2025屆高考生物二輪復(fù)習(xí)【第1部分】大概念整合6專題15基因工程教案(新教材)

微專題1基因工程1．(2023·新課標(biāo)卷)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(shí)別序列和切割位點(diǎn))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(diǎn)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連接酶連接解析：C酶3切割后得到的是平末端，應(yīng)該用T4DNA連接酶連接，A不符合題意；質(zhì)粒用酶3切割后得到平末端，目的基因用酶1切割后得到的是黏性末端，二者不能連接，B不符合題意；質(zhì)粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4DNA連接酶連接后，還能保證目的基因在質(zhì)粒上的連接方向，此重組表達(dá)載體的構(gòu)建方案最合理且高效，C符合題意；若用酶2和酶4切割質(zhì)粒和目的基因，會(huì)破壞質(zhì)粒上的抗生素抗性基因，連接形成的基因表達(dá)載體缺少標(biāo)記基因，無(wú)法進(jìn)行后續(xù)的篩選，D不符合題意。2．(2023·廣東卷，改編)種子大小是作物重要的產(chǎn)量性狀。研究者對(duì)野生型擬南芥(2n＝10)進(jìn)行誘變，篩選到一株種子增大的突變體。通過(guò)遺傳分析和測(cè)序，發(fā)現(xiàn)野生型DA1基因發(fā)生一個(gè)堿基G到A的替換，突變后的基因?yàn)殡[性基因，據(jù)此推測(cè)突變體的表型與其有關(guān)，開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。回答下列問(wèn)題：(1)擬采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將野生型DA1基因轉(zhuǎn)入突變體植株，若突變體表型確由該突變?cè)斐?，則轉(zhuǎn)基因植株的種子大小應(yīng)與______植株的種子大小相近。(2)用PCR反應(yīng)擴(kuò)增DA1基因，用限制性內(nèi)切核酸酶對(duì)PCR產(chǎn)物和____________進(jìn)行切割，用DNA連接酶將兩者連接。為確保插入的DA1基因可以正常表達(dá)，其上下游序列需具備___________________。(3)轉(zhuǎn)化后，T-DNA(其內(nèi)部基因在減數(shù)分裂時(shí)不發(fā)生交換)可在基因組單一位點(diǎn)插入也可以同時(shí)插入多個(gè)位點(diǎn)。在插入片段均遵循基因分離及自由組合定律的前提下，選出單一位點(diǎn)插入的植株，并進(jìn)一步獲得目的基因穩(wěn)定遺傳的植株(如圖)，用于后續(xù)驗(yàn)證突變基因與表型的關(guān)系。①農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化T0代植株并自交，將T1代種子播種在選擇培養(yǎng)基上，能夠萌發(fā)并生長(zhǎng)的陽(yáng)性個(gè)體即表示其基因組中插入了________________________。②T1代陽(yáng)性植株自交所得的T2代種子按單株收種并播種于選擇培養(yǎng)基，選擇陽(yáng)性率約____________%的培養(yǎng)基中幼苗繼續(xù)培養(yǎng)。③將②中選出的T2代陽(yáng)性植株________________(填“自交”“與野生型雜交”或“與突變體雜交”)所得的T3代種子按單株收種并播種于選擇培養(yǎng)基，陽(yáng)性率達(dá)到__________%的培養(yǎng)基中的幼苗即為目標(biāo)轉(zhuǎn)基因植株。為便于在后續(xù)研究中檢測(cè)該突變，研究者利用PCR擴(kuò)增野生型和突變型基因片段，再使用限制性內(nèi)切核酸酶X切割產(chǎn)物，通過(guò)核酸電泳即可進(jìn)行突變檢測(cè)，相關(guān)信息見(jiàn)下，在電泳圖中將酶切結(jié)果對(duì)應(yīng)位置的條帶涂黑。解析：(1)根據(jù)題干信息可知，突變后的基因?yàn)殡[性基因，則野生型DA1基因?yàn)轱@性基因，因此采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將野生型DA1基因轉(zhuǎn)入突變體植株，若突變體表型確由該突變?cè)斐桑瑒t轉(zhuǎn)基因植株的種子大小應(yīng)與野生型植株的種子大小相近。(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DA1基因后，應(yīng)該用同種限制性內(nèi)切核酸酶對(duì)DA1基因和載體進(jìn)行切割，再用DNA連接酶將兩者連接起來(lái)；在基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子位于目的基因的首端，終止子位于目的基因的尾端，因此為確保插入的DA1基因可以正常表達(dá)，其上下游序列需具備啟動(dòng)子和終止子。(3)①根據(jù)題干信息和圖形分析，將T0代植株的花序浸沒(méi)在農(nóng)桿菌(T-DNA上含有DA1基因和卡那霉素抗性基因)菌液中轉(zhuǎn)化，再將獲得的T1代種子播種在選擇培養(yǎng)基(含有卡那霉素)上，若在選擇培養(yǎng)基上有能夠萌發(fā)并生長(zhǎng)的陽(yáng)性個(gè)體，則說(shuō)明含有卡那霉素抗性基因，即表示其基因組中插入DA1基因和卡那霉素抗性基因。②T1代陽(yáng)性植株都含有DA1基因，由于T-DNA(其內(nèi)部基因在減數(shù)分裂時(shí)不發(fā)生交換)可在基因組單一位點(diǎn)插入也可以同時(shí)插入多個(gè)位點(diǎn)，所以不確定是單一位點(diǎn)插入還是多位點(diǎn)插入，若是單一位點(diǎn)插入，相當(dāng)于一對(duì)等位基因的雜合子，其自交后代應(yīng)該出現(xiàn)3∶1的性狀分離比，而題干要求選出單一位點(diǎn)插入的植株，因此應(yīng)該選擇陽(yáng)性率約75%的培養(yǎng)基中幼苗繼續(xù)培養(yǎng)。③將以上獲得的T2代陽(yáng)性植株自交，再將得到的T3代種子按單株收種并播種于選擇培養(yǎng)基上，若某培養(yǎng)基上全部為具有卡那霉素抗性的植株即為需要選擇的植株，即陽(yáng)性率達(dá)到100%的培養(yǎng)基中的幼苗即為目標(biāo)轉(zhuǎn)基因植株。根據(jù)圖形分析，野生型和突變型基因片段的長(zhǎng)度都是150bp，野生型的基因沒(méi)有限制酶X的切割位點(diǎn)，而突變型的基因有限制酶X的切割位點(diǎn)，結(jié)合圖中的數(shù)據(jù)分析可知電泳圖中，野生型只有150bp，突變型有50bp和100bp，如圖：答案：(1)野生型(2)農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒(載體)啟動(dòng)子和終止子(3)①DA1基因和卡那霉素抗性基因②75③自交100(1)(2023·湖北卷)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。其中若用HindⅢ酶切，目的基因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物可能不同。(√)(2)(2022·江蘇卷)采用基因工程技術(shù)調(diào)控植物激素代謝，可實(shí)現(xiàn)作物改良。其中在果實(shí)中表達(dá)acs(乙烯合成關(guān)鍵酶基因)的反義基因可延遲果實(shí)成熟。(√)(3)(經(jīng)典高考題)抗除草劑基因轉(zhuǎn)入某抗鹽植物獲得2個(gè)穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)基因品系，抗性鑒定為抗除草劑抗鹽和抗除草劑不抗鹽。表明一定是抗鹽性的改變與抗除草劑基因的轉(zhuǎn)入無(wú)關(guān)。(×)(4)(2023·全國(guó)乙卷，節(jié)選)GFP是水母體內(nèi)存在的能發(fā)綠色熒光的一種蛋白。科研人員以GFP基因?yàn)椴牧?，利用基因工程技術(shù)獲得了能發(fā)其他顏色熒光的蛋白，豐富了熒光蛋白的顏色種類。科研人員從構(gòu)建的GFP突變基因文庫(kù)中提取目的基因(均為突變基因)構(gòu)建表達(dá)載體。①將構(gòu)建好的表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌中進(jìn)行表達(dá)，發(fā)現(xiàn)大腸桿菌有的發(fā)綠色熒光，有的發(fā)黃色熒光，有的不發(fā)熒光。請(qǐng)從密碼子特點(diǎn)的角度分析，發(fā)綠色熒光的可能原因是____________________(答出1點(diǎn)即可)。②新蛋白與突變基因的關(guān)聯(lián)性分析。將上述發(fā)黃色熒光的大腸桿菌分離純化后，對(duì)其所含的GFP突變基因進(jìn)行測(cè)序，發(fā)現(xiàn)其堿基序列與GFP基因的不同，將該GFP突變基因命名為YFP基因(黃色熒光蛋白基因)。若要通過(guò)基因工程的方法探究YFP基因能否在真核細(xì)胞中表達(dá)，實(shí)驗(yàn)思路是_______________________。提示：①密碼子具有簡(jiǎn)并性②獲取YFP基因，運(yùn)用合適的限制酶和DNA連接酶及載體將YFP基因構(gòu)建形成基因表達(dá)載體，然后將構(gòu)建好的表達(dá)載體(含有目的基因YFP基因)導(dǎo)入酵母菌，檢測(cè)其是否會(huì)發(fā)黃色熒光1．理清基因工程的三種基本工具提醒：①若用不同的限制酶切割出不同的黏性末端，則能使基因和載體定向連接，避免自身環(huán)化和反向連接，提高連接的有效性；②DNA連接酶無(wú)識(shí)別的特異性，對(duì)于相同或互補(bǔ)的黏性末端以及平末端都能連接。2．理清基因工程的操作步驟(1)目的基因的篩選與獲取①篩選合適的目的基因a．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。b．利用序列數(shù)據(jù)庫(kù)和序列比對(duì)工具進(jìn)行篩選。②目的基因的獲取a．人工合成目的基因。b．PCR獲取和擴(kuò)增目的基因c．通過(guò)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——重組質(zhì)粒的構(gòu)建提醒：①啟動(dòng)子和終止子啟動(dòng)子(DNA片段)≠起始密碼子(位于mRNA上)；終止子(DNA片段)≠終止密碼子(位于mRNA上)。②目的基因插入位置：?jiǎn)?dòng)子與終止子之間。(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(4)目的基因的檢測(cè)與鑒定提醒：PCR不僅可用于獲取和擴(kuò)增目的基因，還能用于檢測(cè)受體細(xì)胞中是否含有目的基因或受體細(xì)胞中的目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA。3．圖解蛋白質(zhì)工程命題點(diǎn)圍繞基因工程考查科學(xué)思維及科學(xué)探究1．(2023·山東聊城三模)Cre-loxP系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)特定基因的敲除(如圖1)。把幾種熒光蛋白基因和Cre酶能識(shí)別并切割的序列(loxP1和loxP2)串在一起，構(gòu)建表達(dá)載體T(如圖2)。部分熒光蛋白基因會(huì)被Cre酶隨機(jī)“剪掉”，且兩個(gè)loxP1之間或兩個(gè)loxP2之間的基因，最多會(huì)被Cre酶敲除一次，剩下的部分得以表達(dá)，隨機(jī)呈現(xiàn)不同的顏色。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()圖1注：僅表達(dá)與啟動(dòng)子相鄰的熒光蛋白基因。圖2A．構(gòu)建表達(dá)載體T時(shí)用到的工具包括限制酶、DNA連接酶B．若小鼠細(xì)胞含一個(gè)表達(dá)載體T(不含Cre酶)，其肌肉組織細(xì)胞呈無(wú)色C．若小鼠細(xì)胞含一個(gè)表達(dá)載體T(含Cre酶)，其腦組織細(xì)胞只能呈紅色或黃色D．若小鼠細(xì)胞含兩個(gè)表達(dá)載體T(含Cre酶)，其腦組織細(xì)胞可能出現(xiàn)兩種顏色解析：C基因表達(dá)載體構(gòu)建過(guò)程中需要限制酶和DNA連接酶兩種工具酶處理，A正確；據(jù)圖可知，小鼠有編碼紅、黃、藍(lán)熒光蛋白的基因，前端有腦組織特異性表達(dá)的啟動(dòng)子，肌肉細(xì)胞不會(huì)表達(dá)顏色基因，故若小鼠細(xì)胞含一個(gè)表達(dá)載體T(不含Cre酶)，其肌肉組織細(xì)胞呈無(wú)色，B正確；loxP1、loxP2位置如圖2黑白三角符號(hào)所示，兩個(gè)loxP1和兩個(gè)loxP2之間的基因最多會(huì)被Cre酶敲除一次，Cre酶表達(dá)情況不同，識(shí)別的loxP不同，則有可能未敲除熒光蛋白基因，此時(shí)為紅色(同不含Cre酶時(shí))，也有可能敲除兩個(gè)loxP1之間的紅色熒光蛋白基因，此時(shí)為黃色，也有可能敲除兩個(gè)loxP2之間的紅色和黃色熒光蛋白基因，此時(shí)為藍(lán)色，因而不同腦細(xì)胞會(huì)差異表達(dá)紅色、黃色或藍(lán)色熒光蛋白基因，C錯(cuò)誤；小鼠腦組織細(xì)胞內(nèi)有2個(gè)相同表達(dá)載體T(含Cre酶)，Cre酶對(duì)每個(gè)DNA片段隨機(jī)剪切，故其腦組織細(xì)胞可能出現(xiàn)兩種顏色，D正確。2．(2023·湖南師大附中?？既?OsGLO1、EcCAT、EcGCL和TSR四個(gè)基因分別編碼四種不同的酶，研究人員將這些基因分別與葉綠體轉(zhuǎn)運(yùn)肽(引導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)進(jìn)入葉綠體)基因連接，構(gòu)建多基因表達(dá)載體(載體中部分序列如圖所示)，利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化水稻，在水稻葉綠體內(nèi)構(gòu)建了一條新代謝途徑，提高了水稻的產(chǎn)量。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．四個(gè)基因轉(zhuǎn)錄時(shí)不是都以DNA的同一條單鏈為模板B．四個(gè)基因都在水稻葉綠體內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄翻譯C．用含潮霉素的培養(yǎng)基可篩選被農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的水稻細(xì)胞D．可用抗原—抗體雜交技術(shù)檢測(cè)四種酶在轉(zhuǎn)基因水稻中的表達(dá)情況解析：B基因的啟動(dòng)子方向有不同，說(shuō)明轉(zhuǎn)錄時(shí)不是都以DNA的同一條單鏈為模板，A正確；這些基因在葉綠體外合成蛋白質(zhì)，由葉綠體轉(zhuǎn)運(yùn)肽引導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)進(jìn)入葉綠體，B錯(cuò)誤；卡那霉素抗性基因不在T-DNA上，應(yīng)用潮霉素培養(yǎng)基篩選被農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的水稻細(xì)胞，C正確；可用抗原—抗體雜交技術(shù)檢測(cè)是否有相應(yīng)的蛋白質(zhì)產(chǎn)生，從而檢測(cè)四種酶在轉(zhuǎn)基因水稻中的表達(dá)情況，D正確。命題點(diǎn)圍繞蛋白質(zhì)工程考查生命觀念及社會(huì)責(zé)任3．(2023·山東德州二模)科研人員以β-甘露葡萄糖酶為核心研究材料，在其N端找到了兩個(gè)關(guān)鍵的氨基酸位點(diǎn)，將這兩個(gè)位點(diǎn)的組氨酸和脯氨酸分別替換為酪氨酸后，其熱穩(wěn)定性得到了顯著提高。下列說(shuō)法正確的是()A．細(xì)胞內(nèi)合成改造后的高熱穩(wěn)定性蛋白質(zhì)的過(guò)程不遵循中心法則B．替換蛋白質(zhì)中的氨基酸實(shí)際可通過(guò)改造基因中的堿基序列實(shí)現(xiàn)C．在分子水平上，可利用PCR等技術(shù)檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)是否合成新的目的蛋白質(zhì)D．制備過(guò)程中應(yīng)先獲得目標(biāo)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，再預(yù)期其生物學(xué)功能解析：B細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成過(guò)程都遵循中心法則，A錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)是DNA經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯得到的，所以替換蛋白質(zhì)中的氨基酸實(shí)際可通過(guò)改造基因中的堿基序列實(shí)現(xiàn)，B正確；PCR等技術(shù)能檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入細(xì)胞或是否轉(zhuǎn)錄，檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)是否合成新的蛋白質(zhì)可使用抗原—抗體雜交法，C錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程的制備過(guò)程中要先預(yù)期目標(biāo)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能，再設(shè)計(jì)獲得該蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，D錯(cuò)誤。1．(原因分析類)(1)干擾素是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，臨床上被廣泛用于治療病毒感染性疾病。利用大腸桿菌可構(gòu)建干擾素工程菌，該工程菌不能生產(chǎn)有活性的干擾素，請(qǐng)解釋其原因。____________________。提示：大腸桿菌為原核生物，無(wú)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不具備加工干擾素的能力(2)生產(chǎn)乳腺生物反應(yīng)器構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)有什么特別要求？為什么？_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：必須把藥用蛋白基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起。因?yàn)橹挥羞B接了乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子，才能保證在雌性動(dòng)物泌乳期相應(yīng)的目的基因在其乳腺細(xì)胞內(nèi)得以表達(dá)。(3)蛋白質(zhì)工程是通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，而不直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作的原因是什么？_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：主要原因有：①蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，基因的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，容易改造；②改造后的基因可以遺傳給下一代，被改造的蛋白質(zhì)無(wú)法遺傳2．(推測(cè)依據(jù)類)促紅細(xì)胞生成素(EPO)是一種能刺激骨髓造血的糖蛋白類激素。生產(chǎn)重組人紅細(xì)胞生成素(rhEPO)時(shí)，需構(gòu)建EPO基因(E基因)表達(dá)載體(如圖所示)，并將E基因?qū)胧荏w細(xì)胞CHO-DHFR－，通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)rhEPO。用PBT質(zhì)粒和E基因構(gòu)建PBT-E表達(dá)載體時(shí)所需的酶是_______________。某同學(xué)比較PBT和PBT-E的大小后，推測(cè)E基因的堿基長(zhǎng)度為100bp(bp表示堿基對(duì))，該推測(cè)是否正確？請(qǐng)說(shuō)明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：HindⅢ、XhoⅠ、DNA連接酶不正確，用HindⅢ和XhoⅠ處理質(zhì)粒時(shí)，切除了MCS上兩限制酶酶切位點(diǎn)間的DNA序列微專題2PCR技術(shù)與基因編輯技術(shù)1．(2021·湖北卷)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)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)性的溫度解析：D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條帶，A不符合題意；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，故不能有效減少反應(yīng)非特異條帶，B、C不符合題意；非特異產(chǎn)物增加的原因可能是復(fù)性溫度過(guò)低造成引物與模板的結(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)非特異條帶的產(chǎn)生，D符合題意。2．(2020·北京卷)為了對(duì)重金屬污染的土壤進(jìn)行生物修復(fù)，研究者將從楊樹(shù)中克隆的重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(HMA3)基因與外源高效啟動(dòng)子連接，導(dǎo)入楊樹(shù)基因組中(如圖)。注：①②③④表示引物為檢測(cè)獲得的轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)苗中是否含有導(dǎo)入的HMA3基因，同時(shí)避免內(nèi)源HMA3基因的干擾，在進(jìn)行PCR擴(kuò)增時(shí)，應(yīng)選擇的引物組合是()A．①＋③ B．①＋②C．③＋② D．③＋④解析：B圖示中克隆的重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(HMA3)基因與外源高效啟動(dòng)子連接，導(dǎo)入楊樹(shù)基因組中，若要檢測(cè)獲得的轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)苗中是否含有導(dǎo)入的HMA3基因和高效啟動(dòng)子，需要檢測(cè)是否含有高效啟動(dòng)子序列和HMA3基因序列，應(yīng)選擇的引物組合是①＋②，即B正確，ACD錯(cuò)誤。(1)(2021·福建卷，節(jié)選)微生物吸附是重金屬?gòu)U水的處理方法之一。金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在于動(dòng)植物中的金屬結(jié)合蛋白，具有吸附重金屬的作用?？蒲腥藛T將棗樹(shù)的MT基因?qū)氪竽c桿菌構(gòu)建工程菌。根據(jù)棗樹(shù)的MTcDNA的核苷酸序列設(shè)計(jì)了相應(yīng)的引物(如圖)，通過(guò)PCR擴(kuò)增MT基因。已知A位點(diǎn)和B位點(diǎn)分別是起始密碼子和終止密碼子對(duì)應(yīng)的基因位置。選用的引物組合應(yīng)為_(kāi)_______________________。提示：引物1和引物4(2)(2021·海南卷，節(jié)選)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)NA(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。①過(guò)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(shí)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_____________。隨后，Cas9蛋白可切割________________序列。②利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)敲除一個(gè)長(zhǎng)度為1200bp的基因，在DNA水平上判斷基因敲除是否成功所采用的方法是________________________。③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CRISPR/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(guò)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(jiǎn)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(guò)程：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：①堿基互補(bǔ)配對(duì)原則目標(biāo)(目的)DNA(基因)特定的核苷酸②DNA分子雜交技術(shù)③CRISPR/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，兩者形成復(fù)合體，sgRNA識(shí)別并結(jié)合目標(biāo)DNA序列，引導(dǎo)Cas9蛋白進(jìn)行切割，從而把目的基因插入到基因組DNA中1．PCR技術(shù)及應(yīng)用(1)PCR技術(shù)原理與條件(2)PCR技術(shù)的過(guò)程提醒：可通過(guò)引物控制PCR擴(kuò)增目的基因片段，并在基因兩側(cè)引入限制酶識(shí)別序列。2．基因編輯技術(shù)(1)基因組編輯的含義：對(duì)基因進(jìn)行定點(diǎn)修改，以改變目的基因的序列和功能，進(jìn)行基因治療和物種改良。(2)應(yīng)用最廣泛的技術(shù)：CRISPR/Cas9。(3)CRISPR/Cas9組分及功能短鏈RNA(sgRNA、向?qū)NA)作為“向?qū)А?，部分序列通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)，與目的基因中希望被編輯的DNA序列結(jié)合細(xì)菌的核酸酶Cas9與短鏈RNA結(jié)合，切割與向?qū)NA結(jié)合的DNA，使DNA雙鏈斷裂(4)CRISPR/Cas9技術(shù)的主要應(yīng)用①基因敲除。②特異突變引入。③定點(diǎn)轉(zhuǎn)基因。(5)CRISPR/Cas9技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)①基因組編輯技術(shù)本身存在著識(shí)別準(zhǔn)確性等方面的問(wèn)題。②對(duì)人類基因進(jìn)行“改造”時(shí)要嚴(yán)格遵守法律法規(guī)，不能違反人類的倫理道德。命題點(diǎn)圍繞PCR技術(shù)考查科學(xué)思維及科學(xué)探究1．(2023·山東泰安二模)通過(guò)設(shè)計(jì)引物，運(yùn)用PCR技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)目的基因的定點(diǎn)誘變。如圖為基因工程中獲取突變基因的過(guò)程，其中引物1序列中含有一個(gè)堿基T不能與目的基因片段配對(duì)，但不影響引物與模板鏈的整體配對(duì)，反應(yīng)體系中引物1和引物2的5′-端分別設(shè)計(jì)增加限制酶a和限制酶b的識(shí)別位點(diǎn)。下列有關(guān)敘述正確的是()A．在PCR反應(yīng)體系中還需要加入4種游離核苷酸、解旋酶、TaqDNA聚合酶等B．第3輪PCR結(jié)束后，含突變堿基對(duì)且兩條鏈等長(zhǎng)的DNA占1/2C．引物中設(shè)計(jì)兩種限制酶識(shí)別位點(diǎn)有利于目的基因定向插入載體D．第2輪PCR，引物1能與圖中②結(jié)合并且形成兩條鏈等長(zhǎng)的突變基因解析：CPCR反應(yīng)體系通過(guò)高溫使DNA解旋(變性)，不需要加入解旋酶，A錯(cuò)誤；第3輪PCR結(jié)束后，含突變堿基對(duì)且兩條鏈等長(zhǎng)的DNA有2個(gè)，而總DNA分子有8個(gè)，所以占1/4，B錯(cuò)誤；引物中設(shè)計(jì)兩種限制酶識(shí)別位點(diǎn)，可以使目的基因定向插入限制酶切割后的載體，C正確；第2輪PCR，引物1能與圖中②結(jié)合并且形成兩條鏈不等長(zhǎng)的突變基因，D錯(cuò)誤。2．(2023·安徽安慶二模)反轉(zhuǎn)錄PCR又稱逆轉(zhuǎn)錄PCR(RT-PCR)，是以mRNA為模板進(jìn)行的特殊PCR，過(guò)程如圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．圖示過(guò)程需要控制溫度，否則可能得不到產(chǎn)物B．RT-PCR技術(shù)中，不需已知mRNA的全部序列C．過(guò)程③中子鏈沿著模板鏈的5′→3′方向延伸D．RT-PCR技術(shù)可應(yīng)用于是否被RNA病毒感染的檢測(cè)解析：C圖示過(guò)程需要控制溫度，如變性解旋時(shí)溫度需要控制在90℃左右，A正確；PCR技術(shù)中，不需要已知mRNA的全部序列，只需一段已知mRNA的部分序列即可，B正確；過(guò)程③中，在引物作用下，DNA聚合酶從引物3′端開(kāi)始延伸DNA鏈，即子鏈沿著模板鏈的3′→5′方向延伸，C錯(cuò)誤；RT-PCR是將RNA的反轉(zhuǎn)錄和cDNA的聚合酶鏈?zhǔn)綌U(kuò)增相結(jié)合的技術(shù)，可應(yīng)用于是否被RNA病毒感染的檢測(cè)，D正確。命題點(diǎn)圍繞基因編輯考查科學(xué)思維及社會(huì)責(zé)任3．(2023·山東青島二模)CRISPR/Cas9系統(tǒng)由單鏈的向?qū)NA(sgRNA)和限制性內(nèi)切核酸酶Cas9構(gòu)成，為高效獲得特定基因敲除的斑馬魚系，科研人員利用基因編輯技術(shù)(原理如圖所示)，用化學(xué)方法合成特定的sgRNA，與Cas9mRNA一起注射到斑馬魚細(xì)胞，篩選出特定基因敲除的斑馬魚。下列說(shuō)法正確的是()A．兩種RNA可通過(guò)顯微注射法導(dǎo)入斑馬魚的肌肉細(xì)胞B．圖中sgRNA通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)實(shí)現(xiàn)其引導(dǎo)功能C．Cas9mRNA能對(duì)斑馬魚特定基因位點(diǎn)進(jìn)行切割D．基因敲除后的斑馬魚的發(fā)育一定會(huì)發(fā)生異常解析：B用化學(xué)方法合成特定的sgRNA，與Cas9mRNA一起注射到斑馬魚細(xì)胞，兩種RNA通過(guò)顯微注射法導(dǎo)入斑馬魚的受精卵，不是肌肉細(xì)胞，A錯(cuò)誤；sgRNA通過(guò)與DNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)完成對(duì)目標(biāo)DNA的識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)Cas9蛋白對(duì)DNA分子的定位，引導(dǎo)Cas9蛋白到DNA的特定基因位點(diǎn)進(jìn)行切割，B正確；Cas9蛋白能對(duì)基因位點(diǎn)進(jìn)行切割，而不是Cas9mRNA，C錯(cuò)誤；如果敲除的基因是無(wú)編碼作用的基因片段，則不會(huì)導(dǎo)致斑馬魚發(fā)育異常，D錯(cuò)誤。4．(2023·山東濟(jì)南二模)豬瘟病毒能與豬細(xì)胞膜上的LamR受體蛋白結(jié)合，進(jìn)而侵入細(xì)胞引起豬瘟。利用基因編輯技術(shù)改變LamR受體蛋白基因，使LamR受體蛋白不能與豬瘟病毒正常結(jié)合，但不影響生理功能，從而培育出抗豬瘟病毒豬?；蚓庉嬙硎怯梢粭l人為設(shè)計(jì)的單鏈向?qū)NA(sgRNA)引導(dǎo)Cas9蛋白到特定的DNA位點(diǎn)進(jìn)行切割，從而完成對(duì)目的基因的編輯?；蚓庉嬤^(guò)程如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．培育抗豬瘟病毒豬，一般選擇受精卵作為基因編輯的受體細(xì)胞，這樣獲得的個(gè)體的所有細(xì)胞都無(wú)法被豬瘟病毒感染B．Cas9蛋白的功能是準(zhǔn)確識(shí)別DNA特定序列并進(jìn)行切割C．改造后的受體細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)發(fā)育到囊胚或桑葚胚時(shí)，可將其進(jìn)行冷凍保存或胚胎移植D．通過(guò)基因編輯技術(shù)改造前后的兩種LamR基因是等位基因解析：B培育抗豬瘟病毒豬，一般選擇受精卵作為基因編輯的受體細(xì)胞，改造后的受精卵開(kāi)始進(jìn)行胚胎發(fā)育，這樣獲得的個(gè)體的所有細(xì)胞都無(wú)法被豬瘟病毒感染