（選考）2021版新高考生物一輪復(fù)習(xí) 第十單元 生物技術(shù)與工程 第34講 基因工程學(xué)案 新人教版

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1、第34講　基因工程 考點1　基因工程的操作工具 1．基因工程的概念 2．限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶) 3．DNA連接酶 4．載體 1．(選修3 P6“尋根問底”改編)DNA連接酶和DNA聚合酶的作用相同嗎？試簡要說明。 答案：不相同。DNA連接酶連接的是兩個DNA片段，而DNA聚合酶連接的是單個的脫氧核苷酸。 2．(選修3 P6“旁欄思考題”)想一想，具備什么條件才能充當(dāng)“分子運輸車”？ 答案：能自我復(fù)制、有一個或多個限制酶切割位點、有標(biāo)記基因及對受體細(xì)胞無害等。 1．(2018·高考北京卷)用XhoⅠ和SalⅠ兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別處理

2、同一DNA片段，酶切位點及酶切產(chǎn)物分離結(jié)果如圖。以下敘述不正確的是(　　) A．圖1中兩種酶識別的核苷酸序列不同 B．圖2中酶切產(chǎn)物可用于構(gòu)建重組DNA C．泳道①中是用SalⅠ處理得到的酶切產(chǎn)物 D．圖中被酶切的DNA片段是單鏈DNA 解析：選D。不同的限制酶識別序列不同，A項正確；限制酶切割的產(chǎn)物可用于構(gòu)建重組DNA，B項正確；泳道①顯示四個條帶，是Sal Ⅰ處理后的酶切產(chǎn)物的電泳結(jié)果，泳道②顯示三個條帶，是Xho Ⅰ處理后的酶切產(chǎn)物的電泳結(jié)果，C項正確；限制酶的作用特點是識別特定DNA序列，并在DNA兩條鏈特定部位切割產(chǎn)生黏性末端或平末端，D項錯誤。 2．(高考全國卷Ⅲ)

3、圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ三種限制性內(nèi)切酶的識別序列與切割位點，圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoR Ⅰ、Sau3A Ⅰ的切點是唯一的)。 根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題： (1)經(jīng)BamH Ⅰ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)若某人利用圖(b)所示的表達(dá)載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子，如圖(c)所示。這三種重組子中，不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有_________

4、___，不能表達(dá)的原因是________________________________________________________________。 (3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶，常見的有_________和_________，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是____________。 解析：(1)由題圖(a)可知，盡管BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ兩種限制酶的識別位點不相同，但兩種酶切割后產(chǎn)生的DNA片段具有相同的黏性末端，故被BamH Ⅰ酶切后得到的目的基因可以與題圖(b)中表達(dá)載體被Sau3A Ⅰ酶切后的產(chǎn)物連接。(2)運載體上的啟動子和終止子具有調(diào)

5、控目的基因表達(dá)的作用，由于甲和丙的目的基因分別插入在啟動子的上游和終止子的下游，故這兩個運載體上的目的基因都不能被轉(zhuǎn)錄和翻譯。(3)常見的DNA連接酶是E·coli DNA連接酶和T4DNA連接酶，但作用有所差別，T4DNA連接酶既能連接黏性末端又能連接平末端，而E·coli DNA連接酶只能連接黏性末端。 答案(1)Sau3A Ⅰ　兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端 (2)甲和丙　甲中目的基因插入在啟動子的上游，丙中目的基因插入在終止子的下游，二者的目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄 (3)E·coli DNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶 1．限制酶的選擇技巧 (1)根據(jù)

6、目的基因兩端的限制酶切割位點確定限制酶的種類 ①應(yīng)選擇切割位點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ。 ②不能選擇切割位點位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaⅠ。 ③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，如圖甲也可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切割位點，如圖乙)。 (2)根據(jù)質(zhì)粒的特點確定限制酶的種類 ①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致，以確保產(chǎn)生相同的黏性末端。 ②質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)記基因等，所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu)，如圖乙中限制酶SmaⅠ會破壞標(biāo)記基因；

7、如果所選酶的切割位點不是一個，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復(fù)制起點區(qū)，則切割重組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能進(jìn)行自主復(fù)制。 2．載體上標(biāo)記基因的標(biāo)記原理 載體上的標(biāo)記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉(zhuǎn)入的受體細(xì)胞沒有抵抗相關(guān)抗生素的能力。當(dāng)含有抗生素抗性基因的載體進(jìn)入受體細(xì)胞后，抗性基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，使受體細(xì)胞能夠抵抗相應(yīng)抗生素，所以在受體細(xì)胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以篩選出轉(zhuǎn)入載體的受體細(xì)胞，原理如下圖所示： 1．(2020·江蘇南京、鹽城模擬)下列關(guān)于生物學(xué)中常見的幾種酶的敘述，正確的是(　　) A．DNA連接酶將目的基因的黏性末端與載體的

8、黏性末端之間的堿基黏合 B．用限制性核酸內(nèi)切酶從質(zhì)粒上切下一個目的基因需消耗4個水分子 C．Taq酶是PCR儀擴(kuò)增DNA分子時常用的一種耐高溫的DNA連接酶 D．在解離根尖分生區(qū)細(xì)胞時加入纖維素酶有利于提高解離的效果 解析：選B。黏性末端與黏性末端之間的互補配對的堿基自動形成氫鍵，DNA連接酶催化形成磷酸二酯鍵，A錯誤；切下一個目的基因需要打開2個切口，水解4個磷酸二酯鍵，故需消耗4個水分子，B正確；Taq酶是耐高溫的DNA聚合酶，C錯誤；對根尖分生區(qū)細(xì)胞進(jìn)行解離時用解離液處理，不需要纖維素酶，D錯誤。 2．(不定項)下列有關(guān)基因工程相關(guān)工具的敘述，正確的是(　　) A．限制酶能識

9、別并切割DNA任意序列 B．DNA連接酶與Taq酶的作用位點不同 C．沒有與目的基因重組的質(zhì)粒也可以進(jìn)入受體細(xì)胞 D．使用質(zhì)粒載體可以避免目的基因在受體內(nèi)被分解 解析：選CD。限制酶具有特異性，能識別DNA上特定序列并切割；DNA連接酶與Taq酶的作用位點都是磷酸二酯鍵；進(jìn)入受體細(xì)胞的有普通質(zhì)粒和重組質(zhì)粒；質(zhì)粒的特點之一是能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在，故將目的基因與質(zhì)粒重組可以避免目的基因在受體內(nèi)被分解。 3．(不定項)下列物質(zhì)或過程可能影響磷酸二酯鍵數(shù)目變化的是(　　) A．限制性核酸內(nèi)切酶 B．構(gòu)建基因表達(dá)載體 C．遺傳信息的翻譯 D．染色體的結(jié)構(gòu)變異 解析：選ABD。DN

10、A中含有磷酸二酯鍵，限制性核酸內(nèi)切酶可以斷裂磷酸二酯鍵，使磷酸二酯鍵數(shù)目減少，A符合題意；構(gòu)建基因表達(dá)載體指將目的基因與運載體連接，磷酸二酯鍵數(shù)目會增加，B符合題意；遺傳信息的翻譯產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，不涉及磷酸二酯鍵數(shù)目的變化，C不符合題意；染色體包括DNA和蛋白質(zhì)，染色體的結(jié)構(gòu)變異分為染色體片段的缺失、重復(fù)、易位、倒位，其中缺失、重復(fù)、易位會導(dǎo)致DNA片段的數(shù)目改變，則磷酸二酯鍵數(shù)目會發(fā)生變化，D符合題意。 4．(2020·山東章丘檢測)人體的細(xì)胞內(nèi)含有抑制癌癥發(fā)生的p53基因，生物技術(shù)可對此類基因的變化進(jìn)行檢測。 (1)目的基因的獲取方法通常包括_____________________

11、_____、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因和________________________。 (2)已知限制酶E識別序列為CCGG，若用限制酶E分別完全切割正常人和患者的p53基因部分區(qū)域(見上圖)，那么正常人的會被切成________個片段，而患者的則被切割成長度為________對堿基和________對堿基的兩個片段。 解析：(1)目的基因的獲取方法通常有從基因文庫中獲取目的基因、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因和通過化學(xué)方法人工合成目的基因三種。(2)正常人p53基因部分區(qū)域有兩個限制酶E的識別序列，完全切割后可產(chǎn)生三個片段，患者p53基因部分區(qū)域中有一個限制酶E的識別序列發(fā)生突變，這樣患

12、者就只有一個限制酶E的識別序列，切割后產(chǎn)生兩個片段，分別為290＋170＝460(對)堿基和220對堿基。 答案：(1)從基因文庫中獲取目的基因　通過化學(xué)方法人工合成目的基因　(2)3　460　220 5．(2021·預(yù)測)下圖所示為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，其他均為限制酶及其識別位點，并且每種限制酶都只有一個。pBR322質(zhì)粒是基因工程較常用的運載體?；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，使用Pvu Ⅰ切割該質(zhì)粒，則檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，需

13、要在培養(yǎng)基中添加________。 (2)該質(zhì)粒中的BamHⅠ識別的核苷酸序列及切割位點為，而Sau3A Ⅰ識別的核苷酸序列只有4個堿基。若BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ分別切割DNA所形成的DNA片段能拼接成一條DNA鏈，則Sau3A Ⅰ識別的核苷酸序列及切割位點為________。該拼接在一起的DNA片段，________(填“能”“否”或“不一定”)被BamH Ⅰ識別。 (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、植物細(xì)胞的方法分別為__________________，如受體細(xì)胞為大腸桿菌，則該

14、菌經(jīng)鈣離子處理后，將具備______________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 Ⅰ切割pBR322質(zhì)粒會破壞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)據(jù)題可知，Sau3A Ⅰ識別的核苷酸序列及其切割位點為，這樣Sau3A Ⅰ和BamH Ⅰ切割DNA時才能形成相同的黏性末端，進(jìn)而能拼接成一條DNA鏈。重新拼接的核苷酸序列不一定是—GGATCC—，因此不一定能被BamH Ⅰ識別，但一定能被Sau3A Ⅰ識別。(3)一個完整的重組質(zhì)粒有標(biāo)記基因、目的基因、啟動子

15、、終止子和復(fù)制原點等特殊片段。將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法，而導(dǎo)入動物細(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 (3)啟動子、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(后者答出一個即可) 　將外界DNA吸入細(xì)胞 考點2　基因工程的基本操作 1．目的基因的獲取 (1)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。 (2)獲取方法 2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建——基因工程的核心 3．

16、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 項目 植物細(xì)胞 動物細(xì)胞 微生物細(xì)胞 常用方法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 顯微注射法 轉(zhuǎn)化法 受體細(xì)胞 體細(xì)胞或受精卵 受精卵 原核細(xì)胞 過程 將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上→導(dǎo)入農(nóng)桿菌→侵染植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞中染色體的DNA上→表達(dá) 基因表達(dá)載體 ↓顯微注射 受精卵 ↓發(fā)育 新性狀個體 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→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子 4.目的基因的檢測與鑒定 1．(2019·高考江蘇卷)下列生物技術(shù)操作對遺傳物質(zhì)的改造，不會遺傳給子代的是(　　) A．將胰島素基因表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)入大

17、腸桿菌，篩選獲得基因工程菌 B．將花青素代謝基因?qū)胫参矬w細(xì)胞，經(jīng)組培獲得花色變異植株 C．將腸乳糖酶基因?qū)肽膛Ｊ芫?，培育出產(chǎn)低乳糖牛乳的奶牛 D．將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入淋巴細(xì)胞后回輸患者，進(jìn)行基因治療 解析：選D。A項、B項和C項均采用了基因工程技術(shù)，基因工程依據(jù)的原理是基因重組，且參與繁殖的細(xì)胞中均含有目的基因，故可遺傳給子代，A項、B項、C項不符合題意；D項也采用了基因工程技術(shù)，但只有患者的淋巴細(xì)胞中含有目的基因，患者的生殖細(xì)胞中不含目的基因，故不能遺傳給子代，D項符合題意。 2．(2019·高考全國卷Ⅰ)基因工程中可以通過PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因?；卮鹣铝袉栴}： (1)基

18、因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以從基因文庫中獲得。基因文庫包括________和________。 (2)生物體細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制開始時，解開DNA雙鏈的酶是________。在體外利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時，使反應(yīng)體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件是__________________。上述兩個解鏈過程的共同點是破壞了DNA雙鏈分子中的________。 (3)目前在PCR反應(yīng)中使用Taq酶而不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因是______________________________________________________________。 解析：(1)基因文

19、庫包括基因組文庫和cDNA文庫。(2)生物體細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制開始時是利用解旋酶進(jìn)行解旋的，而在體外利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時，則是通過加熱至90～95 ℃進(jìn)行解旋的，二者都破壞了堿基對之間的氫鍵。(3)在PCR反應(yīng)過程中，要加熱至90～95 ℃，所以使用熱穩(wěn)定性高的Taq酶，而不使用在高溫下會失活的大腸桿菌DNA聚合酶。 答案：(1)基因組文庫　cDNA文庫 (2)解旋酶　加熱至90～95 ℃　氫鍵 (3)Taq酶熱穩(wěn)定性高，而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活 3．(2019·高考江蘇卷)圖1是某基因工程中構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程示意圖，載體質(zhì)粒P0具有四環(huán)素抗性基因(tetr)和氨芐青

20、霉素抗性基因(ampr)。請回答下列問題： (1)EcoR Ⅴ酶切位點為，EcoR Ⅴ酶切出來的線性載體P1為___________末端。 (2)用Taq DNA聚合酶進(jìn)行PCR擴(kuò)增獲得的目的基因片段，其兩端各自帶有一個腺嘌呤脫氧核苷酸。載體P1用酶處理，在兩端各添加了一個堿基為________的脫氧核苷酸，形成P2；P2和目的基因片段在________酶作用下，形成重組質(zhì)粒P3。 (3)為篩選出含有重組質(zhì)粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板進(jìn)行篩選，得到A、B、C三類菌落，其生長情況如表(“＋”代表生長，“－”代表不生長)。根據(jù)表中結(jié)果判斷，應(yīng)選擇的菌落是________(填表

21、中字母)類，另外兩類菌落質(zhì)粒導(dǎo)入情況分別是________、________。 菌落類型 平板類型　　　　　 A B C 無抗生素 ＋ ＋ ＋ 氨芐青霉素 ＋ ＋ － 四環(huán)素 ＋ － － 氨芐青霉素＋四環(huán)素 ＋ － － (4)為鑒定篩選出的菌落中是否含有正確插入目的基因的重組質(zhì)粒，擬設(shè)計引物進(jìn)行PCR鑒定。圖2所示為甲、乙、丙3條引物在正確重組質(zhì)粒中的相應(yīng)位置，PCR鑒定時應(yīng)選擇的一對引物是________。某學(xué)生嘗試用圖中另外一對引物從某一菌落的質(zhì)粒中擴(kuò)增出了400 bp 片段，原因是________________________________

22、____________。 解析：(1)EcoR Ⅴ酶切位點在酶所識別序列的中心軸線處，產(chǎn)生的是平末端。(2)DNA連接酶對平末端的連接效率較低，因此通常要將平末端改造成黏性末端后再進(jìn)行連接。由于目的基因片段的兩端各自帶一個腺嘌呤脫氧核苷酸，根據(jù)堿基互補配對原則，處理后的質(zhì)粒兩端需要各添加一個堿基為胸腺嘧啶的脫氧核苷酸；要將處理后的質(zhì)粒與目的基因連接起來，需要用DNA連接酶。(3)由于四環(huán)素抗性基因中含有EcoR Ⅴ酶識別的序列及切割位點，所以形成的重組質(zhì)粒中四環(huán)素抗性基因已經(jīng)被破壞，而氨芐青霉素抗性基因正常。根據(jù)表中結(jié)果可知，A菌落抗氨芐青霉素和四環(huán)素，說明A菌落中導(dǎo)入的是P0質(zhì)粒；B

23、菌落抗氨芐青霉素而不抗四環(huán)素，說明B菌落中導(dǎo)入的是重組質(zhì)粒；C菌落既不抗氨芐青霉素，也不抗四環(huán)素，說明C菌落中沒有導(dǎo)入質(zhì)粒。(4)由于處理后的P0質(zhì)粒的兩個末端都含一個胸腺嘧啶的脫氧核苷酸，而目的基因片段的兩端各自帶一個腺嘌呤脫氧核苷酸，所以目的基因在和P0質(zhì)粒連接時可能會出現(xiàn)兩種情況：正向連接和反向連接。分析圖2可知，理論上可以選擇的引物組合有甲和丙、乙和丙兩種情況。如果選擇甲和丙這對引物，則無論目的基因是否正確插入，擴(kuò)增的片段都是50 bp＋300 bp＋100 bp＝450 bp，不符合要求；如果選擇乙和丙這對引物，正向連接和反向連接后所得結(jié)果不同，所以應(yīng)選擇乙和丙這對引物進(jìn)行PCR鑒定

24、。如果目的基因和P0質(zhì)粒反向連接，則引物乙會出現(xiàn)在重組質(zhì)粒的外側(cè)，此時若加入引物甲和乙，則可以擴(kuò)增出300 bp＋100 bp＝400 bp的片段。 答案：(1)平　(2)胸腺嘧啶(T)　DNA連接　(3)B　A類菌落含有P0　C類菌落未轉(zhuǎn)入質(zhì)粒　(4)乙丙　目的基因反向連接 1．基因組文庫與部分基因文庫的比較 項目 基因組文庫 部分基因文庫(cDNA文庫) 構(gòu)建基 因文庫 的過程 某種生物全部DNA ↓限制酶 許多DNA片段 分別與載體↓連接導(dǎo)入 受體菌群體 某種生物發(fā)育的 某個時期的mRNA ↓反轉(zhuǎn)錄 cDNA 與載體↓連接導(dǎo)入 受體菌群體 其他

25、區(qū)別 ①含某種生物全部基因； ②有啟動子、有內(nèi)含子； ③部分可與其他生物基因交流 ①含該種生物“部分”基因； ②無啟動子、無內(nèi)含子； ③均可與其他生物基因交流 2.PCR技術(shù) (1)原理：DNA復(fù)制。 (2)PCR反應(yīng)過程 過程 說明 圖解 變性 當(dāng)溫度上升到90 ℃以上時，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配對與兩條單鏈DNA結(jié)合 延伸 72 ℃左右時，Taq 酶有最大活性，可使DNA新鏈由5′端向3′端延伸 (3)結(jié)果：上述三步反應(yīng)完成后，一個DNA分子就變成了兩個DNA分子，隨著重復(fù)次數(shù)的增多，D

26、NA分子就以2n的指數(shù)形式增加。PCR的反應(yīng)過程都是在PCR擴(kuò)增儀中完成的。 3．四類受體細(xì)胞的篩選與判定 當(dāng)用相應(yīng)的限制酶切割了目的基因與載體后，可將二者混合，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)化受體細(xì)胞，其結(jié)果有如下四種： 上述四類受體細(xì)胞中通過“標(biāo)記基因”(制備的培養(yǎng)基)可區(qū)分出(1)(2)與(3)(4)，而通過DNA分子雜交技術(shù)，可進(jìn)一步區(qū)分(3)與(4)。 1．農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒是植物基因工程中常用的載體，下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．Ti質(zhì)粒是能夠自主復(fù)制的單鏈DNA分子 B．Ti質(zhì)粒中磷酸基團(tuán)都與兩個脫氧核糖相連接 C．重組Ti質(zhì)粒的受體

27、細(xì)胞只能是植物愈傷組織細(xì)胞 D．Ti質(zhì)粒上的基因可全部整合到受體細(xì)胞染色體上 解析：選B。Ti質(zhì)粒是能夠自主復(fù)制的環(huán)狀雙鏈DNA分子，其分子內(nèi)部的磷酸基團(tuán)都與兩個脫氧核糖相連接，A錯誤，B正確；重組Ti質(zhì)粒的受體細(xì)胞可以是植物愈傷組織細(xì)胞，也可以是植物的其他細(xì)胞，C錯誤；農(nóng)桿菌有Ti質(zhì)粒，Ti質(zhì)粒上有一段T-DNA，目的基因可插入Ti質(zhì)粒上的T-DNA中，從而導(dǎo)入農(nóng)桿菌，讓農(nóng)桿菌侵染植物，農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上的T-DNA片段(內(nèi)有目的基因)整合到受體細(xì)胞的染色體上，即只有Ti質(zhì)粒上的T-DNA片段(內(nèi)有目的基因)可整合到受體細(xì)胞染色體上，而不是Ti質(zhì)粒上的全部基因，D錯誤。 2．(2020

28、·山東省高三等級考模擬)雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)與脫氧核苷三磷酸(dNTP)的結(jié)構(gòu)如圖所示。已知ddNTP按堿基互補配對的方式加到正在復(fù)制的子鏈中后，子鏈的延伸立即終止。某同學(xué)要通過 PCR 技術(shù)獲得被32P 標(biāo)記且以堿基“C”為末端的、不同長度的子鏈 DNA 片段。在反應(yīng)管中已經(jīng)有單鏈模板、引物、DNA 聚合酶和相應(yīng)的緩沖液等，還需要加入下列哪些原料(　　) ①dGTP、dATP、dTTP、dCTP　 ②dGTP、dATP、dTTP ③α 位32P標(biāo)記的ddCTP ④γ 位32P標(biāo)記的 ddCTP A．①③　　 B．①④　　 C．②③　　 D．②④ 解析：選A。本題中

29、實驗的目的是獲得32P標(biāo)記的、不同長度的、以堿基“C”為末端的子鏈DNA片段，因此需要保證PCR反應(yīng)中子鏈延伸的步驟能夠正常進(jìn)行，同時用ddNTP使子鏈能在堿基“C”出現(xiàn)的地方停止復(fù)制。為了達(dá)到上述兩個目的，首先需要加入保證復(fù)制正常進(jìn)行的四種dNTP，故選①；其次需要加入ddCTP使子鏈在堿基“C”出現(xiàn)的地方停止復(fù)制，由于在復(fù)制進(jìn)行時，γ位的磷酸基團(tuán)會脫去，因此ddCTP的標(biāo)記位點不能選擇γ位，故選③。綜上所述，正確的組合是①③。 3．(不定項)利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)羧酸酯酶(CarE)制劑的流程如圖所示，下列敘述正確的是(　　) A．過程①需使用逆轉(zhuǎn)錄酶 B．過程②需使用解旋酶和PC

30、R獲取目的基因 C．過程③使用的感受態(tài)細(xì)胞可用NaCl溶液制備 D．過程④可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導(dǎo)入受體細(xì)胞 解析：選AD。過程①表示利用mRNA通過逆轉(zhuǎn)錄法合成目的基因，逆轉(zhuǎn)錄過程中需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化，A正確；過程②表示利用PCR技術(shù)對目的基因進(jìn)行擴(kuò)增，該過程中不需要利用解旋酶，解旋是通過高溫實現(xiàn)的，B錯誤；感受態(tài)細(xì)胞法利用的是CaCl2溶液，C錯誤；過程④可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導(dǎo)入受體細(xì)胞，D正確。 4．(2020·廣東高三模擬)煙草易受煙草花葉病毒(TMV)感染而大幅度減產(chǎn)。絞股藍(lán)細(xì)胞中含有抗TMV基因，能抵抗TMV感染，研究人員利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育

31、出了抗TMV煙草，操作流程如下圖所示。請回答下列問題： (1)過程①所用RNA可以從____________中獲取。 (2)過程②可以采用_________技術(shù)獲得大量目的基因，該技術(shù)的實質(zhì)是___________。 (3)過程④最常用的方法是________，該方法中需將目的基因插入受體細(xì)胞的________上。 (4)過程⑤所用到的培養(yǎng)基除了卡那霉素之外，還需要加入的特殊物質(zhì)是____________。過程⑥還需要進(jìn)行基因工程操作步驟中的目的基因的檢測與鑒定，在分子水平上檢驗獲得的煙草能否抗TMV的方法是________________________。 解析：(1)據(jù)題圖可

32、知，①表示逆轉(zhuǎn)錄過程，其模板RNA逆轉(zhuǎn)錄形成的DNA中含有目的基因(抗TMV基因)，因此該RNA可以從絞股藍(lán)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中提取。(2)過程②表示獲取目的基因的過程，利用PCR技術(shù)可以大量擴(kuò)增目的基因，PCR技術(shù)的原理是雙鏈DNA的復(fù)制。(3)過程④表示將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的過程，將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，該方法可將目的基因插入受體細(xì)胞的染色體DNA上。(4)過程⑤表示植物組織培養(yǎng)過程，此過程需要在培養(yǎng)基中加入植物激素，如細(xì)胞分裂素和生長素。過程⑥表示目的基因的檢測與鑒定過程，對于產(chǎn)生的蛋白質(zhì)可以采用抗原—抗體雜交法進(jìn)行檢驗。 答案：(1)絞股藍(lán)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) (2)P

33、CR(或多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))　雙鏈DNA的復(fù)制 (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　染色體DNA (4)植物激素(或生長素和細(xì)胞分裂素)　抗原—抗體雜交法 5．(2021·預(yù)測)科學(xué)家利用植物生產(chǎn)藥用蛋白，研究出了用轉(zhuǎn)基因馬鈴薯生產(chǎn)人的血清白蛋白的方法。下圖表示EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ兩種限制酶在質(zhì)粒上的切割位點，兩種酶識別和切割位點見表?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題： 限制酶 識別序列和切割位點 EcoR Ⅰ G↓AATTC BamH Ⅰ G↓GATCC (1)該工程中適宜用來切割質(zhì)粒的限制酶是________，原因是_____________________。 (2)獲取血清白蛋白基因可以利用

34、反轉(zhuǎn)錄法構(gòu)建的________文庫中獲取，若利用PCR技術(shù)擴(kuò)增血清白蛋白基因，設(shè)計引物序列的主要依據(jù)是____________________，還需要在引物的一端加上________________序列，以便于后續(xù)的剪切和連接。 (3)將目的基因和質(zhì)粒進(jìn)行連接后，需先用________處理農(nóng)桿菌以便將基因表達(dá)載體導(dǎo)入馬鈴薯細(xì)胞，篩選含有目的基因的細(xì)胞需在培養(yǎng)基中添加________________________。 (4)從含有血清白蛋白基因的馬鈴薯細(xì)胞中提取血清白蛋白，需通過________過程培養(yǎng)得到愈傷組織，從其中提取有效成分。 解析：(1)限制酶切割時必須保證至少一個標(biāo)記基因的完

35、整性，故不能選擇用EcoR Ⅰ切割，只能選擇用BamH Ⅰ切割目的基因和載體。(2)反轉(zhuǎn)錄法構(gòu)建的是部分基因(cDNA)文庫，PCR擴(kuò)增的原理是雙鏈DNA的復(fù)制，需要根據(jù)目的(血清白蛋白)基因兩端的部分核苷酸序列合成2種引物，還需要在引物一端加上BamH Ⅰ的識別序列GGATCC，以便于限制酶的切割和DNA連接酶的連接。(3)在農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中，要在將基因表達(dá)載體導(dǎo)入農(nóng)桿菌細(xì)胞前，用Ca2＋處理農(nóng)桿菌細(xì)胞，使其處于感受態(tài)。然后再讓含目的基因的農(nóng)桿菌去感染馬鈴薯細(xì)胞，進(jìn)而把目的基因轉(zhuǎn)入馬鈴薯細(xì)胞中，因為基因表達(dá)載體中含有抗氨芐青霉素基因，故可以在培養(yǎng)基中加入氨芐青霉 素進(jìn)行篩選。(4)馬鈴薯細(xì)胞

36、需要經(jīng)過脫分化培養(yǎng)至愈傷組織階段，即可提取細(xì)胞產(chǎn)物血清白蛋白。 答案：(1)BamH Ⅰ　用EcoR Ⅰ切割會將質(zhì)粒上的兩個抗性基因都破壞　(2)cDNA　目的(血清白蛋白)基因兩端的部分核苷酸序列　GGATCC　(3)Ca2＋　氨芐青霉素　(4)脫分化 考點3　基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程 1．基因工程的應(yīng)用 (1) (2) (3) (4) 2．蛋白質(zhì)工程 1．(2017·高考全國卷Ⅰ)真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒有，原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機制。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(簡稱蛋白A)。

37、回答下列問題： (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。因為與家蠶相比，大腸桿菌具有__________________________(答出兩點即可)等優(yōu)點。

38、 (4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測物質(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)化實驗為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，也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)人為真核生物，從人的基因組文庫中獲取的基因A含有內(nèi)含子，基因A轉(zhuǎn)錄出的產(chǎn)物中有與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列。大腸桿菌為原核生物，沒有真核生物所具有的

39、切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機制，因此以大腸桿菌作為受體細(xì)胞，不能切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列，無法表達(dá)出蛋白A。(2)噬菌體和動物病毒均可作為基因工程的載體，但它們的宿主細(xì)胞不同。題中受體為家蠶，是一種昆蟲，因此，選擇昆蟲病毒作為載體；噬菌體的宿主是細(xì)菌，不適合作為該實驗的載體。(3)大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少等優(yōu)點，因此，常作為基因工程的受體細(xì)胞。(4)常用抗原—抗體雜交的方法檢測目的基因是否表達(dá)，故能用于檢測蛋白A的物質(zhì)為蛋白A的抗體。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中，S型菌的DNA轉(zhuǎn)移到了R型菌體內(nèi)，其對基因工程理論的建立提供的啟示是DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)

40、移到另一種生物個體。 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可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體 2．(高考全國卷Ⅱ)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運蛋白，由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列問題： (1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白

41、質(zhì)的________________進(jìn)行改造。 (2)以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得P1基因的途徑有修飾_______基因或合成____________基因。所獲得的基因表達(dá)時是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括________________的復(fù)制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：_________________________________。 (3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過________________和________________，進(jìn)而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對蛋白質(zhì)

42、的生物________進(jìn)行鑒定。 解析：(1)據(jù)題可知，將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸后，該蛋白質(zhì)的功能發(fā)生了改變，此過程是通過對構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的排列順序進(jìn)行改造，進(jìn)而改變了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而改變了蛋白質(zhì)的功能。(2)在蛋白質(zhì)工程中，目的基因可以以P基因序列為基礎(chǔ)，對生物體內(nèi)原有P基因進(jìn)行修飾，也可以通過人工合成法合成新的P1基因。中心法則的內(nèi)容如下圖所示： 由上圖可知，中心法則的全部內(nèi)容包括：DNA以自身為模板進(jìn)行的復(fù)制，DNA通過轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后RNA通過翻譯將遺傳信息表達(dá)成蛋白質(zhì)；在某些病毒中RNA可自我復(fù)制(如煙草花葉病

43、毒等)，在某些病毒中能以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA(如HIV)，這是對中心法則的補充。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是預(yù)期蛋白質(zhì)功能→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→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)，經(jīng)過該過程得到的蛋白質(zhì)，需要對其生物功能進(jìn)行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。 答案：(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其他合理答案也可) (2)P　P1　DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯) (3)設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)　推測氨基酸序列　功能 1．基因治療≠基因診斷 項目 原理 操作過程 進(jìn)展 基因

44、 治療 基因表達(dá) 將正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，以表達(dá)出正常性狀來治療(疾病) 臨床試驗 基因 診斷 堿基互補配對 制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合，分析雜交帶情況 臨床應(yīng)用 2.蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系 項目 區(qū)別與聯(lián)系 蛋白質(zhì)工程 基因工程 區(qū) 別 過程 預(yù)期蛋白質(zhì)功能→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→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列 獲取目的基因→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，以獲得人類所需的類型或生物產(chǎn)品 結(jié)果 可生產(chǎn)自然界沒

45、有的蛋白質(zhì) 只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì) 聯(lián)系 ①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； ②基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造 1．(2020·江蘇徐州高三月考)中華鱘是地球上最古老的脊椎動物，被稱為“活化石”。研究者試圖通過蛋白質(zhì)工程改造中華鱘體內(nèi)的某些蛋白質(zhì)，使其更加適應(yīng)現(xiàn)在的水域環(huán)境，以下說法錯誤的是(　　) A．該工程可以定向改變蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu) B．改造蛋白質(zhì)是通過改造基因結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)的 C．改造后的中華鱘和現(xiàn)有中華鱘仍是同一物種 D．改造后的中華鱘的后代不具有改造的蛋白質(zhì) 解析：選D。蛋白質(zhì)工程可以定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)

46、，A正確；改造蛋白質(zhì)是通過改造基因結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)的，B正確；改造后的中華鱘具有新的性狀，但其和現(xiàn)有中華鱘仍是同一物種，C正確；蛋白質(zhì)工程改造的是基因，基因可以遺傳給子代，因此改造后的中華鱘的后代也具有改造的蛋白質(zhì)，D錯誤。 2．(不定項)科學(xué)家利用生物技術(shù)將人的生長激素基因?qū)胄∈笫芫训募?xì)胞核中，經(jīng)培育獲得一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中，在醫(yī)學(xué)研究及相關(guān)疾病治療方面都具有重要意義。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．選擇受精卵作為外源基因的受體細(xì)胞是因為這種細(xì)胞具有全能性 B．采用DNA分子雜交技術(shù)可檢測外源基因在小鼠細(xì)胞內(nèi)是否成功表達(dá) C．人的生長激素基

47、因能在小鼠細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，說明遺傳密碼在不同種生物中可以通用 D．將轉(zhuǎn)基因小鼠體細(xì)胞進(jìn)行核移植(克隆)，可以獲得多個具有外源基因的后代 解析：選ACD。選擇受精卵作為外源基因的受體細(xì)胞是因為這種細(xì)胞具有全能性，而且全能性最高，A正確；采用DNA分子雜交技術(shù)可檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因，但不能檢測外源基因在小鼠細(xì)胞內(nèi)是否成功表達(dá)，B錯誤；人的生長激素基因能在小鼠細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，說明遺傳密碼在不同種生物中可以通用，C正確；將轉(zhuǎn)基因小鼠體細(xì)胞進(jìn)行核移植(克隆)，可以獲得多個具有外源基因的后代，D正確。 3．(不定項)SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康復(fù)后的血清中

48、有抗S蛋白的特異性抗體。研制預(yù)防SARS病毒的疫苗簡要的操作流程如下，下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．步驟①所代表的反應(yīng)過程是逆轉(zhuǎn)錄 B．將大量擴(kuò)增的S基因直接導(dǎo)入大腸桿菌，也能得到表達(dá)的S蛋白 C．步驟③和⑤常用的方法分別是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和顯微注射法 D．可用抗原—抗體雜交法檢測細(xì)胞中是否真正成功表達(dá)了病毒S蛋白 解析：選AD。分析題圖，圖中步驟①表示RNA到DNA的過程，為逆轉(zhuǎn)錄的過程，A正確；S基因必須先與載體構(gòu)建成重組載體后，才能導(dǎo)入大腸桿菌，從而表達(dá)出S蛋白，B錯誤；步驟③是將基因表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌，此過程常用的方法是用Ca2＋處理大腸桿菌使之成為感受態(tài)細(xì)胞，⑤常用顯

49、微注射法，C錯誤；若檢測S蛋白，則可利用抗原—抗體雜交法，若有雜交帶出現(xiàn)，表明S蛋白基因已表達(dá)出S蛋白，D正確。 4．(2020·河南中原名校高三質(zhì)檢)干旱會影響農(nóng)作物產(chǎn)量，科學(xué)家們對此進(jìn)行了研究。下圖為用基因探針檢驗?zāi)骋豢购抵参锘蛐偷脑恚嚓P(guān)基因用R和r表示，回答下列問題： (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)此推測檢測另一抗旱植物時會發(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需要用到限制酶，限制酶

50、能夠識別雙鏈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核苷酸之間的____________斷開。 (4)經(jīng)檢測，抗旱基因已經(jīng)導(dǎo)入煙草細(xì)胞，但未檢測出抗旱基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA，從構(gòu)建基因表達(dá)載體的角度推測，最可能的原因是____________________________________。 (5)要快速繁殖轉(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最主要的應(yīng)用是突變體的利用和___________________。

51、 解析：(1)用PCR技術(shù)擴(kuò)增R或r基因時，需要用引物尋找抗旱基因的位置。(2)被檢植株發(fā)生A現(xiàn)象，不發(fā)生B、C現(xiàn)象，即r探針沒有形成雜交斑，所以被檢植物的基因型應(yīng)為RR。因此另一抗旱植物的基因型應(yīng)為RR或Rr，據(jù)題圖分析可發(fā)生A或B現(xiàn)象。(3)限制酶能夠識別雙鏈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核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂。(4)經(jīng)檢測，抗旱基因已經(jīng)導(dǎo)入煙草細(xì)胞，但未檢測出抗旱基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA，從構(gòu)建基因表達(dá)載體的角度推測，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基本過程

52、，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子　(5)植物組織培養(yǎng)技術(shù)　愈傷組織　單倍體育種 5．(2020·安徽宣城模擬)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用大大提高了動植物的品質(zhì)，下圖是綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬培育示意圖，據(jù)圖回答下列問題： (1)過程①需要的工具酶有______。綠色熒光蛋白基因需要導(dǎo)入成纖維細(xì)胞的________上才有可能培育出綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬。 (2)豬胎兒成纖維細(xì)胞

53、培養(yǎng)過程中，為了防止培養(yǎng)過程中的污染，通常還要在細(xì)胞培養(yǎng)液中添加一定量的________。 (3)通過過程⑤將早期胚胎移植到受體母豬體內(nèi)能存活的原因是_________________。 (4)若是想在短期內(nèi)獲得更多的相同的綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬該如何做？ ________________________________________________________________________。 (5)科學(xué)家將反義F3H序列導(dǎo)入康乃馨中，降低了植株中F3H基因的表達(dá)量和酶活性，封鎖了花青素合成途徑，獲得了花香物質(zhì)苯甲酸的釋放量大大增加的轉(zhuǎn)基因康乃馨。以上說明目的基因除了編碼蛋白

54、質(zhì)的基因外，還可以是________________。將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是________________。 解析：(1)題圖中過程①表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建，過程②表示超數(shù)排卵處理，過程③是核移植過程，過程④是早期胚胎培養(yǎng)，過程⑤是胚胎移植過程，最后通過妊娠分娩獲得綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬。構(gòu)建基因表達(dá)載體時，需要的工具酶有限制酶和DNA連接酶。綠色熒光蛋白基因需要導(dǎo)入成纖維細(xì)胞的染色體DNA上才有可能培育出綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬。(2)豬胎兒成纖維細(xì)胞培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)液中通常加入抗生素，其目的是防止培養(yǎng)液被污染。(3)早期胚胎移植時，受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫

55、排斥反應(yīng)，這為胚胎在受體母豬體內(nèi)存活提供了可能。(4)來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，所以將早期胚胎進(jìn)行胚胎分割移植可以獲得更多相同的綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬。(5)科學(xué)家將反義F3H序列導(dǎo)入康乃馨中，降低了植株中F3H基因的表達(dá)量和酶活性，封鎖了花青素合成途徑，獲得了花香物質(zhì)苯甲酸的釋放量大大增加的轉(zhuǎn)基因康乃馨。以上說明目的基因除了編碼蛋白質(zhì)的基因外，還可以是調(diào)控作用因子。因為導(dǎo)入的對象是植物細(xì)胞，而土壤中的農(nóng)桿菌易侵染植物細(xì)胞，故一般用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞。 答案：(1)限制酶和DNA連接酶　染色體DNA　(2)抗生素　(3)受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排

56、斥反應(yīng)　(4)對早期胚胎進(jìn)行分割移植　(5)調(diào)控作用因子　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 考點4　DNA的粗提取與鑒定 1．實驗原理 (1)DNA與蛋白質(zhì)在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同 項目 溶解規(guī)律 2 mol/L NaCl溶液 0.14 mol/L NaCl溶液 DNA 溶解 析出 蛋白質(zhì) NaCl溶液物質(zhì)的量濃度從2 mol/L逐漸降低的過程中，蛋白質(zhì)溶解度逐漸增大 部分發(fā)生鹽析沉淀 溶解 (2)DNA不溶于酒精溶液，但是細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精，利用這一原理可將DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步分離。 (3)DNA與二苯胺沸水浴加熱，呈藍(lán)色。 2．操作流程 材料的

57、選取：選用DNA含量相對較高的生物組織 破碎細(xì)胞(以雞血為例)： 去除雜質(zhì)：利用DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，通過控制NaCl溶液的濃度去除雜質(zhì) DNA的析出：將處理后的溶液過濾，加入與濾液體積相等的、冷卻的體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液 DNA的鑒定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺試劑，混合均勻后將試管置于沸水中加熱5 min，溶液變成藍(lán)色 DNA的粗提取與鑒定中的“2、4、4” 加蒸餾水2次 ①加到血細(xì)胞中，使血細(xì)胞吸水破裂； ②加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度下降到0.14 mol/L，使DNA析出 用紗布過濾4次

58、 ①過濾血細(xì)胞破裂液，得到含細(xì)胞核物質(zhì)的濾液； ②過濾溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液，取濾液； ③濾取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)； ④過濾溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液 用NaCl溶液4次 ①加2 mol/L的NaCl溶液，溶解提取的細(xì)胞核物質(zhì)； ②用0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出； ③用2 mol/L的NaCl溶液，溶解濾取的DNA黏稠物； ④用2 mol/L的NaCl溶液，溶解絲狀物用于鑒定DNA 1．下圖為“DNA粗提取和鑒定”實驗的相關(guān)操作，請仔細(xì)觀察并分析回答下列問題： (1)操作①和④

59、都是加入蒸餾水，其目的一樣嗎？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)操作②中加入酒精的目的是什么？此時攪拌要注意什么？ ________________________________________________________________________ ______________________________

60、__________________________________________。 (3)操作③中的黏稠物是如何獲取的？加入2 mol/L NaCl的目的是什么？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)不一樣。①是使雞血細(xì)胞吸水漲破釋放出核物質(zhì)；④是稀釋NaCl溶液使其濃度接近0.14 mol/L，去除溶于低濃度NaC

61、l溶液的雜質(zhì) (2)②中加入酒精的目的是析出DNA，去除其中溶于酒精的雜質(zhì)。這時候攪拌要沿一個方向，輕緩地進(jìn)行 (3)黏稠物是經(jīng)過單層紗布過濾獲得的。加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是使DNA再次溶解 2．實驗中對DNA進(jìn)行鑒定時，有如下操作。據(jù)圖表回答下列問題： 試管 序號　　 A B 1 加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 2 不加 加入提取的DNA絲狀物并攪拌 3 加4 mL二苯胺，混勻 加4 mL二苯胺，混勻 4 沸水浴5 min 沸水浴5 min 實驗現(xiàn)象 ____________ ____

62、________ 實驗結(jié)論 ________________________ (1)根據(jù)上圖，完成表格空白處的實驗內(nèi)容。 (2)對于B試管，完成1、2、3的操作后溶液顏色如何變化？ ________________________________________________________________________。 (3)在沸水浴中加熱的目的是______________________，同時說明DNA對高溫有較強的________。 (4)A試管在實驗中的作用是________。 (5)B試管中溶液顏色的變化程度主要與___________________

63、_____有關(guān)。 解析：A、B兩試管形成對照，B試管中含DNA絲狀物，A試管中不含DNA絲狀物，起對照作用，其他條件均完全相同。本實驗強調(diào)反應(yīng)條件是沸水浴加熱5 min，這樣可加快顏色反應(yīng)的速度，觀察對比兩試管的顏色時要等到冷卻以后。 答案：(1)溶液不變成藍(lán)色　溶液逐漸變成藍(lán)色　DNA在沸水浴的情況下遇二苯胺會變成藍(lán)色 (2)溶液顏色基本不變 (3)加快顏色反應(yīng)速度　耐受性 (4)對照 (5)加入試管中的DNA(絲狀物)的多少 [易誤警示] 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

64、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

65、，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

66、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)”。 [糾錯體驗] 1．在基因工程中，可依據(jù)受體細(xì)胞的類型及其生理特性來選擇合適的載體，既能高效地攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞，又能方便地進(jìn)行檢測。已知有以下幾類含有不同標(biāo)記基因的質(zhì)粒，不可作為侵入大腸桿菌的載體的是(已知青霉素可殺死細(xì)菌，四環(huán)素不能殺死大腸桿菌)(　　) 解析：選B。A質(zhì)粒攜帶的目的基因是否進(jìn)入大腸桿菌，可用含有青霉素的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，如果大腸桿菌不死亡，說明這些大腸桿菌已含有了A質(zhì)粒上的標(biāo)記基因表達(dá)出的性狀，進(jìn)一步說明目的基因已被攜帶進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)。B質(zhì)粒作載體導(dǎo)入大腸桿菌，無論大腸桿菌含有抗四環(huán)素基因與否，都能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長，所以不能用于檢測目的基因是否進(jìn)入大腸桿菌。C和D質(zhì)粒上的標(biāo)記基因均可明顯指示目的基因是否進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)。 2．為了增加菊花花色類型，研究者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1)，擬將其與質(zhì)粒(圖2)重組，再借助農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花中。 下列操作