【全程設(shè)計(jì)】2021屆高考生物一輪復(fù)習(xí)細(xì)致講解練：選修3-第一講-基因工程

第一講基因工程(教材專題1)一、基因工程的概念基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切——拼接——導(dǎo)入——表達(dá)結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物二、DNA重組技術(shù)的基本工具1．“分子手術(shù)刀”又叫基因剪刀——限制性核酸內(nèi)切酶(1)來源：主要從原核生物中分別。(2)作用特點(diǎn)：特異性，即識別特定的核苷酸序列，切割特定的切點(diǎn)(切割磷酸二酯鍵)。(3)結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。2．“分子縫合針”又叫基因針線——DNA連接酶(1)種類和本質(zhì)：E·coliDNA連接酶與T4DNA連接酶，均為蛋白質(zhì)。(2)功能上的相同點(diǎn)：均可催化形成磷酸二酯鍵。(3)功能不同點(diǎn)：T4DNA連接酶可“縫合”黏性末端和平末端，E·coli_DNA連接酶則只能縫合“黏性末端”，不能縫合平末端。3．“分子運(yùn)輸車”又叫基因的運(yùn)輸工具——基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體(1)作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。(2)具備的條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存；具有多個限制酶切點(diǎn)；具有某些標(biāo)記基因。(3)種類：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。(4)質(zhì)粒的特點(diǎn)：①質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體。②最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。③化學(xué)本質(zhì)是小型環(huán)狀DNA分子。三、基因工程的基本操作程序1．目的基因的獵取(1)目的基因：主要是指編碼蛋白質(zhì)的基因，也可以是一些具有調(diào)控作用的因子。(2)獵取方法：①從基因文庫中獵??；②利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因；③通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接合成。2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建(1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的其次步，也是基因工程的核心。(2)基因表達(dá)載體的組成：除目的基因外，還必需有啟動子、終止子和標(biāo)記基因等。①啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位。②標(biāo)記基因的作用：鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含目的基因的細(xì)胞篩選出來。3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(1)轉(zhuǎn)化：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。(2)常用方法：①植物最常用：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次為基因槍法、花粉管通道法。②動物：最常用顯微注射法，其受體細(xì)胞通常為受精卵。③微生物：感受態(tài)細(xì)胞法，需用Ca2＋處理細(xì)胞。4．目的基因的檢測和鑒定(1)首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因。(2)其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA。(3)最終檢測目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì)。(4)有時(shí)還需進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定。四、基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程1．基因工程的應(yīng)用技術(shù)名稱應(yīng)用動物基因工程提高動物生長速度來提高產(chǎn)品產(chǎn)量；改善畜產(chǎn)品品質(zhì)；用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物；用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體植物基因工程培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和抗逆轉(zhuǎn)基因植物；利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)基因治療把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使其表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的，分為體內(nèi)基因治療和體外基因治療2.蛋白質(zhì)工程(1)依據(jù)蛋白質(zhì)工程的概念，關(guān)注兩方面的內(nèi)容：①蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)：基因工程。②蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是：依據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。(2)蛋白質(zhì)工程的手段：對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，最終必需通過基因來完成。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能動身→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推想應(yīng)有的氨基酸序列→找到或合成相應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)?？键c(diǎn)一DNA重組技術(shù)的基本工具(Ⅱ)考情解讀三種基本工具的作用涉及基因工程操作程序的關(guān)鍵步驟，近幾年高考考查的頻率較高，考查內(nèi)容包括工具酶類型、實(shí)質(zhì)及作用，運(yùn)載體作用及特點(diǎn)等，估量今后高考仍可能對各類型操作工具的作用及特點(diǎn)結(jié)合圖形予以考查。[做一題][例1](2022·新課標(biāo)全國卷)依據(jù)基因工程的有關(guān)學(xué)問，回答下列問題：(1)限制性內(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)粒運(yùn)載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下：AATTC……GG……CTTAA為使運(yùn)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內(nèi)切酶切割，該酶必需具有的特點(diǎn)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)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是________，產(chǎn)物是________。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常接受________技術(shù)。(5)基因工程中除質(zhì)粒外，________________和________________也可作為運(yùn)載體。(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般狀況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，緣由是________________________。[解析](1)DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種——黏性末端和平末端。(2)為了保證目的基因與運(yùn)載體相連，用另一種限制酶切割后形成的黏性末端必需與EcoRⅠ切割形成的黏性末端相同。(3)DNA連接酶有大腸桿菌DNA連接酶和T4DNA連接酶兩類。(4)反轉(zhuǎn)錄的模板是mRNA，產(chǎn)物是DNA。大量擴(kuò)增反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物常接受PCR技術(shù)。(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。(6)經(jīng)Ca2＋處理后處于感受態(tài)的大腸桿菌才易吸取四周環(huán)境中的DNA分子。[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(其他合理答案也可)(3)大腸桿菌T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌體動植物病毒(其他合理答案也可)(6)未處理的大腸桿菌吸取質(zhì)粒(外源DNA)的力氣極弱(其他合理答案也可)[鏈一串]1．正確界定幾種關(guān)鍵酶種類項(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間的氫鍵作用特點(diǎn)切割目的基因及載體，能專一性識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并在特定位點(diǎn)進(jìn)行切割將雙鏈DNA分子片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開了的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵只能將單個脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上將DNA分子兩條鏈之間的氫鍵打開作用結(jié)果形成黏性末端或平末端形成重組DNA分子形成新的DNA分子形成單鏈DNA分子2．限制酶兩種作用結(jié)果比較DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式——黏性末端和平末端(如下圖所示)。當(dāng)限制酶在它識別序列的中軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時(shí)，產(chǎn)生的是黏性末端，而當(dāng)限制酶在它識別序列的中軸線處切開時(shí)，產(chǎn)生的則是平末端。3．基因工程中“分子運(yùn)輸車”——載體的必備條件(1)對受體細(xì)胞無害，不影響受體細(xì)胞正常的生命活動；(2)具標(biāo)記基因，能對重組DNA是否進(jìn)入受體細(xì)胞進(jìn)行鑒定；(3)能自我復(fù)制，通過復(fù)制進(jìn)行基因擴(kuò)增；(4)具有多個酶切位點(diǎn)，供外源基因插入其中，而且每種酶切位點(diǎn)最好只有一個，避開酶切后環(huán)狀DNA打開，丟失某些片段。[關(guān)鍵一點(diǎn)](1)限制酶與DNA連接酶可存在如下關(guān)系：(2)限制酶不切割自身DNA，緣由是原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。(3)DNA連接酶起作用時(shí)不需要模板，DNA聚合酶起作用時(shí)則需模板。(4)為使目的基因與載體形成相同的DNA片段末端以便連接，通常使用同一種限制酶將二者切割，但假如不同限制酶切割DNA分子所產(chǎn)生的末端也存在互補(bǔ)關(guān)系時(shí)，則兩末端也可連接。[通一類]1．科學(xué)家運(yùn)用基因工程技術(shù)將人胰島素基因與大腸桿菌的質(zhì)粒DNA分子重組，并且在大腸桿菌體內(nèi)獲得成功表達(dá)。圖示a處為胰島素基因與大腸桿菌質(zhì)粒DNA結(jié)合的位置，它們彼此能結(jié)合的依據(jù)是()A．基因自由組合定律B．半保留復(fù)制原則C．基因分別定律D．堿基互補(bǔ)配對原則解析：選D胰島素基因與大腸桿菌質(zhì)粒DNA的黏性末端的堿基必需互補(bǔ)配對才能結(jié)合在一起。2.右圖為大腸桿菌及質(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____________(寫出兩條即可)。(2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(—A,—TGCGC))，則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為__________；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________，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)桿菌中的RNA分子C．大腸桿菌的質(zhì)粒D．動物細(xì)胞的染色體答案：(1)DNA能夠自我復(fù)制具有遺傳效應(yīng)(2)eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(CGCGT—,A—))DNA連接酶(3)標(biāo)記基因供重組DNA的鑒定和選擇(4)C考點(diǎn)二基因工程的基本操作程序考情解讀基因工程的基本操作程序是近幾年高考的高頻考點(diǎn)，分值比重較大，一般和其他工程結(jié)合考查，考查形式既有簡答題又有選擇題。估量今后高考通過與其他工程技術(shù)綜合考查同學(xué)解決實(shí)際問題的力氣題目仍會毀滅。[做一題][例2]某科學(xué)家從細(xì)菌中分別出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過基因工程將a轉(zhuǎn)移到馬鈴薯植物中。經(jīng)檢測，Amy在成熟塊莖細(xì)胞的細(xì)胞間隙中發(fā)覺。請回答：(1)在基因工程中，a叫____________，提取它的一個必要步驟是_____________________。它與基因運(yùn)載工具_(dá)_______結(jié)合前還必需經(jīng)過的處理步驟是__________________________。(2)Amy在成熟塊莖細(xì)胞間隙中的發(fā)覺，說明細(xì)菌的基因a已整合到上圖中的[]________或[]________結(jié)構(gòu)中。(3)合成Amy的過程分為轉(zhuǎn)錄和翻譯兩大步驟，Amy合成并分泌到細(xì)胞外，定位在細(xì)胞間隙中，參與該過程的細(xì)胞器有[]________________________________________。(4)Amy的基本組成單位是__________，各組成單位間靠________相連。(5)以本圖比作馬鈴薯塊莖的成熟細(xì)胞時(shí)該圖多畫了[]__________________________。[解析]本題主要是把基因工程與細(xì)胞的一些基礎(chǔ)學(xué)問相結(jié)合在一起了，鞏固了目的基因的提取，基因運(yùn)載工具，轉(zhuǎn)錄與翻譯，細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能等基礎(chǔ)學(xué)問。(1)耐高溫淀粉酶(Amy)基因a為目的基因，提取目的基因時(shí)要用限制酶切割，并用同種限制酶切割運(yùn)載體。(2)細(xì)菌的基因能整合到此圖的細(xì)胞核DNA上和線粒體的DNA上。(3)耐高溫淀粉酶(Amy)為分泌蛋白，其形成過程依次經(jīng)過了核糖體，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基體，此過程需要線粒體供應(yīng)能量。(4)此酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，基本組成單位是氨基酸，氨基酸脫水縮合形成肽鍵。(5)馬鈴薯塊莖不能進(jìn)行光合作用，所以不存在葉綠體。[答案](1)目的基因用限制酶切出黏性末端運(yùn)載體用限制酶使質(zhì)粒露出黏性末端(2)⑤細(xì)胞核⑧線粒體(3)⑦⑥④⑧核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體(4)氨基酸肽鍵(5)③葉綠體[鏈一串]1．目的基因的獵取(1)直接分別：從自然界已有的物種中分別，如從基因文庫中獵取。(2)人工合成目的基因的常用方法：①已知核苷酸序列的較小基因，直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成，不需要模板。②以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下人工合成。(3)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因：①原理：DNA雙鏈復(fù)制。②條件：模板、四種游離的脫氧核苷酸；熱穩(wěn)定的DNA聚合酶、引物等。③過程：加熱至90～95℃，DNA解鏈→冷卻到55～60℃，引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈→加熱至70～75℃2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建(1)目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并可以遺傳給下一代，并使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)eq\a\vs4\al(組成,如下圖)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(目的基因,啟動子：位于基因的首端，是RNA聚合酶識別,和結(jié)合的部位，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA,終止子：位于基因的尾端，使轉(zhuǎn)錄停止,標(biāo)記基因：鑒別受體細(xì)胞中是否含目的基因))(3)構(gòu)建步驟：3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞生物種類植物動物微生物常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)感受態(tài)細(xì)胞法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上→農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的DNA→表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動物Ca2＋處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合吸取DNA感受態(tài)細(xì)胞分子4.目的基因的檢測和鑒定類型步驟檢測內(nèi)容方法結(jié)果分子檢測第一步目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞DNA分子雜交技術(shù)(DNA和DNA之間)是否成功顯示出雜交帶第二步目的基因是否轉(zhuǎn)錄出信使RNA分子雜交技術(shù)(DNA和RNA之間)第三步目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)抗原－抗體雜交方法個體水平檢測包括抗蟲、抗病的接種試驗(yàn)，以確定是否有抗性以及抗性的程度；基因工程產(chǎn)品與自然?產(chǎn)品的活性比較，以確定功能是否相同等[通一類]3．下列有關(guān)基因工程操作的敘述正確的是()A．用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割運(yùn)載體與目的基因可獲得相同的黏性末端(平末端)B．以蛋白質(zhì)的氨基酸序列為依據(jù)合成的目的基因與原基因的堿基序列相同C．檢測到受體細(xì)胞含有目的基因就標(biāo)志著基因工程操作的成功D．用含抗生素抗性基因的質(zhì)粒作為運(yùn)載體是由于其抗性基因便于與外源基因連接解析：選A一種氨基酸可對應(yīng)多個密碼子，以蛋白質(zhì)的氨基酸序列為依據(jù)合成的目的基因與原基因的堿基序列可能不同。只有目的基因在受體細(xì)胞中成功表達(dá)才標(biāo)志著基因工程操作的成功。用含抗生素抗性基因的質(zhì)粒作為運(yùn)載體，是由于抗性基因作為標(biāo)記基因可檢測載體是否導(dǎo)入到受體細(xì)胞中。4．(2022·海南高考)已知甲種農(nóng)作物因受到乙種昆蟲危害而減產(chǎn)，乙種昆蟲食用某種原核生物分泌的丙種蛋白質(zhì)后死亡。因此，可將丙種蛋白質(zhì)基因轉(zhuǎn)入到甲種農(nóng)作物體內(nèi)，使甲種農(nóng)作物獲得抗乙種昆蟲危害的力氣?；卮鹣铝袉栴}：(1)為了獲得丙種蛋白質(zhì)的基因，在已知丙種蛋白質(zhì)氨基酸序列的基礎(chǔ)上，推想出丙種蛋白質(zhì)的________序列，據(jù)此可利用________方法合成目的基因。獲得丙中蛋白質(zhì)的基因還可用________、________方法。(2)在利用上述丙種蛋白質(zhì)基因和質(zhì)粒載體構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中，常需使用________酶和________酶。(3)將含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與甲種農(nóng)作物的愈傷組織共培育，篩選出含有丙種蛋白質(zhì)的愈傷組織，由該愈傷組織培育成的再生植株可抵制________的危害。(4)若用含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌直接感染甲種農(nóng)作物植株葉片傷口，則該植株的種子________(填“含有”或“不含”)丙種蛋白質(zhì)基因。解析：(1)在已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列的狀況下，可依據(jù)氨基酸和堿基的對應(yīng)關(guān)系，推出合成該蛋白質(zhì)的基因序列，然后用DNA合成儀通過化學(xué)方法來合成目的基因。此外也可以從基因文庫和通過PCR方法獵取目的基因。(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，需要用限制酶將運(yùn)載體切開，并用DNA連接酶將目的基因連接到運(yùn)載體上，從而構(gòu)建基因表達(dá)載體。(3)愈傷組織中含有丙蛋白，說明丙蛋白的基因得到了表達(dá)，在培育成的植株體內(nèi)也含有丙蛋白，乙昆蟲食用丙蛋白后會死亡，則該植株可抵制乙昆蟲的危害。(4)用含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌直接感染甲種農(nóng)作物植株葉片傷口，僅僅在該葉片內(nèi)部分細(xì)胞中能合成丙蛋白，而該植株的種子和其他的養(yǎng)分器官均不含有重組質(zhì)粒，也就不含有丙種蛋白質(zhì)的基因。答案：(1)基因化學(xué)基因文庫PCR(其他合理答案也可)(2)限制DNA連接(3)乙種昆蟲(4)不含考點(diǎn)三基因工程的原理(Ⅱ)、基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程的原理及應(yīng)用(Ⅰ)考情解讀近幾年高考以基因工程和蛋白質(zhì)工程的成果作為背景，以大量的基因工程或蛋白質(zhì)工程案例作為載體，考查基因工程和蛋白質(zhì)工程的基本原理和應(yīng)用?？疾樾问揭院喆痤}為主，估量今后高考中可結(jié)合當(dāng)今社會熱點(diǎn)(如轉(zhuǎn)基因食品，基因治療等)或科技前沿等載體命制基因工程或蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用類題目。[做一題][例3](2021·福建高考)克隆豬成功率較低，與早期胚胎細(xì)胞的特殊凋亡有關(guān)。Bcl-2基因是細(xì)胞凋亡抑制基因，用PCR技術(shù)可以檢測該基因轉(zhuǎn)錄水平，進(jìn)而了解該基因與不同胚胎時(shí)期細(xì)胞凋亡的關(guān)系?？寺∝i的培育及該基因轉(zhuǎn)錄水平檢測流程如圖。請回答：(1)圖中重組細(xì)胞的細(xì)胞核來自________細(xì)胞，早期胚胎移入受體子宮后連續(xù)發(fā)育，經(jīng)桑椹胚、囊胚和______胚最終發(fā)育為克隆豬。(2)在PCR過程中可檢測出cDNA中Bcl-2cDNA的分子數(shù)，進(jìn)而計(jì)算總mRNA中Bcl-2mRNA的分子數(shù)，從而反映出Bcl-2基因的轉(zhuǎn)錄水平。①圖中X表示________過程。②從基因組數(shù)據(jù)庫中查詢Bcl-2mRNA的核苷酸序列，以便依據(jù)這一序列設(shè)計(jì)合成________用于PCR擴(kuò)增，PCR過程第一輪循環(huán)的模板是________。[解析]本題考查基因工程、細(xì)胞工程和胚胎工程的相關(guān)學(xué)問，意在考查理解力氣和分析力氣。(1)核移植技術(shù)是將供體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核的卵母細(xì)胞中，形成重組細(xì)胞的過程。結(jié)合圖形可知，圖中重組細(xì)胞的細(xì)胞核來自良種豬的體細(xì)胞；早期胚胎經(jīng)桑椹胚、囊胚和原腸胚，最終發(fā)育為個體。(2)①圖中X過程是mRNA反轉(zhuǎn)錄形成cDNA的過程。②利用PCR技術(shù)獵取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便依據(jù)這一序列合成引物，用于PCR擴(kuò)增，PCR過程第一輪循環(huán)的模板是目的基因，即Bcl-2cDNA。[答案](1)體原腸(2)①反轉(zhuǎn)錄②引物Bcl-2cDNA[鏈一串](1)乳腺生物反應(yīng)器：是指將外源基因在哺乳動物的乳腺中特異表達(dá)，利用動物的乳腺組織生產(chǎn)藥物蛋白。受生物性別的限制，若從動物尿液中提取目的基因產(chǎn)物則不受性別限制。(2)基因治療：是把正常的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中，以表達(dá)正常產(chǎn)物，從而治療疾病，對原有細(xì)胞中存在缺陷的基因沒有清除或轉(zhuǎn)變，是治療人類遺傳病的根本方法，但由于尚未全面了解基因調(diào)控機(jī)制和疾病產(chǎn)生的分子機(jī)理，基因治療目前只是處于初期的臨床試驗(yàn)階段。(3)基因工程的目的不同，可選用的受體細(xì)胞不同。若生產(chǎn)基因工程藥品，受體細(xì)胞一般選用微生物，利用微生物繁殖速度快的特點(diǎn)，可在短期內(nèi)獲得大量產(chǎn)品。(4)蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較：項(xiàng)目區(qū)分與聯(lián)系蛋白質(zhì)工程基因工程原理中心法則的逆推人工DNA(基因)重組區(qū)分過程預(yù)期的蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推想應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)獵取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造、生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品結(jié)果可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延長出來的其次代基因工程；蛋白質(zhì)工程離不開基因工程，而基因工程中所利用的某些酶也需要通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾或改造，以提高其功能，因此兩者是相互促進(jìn)的[通一類]5．培育作為“生物反應(yīng)器”的動物可以生產(chǎn)很多貴重的醫(yī)用蛋白，該動物的培育過程涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)有()①基因工程②體外受精③胚胎移植④動物細(xì)胞培育A．①②③B．②③④C．①③④D．①②③④解析：選D生物反應(yīng)器是指利用轉(zhuǎn)基因活體動物的某種能夠高效表達(dá)外源蛋白的器官或組織來進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)活性功能蛋白的技術(shù)，用于表達(dá)的生物反應(yīng)器包括動物血液、乳腺等。作為生物反應(yīng)器的動物的培育過程是將目的基因?qū)胧芫阎校瑢⑵渑嘤缴ｉ┡呋蚰遗唠A段，再將其移入代孕動物的子宮中，使其生長發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)動物蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)。6．下圖為蛋白質(zhì)工程操作的基本思路，請據(jù)圖回答下列問題：(1)代表蛋白質(zhì)工程操作思路的過程是________；代表中心法則內(nèi)容的是________。(填寫數(shù)字)(2)寫出圖中各數(shù)字代表的生物學(xué)過程的名稱或內(nèi)容：①__________；②__________；③__________；④__________；⑤__________。(3)蛋白質(zhì)工程的目的是__________，通過__________來實(shí)現(xiàn)。(4)從圖中可以看出蛋白質(zhì)工程的基本途徑與中心法則是________的。解析：蛋白質(zhì)工程是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能開頭，中心法則是從基因轉(zhuǎn)錄、翻譯開頭；蛋白質(zhì)工程的目的是對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，它是通過基因合成或基因修飾實(shí)現(xiàn)的，蛋白質(zhì)工程的基本途徑與中心法則相反。答案：(1)④⑤①②③(2)轉(zhuǎn)錄翻譯折疊分子設(shè)計(jì)合成DNA(3)對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)基因合成或基因修飾(4)相反一、選擇題1．(2021·江蘇高考)小鼠雜交瘤細(xì)胞表達(dá)的單克隆抗體用于人體試驗(yàn)時(shí)易引起過敏反應(yīng)，為了克服這個缺陷，可選擇性擴(kuò)增抗體的可變區(qū)基因(目的基因)后再重組表達(dá)。下列相關(guān)敘述正確的是(多選)()A．設(shè)計(jì)擴(kuò)增目的基因的引物時(shí)不必考慮表達(dá)載體的序列B．用PCR方法擴(kuò)增目的基因時(shí)不必知道基因的全部序列C．PCR體系中確定要添加從受體細(xì)胞中提取的DNA聚合酶D．確定要依據(jù)目的基因編碼產(chǎn)物的特性選擇合適的受體細(xì)胞解析：選BD設(shè)計(jì)引物時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮由此擴(kuò)增的目的基因與載體兩端的序列進(jìn)行互補(bǔ)配對；PCR體系中應(yīng)用耐高溫的DNA聚合酶，而不是從受體細(xì)胞中提取的一般DNA聚合酶。2．限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的識別序列及切割位點(diǎn)分別是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。下圖表示四種質(zhì)粒和目的基因，其中，箭頭所指部位為酶的識別位點(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運(yùn)載體的質(zhì)粒是()解析：選A由圖可知，質(zhì)粒B上無標(biāo)記基因，不適合作為運(yùn)載體；質(zhì)粒C和D的標(biāo)記基因上都有限制性內(nèi)切酶的識別位點(diǎn)。質(zhì)粒A有標(biāo)記基因且MunⅠ的切點(diǎn)不在標(biāo)記基因上。3．下列關(guān)于cDNA文庫和基因組文庫的說法中，不正確的是()A．cDNA文庫中只含有某種生物的部分基因，基因組文庫中含有某種生物的全部基因B．假如某種生物的cDNA文庫中的某個基因與該生物的基因組文庫中的某個基因把握的性狀相同，則這兩個基因的結(jié)構(gòu)也完全相同C．cDNA文庫中的基因都沒有啟動子D．一種生物的cDNA文庫可以有很多種，但基因組文庫只有一種解析：選BcDNA文庫中的DNA來源于mRNA的反轉(zhuǎn)錄過程，所以該DNA(或基因)與該生物體內(nèi)的原DNA在結(jié)構(gòu)上是有區(qū)分的，如不含有啟動子、內(nèi)含子等。4．基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。依據(jù)圖推斷下列操作正確的是()A．目的基因和質(zhì)粒均用限制酶Ⅱ切割B．目的基因和質(zhì)粒均用限制酶Ⅰ切割C．質(zhì)粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割D．質(zhì)粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割解析：選D由于目的基因要切下而質(zhì)粒只要切開，酶Ⅱ識別序列和切點(diǎn)是—↓GATC，單獨(dú)使用時(shí)可以把目的基因和質(zhì)粒都切斷，限制酶Ⅰ的識別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，只能把它們切開，單獨(dú)使用時(shí)不能切下，所以切目的基因用限制酶Ⅱ切割，質(zhì)粒用限制酶Ⅰ切割；由于用限制酶Ⅰ切割質(zhì)粒時(shí)破壞了GeneⅡ，所以只能用GeneⅠ作為標(biāo)記基因。5．基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對的步驟是()A．人工合成目的基因B．目的基因與運(yùn)載體結(jié)合C．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D．目的基因的檢測和表達(dá)解析：選C人工合成目的基因過程需要堿基互補(bǔ)配對過程；目的基因與運(yùn)載體結(jié)合涉及黏性末端的互補(bǔ)配對；目的基因的檢測和表達(dá)涉及了DNA的雜交過程，要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯，因此它涉及堿基互補(bǔ)配對的過程。6．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法，錯誤的是()A．蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類需要B．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向轉(zhuǎn)變分子的結(jié)構(gòu)C．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不曾存在的新型蛋白質(zhì)分子D．蛋白質(zhì)工程與基因工程密不行分，又稱為其次代基因工程解析：選B由于基因的結(jié)構(gòu)打算蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，因此，要對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，最終還必需通過改造基因來完成，而不是直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作。二、非選擇題7．豇豆對多種害蟲具有抗蟲力氣，根本緣由是豇豆體內(nèi)具有胰蛋白酶抑制劑基因(CpTI基因)。科學(xué)家將其轉(zhuǎn)移到水稻體內(nèi)后，卻發(fā)覺效果不抱負(fù)，主要緣由是CpTI蛋白質(zhì)的積累量不足。經(jīng)過在體外對CpTI基因進(jìn)行了修飾后，CpTI蛋白質(zhì)在水稻中的積累量就得到了提高。修飾和表達(dá)過程下圖所示：請依據(jù)以上材料，回答下列問題：(1)CpTI基因是基因工程中的______________，為削減工作量和盲目性，獵取CpTI基因時(shí)應(yīng)盡可能接受人工合成基因的方法，目前主要有兩條途徑：一是利用mRNA為模板合成所需基因，完成這一過程需要________酶和DNA聚合酶等；二是依據(jù)已知的蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推想出目的基因結(jié)構(gòu)中的核苷酸序列，再通過化學(xué)方法合成目的基因。(2)“信號肽”序列及“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號”序列之所以能修飾到CpTI上，是由于其基本組成單位是________________，在①過程中，要使用______________酶，②過程稱為________。(3)檢測修飾后的CpTI基因是否表達(dá)的最好方法是____________________。解析：由mRNA為模板合成所需基因的過程為逆轉(zhuǎn)錄的過程，需要逆轉(zhuǎn)錄酶；基因的組成單位是(四種)脫氧核苷酸，重組DNA的過程中要用到DNA連接酶，②過程是以DNA為模板形成RNA的轉(zhuǎn)錄過程。答案：(1)目的基因逆轉(zhuǎn)錄(2)(四種)脫氧核苷酸DNA連接轉(zhuǎn)錄(3)讓多種害蟲食用水稻葉片，然后觀看害蟲是否死亡8．下圖是從酵母菌中獵取某植物需要的把握某種酶合成的基因的流程，結(jié)合所學(xué)學(xué)問及相關(guān)信息回答下列問題：eq\x(DNA)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(),\s\do5(構(gòu)建)))eq\x(\a\al(基因組,文庫))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(A),\s\do5(篩選)))eq\x(\a\al(含目的基,因的菌株))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(),\s\do5(分別)))eq\x(\a\al(目的基,因Ⅰ))eq\x(mRNA)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(B),\s\do5()))eq\x(cDNA)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(),\s\do5(構(gòu)建)))eq\x(\a\al(cDNA,文庫))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(C),\s\do5(篩選)))eq\x(\a\al(含目的基,因的菌株))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(),\s\do5(分別)))eq\x(\a\al(目的基,因Ⅱ))(1)圖中cDNA文庫________基因組文庫(填“大于”、“等于”或者“小于”)。(2)①過程提取的DNA需要________的切割，B過程是________。(3)為在短時(shí)間內(nèi)大量獲得目的基因，可用________擴(kuò)增的方法，其原理是________。(4)目的基因獵取之后，需要進(jìn)行________，其組成必需有________以及標(biāo)記基因等，此步驟是基因工程的核心。(5)將該目的基因?qū)肽畴p子葉植物細(xì)胞，常接受的方法是________，其能否在此植物體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是____________，可以用________技術(shù)進(jìn)行檢測。(6)假如要想使該酶活性更強(qiáng)或具有更強(qiáng)的耐受性，需要對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，這要通過蛋白質(zhì)工程。首先要設(shè)計(jì)預(yù)期的________，再推想應(yīng)有的氨基酸序列，找到相對應(yīng)的________。(7)除植物基因工程碩果累累之外，在動物基因工程、基因工程藥物和基因治療等方面也取得了顯著成果，請列舉出至少兩方面的應(yīng)用：______________________________________。解析：cDNA文庫為部分基因，它小于代表該物種全部基因的基因組文庫；獵取目的基因的方法包括直接分別法、人工合成法及用PCR技術(shù)直接擴(kuò)增目的基因等。目的基因?qū)腚p子葉植物常用的方法為農(nóng)桿菌感染法，目的基因?qū)牒罂捎肈NA分子雜交法進(jìn)行檢測。答案：(1)小于(2)限制酶逆轉(zhuǎn)錄(3)PCR技術(shù)DNA復(fù)制(4)基因表達(dá)載體的構(gòu)建啟動子、終止子、目的基因(復(fù)制原點(diǎn)可不答)(5)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法目的基因是否整合到植物細(xì)胞的染色體上DNA分子雜交(6)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸序列(7)乳腺生物反應(yīng)器；體外基因治療復(fù)合型免疫缺陷綜合癥(其他合理答案也可)9．土壤農(nóng)桿菌是一種細(xì)菌，在轉(zhuǎn)基因植物爭辯上有很重要的應(yīng)用。下圖是某植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)流程示意圖：(1)形成重組DNA的過程需要的酶有________和________。(2)所謂農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化是指讓其侵染植物組織細(xì)胞從而把目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，在這個過程中________(是/不是)全部細(xì)胞都導(dǎo)入了目的基因。(3)培育基中除含有必要的養(yǎng)分物質(zhì)、瓊脂和激素(如：________和________)外，還必需加入________。解析：在基因工程中必需先用同一種限制酶分別處理目的基因和運(yùn)載體以獲得相同的黏性末端，再加入DNA連接酶獲得重組DNA；農(nóng)桿菌侵入植物組織過程中，并不是全部的農(nóng)桿菌都能進(jìn)入，所以并不是全部的受體細(xì)胞都導(dǎo)入了目的基因；卡那霉素抗性基因是標(biāo)記基因，培育基中加入卡那霉素以便進(jìn)行篩選。答案：(1)限制酶DNA連接酶(2)不是(3)生長素細(xì)胞分裂素卡那霉素10．(2022·福州質(zhì)檢)人外周血單核細(xì)胞能合成白介素2(IL－2)。該蛋白可增加機(jī)體免疫功能，但在體內(nèi)易被降解。爭辯人員將IL－2基因與人血清白蛋白(HSA)基因拼接成一個融合基因，并在酵母菌中表達(dá)，獲得具有IL－2生理功能、且不易降解的IL－2－HSA融合蛋白。其技術(shù)流程如圖。請回答：(1)培育人外周血單核細(xì)胞的適宜溫度為________℃；圖中②表示________過程。(2)表達(dá)載體1中的位點(diǎn)________，應(yīng)為限制酶BglⅡ的識別位點(diǎn)，才能成功構(gòu)建表達(dá)載體2。(3)表達(dá)載體2導(dǎo)入酵母菌后，融合基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA中，與IL－2蛋白對應(yīng)的堿基序列不能含有________(起始、終止)密碼子，才能成功表達(dá)