2019版高考生物一輪復(fù)習(xí)現(xiàn)代生物科技專題第1講基因工程學(xué)案

1、第1講基因工程考綱要求全國卷五年考情1.基因工程的誕生()2017卷T382.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))()2017卷T38,2017卷T38,2017卷T38,2016卷T402016卷T40,2015卷T40,2015卷T40,2014卷T402013卷T403.基因工程的應(yīng)用()2017卷T38,2017卷T38,2014卷T404.蛋白質(zhì)工程()2015卷T40,2013卷T40考點(diǎn)一| 基因工程的基本工具(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第245頁)識(shí)記基礎(chǔ)梳理1基因工程的概念及優(yōu)點(diǎn)(1)概念：按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造

2、出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。(2)優(yōu)點(diǎn)與雜交育種相比：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。與誘變育種相比：定向改造生物的遺傳性狀。2基因工程的基本工具(1)限制性核酸內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱：限制酶)來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。作用：識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并切開特定兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。已知限制酶EcoR 和Sma 識(shí)別的堿基序列和酶切位點(diǎn)分別為GAATTC和CCCGGG，在下圖中寫出這兩種限制酶切割DNA后產(chǎn)生的末端種類。(2)DNA連接酶(3)載體常用載體：質(zhì)粒，其化學(xué)本質(zhì)是獨(dú)立于擬核之外的雙鏈環(huán)狀DNA分子。其他載體：噬菌體的衍

3、生物、動(dòng)植物病毒等。特點(diǎn)及意義：特點(diǎn)意義穩(wěn)定并能復(fù)制目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴(kuò)大有一至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)可攜帶多個(gè)或多種外源基因具有特殊的標(biāo)記基因便于重組DNA的鑒定和選擇教材邊角知識(shí)選修3P6“尋根問底”,DNA連接酶和DNA聚合酶的作用相同嗎？試簡(jiǎn)要說明。_【提示】不相同。DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段，而DNA聚合酶連接的是單個(gè)的脫氧核苷酸。 理解深化探究1基因工程技術(shù)使用限制酶需注意哪些問題？【提示】獲取目的基因和切割載體時(shí)，經(jīng)常使用同一種限制酶(也可使用能切出相同末端的不同限制酶)，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端或平末端。獲取一個(gè)目的基因需限制酶切割兩次，共產(chǎn)生4個(gè)黏性末端或平末端。限

4、制酶切割位點(diǎn)的選擇，必須保證標(biāo)記基因的完整性，以便于檢測(cè)。為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒。2限制酶和DNA連接酶的關(guān)系(1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。(2)限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。(3)DNA連接酶起作用時(shí)，不需要模板。運(yùn)用考向?qū)毧枷蚩疾榛蚬こ痰幕竟ぞ叩淖饔萌鐖D所示為pBR322質(zhì)粒，其中ampr(氨芐青霉素抗性基因)和tetr(四環(huán)素抗性基因)為標(biāo)記基因，ori為復(fù)制原點(diǎn)，其他均為限制酶及其識(shí)別位點(diǎn)，并且每種限制酶都只有一個(gè)。pBR322質(zhì)粒是基因工程較常用的

5、運(yùn)載體?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題：(1)制備重組質(zhì)粒，需要限制酶和_酶。如制備重組質(zhì)粒時(shí)，使用Pvu 切割該質(zhì)粒，則檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，需要在培養(yǎng)基中添加_。(2)該質(zhì)粒中的BamH識(shí)別的核苷酸序列及切割位點(diǎn)為，而Sau3A 識(shí)別的核苷酸序列只有4個(gè)堿基。若BamH 和Sau3A 分別切割DNA所形成的DNA片段能拼接成一條DNA鏈，則Sau3A 識(shí)別的核苷酸序列及切割位點(diǎn)為_。該拼接在一起的DNA片段，能否被BamH 識(shí)別？_。(3)與圖示質(zhì)粒相比，完整的重組質(zhì)粒中還應(yīng)有_等三種特殊的DNA片段。將重組質(zhì)粒導(dǎo)入動(dòng)、植物細(xì)胞的方法分別為_，如受體細(xì)胞為大腸桿菌，則該菌經(jīng)鈣離子處理后，將具備_

6、的特性。解析(1)基因工程所用的工具酶是限制酶和DNA連接酶。使用Pvu 切割pBR322質(zhì)粒會(huì)破壞ampr(氨芐青霉素抗性基因)，而tetr(四環(huán)素抗性基因)，不受破壞所以可用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基來篩選具有目的基因的細(xì)胞。(2)綜合設(shè)問信息，可推知Sau3A 識(shí)別的核苷酸序列及其切割位點(diǎn)為，這樣Sau3A 和BamH 切割DNA時(shí)才能形成相同的黏性末端，進(jìn)而能被拼接成一條DNA鏈。重新拼接點(diǎn)的核苷酸序列不一定是GGATCC，因此不一定能被BamH 識(shí)別，但一定能被Sau3A 識(shí)別。(3)一個(gè)完整的重組質(zhì)粒有標(biāo)記基因、目的基因、啟動(dòng)子、終止子和復(fù)制原點(diǎn)等特殊片段。將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有農(nóng)

7、桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法，而導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞的方法有顯微注射法。鈣離子處理后的大腸桿菌，將處于感受態(tài)，該狀態(tài)的細(xì)胞具有將外界DNA吸入細(xì)胞的特性。答案(1)DNA連接四環(huán)素(2)不一定能(3)啟動(dòng)子、終止子和目的基因顯微注射法，農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法(后者答出一個(gè)即可)將外界DNA吸入細(xì)胞比較項(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(duì)間的氫鍵形成產(chǎn)物有黏性末端或平末端的DNA片段形成重組DNA分子新的DNA分子形成單鏈DNA根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問題：(1)限制性核酸內(nèi)切

8、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EcoR切割后產(chǎn)生的片段如下：AATTCGGCTTAA為使運(yùn)載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，還可用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點(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，常采用_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，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原因是_。解析限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子形

9、成的末端通常有兩種，即黏性末端和平末端。為使運(yùn)載體和目的基因連接，二者必須具有相同的黏性末端，因而當(dāng)使用除EcoR之外的其他酶進(jìn)行切割時(shí)，應(yīng)該產(chǎn)生相同的黏性末端。DNA連接酶的來源有兩個(gè)：一是大腸桿菌，二是T4噬菌體。反轉(zhuǎn)錄是由RNA形成DNA的過程，獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物時(shí)常用PCR擴(kuò)增技術(shù)?；蚬こ坛Ｓ玫倪\(yùn)載體是質(zhì)粒，除此以外，噬菌體和動(dòng)植物病毒也可作為運(yùn)載體。如果用大腸桿菌作受體細(xì)胞，必須用鈣離子處理，使其處于感受態(tài)(此狀態(tài)吸收外源DNA的能力增強(qiáng))。答案(1)黏性末端平末端(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoR切割產(chǎn)生的相同(3)大腸桿菌T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)

10、PCR(5)噬菌體動(dòng)植物病毒(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱考點(diǎn)二| 基因工程的基本操作程序及應(yīng)用 (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第246頁)識(shí)記基礎(chǔ)梳理1基因工程的基本操作程序(1)目的基因的獲取目的基因：主要指編碼蛋白質(zhì)的基因，也可以是一些具調(diào)控作用的因子。方法(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因工程的核心目的：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，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用?；虮磉_(dá)載體的組成構(gòu)建過程(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞生物種類植物動(dòng)物微生物常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射法感受態(tài)細(xì)胞法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵微生物細(xì)胞或酵母菌轉(zhuǎn)化過程將目的基因插入Ti質(zhì)粒的TDNA

11、上轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞整合到受體細(xì)胞的DNA上表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純?nèi)÷?受精卵)顯微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞重組表達(dá)載體DNA分子與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子(4)目的基因的檢測(cè)與鑒定方法檢測(cè)或鑒定目的水平DNA分子雜交技術(shù)檢測(cè)目的基因的有無分子水平分子雜交技術(shù)目的基因是否轉(zhuǎn)錄抗原抗體雜交目的基因是否翻譯抗蟲或抗病接種實(shí)驗(yàn)是否具有抗蟲抗病特性個(gè)體水平2PCR技術(shù)(1)原理：DNA雙鏈復(fù)制。(2)條件(3)過程過程說明圖解變性當(dāng)溫度上升到90 以上時(shí)，雙鏈DNA解聚為單鏈復(fù)性溫度下降到50 左右，兩種引物通過堿基互補(bǔ)配對(duì)與兩條單鏈DNA

12、結(jié)合延伸72 左右時(shí)，Taq DNA聚合酶有最大活性，可使DNA新鏈由5端向3端延伸(4)結(jié)果：上述三步反應(yīng)完成后，一個(gè)DNA分子就變成了兩個(gè)DNA分子，隨著重復(fù)次數(shù)的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反應(yīng)過程都是在PCR擴(kuò)增儀中完成的。3基因工程的應(yīng)用(1)植物基因工程：培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物、抗逆轉(zhuǎn)基因植物、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。(2)動(dòng)物基因工程：提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體。乳腺生物反應(yīng)器：藥用蛋白基因和乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起。(3)基因工程藥品：受體細(xì)胞：多為原核細(xì)胞。原因是其繁殖快

13、，多為單細(xì)胞，遺傳物質(zhì)相對(duì)較少。成果：生產(chǎn)出細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。(4)基因治療：方法：基因置換、基因修復(fù)、基因增補(bǔ)、基因失活等。類型：體內(nèi)基因治療和體外基因治療。理解深化探究1基因組文庫和部分基因文庫是如何構(gòu)建的？【提示】基因組文庫的構(gòu)建過程為：某種生物全部DNA許多DNA片段受體菌群體。部分基因文庫的構(gòu)建過程為：某種生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的mRNAcDNA受體菌群體。2簡(jiǎn)述基因工程操作四步曲中哪些步驟存在堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象？【提示】第一步用PCR或人工合成法獲取目的基因時(shí)存在堿基互補(bǔ)配對(duì)，第二步構(gòu)建基因表達(dá)載體黏性末端連接時(shí)存在堿基互補(bǔ)配對(duì)，第四步目的基因的檢測(cè)與鑒定步驟中分子雜交及基因

14、表達(dá)時(shí)存在堿基互補(bǔ)配對(duì)。3辨析乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物比較項(xiàng)目乳腺生物反應(yīng)器工程菌基因結(jié)構(gòu)動(dòng)物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)基本相同細(xì)菌和酵母菌等生物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)有較大差異基因表達(dá)合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，產(chǎn)生的藥物蛋白可能沒有活性受體細(xì)胞動(dòng)物的受精卵微生物細(xì)胞導(dǎo)入目的基因的方式顯微注射法感受態(tài)細(xì)胞法生產(chǎn)條件不需嚴(yán)格滅菌，溫度等外界條件對(duì)其影響不大需嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件藥物提取從動(dòng)物乳汁中提取從微生物細(xì)胞中提取運(yùn)用考向?qū)毧枷?基因工程的原理及應(yīng)用1(2018濟(jì)寧市高三一模)干旱會(huì)影響農(nóng)作物

15、產(chǎn)量，科學(xué)家們對(duì)此進(jìn)行了研究。下圖為用探針檢驗(yàn)?zāi)骋豢购抵参锘蛐偷脑?，相關(guān)基因用R和r表示(1)在利用PCR技術(shù)擴(kuò)增R或r基因的過程中，利用_可尋找抗旱基因的位置并進(jìn)行擴(kuò)增。(2)若被檢植株發(fā)生A現(xiàn)象，不發(fā)生B、C現(xiàn)象。據(jù)此推測(cè)檢測(cè)另一抗旱植物時(shí)會(huì)發(fā)生_(填“A”“B”或“A或B”)現(xiàn)象。(3)用從基因文庫中獲取目的基因的方法獲取抗旱基因時(shí)需要用到限制酶，限制酶能夠識(shí)別雙鏈DNA分子中的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的_斷開。(4)經(jīng)檢測(cè)，抗旱基因已經(jīng)導(dǎo)入到煙草細(xì)胞，但未檢測(cè)出抗旱基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA，從構(gòu)建基因表達(dá)載體的角度推測(cè)，最可能的原因是_。(5)要快速

16、繁殖轉(zhuǎn)基因抗旱煙草植株，目前常用的技術(shù)是_，該技術(shù)的基本過程是：將離體的煙草細(xì)胞誘導(dǎo)脫分化形成_，然后再分化出根和芽并發(fā)育成小植株。該技術(shù)在作物新品種的培育方面兩個(gè)最主要的應(yīng)用是：突變體的利用和_。解析(1)用PCR技術(shù)擴(kuò)增R或r基因時(shí)，需要用引物尋找抗旱基因的位置。(2)被檢植物發(fā)生A現(xiàn)象，不發(fā)生B、C現(xiàn)象，即r探針沒有形成雜交環(huán)，所以被檢植物的基因型為RR。因此另一抗旱植物的基因型為RR或Rr，據(jù)圖分析可發(fā)生A或B現(xiàn)象。(3)限制酶能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂。(4)經(jīng)檢測(cè)，抗旱基因已經(jīng)導(dǎo)入到煙草細(xì)胞，但未檢測(cè)出抗旱基

17、因轉(zhuǎn)錄出的mRNA，從構(gòu)建基因表達(dá)載體的角度推測(cè)，最可能的原因是基因表達(dá)載體上目的基因首端未加入啟動(dòng)子。(5)植物組織培養(yǎng)技術(shù)可快速繁殖抗旱煙草植株，該技術(shù)包括脫分化和再分化兩個(gè)基本過程，其中先將離體的煙草細(xì)胞誘導(dǎo)脫分化形成愈傷組織，然后再分化出根和芽并發(fā)育成小植株。該技術(shù)在作物新品種的培育方面兩個(gè)最主要的應(yīng)用是：突變體的利用和單倍體育種。答案(1)引物(2)A或B(3)磷酸二酯鍵(4)基因表達(dá)載體上目的基因首端未加入啟動(dòng)子(5)植物組織培養(yǎng)愈傷組織單倍體育種2(2018昆明市高三摸底調(diào)研)科學(xué)家將擬南芥的抗寒基因(CBFl)，轉(zhuǎn)入香蕉以獲得抗寒的香蕉品種。如圖是某質(zhì)粒載體上的Sac 、Xba

18、 、EcoR 、Hind 四種限制酶的切割位點(diǎn)示意圖。 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】據(jù)圖回答問題：(1)在該實(shí)驗(yàn)中為構(gòu)建基因表達(dá)載體，用Sac 、Xba 切下CBFl基因后，對(duì)質(zhì)粒載體進(jìn)行切割的限制酶是_，理由是_。(2)連接CBFl基因到該質(zhì)粒載體后，作為基因表達(dá)載體的組成還必須有_。將重組質(zhì)粒導(dǎo)入香蕉細(xì)胞最常用的方法是_。(3)為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有CBFl基因，可用含_的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。(4)科學(xué)家將生長(zhǎng)健壯、苗齡一致的轉(zhuǎn)基因香蕉(實(shí)驗(yàn)組)與非轉(zhuǎn)基因香蕉(對(duì)照組)進(jìn)行_處理，鑒定兩組之間的抗寒性差異，如果_，則說明獲得了抗寒的香蕉優(yōu)質(zhì)品種。解析(1)在基因工程中，用相同限制酶切割來源不同的DNA后，

19、可產(chǎn)生相同的末端，所以和含目的基因的DNA一樣，質(zhì)粒也應(yīng)使用Sac、Xba 進(jìn)行切割。(2)基因表達(dá)載體的組成包括啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因、目的基因等。香蕉細(xì)胞是植物細(xì)胞，將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(3)據(jù)圖分析，質(zhì)粒上的標(biāo)記基因是氨芐青霉素抗性基因，所以為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有CBFl基因，可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。(4)根據(jù)題干信息已知目的基因是抗寒基因，所以科學(xué)家將生長(zhǎng)健壯、苗齡一致的轉(zhuǎn)基因香蕉(實(shí)驗(yàn)組)與非轉(zhuǎn)基因香蕉(對(duì)照組)進(jìn)行低溫處理，鑒定兩組之間的抗寒性差異，如果實(shí)驗(yàn)組的抗寒能力明顯高于對(duì)照組，則說明獲得了抗寒的香蕉優(yōu)質(zhì)品種。答案(1)Sac 、Xba 用

20、相同限制酶切割來源不同的DNA后，可產(chǎn)生相同的末端(2)啟動(dòng)子和終止子農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法(3)氨芐青霉素(4)低溫實(shí)驗(yàn)組的抗寒能力明顯高于對(duì)照組下圖是將某細(xì)菌的基因A導(dǎo)入大腸桿菌內(nèi)，制備“工程菌”的示意圖。據(jù)圖回答：(1)獲得A有兩條途徑：一是以A的mRNA為模板，在_酶的催化下，合成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在_的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需基因；二是根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)的_序列，推測(cè)出相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，推測(cè)其DNA的_序列，再通過化學(xué)方法合成所需基因。(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA時(shí)，需要在反應(yīng)體系中添加的有機(jī)物質(zhì)有_、_、4種脫氧核糖核苷三磷酸和耐熱性的DNA聚合酶，擴(kuò)

21、增過程可以在PCR擴(kuò)增儀中完成。(3)由A和載體B拼接形成的C通常稱為_。(4)在基因工程中，常用Ca2處理D，其目的是_。解析(1)利用逆轉(zhuǎn)錄法合成目的基因的過程是：以mRNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化作用下合成單鏈DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成雙鏈DNA分子；根據(jù)蛋白質(zhì)工程合成目的基因的過程是：根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測(cè)相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，推測(cè)DNA中脫氧核苷酸的排列順序，通過化學(xué)方法合成。(2)PCR過程中需要酶、底物、模板、引物和能量等條件。(3)目的基因和運(yùn)載體結(jié)合，形成重組DNA(基因表達(dá)載體)。(4)在利用大腸桿菌做受體細(xì)胞時(shí)，需要先用Ca2

22、處理，使之成為感受態(tài)細(xì)胞，有利于其吸收重組DNA分子。答案(1)逆轉(zhuǎn)錄DNA聚合酶氨基酸脫氧核苷酸(2)引物模板DNA(重組載體或基因表達(dá)載體)(3)重組DNA(4)提高受體細(xì)胞的轉(zhuǎn)化率考向2與其他生物工程技術(shù)的綜合考查3(2018濰坊市高三一模)如圖表示中國科研人員對(duì)樹鼩精原干細(xì)胞進(jìn)行遺傳修飾后，通過自然交配獲得世界首只轉(zhuǎn)基因樹鼩的過程。請(qǐng)回答下列問題：(1)培養(yǎng)精原干細(xì)胞時(shí)，定期更換培養(yǎng)液的目的是防止_對(duì)自身細(xì)胞代謝造成障礙，通入二氧化碳的作用是_。(2)圖中涉及的基因工程的核心步驟是_，通常采用_技術(shù)將GFP基因?qū)霕潼毦杉?xì)胞。(3)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增GFP基因需要_酶，外源的GFP

23、基因能在樹鼩體內(nèi)表達(dá)的原因是_。(4)圖示過程與通過體外受精培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物相比，避免了將受精卵移入_中繼續(xù)培養(yǎng)的麻煩，同時(shí)也克服了胚胎發(fā)育到_時(shí)期進(jìn)行胚胎移植的難題。解析(1)根據(jù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中的條件可知，定期更換培養(yǎng)液的目的是防止細(xì)胞代謝產(chǎn)物的積累對(duì)自身細(xì)胞代謝造成障礙，通入二氧化碳的作用是維持培養(yǎng)液的pH。(2)基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞一般采用顯微注射技術(shù)。(3)PCR技術(shù)的原理是DNA的雙鏈復(fù)制，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增GFP基因需要DNA聚合酶，外源的GFP基因能在樹鼩體內(nèi)表達(dá)的原因是所有生物共用一套遺傳密碼。(4)圖示過程與通過體外受精培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)

24、物相比，避免了將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)的麻煩，同時(shí)也克服了胚胎發(fā)育到囊胚、桑椹胚時(shí)期進(jìn)行胚胎移植的難題。答案(1)細(xì)胞代謝產(chǎn)物的積累維持培養(yǎng)液的pH(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建顯微注射(3)DNA聚合所有生物共用一套遺傳密碼(4)發(fā)育培養(yǎng)液囊胚、桑椹胚下列方案為人們獲得生物新品種的過程，請(qǐng)回答下列問題：方案：抗凍蛋白基因煙草細(xì)胞抗凍煙草方案：A基因免疫過的B細(xì)胞體外培養(yǎng)單克隆抗體方案：人的生長(zhǎng)激素基因牛的受精卵早期胚胎受體母牛轉(zhuǎn)基因牛(1)基因工程的核心步驟是_。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中，根據(jù)農(nóng)桿菌的特點(diǎn)，如果將抗凍蛋白基因插入_上，通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，就可以使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞，并將其插入植物

25、細(xì)胞中_上。(2)推測(cè)方案中A基因所起的作用是_，請(qǐng)寫出該方案獲得的細(xì)胞中遺傳信息傳遞時(shí)所遵循的法則_。(3)方案中的轉(zhuǎn)基因牛可以通過分泌乳汁來生產(chǎn)人的生長(zhǎng)激素。這需要將人的生長(zhǎng)激素基因與_的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起。該方案中的早期胚胎在移植入受體母牛子宮之前，必須進(jìn)行性別鑒定，一般是取處于_時(shí)期的_細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)。解析(1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心步驟。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中，將抗凍蛋白基因插入Ti質(zhì)粒的TDNA上，通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，就可以使目的基因插入植物細(xì)胞中染色體DNA上。(2)方案中將A基因?qū)朊庖哌^的B淋巴細(xì)胞生產(chǎn)單克隆抗體，說明A基因使得細(xì)胞無限增殖，即A基因能夠調(diào)控細(xì)胞無

26、限增殖，該基因在受體細(xì)胞中能夠復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。(3)方案中將人的生長(zhǎng)激素基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，使得轉(zhuǎn)基因牛可以通過分泌乳汁來生產(chǎn)人的生長(zhǎng)激素。囊胚中的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層細(xì)胞發(fā)育成胎盤和胎膜，將早期胚胎移植入受體母牛子宮之前，一般取處于囊胚時(shí)期的滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)行性別檢測(cè)。答案(1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建Ti質(zhì)粒的TDNA染色體DNA(2)調(diào)控細(xì)胞無限增殖(3)乳腺蛋白基因囊胚滋養(yǎng)層考點(diǎn)三| 蛋白質(zhì)工程(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第249頁)識(shí)記基礎(chǔ)梳理1蛋白質(zhì)工程(1)概念以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造

27、，或制造一種新蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(2)流程圖寫出流程圖中字母代表的含義：A轉(zhuǎn)錄，B.翻譯，C.分子設(shè)計(jì)，D.多肽鏈，E.預(yù)期功能。2蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較(1)區(qū)別項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程過程預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列獲取目的基因基因表達(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(cè)與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(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和生物產(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)(2)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程?；蚬こ讨兴玫哪?/p>

28、些酶需要通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造。運(yùn)用考向?qū)毧枷蚩疾榈鞍踪|(zhì)的原理及應(yīng)用(2018邯鄲市高三二模)科學(xué)家通過利用PCR定點(diǎn)突變技術(shù)改造Rubisco酶基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對(duì)CO2的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率，請(qǐng)回答下列問題：(1)PCR過程所依據(jù)的原理是_，該過程需要加入的酶是_。利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成_。(2)該技術(shù)不直接改造Rubisco酶，而通過對(duì)Rubisco酶基因進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Rubisco酶的改造，其原因是_。和傳統(tǒng)基因工程技術(shù)相比較，定點(diǎn)突變最突出的優(yōu)點(diǎn)是_，PCR定點(diǎn)

29、突變技術(shù)屬于_的范疇。(3)可利用定點(diǎn)突變的DNA構(gòu)建基因表達(dá)載體。常用_將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞，將該細(xì)胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成幼苗，從細(xì)胞水平分析所依據(jù)的原理是_。解析(1)PCR的原理是DNA雙鏈復(fù)制；利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物；擴(kuò)增過程是在較高溫度下進(jìn)行的，因此需要加入耐高溫的DNA聚合酶(或Taq酶)。(2)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，改造困難。直接改造蛋白質(zhì)不能遺傳，改造了的基因能遺傳，因此蛋白質(zhì)工程技術(shù)不直接改造Rubisco酶，而通過對(duì)Rubisco酶基因進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Rubisco酶的改造。和傳統(tǒng)基因工程

30、技術(shù)相比較，定點(diǎn)突變技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是能生產(chǎn)出自然界不存在的蛋白質(zhì)，因此PCR定點(diǎn)突變技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。(3)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；將轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞培育成轉(zhuǎn)基因植株還需要采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，原理是植物細(xì)胞具有全能性。答案(1)DNA雙鏈復(fù)制耐高溫的DNA聚合酶(或Taq酶)引物(2)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，改造困難；直接改造蛋白質(zhì)不能遺傳，改造了的基因能遺傳能生產(chǎn)出自然界不存在的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法植物細(xì)胞的全能性真題驗(yàn)收| 感悟高考淬煉考能 (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第249頁)1(2017全國卷)真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒有，原核生物沒有真

31、核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡(jiǎn)稱蛋白A)?；卮鹣铝袉栴}：(1)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A，其原因是_。(2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用_作為載體，其原因是_。(3)若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。因?yàn)榕c家蠶相比，大腸桿菌具有_(答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。(4)若要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測(cè)物質(zhì)是_(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，也

32、可以說是基因工程的先導(dǎo)，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是_。解析(1)人是真核生物，從人的基因組文庫中獲得的基因A有內(nèi)含子，而受體細(xì)胞大腸桿菌是原核生物，原核生物基因中沒有內(nèi)含子，相應(yīng)的就沒有切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制，故無法表達(dá)出蛋白A。(2)噬菌體是專一性侵染細(xì)菌的病毒，以細(xì)菌為宿主細(xì)胞，而昆蟲病毒侵染的是昆蟲，以昆蟲為宿主細(xì)胞。家蠶屬于昆蟲，故應(yīng)選用昆蟲病毒作為載體。(3)與家蠶相比，大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，故要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。(4)檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A，可用抗原抗體雜交法。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化

33、實(shí)驗(yàn)中，S型細(xì)菌的DNA可以使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，說明可調(diào)控多糖莢膜產(chǎn)生的基因整合到了R型細(xì)菌的DNA分子中并成功得以表達(dá)。也就是說DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體并進(jìn)行表達(dá)，這就為基因工程理論的建立提供了啟示。答案(1)基因A有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列不能被切除，無法表達(dá)出蛋白A(2)噬菌體噬菌體的宿主是細(xì)菌，而不是家蠶(3)繁殖快、容易培養(yǎng)(4)蛋白A的抗體(5)DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體2(2017全國卷)幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分，幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)，可增強(qiáng)其抗真菌病的

34、能力?；卮鹣铝袉栴}：(1)在進(jìn)行基因工程操作時(shí)，若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA，常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料，原因是_。提取RNA時(shí)，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是_。(2)以mRNA為材料可以獲得cDNA，其原理是_。(3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，原因是_(答出兩點(diǎn)即可)。(4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時(shí)，DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是_。(5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是_。解析(1)與老葉相比，嫩葉組織細(xì)胞易破碎，容易提取

35、到幾丁質(zhì)酶的mRNA。提取RNA時(shí)，提取液中添加RNA酶抑制劑可防止RNA被RNA酶催化降解。(2)以mRNA為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，通過逆轉(zhuǎn)錄(反轉(zhuǎn)錄)可以獲得cDNA。(3)因該目的基因是通過逆轉(zhuǎn)錄形成的，無表達(dá)所需的啟動(dòng)子，也無在受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行復(fù)制所需的復(fù)制原點(diǎn)等，所以在受體細(xì)胞內(nèi)不能穩(wěn)定存在和表達(dá)，也不能遺傳下去。(4)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，DNA連接酶能催化目的基因和質(zhì)粒載體這兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。(5)轉(zhuǎn)基因植株的基因組中含有幾丁質(zhì)酶基因，但該植株抗真菌的能力并沒有提高，可能是由于轉(zhuǎn)錄或翻譯異常，即幾丁質(zhì)酶基因未能正常表達(dá)。答案(1)嫩葉組織細(xì)胞

36、易破碎防止RNA降解(2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則可以合成cDNA(3)目的基因無復(fù)制原點(diǎn)；目的基因無表達(dá)所需啟動(dòng)子(4)磷酸二酯鍵(5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常3(2017全國卷)編碼蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五個(gè)片段組成，編碼蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段組成，如圖1所示。圖1圖2回答下列問題：(1)現(xiàn)要通過基因工程的方法獲得蛋白乙，若在啟動(dòng)子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA)，則所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙，原因是_。(2)某同學(xué)在用PCR技術(shù)獲取DNA片段B或D的過程

37、中，在PCR反應(yīng)體系中加入了DNA聚合酶、引物等，還加入了序列甲作為_，加入了_作為合成DNA的原料。(3)現(xiàn)通過基因工程方法獲得了甲、乙、丙三種蛋白，要鑒定這三種蛋白是否具有刺激T淋巴細(xì)胞增殖的作用，某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：將一定量的含T淋巴細(xì)胞的培養(yǎng)液平均分成四組，其中三組分別加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一組作為對(duì)照，培養(yǎng)并定期檢測(cè)T淋巴細(xì)胞濃度，結(jié)果如圖2。由圖2可知：當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時(shí)，添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細(xì)胞濃度不再增加，此時(shí)若要使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖，可采用的方法是_。細(xì)胞培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度，CO2的作用是_。僅根據(jù)圖1、圖2可知，上述甲、乙、丙三種蛋白

38、中，若缺少_(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所編碼的肽段，則會(huì)降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果。解析(1)若在啟動(dòng)子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA)，則基因表達(dá)載體中編碼乙的DNA序列起始端無ATG，無論以DNA的哪條鏈為模板，轉(zhuǎn)錄出的mRNA都無起始密碼子AUG，使所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙。(2)在PCR技術(shù)中，除了引物和耐高溫的DNA聚合酶外，還需要序列甲(DNA片段)作為模板，dNTP(脫氧核糖核苷三磷酸)作為原料。(3)當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時(shí)，添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細(xì)胞濃度不再增加，可能是由于發(fā)生了接觸抑制，可用

39、胰蛋白酶處理貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞，制成細(xì)胞懸液分瓶繼續(xù)傳代培養(yǎng)。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH。對(duì)照分析圖1和圖2可知，能刺激T淋巴細(xì)胞增殖的甲和乙中都含有C片段，而對(duì)T淋巴細(xì)胞增殖促進(jìn)作用很弱的丙中沒有C片段，據(jù)此可知，若缺少C片段所編碼的肽段，則會(huì)降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果。答案(1)編碼乙的DNA序列起始端無ATG，轉(zhuǎn)錄出的mRNA無起始密碼子(2)模板dNTP(3)進(jìn)行細(xì)胞傳代培養(yǎng)維持培養(yǎng)液的pHC4(2016全國卷)某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載

40、體用BamH 酶切后，與用BamH 酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌。結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。回答下列問題： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有_(答出兩點(diǎn)即可)，而作為基因表達(dá)載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動(dòng)子和終止子。(2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是_；并且_和_的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是_

41、。在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落，還需使用含有_的固體培養(yǎng)基。(3)基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA復(fù)制所需的原料來自于_。解析(1)質(zhì)粒作為載體，應(yīng)具備的基本條件有：有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA片段(基因)插入其中；在受體細(xì)胞中能自我復(fù)制，或能整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制；有特殊的標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇；等等。(2)在培養(yǎng)基中加入氨芐青霉素進(jìn)行篩選，其中未被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌，因不含氨芐青霉素抗性基因而都不能在此培養(yǎng)基上存活，二者不能區(qū)分。含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌和

42、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌中都含有氨芐青霉素抗性基因，都能在此培養(yǎng)基上存活，二者也不能區(qū)分。若要將含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌進(jìn)一步篩選出來，還需要使用含有四環(huán)素的固體培養(yǎng)基。(3)某些噬菌體經(jīng)改造后作為載體，導(dǎo)入受體細(xì)胞后，其DNA復(fù)制所需的原料來自于受體細(xì)胞。答案(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因(答出兩點(diǎn)即可)(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長(zhǎng)含有質(zhì)粒載體含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或答含有重組質(zhì)粒)二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長(zhǎng)四環(huán)素(3)受體細(xì)胞5(2016全國卷)圖(a)中的三個(gè)DNA片段上依次表示出了EcoR 、BamH 和Sau3A 三種限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列與切割位點(diǎn)，圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoR、Sau3A的切點(diǎn)是唯一的)。圖(a)圖(b)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問題：(1)經(jīng)BamH 酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被_酶切后的產(chǎn)物連接，理由是_。(2)若某人利