2024年高考生物一輪復(fù)習(xí)知識清單知識清單22 基因工程（原卷版）

寶典22基因工程內(nèi)容概覽第一部分高考考情速遞第二部分知識導(dǎo)圖第三部分考點清單（五大考點）第四部分易錯易混（四大易錯點）第五部分真題賞析常考考點真題舉例生物學(xué)實驗、DNA粗提取2023·江蘇·統(tǒng)考高考真題2023·浙江·統(tǒng)考高考真題、PCR2023·浙江·統(tǒng)考高考真題基因工程的應(yīng)用、改良農(nóng)作物2023·湖南·統(tǒng)考高考真題構(gòu)建基因表達(dá)載體2023·湖北·統(tǒng)考高考真題PCR技術(shù)2023·浙江·統(tǒng)考高考真題DNA粗提取和鑒定的原理2023·廣東·統(tǒng)考高考真題重組表達(dá)載體構(gòu)建2023·山西·統(tǒng)考高考真題基因工程的應(yīng)用2022·重慶·統(tǒng)考高考真題基因檢測、基因分離定律和自由組合定律的實質(zhì)2023·湖南·統(tǒng)考高考真題植物組織培養(yǎng)過程2023·海南·高考真題考點一考點一基因工程科技探索之路1．基因工程是指按照人們的愿望，通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的，因此又叫作重組DNA技術(shù)。（P67）2．1944年，艾弗里等人通過肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗，不僅證明了遺傳物質(zhì)是DNA，還證明了DNA可以在同種生物的不同個體之間轉(zhuǎn)移。（P68）3．1958年，梅塞爾森和斯塔爾用實驗證明了DNA的半保留復(fù)制。隨后不久，克里克提出中心法則。（P68）4．1967年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在細(xì)菌擬核DNA之外的質(zhì)粒有自我復(fù)制能力，并可以在細(xì)菌細(xì)胞間轉(zhuǎn)移。（P68）5．1973年，科學(xué)家證明質(zhì)粒可以作為基因工程的載體，構(gòu)建重組DNA，導(dǎo)入受體細(xì)胞，使外源基因在原核細(xì)胞中成功表達(dá)，并實現(xiàn)物種間的基因交流。至此，基因工程正式問世。（P69）6．1983年，科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出世界上第一例轉(zhuǎn)基因煙草。此后，基因工程進(jìn)入了迅速發(fā)展的階段。（P69）7．1985年，穆里斯等人發(fā)明PCR，為獲取目的基因提供了有效手段。（P69）考點二考點二重組DNA技術(shù)的基本工具1．切割DNA分子的工具是限制性內(nèi)切核酸酶，簡稱限制酶，這類酶主要是從原核生物中分離純化出來的。它們能夠識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開，產(chǎn)生黏性末端或平末端兩種形式的末端。（P71）2．DNA連接酶分為兩類，一類是E.coliDNA連接酶，另一類是T4DNA連接酶。后者既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端，但連接平末端的效率相對較低。（P72）3．質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于真核細(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)狀雙鏈DNA分子。（P72）4．在基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的。這些質(zhì)粒上常有特殊的標(biāo)記基因，如四環(huán)素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因等，便于重組DNA分子的篩選（如下圖）。（P72）5．在基因工程中使用的載體除質(zhì)粒外，還有噬菌體、動植物病毒等。它們的來源不同，在大小、結(jié)構(gòu)、復(fù)制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差別。（P73）6．載體必須具備的條件：①能在受體細(xì)胞中保存下來并能自我復(fù)制；②具有1個或多個限制酶切割位點，以便與外源基因連接。③具有標(biāo)記基因。（P72）7．DNA不溶于酒精，但某些蛋白質(zhì)溶于酒精，利用這一原理，可以初步分離DNA與蛋白質(zhì)。DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。在一定溫度下，DNA遇二苯胺試劑會呈現(xiàn)藍(lán)色，因此二苯胺試劑可以作為鑒定DNA的試劑。（P74“探究·實踐”）考點三考點三基因工程的基本操作程序1．培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉主要需要四個步驟：目的基因的篩選與獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測與鑒定。（P76）2．PCR是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的縮寫。它是一項根據(jù)DNA半保留復(fù)制的原理，在體外提供參與DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件，對目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)。（P77）3．PCR反應(yīng)過程可以在PCR擴增儀（PCR儀）中自動完成，完成以后，常采用瓊脂糖凝膠電泳來鑒定PCR的產(chǎn)物。（P79）4．基因表達(dá)載體要包括以下四個基本的結(jié)構(gòu)：目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因。（P80）5．構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且遺傳給下一代，同時，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。（P80）6．啟動子位于目的基因的上游，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位。（P80）7．標(biāo)記基因的作用：鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。（或供重組DNA的鑒定和選擇）。8．花粉管通道法有多種操作方式。例如，可以用微量注射器將含目的基因的DNA溶液直接注入子房中；可以在植物受粉后的一定時間內(nèi)，剪去柱頭，將DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道進(jìn)入胚囊。除此之外，將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法還有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。（P81）9．轉(zhuǎn)化是指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。（P81“資料卡”）10．在獲得轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的過程中，還可以通過構(gòu)建基因文庫來獲取目的基因。（P82）考點四考點四基因工程的應(yīng)用1．科學(xué)家將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動子等調(diào)控元件重組在一起，通過顯微注射的方法導(dǎo)入哺乳動物的受精卵中，由這個受精卵發(fā)育成的轉(zhuǎn)基因動物在進(jìn)入泌乳期后，可以通過分泌乳汁來生產(chǎn)所需要的藥物，這稱為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。（P90）2．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類一般稱為基因工程菌。（P91“相關(guān)信息”）3．目前，科學(xué)家正嘗試?yán)没蚬こ碳夹g(shù)對豬的器官進(jìn)行改造，采用的方法是在器官供體的基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，然后再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會引起免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。（P91）考點五考點五蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用1．蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(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)，通過改造或合成基因，來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。（P93）2．基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)，這些天然蛋白質(zhì)是生物在長期進(jìn)化過程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。（P93）3．蛋白質(zhì)工程的基本思路是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì)。（P94）易錯點1誤認(rèn)為目的基因的插入位點是“隨機”的點撥：目的基因的插入位點不是隨機的，基因表達(dá)需要啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)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(nèi)部，啟動子將失去原功能。易錯點2誤認(rèn)為切取目的基因與切取載體時“只能”使用“同一種酶”點撥：(1)在獲取目的基因和切割載體時通常用同種限制酶，以獲得相同的黏性末端。但如果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。(2)為了防止載體或目的基因的黏性末端自己連接即所謂“環(huán)化”，可用不同的限制酶分別處理目的基因和載體，使目的基因兩側(cè)及載體上具有兩個不同的黏性末端。易錯點3混淆啟動子與起始密碼子，終止子與終止密碼子，不明確標(biāo)記基因的作用點撥：啟動子≠起始密碼子，終止子≠終止密碼子。(1)啟動子：一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端。它是RNA聚合酶識別、結(jié)合的部位。(2)終止子：一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端。作用是使轉(zhuǎn)錄過程停止。(3)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。(4)標(biāo)記基因：一般為抗生素抗性基因或熒光基因等，其作用是鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因(目的基因是否導(dǎo)入成功)，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。易錯點4誤認(rèn)為基因工程可導(dǎo)致受體細(xì)胞或生物產(chǎn)生“新基因”或“新蛋白質(zhì)”點撥：基因工程的實質(zhì)是“基因重組”，它是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞，使該基因在受體細(xì)胞中表達(dá)——由于“外源基因”是自然界已存在的“現(xiàn)成”基因，故基因工程并未產(chǎn)生新基因，因此目的基因表達(dá)時也未產(chǎn)生新蛋白質(zhì)，基因工程只不過是讓受體細(xì)胞(或生物)實現(xiàn)了“外源基因的表達(dá)”。一、單選題1．（2023·江蘇·統(tǒng)考高考真題）某生物社團(tuán)利用洋蔥進(jìn)行實驗。下列相關(guān)敘述正確的是（）A．洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮可代替半透膜探究質(zhì)膜的透性B．洋蔥勻漿中加入新配制的斐林試劑，溶液即呈磚紅色C．制作根尖有絲分裂裝片時，解離、漂洗、按壓蓋玻片都能更好地將細(xì)胞分散開D．粗提取的DNA溶于2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺試劑后顯藍(lán)色2．（2023·浙江·統(tǒng)考高考真題）紫外線引發(fā)的DNA損傷，可通過“核苷酸切除修復(fù)（NER）”方式修復(fù)，機制如圖所示。著色性干皮癥（XP）患者的NER酶系統(tǒng)存在缺陷，受陽光照射后，皮膚出現(xiàn)炎癥等癥狀?；颊哂啄臧l(fā)病，20歲后開始發(fā)展成皮膚癌。下列敘述錯誤的是（）

A．修復(fù)過程需要限制酶和DNA聚合酶B．填補缺口時，新鏈合成以5’到3’的方向進(jìn)行C．DNA有害損傷發(fā)生后，在細(xì)胞增殖后進(jìn)行修復(fù)，對細(xì)胞最有利D．隨年齡增長，XP患者幾乎都會發(fā)生皮膚癌的原因，可用突變累積解釋3．（2023·湖南·統(tǒng)考高考真題）鹽堿脅迫下植物應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生的H2O2對細(xì)胞有毒害作用。禾本科農(nóng)作物AT1蛋白通過調(diào)節(jié)細(xì)胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影響H2O2的跨膜轉(zhuǎn)運，如圖所示。下列敘述錯誤的是（

）

A．細(xì)胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的B．PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促進(jìn)H2O2外排，從而減輕其對細(xì)胞的毒害C．敲除AT1基因或降低其表達(dá)可提高禾本科農(nóng)作物的耐鹽堿能力D．從特殊物種中發(fā)掘逆境脅迫相關(guān)基因是改良農(nóng)作物抗逆性的有效途徑4．（2023·湖北·統(tǒng)考高考真題）用氨芐青霉素抗性基因（AmpR）、四環(huán)素抗性基因（TetR）作為標(biāo)記基因構(gòu)建的質(zhì)粒如圖所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的質(zhì)粒，構(gòu)建基因表達(dá)載體（重組質(zhì)粒），并轉(zhuǎn)化到受體菌中。下列敘述錯誤的是（）

A．若用HindⅢ酶切，目的基因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物可能不同B．若用PvuⅠ酶切，在含Tet（四環(huán)素）培養(yǎng)基中的菌落，不一定含有目的基因C．若用SphⅠ酶切，可通過DNA凝膠電泳技術(shù)鑒定重組質(zhì)粒構(gòu)建成功與否D．若用SphⅠ酶切，攜帶目的基因的受體菌在含Amp（氨芐青霉素）和Tet的培養(yǎng)基中能形成菌落5．（2023·浙江·統(tǒng)考高考真題）某研究小組利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將綠色熒光蛋白基因（GFP）整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如圖甲所示。實驗得到能正常表達(dá)兩種蛋白質(zhì)的雜合子雌雄小鼠各1只，交配以期獲得Gata3-GFP基因純合子小鼠。為了鑒定交配獲得的4只新生小鼠的基因型，設(shè)計了引物1和引物2用于PCR擴增，PCR產(chǎn)物電泳結(jié)果如圖乙所示。

下列敘述正確的是（）A．Gata3基因的啟動子無法控制GFP基因的表達(dá)B．翻譯時先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白C．2號條帶的小鼠是野生型，4號條帶的小鼠是Gata3-GFP基因純合子D．若用引物1和引物3進(jìn)行PCR，能更好地區(qū)分雜合子和純合子6．（2023·廣東·統(tǒng)考高考真題）“DNA粗提取與鑒定”實驗的基本過程是：裂解→分離→沉淀→鑒定。下列敘述錯誤的是（

）A．裂解：使細(xì)胞破裂釋放出DNA等物質(zhì)B．分離：可去除混合物中的多糖、蛋白質(zhì)等C．沉淀：可反復(fù)多次以提高DNA的純度D．鑒定：加入二苯胺試劑后即呈現(xiàn)藍(lán)色7．（2023·山西·統(tǒng)考高考真題）某同學(xué)擬用限制酶（酶1、酶2、酶3和酶4）、DNA連接酶為工具，將目的基因（兩端含相應(yīng)限制酶的識別序列和切割位點）和質(zhì)粒進(jìn)行切割、連接，以構(gòu)建重組表達(dá)載體。限制酶的切割位點如圖所示。

下列重組表達(dá)載體構(gòu)建方案合理且效率最高的是（

）A．質(zhì)粒和目的基因都用酶3切割，用E.coliDNA連接酶連接B．質(zhì)粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4DNA連接酶連接C．質(zhì)粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4DNA連接酶連接D．質(zhì)粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA連接酶連接8．（2022·重慶·統(tǒng)考高考真題）將人胰島素A鏈上1個天冬氨酸替換為甘氨酸，B鏈末端增加2個精氨酸，可制備出一種人工長效胰島素。下列關(guān)于該胰島素的敘述，錯誤的是（

）A．進(jìn)入人體后需經(jīng)高爾基體加工 B．比人胰島素多了2個肽鍵C．與人胰島素有相同的靶細(xì)胞 D．可通過基因工程方法生產(chǎn)二、綜合題9．（2023·湖南·統(tǒng)考高考真題）基因檢測是診斷和預(yù)防遺傳病的有效手段。研究人員采集到一遺傳病家系樣本，測序后發(fā)現(xiàn)此家系甲和乙兩個基因存在突變：甲突變可致先天性耳聾；乙基因位于常染色體上，編碼產(chǎn)物可將葉酸轉(zhuǎn)化為N5-甲基四氫葉酸，乙突變與胎兒神經(jīng)管缺陷（NTDs）相關(guān)；甲和乙位于非同源染色體上。家系患病情況及基因檢測結(jié)果如圖所示。不考慮染色體互換，回答下列問題：

(1)此家系先天性耳聾的遺傳方式是。1-1和1-2生育育一個甲和乙突變基因雙純合體女兒的概率是。(2)此家系中甲基因突變?nèi)缦聢D所示：正?；騿捂溒?'-ATTCCAGATC……（293個堿基）……CCATGCCCAG-3'突變基因單鏈片段5'-ATTCCATATC……（293個堿基）……CCATGCCCAG-3'研究人員擬用PCR擴增目的基因片段，再用某限制酶（識別序列及切割位點為

）酶切檢測甲基因突變情況，設(shè)計了一條引物為5′-GGCATG-3'，另一條引物為（寫出6個堿基即可）。用上述引物擴增出家系成員Ⅱ-1的目的基因片段后，其酶切產(chǎn)物長度應(yīng)為bp（注：該酶切位點在目的基因片段中唯一）。(3)女性的乙基因純合突變會增加胎兒NTDs風(fēng)險。葉酸在人體內(nèi)不能合成，孕婦服用葉酸補充劑可降低NTDs的發(fā)生風(fēng)險。建議從可能妊娠或孕前至少1個月開始補充葉酸，一般人群補充有