（全國(guó)版）2019版高考生物一輪復(fù)習(xí) 現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題 第1講 基因工程學(xué)案

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1、 第1講　基因工程 考綱要求 全國(guó)卷五年考情 1.基因工程的誕生(Ⅰ) 2017·卷ⅠT38 2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))(Ⅱ) 2017·卷ⅠT38,2017·卷ⅡT38,2017·卷ⅢT38,2016·卷ⅢT40 2016·卷ⅠT40,2015·卷ⅠT40,2015·卷ⅡT40,2014·卷ⅡT40 2013·卷ⅠT40 3.基因工程的應(yīng)用(Ⅱ) 2017·卷ⅠT38,2017·卷ⅡT38,2014·卷ⅡT40 4.蛋白質(zhì)工程(Ⅰ) 2015·卷ⅡT40,2013·卷ⅠT40 考點(diǎn)一| 基因工程的基本工具 (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第245頁(yè)) [識(shí)記—

2、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(guò)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)造出更符合人們需要的新的生物類(lèi)型和生物產(chǎn)品。 (2)優(yōu)點(diǎn) ①與雜交育種相比：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 ②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(chēng)：限制酶) ①來(lái)源：主要是從原核生物中分離純化出來(lái)的。 ②作用：識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并切開(kāi)特定兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 ③結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。 已知限制酶EcoR Ⅰ和Sma

3、Ⅰ識(shí)別的堿基序列和酶切位點(diǎn)分別為G↓AATTC和CCC↓GGG，在下圖中寫(xiě)出這兩種限制酶切割DNA后產(chǎn)生的末端種類(lèi)。 (2)DNA連接酶 (3)載體 ①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。 ②其他載體：λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。 ③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3　P6“尋根問(wèn)底”,DNA連接酶和DNA聚合酶的作用相同嗎？試簡(jiǎn)要說(shuō)明。 _____

4、____________________________________________________________ 【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(wèn)題？ 【提示】?、佾@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。②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。③限制酶切割位點(diǎn)的選擇，必須保證標(biāo)記基因的完整性，以便于檢測(cè)。④為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接，也

5、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)歖 考向　考查基因工程的基本工具的作用 如圖所示為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(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運(yùn)載體?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問(wèn)題： (1)制備重組

6、質(zhì)粒，需要限制酶和_____酶。如制備重組質(zhì)粒時(shí)，使用Pvu Ⅰ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BamHⅠ識(shí)別的核苷酸序列及切割位點(diǎn)為，而Sau3A Ⅰ識(shí)別的核苷酸序列只有4個(gè)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(shí)別的核苷酸序列及切割位點(diǎn)為_(kāi)_______。該拼接在一起的DNA片段，能否被BamH Ⅰ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

7、動(dòng)、植物細(xì)胞的方法分別為_(kāi)_______，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________________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(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(lái)篩選具有目的基因的細(xì)胞。 (2)綜合設(shè)問(wèn)信息，可推知Sau3A Ⅰ識(shí)別的核苷酸序列及其切割位點(diǎn)為，這樣Sau3A Ⅰ和BamH Ⅰ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

8、 Ⅰ識(shí)別，但一定能被Sau3A Ⅰ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)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

9、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(wèn)題： (1)限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類(lèi)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……G 　　　　　　G……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核酸內(nèi)切酶切割，該酶必須

10、具有的特點(diǎn)是__________。 (3)按其來(lái)源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類(lèi)，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_____________________________________________ __________________

11、______________________________________________。 [解析]　限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子形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EcoRⅠ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(lái)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(guò)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))

12、。 [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　(3)大腸桿菌　T4　(4)mRNA(或RNA)　cDNA(或DNA)　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(shū)第246頁(yè)) [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 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方法 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建——基因工程的核心 ①目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺

13、傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。 ②基因表達(dá)載體的組成 ③構(gòu)建過(guò)程 (3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 生物種類(lèi) 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(guò)程 將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA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→取卵(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

14、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(wú) 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(chóng)或抗病接種實(shí)驗(yàn) 是否具有抗蟲(chóng)抗病特性 個(gè)體水平 2．PCR技術(shù) (1)原理：DNA雙鏈復(fù)制。 (2)條件 (3)過(guò)程 過(guò)程 說(shuō)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(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)與兩條單鏈DNA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

15、(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(guò)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(chóng)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： ①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。 ②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： ①受體細(xì)胞：多為原核細(xì)胞。原因是其繁殖快，多為單細(xì)胞，遺傳物質(zhì)相對(duì)

16、較少。 ②成果：生產(chǎn)出細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。 (4)基因治療： ①方法：基因置換、基因修復(fù)、基因增補(bǔ)、基因失活等。 ②類(lèi)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(kù)和部分基因文庫(kù)是如何構(gòu)建的？ 【提示】　基因組文庫(kù)的構(gòu)建過(guò)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(kù)的構(gòu)建過(guò)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)

17、，第四步目的基因的檢測(cè)與鑒定步驟中分子雜交及基因表達(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(lèi)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(lèi)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(méi)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(méi)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度等外

18、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)歖 考向1　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(guò)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(kù)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DN

19、A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(kāi)。 (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(guò)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

20、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(méi)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)出抗旱基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA，從構(gòu)建基因表達(dá)載

21、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(guò)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 Ⅰ、X

22、ba Ⅰ、EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ四種限制酶的切割位點(diǎn)示意圖。 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67110093】 據(jù)圖回答問(wèn)題： (1)在該實(shí)驗(yàn)中為構(gòu)建基因表達(dá)載體，用Sac Ⅰ、Xba Ⅰ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

23、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(shuō)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(lái)源不同的DNA后，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SacⅠ、Xba Ⅰ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)

24、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(shuō)明獲得了抗寒的香蕉優(yōu)質(zhì)品種。 [答案]　(1)Sac Ⅰ、Xba Ⅰ　用相同限制酶切割來(lái)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

25、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(guò)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)增過(guò)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(chēng)為_(kāi)_______。 (4)在基因工程中，常用Ca2＋處理D，其目的是_____________________

26、___。 [解析]　(1)利用逆轉(zhuǎn)錄法合成目的基因的過(guò)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(guò)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(guò)化學(xué)方法合成。(2)PCR過(guò)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＋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

27、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(guó)科研人員對(duì)樹(shù)鼩精原干細(xì)胞進(jìn)行遺傳修飾后，通過(guò)自然交配獲得世界首只轉(zhuǎn)基因樹(shù)鼩的過(guò)程。請(qǐng)回答下列問(wèn)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

28、術(shù)將GFP基因?qū)霕?shù)鼩精原干細(xì)胞。 (3)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增GFP基因需要________酶，外源的GFP基因能在樹(shù)鼩體內(nèi)表達(dá)的原因是__________________________。 (4)圖示過(guò)程與通過(guò)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(guò)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

29、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(shù)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(guò)程與通過(guò)體外受精培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)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(guò)程，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： 方案Ⅰ：抗凍蛋白基因煙草細(xì)

30、胞―→抗凍煙草 方案Ⅱ：A基因免疫過(guò)的B細(xì)胞―→體外培養(yǎng)―→單克隆抗體 方案Ⅲ：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(guò)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，并將其插入植物細(xì)胞中____________上。 (2)推測(cè)方案Ⅱ中A基因所起的作用是____________，請(qǐng)寫(xiě)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Ⅲ中的轉(zhuǎn)基因牛可以通過(guò)分泌乳汁來(lái)生產(chǎn)人的生長(zhǎng)激素。這

31、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T-DNA上，通過(guò)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Ⅱ中將A基因?qū)朊庖哌^(guò)的B淋巴細(xì)胞生產(chǎn)單克隆抗體，說(shuō)明A基因使得細(xì)胞無(wú)限增殖，即A基因能夠調(diào)控細(xì)胞無(wú)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Ⅲ中將人的生長(zhǎng)激素基因與

32、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?？梢酝ㄟ^(guò)分泌乳汁來(lái)生產(chǎn)人的生長(zhǎng)激素。囊胚中的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層細(xì)胞發(fā)育成胎盤(pán)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T-DNA　染色體DNA (2)調(diào)控細(xì)胞無(wú)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(shū)第249頁(yè)) [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(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制

33、造一種新蛋白質(zhì)，以滿(mǎn)足人類(lèi)的生產(chǎn)和生活的需求。 (2)流程圖 寫(xiě)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(guò)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(lèi)所需的蛋白質(zhì) 定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類(lèi)所需的生物類(lèi)型和生物產(chǎn)品 結(jié)果 可生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì) 只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白

34、質(zhì) (2)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(lái)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(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造。 [運(yùn)用—考向?qū)歖 考向　考查蛋白質(zhì)的原理及應(yīng)用 (2018·邯鄲市高三二模)科學(xué)家通過(guò)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(guò)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(wèn)題： (1)PCR過(guò)程所依據(jù)的原理是________，該過(guò)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________。

35、 (2)該技術(shù)不直接改造Rubisco酶，而通過(guò)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)突

36、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(guò)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

37、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(guò)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)

38、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(shū)第249頁(yè)) 1．(2017·全國(guó)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(méi)有，原核生物沒(méi)有真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(chēng)蛋白A)?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)某同學(xué)從人的基因組文庫(kù)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____________________________________________ _______________________________________

39、________________________。 (2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體，在噬菌體和昆蟲(chóng)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

40、“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(shuō)是基因工程的先導(dǎo)，如果說(shuō)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(kù)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(méi)有內(nèi)含子，相應(yīng)的就沒(méi)有切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制，故無(wú)法表達(dá)出蛋白A。

41、 (2)噬菌體是專(zhuān)一性侵染細(xì)菌的病毒，以細(xì)菌為宿主細(xì)胞，而昆蟲(chóng)病毒侵染的是昆蟲(chóng)，以昆蟲(chóng)為宿主細(xì)胞。家蠶屬于昆蟲(chóng)，故應(yīng)選用昆蟲(chóng)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(shuō)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(shuō)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

42、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(wú)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(guó)卷Ⅱ)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(guò)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?wèn)題： (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

43、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(guò)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___________________________________

44、______ ___________________________________________________(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(méi)有提高，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是_________________ ______________________________________________

45、__________________。 [解析]　(1)與老葉相比，嫩葉組織細(xì)胞易破碎，容易提取到幾丁質(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(guò)逆轉(zhuǎn)錄(反轉(zhuǎn)錄)可以獲得cDNA。 (3)因該目的基因是通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄形成的，無(wú)表達(dá)所需的啟動(dòng)子，也無(wú)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

46、有幾丁質(zhì)酶基因，但該植株抗真菌的能力并沒(méi)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(wú)復(fù)制原點(diǎn)；目的基因無(wú)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(guó)卷Ⅲ)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(wèn)題： (1)現(xiàn)要通過(guò)基因工程的方法獲得蛋白乙，若在啟動(dòng)子的下游

47、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(guò)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_(kāi)_______，加入了________作為合成DNA的原料。 (3)現(xiàn)通過(guò)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

48、養(yǎng)并定期檢測(cè)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(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(guò)程中，培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度，CO2的作用是__________________。 ②僅根據(jù)圖1、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(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(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，則基因

49、表達(dá)載體中編碼乙的DNA序列起始端無(wú)ATG，無(wú)論以DNA的哪條鏈為模板，轉(zhuǎn)錄出的mRNA都無(wú)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)①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。 ②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)

50、胞增殖促進(jìn)作用很弱的丙中沒(méi)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(wú)ATG，轉(zhuǎn)錄出的mRNA無(wú)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)液的pH?、贑 4．(2016·全國(guó)卷Ⅰ)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)粒載體用BamH Ⅰ酶切后，與用BamH Ⅰ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

51、，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(wèn)題： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67110094】 (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(mǎn)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

52、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(lái)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，

53、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(lái)，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(lái)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)

54、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(guó)卷Ⅲ)圖(a)中的三個(gè)DNA片段上依次表示出了EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ三種限制性?xún)?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EcoRⅠ、Sau3AⅠ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(wèn)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____________________________________________

55、_ ________________________________________________________________。 (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________，不能表達(dá)的原因是___________________________________ ________________________________________________________________。 圖(c) (3)DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段連接起來(lái)的

56、酶，常見(jiàn)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)由題圖可知，BamH Ⅰ 和Sau3A Ⅰ 兩種限制性?xún)?nèi)切酶的共同識(shí)別序列是，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此經(jīng)BamH Ⅰ酶切得到的目的基因可以與圖(b)所示表達(dá)載體被Sau3A Ⅰ酶切后的產(chǎn)物連接。(2)在基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子應(yīng)位于目的基因的首端，終止子應(yīng)位于目的基因的尾端，這樣基因才能順利地轉(zhuǎn)錄，再完成翻譯過(guò)程，即順利表達(dá)。圖中甲所示的目的基因插入在啟動(dòng)子的上游，丙所示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，因此目的基

57、因不能表達(dá)。(3)常見(jiàn)的DNA連接酶有E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶，其中T4DNA連接酶既能連接黏性末端又能連接平末端。 [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(dòng)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(其他合理答案可酌情給分) (3)E﹒coliDNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶(其他合理答案可酌情給分) 6．(2015·全國(guó)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(yùn)蛋白，由305個(gè)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

58、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(wèn)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(duì)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(shí)是遵循中心法則的，中心法則的全部?jī)?nèi)容包括________的復(fù)制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動(dòng)，即：______ _______________________________________________________________。 (3)蛋白質(zhì)工程也被稱(chēng)為第二

59、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(guò)__________________和__________________，進(jìn)而確定相對(duì)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(duì)蛋白質(zhì)的生物________進(jìn)行鑒定。 [解析]　(1)從題中所述資料可知，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(guò)程是通過(guò)對(duì)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(duì)生物體內(nèi)原有P基因進(jìn)行修飾，也可以通過(guò)人工合成法合

60、成新的P1基因。 中心法則的內(nèi)容如下圖所示： 由圖可知，中心法則的全部?jī)?nèi)容包括：DNA以自身為模板進(jìn)行的復(fù)制，DNA通過(guò)轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后RNA通過(guò)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(duì)中心法則的補(bǔ)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(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→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)，經(jīng)過(guò)該過(guò)程得到的蛋白質(zhì)，需要對(duì)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)) (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(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)　推測(cè)氨基酸序列　功能 19