生物現(xiàn)代生物科技專題 第1講 基因工程 新人教版選修3

選修三現(xiàn)代生物科技專題選修三現(xiàn)代生物科技專題選考內(nèi)容第一講基因工程第一講基因工程考綱要求考綱要求全國卷五年考題全國卷五年考題考點(diǎn)命題考點(diǎn)命題1.基因工程的誕生基因工程的誕生2基因工程的原理基因工程的原理及 技 術(shù)及 技 術(shù) ( 含含 P C R 技技術(shù)術(shù))3基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用4蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程2017卷卷T382017卷卷T382017卷卷T38(1)(2)2016卷卷T402015卷卷T40(1)(2)2015卷卷T402 0 1 4 卷卷 T4 0 2 0 1 3 卷卷T40(1)(2)本專題多以最新基因工程本專題多以最新基因工程研究成果為載體考查基因研究成果為載體考查基因工程的工具與操作程序，工程的工具與操作程序，基因工程的題目多與胚胎基因工程的題目多與胚胎工程、微生物培養(yǎng)、克隆工程、微生物培養(yǎng)、克隆技術(shù)、植物組織培養(yǎng)等內(nèi)技術(shù)、植物組織培養(yǎng)等內(nèi)容聯(lián)系起來，綜合考查學(xué)容聯(lián)系起來，綜合考查學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。生解決實(shí)際問題的能力。1 1考點(diǎn)一考點(diǎn)一2 2考點(diǎn)二考點(diǎn)二3 3考點(diǎn)三考點(diǎn)三4 4課 末 總 結(jié)課 末 總 結(jié)1基因工程的概念理解基因工程的概念理解(1)供體：提供供體：提供_。(2)操作環(huán)境：操作環(huán)境：_。(3)操作水平：操作水平：_。(4)原理：原理：_。(5)受體：表達(dá)目的基因。受體：表達(dá)目的基因。(6)本質(zhì)：性狀在本質(zhì)：性狀在_體內(nèi)表達(dá)。體內(nèi)表達(dá)?？键c(diǎn)一基因工程的操作工具考點(diǎn)一基因工程的操作工具目的基因目的基因 體外體外 分子水平分子水平 基因重組基因重組 受體受體 (7)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)與雜交育種相比：克服了與雜交育種相比：克服了_的障礙。的障礙。與誘變育種相比：與誘變育種相比：_改造生物遺傳性狀。改造生物遺傳性狀。2DNA重組技術(shù)的基本工具重組技術(shù)的基本工具(1)限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱：簡稱：_)來源：主要是從來源：主要是從_生物中分離純化出來的。生物中分離純化出來的。作用：識別特定的作用：識別特定的_并切開相應(yīng)兩個核苷酸之間的并切開相應(yīng)兩個核苷酸之間的_。結(jié)果：產(chǎn)生結(jié)果：產(chǎn)生_或平末端?；蚱侥┒?。遠(yuǎn)緣雜交不親和遠(yuǎn)緣雜交不親和 定向定向 限制酶限制酶 原核原核 核苷酸序列核苷酸序列 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 黏性末端黏性末端 (2)DNA連接酶連接酶種類：種類：常用類型常用類型Ecoli DNA連接酶連接酶T4DNA連接酶連接酶來源來源_T4噬菌體噬菌體功能功能只縫合只縫合_縫合縫合_結(jié)果結(jié)果恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的_大腸桿菌大腸桿菌 黏性末端黏性末端 黏性末端和平末端黏性末端和平末端 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 兩段兩段DNA片段片段 質(zhì)粒質(zhì)粒 限制酶切割位點(diǎn)限制酶切割位點(diǎn) 標(biāo)記基因標(biāo)記基因 判斷下列說法的正誤。判斷下列說法的正誤。(1)限制酶只能用于切割目的基因。限制酶只能用于切割目的基因。()(2)DNA連接酶能將兩堿基間通過形成氫鍵連接起來。連接酶能將兩堿基間通過形成氫鍵連接起來。()(3)Ecoli DNA連接酶既可連接平末端，又可連接黏性末端連接酶既可連接平末端，又可連接黏性末端()(4)質(zhì)粒是小型環(huán)狀質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子，是基因工程常用的載體分子，是基因工程常用的載體()(5)載體的作用是攜帶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中，使之穩(wěn)定存在并表達(dá)。載體的作用是攜帶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中，使之穩(wěn)定存在并表達(dá)。()(6)切割質(zhì)粒的限制酶均能特異性地識別切割質(zhì)粒的限制酶均能特異性地識別6個核苷酸序列個核苷酸序列()如圖為如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，則圖中依次表示限制性分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，則圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序如何？連接酶、解旋酶作用的正確順序如何？提示提示限制性核酸內(nèi)切酶能將限制性核酸內(nèi)切酶能將DNA分子切割為分子切割為DNA片段，符合圖中片段，符合圖中；DNA聚合酶在聚合酶在DNA復(fù)制過程中將脫氧核苷酸連接成復(fù)制過程中將脫氧核苷酸連接成DNA鏈，符合圖中鏈，符合圖中；DNA連接酶能連接不同的連接酶能連接不同的DNA片段，符合圖中片段，符合圖中；解旋酶能打開；解旋酶能打開DNA雙鏈形成雙鏈形成DNA單鏈，符合圖中單鏈，符合圖中。故正確順序應(yīng)為。故正確順序應(yīng)為。1基因工程的理論基礎(chǔ)基因工程的理論基礎(chǔ)2基因工程的工具酶基因工程的工具酶(1)幾種酶的比較幾種酶的比較比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目限制酶限制酶DNA連接酶連接酶DNA聚合酶聚合酶 解旋酶解旋酶DNA(水解水解)酶酶作用底物作用底物DNA分子分子DNA分子片段分子片段 脫氧核苷酸脫氧核苷酸DNA分子分子DNA分子分子作用部位作用部位 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對間堿基對間的氫鍵的氫鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 作用結(jié)果作用結(jié)果產(chǎn)生黏性末產(chǎn)生黏性末端或平末端端或平末端形成重組形成重組DNA分子分子形成新的形成新的DNA分子分子形成單鏈形成單鏈DNA分子分子形成游離的形成游離的脫氧核苷酸脫氧核苷酸 (2)限制酶與限制酶與DNA連接酶的關(guān)系連接酶的關(guān)系(2)為使目的基因與載體形成相同的為使目的基因與載體形成相同的DNA片段末端連接，通常使用同一種限片段末端連接，通常使用同一種限制酶將二者切割，但如果不同的限制酶切割制酶將二者切割，但如果不同的限制酶切割DNA分子所產(chǎn)生的末端也存在互補(bǔ)分子所產(chǎn)生的末端也存在互補(bǔ)關(guān)系時，則兩末端也可連接。關(guān)系時，則兩末端也可連接。(3)限制酶不切割自身限制酶不切割自身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。別序列已經(jīng)被修飾。(4)限制酶是一類酶，而不是一種酶。限制酶是一類酶，而不是一種酶。(5)DNA連接酶起作用時，不需要模板。連接酶起作用時，不需要模板。3載體載體(1)載體種類：質(zhì)粒、載體種類：質(zhì)粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒，最常用的載體是質(zhì)噬菌體的衍生物、動植物病毒，最常用的載體是質(zhì)粒。粒。(2)作用作用作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi)。作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi)。利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。(3)作為載體的條件作為載體的條件高考警示高考警示(1)與膜載體的區(qū)別：基因工程中的載體是與膜載體的區(qū)別：基因工程中的載體是DNA分子，能將目的基因?qū)胧芊肿?，能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)，并利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制；膜載體是蛋白體細(xì)胞內(nèi)，并利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制；膜載體是蛋白質(zhì)，與細(xì)胞膜的通透性有關(guān)。質(zhì)，與細(xì)胞膜的通透性有關(guān)。條件條件適應(yīng)性適應(yīng)性穩(wěn)定存在并能復(fù)制穩(wěn)定存在并能復(fù)制目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴(kuò)大目的基因穩(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)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可攜帶多個或多種外源基因具有特殊的標(biāo)記基因具有特殊的標(biāo)記基因便于重組便于重組DNA的鑒定和選擇的鑒定和選擇(2)載體上標(biāo)記基因的標(biāo)記原理：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只保留轉(zhuǎn)入載體的受體細(xì)胞，原理體細(xì)胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以只保留轉(zhuǎn)入載體的受體細(xì)胞，原理如下圖所示：如下圖所示：A A質(zhì)粒用限制酶質(zhì)粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割，目的基因用限制酶切割切割B目的基因和質(zhì)粒均用限制酶目的基因和質(zhì)粒均用限制酶切割切割C質(zhì)粒用限制酶質(zhì)粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割，目的基因用限制酶切割切割D目的基因和質(zhì)粒均用限制酶目的基因和質(zhì)粒均用限制酶切割切割解析解析由圖可知，限制酶由圖可知，限制酶能識別限制酶能識別限制酶的識別序列，限制酶的識別序列，限制酶不能不能識別限制酶識別限制酶的識別序列。要將目的基因從該的識別序列。要將目的基因從該DNA鏈中提取出來，需要在目的鏈中提取出來，需要在目的基因左右切開，所以要用限制酶基因左右切開，所以要用限制酶；質(zhì)粒不能用限制酶；質(zhì)粒不能用限制酶，否則會將兩個標(biāo)記，否則會將兩個標(biāo)記基因都給切開?；蚨冀o切開。確定限制酶種類的兩種方法確定限制酶種類的兩種方法(1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點(diǎn)確定限制酶的種類根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點(diǎn)確定限制酶的種類應(yīng)選擇切點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇應(yīng)選擇切點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇Pst。不能選擇切點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇不能選擇切點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇Sma。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，如圖甲也可選擇用切割目的基因和質(zhì)粒，如圖甲也可選擇用Pst和和EcoR兩種限制酶兩種限制酶(但要確保但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切點(diǎn)質(zhì)粒上也有這兩種酶的切點(diǎn))。技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥 (2)根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相一致，以確保具有相同的黏性所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相一致，以確保具有相同的黏性末端。末端。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)，如圖乙中限制酶這些結(jié)構(gòu)，如圖乙中限制酶Sma會破壞標(biāo)記基因；如果所選酶的切點(diǎn)不止一會破壞標(biāo)記基因；如果所選酶的切點(diǎn)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(fù)制起點(diǎn)區(qū)，則切割重個，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(diǎn)區(qū)，則切割重組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制。組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制。變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練 D A用用EcoR切割目的基因和切割目的基因和P1噬菌體載體噬菌體載體B用用Bgl和和EcoR切割目的基因和切割目的基因和P1噬菌體載體噬菌體載體C用用Bgl和和Sau3A切割目的基因和切割目的基因和P1噬菌體載體噬菌體載體D用用EcoR和和Sau3A切割目的基因和切割目的基因和P1噬菌體載體噬菌體載體解析解析解答本題的關(guān)鍵是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用解答本題的關(guān)鍵是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoR和和Sau3A切割目的基因和切割目的基因和P1噬菌體載體，構(gòu)建的重組噬菌體載體，構(gòu)建的重組DNA中中RNA聚合聚合酶在插入的目的基因上的移動方向才一定與圖丙相同。酶在插入的目的基因上的移動方向才一定與圖丙相同。1基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序(1)目的基因的獲取目的基因的獲取目的基因：主要是指編碼蛋白質(zhì)的目的基因：主要是指編碼蛋白質(zhì)的_。獲取方法：獲取方法：a直接分離法：從自然界已有的物種中分離，如從基因組文庫或直接分離法：從自然界已有的物種中分離，如從基因組文庫或_中獲取。中獲取?？键c(diǎn)二基因工程的操作過程與應(yīng)用考點(diǎn)二基因工程的操作過程與應(yīng)用基因基因 部分基因文庫部分基因文庫 b人工合成：人工合成：.如果基因比較小，核苷酸序列又已知，可以通過如果基因比較小，核苷酸序列又已知，可以通過_用化學(xué)方用化學(xué)方法直接人工合成。法直接人工合成。.以以RNA為模板，在為模板，在_的作用下人工合成。的作用下人工合成。擴(kuò)增目的基因：利用擴(kuò)增目的基因：利用_擴(kuò)增目的基因。擴(kuò)增目的基因。(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因工程的核心基因工程的核心基因表達(dá)載體的組成：基因表達(dá)載體的組成：_、啟動子、終止子、啟動子、終止子、_。a啟動子啟動子.位置：位于位置：位于_。.作用：是作用：是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，驅(qū)動基因聚合酶識別和結(jié)合的部位，驅(qū)動基因_，最，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。終獲得所需要的蛋白質(zhì)。DNA合成儀合成儀 逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶 PCR技術(shù)技術(shù) 目的基因目的基因 標(biāo)記基因標(biāo)記基因 基因的首端基因的首端 轉(zhuǎn)錄出轉(zhuǎn)錄出mRNA b終止子終止子.位置：位于基因的尾端。位置：位于基因的尾端。.作用：使作用：使_在所需要的地方停止下來。在所需要的地方停止下來。構(gòu)建目的構(gòu)建目的a使目的基因在使目的基因在_中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代；中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代；b使使_能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)化：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持轉(zhuǎn)化：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_的過程。的過程。 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 受體細(xì)胞受體細(xì)胞 目的基因目的基因 穩(wěn)定和表達(dá)穩(wěn)定和表達(dá) 常用方法常用方法(連線連線)(4)目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定 方法方法檢測或鑒定目的檢測或鑒定目的水平水平DNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)檢測目的基因的有無檢測目的基因的有無_水平水平分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù) _目的基因是否翻譯目的基因是否翻譯生物性狀的表達(dá)與否生物性狀的表達(dá)與否_個體水平個體水平目的基因是否轉(zhuǎn)錄目的基因是否轉(zhuǎn)錄 抗原抗原抗體雜交技術(shù)抗體雜交技術(shù)分子分子 目的基因是否表達(dá)目的基因是否表達(dá) 2.基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用(1)轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力(如抗除草劑、抗蟲、抗如抗除草劑、抗蟲、抗病、病、_和抗鹽堿等和抗鹽堿等)，以及改良，以及改良_和利用植物和利用植物_等方面。等方面。(2)轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因動物動物基因工程在動物品種改良、建立動物基因工程在動物品種改良、建立_、器官移植等方面顯示、器官移植等方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景。了廣闊的應(yīng)用前景。(3)基因工程藥物基因工程藥物來源：轉(zhuǎn)基因的來源：轉(zhuǎn)基因的_?？垢珊悼垢珊?農(nóng)作物的品質(zhì)農(nóng)作物的品質(zhì) 生產(chǎn)藥物生產(chǎn)藥物 生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器 工程菌工程菌 成果：細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。成果：細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。作用：用來預(yù)防和治療人類腫瘤、心血管疾病、作用：用來預(yù)防和治療人類腫瘤、心血管疾病、_、各種傳染、各種傳染病、糖尿病、類風(fēng)濕等疾病。病、糖尿病、類風(fēng)濕等疾病。(4)基因治療基因治療方法：把方法：把_導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能。導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能。效果：治療效果：治療_的最有效的手段。的最有效的手段。分類：分類：_和體外基因治療。和體外基因治療。3蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程(1)概念理解概念理解基礎(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?；A(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。遺傳病遺傳病 正?；蛘；?遺傳病遺傳病 體內(nèi)基因治療體內(nèi)基因治療 操作：操作：_或基因合成?；蚧蚝铣?。結(jié)果：改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出結(jié)果：改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出_。目的：滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。目的：滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(2)操作過程操作過程從預(yù)期的從預(yù)期的_出發(fā)出發(fā)設(shè)計預(yù)期的設(shè)計預(yù)期的_推測應(yīng)有的推測應(yīng)有的_找到相對應(yīng)的找到相對應(yīng)的_(基因基因)基因表達(dá)基因表達(dá)產(chǎn)生需要產(chǎn)生需要的蛋白質(zhì)。的蛋白質(zhì)。基因修飾基因修飾 新的蛋白質(zhì)新的蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)功能蛋白質(zhì)功能 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 氨基酸序列氨基酸序列 脫氧核苷酸序列脫氧核苷酸序列 判斷下列說法的正誤。判斷下列說法的正誤。(1)抗蟲基因即使成功地插入到植物細(xì)胞染色體上也未必能正常表達(dá)抗蟲基因即使成功地插入到植物細(xì)胞染色體上也未必能正常表達(dá)()(2)應(yīng)用應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(dá)其完全表達(dá)()(3)將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株菌株()(4)利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因?yàn)閷⑷说难灏椎鞍谆驅(qū)肓藙游锏娜橄偌?xì)胞中白，這是因?yàn)閷⑷说难灏椎鞍谆驅(qū)肓藙游锏娜橄偌?xì)胞中()(5)為培育出抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時只能以受精卵為為培育出抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時只能以受精卵為受體受體()(6)蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)()(7)目前在抗菌性和溶血性均較強(qiáng)的多肽目前在抗菌性和溶血性均較強(qiáng)的多肽P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)但溶血性的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是依據(jù)弱的多肽藥物，首先要做的是依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計多條模擬肽氨基酸序列設(shè)計多條模擬肽()(8)設(shè)計擴(kuò)增目的基因的引物時不必考慮表達(dá)載體的序列設(shè)計擴(kuò)增目的基因的引物時不必考慮表達(dá)載體的序列()如圖為抗蟲棉的培育過程，請據(jù)圖回答下列問題：如圖為抗蟲棉的培育過程，請據(jù)圖回答下列問題：(1)該基因工程中的目的基因和載體分別是什么？一般情況下，為什么要用該基因工程中的目的基因和載體分別是什么？一般情況下，為什么要用同一種限制酶處理目的基因和載體？同一種限制酶處理目的基因和載體？(2)該實(shí)例中，采用何種方法導(dǎo)入目的基因？為什么目的基因可以整合到染該實(shí)例中，采用何種方法導(dǎo)入目的基因？為什么目的基因可以整合到染色體的色體的DNA上？上？(3)該實(shí)例中，檢測目的基因是否表達(dá)常見的方法有哪兩種？該實(shí)例中，檢測目的基因是否表達(dá)常見的方法有哪兩種？提示提示(1)目的基因是目的基因是Bt毒蛋白基因，載體是毒蛋白基因，載體是Ti質(zhì)粒。用同一種限制酶處理質(zhì)粒。用同一種限制酶處理目的基因和載體，可以獲得相同的黏性末端，便于構(gòu)建基因表達(dá)載體。目的基因和載體，可以獲得相同的黏性末端，便于構(gòu)建基因表達(dá)載體。(2)采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，由于采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，由于Ti質(zhì)粒上的質(zhì)粒上的TDNA可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞且能整合到受體細(xì)胞的染色體且能整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上，而目的基因又插入到了上，而目的基因又插入到了TDNA上，所以上，所以目的基因可以整合到受體細(xì)胞的染色體目的基因可以整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。上。(3)抗原抗原抗體雜交法、用棉葉飼喂棉鈴蟲?？贵w雜交法、用棉葉飼喂棉鈴蟲。高考警示高考警示細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)DNA的復(fù)制與的復(fù)制與PCR擴(kuò)增擴(kuò)增DNA的比較的比較比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目細(xì)胞內(nèi)復(fù)制細(xì)胞內(nèi)復(fù)制DNAPCR擴(kuò)增擴(kuò)增DNA解旋解旋在解旋酶作用下，細(xì)胞提在解旋酶作用下，細(xì)胞提供能量，部分雙鏈解開供能量，部分雙鏈解開加熱至加熱至90以上時，雙鏈全部解以上時，雙鏈全部解開，不需要解旋酶開，不需要解旋酶引物引物一小段一小段RNA可以是可以是RNA或單鏈或單鏈DNA分子片段分子片段特點(diǎn)特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊復(fù)制體外迅速擴(kuò)增體外迅速擴(kuò)增Taq DNA聚合酶聚合酶不需要不需要(只需只需DNA聚合酶聚合酶)需要需要循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)受生物體自身控制受生物體自身控制30多次多次相同點(diǎn)相同點(diǎn)兩者都需要模板、四種脫氧核苷酸，且都需要在一定的緩沖兩者都需要模板、四種脫氧核苷酸，且都需要在一定的緩沖液中進(jìn)行，都是半保留復(fù)制液中進(jìn)行，都是半保留復(fù)制(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞生物種類生物種類植物植物動物動物微生物微生物常用方法常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)顯微注射技術(shù)感受態(tài)細(xì)胞法感受態(tài)細(xì)胞法受體細(xì)胞受體細(xì)胞體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵受精卵原核細(xì)胞原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程轉(zhuǎn)化過程將目的基因插入到將目的基因插入到Ti質(zhì)質(zhì)粒的粒的TDNA上上轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞導(dǎo)入植物細(xì)胞整合到受體細(xì)胞的染整合到受體細(xì)胞的染色體色體DNA上上表達(dá)表達(dá)將含有目的基因的表將含有目的基因的表達(dá)載體提純達(dá)載體提純?nèi)÷讶÷?受精卵受精卵)顯微注射顯微注射受精卵發(fā)育受精卵發(fā)育獲得獲得具有新性狀的動物具有新性狀的動物Ca2處理細(xì)胞處理細(xì)胞感受感受態(tài)細(xì)胞態(tài)細(xì)胞重組表達(dá)載重組表達(dá)載體體DNA分子與感受態(tài)分子與感受態(tài)細(xì)胞混合細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)感受態(tài)細(xì)胞吸收胞吸收DNA分子分子(4)目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定2基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用(1)乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目乳腺生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器工程菌工程菌基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)動物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因動物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)基本相同的結(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)有較大差異類基因的結(jié)構(gòu)有較大差異基因表達(dá)基因表達(dá)合成的藥物蛋白與天然蛋白合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同質(zhì)相同細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，產(chǎn)生的藥物蛋白可能沒有活細(xì)胞器，產(chǎn)生的藥物蛋白可能沒有活性性比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目乳腺生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器工程菌工程菌受體細(xì)胞受體細(xì)胞動物的受精卵動物的受精卵微生物細(xì)胞微生物細(xì)胞導(dǎo)入目的基因的方式導(dǎo)入目的基因的方式顯微注射法顯微注射法感受態(tài)細(xì)胞法感受態(tài)細(xì)胞法生產(chǎn)條件生產(chǎn)條件不需嚴(yán)格滅菌，溫度不需嚴(yán)格滅菌，溫度等外界條件對其影響等外界條件對其影響不大不大需嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌需嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌所需的溫度、所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件度等外界條件藥物提取藥物提取從動物乳汁中提取從動物乳汁中提取從微生物細(xì)胞中提取從微生物細(xì)胞中提取(2)基因治療與基因診斷基因治療與基因診斷高考警示高考警示關(guān)于基因工程的四個注意點(diǎn)關(guān)于基因工程的四個注意點(diǎn)(1)限制酶剪切目的基因與質(zhì)粒的次數(shù)不同：獲取一個目的基因需限制酶剪限制酶剪切目的基因與質(zhì)粒的次數(shù)不同：獲取一個目的基因需限制酶剪切切2次，共產(chǎn)生次，共產(chǎn)生4個黏性末端或平末端，切割質(zhì)粒則只需要限制酶剪切個黏性末端或平末端，切割質(zhì)粒則只需要限制酶剪切1次，因?yàn)榇危驗(yàn)橘|(zhì)粒是環(huán)狀質(zhì)粒是環(huán)狀DNA分子，而目的基因在分子，而目的基因在DNA分子鏈上。分子鏈上。(2)基因工程操作過程中只有第三步?jīng)]有堿基互補(bǔ)配對現(xiàn)象：第一步存在逆基因工程操作過程中只有第三步?jīng)]有堿基互補(bǔ)配對現(xiàn)象：第一步存在逆轉(zhuǎn)錄法獲得轉(zhuǎn)錄法獲得DNA，第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象，第四步存在分子水平雜交檢，第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象，第四步存在分子水平雜交檢測。測。(3)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，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。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。(4)DNA復(fù)制、復(fù)制、PCR技術(shù)與基因克隆技術(shù)與基因克隆 DNA復(fù)制復(fù)制PCR技術(shù)技術(shù)基因克隆基因克隆場所場所細(xì)胞核細(xì)胞核生物體外生物體外細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)酶酶解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶Taq DNA聚合酶聚合酶限制酶、限制酶、DNA連接酶連接酶載體載體不需要不需要不需要不需要需要需要遵循原則遵循原則堿基互補(bǔ)配對堿基互補(bǔ)配對堿基互補(bǔ)配對堿基互補(bǔ)配對堿基互補(bǔ)配對堿基互補(bǔ)配對結(jié)果結(jié)果DNA分子分子DNA分子片段分子片段DNA分子片段分子片段3.蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系項(xiàng)目項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程基因工程基因工程區(qū)區(qū)別別過程過程預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計預(yù)期設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的推測應(yīng)有的氨基酸序列氨基酸序列找到相對應(yīng)的找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列脫氧核苷酸序列獲取目的基因獲取目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體構(gòu)建基因表達(dá)載體將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因目的基因的檢測與鑒定的檢測與鑒定實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需的定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人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)品類所需的生物類型或生物產(chǎn)品結(jié)果結(jié)果 可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程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、改造高考警示高考警示二者都屬于分子水平的操作，蛋白質(zhì)工程的本質(zhì)是通過改造基因進(jìn)而形成二者都屬于分子水平的操作，蛋白質(zhì)工程的本質(zhì)是通過改造基因進(jìn)而形成自然界不存在的蛋白質(zhì)，所以被形象地稱為第二代基因工程。自然界不存在的蛋白質(zhì)，所以被形象地稱為第二代基因工程。C A將含有目的基因的將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒分別用與質(zhì)粒分別用EcoR酶切，在酶切，在DNA鏈接酶作用鏈接酶作用下，生成由兩個下，生成由兩個DNA片段連接形成的產(chǎn)物有兩種片段連接形成的產(chǎn)物有兩種BDNA連接酶的作用是將酶切后得到的黏性末端連接起來，形成一個重連接酶的作用是將酶切后得到的黏性末端連接起來，形成一個重組質(zhì)粒時形成兩個磷酸二酯鍵組質(zhì)粒時形成兩個磷酸二酯鍵C為了防止目的基因反向粘連和質(zhì)粒自行環(huán)化，酶切時可選用的酶是為了防止目的基因反向粘連和質(zhì)粒自行環(huán)化，酶切時可選用的酶是EcoR和和BamHD能在含青霉素的培養(yǎng)基中生長的受體細(xì)胞表明該目的基因已成功導(dǎo)入能在含青霉素的培養(yǎng)基中生長的受體細(xì)胞表明該目的基因已成功導(dǎo)入該細(xì)胞該細(xì)胞解析解析DNA連接酶只能將具有相同黏性末端的連接酶只能將具有相同黏性末端的DNA片段連接起來，因此片段連接起來，因此將含有目的基因的將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒分別用與質(zhì)粒分別用EcoR酶切，在酶切，在DNA連接酶作用下，生成連接酶作用下，生成由兩個由兩個DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有片段之間連接形成的產(chǎn)物有3種，即質(zhì)粒與質(zhì)粒連接、目的基因與目種，即質(zhì)粒與質(zhì)粒連接、目的基因與目的基因連接、目的基因與質(zhì)粒連接，的基因連接、目的基因與質(zhì)粒連接，A錯誤；錯誤；DNA連接酶的作用是將酶切后得連接酶的作用是將酶切后得到的具有相同末端的到的具有相同末端的DNA片段連接起來，形成一個重組質(zhì)粒時形成片段連接起來，形成一個重組質(zhì)粒時形成4個磷酸二酯個磷酸二酯鍵，鍵，B錯誤；錯誤；EcoR和和BamH切割形成的黏性末端不同，而切割形成的黏性末端不同，而DNA連接酶只能連接酶只能將具有相同黏性末端的將具有相同黏性末端的DNA片段連接起來，因此為了防止目的基因反向粘連和片段連接起來，因此為了防止目的基因反向粘連和質(zhì)粒自行環(huán)化，酶切時可選用的酶是質(zhì)粒自行環(huán)化，酶切時可選用的酶是EcoR和和BamH，C正確；導(dǎo)入普通質(zhì)正確；導(dǎo)入普通質(zhì)粒的大腸桿菌和導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌都能在含青霉素的培養(yǎng)基中生長，因粒的大腸桿菌和導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌都能在含青霉素的培養(yǎng)基中生長，因此能在含青霉素的培養(yǎng)基中生長的受體細(xì)胞不一定含有目的基因，此能在含青霉素的培養(yǎng)基中生長的受體細(xì)胞不一定含有目的基因，D錯誤。錯誤。我們?nèi)粘３缘拇竺字需F含量極低，科研人員通過基因工程等技我們?nèi)粘３缘拇竺字需F含量極低，科研人員通過基因工程等技術(shù)，培育出了鐵含量比普通大米高術(shù)，培育出了鐵含量比普通大米高60%的轉(zhuǎn)基因水稻，改良了稻米的營養(yǎng)品的轉(zhuǎn)基因水稻，改良了稻米的營養(yǎng)品質(zhì)。下圖為培育轉(zhuǎn)基因水稻過程示意圖，請回答下列問題。質(zhì)。下圖為培育轉(zhuǎn)基因水稻過程示意圖，請回答下列問題。(1)在上述工程中，鐵結(jié)合蛋白基因稱為在上述工程中，鐵結(jié)合蛋白基因稱為_，獲取該基因后常用，獲取該基因后常用_技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。( 2 ) 構(gòu) 建 重 組構(gòu) 建 重 組 T i 質(zhì) 粒 時 ， 通 常 要 用 同 種 限 制 酶 分 別 切 割質(zhì) 粒 時 ， 通 常 要 用 同 種 限 制 酶 分 別 切 割_和和_。將重組。將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時，可以用質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時，可以用_處理農(nóng)桿菌，使重組處理農(nóng)桿菌，使重組Ti質(zhì)粒易于導(dǎo)入。質(zhì)粒易于導(dǎo)入。(3)將含有重組將含有重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與水稻愈傷組織共同培養(yǎng)時，通過培養(yǎng)基質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與水稻愈傷組織共同培養(yǎng)時，通過培養(yǎng)基2的的篩選培養(yǎng)，可以獲得篩選培養(yǎng)，可以獲得_；培養(yǎng)基；培養(yǎng)基3與培養(yǎng)基與培養(yǎng)基2的區(qū)別是的區(qū)別是_。(4)檢 測 培 育轉(zhuǎn)基因水稻的目 的 是 否 達(dá) 到 ， 需 要 檢 測 轉(zhuǎn) 基 因 水 稻檢 測 培 育轉(zhuǎn)基因水稻的目 的 是 否 達(dá) 到 ， 需 要 檢 測 轉(zhuǎn) 基 因 水 稻_。目的基因目的基因 PCR 含目的基因的含目的基因的DNA片段片段 質(zhì)粒質(zhì)粒 CaCl2 含有重組質(zhì)粒的愈傷組織含有重組質(zhì)粒的愈傷組織 生長素和細(xì)胞分裂素的濃度比例不同生長素和細(xì)胞分裂素的濃度比例不同 種子中鐵的含量種子中鐵的含量 解析解析本題中培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是培育出鐵含量比普通大米高的水本題中培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是培育出鐵含量比普通大米高的水稻，因此目的基因?yàn)殍F結(jié)合蛋白基因，要大量獲得一般采用稻，因此目的基因?yàn)殍F結(jié)合蛋白基因，要大量獲得一般采用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。構(gòu)建重組質(zhì)粒要用同一種限制酶切割含目的基因的增。構(gòu)建重組質(zhì)粒要用同一種限制酶切割含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒。將外片段和質(zhì)粒。將外植體培養(yǎng)成試管苗的過程要用到不同的培養(yǎng)基，培養(yǎng)基最明顯的差別在于所添植體培養(yǎng)成試管苗的過程要用到不同的培養(yǎng)基，培養(yǎng)基最明顯的差別在于所添加激素的種類和比例的不同。培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是獲得鐵含量較高的大加激素的種類和比例的不同。培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是獲得鐵含量較高的大米，因此檢測時應(yīng)看轉(zhuǎn)基因水稻種子中鐵的含量。米，因此檢測時應(yīng)看轉(zhuǎn)基因水稻種子中鐵的含量。解答有關(guān)基因工程基本操作程序的解答有關(guān)基因工程基本操作程序的“四步曲四步曲”一要分辨限制酶的種類及識別序列和切割位點(diǎn)：在切割目的基因和載體一要分辨限制酶的種類及識別序列和切割位點(diǎn)：在切割目的基因和載體時，一般用同一種限制酶切割，也可用不同的限制酶切割，但兩種限制酶切割時，一般用同一種限制酶切割，也可用不同的限制酶切割，但兩種限制酶切割后產(chǎn)生的黏性末端中堿基要互補(bǔ)配對。后產(chǎn)生的黏性末端中堿基要互補(bǔ)配對。二要找出標(biāo)記基因、目的基因及其插入位點(diǎn)：一般來說，質(zhì)粒中至少有一二要找出標(biāo)記基因、目的基因及其插入位點(diǎn)：一般來說，質(zhì)粒中至少有一個標(biāo)記基因，如抗生素抗性基因。明確目的基因的插入位點(diǎn)是在標(biāo)記基因內(nèi)部個標(biāo)記基因，如抗生素抗性基因。明確目的基因的插入位點(diǎn)是在標(biāo)記基因內(nèi)部還是標(biāo)記基因之外。還是標(biāo)記基因之外。技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥 三要分析目的基因插入質(zhì)粒后是否破壞了標(biāo)記基因：如果質(zhì)粒中有一個標(biāo)三要分析目的基因插入質(zhì)粒后是否破壞了標(biāo)記基因：如果質(zhì)粒中有一個標(biāo)記基因，插入后一般不破壞標(biāo)記基因；如果質(zhì)粒中有兩個標(biāo)記基因，則需看標(biāo)記基因，插入后一般不破壞標(biāo)記基因；如果質(zhì)粒中有兩個標(biāo)記基因，則需看標(biāo)記基因中是否有插入位點(diǎn)，如果某一標(biāo)記基因中有插入位點(diǎn)，則目的基因插入記基因中是否有插入位點(diǎn)，如果某一標(biāo)記基因中有插入位點(diǎn)，則目的基因插入質(zhì)粒后該標(biāo)記基因被破壞。質(zhì)粒后該標(biāo)記基因被破壞。四要理清判斷目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法：一般用含有某種抗生素四要理清判斷目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法：一般用含有某種抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)受體菌。如果有兩種抗生素基因，還需確定用哪一種抗生素來判的培養(yǎng)基培養(yǎng)受體菌。如果有兩種抗生素基因，還需確定用哪一種抗生素來判斷。斷。變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練 A A該技術(shù)的核心內(nèi)容是構(gòu)建基因表達(dá)載體該技術(shù)的核心內(nèi)容是構(gòu)建基因表達(dá)載體B目的基因在抗蟲棉中的遺傳要遵循基因的分離定律目的基因在抗蟲棉中的遺傳要遵循基因的分離定律C圖中圖中I常直接從大腸桿菌中獲取常直接從大腸桿菌中獲取D剔除培育成功的抗蟲棉體內(nèi)的四環(huán)素抗性基因會影響抗蟲基因的表達(dá)剔除培育成功的抗蟲棉體內(nèi)的四環(huán)素抗性基因會影響抗蟲基因的表達(dá)解析解析基因工程的核心技術(shù)是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，基因工程的核心技術(shù)是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，A正確；抗蟲基因如正確；抗蟲基因如果整合到棉花細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)的果整合到棉花細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)的DNA上，其遺傳不遵循基因的分離定律，上，其遺傳不遵循基因的分離定律，B錯誤；錯誤；常見的載體有質(zhì)粒、動植物病毒和常見的載體有質(zhì)粒、動植物病毒和噬菌體的衍生物，噬菌體的衍生物，C錯誤；基因的表達(dá)具有錯誤；基因的表達(dá)具有獨(dú)立性，剔除抗蟲棉體內(nèi)的四環(huán)素抗性基因不影響抗蟲基因的表達(dá)，獨(dú)立性，剔除抗蟲棉體內(nèi)的四環(huán)素抗性基因不影響抗蟲基因的表達(dá)，D錯誤。錯誤。4許多大腸桿菌的質(zhì)粒許多大腸桿菌的質(zhì)粒上含有上含有l(wèi)acZ基因，其編碼的產(chǎn)基因，其編碼的產(chǎn)物物半乳糖苷酶在半乳糖苷酶在Xgal和和IPTG存在下，可以產(chǎn)生藍(lán)色存在下，可以產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，使菌落呈現(xiàn)藍(lán)色，否則沉淀，使菌落呈現(xiàn)藍(lán)色，否則菌落呈現(xiàn)白色?；蚬こ讨谐＞涑尸F(xiàn)白色?；蚬こ讨谐＠迷撛韽膶?dǎo)入質(zhì)粒的受體利用該原理從導(dǎo)入質(zhì)粒的受體細(xì)胞中篩選出真正導(dǎo)入重組質(zhì)細(xì)胞中篩選出真正導(dǎo)入重組質(zhì)粒的細(xì)胞，過程如下圖所示。粒的細(xì)胞，過程如下圖所示。請據(jù)圖回答：請據(jù)圖回答：( 1 ) 基 因 工 程 中 ， 構(gòu) 建 基 因 表 達(dá) 載 體 的 目 的 是基 因 工 程 中 ， 構(gòu) 建 基 因 表 達(dá) 載 體 的 目 的 是_。(2)限制酶限制酶EcoR 的識別序列和切割位點(diǎn)是的識別序列和切割位點(diǎn)是GAATTC，Sma 的識別的識別序列和切割位點(diǎn)是序列和切割位點(diǎn)是CCCGGG。圖中目的基因被切割下來和質(zhì)粒連接之。圖中目的基因被切割下來和質(zhì)粒連接之前，需在目的基因的右側(cè)連接相應(yīng)的末端，連接的末端序列是前，需在目的基因的右側(cè)連接相應(yīng)的末端，連接的末端序列是_，連，連接過程中需要的基本工具是接過程中需要的基本工具是_。(3)轉(zhuǎn)化過程中，大腸桿菌應(yīng)先用轉(zhuǎn)化過程中，大腸桿菌應(yīng)先用_處理，使其處于能吸收周圍處理，使其處于能吸收周圍DNA的狀態(tài)。的狀態(tài)。(4)菌落顏色為白色的是菌落顏色為白色的是_，原因是，原因是_ _。(5)菌落菌落中的目的基因是否表達(dá)，可采用的檢測方法是中的目的基因是否表達(dá)，可采用的檢測方法是_。使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，能遺傳給后代，并表達(dá)和發(fā)揮作用使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，能遺傳給后代，并表達(dá)和發(fā)揮作用 抗原抗原抗體雜交抗體雜交 TTAA DNA連接酶連接酶 Ca2 菌落菌落 lacZ標(biāo)記基因區(qū)插入外源基因標(biāo)記基因區(qū)插入外源基因 后被破壞，不能表達(dá)出后被破壞，不能表達(dá)出半乳糖苷酶，故菌落為白色半乳糖苷酶，故菌落為白色 解析解析(1)基因工程中，構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的是使目的基因在受體細(xì)基因工程中，構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，能遺傳給后代，并表達(dá)和發(fā)揮作用。胞中穩(wěn)定存在，能遺傳給后代，并表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)根據(jù)限制酶根據(jù)限制酶EcoR和和Sma的識別序列和切割位點(diǎn)和圖解判斷，圖中目的基因被切割下來和質(zhì)粒連的識別序列和切割位點(diǎn)和圖解判斷，圖中目的基因被切割下來和質(zhì)粒連接之前，需在目的基因的右側(cè)連接相應(yīng)的末端，連接的末端序列是接之前，需在目的基因的右側(cè)連接相應(yīng)的末端，連接的末端序列是TTAA，連接過程中需要的基本工具是連接過程中需要的基本工具是DNA連接酶。連接酶。(3)轉(zhuǎn)化過程中，大腸桿菌應(yīng)先用轉(zhuǎn)化過程中，大腸桿菌應(yīng)先用Ca2處理，使其處于能吸收周圍處理，使其處于能吸收周圍DNA的狀態(tài)。的狀態(tài)。(4)由于由于lacZ標(biāo)記基因區(qū)插入外源標(biāo)記基因區(qū)插入外源基因后被破壞，不能表達(dá)出基因后被破壞，不能表達(dá)出半乳糖苷酶，故菌落半乳糖苷酶，故菌落為白色菌落。為白色菌落。(5)可采用抗可采用抗原原抗體雜交的方法檢測菌落抗體雜交的方法檢測菌落中的目的基因是否表達(dá)。中的目的基因是否表達(dá)。1提取原理提取原理：DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的NaCl溶液中溶液中_不同，在不同，在NaCl溶液濃度為溶液濃度為_時，時，DNA的溶解度最??；的溶解度最?。籇NA不溶于不溶于_，但是細(xì)胞中某些蛋白質(zhì)則溶于酒精。，但是細(xì)胞中某些蛋白質(zhì)則溶于酒精。2具體步驟具體步驟(1)選取實(shí)驗(yàn)材料：選取富含選取實(shí)驗(yàn)材料：選取富含_的組織，如雞血細(xì)胞、菜花等。的組織，如雞血細(xì)胞、菜花等。(2)破碎細(xì)胞，破碎細(xì)胞，_：如用雞血細(xì)胞就置于清水中使之：如用雞血細(xì)胞就置于清水中使之_，并用玻璃棒，并用玻璃棒_攪拌，過濾取濾液。攪拌，過濾取濾液。考點(diǎn)三考點(diǎn)三DNA的粗提取與鑒定的粗提取與鑒定溶解度溶解度 0.14 mol/L 酒精酒精 DNA 釋放釋放DNA 吸水漲破吸水漲破 單向單向 NaCl溶液溶液 DNA 冷酒精冷酒精 二苯胺二苯胺 藍(lán)色藍(lán)色 判斷下列說法的正誤。判斷下列說法的正誤。(1)用不同濃度的用不同濃度的NaCl溶液反復(fù)溶解與析出溶液反復(fù)溶解與析出DNA可去除蛋白質(zhì)?？扇コ鞍踪|(zhì)。()(2)提取提取DNA時，如果沒有雞血材料，可用豬血代替。時，如果沒有雞血材料，可用豬血代替。()(3)在在DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中，用菜花替代雞血作為實(shí)驗(yàn)材料，其實(shí)驗(yàn)的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中，用菜花替代雞血作為實(shí)驗(yàn)材料，其實(shí)驗(yàn)操作步驟相同。操作步驟相同。()(4)洗滌劑能瓦解細(xì)胞膜并增加洗滌劑能瓦解細(xì)胞膜并增加DNA在在NaCl溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。()(5)將制備的含有將制備的含有DNA的濾液加入的濾液加入6075的恒溫水浴箱中保溫的恒溫水浴箱中保溫1015 min，可以將，可以將DNA析出。析出。()(6)實(shí)驗(yàn)中兩次使用蒸餾水的目的不同。實(shí)驗(yàn)中兩次使用蒸餾水的目的不同。()(7)在在DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中，將絲狀物溶解在的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中，將絲狀物溶解在2mol/L NaCl溶液中，溶液中，加入二苯胺試劑即呈藍(lán)色。加入二苯胺試劑即呈藍(lán)色。()下圖為下圖為“DNA”粗提取和鑒定粗提取和鑒定“實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作，請仔細(xì)觀察并分析實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作，請仔細(xì)觀察并分析操作的目的分別是什么操作的目的分別是什么”_，_，_，_ _。是使雞血細(xì)胞吸水漲破釋放出核物質(zhì)是使雞血細(xì)胞吸水漲破釋放出核物質(zhì)是析出是析出DNA，去除溶于酒精的雜質(zhì)，去除溶于酒精的雜質(zhì) 是使是使DNA溶解在溶解在2 mol/L NaCl溶液中溶液中 是稀釋是稀釋NaCl溶液使其濃度接近溶液使其濃度接近0.14mol/l，去除溶于低濃度，去除溶于低濃度NaCl溶液的溶液的 雜質(zhì)雜質(zhì) 1DNA與蛋白質(zhì)在不同與蛋白質(zhì)在不同NaCl溶液中溶解度不同溶液中溶解度不同2.比較細(xì)胞內(nèi)比較細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制與體外復(fù)制與體外DNA擴(kuò)增擴(kuò)增(PCR)項(xiàng)目項(xiàng)目DNA復(fù)制復(fù)制PCR擴(kuò)增擴(kuò)增不同點(diǎn)不同點(diǎn)場所場所細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞外細(xì)胞外能量能量ATP提供能量提供能量不需不需ATP提供能量提供能量酶酶解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶耐高溫的耐高溫的DNA聚合酶聚合酶是否有轉(zhuǎn)錄是否有轉(zhuǎn)錄 伴有轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生引物伴有轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生引物 無轉(zhuǎn)錄，需加入兩種引物無轉(zhuǎn)錄，需加入兩種引物特點(diǎn)特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制，半保邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制留復(fù)制體外迅速擴(kuò)增體外迅速擴(kuò)增項(xiàng)目項(xiàng)目DNA復(fù)制復(fù)制PCR擴(kuò)增擴(kuò)增不同點(diǎn)不同點(diǎn)循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)受生物體自身控制受生物體自身控制30多次多次緩沖液緩沖液不需要不需要需要人為控制需要人為控制設(shè)備設(shè)備 無無嚴(yán)格控制溫度變化的溫控設(shè)備嚴(yán)格控制溫度變化的溫控設(shè)備相同點(diǎn)相同點(diǎn)原料原料四種脫氧核苷酸四種脫氧核苷酸復(fù)制原理復(fù)制原理嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對原則嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對原則模板模板 DNA雙鏈雙鏈引物引物都需要與模板相結(jié)合的引物都需要與模板相結(jié)合的引物第二步：先向第二步：先向6只小燒杯中分別注入只小燒杯中分別注入10 mL濾液，再加入濾液，再加入20 mL體積分?jǐn)?shù)為體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒緩緩地向一個方向攪拌，使絮狀物纏繞在玻的冷酒精溶液，然后用玻璃棒緩緩地向一個方向攪拌，使絮狀物纏繞在玻璃棒上。璃棒上。第三步：取第三步：取6支試管，分別加入等量的支試管，分別加入等量的2 mol/L NaCl溶液溶解上述絮狀物。溶液溶解上述絮狀物。DNA檢測：在上述試管中各加入檢測：在上述試管中各加入4 mL二苯胺試劑，混合均勻后，置于沸水二苯胺試劑，混合均勻后，置于沸水中加熱中加熱5 min，待試管冷卻后比較溶液的顏色深淺，結(jié)果如下表。，待試管冷卻后比較溶液的顏色深淺，結(jié)果如下表。(注：注：“”越多表示藍(lán)色越深越多表示藍(lán)色越深)材料保存溫度材料保存溫度花菜花菜辣椒辣椒蒜黃蒜黃2020分析上述實(shí)驗(yàn)過程，回答下列問題：分析上述實(shí)驗(yàn)過程，回答下列問題：(1)該探究性實(shí)驗(yàn)課題名稱是該探究性實(shí)驗(yàn)課題名稱是_ _。(2)第二步中第二步中“緩緩地緩緩地”攪拌，這是為了減少攪拌，這是為了減少_。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論并分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論并分析。結(jié)論結(jié)論1：與：與20相比，相同實(shí)驗(yàn)材料在相比，相同實(shí)驗(yàn)材料在20條件下保存，條件下保存，DNA的提取量的提取量較多。較多。結(jié)論結(jié)論2：_ _。探究不同材料和不同保存溫度對探究不同材料和不同保存溫度對DNA提取量提取量 的影響的影響 DNA斷裂斷裂 等質(zhì)量的不同實(shí)驗(yàn)材料，在相同的保存溫度下，從蒜黃提取的等質(zhì)量的不同實(shí)驗(yàn)材料，在相同的保存溫度下，從蒜黃提取的 DNA量最多量最多 針對結(jié)論針對結(jié)論1，請?zhí)岢龊侠淼慕忉專?，請?zhí)岢龊侠淼慕忉專篲。(4)氯仿密度大于水，能使蛋白質(zhì)變性沉淀，與水和氯仿密度大于水，能使蛋白質(zhì)變性沉淀，與水和DNA均不相溶，且對均不相溶，且對DNA影響極小。為了進(jìn)一步提高影響極小。為了進(jìn)一步提高DNA純度，依據(jù)氯仿的特性，在純度，依據(jù)氯仿的特性，在DNA粗提取第粗提取第三步的基礎(chǔ)上繼續(xù)操作的步驟是三步的基礎(chǔ)上繼續(xù)操作的步驟是_ _，然后用體積分?jǐn)?shù)為，然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精溶液使的冷酒精溶液使DNA析析出。出。解析解析(1)題目給出了多種實(shí)驗(yàn)材料，以探究不同保存溫度對題目給出了多種實(shí)驗(yàn)材料，以探究不同保存溫度對DNA提取量提取量的不同影響，因此該實(shí)驗(yàn)名稱可為的不同影響，因此該實(shí)驗(yàn)名稱可為“探究不同實(shí)驗(yàn)材料和不同保存溫度對探究不同實(shí)驗(yàn)材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響提取量的影響”。低溫抑制了相關(guān)酶的活性，低溫抑制了相關(guān)酶的活性，DNA降解速度慢降解速度慢 將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混合，將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混合， 靜置一段時間，吸取上清液靜置一段時間，吸取上清液 (2)在提取在提取DNA時，玻璃棒沿一個方向緩慢攪拌，為了有效提取時，玻璃棒沿一個方向緩慢攪拌，為了有效提取DNA，防止，防止DNA分子斷裂。分子斷裂。(3)由表格可見，花菜、辣椒、蒜黃三種不同的實(shí)驗(yàn)材料在由表格可見，花菜、辣椒、蒜黃三種不同的實(shí)驗(yàn)材料在20時，時，DNA提取量表現(xiàn)為蒜黃多于花菜，花菜多于辣椒，在提取量表現(xiàn)為蒜黃多于花菜，花菜多于辣椒，在20結(jié)果相同，等質(zhì)量的不結(jié)果相同，等質(zhì)量的不同實(shí)驗(yàn)材料，在同一溫度下同實(shí)驗(yàn)材料，在同一溫度下DNA提取量不同提取量不同(或從蒜黃提取的或從蒜黃提取的DNA量最多量最多)；低溫下由于低溫下由于DNA水解酶的活性減弱，導(dǎo)致水解酶的活性減弱，導(dǎo)致DNA降解速度慢，從而降解速度慢，從而DNA提取量相提取量相對較高。對較高。(4)由于氯仿可使蛋白質(zhì)變性沉淀，而與由于氯仿可使蛋白質(zhì)變性沉淀，而與DNA、水不相溶，對、水不相溶，對DNA結(jié)構(gòu)無影結(jié)構(gòu)無影響，因此可將第三步獲得的濾液與等量氯仿混合，靜置一段時間，蛋白質(zhì)變性響，因此可將第三步獲得的濾液與等量氯仿混合，靜置一段時間，蛋白質(zhì)變性沉淀，而沉淀，而DNA溶解于上清液中，從而可吸取上清液，從上清液中提取溶解于上清液中，從而可吸取上清液，從上清液中提取DNA。DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中的的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中的“2、3、4”技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥 加 蒸 餾加 蒸 餾水水2次次加到雞血細(xì)胞液中，使血細(xì)胞吸水漲破；加到雞血細(xì)胞液中，使血細(xì)胞吸水漲破；加到含加到含DNA的的2 mol/L的的NaCl溶液中，使溶液中，使NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度下降到溶液的物質(zhì)的量濃度下降到0.14 mol/L，使，使DNA析出析出用 紗 布用 紗 布過濾過濾3次次過濾血細(xì)胞破裂液，得到含細(xì)胞核物質(zhì)的濾液；過濾血細(xì)胞破裂液，得到含細(xì)胞核物質(zhì)的濾液；濾取濾取0.14 mol/ L的的NaCl溶液中析出的溶液中析出的DNA(黏稠物黏稠物)；過濾溶有過濾溶有DNA的的2 mol/L的的NaCl溶液溶液用用NaCl溶液溶液4次次加加2 mol/L的的NaCl溶液，溶解提取的細(xì)胞核物質(zhì)；溶液，溶解提取的細(xì)胞核物質(zhì)；用用0.14 mol/L的的NaCl溶液使溶液使DNA析出；析出；用用2mol/L的的NaCl溶液，溶解濾取的溶液，溶解濾取的DNA黏稠物；黏稠物；用用2 mol/L的的NaCl溶液，溶解絲狀物用于鑒定溶液，溶解絲狀物用于鑒定DNA5實(shí)驗(yàn)中對實(shí)驗(yàn)中對DNA進(jìn)行鑒定時，做如下操作：進(jìn)行鑒定時，做如下操作：變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練 溶液不變藍(lán)色溶液不變藍(lán)色 溶液逐漸變藍(lán)色溶液逐漸變藍(lán)色 DNA在沸水浴的情況下遇二苯胺會被染成藍(lán)色在沸水浴的情況下遇二苯胺會被染成藍(lán)色 (1)根據(jù)上圖，完成表格空白處的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。根據(jù)上圖，完成表格空白處的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。(2)對于對于B試管，完成試管，完成1、2、3的操作后溶液顏色的操作后溶液顏色如何變化？如何變化？_。( 3 ) 在 沸 水 浴 中 加 熱 的 目 的 是在 沸 水 浴 中 加 熱 的 目 的 是_，同時說明，同時說明DNA對高溫有較強(qiáng)對高溫有較強(qiáng)的的_。(4)A試管在實(shí)驗(yàn)中的作用是試管在實(shí)驗(yàn)中的作用是_。( 5 ) B 試 管 中 溶 液 顏 色 的 變 化 程 度 主 要 與試 管 中 溶 液 顏 色 的 變 化 程 度 主 要 與_有關(guān)。有關(guān)。溶液顏色基本不變?nèi)芤侯伾静蛔?加快顏色反應(yīng)速度加快顏色反應(yīng)速度 耐受性耐受性 對照對照 加入試管中的加入試管中的DNA(絲狀物絲狀物)的多少的多少 解析解析A、B兩試管形成對照，兩試管形成對照，B試管中含試管中含DNA絲狀物，絲狀物，A試管中不含，起試管中不含，起對照作用，其他條件均完全相同。本實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)反應(yīng)條件是沸水浴加熱對照作用，其他條件均完全相同。本實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)反應(yīng)條件是沸水浴加熱5 min，這，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。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。課末總結(jié)課末總結(jié) (1)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因某同學(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，以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白未得到蛋白A，其原因是，其原因是_ _?；蚧駻有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中有內(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)出蛋白序列不能被切除，無法表達(dá)出蛋白A (2)若用家蠶作為表達(dá)基因若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用選用_作為載體，其原因是作為載體，其原因是_。(3)若要高效地獲得蛋白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，可選用大腸桿菌作為受體，因?yàn)榕c家蠶相比，大腸桿菌具有大腸桿菌具有_(答出兩點(diǎn)即可答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。(4)若要檢測基因若要檢測基因A是否翻譯出蛋白是否翻譯出蛋白A，可用的檢測物質(zhì)是，可用的檢測物質(zhì)是_ (填填“蛋白蛋白A的基因的基因”或或“蛋白蛋白A的抗體的抗體”)。(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，這一啟示是供了啟示，那么，這一啟示是_。噬菌體噬菌體 噬菌體的宿主是細(xì)菌，而不是家蠶噬菌體的宿主是細(xì)菌，而不是家蠶