)性的溫度

D解析：增加模板DNA的量可以提高反應(yīng)速度，但不能有效減少非特異性條帶，A錯(cuò)

誤；延長(zhǎng)熱變性的時(shí)間和延長(zhǎng)延伸的時(shí)間會(huì)影響變性延伸過(guò)程，但對(duì)于延伸中的配對(duì)影響不

大，故不能有效減少非特異性條帶，B、C錯(cuò)誤；非特異性產(chǎn)物增加的原因可能是復(fù)性溫度

過(guò)低使引物與模板的結(jié)合位點(diǎn)增加，故可通過(guò)提高復(fù)性的溫度來(lái)減少反應(yīng)中非特異性條帶的

產(chǎn)生，D正確。

2.新型冠狀病毒的檢測(cè)可以采用實(shí)時(shí)熒光RT-PCR（逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）的方法，RT

-PCR的具體過(guò)程如圖。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）

3'

5'

cl)NA

②

5T

______________z

3T

5'1Ml______________5

3Z5

A.過(guò)程①以mRNA為模板合成單鏈DNA

B.過(guò)程②③擬對(duì)單鏈cDNA進(jìn)行"次循環(huán)的擴(kuò)增，理論上需要〃個(gè)引物B

C.該技術(shù)用于對(duì)某些微量RNA病毒的檢測(cè)，可提高檢測(cè)的靈敏度

D.游離的脫氧核甘酸只能從引物的3'端開始連接

B解析：過(guò)程①是由mRNA形成單鏈DNA的過(guò)程，表示逆轉(zhuǎn)錄，A正確；決定實(shí)時(shí)熒光

RT-PCR擴(kuò)增片段的是引物，過(guò)程②③擬對(duì)單鏈cDNA進(jìn)行〃次循環(huán)的擴(kuò)增，根據(jù)DNA分子半

保留復(fù)制特點(diǎn)可知，該過(guò)程理論上至少需要2"T個(gè)引物B,B錯(cuò)誤；利用實(shí)時(shí)熒光RT-PCR技

術(shù)對(duì)某些微量RNA病毒進(jìn)行檢測(cè)時(shí)可提高檢測(cè)的靈敏度，是因?yàn)樵黾恿舜郎y(cè)RNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生

DNA的數(shù)量（或濃度），便于檢測(cè)，C正確；游離的脫氧核甘酸只能從引物的3,端開始連接,

D正確。

【易錯(cuò)提醒】PCR過(guò)程的兩點(diǎn)提醒

（1）復(fù)性不一定均為引物與DNA模板結(jié)合。復(fù)性時(shí)，引物與DNA模板的結(jié)合是隨機(jī)的，

也存在DNA解開的兩條鏈的結(jié)合。

（2）PCR反應(yīng)的結(jié)果不都是所需的DNA片段。因?yàn)榈谝淮窝h(huán)得到的DNA片段只有一種

引物，比所需的DNA片段要長(zhǎng)，從第二次循環(huán)才出現(xiàn)所需的DNA片段，這樣的片段存在兩種

引物。

考向21基因表達(dá)載體的構(gòu)建

3.下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(guò)程示意圖，其

中Ps”、Sma\s歷成1、他al為四種限制性內(nèi)切核酸酶。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.圖示過(guò)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SmaI

C.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(lái)

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)

B解析：題圖過(guò)程為基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，是基因工程中的核心步驟，A正確。

構(gòu)建過(guò)程中需要將目的基因完整切割下來(lái)，此時(shí)要用到限制酶為〃、比。RI,B錯(cuò)誤?？?/p>

卡那霉素基因是標(biāo)記基因，目的是便于鑒定和篩選含有目的基因的細(xì)胞，C正確?；虮磉_(dá)

載體包括復(fù)制原點(diǎn)、啟動(dòng)子、目的基因、終止子和標(biāo)記基因等，D正確。

4.利用某目的基因（圖甲）和P1噬菌體載體（圖乙）構(gòu)建重組DNA。限制性內(nèi)切核酸酶或，

II.壇。RI和〃加dill的酶切位點(diǎn)分別如下圖所示（已知這三種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端不

同）。下列分析錯(cuò)誤的是（）

BglIIHindIII

EcoRIEcoRI

甲

A.構(gòu)建重組DNA時(shí)，可用Bgn1和切./xini切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體

B.構(gòu)建重組DNA時(shí);可用歷oRI和應(yīng)加111切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體

C.圖乙中的P1噬菌體載體只用班加I切割后，含有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)

D.用歷樂I切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體，再用DNA連接酶連接，只能產(chǎn)

生一種重組DNA

D解析：構(gòu)建重組DNA時(shí)，如果用密/II和〃力jdlH切割目的基因所在片段和P1噬菌體

載體，目的基因兩端將形成不同的黏性末端，同樣P1噬菌體載體也形成這兩種黏性末端，

因此它們可構(gòu)成重組DNA,A正確；分析圖甲，為加HI的酶切位點(diǎn)在第二個(gè)於樂I酶切位點(diǎn)

的左側(cè)，因此用&oRI和川切割目的基因所在片段，目的基因兩端將形成不同的黏性

末端，同樣用皮成I和必〃dill切割P1噬菌體載體也形成這兩種黏性末端，因此它們可構(gòu)成

重組DNA,B正確；Pl噬菌體載體為環(huán)狀DNA,其上只含有一個(gè)￡coRI的酶切位點(diǎn)，因此用

%oRI切割后，該環(huán)狀DNA分子變?yōu)殒湢頓NA分子，因每條DNA單鏈各含有一個(gè)游離的磷酸

基團(tuán)，故切割后含有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，C正確；用反。RI切割目的基因所在片段和P1

噬菌體載體后形成的黏性末端相同，可正向連接或反向連接，故可產(chǎn)生兩種重組DNA,D錯(cuò)

誤。

【易錯(cuò)提醒】

(1)基因工程中的基因表達(dá)載體力載體：基因表達(dá)載體與載體相比增加了目的基因。

(2)目的基因插入位點(diǎn)不是隨意的：基因表達(dá)載體需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控，所以目

的基因應(yīng)插入啟動(dòng)子和終止子之間的部位，若目的基因插入啟動(dòng)子部位，啟動(dòng)子將失去原功

能。

(3)切割目的基因和載體并非只能用同一種限制酶。如果兩種不同限制酶切割后形成的

黏性末端相同，在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來(lái)。

考向3|將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞及目的基因的檢測(cè)與鑒定的判斷

5.菊花是一種雙子葉植物，易感桃蠣。桃蠣不但直接影響植物生長(zhǎng)，還是多種植物病

毒的傳播媒介。雪花蓮凝集素基因創(chuàng)%的表達(dá)產(chǎn)物能有效抑制桃蜥生長(zhǎng)，某科研團(tuán)隊(duì)運(yùn)用農(nóng)

桿菌轉(zhuǎn)化法獲得了轉(zhuǎn)基因菊花。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()

A.受體細(xì)胞可以選擇菊花葉片細(xì)胞或桃蜘細(xì)胞

B.將目的基因G%插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上構(gòu)建表達(dá)載體

C.可以將菊花葉片取下與農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，然后篩選轉(zhuǎn)化細(xì)胞

D.應(yīng)用抗蟲接種實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)轉(zhuǎn)基因菊花對(duì)桃螃的抗性及抗性的程度

A解析：要獲得轉(zhuǎn)基因菊花，可以選擇菊花葉片細(xì)胞作為受體細(xì)胞，但不能選擇桃蜘

細(xì)胞作為受體細(xì)胞，A錯(cuò)誤；Ti質(zhì)粒的T-DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中，并且整合到受體細(xì)胞

染色體的DNA上，根據(jù)這一特點(diǎn)，構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)，應(yīng)該將目的基因G必插入Ti質(zhì)粒的T-

DNA上，B正確：可以將菊花葉片取下與農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，然后篩選轉(zhuǎn)化細(xì)胞，并再生成植株,

C正確；已知雪花蓮凝集素基因的表達(dá)產(chǎn)物能有效抑制桃蜥生長(zhǎng)，故應(yīng)用抗蟲接種實(shí)驗(yàn),

檢測(cè)轉(zhuǎn)基因菊花對(duì)桃蜥的抗性及抗性的程度，D正確。

6.在全球氣候變暖和水資源缺乏加劇的情況下，保障我國(guó)“糧食安全”問題尤為重要。

玉米是重要的糧食作物，其葉片細(xì)胞中的P蛋白是一種水通道蛋白，由P基因編碼，在植物

生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)水分的吸收具有重要的調(diào)節(jié)功能。為了探究P蛋白的超量表達(dá)對(duì)玉米生長(zhǎng)

的影響，科研人員進(jìn)行了超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米的生理特性等研究。

超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米獲得與鑒定。在超量表達(dá)P基因載體的構(gòu)建中，所用DNA

片段和Ti質(zhì)粒的酶切位點(diǎn)如圖1所示，P蛋白在玉米株系的表達(dá)量如圖2所示。

七

十

均

?

金

安

江

洱

dUiL

野生型ala2a3a4

玉米株系

圖2

回答下列問題:

（1）強(qiáng)啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，能被識(shí)別并結(jié)合，驅(qū)動(dòng)基

因的持續(xù)轉(zhuǎn)錄。為使P基因在玉米植株中超量表達(dá)，應(yīng)優(yōu)先選用酶組合,

將片段和Ti質(zhì)粒切開后構(gòu)建重組表達(dá)載體。T-DNA在該實(shí)驗(yàn)中的作用是

（2）將農(nóng)桿菌浸泡過(guò)的玉米愈傷組織進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，培養(yǎng)基中需加入進(jìn)行

篩選，篩選出的愈傷組織形成叢芽，最終獲得多個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米株系。

（3）據(jù)圖2分析，選擇al、a2、a3玉米株系，作為超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米的生理特

性研究的實(shí)驗(yàn)材料，理由是_________________________________

解析：（1）根據(jù)“驅(qū)動(dòng)基因的持續(xù)轉(zhuǎn)錄”可知，強(qiáng)啟動(dòng)子能被RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合。

為使P基因在玉米植株中超量表達(dá)，應(yīng)確保強(qiáng)啟動(dòng)子和P基因不被破壞，故應(yīng)優(yōu)先選用Banti

I和弘cI酶組合，將片段和Ti質(zhì)粒切開后構(gòu)建重組表達(dá)載體。T-DNA在該實(shí)驗(yàn)中的作用是

將強(qiáng)啟動(dòng)子和P基因帶入玉米細(xì)胞并整合到玉米細(xì)胞的染色體DNA上。（2）由圖1可知，潮

霉素抗性基因位于Ti質(zhì)粒的T-DNA上，能隨T-DNA整合到玉米細(xì)胞的染色體上，故將農(nóng)桿

菌浸泡過(guò)的玉米愈傷組織進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，培養(yǎng)基中需加入潮霉素進(jìn)行篩選，篩選出的愈

傷組織可（再）分化形成叢芽，最終獲得多個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米株系。（3）據(jù)圖2分析，al,a2、a3

玉米株系的P蛋白表達(dá)量顯著高于野生型玉米，故可以選擇al、a2、a3玉米株系，作為超

量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米的生理特性研究的實(shí)驗(yàn)材料。

答案：（1）RNA聚合酶8a加I和SacI將強(qiáng)啟動(dòng)子和P基因帶入玉米細(xì)胞并整合到玉

米細(xì)胞染色體DNA上（2）潮霉素（再）分化（3）al、a2、a3玉米株系的P蛋白表達(dá)量顯

著高于野生型玉米

考點(diǎn)三基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程

「概念梳理」

1.基因工程的應(yīng)用

(1)基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用：轉(zhuǎn)基因抗蟲植物、轉(zhuǎn)基因抗病植物、轉(zhuǎn)基因抗除草

劑植物、改良植物的品質(zhì)、提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)。

(2)基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用

①對(duì)微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn)行基因改造,使它們生產(chǎn)藥物。

②讓哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物。

③嘗試將建立移植器官工廠的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。

(3)在食品工業(yè)方面的應(yīng)用：利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等。

2.蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用

(1)蛋白質(zhì)工程的概念

蛋白質(zhì)分子的結(jié)

基礎(chǔ)@目的合成滿足人類

構(gòu)規(guī)律及其氣生生產(chǎn)和生活需

物功能的關(guān)系求的要白質(zhì)

「段

［基因改造或基因合成J

(2)蛋白質(zhì)工程的基本原理

(3)蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用

①醫(yī)藥工業(yè)方面：研發(fā)藥物，如延長(zhǎng)干擾素的保存時(shí)間；降低小鼠單克隆抗體誘發(fā)免疫

反應(yīng)的強(qiáng)度。

②其他工業(yè)方面：改進(jìn)酶的性能或開發(fā)新的工業(yè)用酶。

③農(nóng)業(yè)方面：通過(guò)改造某些參與調(diào)控光合作用的酶,增加糧食產(chǎn)量；改造微生物蛋白質(zhì)

的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)優(yōu)良微生物農(nóng)藥，防治病蟲害。

「概念辨析」

1.來(lái)自蘇云金桿菌的反抗蟲蛋白基因只能應(yīng)用于棉花。(X)

2.“轉(zhuǎn)基因抗蟲植物”也可以用于抵抗各種植物疾病。(X)

3.干擾素是我國(guó)批準(zhǔn)生產(chǎn)的第一個(gè)基因工程藥物。(V)

4.用基因工程的方法，使得外源基因得到高效表達(dá)的菌類一般稱為基因工程菌。

(J)

5.對(duì)蛋白質(zhì)的改造是通過(guò)直接改造相應(yīng)的mRNA來(lái)實(shí)現(xiàn)的。(X)

概念深研」

1.乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的區(qū)別

比較內(nèi)容乳腺生物反應(yīng)器工程菌

指將外源基因在哺乳動(dòng)物的乳

指用基因工程的方法，使外源基

含義腺中特異表達(dá)，利用動(dòng)物的乳腺

因得到高效表達(dá)的菌類

組織生產(chǎn)藥物蛋白

合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)微生物合成的藥物蛋白可能沒

基因表達(dá)

相同有活性

受體細(xì)胞動(dòng)物受精卵微生物細(xì)胞

目的基因

顯微注射法感受態(tài)細(xì)胞法

導(dǎo)入方式

需嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌所

不需嚴(yán)格滅菌；溫度等外界條件

生產(chǎn)條件需的溫度、pH、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度等

對(duì)其影響不大

外界條件

從微生物細(xì)胞或其培養(yǎng)液中提

藥物提取從動(dòng)物乳汁中提取

取

2.蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系

「螯目應(yīng)〒.版］國(guó)畫〒胡，

y'---y---

從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)目的基因的篩選與

T設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)獲取一》基因表達(dá)載

一推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列-畫］6體的構(gòu)建一籽目的

一找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫基因?qū)胧荏w細(xì)胞

氧核甘酸序列（基因）或合—目的基因的檢測(cè)

成新的基因一獲得所需蛋與鑒定

白質(zhì)定向改造生物的遺

南用g傳特性,以疾得人

定向改造或生產(chǎn)人類所需o畢J類所需的生物類型

的蛋白質(zhì)和生物產(chǎn)品

臚產(chǎn)自然界沒有的蛋白。率*錯(cuò)器需然界已

蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因

「程，是對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造新的蛋白質(zhì),必須

通過(guò)基因改造或基因合成實(shí)現(xiàn)

「案例導(dǎo)引」

考向11基因工程的應(yīng)用

1.ACC合成酶是乙烯合成的關(guān)鍵酶，乙烯的合成會(huì)影響番茄的儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。下圖為科

學(xué)家利用ACC合成酶基因的反向連接構(gòu)建載體，通過(guò)基因工程設(shè)計(jì)的耐儲(chǔ)轉(zhuǎn)基因番茄流程

圖。

tet\四環(huán)素抗性基因

番茄組織培養(yǎng)農(nóng)桿菌

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.引物的特異性是能夠從番茄DNA中獲取ACC合成酶基因的關(guān)鍵

B.反向連接的ACC合成酶基因合成的mRNA通過(guò)與正常的ACC合成酶基因的mRNA互補(bǔ)，

限制了細(xì)胞內(nèi)乙烯的合成

C.可以在培養(yǎng)基中加入氨茶青霉素和四環(huán)素，存活下來(lái)的細(xì)胞內(nèi)則含有攜帶目的基因

的質(zhì)粒

D.設(shè)計(jì)雙酶切處理目的基因及載體是為了更好地保證目的基因的反向連接

C解析：引物能與ACC合成酶基因通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合定位ACC合成酶基因的位置,

因此引物的特異性是能夠從番茄DNA中獲取ACC合成酶基因的關(guān)鍵,A正確;反向連接的ACC

合成酶基因合成的mRNA通過(guò)與正常的ACC合成酶基因的mRNA互補(bǔ)，使ACC合成酶基因不能

正常表達(dá)，從而限制細(xì)胞內(nèi)乙烯的合成，B正確；從題圖中可知，基因表達(dá)載體中ACC合成

酶基因破壞了四環(huán)素抗性基因，因此含有攜帶目的基因的質(zhì)粒的細(xì)胞能在含有氨葦青霉素的

培養(yǎng)基中存活，但不能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基中存活，C錯(cuò)誤；設(shè)計(jì)雙能切處理目的基因及

載體是為了更好地保證目的基因的反向連接，D正確。

2.（2021?天津卷）乳酸菌是乳酸的傳統(tǒng)生產(chǎn)菌，但耐酸能力較差，影響產(chǎn)量。釀酒酵

母耐酸能力較強(qiáng)，但不產(chǎn)生乳酸。研究者將乳酸菌的乳酸脫氫酶基因（心血導(dǎo)入釀酒酵母，

獲得能產(chǎn)生乳酸的工程菌株。下圖1為乳酸和乙醇發(fā)酹途徑示意圖，圖2為構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)

所需的關(guān)鍵條件。

葡萄糖

_____I____.

丙.酸

^酮酸脫痰酶

乙醛

乙醇脫氫酶

乳酸||乙—

乳酸菌釀酒酵母

圖1

含有乳酸菌?！ɑ虻腄NA片段

GTG