2023年高考生物二輪復(fù)習(xí)　基因工程

第一部分專題突破

專題八細(xì)胞工程和基因工程

第2講基因工程

【思維導(dǎo)圖】

「?作用：切開磷酸二酯鍵

「限制酶??特點(diǎn)：識別雙鏈DNA特定核甘酸序列（識別序列）

基

程

因

工I?種類：及“R1限制酶和SMl限制酶

工

基

本

的

DNA拄雄醯I?作用：連接磷酸二酯健

具'1?種類：EeHjDNA連接酶和T4DNA連接麻

?種類：質(zhì)粒、噬菌體.動植物病毒等

I載體｛

?條件：結(jié)構(gòu)小、能白我復(fù)制、具多個限制葡切位點(diǎn).具標(biāo)記基因等

I）目的基因的篩選與獲取一利用PCR獲取和擴(kuò)增

基基因工程的

有目的基因.啟動子、終止子、

因基本操作程2基因表達(dá)載體的構(gòu)建一

標(biāo)記基因和復(fù)制原點(diǎn)等

工3將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

程④目的基因的檢測與鑒定?植物:花粉管通道法、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法

（雙子葉和裸子植物）

?檢測目的基因是否導(dǎo)入、轉(zhuǎn)錄、物譯（抗原-抗體雜交）?動物：顯微注射法

?個體水平的鑒定（抗蟲、抗病、活性鑒定等）?微生物:CM轉(zhuǎn)化法

【考點(diǎn)梳理】

考點(diǎn)1基因工程的基本工具

⑴限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）——“分子手術(shù)刀”

①作用:切開磷酸二酯鍵。

I②特點(diǎn):識別雙鏈DNA的特定核甘酸序列（識別序列,大多數(shù)由

6個核甘酸組成）,并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。

③種類而ORI限制酶和SniI限制酶。

kEcoRI限制酶:中軸線兩側(cè)切開,產(chǎn)生黏性末端。

EcoRI+j

（在G與A之間切割）刀齊木F?

C!TT∣ΛΛ0CTTAA

d

黏性未端

中軸線

^SmaI限制酶:中軸線出切開,產(chǎn)生平末端。

Snw1c[^cΓc

（在G與C之間切割）OLqL<LV

——二—1±

平末端

中軸線

七同一種限制酶產(chǎn)生的粘性末端能進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對。

(2)DNA連接酶——“分子縫合針”

①作用「恢復(fù)磷酸二酯鍵。

②結(jié)果:將兩個DNA片段連接起來。

恢復(fù)磷酸二酯健

③種類:ECo〃DNA連接酶和T4DNA連接酶。

IAECo〃DNA連接酶:連接黏性末端。

I>T4DNA連接酶:連接黏性末端和平末端,但連接平末端效率

較低。

⑶基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”

I①種類:質(zhì)粒（最常用）、噬菌體、動植物病毒等。

IA質(zhì)粒:裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立于真核細(xì)胞細(xì)胞核或原核

細(xì)胞擬核DNA之外,并具有自我復(fù)制能力的環(huán)狀DNA分子O■

IA用作載體的質(zhì)粒都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行人工改造的。

I②條件:結(jié)構(gòu)小、能自我復(fù)制、具多個限制酶切位點(diǎn)、具標(biāo)

記基因（抗性基因）等。

考點(diǎn)2基因工程的基本操作程序

(1)目的基因的篩選與獲取

I①目的基因:用于改變性狀的基因。

I②篩選合適目的基因的方法: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。

③利用PCR獲取和擴(kuò)增目的基因。

A原理:DNA半保留復(fù)制。

IA條件:DNA模板、四種脫氧核甘酸、耐熱的DNA聚合酶、2

種引物。

過程

IV：——--

5'ππιmπππτV__i?Iiniimimir-

變性：90普以上高iSDNA雙鏈解開

3IIHMMHmia5—A,,witl<.

待擴(kuò)增的DNA片段/∏、I

JffIllIIinininT

Jimigmiiim-???且性：501左右引物與模板錐結(jié)合

τπη≡^πτr延伸：72P左右脫氣核甘酸在DNA聚

≡Mb-合酶的作用下家含成子鏈

儀器:PCR擴(kuò)增儀。

“鑒定:瓊脂糖凝膠電泳。

(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建

限制酶切割位點(diǎn)目的基因〃

Xu?限制前切割位點(diǎn)

k啟動子:緊挨轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)點(diǎn)NA聚合酶識別和結(jié)合的部位。

彳限制酶切割位點(diǎn):插入目的基因的位置。

A終止子:轉(zhuǎn)錄終點(diǎn)。

IA復(fù)制原點(diǎn):DNA復(fù)制起點(diǎn)。

IA標(biāo)記基因:可用抗性基因標(biāo)記,便于重組DNA分子的篩選。

IA用同種限制酶或能產(chǎn)生相同末端的限制酶切割目的基因和

∣mHH∣I

k用DNA連接酶將目的基因和載體連接起來。

⑶將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

受體細(xì)胞導(dǎo)入方法_____________注意事項(xiàng)_____________

I植物I花粉管通道法;農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法適用于雙子葉植物和裸

農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法子植物____________________________

動物顯微注射

微生物Ca?+處理常用大腸桿菌

〃農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法

■Ti質(zhì)粒目的基因>螭表達(dá)載體.農(nóng)桿菌型植物細(xì)胞R植

物細(xì)胞染色體DNA朝新性狀植株

(4)目的基因的檢測與鑒定

I①分子水平檢測:檢測目的基因是否導(dǎo)入、轉(zhuǎn)錄、翻譯。］

IA用PCR、分子雜交技術(shù)檢測目的基因是否導(dǎo)入和轉(zhuǎn)錄出

mRNAo

-用抗原■抗體雜交技術(shù)檢測目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)。

②個體水平的鑒定(抗蟲、抗病、活性鑒定等)。

考點(diǎn)3基因工程的應(yīng)用

?基因工程的目的:克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,定向改造生

物的遺傳性狀。

⑴農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用

IA培養(yǎng)具有抗蟲、抗病、抗除草劑等抗逆能力的農(nóng)作物。,

IA改良植物的品質(zhì)?！?/p>

IA提高動物生長速度。

IA改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)。

I（2）醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用

IA生產(chǎn)細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等藥物。^^^^^

I（3）食品工業(yè)方面的應(yīng)用

彳生產(chǎn)食品工業(yè)用酶（凝乳酶、淀粉酶等）、氨基酸和維生素等。

考點(diǎn)4蛋白質(zhì)工程

I(1)概念:以蛋白質(zhì)分子結(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

新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。HHM∣

I(2)崛起的緣由:①基因工程原則上只能產(chǎn)生自然界已存在的蛋

白質(zhì)。②天然蛋白質(zhì)不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。

⑶基本原理:

一天然蛋白質(zhì)合成的過程是按照中心法則進(jìn)行的,而蛋白質(zhì)

工程卻與之相反。

典型示范

I%-抗胰蛋白缺乏癥是一種在北美較為常見的單基因遺傳病,

患者成年后會出現(xiàn)肺氣腫及其他疾病,嚴(yán)重者甚至死亡。對于該

致病患者常可采用注射內(nèi)-抗胰蛋白酶的方式來緩解癥狀。據(jù)此

回答：

DNA片段DNA片段

a,b∣

IIIIIiIii"T"Γ

c∣mRNA

門TnTT一目的基E§—?11XLLLL

方法1方法2

圖1

(XL抗胰蛋白陶基因4d

處■受精卵一轉(zhuǎn)基因羊

載體一-

GFP基因d

圖2

⑴圖1表示獲取抗胰蛋白酶基因的兩種方法,請回答下列問

題：

①a過程是在酶的作用下完成的,該酶的作用特點(diǎn)

②C過程需要的原料是O

【答案】（1）①限制識別特定的核甘酸序列,并在特定的切點(diǎn)

上切割DNA分子②4種游離的脫氧核昔酸

【詳解】（1）①a過程表示直接獲得目的基因的方法,該方法是

在限制酶的作用下完成的,該酶的作用特點(diǎn)是識別特定的核甘酸

序列,并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。②C過程表示逆轉(zhuǎn)錄,該

過程的產(chǎn)物是DNA,需要的原料是4種游離的脫氧核甘酸。

(2)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將控制該酶合成的基因?qū)胙虻氖芫眩?/p>

最終培育出能在乳腺細(xì)胞表達(dá)內(nèi)-抗胰蛋白酶的轉(zhuǎn)基因羊,從而更

易獲得這種酶,簡要過程如圖2所示。

I①獲得目的基因后,常利用PCR技術(shù)在體外將其大量擴(kuò)增,其

過程是高溫變性解旋,低溫復(fù)性,然后中溫延伸,

在Taq酶的作用下從引物開始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成。

I②載體上綠色熒光蛋白(GEP)基因的作用是便于O

基因表達(dá)載體d,除圖中的標(biāo)示部分外,還必須含有O

【答案】（2）①引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈上

②篩選含有目的基因的受體細(xì)胞啟動子、終止子

【詳解】（2）①獲得目的基因后,常利用PCR技術(shù)在體外將其大

量擴(kuò)增,其過程是高溫使模板DNA變性解旋為單鏈DNA,低溫復(fù)

性過程為引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈上,然后在中溫條件子鏈延伸,即

在Taq酶的作用下從引物開始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成。②載體上綠色

熒光蛋白（GEP）基因是作為標(biāo)記基因用的用于篩選含有目的基

因的受體細(xì)胞。基因表達(dá)載體d,除圖中的標(biāo)示部分外,還必須含

有啟動子、終止子,以便目的基因在受體細(xì)胞中正常表達(dá)。

（3）人類遺傳病一般很難用藥物治療,基因治療是指把正?；?/p>

因?qū)氩∪梭w內(nèi)進(jìn)行治療。目前基因治療分為

____________兩種方法。

【答案】（3）體內(nèi)基因治療、體外基因治療

【詳解】（3）基因治療是指把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)有缺陷的

細(xì)胞中,使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能,從而達(dá)到治療疾病的目的。

基因治療分為體內(nèi)基因治療、體外基因治療。

變式訓(xùn)練

圖甲為人們利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意

圖,實(shí)現(xiàn)基因工程操作通常使用到限制酶。圖乙和圖丙分別是表

示SmaI和瓦ORI酶切作用的示意圖,回答下列相關(guān)問題：■

重復(fù)進(jìn)行⑤

1▲.?：‘為ιz∣?

—*?ΛA∕?/—?/XDXQ—?-----?大量的A

人胰島細(xì)胞胰島素A八八八KWQ

mRNA。''___________I

■(5@一◎二◎二?3?人胰島素I

大腸桿菌BCDY.⑨,人胰島素

圖甲

中軸線（切點(diǎn)）

圖乙

EcoR

中軸線（切點(diǎn)）

圖丙

（1）圖甲中A表示,是通過②逆轉(zhuǎn)錄過程獲得

的,③④過程利用技術(shù)獲得大量的A。HHH

【答案】（I）CDNA（互補(bǔ)DNA）PCR

【詳解】（1）圖甲中的A是由∏1RNA逆轉(zhuǎn)錄而成cDNA。擴(kuò)增目

的基因可以采用PCR技術(shù)。

（2）圖甲中C-D過程,通常采用法將含有的

質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),在其細(xì)胞內(nèi)表達(dá)人胰島素。

【答案】（2）Ca2+轉(zhuǎn)化（CaCI2轉(zhuǎn)化）人胰島素基因

【詳解】（2）將目的基因?qū)爰?xì)菌,經(jīng)常采用Ca?+轉(zhuǎn)化法,題中的

目的基因是人胰島素基因。

（3）圖乙中DNA分子經(jīng)SmlI限制酶切割后產(chǎn)生的DNA片段

是末端,若將切下來的DNA片段重新拼接起來,可選用

（填DNA連接酶”或“T4DNA連接酶

已知I識別序列和切割位點(diǎn)是CAArTG-,該酶切割DNA后

所得末端與圖丙所得末端（填”能哦“不能”）用ECo〃DNA

連接酶連接起來。若能連接,得到的DNA分子不能再次被瓦OR

［或M以2］重新切割的原因是o

【答案】⑶平T4DNA連接酶能

重新形成的序列為二部;不是瓦。RI或.I識別序列

（答案合理即可）

【詳解】（3）基因工程之中用限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子

時候,會產(chǎn)生兩種末端。一種是平末端,一種是黏性末端。平末端

是指DNA分子在對稱軸兩端對稱切開,從其他位置切開的是黏性

末端。SmaI限制酶切割后產(chǎn)生的DNA片段是平末端。E.coli

DNA連接酶、T4DNA連接酶這二者都能連接黏性末端,此外T4

DNA連接酶還可以連接平末端,但連接平末端時的效率比較低。

MunI酶切位點(diǎn)與圖丙的酶切位點(diǎn)的露出相同的粘性末端,能用

ECo〃DNA連接酶連接起來。重新連接的DNA分子的序列為

一二雪!!￡一，不能再次被ECoR1或I重新切割的原因是重

新形成的序列是不是EcoRI或MimI的識別序列。

真題回顧

I1.（2022.全國乙卷）新冠疫情出現(xiàn)后,病毒核酸檢測和疫苗接種

在疫情防控中發(fā)揮了重要作用?；卮鹣铝袉栴}：

I（1）新冠病毒是一種RNA病毒,檢測新冠病毒RNA（核酸檢測）

可以采取RT-PCR法。這種方法的基本原理是先以病毒RNA為模

板合成cDNA,這一過程需要的酶是,再通過PCR技術(shù)

擴(kuò)增相應(yīng)的DNA片段。根據(jù)檢測結(jié)果判斷被檢測者是否感染新

冠病毒。

【答案】（1）逆轉(zhuǎn)錄酶（反轉(zhuǎn)錄酶）

【詳解】（1）分析題意可知,新冠病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,而RT-

PCR法需要先得到cDNA,由RNA到DNA的過程屬于逆轉(zhuǎn)錄過程,

逆轉(zhuǎn)錄過程需要的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶（反轉(zhuǎn)錄酶）。

1.(2022.全國乙卷)新冠疫情出現(xiàn)后,病毒核酸檢測和疫苗接種

在疫情防控中發(fā)揮了重要作用?；卮鹣铝袉栴}：

I(2)為了確保新冠病毒核酸檢測的準(zhǔn)確性,在設(shè)計(jì)PCR引物時

必須依據(jù)新冠病毒RNA中的來進(jìn)行。PCR過程每次

循環(huán)分為3步,其中溫度最低的一步是o

【答案】（2）特異性核甘酸序列退火（復(fù)性）

【詳解】（2）PCR過程需要加入引物,設(shè)計(jì)引物時應(yīng)有一段已知

目的基因的核甘酸序列,在該過程中為了確保新冠病毒核酸檢測

的準(zhǔn)確性,在設(shè)計(jì)PCR引物時必須依據(jù)新冠病毒RNA中的特異性

核甘酸序列來進(jìn)行;PCR過程每次循環(huán)分為3步,分別為變性

（90?95℃）、復(fù)性（55?60℃）、延伸（70?75℃）,故其中溫度最低的

一步是復(fù)性（或退火）。

1.（2022.全國乙卷）新冠疫情出現(xiàn)后,病毒核酸檢測和疫苗接種

在疫情防控中發(fā)揮了重要作用?；卮鹣铝袉栴}：

I（3）某人同時進(jìn)行了新冠病毒核酸檢測和抗體檢測（檢測體內(nèi)

是否有新冠病毒抗體）,若核酸檢測結(jié)果為陰性而抗體檢測結(jié)果為

陽性,說明（答出1種情況即可）;若核酸檢測和抗

體檢測結(jié)果均為陽性,說明O

【答案】（3）曾感染新冠病毒,已康復(fù)已感染新冠病毒,是患者

【詳解】（3）某人同時進(jìn)行了新冠病毒核酸檢測和抗體檢測,若

核酸檢測結(jié)果為陰性而抗體檢測結(jié)果為陽性,說明該個體曾經(jīng)感

染過新冠病毒,機(jī)體發(fā)生特異性免疫反應(yīng),產(chǎn)生抗體,將病毒消滅，

則核酸檢測為陰性,但由于抗體有一定的時效性,能在體內(nèi)存在一

段時間,故抗體檢測為陽性;若核酸檢測和抗體檢測結(jié)果均為陽性,

說明該個體體內(nèi)仍含有病毒的核酸,機(jī)體仍進(jìn)行特異性免疫過程,

能產(chǎn)生抗體,則說明該人已經(jīng)感染新冠病毒,為患者。

1.（2022.全國乙卷）新冠疫情出現(xiàn)后,病毒核酸檢測和疫苗接種

在疫情防控中發(fā)揮了重要作用?；卮鹣铝袉栴}：

I（4）常見的病毒疫苗有滅活疫苗、蛋白疫苗和重組疫苗等。已

知某種病毒的特異性蛋白s（具有抗原性）的編碼序歹U（目的基因）。

為了制備蛋白疫苗,可以通過基因工程技術(shù)獲得大量蛋白s?；?/p>

因工程的基本操作流程是。

【答案】（4）獲取S蛋白基因一構(gòu)建S蛋白基因與運(yùn)載體的表達(dá)

載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞T目的基因的檢測與鑒定（檢測受體能否產(chǎn)

生S蛋白）

【詳解】（4）基因工程的基本操作流程是:獲取目的基因一基因

表達(dá)載體的構(gòu)建（基因工程的核心）一將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞一

目的基因的檢測與鑒定,結(jié)合題意,本基因工程的目的是獲得大量

的S蛋白,故具體流程為:獲取S蛋白基因→構(gòu)建S蛋白基因與運(yùn)載

體的表達(dá)載體一導(dǎo)入受體細(xì)胞T目的基因的檢測與鑒定（檢測受

體能否產(chǎn)生S蛋白）。

2.（2021?全國乙卷）用DNA重組技術(shù)可以賦予生物以新的遺傳

特性,創(chuàng)造出更符合人類需要的生物產(chǎn)品。在此過程中需要使用

多種工具酶,其中4種限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點(diǎn)如圖所示。］

GAATTCCCCGGGCTGC*GAIΛΓC

CTTAAGGGGCCCGACGTCCTATAG

↑↑↑↑

限制酶:ECORISmaIPstIECORV

回答下列問題：

(1)常用的DNA連接酶有ECo〃DNA連接酶和T4DNA連接酶。

上圖中酶切割后的DNA片段可以用ECo〃DNA連接

酶連接。上圖中酶切割后的DNA片段可以用T4DNA

連接酶連接。

【答案】（I）ECoRI、PstI

EcoRI、PstI、SmaI和EcoRV

【詳解】⑴限制酶&oRI和小I切割形成的是黏性末端,限

制酶夕皿I和瓦ORV切割形成的是平末端,Eco〃DNA連接酶來

源于大腸桿菌,只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間的磷酸

二酯鍵連接起來,而T4DNA連接酶來源于T4噬菌體,可用于連接

黏性末端和平末端,但連接效率較低。因此圖中及ORI^PstI

切割后的DNA片段（黏性末端）可以用ECo〃DNA連接酶連接,除

了這兩種限制酶切割的DNA片段,限制酶前〃I和EcoRV切割后

的DNA片段（平末端）也可以用T4DNA連接酶連接。

（2）DNA連接酶催化目的基因片段與質(zhì)粒載體片段之間形成

的化學(xué)鍵是o

（2）磷酸二酯鍵

【詳解】（2）DNA連接酶將兩個DNA片段連接形成磷酸二酯鍵。

(3)DNA重組技術(shù)中所用的質(zhì)粒載體具有一些特征,如質(zhì)粒

DNA分子上有復(fù)制原點(diǎn),可以保證質(zhì)粒在受體細(xì)胞中能________

質(zhì)粒DNA分子上有,便于外源DNA插入;質(zhì)粒DNA分

子上有標(biāo)記基因(如某種抗生素抗性基因),利用抗生素可篩選出

含質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞,方法是o

【答案】（3）自我復(fù)制一至多個限制酶切位點(diǎn)

用含有該抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細(xì)胞,能夠存活的即為含有質(zhì)

粒載體的宿主細(xì)胞

【詳解】（3）質(zhì)粒是小型環(huán)狀的DNA分子,常作為基因表達(dá)的載

體,首先質(zhì)粒上含有復(fù)制原點(diǎn),能保證質(zhì)粒在受體細(xì)胞中自我復(fù)制。

質(zhì)粒DNA分子上有一個至多個限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn),便

于目的基因的導(dǎo)入。質(zhì)粒上的標(biāo)記基因是為了鑒定受體細(xì)胞中

是否含有目的基因,具體做法是用含有該抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿

主細(xì)胞,能夠存活的即為含有質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞。

（4）表達(dá)載體含有啟動子,啟動子是指o

【答案】（4）位于基因首端的一段特殊DNA序列,是RNA聚合酶

識別及結(jié)合的部位,能驅(qū)動轉(zhuǎn)錄過程

【詳解】（4）啟動子是一段特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首

端,它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位,有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄

出∏1RNA,最終獲得需要的蛋白質(zhì)。

3.（2021.全國甲卷）PCR技術(shù)可用于臨床的病原菌檢測。為檢

測病人是否感染了某種病原菌,醫(yī)生進(jìn)行了相關(guān)操作:①分析PCR

擴(kuò)增結(jié)果;②從病人組織樣本中提取DNA;③利用PCR擴(kuò)增DNA

片段;④采集病人組織樣本。回答下列問題：

I（1）若要得到正確的檢測結(jié)果,正確的操作順序應(yīng)該是

____________________（用數(shù)字序號表示）。

【答案】⑴④②③①

【詳解】（I）PCR技術(shù)可用于臨床的病原菌檢測,若要得到正確

的檢測結(jié)果,正確的操作順序應(yīng)該是④采集病人組織樣本一②從

病人組織樣本中提取DNA一③利用PCR擴(kuò)增DNA片段一①分析

PCR擴(kuò)增結(jié)果。

3.(2021.全國甲卷)PCR技術(shù)可用于臨床的病原菌檢測。為檢

測病人是否感染了某種病原菌,醫(yī)生進(jìn)行了相關(guān)操作:①分析PCR

擴(kuò)增結(jié)果;②從病人組織樣本中提取DNA;③利用PCR擴(kuò)增DNA

片段;④采集病人組織樣本?；卮鹣铝袉栴}:^^^^^^

I(2)操作③中使用的酶是OPCR反應(yīng)中的每次循

環(huán)可分為變性、復(fù)性、三步,其中復(fù)性的結(jié)果是—

【答案】（2）Taq酶（熱穩(wěn)定DNA聚合酶）延伸

引物通過堿基互補(bǔ)配對與單鏈DNA結(jié)合

【詳解】（2）在用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA時,DNA的復(fù)制過程與細(xì)胞

內(nèi)DNA的復(fù)制類似,操作③中使用的酶是Taq酶（熱穩(wěn)定DNA聚合

酶）,PCR反應(yīng)中的每次循環(huán)可分為變性、復(fù)性、延伸三步,其中

復(fù)性的結(jié)果是引物通過堿基互補(bǔ)配對與單鏈DNA結(jié)合。

3.（2021.全國甲卷）PCR技術(shù)可用于臨床的病原菌檢測。為檢

測病人是否感染了某種病原菌,醫(yī)生進(jìn)行了相關(guān)操作:①分析PCR

擴(kuò)增結(jié)果;②從病人組織樣本中提取DNA;③利用PCR擴(kuò)增DNA

片段;④采集病人組織樣本。回答下列問題：

I（3）為了做出正確的診斷,PCR反應(yīng)所用的引物應(yīng)該能與

____________________特異性結(jié)合。

【答案】（3）病原菌的兩條單鏈DNA

【詳解】（3）DNA復(fù)制需要弓I物,為了做出正確的診斷,PCR反

應(yīng)所用的引物應(yīng)該能與病原菌的兩條單鏈DNA特異性結(jié)合。

3.（2021.全國甲卷）PCR技術(shù)可用于臨床的病原菌檢測。為檢

測病人是否感染了某種病原菌,醫(yī)生進(jìn)行了相關(guān)操作:①分析PCR

擴(kuò)增結(jié)果;②從病人組織樣本中提取DNA;③利用PCR擴(kuò)增DNA

片段;④采集病人組織樣本?；卮鹣铝袉栴}：

I（4）PCR（多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)是指_______________,該技術(shù)

目前被廣泛地應(yīng)用于疾病診斷等方面。1

【答案】（4）一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)

（詳解】（4）據(jù)分析可知,PCR（多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)是指一項(xiàng)在

生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。該技術(shù)目前被廣

泛地應(yīng)用于疾病診斷等方面。

4.(2021海南卷)CRISPR∕Cas9是一種高效的基因編輯技術(shù)，

Cas9基因表達(dá)的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”,在單鏈向?qū)NAI

(SgRNA)引導(dǎo)下,切割DNA雙鏈以敲除目標(biāo)基因或插入新的基因。

CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)的工作原理如圖所示。

//入受體細(xì)胞/

//CRISPRCastM------------------------≠

心組吼RNA/U直組質(zhì)粒H\

錄\

編/序列/(Waf白Q③形成復(fù)合體、PsgRNA\

①構(gòu)建重組質(zhì)粒/0

∣0gRNA引導(dǎo)識別

I目標(biāo)DNA序列/

基血￡s9查白藐切^z∕

K敲除目標(biāo)更因/

入新的基β?/

回答下列問題:

⑴過程①中,為構(gòu)建CRlSPR/Cas9重組質(zhì)粒,需對含有特定

SgRNA編碼序列的DNA進(jìn)行酶切處理,然后將其插入到經(jīng)相同酶

切處理過的質(zhì)粒上,插入時所需要的酶是o，

【答案】（I）DNA連接酶

【詳解】⑴基因工程所需的工具酶有限制酶和DNA連接酶,限

制酶負(fù)責(zé)切割,DNA連接酶負(fù)責(zé)連接,因此為構(gòu)建CRISPR/Cas9重

組質(zhì)粒,需對含有特定SgRNA編碼序列的DNA進(jìn)行酶切處理,然后

將其插入到經(jīng)相同酶切處理過的質(zhì)粒上,插入時所需要的酶是I

DNA連接酶。

（2）過程②中,將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞的方法是

__________________________________________________________________________________________________________________________________O

【答案】（2）感受態(tài)細(xì)胞法/Ca?+處理法

【詳解】（2）大腸桿菌是原核生物,屬于微生物,將目的基因?qū)?/p>

微生物細(xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法。

(3)過程③?⑤中,SgRNA與Cas9蛋白形成復(fù)合體,該復(fù)合體中

的SgRNA可識別并與目標(biāo)DNA序列特異性結(jié)合,二者結(jié)合所遵循

的原則是o隨后,Cas9蛋白可切割J

序列。

【答案】（3）堿基互補(bǔ)配對目標(biāo)（目的）DNA（基因）

【詳解】（3）根據(jù)題圖可知:在CRlSPR/Cas9基因編輯技術(shù)中，

SgRNA是根據(jù)靶基因設(shè)計(jì)的引導(dǎo)RNA,準(zhǔn)確引導(dǎo)Cas9切割與

SgRNA配對的靶基因DNA序歹UoCas9能借助SgRNA分子與目標(biāo)

DNA進(jìn)行特異性結(jié)合的原因在于SgRNA分子上的堿基序列與目

標(biāo)DNA分子上的堿基序列可以通過堿基互補(bǔ)配對原則實(shí)現(xiàn)

SgRNA與目標(biāo)DNA特定序列的特定識別,進(jìn)而定位;由此可見，

Cas9在功能上屬于限制酶,可切割目標(biāo)DNA特定的核甘酸序列。

（4）利用CRlSPR/Cas9基因編輯技術(shù)敲除一個長度為120ObP的

基因,在DNA水平上判斷基因敲除是否成功所采用的方法I

是,基因敲除成功的判斷依據(jù)是o

【答案】（4）DNA分子雜交技術(shù)經(jīng)編輯過的DNA片段（從受

體細(xì)胞中提取的基因組DNA）與標(biāo)記的目標(biāo)（對應(yīng)）基因（探針）雜

交,若無雜交帶,則敲除成功HHH

【詳解】（4）可利用DNA分子雜交技術(shù)判斷基因敲除是否成功,

即利用經(jīng)編輯過的DNA片段（從受體細(xì)胞中提取的基因組DNA）

與標(biāo)記的目標(biāo)（對應(yīng)）基因（探針）雜交,若無雜交帶,則敲除成功。

(5)某種蛋白酶可高效降解羽毛中的角蛋白。科研人員將該蛋

白酶基因插入到CRlSPR/Cas9質(zhì)粒中獲得重組質(zhì)粒,隨后將其導(dǎo)

入到大腸桿菌細(xì)胞,通過基因編輯把該蛋白酶基因插入到基因組

DNA中,構(gòu)建得到能大量分泌該蛋白酶的工程菌。據(jù)圖簡述，

CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒在受體細(xì)胞內(nèi),將該蛋白酶基因插入到基

因組DNA的編輯過程:o

【答案】（5）表達(dá)Cas9蛋白和SgRNA,兩者形成復(fù)合體;SgRNA識

別并結(jié)合目標(biāo)DNA序歹U;引導(dǎo)Cas9蛋白切害IJ目標(biāo)DNA序列

【詳解】（5）根據(jù)圖示可知:CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒在受體細(xì)胞

內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和表達(dá),轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是SgRNA,表達(dá)的產(chǎn)物是Cas9蛋白,

二者形成復(fù)合體,該復(fù)合體中的SgRNA可識別并與目標(biāo)DNA序列

特異性結(jié)合,引導(dǎo)Cas9蛋白切割目標(biāo)DNA序列。

5.（2021.廣東卷）非細(xì)胞合成技術(shù)是一種運(yùn)用合成生物學(xué)方法,在

細(xì)胞外構(gòu)建多酶催化體系,獲得目標(biāo)產(chǎn)物的新技術(shù),其核心是各種

酶基因的挖掘、表達(dá)等。中國科學(xué)家設(shè)計(jì)了4步酶促反應(yīng)的非細(xì)

胞合成路線（如圖）,可直接用淀粉生產(chǎn)肌醇（重要的醫(yī)藥食品原料），

以期解決高溫強(qiáng)酸水解方法造成的嚴(yán)重污染問題,并可以提高產(chǎn)率。

⑴研究人員采用PCR技術(shù)從土壤微生物基因組中擴(kuò)增得到目

標(biāo)酶基因。此外,獲得酶基因的方法還有

（答出兩種即可）

【答案】⑴基因文庫中獲取、人工合成法

【詳解】（1）分析題意,研究人員從土壤微生物基因組中擴(kuò)增得

到目標(biāo)酶基因采用了PCR技術(shù),此外獲得酶基因的方法還有從基

因文庫中獲取和人工合成法。

（2）高質(zhì)量的DNA模板是成功擴(kuò)增出目的基因的前提條件之

-O在制備高質(zhì)量DNA模板時必須除去蛋白,方法有

o（答出兩種即可

【答案】（2）鹽析法、酶解法或高溫變性

【詳解】（2）高質(zhì)量的DNA模板是成功擴(kuò)增出目的基因的前提

條件之一。在制備高質(zhì)量DNA模板時必須除去蛋白,可根據(jù)DNA

和蛋白質(zhì)的溶解性、對酶、高溫和洗滌劑的耐受性去除蛋白質(zhì)，

方法有鹽析、酶解法或高溫變性法等。

（3）研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細(xì)胞、pET20b為表

達(dá)載體分別進(jìn)行4種酶的表達(dá)。表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時,首先

應(yīng)制備細(xì)胞。為了檢測目的基因是否成功表達(dá)出酶

蛋白,需要采用的方法有o

【答案】（3）感受態(tài)抗原—抗體雜交技術(shù)

【詳解】⑶研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細(xì)胞、

pET20b為表達(dá)載體分別進(jìn)行4種酶的表達(dá)。表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿

菌時,首先應(yīng)制備感受態(tài)細(xì)胞,即利用鈣離子處理大腸桿菌,使其

成為感受態(tài)細(xì)胞,使其易于接受外來的DNA分子。基因工程中,酶

基因（目的基因）成功表達(dá)的產(chǎn)物酶蛋白的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),常

用抗原-抗體雜交技術(shù)進(jìn)行檢測。

（4）依圖所示流程,在一定的溫度、PH等條件下,將4種酶與可

溶性淀粉溶液混合組成一個反應(yīng)體系。若這些酶最適反應(yīng)條件

不