高考一輪課程生物 全國通用版 基因工程教案

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1、2019年高考一輪復(fù)習(xí) 基因工程 教材版本 全國通用 課時說明 2課時 知識點(diǎn) 基因工程的原理和技術(shù)，基因工程的應(yīng)用和發(fā)展 復(fù)習(xí)目標(biāo) 1. 基因工程的誕生 2. 基因工程的原理及技術(shù)（含PCR技術(shù)） 3.基因工程的應(yīng)用 4. 蛋白質(zhì)工程 5. DNA的粗提取與鑒定 復(fù)習(xí)重點(diǎn) 1. DNA重組技術(shù)所需的三種基本工具的作用。 2. 基因工程基本操作程序的四個步驟。 3.基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用。 4. 蛋白質(zhì)工程的原理。 復(fù)習(xí)難點(diǎn) 1. 基因工程載體需要具備的條件。 2. 從基因文庫中獲取目的基因。 3.利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。 4. 基因治

2、療。 5. 蛋白質(zhì)工程的原理。 一、自我診斷 知己知彼 1.下圖表示通過cDNA過程獲得目的基因并利用PCR擴(kuò)增過程的示意圖。據(jù)圖分析，下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　) A. 催化①過程的酶是RNA聚合酶 B. ③過程不需要DNA解旋酶 C. ④過程需要兩個相同的引物 D. 催化②⑤過程的酶都是DNA聚合酶，均須耐高溫 2.將經(jīng)過擴(kuò)增的DNA和質(zhì)粒用相同的限制酶進(jìn)行如右圖所示的切割，電泳得到純凈的B片段和D片段，將兩種片段置于適宜的緩沖液中用DNA連接酶處理。如果只考慮兩個片段的環(huán)狀連接，則能形成不同核苷酸序列的環(huán)狀DNA的種類是(　　) A. 6種 B. 3種 C. 2種

3、 D. 1種 3.我國科學(xué)家屠呦呦因青蒿素的研究榮獲2019年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎。青蒿素是目前世界上最有效的治療瘧疾藥物，為青蒿植株的次級代謝產(chǎn)物，其化學(xué)本質(zhì)一種萜類化合物，其生物合成途徑如圖1所示。正常青蒿植株的青蒿素產(chǎn)量很低，難以滿足臨床需求，科學(xué)家為了提高青蒿素產(chǎn)量，將棉花中的FPP合成酶基因?qū)肓饲噍镏仓瓴⒆屍涑晒Ρ磉_(dá)，獲得了高產(chǎn)青蒿植株，過程如圖2所示。 圖1圖2 (1) 研究人員從棉花基因文庫中獲取FPP合成酶基因后，可以采用________技術(shù)對該目的基因進(jìn)行大量擴(kuò)增，該技術(shù)除了需要提供模板和游離的脫氧核苷酸外，還需要提供________、________等條件。 (

4、2) 圖2中的①為________，形成過程中需要________等酶；棉花FPP合成酶基因能夠和質(zhì)粒連接成①的主要原因是____________________。 (3) 若②不能在含有抗生素Kan的培養(yǎng)基上生存，則原因是________________。 (4) 由題意可知，除了通過提高FPP的含量來提高青蒿素的產(chǎn)量外，還可以通過哪些途徑來提高青蒿素的產(chǎn)量？(試舉一例)________。 4.p53基因是人體內(nèi)一種抑癌基因。該基因編碼的p53蛋白可對癌變前的DNA損傷進(jìn)行修復(fù)，使其恢復(fù)正常，或誘導(dǎo)其進(jìn)入休眠狀態(tài)或細(xì)胞凋亡，阻止細(xì)胞癌變。“今又生”是我國首創(chuàng)的基因治療藥物之一，是世界首

5、個獲準(zhǔn)上市的基因治療藥物，其核心成分是利用腺病毒和人p53基因拼裝得到的重組病毒?！敖裼稚彼幬镏械南俨《窘?jīng)基因工程改造后，在宿主細(xì)胞內(nèi)不能復(fù)制，不能整合到染色體上。請回答下列問題： (1) 將p53基因與腺病毒拼裝成重組病毒，需要用到的工具酶有____________。常用的基因工程載體除動植物病毒外，還有____________。 (2) 限制酶能將特定序列的核苷酸之間的____________鍵切開，形成____________末端。 (3) 在“今又生”的生產(chǎn)中，科學(xué)家選擇性地放棄了一般載體都應(yīng)該具有的____________，以獲得更高的安全性能。p53基因應(yīng)插入載體的____

6、________之間，以便于基因的表達(dá)。 (4) p53基因的大量擴(kuò)增可以采用PCR技術(shù)，該技術(shù)中需使用的一種特殊的酶是________。下圖是需要擴(kuò)增的p53基因在DNA中的位置示意圖，擴(kuò)增過程需要____________種引物。n次循環(huán)之后，只含目的基因的片段占所有擴(kuò)增產(chǎn)物的比例為__________。 5.白僵菌可感染農(nóng)業(yè)害蟲，常作為防治害蟲的菌劑。由于白僵菌對除草劑草丁膦敏感且殺死害蟲的能力較弱，科研人員對其進(jìn)行基因工程改造，流程如下圖所示，請回答有關(guān)問題： (1) 蘇云金芽孢桿菌產(chǎn)生的毒蛋白，能有效殺死害蟲。已知該基因的全部序列，科研人員可通過____________法和PCR

7、技術(shù)獲得大量毒蛋白基因片段。據(jù)圖分析，將毒蛋白基因和質(zhì)粒連接獲得重組質(zhì)粒1的過程需要用到的工具酶是__________________。 (2) 重組質(zhì)粒1和Bar基因(草丁膦抗性基因)各自用XbaⅠ酶處理，得到酶切片段。重組質(zhì)粒1的酶切片段再用去磷酸化酶處理，使末端游離的磷酸基團(tuán)脫離，目的是防止______________________。將未用去磷酸化酶處理的Bar基因與重組質(zhì)粒1連接，獲得重組質(zhì)粒2。獲得的重組質(zhì)粒2是下圖中的________________。 (3) 將重組質(zhì)粒2與感受態(tài)的白僵菌菌液混合進(jìn)行轉(zhuǎn)化，重組質(zhì)粒2在白僵菌細(xì)胞內(nèi)被修復(fù)。一段時間后用含有___________

8、_的平板培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，獲得含有Bar基因的重組白僵菌。 (4) 提取上述重組白僵菌全部mRNA，加入____________酶，獲得cDNA，再加入毒蛋白基因引物進(jìn)行PCR反應(yīng)，根據(jù)是否有相應(yīng)產(chǎn)物生成判斷毒蛋白基因在白僵菌體內(nèi)是否完成____________。 (5) 科研人員將重組白僵菌噴涂于植物葉片上，以此飼喂饑餓處理的害蟲，記錄單位時間內(nèi)的______________，以判斷重組白僵菌的殺蟲效果。 【答案】1.ACD 2.A 3.(1) PCR　引物　熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(2) 基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒) 限制酶和DNA連接酶切割后具有相同的黏性末端(3) 重組

9、質(zhì)粒沒有導(dǎo)入農(nóng)桿菌 (4) 抑制SQS基因的表達(dá)(或增強(qiáng)ADS基因的表達(dá)) 4.(1) 限制酶和DNA連接酶　質(zhì)粒和λ噬菌體衍生物等 (2) 磷酸二酯　黏性末端或平 (3) 復(fù)制原點(diǎn)　啟動子和終止子(4) Taq酶　2　(2n－2n)/2n 5.(1) 人工合成(或“化學(xué)合成”)　NcoⅠ、BamHⅠ和DNA連接酶(限制酶和DNA連接酶) (2) 重組質(zhì)粒1酶切片段自身連接(或“相互連接”)　C(3) 草丁膦　(4) 逆轉(zhuǎn)錄　轉(zhuǎn)錄　(5) 死亡害蟲數(shù) 二、溫故知新 夯實(shí)基礎(chǔ) 知識點(diǎn)1基因工程的工具與操作程序 1.分析基因工程的概念 (1)供體：提供目的基因。 (2)操

10、作環(huán)境：體外。 (3)操作水平：分子水平。 (4)原理：基因重組。 (5)受體：表達(dá)目的基因。 (6)本質(zhì)：性狀在受體體內(nèi)表達(dá)。 (7)優(yōu)點(diǎn)：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，定向改造生物的遺傳性狀。 2.巧辨基因工程操作工具 (1)限制酶是一類酶，而不是一種酶。 (2)限制酶的成分為蛋白質(zhì)，其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件，高溫、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿均易使之變性失活。 (3)在切割目的基因和載體時要求用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。 (4)將一個基因從DNA分子上切割下來，需要切兩處，同時產(chǎn)生4個黏性末端。 (5)不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同，同一個DNA

11、分子用不同的限制酶切割，產(chǎn)生的黏性末端一般不相同。 (6)限制酶切割位點(diǎn)應(yīng)位于標(biāo)記基因之外，不能破壞標(biāo)記基因，以便于進(jìn)行檢測。 (7)基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同?；蚬こ讨械妮d體是DNA分子，能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)；膜載體是蛋白質(zhì)，與細(xì)胞膜的通透性有關(guān)。 (8)基因工程中有3種工具，但工具酶只有2種。 3.比較與DNA有關(guān)的酶 (1)五種相關(guān)酶的比較 作用底物 作用部位 形成產(chǎn)物 限制酶 DNA分子 磷酸二酯鍵 黏性末端或平末端 DNA連接酶 DNA片段 磷酸二酯鍵 重組DNA分子 DNA聚合酶 脫氧核苷酸 磷酸二酯鍵 子代DN

12、A DNA解旋酶 DNA分子 堿基對間的氫鍵 形成脫氧核苷酸單鏈 DNA(水解)酶 DNA分子 磷酸二酯鍵 游離的脫氧核苷酸 (2)限制酶和DNA連接酶之間的關(guān)系圖示 4.對載體的分析 條　件 目　的 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 有一個至多個限制酶切割位點(diǎn) 可攜帶多個或多種外源基因 具有特殊的標(biāo)記基因 便于重組DNA的鑒定和選擇 5.觀察基因工程的操作過程，分析每一步驟的操作程序 （1）獲取目的基因 從基因文庫中獲?。杭从孟拗泼高M(jìn)行切割、分離 （a）直接分離 從cDNA文庫中獲?。杭蠢胢RNA反轉(zhuǎn)

13、錄形成 利用PCR擴(kuò)增技術(shù)：獲取大量目的基因 （b）人工化學(xué)合成：適用于分子較小的基因。 （2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建——基因工程的核心 (a)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，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。 (b) 基因表達(dá)載體組成 目的基因 啟動子：為RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，驅(qū)動轉(zhuǎn)錄mRNA 終止子：使轉(zhuǎn)錄終止的一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段 標(biāo)記基因：為了鑒別受體細(xì)胞

14、中是否含有目的基因 (c)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上→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）目的基因的檢測與鑒定 【提醒】(1)目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的 基因表達(dá)需要

15、啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動子與終止子之間的部位。 (2)基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒有堿基互補(bǔ)配對現(xiàn)象 第一步存在逆轉(zhuǎn)錄法獲得DNA，第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象，第四步檢測存在分子水平雜交方法。 (3)原核生物作為受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少。 (4)一般情況下，用同一種限制酶切割質(zhì)粒和含有目的基因的片段，但有時可用兩種限制酶分別切割質(zhì)粒和目的基因，這樣可避免質(zhì)粒和質(zhì)粒之間、目的基因和目的基因之間的連接。 (5)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，稱為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是目的基因整合到受體

16、細(xì)胞染色體基因組中。 (6)不熟悉標(biāo)記基因的種類和作用：標(biāo)記基因的作用——篩選、檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，常見的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因(表達(dá)產(chǎn)物為帶顏色的物質(zhì))等。 (7)對受體細(xì)胞模糊不清：受體細(xì)胞常用植物受精卵或體細(xì)胞(經(jīng)組織培養(yǎng))、動物受精卵(一般不用體細(xì)胞)、微生物(大腸桿菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素則必須用真核生物酵母菌(需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌)；一般不用支原體，原因是它營寄生生活；一定不能用哺乳動物成熟的紅細(xì)胞，原因是它無細(xì)胞核，不能合成蛋白質(zhì)。 (8)還應(yīng)注意的問題有：①基因表達(dá)載體中，啟動子(DNA片段)≠起始密碼子(RNA)；終止子(

17、DNA片段)≠終止密碼子(RNA)。②基因表達(dá)載體的構(gòu)建是最核心、最關(guān)鍵的一步，在體外進(jìn)行。 知識點(diǎn)2基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程 1.有關(guān)基因工程應(yīng)用的易錯點(diǎn) ①動物基因工程主要是為了改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，而不是為了產(chǎn)生體型巨大的個體。 ②DNA分子作探針進(jìn)行檢測時應(yīng)檢測單鏈，即將待測雙鏈DNA分子打開。 ③Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并無毒性，進(jìn)入昆蟲消化道被分解成多肽后產(chǎn)生毒性。 ④青霉素是青霉菌產(chǎn)生的，不是通過基因工程產(chǎn)生的。 ⑤并非所有個體都可作為乳腺生物反應(yīng)器。操作成功的應(yīng)該是雌性個體，個體本身的繁殖速度較高，泌乳量、蛋白含量等都是應(yīng)該考慮的因素。 ⑥基因治療后，缺

18、陷基因沒有改變?；蛑委熓前颜；?qū)胧荏w細(xì)胞中，以表達(dá)正常產(chǎn)物從而治療疾病，對原來細(xì)胞中存在缺陷的基因沒有清除或改變。 2.蛋白質(zhì)工程 (1)概念理解 ①基礎(chǔ)：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。 ②操作：基因修飾或基因合成。 ③結(jié)果：改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出新的蛋白質(zhì)。 ④目的：滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。 (2)操作過程：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→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)→基因表達(dá)→產(chǎn)生需要的蛋白質(zhì)。 【提醒】(1)對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行改造，其本質(zhì)是改變其基因組成。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白質(zhì)分

19、子還是無法遺傳。 (2)蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是根據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造新基因或者改造老基因，是基因工程的發(fā)展與延續(xù)。 (3)蛋白質(zhì)工程與DNA分子重組技術(shù)是分不開的，常用到基因工程工具酶，如限制酶和DNA連接酶。 3.乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較 比較項(xiàng)目 乳腺生物反應(yīng)器 工程菌 基因結(jié)構(gòu) 動物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)基本相同 細(xì)菌或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，產(chǎn)生的藥物蛋白可能沒有活性 受體細(xì)胞 哺乳動物的受精卵 微生物細(xì)胞 生產(chǎn)條件 不需嚴(yán)格滅菌，溫度等條

20、件對其影響不大 需嚴(yán)格滅菌，需嚴(yán)格控制工程菌所需的外界條件 藥物提取 從動物乳汁中提取 從微生物細(xì)胞中提取 4.基因治療與基因診斷 原理 操作過程 進(jìn)展 基因治療 基因表達(dá) 把正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，以表達(dá)出正常性狀來治療 臨床實(shí)驗(yàn) 基因診斷 堿基互補(bǔ)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 5.基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較 項(xiàng)目 蛋白質(zhì)工程 基因工程 區(qū)別 過程 預(yù)期蛋白質(zhì)的功能→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→推測相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì) 獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載

21、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) 定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(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 生產(chǎn)自然界中沒有的蛋白質(zhì) 一般是生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì) 聯(lián)系 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程，因?yàn)閷ΜF(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，都必須通過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn) 三、典例剖析 思維拓展 考點(diǎn)一 基因工程的工具與操作程序 例1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。下列操作與實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟环氖牵? ） A．用限制性核

22、酸內(nèi)切酶EcoRI和連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒 B．用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織，將C基因?qū)爰?xì)胞 C．在培養(yǎng)基中添加卡那霉素，篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞 D．用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上 【答案】C 【解析】用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRI處理目的基因和質(zhì)粒，可以使目的基因兩側(cè)和質(zhì)粒產(chǎn)生相同的黏性末端，再用連接酶把切口連起來就構(gòu)建成重組質(zhì)粒，A正確；農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法適用于雙子葉植物或裸子植物，菊花屬于雙子葉植物，故可用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織，將C基因?qū)爰?xì)胞，B正確；質(zhì)粒中含有潮霉素抗性基因，被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞只對潮霉素具有抗性，在培養(yǎng)基中添加卡那霉素，不能篩選被轉(zhuǎn)化的菊

23、花細(xì)胞，C錯誤；檢測目的基因是否整合到受體細(xì)胞的染色體上，可采用DNA分子雜交技術(shù)，D正確。 【易錯點(diǎn)】基因工程操作流程。 【方法點(diǎn)撥】本題考查基因工程的相關(guān)知識，掌握基因工程操作流程及各個操作依據(jù)的原理是正確解答該題的關(guān)鍵。 例2在應(yīng)用農(nóng)桿菌侵染植物葉片獲得轉(zhuǎn)基因植株的常規(guī)實(shí)驗(yàn)步驟中，不需要的是（ ） A.用攜帶目的基因的農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞 B.用選擇培養(yǎng)基篩法導(dǎo)入目的基因的細(xì)胞 C.用聚乙二醇誘導(dǎo)轉(zhuǎn)基因細(xì)胞的原生物質(zhì)融合 D.用適當(dāng)比例的生長素和細(xì)胞分裂素誘導(dǎo)愈傷組織生芽 【答案】C 【解析】農(nóng)桿菌侵染細(xì)菌是基因工程中常常用到的把目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法，A正確；目

24、的基因是否導(dǎo)入了細(xì)胞，需要在選擇培養(yǎng)基上進(jìn)行篩選，B正確；在植物細(xì)胞組織培養(yǎng)的過程中，需要調(diào)整培養(yǎng)基中生長素和細(xì)胞分裂素的比例，來達(dá)到對其脫分化和再分化的控制，D正確；在農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞的過程中并沒有涉及到原生質(zhì)體的融合，所以C錯誤。 【易錯點(diǎn)】基因工程操作程序和植物細(xì)胞工程 【方法點(diǎn)撥】解決本題必須明確土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育轉(zhuǎn)基因植株的程序有：獲取目的基因 → 目的基因與Ti質(zhì)粒結(jié)合形成重組質(zhì)粒 → 將重組質(zhì)粒導(dǎo)入土壤農(nóng)桿菌 → 用土壤農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞 → 檢測是否導(dǎo)入目的基因并鑒定是否成功表達(dá) → 通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng) → 獲得轉(zhuǎn)基因植株。 例3真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原

25、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(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

26、出兩點(diǎn)即可）等優(yōu)點(diǎn)。 （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(shí)驗(yàn)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_______________________。 【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

27、抗體 （5）DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體 【解析】（1）基因A的編碼區(qū)中有內(nèi)含子，在真核生物細(xì)胞內(nèi)把內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄來的RNA切除，而原核生物細(xì)胞內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄后不切除，轉(zhuǎn)錄后直接表達(dá)，所以翻譯形成的蛋白質(zhì)不是蛋白A。 （2）由于噬菌體是專性寄生在細(xì)菌體內(nèi)的病毒，無法侵染到真核生物家蠶細(xì)胞內(nèi)，所以不能用噬菌體作為運(yùn)載體。而家蠶屬于昆蟲，故可用昆蟲病毒作為運(yùn)載體。 （3）大腸桿菌作為受體菌具有繁殖周期短、易培養(yǎng)。 （4）檢測目的基因是否表達(dá)通常用抗原－抗體雜交技術(shù)。 （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)，證明了生物的遺傳物質(zhì)是DNA，還為

28、基因工程理論的建立提供了啟示，這一啟示是DNA可以從一種生物轉(zhuǎn)移到另一種生物個體。 【易錯點(diǎn)】基因結(jié)構(gòu)、原核生物與真核生物基因轉(zhuǎn)錄的不同、目的基因的檢測等知識。 【方法點(diǎn)撥】本題考查基因結(jié)構(gòu)、原核生物與真核生物基因轉(zhuǎn)錄的不同、目的基因的檢測等知識，要求考生能正確分析原核生物與真核生物基因轉(zhuǎn)錄的不同，掌握基因的結(jié)構(gòu)、目的基因的檢測方法。 考點(diǎn)二 基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程 例1某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導(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)粒載體用BamHI酶切后，與用BamHI酶切獲得的目的基因混合

29、，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?；卮鹣铝袉栴}： （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)化的和僅含有環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是______________；并且______________和_________

30、_____的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是_____________。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)粒的大腸桿菌的單菌落，還需使用含有是_____________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_____________ 【答案】（1）能夠自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因、具有一個至多個限制酶切割位點(diǎn)（答出兩點(diǎn)即可） （2）二者均不含氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上都不能生長 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） 二者都含氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長

31、 四環(huán)素 （3）受體細(xì)胞 【解析】（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：能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因、具有一個至多個限制酶切割位點(diǎn)等。 （2）由于未被轉(zhuǎn)化的和僅含有環(huán)狀目的基因的大腸桿菌中不含有氨芐青霉素抗性基因，因此如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，未被轉(zhuǎn)化的和僅含有環(huán)狀目的基因的大腸桿菌均不能存活，因此兩者是不能區(qū)分的；含有質(zhì)粒的大腸桿菌和 含重組質(zhì)粒的大腸桿菌的細(xì)胞由于均含有氨芐青霉素抗性基因，在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上都能生長，因此兩者也是不能區(qū)分的．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)粒的大腸桿菌的單菌落，還需使用含有四環(huán)素的固體培

32、養(yǎng)基，即含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌在其中不能生長，而含有普通質(zhì)粒的大腸桿菌能生長。 （3）噬菌體是專門寄生在細(xì)菌細(xì)胞中的病毒，在侵染細(xì)菌時，噬菌體的DNA進(jìn)入到細(xì)菌細(xì)胞只能夠，而蛋白質(zhì)外殼仍留在細(xì)胞外，在噬菌體的DNA指導(dǎo)下，利用細(xì)菌細(xì)胞中的物質(zhì)來合成噬菌體的組成成分，據(jù)此可推知：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)制所需的模板來自于噬菌體，原料來自于受體細(xì)胞。 【易錯點(diǎn)】基因工程。 【方法點(diǎn)撥】本題以圖文結(jié)合的形式，綜合考查學(xué)生對基因工程技術(shù)的熟記和理解能力。解決此類問題的關(guān)鍵是，熟記并理解相關(guān)的基礎(chǔ)知識、形成知識網(wǎng)絡(luò)，從題圖中挖掘出隱含的信息，據(jù)此結(jié)合每個問題情境進(jìn)行圖

33、文轉(zhuǎn)換、實(shí)現(xiàn)對知識的整合和遷移。 例2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)其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉栴}： （1）在進(jìn)行基因工程操作時，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，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

34、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，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__________________________。 【答案】（1）嫩葉組織細(xì)胞易破碎 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)配對的原則可以合成cDNA （3）目的基因無復(fù)制原點(diǎn)；目的

35、基因無表達(dá)所需啟動子（4）磷酸二酯鍵 （5）目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 【解析】（1）在進(jìn)行基因工程操作時，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，原因是嫩葉組織細(xì)胞易破碎。提取RNA時，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是防止RNA降解。（2）以mRNA為材料可以獲得cDNA，其原理是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對的原則可以合成cDNA。（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，原因是目的基因無復(fù)制原點(diǎn)、目的基因無表達(dá)所需啟動子。（4）當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時，DNA連接酶催化形成

36、的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵。（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，其可能的原因是目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常。 【易錯點(diǎn)】基因工程。 【方法點(diǎn)撥】本題主要考查了基因工程等有關(guān)知識，旨在考查學(xué)生對基因工程操作步驟及細(xì)節(jié)的深層理解，綜合性強(qiáng)，有一定的難度。易錯點(diǎn)為第一問，衰老葉片基因表達(dá)水平低，葉片不易研磨破碎，組織細(xì)胞不能充分裂解，RNA提取不充分，而且老葉富含多酚物質(zhì)，當(dāng)其氧化后，會使得RNA沉淀變成褐色，干擾了后續(xù)實(shí)驗(yàn)。第二問填寫反轉(zhuǎn)錄的原理注意三點(diǎn)：酶、模板、堿基互補(bǔ)配對的原則。第三問考查不能直接將目的基因直接導(dǎo)入受體細(xì)胞的原因

37、（目的基因無復(fù)制原點(diǎn)、目的基因無表達(dá)所需啟動子），學(xué)生需要注意對教材知識的深入理解，教師注意深挖教材。 例3（9分）下表是幾種限制酶識別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中標(biāo)注了相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)，其中切割位點(diǎn)相同的酶不重復(fù)標(biāo)注。請回答下列問題： 限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ HindⅢ 識別序列及切割位點(diǎn) （1）用圖中質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒，應(yīng)選用______兩種限制酶切割，酶切后的載體和目的基因片段，通過__________酶作用后獲得重組質(zhì)粒。為了擴(kuò)增重組質(zhì)粒，需將其轉(zhuǎn)入處于__________________態(tài)的大腸桿菌。 （2）為了篩選

38、出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應(yīng)在篩選平板培養(yǎng)基中添加__________，平板上長出的菌落，常用PCR鑒定，所用的引物組成為圖2中_____________。 （3）若BamH I酶切的DNA末端與Bcl I酶切的DNA末端連接，連接部位的6個堿基對序列為，對于該部位，這兩種酶（填“都能”、“都不能”或“只有一種能”）切開。 （4）若用Sau3A I切圖1質(zhì)粒最多可能獲得種大小不同的DNA片段。 【答案】（1）BclI和HindⅢ 連接 感受 （2）四環(huán)素 引物甲和引物丙 （3） 都不能 （4）7 【解析】（1）選擇的限制酶應(yīng)在目的基因兩端存在識別位點(diǎn)，但B

39、amH I可能使質(zhì)粒中啟動子丟失，因此只能選BclI和HindⅢ。酶切后的載體和目的基因片段，通過DNA連接酶酶作用后獲得重組質(zhì)粒。為了擴(kuò)增重組質(zhì)粒，需將其轉(zhuǎn)入處于感受態(tài)的大腸桿菌。 （2）為了篩選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌，根據(jù)質(zhì)粒上的抗性基因，應(yīng)在篩選平板培養(yǎng)基中添加四環(huán)素．PCR技術(shù)要求兩種引物分別和目的基因的兩條單鏈結(jié)合，沿相反的方向合成子鏈，故所用的引物組成為圖2中引物甲和引物丙。 （3）根據(jù)BamHⅠ和BclI的酶切位點(diǎn)，若BamHI酶切的DNA末端與BclI酶切的DNA末端連接，則連接部位的6個堿基對序列為，對于該部位，由于與兩種酶的酶切位點(diǎn)均不同，故這兩種酶都不能切開。

40、 （4）根據(jù)BamHⅠ、BclI和Sau3A?I的酶切位點(diǎn)，Sau3A?I在質(zhì)粒上有三個酶切位點(diǎn)，完全酶切可得到記為A、B、C三種片段，若部分位點(diǎn)被切開，可得到AB、AC、BC、ABC四種片段，所以用Sau3A?I切圖1質(zhì)粒最多可能獲得7種大小不同的DNA片段。 【易錯點(diǎn)】基因工程，限制酶，連接酶，重組質(zhì)粒 【方法點(diǎn)撥】此題是對基因工程的考查，解答本題的關(guān)鍵在于理解重組質(zhì)粒中標(biāo)記基因的作用，在插入目的基因時不能破壞標(biāo)記基因，故選擇限制酶須注意；PCR擴(kuò)增基因時，兩種引物結(jié)合的部位相反，延伸的方向相反；限制酶具有特異性，不同的限制酶識別不同的序列，判斷某種限制酶能否切割某片段，應(yīng)根據(jù)該片段中

41、是否含有限制酶的識別序列。 四、舉一反三 成果鞏固 考點(diǎn)一 基因工程的工具與操作程序 1.下列有關(guān)人胰島素基因表達(dá)載體的敘述，正確的是（　?。? A．表達(dá)載體中的胰島素基因可通過人肝細(xì)胞mRNA反轉(zhuǎn)錄獲得 B．表達(dá)載體的復(fù)制和胰島素基因的表達(dá)均啟動于復(fù)制原（起）點(diǎn) C．借助抗生素抗性基因可將含胰島素基因的受體細(xì)胞篩選出來 D．啟動子和終止密碼子均在胰島素基因的轉(zhuǎn)錄中起作用 【答案】C 【解析】由于基因的選擇性表達(dá)，在人的肝細(xì)胞中，沒有胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA，A錯誤；表達(dá)載體的復(fù)制啟動于復(fù)制原（起）點(diǎn)，胰島素基因的表達(dá)啟動于啟動子，B錯誤；標(biāo)記基因的作用是為了鑒定受體細(xì)胞中是

42、否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來，C正確；啟動子在胰島素基因的轉(zhuǎn)錄中起作用，終止密碼子在胰島素基因的翻譯中起作用，D錯誤。 2.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(diǎn)，圖（b）為某種表達(dá)載體示意圖（載體上的EcoR I、Sau3A I的切點(diǎn)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酶切割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

43、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____________，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____________。 【答案】（1）Sau3AⅠ 兩種梅切割后產(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，兩者目的基因均不能轉(zhuǎn)錄 （3）E·coliDNA連接酶 T4DNA連接酶 T4DNA

44、連接酶 【解析】（1）分析圖解可知，限制酶Sau3AI和BamHI酶切割后形成的黏性末端相同，因此經(jīng)BamHI酶切割得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被Sau3AI酶切后的產(chǎn)物連接。 （2）在基因表達(dá)載體中，啟動子位于目的基因的首端，終止子應(yīng)位于目的基因的尾端，這樣的基因才能表達(dá)。圖中甲和丙均不符合，所以不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物。 （3）DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶，常見的有E?coliDNA連接酶和T4DNA連接酶，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是T4DNA連接酶． 3.基因工程又稱為DNA重組技術(shù)，回答相關(guān)問題： （1）在基因工程中，獲取目的基因主要有兩

45、大途徑，即______和從_______中分離。 （2）利用某植物的成熟葉片為材料，同時構(gòu)建cDNA文庫和基因組文庫，兩個文庫相比，cDNA文庫中含有的基因數(shù)目比基因組文庫中的少，其原因是______。 （3）在基因表達(dá)載體中，啟動子是______聚合酶識別并結(jié)合的部位。若采用原核生物作為基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞，最常用的原核生物是______。 （4）將目的基因通過基因槍法導(dǎo)入植物細(xì)胞時，常用的攜帶目的基因的金屬顆粒有_____和______顆粒。 【答案】（1）人工合成 生物材料（2）cDNA文庫中只含有葉細(xì)胞已轉(zhuǎn)錄（或已表達(dá)）的基因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因（3）RN

46、A 大腸桿菌（或答細(xì)菌）（4）金粉 鎢粉 【解析】（1）獲取目的基因主要有兩大途徑，即人工合成和從自然界已有的物種中分離。（2）植物的成熟葉片中基因選擇性表達(dá)，因此由所有RNA逆轉(zhuǎn)錄形成的cDNA文庫中只含有葉細(xì)胞已轉(zhuǎn)錄（或已表達(dá)）的基因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因。（3）在基因表達(dá)載體中，啟動子是RNA聚合酶識別并結(jié)合的部位。采用原核生物作為基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞，由于易于培養(yǎng)，最常選用大腸桿菌（或細(xì)菌）。 （4）將目的基因通過基因槍法導(dǎo)入植物細(xì)胞時，常用的攜帶目的基因的金屬顆粒有金粉 和鎢粉顆粒。 考點(diǎn)二 基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程 1.金屬硫蛋白（MT）是一類

47、廣泛存在的金屬結(jié)合蛋白，某研究小組計劃通過多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）擴(kuò)增獲得目的基因，構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌，用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴(kuò)增過程示意圖如下，請回答下列問題： （1）從高表達(dá)MT 蛋白的生物組織中提取mRNA，通過______________獲得______________用于PCR擴(kuò)增。 （2）設(shè)計一對與MT基因兩端序列互補(bǔ)配對的引物（引物1和引物2），為方便構(gòu)建重組質(zhì)粒，在引物中需要增加適當(dāng)?shù)腳_____________位點(diǎn)。設(shè)計引物時需要避免引物之間形成______________，而造成引物自連。 （3）圖中步驟1代表______________，步驟2代表退火，步驟

48、3代表延伸，這三個步驟組成一輪循環(huán)。 （4）PCR擴(kuò)增時，退火溫度的設(shè)定是成敗的關(guān)鍵。退火溫度過高會破_________的堿基配對。退火溫度的設(shè)定與引物長度、堿基組成有關(guān)，長度相同但____________的引物需要設(shè)定更高的退火溫度。 （5）如果PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物，則可以采取的改進(jìn)措施有___________（填序號：①升高退火溫度 ②降低退火溫度 ③重新設(shè)計引物）。 【答案】（1）逆轉(zhuǎn)錄 cDNA （2）限制性核酸內(nèi)切酶 堿基互補(bǔ)配對 （3）變性 （4）引物與模板 GC含量高 （5）②③ 【解析】（1）PCR擴(kuò)增目的基因，首先要有目的基因作為模板，所以

49、從高表達(dá)MT蛋白的生物組織中提取mRNA，通過逆轉(zhuǎn)錄獲得cDNA，從而用于PCR擴(kuò)增。（2）構(gòu)建重組質(zhì)粒，首先用限制酶切割含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒，所以位于目的基因兩端的引物中需要增加適量的限制酶位點(diǎn)。設(shè)計的引物之間不能有堿基互補(bǔ)配對，否則引物自連，不能與模板相連。（3）圖中步驟1、2、3分別表示變性、退火、延伸，這三個步驟組成一輪循環(huán)。（4）退火表示引物與模板鏈相連，若溫度過高會破壞引物與模板的堿基配對。由于G-C間三個氫鍵，A-T間兩個鍵，所以G-C含量越高的引物，退火溫度越高。（5）PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物，可能是退火溫度過高，導(dǎo)致引物與模板不能相連，或引物間相互配對，引物自連，

50、不能與模板相連，可通過降低退火溫度或重新設(shè)計引物進(jìn)行改進(jìn)。 2.編碼蛋白甲的DNA序列（序列甲）由A、B、C、D、E五個片段組成，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。 回答下列問題： （1）現(xiàn)要通過基因工程的方法獲得蛋白乙，若在啟動子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列（TTCGCTTCT……CAGGAAGGA），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_

51、____________________，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，另一組作為對照，培養(yǎng)并定期檢測T淋巴細(xì)胞濃度，結(jié)果如圖2。 ①由圖2 可知，當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時，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_

52、_________________。 ②僅根據(jù)圖、圖2可知，上述甲、乙、丙三種蛋白中，若缺少______________（填“A”“B”“C”“D”或“E”）片段所編碼的肽段，則會降低其刺激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）①進(jìn)行細(xì)胞傳代培養(yǎng) 維持培養(yǎng)液是的pH ② C 【解析】（1）題干信息基因序列（TTCG……)，結(jié)合轉(zhuǎn)錄過程中的堿基配對原則，可知其轉(zhuǎn)錄出的mRNA上沒有起始密碼子AUG。（2）PCR需要的條件包括引物、耐高溫的DNA聚合酶、模板、四種脫氧核糖核苷酸。（3）

53、①動物細(xì)胞培養(yǎng)中，細(xì)胞具有貼壁生長以及接觸抑制的特點(diǎn)，因此若要使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖，在培養(yǎng)中需要用胰蛋白酶處理貼壁的細(xì)胞并進(jìn)行分瓶培養(yǎng)，分瓶后的培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng)；動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中加入CO2，作用是維持培養(yǎng)液的pH。②據(jù)圖分析，丙與對照接近，甲和乙都有較大影響，在甲、乙中存在但在丙中不存在的片段是C，所以缺少C片段會降低效果。 3.人血清白蛋白(HSA) 具有重要的醫(yī)用價值，只能從血漿中制備。下圖是以基因工程技術(shù)獲取重組HSA（rHSA）的兩條途徑。 （1）獲取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_____________合成總cDNA，然后以cDNA為模板，采用PCR技術(shù)擴(kuò)增HSA基因。

54、下圖中箭頭表示一條引物結(jié)合模板的位置及擴(kuò)增方向，請用箭頭在方框內(nèi)標(biāo)出標(biāo)出另一條引物的位置及擴(kuò)增方向。 （2）啟動子通常具有物種及組織特異性，構(gòu)建在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA的載體，需要選擇的啟動子是_____________（填寫字母，單選）。 A.人血細(xì)胞啟動子 B.水稻胚乳細(xì)胞啟動子 C.大腸桿菌啟動子 D.農(nóng)桿菌啟動子 （3）利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞的過程中，需添加酚類物質(zhì)，其目的是__________________________。 （4）人體合成的初始HSA多肽，需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才能有活性。與途徑II相比，選擇途徑I獲取rHSA的優(yōu)勢是_

55、______________________________________。 （5）為證明rHSA具有醫(yī)用價值，須確認(rèn)rHSA與_________________的生物學(xué)功能一致。 【答案】總RNA （或mRNA） （2）B （3）吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化 （4）水稻是真核生物，具有膜系統(tǒng)，能對初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工 （5）HAS 【解析】（1）合成總cDNA需提取細(xì)胞中所有的mRNA，然后通過逆轉(zhuǎn)錄過程。采用PCR技術(shù)擴(kuò)增HSA基因時，兩條引物分別與模板鏈的5’端結(jié)合，擴(kuò)增方向相反。（2）根據(jù)啟動子通常具有物種及組織特異性，在水稻胚乳細(xì)

56、胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA，需選擇水稻胚乳細(xì)胞啟動子。（3）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞的過程中，酚類物質(zhì)可以吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有利于目的基因的轉(zhuǎn)移。（4）水稻是真核生物，具有膜系統(tǒng)，能對初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工，而大腸桿菌是原核生物，細(xì)胞中不具有膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器。（5）為證明rHSA具有醫(yī)用價值，須確認(rèn)rHSA與天然的HSA生物學(xué)功能一致。 五、分層訓(xùn)練 能力進(jìn)階 【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】 1.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(yùn)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

57、的催化活性?；卮鹣铝袉栴}： （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，在經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對蛋白質(zhì)的生物進(jìn)行鑒定。 【答案】（1）氨基酸序列（或結(jié)構(gòu)）（1分） （2）P P1 DNA和RNA DNA→RNA、RNA

58、→DNA、RNA→蛋白質(zhì)（或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯） （3） 設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 推測氨基酸序列 功能 【解析】（1）從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)的氨基酸序列進(jìn)行改造。 （2）以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得P1基因的途徑有二：①修飾P基因；合成P1基因．所獲得的基因表達(dá)時遵循中心法則，中心法則的全部內(nèi)容包括DNA和RNA復(fù)制；以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)。 （3）蛋白質(zhì)工程的過程為：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)有氨基酸序列→找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）．據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲

59、得蛋白質(zhì)，之后還需要對蛋白質(zhì)的生物功能進(jìn)行鑒定。 2.HIV屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒，是艾滋病的病原體?；卮鹣铝袉栴}： （1）用基因工程方法制備HIV的某蛋白（目的蛋白）時，可先提取HIV中的，以其作為模板，在的作用下合成。獲取該目的蛋白的基因，構(gòu)建重組表達(dá)載體，隨后導(dǎo)入受體細(xì)胞。 （2）從受體細(xì)胞中分離純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機(jī)體后，刺激機(jī)體產(chǎn)生的可與此蛋白結(jié)合的相應(yīng)分泌蛋白是。該分泌蛋白可用于檢測受試者血清中的HIV，檢測的原理是。 （3）已知某種菌導(dǎo)致的肺炎在健康人群中罕見，但是在艾滋病患者中卻多發(fā)。引起這種現(xiàn)象的根本原因是HIV主要感染和破壞了患者的部分細(xì)胞，降低了患者免疫系統(tǒng)

60、的防衛(wèi)功能。 （4）人的免疫系統(tǒng)有癌細(xì)胞的功能，艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易發(fā)生惡性腫瘤。 【答案】（1）RNA 逆轉(zhuǎn)錄酶 DNA (2)抗體 抗原抗體特異性結(jié)合 （4） T（或T淋巴） （4）監(jiān)控和清除 【解析】（1）HIV是一種逆轉(zhuǎn)錄RNA病毒，若要獲取HIV的某種蛋白質(zhì)，需將HIV的遺傳物質(zhì)RNA提取出來，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成cDNA分子即獲取該目的基因。（2）抗原注入機(jī)體后，會誘導(dǎo)機(jī)體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體，抗體會和抗原發(fā)生特異性結(jié)合。HIV和抗體能特異性結(jié)合，因此可以用于檢測受試者血清中的HIV。（3）HIV主要感染和破壞了患者的部分免疫細(xì)胞，主要是

61、T細(xì)胞，降低了患者免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。（4）人的免疫系統(tǒng)有監(jiān)控和清除癌細(xì)胞的功能。 3.回答下列有關(guān)遺傳信息傳遞與表達(dá)的問題。 如圖A所示，質(zhì)粒pZHZ9上含有X抗生素抗性基因（XR）和Y抗生素抗性基因（YR）。其中XR內(nèi)部含有限制酶KasI識別序列，YR內(nèi)部含有限制酶FseI、HpaII、NaeI、NgoMIV識別序列，五種酶的識別序列如圖B（▼表示切割位點(diǎn)），且這些識別序列在整個質(zhì)粒上均僅有一處，目的基因內(nèi)部不存在這些識別序列。 （1）若要將結(jié)構(gòu)如圖28C所示的目的基因直接插入到Y(jié)R內(nèi)形成重組質(zhì)粒pZHZ10，則pZHZ9需用限制酶_____切開。 （2）將上述切開的質(zhì)粒溶液與目的

62、基因溶液混合，加入DNA連接酶連接后，進(jìn)行大腸桿菌受體細(xì)胞導(dǎo)入操作。之后，受體細(xì)胞的類型（對兩種抗生素表現(xiàn)出抗性R或敏感性S）包含_____（多選）。 A．XR、YR B．XR、YS C．XS、YRD．XS、YS （3）若用KasI和FseI聯(lián)合酶切重組質(zhì)粒pZHZ 10（只含單個目的基因），則可能產(chǎn)生的酶切片段數(shù)為____（多選）。 A． 1 B．2C． 3D． 4 （4）動物基因工程通常以受精卵作為受體細(xì)胞的根本原因是________。 A．受精卵能使目的基因高效表達(dá) B．受精卵可發(fā)育成動物個體 C．受精卵基因組更易接受DNA的插入 D．受精卵尺

63、寸較大，便于DNA導(dǎo)入操作 【答案】（1）NgoMIV （2）ABD （3）ABC （4）B 【解析】（1）比較五種限制酶的識別位點(diǎn)和露出的黏性末端，可以看出只有限制酶NgoMIV切割DNA分子后露出的黏性末端與目的基因兩端的黏性末端相同。因此，要將結(jié)構(gòu)如圖C所示的目的基因直接插入到Y(jié)R內(nèi)形成重組質(zhì)粒pZHZ10，則pZHZ9需用限制酶NgoMIV切開。（2）將圖中切開的質(zhì)粒溶液與目的基因溶液混合，加入DNA連接酶連接后，有的質(zhì)粒可能沒有導(dǎo)入目的基因，這種普通質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞后，由于XR、YR基因都沒有被破壞，因此兩種抗性都存在，故A正確；目的基因插入質(zhì)粒后，由于YR

64、基因被破壞，因此重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞后，只具有XR抗性，表現(xiàn)XR、YS，故B正確；若是沒有導(dǎo)入質(zhì)粒，表現(xiàn)為XS、YS，沒有其他情況，故C錯誤，D正確。 （3）根據(jù)題意，XR內(nèi)部含有限制酶KasⅠ識別序列，YR內(nèi)部含有限制酶FseⅠ、HpaⅡ、NaeⅠ、NgoMⅣ識別序列，五種酶的識別序列在整個質(zhì)粒上均僅有一處，目的基因內(nèi)部不存在這些識別序列。如果插入目的基因后，NgoMⅣ識別序列有兩處，根據(jù)題意，能夠被NgoMⅣ識別的序列都能被FseⅠ識別，因此用KasⅠ和FseⅠ聯(lián)合酶切重組質(zhì)粒pZHZ10，最少可以切開一個位點(diǎn)，得到一種DNA片段，最多切開3個位點(diǎn)，得到三種DNA片段。故選ABC。 （

65、5）動物體細(xì)胞的全能性受到限制，不能表現(xiàn)出來，而受精卵的全能性最高，因此轉(zhuǎn)基因動物一般用受精卵作為受體細(xì)胞。故選：B。 【能力提升】 1.回答下列有關(guān)遺傳信息傳遞與表達(dá)的問題。 在圖27所示的質(zhì)粒PZHZ11（總長為3.6kb，1kb=1000對堿基因）中，lacZ基因編碼β-半乳糖苷酶，后者催化生成的化合物能將白色的大腸桿菌染成藍(lán)色。 （1）若先用限制酶BamHI切開pZHZ11，然后滅活BamHI酶，再加DNA連接酶進(jìn)行連接，最后將連接物導(dǎo)入足夠數(shù)量的大腸桿菌細(xì)胞中，則含3.1kb質(zhì)粒的細(xì)胞顏色為______；含3.6kb質(zhì)粒的細(xì)胞顏色為______。 （2）若將兩端分別用限制酶

66、BamHI和BglHI切開的單個目的基因片段置換pZHZ11中0.5kb的BamHI酶切片段，形成4.9kb的重組質(zhì)粒，則目的基因長度為______kb。 （3）上述4.9kb的重組質(zhì)粒有兩種形式，若用BamHI和EcoRI聯(lián)合酶切其中一種，只能獲得1.7kb和3.2kb兩種DNA片段；那么聯(lián)合酶切同等長度的另一種重組質(zhì)粒，則可獲得______kb和______kb兩種DNA片段。 （4）若將人的染色體DNA片段先導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中克隆并鑒定目的基因，然后再將獲得的目的基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞中表達(dá)，最后將產(chǎn)物的藥物蛋白注入小鼠體內(nèi)觀察其生物功能是否發(fā)揮，那么上述過程屬于（ ）。 A.人類基因工程 B.動物基因工程 C.植物基因工程 D.微生物基因工程 【答案】（1）白色 白色和藍(lán)色/白色或藍(lán)色 （2）1.8 （3）1.4 3.5 （4）C 【解析】（1）若先用限制酶BamHⅠ切開pZHZ11，然后滅活BamHI酶，則破壞了lacZ基因，導(dǎo)致β-半乳糖苷酶不能合成。而β-半乳糖苷酶催化生成的化合物能將變色的大腸桿菌染成藍(lán)色，所以含3.1