2021版高考生物一輪復習 選修3 第1講 基因工程學案 蘇教版

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1、 第1講　基因工程 1.基因工程的誕生(Ⅰ) 2.基因工程的原理及技術(含PCR技術)(Ⅱ) 3.基因工程的應用(Ⅱ) 4.蛋白質工程(Ⅰ) 5.生物武器對人類的威脅(Ⅰ) 6.生物技術中的倫理問題(Ⅰ) 1.基因的結構與功能。（生命觀念） 2.基因工程的操作流程圖及蛋白質的流程圖等。（科學思維） 3.基因工程的應用和蛋白質工程。（科學探究） 4.正確看待轉基因生物的安全性以及生物武器對人類的威脅等。（社會責任） 基因工程的基本工具 1．基因工程的概念 (1)概念：按照人們的愿望，進行嚴格的設計，并通過體外DNA重組和轉基因等技術，賦予生物以新

2、的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。 (2)遺傳原理：基因重組。 (3)優(yōu)點 ①與雜交育種相比：克服了遠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)限制性核酸內切酶(簡稱限制酶)。 ①來源：主要來自原核生物。 ②特點：具有專一性，表現(xiàn)在兩個方面： 識別——雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列。 切割——特定核苷酸序列中的特定位點。 ③作用：斷裂特定的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 ④結果：產生黏性末端或平末端。 (2)DNA連接酶 種類 E·coli DNA連接酶 T4DNA連接酶 來源

3、 大腸桿菌 T4噬菌體 特點 縫合黏性末端 縫合黏性末端和平末端 作用 縫合雙鏈DNA片段，恢復兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵 (3)載體 ①種類：質粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。 ②質粒的特點 ③運載體的作用：攜帶外源DNA片段進入受體細胞。 1．基因工程技術使用限制酶需注意的四個問題 (1)獲取目的基因和切割載體時，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)，目的是產生相同的黏性末端或平末端。 (2)獲取一個目的基因需限制酶切割兩次，共產生4個黏性末端或平末端。 (3)限制酶切割位點的選擇，必須保證標記基因的完整性，以便于檢測。 (4)

4、為避免目的基因和質粒的自身環(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粒。 2．限制酶和DNA連接酶的關系 (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別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。 (3)DNA連接酶起作用時，不需要模板。 3．載體 (1)條件與目的 條件 目的 穩(wěn)定并能復制 目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴大 有一個至多個限制酶切割位點 可攜帶多個或多種外源基因 具有特殊的標記基因 便于重組DNA的鑒定和選擇 (2)作用 ①作為運載工具，將目的基因轉移到宿主細胞內。 ②利用它在宿主細

5、胞內對目的基因進行大量復制。 4．載體上標記基因的作用 載體上的標記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉入的受體細胞沒有抵抗相關抗生素的能力。當含有抗生素抗性基因的載體進入受體細胞后，抗性基因在受體細胞內表達，使受體細胞能夠抵抗相應抗生素，所以在受體細胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以只保留轉入載體的受體細胞，原理如圖所示： 人的胰島素基因可以與細菌的質粒重組，并在細菌細胞中表達。其能重組的物質基礎和結構基礎分別是什么？成功表達的遺傳學基礎呢？ [提示]　人的胰島素基因可以與細菌的質粒重組的物質基礎是二者都是由四種脫氧核苷酸組成，結構基礎是二者都是有遺傳效應的DNA

6、片段，都具有規(guī)則的雙螺旋結構。成功表達的遺傳學基礎是遺傳密碼在生物界是通用的。 考查限制酶、DNA連接酶等酶的作用 　確定選擇限制酶種類的方法 (1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點確定限制酶的種類 ①應選擇切點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ。 ②不能選擇切點位于目的基因內部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaⅠ。 ③為避免目的基因和質粒的自身環(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粒，如圖甲也可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質粒上也有這兩種酶的切點)。 (2)根據(jù)質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相一致，

7、以確保具有相同的黏性末端。 ②質粒作為載體必須具備標記基因等，所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結構，如圖乙中限制酶SmaⅠ會破壞標記基因；如果所選酶的切點不止一個，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復制起點區(qū)，則切割重組后的片段進入受體細胞后不能自主復制。 1．(2016·全國卷Ⅲ)圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ三種限制性內切酶的識別序列與切割位點，圖(b)為某種表達載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點是唯一的)。 圖(a) 圖(b) 根據(jù)基因工程的有關知識，回答下列問題： (1)經(jīng)BamH Ⅰ

8、酶切后得到的目的基因可以與上述表達載體被________酶切后的產物連接，理由是_______________________。 (2)若某人利用圖(b)所示的表達載體獲得了甲、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，不能在宿主細胞中表達目的基因產物的有________，不能表達的原因是 ____________________________________________________。 圖(c) (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

9、________。 [解析]　(1)由題圖可知，BamH Ⅰ 和Sau3A Ⅰ 兩種限制性內切酶的共同識別序列是，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)所示表達載體被Sau3A Ⅰ酶切后的產物連接。(2)在基因表達載體中，啟動子應位于目的基因的首端，終止子應位于目的基因的尾端，這樣基因才能順利地轉錄，再完成翻譯過程，即順利表達。圖中甲所示的目的基因插入在啟動子的上游，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錄，因此目的基因不能表達。(3)常見的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

10、性末端又能連接平末端。 [答案]　(1)Sau3A Ⅰ　兩種酶切割后產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錄 (3)E·coliDNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶 2．下表是幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中標注了相關限制酶的酶切位點，其中切割位點相同的酶不重復標注。請回答下列問題： 圖1　　　　　　　　圖2 (1)用圖中質粒和目的基因構建重組質粒，應選用__________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粒。

11、為了擴增重組質粒，需將其轉入處于________態(tài)的大腸桿菌。 (2)為了篩選出轉入了重組質粒的大腸桿菌，應在篩選平板培養(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BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ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Sau3AⅠ切圖1質粒最多可能獲得________種大小不同的DNA片段。 [解析]　(1)選擇的限制酶應在目的基因兩端且在質粒中存在識別位點，故可以用來切割的限制

12、酶為BclⅠ、HindⅢ、BamHⅠ和Sau3AⅠ，但由于BamHⅠ和Sau3AⅠ可能使質粒中的啟動子丟失或破壞抗性基因，所以應選用BclⅠ、HindⅢ兩種限制酶切割。酶切后的載體和目的基因片段，通過DNA連接酶作用后獲得重組質粒。為了擴增重組質粒，需將其轉入感受態(tài)的大腸桿菌中，使其增殖。(2)根據(jù)質粒上抗性基因，為了篩選出轉入了重組質粒的大腸桿菌，應在篩選平板培養(yǎng)基中添加四環(huán)素。平板上長出的菌落，常用PCR鑒定，目的基因DNA受熱變性后解鏈為單鏈，引物需要與單鏈兩端相應互補序列結合，故所用引物組成是圖2中的引物甲和引物丙。(3)若BamHⅠ酶切的DNA末端和BclⅠ酶切的DNA末端連接，連接

13、部位的6個堿基對序列為，由于兩種酶均不能識別該部位的堿基對序列，所用兩種酶都不能切開該部位。(4)根據(jù)BclⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ的酶切位點，Sau3AⅠ在質粒上有三個酶切位點，完全酶切可得到記為A、B、C三種片段，若部分位點被切開，可得到AB、AC、BC、ABC四種片段，所以用Sau3AⅠ切質粒最多可能獲得7種大小不同的DNA片段。 [答案]　(1)BclⅠ和HindⅢ　DNA連接　感受 (2)四環(huán)素　引物甲和引物丙 (3)　都不能　(4)7 考查載體的作用及特點等 3．(2016·全國卷Ⅰ)某一質粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導致相應的基因失活(Am

14、pr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連接酶進行連接反應，用得到的混合物直接轉化大腸桿菌。結果大腸桿菌有的未被轉化，有的被轉化。被轉化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質粒載體、含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}： (1)質粒載體作為基因工程的工具，應具備的基本條件有________________________(答出兩點即可)，而作為基因表達載體，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)基進行篩選，在上述四

15、種大腸桿菌細胞中，未被轉化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的，其原因是_________________；并且____________和___________的細胞也是不能區(qū)分的，其原因是__________________。 在上述篩選的基礎上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質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復制所需的原料來自于________。 [解析]　(1)質粒作為載體，應具備的基本條件有：有一個至多個限制酶切割位點，供外源DNA片段(基因)插入其中；在受體細胞中能自我復制，或能整合到

16、染色體DNA上，隨染色體DNA進行同步復制；有特殊的標記基因，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行篩選，其中未被轉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。含有質粒載體的大腸桿菌和含有插入了目的基因的重組質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粒的大腸桿菌進一步篩選出來，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，導入受體細胞后，其DNA復制所需的原料來自于受體細胞。 [答案]　(1)能自我復制、具有標記基

17、因、具有一至多個限制酶切割位點(答出兩點即可) (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　含有質粒載體　含有插入了目的基因的重組質粒(或答含有重組質粒)　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　四環(huán)素　(3)受體細胞 基因工程的基本操作 1．基因工程的基本程序 (1)獲取目的基因 ①從基因文庫中獲取 ②人工合成 ③利用PCR技術擴增 (2)構建基因表達載體——基因工程的核心 ①目的：使目的基因在受體細胞中穩(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和發(fā)揮作用。 ②基因表達載體的組成 (3)導入目的基因 ①轉化含義：目

18、的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內遺傳和表達的過程。 ②轉化方法 生物類型 植物 動物 微生物 受體細胞 體細胞 受精卵 大腸桿菌或酵母菌等 常用方法 農桿菌轉化法、基因槍法、花粉管通道法 顯微注射法 感受態(tài)細胞法 (4)檢測和鑒定目的基因 方法 檢測或鑒定目的 水平 DNA分子雜交技術 檢測目的基因的有無 分子水平 分子雜交技術 目的基因是否轉錄 抗原—抗體雜交 目的基因是否翻譯 抗蟲或抗病接種實驗 是否具有抗蟲抗病特性 個體水平 2.PCR技術 (1)原理：DNA雙鏈復制。 (2)條件 (3)過程 (4)結果：上述三步

19、反應完成后，一個DNA分子就變成了兩個DNA分子，隨著重復次數(shù)的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反應過程都是在PCR擴增儀中完成的。 1．基因工程操作的四個易錯點 (1)目的基因的插入位點不是隨意的，基因表達需要啟動子與終止子的調控，所以目的基因應插入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(將目的基因導入受體細胞)沒有堿基互補配對現(xiàn)象。 (3)農桿菌轉化法原理：農桿菌易感染雙子葉或裸子植物的細胞，并將其Ti質粒上的T-DNA轉移并整合到受體細胞染色體DNA上。 (4)啟動子≠起始密碼子，終止子≠終止密碼子 啟動子和終止子位于DNA片段上，分別

20、控制轉錄過程的啟動和終止；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。 2．基因組文庫與eDNA文庫(部分基因文庫)的比較 文庫類型 部分基因文庫 基因組文庫 構建基因文庫的過程 文庫大小 小 大 基因中啟動子 無 有 基因中內含子 無 有 基因多少 某種生物的部分基因 某種生物的全部基因 物種間的基因交流 可以 部分基因可以 說明 基因文庫的組建過程就包含基因工程的基本操作步驟。從基因文庫中獲取目的基因的優(yōu)點是操作簡便，缺點是工作量大，具有一定的盲目性 用箭頭及簡要的文字簡述基因組文庫和部分基因文庫構建過程

21、。 [提示]　基因組文庫的構建過程：某種生物全部DNA許多DNA片段受體菌群體。 部分基因文庫的構建過程為：某種生物發(fā)育的某個時期的mRNAcDNA受體菌群體。 考查基因工程的操作程序 1．(2019·晉冀魯豫高三聯(lián)考)真核生物基因中通常含內含子，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含子對應的RNA序列的機制。研究發(fā)現(xiàn)綠色木霉合成并分泌的環(huán)氧化水解酶可降解黃曲霉素B1。現(xiàn)有含綠色木霉的菌液，為獲得環(huán)氧化水解酶，研究小組進行以下兩種嘗試： (1)方法一 ①從含有綠色木霉的菌液中提取細胞的mRNA，在________酶的催化下，合成cDNA。 ②以cDNA為模

22、板，通過________技術大量擴增，獲得目的基因。 ③構建目的基因表達載體，導入大腸桿菌的體內。 ④目的基因在大腸桿菌體內正常轉錄，但是翻譯產生的環(huán)氧化水解酶沒有生物活性，需做進一步的處理加工，原因在于___________________。 (2)方法二 ①提取綠色木霉的全部DNA，選用適當?shù)腳_______酶處理后，會獲得一些小的DNA片段。 ②選擇一些合適的載體與獲取的DNA片段構建基因表達載體。與從cDNA文庫中獲取目的基因構建表達載體所用載體相比，該載體組成不需要添加__________________成分。 ③載體和這些DNA片段連接起來，導入受體菌的群體中儲存。

23、④從這些受體菌的群體中篩選出含有目的基因的受體菌，分離出目的基因，將該目的基因和載體結合，通過________法導入大腸桿菌體內。 ⑤該目的基因在大腸桿菌的體內正常轉錄，但其不能進行翻譯，原因在于___________________________。 [解析]　(1)以mRNA合成cDNA的過程為逆轉錄。以已知的cDNA為模板擴增目的基因的過程稱為PCR技術。綠色木霉為真核生物，合成并分泌的環(huán)氧化水解酶為分泌蛋白，而大腸桿菌為原核生物，細胞內無內質網(wǎng)和高爾基體，因此在其體內翻譯產生的環(huán)氧化水解酶沒有生物活性。 (2)由提取綠色木霉的全部DNA獲取一些小的DNA片段需要用限制酶進行處理。

24、從cDNA文庫中獲取目的基因中無啟動子和終止子。將該目的基因導入大腸桿菌的方法為轉化法。從基因組文庫里分離出的該目的基因在大腸桿菌的體內正常轉錄，但其不能進行翻譯，原因在于目的基因中存在內含子。 [答案]　(1)①逆轉錄?、赑CR?、墉h(huán)氧化水解酶是分泌蛋白，需要內質網(wǎng)和高爾基體加工　(2)①限制　②啟動子、終止子　④轉化?、菽康幕蛑写嬖趦群? 2．(2019·郴州市高三二模)甘蔗黃葉綜合癥是一種由甘蔗黃葉病毒所引起的禾本科植物病毒，科學家通過甘蔗黃葉病毒外殼蛋白基因(簡稱CP蛋白基因)轉化植物來獲得抗病轉基因新品種。 (1)首先從甘蔗黃葉綜合癥的病葉中提取RNA，此過程中為了防止RNA

25、被分解，需加入________抑制劑，以提取的RNA為模板通過________獲得cDNA。 (2)對獲取的cDNA進行PCR擴增，在此反應體系中，除了模板DNA、dNTP外，還需加入________，獲得大量的cDNA需要在4 ℃的低溫下保存?zhèn)溆?，原因是_______________。 (3)將cDNA和質粒用同一種限制酶切割，產生相同的平末端，再用________將二者進行連接(填“E·coliDNA連接酶”或“T4DNA連接酶”)。在培養(yǎng)基上接種培養(yǎng)大腸桿菌作為受體細胞，同時加入一定量的CaCl2低溫冷卻液，目的是制備________細胞，其具有的特殊功能是_____________

26、_______________。 (4)為檢測大腸桿菌是否產生CP蛋白，需要將病毒顆粒注射入兔子體內，并從血清中分離獲得________作為檢測劑。 [解析]　(1)RNA酶可將RNA水解，因此為了防止RNA被分解，需加入RNA酶抑制劑；以RNA為模板獲得cDNA的過程稱為逆轉錄。 (2)采用PCR技術擴增目的基因時的條件有模板DNA、dNTP、引物、Taq酶(熱穩(wěn)定DNA聚合酶)；獲得大量的cDNA需要在4℃的低溫下保存?zhèn)溆?，原因是高溫條件下，易使DNA分子中的氫鍵斷裂，雙螺旋結構打開而發(fā)生變性。 (3)DNA連接酶包括E·coliDNA連接酶、T4DNA連接酶，這二者都能連接黏性

27、末端，此外T4DNA連接酶還可以連接平末端。用CaCl2處理微生物細胞可使其成為感受態(tài)細胞，其具有的特殊功能是能吸收周圍環(huán)境中的DNA分子。 (4)為檢測大腸桿菌是否產生CP蛋白，需要將病毒顆粒注射入兔子體內，并從血清中分離獲得CP蛋白抗體(黃葉病毒外殼蛋白抗體)作為檢測劑。 [答案]　(1)RNA酶　逆轉錄　(2)引物、Taq酶(熱穩(wěn)定DNA聚合酶)　高溫條件下，易使DNA分子中的氫鍵斷裂，雙螺旋結構打開而發(fā)生變性　(3)T4DNA連接酶　感受態(tài)　能吸收周圍環(huán)境中的DNA分子　(4)CP蛋白抗體(黃葉病毒外殼蛋白抗體) 3．(2019·沈陽市東北育才學校高三模擬)青蒿素是最有效的抗瘧

28、疾藥物，但野生黃花蒿青蒿素產量低，為緩解青蒿素供應不足的狀況，科學家將tms基因和tmr基因導入黃花蒿的愈傷組織從而獲得了黃花蒿的冠癭組織，改造過程用到的部分結構如圖。 (1)科學家將目的基因導入黃花蒿愈傷組織細胞的常用方法是______________________________________。 (2)圖中結構P、T是基因成功轉錄的保證，其中結構P的作用____________________________________。為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，并將含有目的基因的細胞篩選出來，圖中還缺少的結構是________________。 (3)在獲得轉基因的冠癭組織過

29、程中，_________是核心步驟，在具體操作中常常使用兩種能產生不同黏性末端的限制酶對目的基因和運載體的兩端分別進行切割，這樣做的好處是___________。 (4)T-DNA的作用是可以使______________________，并插入到植物細胞中染色體的DNA上，要檢測目的基因是否插入到冠癭組織細胞的染色體DNA上，可采用________技術。 (5)與愈傷組織相比，冠癭組織的生長速度更快，原因可能是______________________________。 [解析]　(1)目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法、花粉管通道法，而導入植物細胞最常用農桿菌轉化

30、法，因此，科學家將目的基因導入黃花蒿愈傷組織細胞的常用方法是農桿菌轉化法。 (2)圖中結構P、T與基因的轉錄有關，即基因成功轉錄的保證，T為終止子，則P為啟動子，它的作用是RNA聚合酶識別和結合的部位。為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，并將含有目的基因的細胞篩選出來，圖中還缺少的結構是標記基因。 (3)在獲得轉基因的冠癭組織過程中，基因表達載體的構建是核心步驟，在具體操作中常常使用兩種能產生不同黏性末端的限制酶對目的基因和運載體的兩端分別進行切割，這樣做的好處是可以避免目的基因和運載體的自身連接成環(huán)和反向連接。 (4)T-DNA的作用是可以使目的基因進入植物細胞，并插入到植物細胞中

31、染色體的DNA上，要檢測目的基因是否插入到冠癭組織細胞的染色體DNA上，可采用DNA分子雜交技術。 (5)冠癭組織的生長與細胞的分裂和伸長等有關，由此推知冠癭組織的生長速度更快，原因可能是tms和tmr基因編碼產物控制合成了生長素和細胞分裂素，促進其生長。 [答案]　(1)農桿菌轉化法　(2)RNA聚合酶識別和結合的部位　標記基因　(3)基因表達載體的構建(或構建基因表達載體)　可以避免目的基因和運載體的自身連接成環(huán)和反向連接　(4)目的基因進入植物細胞　DNA分子雜交　(5)tms和tmr基因編碼產物控制合成了生長素和細胞分裂素，促進了冠癭組織的生長 關注基因工程 1．基因

32、工程的應用 (1)植物基因工程：培育抗蟲轉基因植物、抗病轉基因植物和抗逆轉基因植物；利用轉基因改良植物的品質和利用植物生產藥物。 (2)動物基因工程：用于提高動物生長速度從而提高產品產量；用于改善畜產品品質；用轉基因動物生產藥物；用轉基因動物作器官移植的供體等。 (3)比較基因治療與基因診斷 項目 原理 操作過程 進展 基因治療 基因表達 利用正?；驅胗谢蛉毕莸募毎?，以表達出正常性狀來治療(疾病) 臨床實驗 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 臨床應用 2.轉基因生物的安全性 (1)轉基因植物的安全性 ①食

33、用安全問題。 ②對生態(tài)系統(tǒng)的影響 a．轉基因植物的擴散對生物多樣性有無影響。 b．導入的目的基因是否會擴散漂移到其他物種體內而導致自然界的混亂。 c．若大面積種植轉基因植物，其殘體分解物、根部分泌物等是否會對生態(tài)與環(huán)境造成大規(guī)模的負面效應等。 (2)轉基因動物的安全性 ①對人體健康的影響。 ②對生態(tài)系統(tǒng)的影響。 (3)轉基因生物安全性的保障措施 ①保障公眾對所購食品是否來源于轉基因生物擁有知情權。 ②國家應建立相應的評估及預警機制。 3．生物武器的危害性 (1)所用微生物種類 ①細菌：霍亂弧菌、炭疽桿菌等。 ②病毒：埃博拉病毒、天花病毒等。 (2)被用作生

34、物武器的方法 ①將致病基因插入不致病的微生物體內。 ②將抗普通疫苗或藥物的基因插入致病細菌或病毒中。 ③用于研制針對某一特定種群的生物武器。 1．利用轉基因技術獲得的已整合藥用蛋白基因的轉基因小鼠分泌的乳汁中檢測不到藥用蛋白，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是什么？ [提示]　藥用蛋白基因沒有轉錄或翻譯。 2．嘗試寫出禁止生物武器的理由。 [提示]　生物武器包括致病菌、病毒、生化毒劑，以及經(jīng)過基因重組的致病菌等。把這些病原體直接或通過食物、生活必需品等散布到敵方，可以對軍隊和平民造成大規(guī)模殺傷等后果。 考查基因工程的應用 1．(2019·河北省武邑中學高三質檢)

35、植物甲含有A基因，其編碼的蛋白質中富含賴氨酸?？茖W家通過基因工程培育出的轉基因玉米也能合成甲的富含賴氨酸的蛋白質，使玉米中賴氨酸的含量比原來提高30%。請回答： (1)在獲取目的基因時，常從甲的細胞中提取富含賴氨酸的蛋白質的mRNA，并利用mRNA人工合成cDNA。上述人工合成cDNA的過程稱作________；與甲細胞中的A基因相比，cDNA中不具有調控基因表達的________________________________等組件。 (2)在利用農桿菌轉化法轉基因時，需將目的基因插入到質粒的T-DNA中，原因是________________________。將攜帶了目的基因的農桿菌和

36、玉米薄壁組織細胞共培養(yǎng)時，需用酚類化合物對玉米細胞進行處理，這種處理的作用是________________________。 (3)在獲得轉基因玉米后，可采用核酸分子雜交技術對玉米細胞中是否存在A基因的轉錄產物進行檢測，檢測時需用____________制作基因探針。 (4)實驗發(fā)現(xiàn)，某攜帶了A基因的玉米植株(乙)自交，其子代中富含賴氨酸的個體占15/16，而用乙的體細胞離體培養(yǎng)所產生的植株100%富含賴氨酸。將玉米體細胞離體的培養(yǎng)成完整植株的過程稱為______________。若乙中的A基因都能表達，且不考慮突變和染色體交叉互換，乙自交子代富含賴氨酸的個體占15/16，原因是____

37、________________________________________。 [解析]　(1)根據(jù)題意分析，上述人工合成cDNA的過程是以RNA為模板合成DNA的過程，為逆轉錄過程；與A基因相比，人工合成的cDNA中不含啟動子、終止子和內含子。 (2)農桿菌細胞中的Ti質粒上的T-DNA(可轉移DNA)能進入玉米細胞并整合到玉米染色體DNA上，因此在利用農桿菌轉化法轉基因時，需將目的基因插入到質粒的T-DNA中。將攜帶了目的基因的農桿菌和玉米薄壁組織細胞共同培養(yǎng)時，需用酚類化合物對玉米細胞進行處理，以吸引農桿菌對玉米細胞進行侵染。 (3)檢測A基因(目的基因)可以用DNA分子雜交法

38、，該過程需要用含A基因的DNA片段(或A基因)制作基因探針。 (4)將玉米體細胞離體的培養(yǎng)成完整植株的過程為植物組織培養(yǎng)。根據(jù)題意分析，將某攜帶了A基因的玉米植株(乙)自交，其子代中富含賴氨酸的個體占15/16，即只有1/16(1/4×1/4)的個體不富含賴氨酸，相當于兩對雜合子的自交實驗，說明乙的體細胞中有2條非同源染色體上含有A基因，所產生的配子中只有3/4的配子含A基因。 [答案]　(1)逆轉錄　啟動子、終止子、內含子　(2)T-DNA能進入并整合到玉米染色體DNA上　吸引農桿菌對玉米細胞進行侵染　　(3)含A基因的DNA片段(或A基因)　(4)組織培養(yǎng)　乙的體細胞中有2條非同源染色

39、體上含有A基因，所產生的配子中只有3/4的配子含A基因 2．(2019·保定市高三期末)干擾素具有抗病毒、抑制腫瘤及免疫調節(jié)等多種生物活性。質粒中的LacZ基因可表達出β-半乳糖苷酶，當培養(yǎng)基中含有IPTG和X-gal時，X-gal便會被β-半乳糖苷酶水解成藍色，大腸桿菌形成藍色菌落，反之則形成白色菌落。如圖是將人干擾素基因導入大腸桿菌，培養(yǎng)后生產干擾素的過程。 (1)在獲得干擾素基因后，常采用PCR技術大量擴增。該技術的基本過程是目的基因DNA受熱變性后解鏈為單鏈，______________與單鏈相應互補序列結合，然后在DNA聚合酶的作用下進行______________，如此重復

40、循環(huán)多次。 (2)過程①最好選用的限制酶是____________，在進行②過程前，需事先用Ca2＋處理大腸桿菌使其處于________。為了篩選含有重組質粒的大腸桿菌，需要在培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基中額外加入________________________________，培養(yǎng)一段時間后挑選出________(填“藍色”或“白色”)的菌落進一步培養(yǎng)獲得大量目的菌。 (3)某些干擾素可抑制腫瘤細胞DNA的合成，通過減緩細胞______________分裂過程抑制腫瘤。還有些干擾素可提高吞噬細胞將抗原呈遞給____________的能力，從而在免疫調節(jié)中發(fā)揮作用。 [解析]　(1)PCR技術的

41、基本過程是在高溫下，目的基因DNA受熱變性后解鏈為單鏈；溫度降低，引物與單鏈相應互補序列結合；然后，溫度回升時，在DNA聚合酶的作用下進行互補鏈的合成，如此重復循環(huán)多次。 (2)為了產生相同的黏性末端，獲取目的基因和切割載體時通常使用同種限制酶。由題圖可知，質粒和目的基因均具有EcoRⅤ、BamHⅢ和EcoRⅠ限制酶切割位點，但EcoRⅤ限制酶會破壞干擾素基因，因此過程①不能選用該酶，最好選用BamHⅢ和EcoRⅠ限制酶。將重組質粒導入大腸桿菌細胞，需事先用Ca2＋處理大腸桿菌細胞，使大腸桿菌細胞處于感受態(tài)。選用BamHⅢ和EcoRⅠ限制酶切割質粒和目的基因，重組質粒中青霉素基因完好，可正常

42、表達，對青霉素具有抗性；而LacZ基因被破壞，無法表達出β-半乳糖苷酶，無法使無色的IPTG和X-gal變藍，顯白色。因此，在培養(yǎng)基中加入IPTG、X-gal和青霉素，只有成功導入目的基因的重組質粒的細菌(即目的菌)才能不被青霉素殺死，同時表現(xiàn)為白色。 (3)癌細胞的增殖方式為有絲分裂。因此，某些干擾素可抑制腫瘤細胞DNA的合成，通過減緩細胞有絲分裂過程抑制腫瘤。還有些干擾素可提高吞噬細胞將抗原呈遞給T淋巴細胞的能力，從而在免疫調節(jié)中發(fā)揮作用。 [答案]　(1)引物　互補鏈的合成(或延伸)　(2)BamHⅢ和EcoRⅠ　感受態(tài)　IPTG、X-gal和青霉素　白色　(3)有絲　T淋巴細胞

43、考查轉基因技術的安全性 3．(2019·安徽六安一中高三模擬)2018年11月，有關“中國基因編輯嬰兒”新聞占據(jù)了各大網(wǎng)絡媒介，一場“科學發(fā)展”與“倫理道德淪喪”爭辯響徹全國。請根據(jù)你所學的知識，分析以下問題： (1)為了達到所謂的“阻斷感染艾滋病”效果，該實驗團隊主要針對CCR5基因進行編輯，實施基因敲除，該過程中可能要用到的工具酶是____________________，敲除后為了使DNA上“缺口”補上，可能用到的工具酶是__________________。 (2)人們擔心這種行為會打開“潘多拉魔盒”，驅使另一些科研者開展人類基因編輯研究，出現(xiàn)“基因完美的定制人”。在這些研究中，

44、外源基因能與受體細胞DNA成功重組的原因是________________________________，這些基因拼接成功后能正常表達的理論基礎是_________________。 (3)由于基因組計劃尚未圓滿完成，人類對自身基因在DNA分子上的位置知之甚少，在這種情況下開展對人類的基因編輯計劃風險非常大。你認為該轉基因技術存在安全性爭論的原因：________________。 (4)轉基因技術并不是令人聞之色變的瘋狂技術，它已在作物品種改良上取得一定的成績。比如，為了獲得“多彩的牽?；ā保蓪_________________(填目的基因名稱)與質粒形成重組質粒，導入到普通牽?；?/p>

45、細胞中，再通過____________技術培養(yǎng)得到符合要求的植株。 [解析]　(1)實施基因敲除，該過程中可能要用到的工具酶是限制性核酸內切酶，敲除后為了使DNA上斷裂的磷酸二酯鍵重新形成，可能用到的工具酶是DNA連接酶。 (2)在基因工程中，外源基因能與受體細胞中的DNA具有共同的結構和化學組成是成功重組的基礎，這些基因拼接成功后能正常表達的理論基礎是所有的生物都共用一套遺傳密碼子表，都遵循中心法則。 (3)“中國基因編輯嬰兒”轉基因技術存在安全性爭論的原因：目前對基因的結構、基因間的相互作用以及基因的調控機制等都了解得相當有限；外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機的，可能導致生命活

46、動必需的正?；蛟獾狡茐摹? (4)利用轉基因技術獲得“多彩的牽?；ā?，即將與花青素代謝有關的基因與質粒形成重組質粒，導入到普通牽牛花細胞中，再利用植物細胞的全能性，通過植物組織培養(yǎng)技術培養(yǎng)得到符合要求的植株。 [答案]　(1)限制性核酸內切酶　DNA連接酶　(2)兩者都具有共同的結構和化學組成　所有的生物都共用一套遺傳密碼子表，都遵循中心法則　(3)目前對基因的結構、基因間的相互作用以及基因的調控機制等都了解得相當有限；外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機的，可能導致生命活動必需的正?；蛟獾狡茐摹?4)與花青素代謝有關的基因　植物組織培養(yǎng) 蛋白質工程 1．蛋白質工程 (

47、1)概念：指通過物理化學與生物化學等技術了解蛋白質的結構與功能，并借助計算機輔助設計、基因定點誘變和重組DNA技術改造基因，以定向改造天然蛋白質，甚至創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質的技術。 (2)流程圖 寫出流程圖中字母代表的含義： A．轉錄，B.翻譯，C.分子設計，D.多肽鏈，E.預期功能。 2．蛋白質工程與基因工程的比較 (1)區(qū)別 項目 蛋白質工程 基因工程 過程 預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核糖核苷酸序列 獲取目的基因→基因表達載體的構建→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測和鑒定 實質 定向改造或生產人類所需的

48、蛋白質 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品 結果 可生產自然界沒有的蛋白質 只能生產自然界已有的蛋白質 (2)聯(lián)系 ①蛋白質工程是在基因工程的基礎上，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工程進行修飾、改造。 1．研究發(fā)現(xiàn)，如果將白喉桿菌類毒素20位和24位的氨基酸改變?yōu)榘腚装彼?，免疫效果更好，請寫出此種技術的基本流程。 [提示]　從預期蛋白質功能出發(fā)→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列。 2．請簡要寫出從個體水平鑒定抗蟲棉是否培育成功的設計思路。 [提示]　取一定量長勢

49、良好的轉基因棉花植株接種適量的棉鈴蟲作為實驗組，取等量長勢一致的普通棉花植株接種等量棉鈴蟲作為對照組。在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時間，觀察并統(tǒng)計兩組棉花葉片的受損程度。 考查蛋白質工程及應用 香港大學的研究人員將某印度芥菜的HMGS基因編碼的蛋白質的第359位氨基酸“絲氨酸”替換成“丙氨酸”后形成s359a蛋白，通過一定的方法獲得新HMGS基因，然后將其導入番茄細胞，獲得類胡蘿卜素增加111%的轉基因番茄，該番茄具有強抗氧化性。請回答下列問題： (1)請按照蛋白質工程的原理寫出獲得新HMGS基因的基本途徑： ____________________________________

50、________________ ____________________________________________________。 (2)如圖的4種質粒中，E表示EcoR Ⅰ的切割位點，將這些質粒用EcoR Ⅰ充分切割后，產生的線性雙鏈DNA片段的種類分別為________個，接著將新HMGS基因分別與這4組酶切產物、DNA連接酶在適宜環(huán)境下混合，編號為1、2、3、4組，結果發(fā)現(xiàn)除第________組外，其余3組都有含新HMGS基因的基因表達載體(重組質粒)出現(xiàn)?；虮磉_載體的組成除目的基因和標記基因外，還包括________及復制原點。 (3)若質粒3是農桿菌的Ti質粒，

51、則圖示E所處的位置在Ti質粒上的________，將含新HMGS基因的重組Ti質粒的農桿菌導入番茄細胞，成功獲得含新HMGS基因的轉基因番茄，將其果實色素提取后，用________法分離，可發(fā)現(xiàn)濾紙條上____________(填顏色)的條帶比第4組的寬。 [解析]　(1)蛋白質工程的原理為從預期的蛋白質功能出發(fā)→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列(基因)，由此可寫出獲得新HMGS基因的基本途徑：從s359a蛋白的功能出發(fā)→設計s359a蛋白的結構→將HMGS蛋白的第359位絲氨酸替換成丙氨酸→找到并改造HMGS基因的脫氧核苷酸序列。 (2)圖中質粒1、

52、2、3、4上的限制酶EcoR Ⅰ切割位點分別為3、2、1、0，用EcoRⅠ充分切割后，產生的線性雙鏈DNA片段的種類分別為3、2、1、0。第4組無EcoR Ⅰ切割位點，因此無法構建基因表達載體?；虮磉_載體的組成包括目的基因、標記基因、啟動子、終止子以及復制原點。 (3)Ti質粒上的T-DNA可將目的基因轉移到受體細胞且整合到受體細胞染色體的DNA上。色素的提取方法為紙層析法。新HMGS基因導入番茄細胞，獲得的類胡蘿卜素增加，因此濾紙條上橙黃色和黃色的條帶比第4組的寬。 [答案]　(1)從s359a蛋白的功能出發(fā)→設計s359a蛋白的結構→將HMGS蛋白的第359位絲氨酸替換成丙氨酸→找到

53、并改造HMGS基因的脫氧核苷酸序列[或從預期的蛋白質功能出發(fā)→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列(基因)]　(2)3、2、1、0　4　啟動子和終止子 (3)T-DNA　紙層析　橙黃色和黃色 真題體驗| 感悟高考　淬煉考能 1．(2019·全國卷Ⅰ)基因工程中可以通過PCR技術擴增目的基因。回答下列問題。 (1)基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?；蛭膸彀╛_______和________。 (2)生物體細胞內的DNA復制開始時，解開DNA雙鏈的酶是________。在體外利用PCR技術擴增目的基因時，使反應體系中的模板

54、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)基因文庫包括基因組文庫和cDNA文庫。(2)生物體細胞內DNA復制開始時是利用解旋酶進行解旋的，而在體外利用PCR技術擴增目的基因時，則是通過加熱至90～95 ℃進行解旋的，二者都破壞了堿基對之間的氫鍵。(3)在PCR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

55、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 2．(2019·江蘇高考)圖1是某基因工程中構建重組質粒的過程示意圖，載體質粒P0具有四環(huán)素抗性基因(tetr)和氨芐青霉素抗性基因(ampr)。請回答下列問題： 圖1 (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聚合酶進行PCR擴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____

56、____的脫氧核苷酸，形成P2；P2和目的基因片段在________酶作用下，形成重組質粒P3。 (3)為篩選出含有重組質粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板進行篩選，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)表中結果判斷，應選擇的菌落是________(填表中字母)類，另外兩類菌落質粒導入情況分別是________、________。 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 ＋ － － 圖2 (4)為鑒定篩選出的菌落中是

57、否含有正確插入目的基因的重組質粒，擬設計引物進行PCR鑒定。圖2所示為甲、乙、丙3條引物在正確重組質粒中的相應位置，PCR鑒定時應選擇的一對引物是________。某學生嘗試用圖中另外一對引物從某一菌落的質粒中擴增出了400 bp片段，原因是______________________________。 [解析]　(1)EcoR V酶切位點在酶所識別序列的中心軸線處，產生的是平末端。(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，處理后的質粒兩端需要各添加一個堿基為胸腺嘧啶的脫

58、氧核苷酸；要將處理后的質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)表中結果可知，A菌落抗氨芐青霉素和四環(huán)素，說明A菌落中導入的是P0質粒；B菌落抗氨芐青霉素而不抗四環(huán)素，說明B菌落中導入的是重組質粒；C菌落既不抗氨芐青霉素，也不抗四環(huán)素，說明C菌落中沒有導入質粒。(4)由于處理后的P0質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

59、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果不同，所以應選擇乙和丙這對引物進行PCR鑒定。如果目的基因和P0質粒反向連接，則引物乙會出現(xiàn)在重組質粒的外側，此時若加入引物甲和乙，則可以擴增出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類菌落未轉入質?！?4)乙丙　目的基因反向連接 3．(2019·海南高考)人的

60、T細胞可以產生某種具有臨床價值的蛋白質(Y)，該蛋白質由一條多肽鏈組成。目前可以利用現(xiàn)代生物技術生產Y?；卮鹣铝袉栴}。 (1)若要獲得Y的基因，可從人的T細胞中提取________作為模板，在________催化下合成cDNA，再利用______________技術在體外擴增獲得大量Y的基因。 (2)將目的基因導入植物細胞常用的方法是農桿菌轉化法。若將上述所得Y的基因插入農桿菌Ti質粒上的__________________中，得到含目的基因的重組Ti質粒，則可用農桿菌轉化法將該基因導入某種植物的葉肉細胞中。若該葉肉細胞經(jīng)培養(yǎng)、篩選等得到了能穩(wěn)定表達Y的愈傷組織，則說明Y的基因已經(jīng)____

61、______。 (3)天然的Y通常需要在低溫條件下保存。假設將Y的第6位氨基酸甲改變?yōu)榘被嵋铱商岣咂錈岱€(wěn)定性，若要根據(jù)蛋白質工程的原理對Y進行改造以提高其熱穩(wěn)定性，具體思路是___________。 [解析]　(1)由于人的T細胞可以產生蛋白質Y，要獲得Y的基因，可從人的T細胞中提取mRNA作為模板，在逆轉錄酶催化下，利用四種游離的脫氧核苷酸合成cDNA，再利用PCR技術(體外擴增DNA的技術)在體外擴增獲得大量Y的基因。 (2)農桿菌轉化法中，T-DNA可以攜帶目的基因轉移至受體細胞，并整合到受體細胞的染色體DNA上，故需要Y的基因插入農桿菌Ti質粒上的T-DNA中得到含目的基因的重

62、組Ti質粒，把含目的基因的重組Ti質粒導入到農桿菌中，再讓含目的基因的農桿菌侵染植物的葉肉細胞。若該葉肉細胞經(jīng)培養(yǎng)、篩選等得到了能穩(wěn)定表達Y的愈傷組織，則說明Y的基因已經(jīng)整合到葉肉細胞染色體DNA上。 (3)蛋白質工程需要從預期的蛋白質的功能出發(fā)，設計預期的蛋白質結構，推出相應的氨基酸序列，找到相應的脫氧核苷酸序列，故對Y進行改造以提高其熱穩(wěn)定性，需要找到第6位氨基酸中的堿基所在的基因位置，參照密碼子表，將第6位氨基酸甲的堿基替換為氨基酸乙的堿基。 [答案]　(1)mRNA　逆轉錄酶　PCR　(2)T-DNA　整合到葉肉細胞染色體DNA上　(3)找到第6位氨基酸中的堿基所在的基因位置，參照

63、密碼子表，將第6位氨基酸甲的堿基替換為氨基酸乙的堿基 4．(2018·全國卷Ⅰ)回答下列問題： (1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質粒重組后導入大腸桿菌細胞中進行了表達。該研究除證明了質?？梢宰鳛檩d體外，還證明了____________________________(答出兩點即可)。 (2)體外重組的質?？赏ㄟ^Ca2＋參與的________方法導入大腸桿菌細胞；而體外重組的噬菌體DNA通常需與________組裝成完整噬菌體后，才能通過侵染的方法將重組的噬菌體DNA導入宿主細胞。在細菌、心肌細胞、葉肉細胞中，可作為重組噬菌體宿主細胞的是___

64、_____。 (3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細胞內表達時，表達出的蛋白質可能會被降解。為防止蛋白質被降解，在實驗中應選用____________的大腸桿菌作為受體細胞，在蛋白質純化的過程中應添加________的抑制劑。 [解析]　(1)兩位科學家將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質粒重組后導入大腸桿菌細胞中并進行了表達，因此，該研究可以證明：質?？梢宰鳛檩d體，真核細胞的基因在原核細胞中也可以表達(不同生物共用一套密碼子)、體外重組的質?？梢赃M入受體細胞等。(2)目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩(wěn)定和表達的過程稱為轉化，將質粒導入大腸桿菌時，常用的轉化方法是首先用Ca2＋處理

65、大腸桿菌細胞，使其成為感受態(tài)。噬菌體DNA沒有侵染能力，體外重組的噬菌體DNA通常需與外殼蛋白組裝成完整噬菌體才能完成侵染過程。噬菌體多寄生在細菌中，但不能寄生在心肌細胞和葉肉細胞中。(3)若要使蛋白質不被降解，則大腸桿菌體內不能存在蛋白酶，因此，實驗中應選用蛋白酶缺陷型的大腸桿菌作為受體細胞。同理，在蛋白質純化過程中，也不能使蛋白質降解，因此，應添加蛋白酶抑制劑。 [答案]　(1)體外重組的質?？梢赃M入受體細胞；真核生物基因可在原核細胞中表達　(2)轉化　外殼蛋白(或噬菌體蛋白)　細菌　(3)蛋白酶缺陷型　蛋白酶 5．(2018·全國卷Ⅱ)某種熒光蛋白(GFP)在紫外光或藍光激發(fā)下會發(fā)出

66、綠色熒光，這一特性可用于檢測細胞中目的基因的表達。某科研團隊將某種病毒的外殼蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5′末端，獲得了L1-GFP融合基因(簡稱為甲)，并將其插入質粒P0，構建了真核表達載體P1，其部分結構和酶切位點的示意圖如下，圖中E1～E4四種限制酶產生的黏性末端各不相同。 回答下列問題： (1)據(jù)圖推斷，該團隊在將甲插入質粒P0時，使用了兩種限制酶，這兩種酶是________。使用這兩種酶進行酶切是為了保證________，也是為了保證________________。 (2)將P1轉入體外培養(yǎng)的牛皮膚細胞后，若在該細胞中觀察到了綠色熒光，則說明L1基因在牛的皮膚細胞中完成了________和________過程。 (3)為了獲得含有甲的牛，該團隊需要做的工作包括：將能夠產生綠色熒光細胞的________移入牛的______________中、體外培養(yǎng)、胚胎移植等。 (4)為了檢測甲是否存在于克隆牛的不同組織細胞中，某同學用PCR方法進行鑒定，在鑒定時應分別以該牛不同組織細胞中的________(填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”)作為PCR模板。