高考生物一轮复习第10单元现代生物科技专题第36讲基因工程课件

第36讲 基因工程 第十单元 现代生物科技专题 考纲要求 1.基因工程的诞生()。 2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)() 。 3.基因工程的应用()。 4.蛋白质工程()。 5.实验：DNA的粗提取和鉴定。 考点一 基因工程的操作工具 考点二 基因工程的操作过程与应用 内容索引 考点三 DNA的粗提取与鉴定 重温高考 演练模拟 知识网络 答题语句 课时作业 考点一 基因工程的操作工具 1.基因工程的概念 (1)供体：提供 。 (2)操作环境： 。 (3)操作水平： 水平。 (4)原理： 。 (5)受体：表达目的基因。 (6)本质：性状在 体内的表达。 (7)优点：克服 的障碍，定向改造生物的 。 梳理知识要点 目的基因 体外 分子 基因重组 受体 远缘杂交不亲和遗传性状 2.DNA重组技术的基本工具 (1)限制性核酸内切酶(简称：限制酶) 来源：主要是从 生物中分离纯化出来的。 作用：识别特定的 并切开特定部位的两个核苷酸之间的 _。 结果：产生 或平末端。 (2)DNA连接酶 作用：将限制酶切割下来的DNA片段 。 原核 核苷酸序列 磷酸二酯键 黏性末端 拼接成DNA分子 类型 常用类型Ecoli DNA连接酶T4 DNA连接酶 来源_T4噬菌体 功能只缝合_缝合_ 结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_ DNA连接酶和限制酶的关系 大肠杆菌 黏性末端 黏性末端和平末端 磷酸二酯键 (3)载体 种类：、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 质粒的特点 能自我复制 有一个至多个_ 有特殊的_ 质粒 限制酶切割位点 标记基因 易混辨析 载体和膜载体 基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载 体是质粒或动植物病毒等，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是 蛋白质，与细胞膜的选择透过性有关。 1.判断常考语句，澄清易混易错 (1)限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具 酶( ) (2)切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列( ) (3)DNA连接酶能将两碱基间通过形成的氢键连接起来( ) (4)Ecoli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端( ) (5)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达( ) 诊断与思考 2.分析命题热图，明确答题要点 下图中的图1和图2分别表示的是EcoR限制酶和Sma限制酶的作 用示意图。请据图回答： (1)EcoR限制酶和Sma限制酶识别的碱基序列及切割的位点分别是 什么？ EcoR限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间； Sma限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在C和G之间。 提示 (2)以上实例说明限制酶具有 。 (3)要将图2中的末端再连接起来，需要 连接酶。 专一性 T4 DNA 命题点一 限制性核酸内切酶、DNA连接酶等酶的作用 1.如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，下面选项中能依次表 示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用顺序的是 探究命题方向 A. B. C. D. 答案解析 限制酶可在特定位点对DNA分子进行切割；DNA聚合酶在DNA分子复 制时将脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链；DNA连接酶可将限制酶切开 的磷酸二酯键连接在一起；解旋酶的作用是将DNA双链解开螺旋，为 复制或转录提供模板。 命题点一 限制性核酸内切酶、DNA连接酶等酶的作用 2.如图是表达新基因用的质粒的示意图，若要将目的基因插入到质粒上 的A处，则切割基因时可用的是 A.Hind B.EcoR C.EcoB D.Pst A处有BamH、EcoB、Cla限制酶的切点，使用AD中的EcoB切割 时，才能让目的基因插入到A处。 答案解析 归纳提升与DNA相关的五种酶的比较 名称作用部位作用结果 限制酶磷酸二酯键将DNA切成两个片段 DNA连接酶磷酸二酯键将两个DNA片段连接为一个DNA分子 DNA聚合酶磷酸二酯键将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端 DNA (水解)酶磷酸二酯键将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸 解旋酶碱基对之间的氢键 将双链DNA分子局部解旋为单链，形成 两条长链 命题点二 载体的作用及特点分析 3.下列关于载体的叙述中，错误的是 A.载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子 B.对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点 C.目前常用的载体有质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒 D.载体具有某些标记基因，便于对其进行切割 答案解析 载体必须具备的条件有： 对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动； 具有自我复制能力，或能整合到受体细胞的染色体DNA上，随染色 体DNA的复制而同步复制； 具有一个至多个限制酶切点，以便目的基因可以插入到载体中； 带有特殊的标记基因，如抗生素抗性基因，以便于对外源基因是否 导入进行检测； 载体DNA分子大小适合，以便于提取和进行体外操作。 命题点二 载体的作用及特点分析 4.下面为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题： a代表的物质是拟核DNA分子，质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细 菌拟核之外的小型环状DNA分子，两者都能自我复制，并蕴含遗传信息 。 (1)a代表的物质和质粒的化学本质都是_，二者还具有其他共同点， 如：_，_(写出两条即可)。 答案解析 DNA 能够自我复制具有遗传特性 (2)若质粒DNA分子的切割末端为 则与之连接的目的基因切 割末端应为_；可使用_把质粒和目的基因连接 在一起。 质粒DNA分子上的氨苄青霉素抗性基因可以作为标记基因，便于对重组 DNA进行鉴定和筛选。 (3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为_，其作用是_ _。 质粒DNA分子的切割末端能够与目的基因切割末端发生碱基互补配对， 可使用DNA连接酶将它们连接在一起。 答案解析 DNA连接酶 标记基因供重组 DNA的鉴定和选择 答案解析 (4)下列常在基因工程中用作载体的是 A.苏云金芽孢杆菌抗虫基因 B.土壤农杆菌环状RNA分子 C.大肠杆菌的质粒 D.动物细胞的染色体 答案解析 作为载体必须具备的条件有：在宿主细胞中能保存下来并能大量复制 ；有多个限制性核酸内切酶的切点；有一定的标记基因，便于筛选 。常用的载体有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。苏云金芽孢杆 菌抗虫基因一般作为目的基因；土壤农杆菌环状RNA分子不容易在宿主 细胞内保存；动物细胞染色体的主要成分是DNA和蛋白质，不能被限制 性核酸内切酶切割，因此不能用作载体。 考点二 基因工程的操作过程与应用 1.基因工程的操作过程 (1)目的基因的获取 从基因文库中获取 基因文库包括：和 (其中的cDNA文库是利用_法获取的)。 利用PCR技术扩增 a.变性()：双链DNA模板在热作用下， 断裂，形成单链。 b.复性()： 与DNA模板结合，形成局部双链。 c.延伸()：在 酶的作用下，合成与模板互补的子链。 d.循环重复上述过程， n次循环后，目的基因的量将被扩增 倍。 梳理知识要点 基因组文库部分基因文库 反转录 9095氢键 5560 7075 2n 引物 Taq 利用化学方法人工合成：基因比较小，_已知时，选择该方法 。 (2)基因表达载体的构建 通常用 酶切割目的基因和质粒，然后用 酶将二者连接 ，改造后成为基因表达载体。 组成：目的基因、 基因、 子、终止子和 原点。 核苷酸序列 同一种限制DNA连接 标记启动复制 知识拓展 基因表达载体中启动子、终止子的来源 如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，目的基因中已 含有启动子、终止子。在构建基因表达载体时，不需要在质粒上接上特 定的启动子、终止子， 如果目的基因是通过人工方法合成的，或通过cDNA文库获得的，则目 的基因是不含启动子和终止子的。因此，在构建基因表达载体时，需要 在与质粒结合之前，在目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。 生物种类植物动物微生物 常用方法农杆菌转化法显微注射技术感受态细胞法 受体细胞_ 转化过程 将目的基因插入到Ti 质粒的TDNA 上农 杆菌导入植物细胞 整合到受体细胞染 色体的DNA上表达 将含有目的基因的表 达载体提纯取卵(受 精卵)显微注射受 精卵发育获得具有 新性状的动物 Ca2处理细胞感受 态细胞重组表达载 体DNA分子与感受态 细胞混合感受态细 胞吸收DNA分子 (3)将目的基因导入受体细胞 体细胞或受精卵受精卵原核细胞 (4)目的基因的检测与鉴定 分子水平的检测 a.利用 技术检测目的基因的有无。 b.利用 技术检测目的基因的转录。 c.利用 技术检测目的基因的翻译。 个体生物学水平的鉴定，如抗虫、抗病的接种实验等。 DNA分子杂交 分子杂交 抗原抗体杂交 2.基因工程的应用 (1)动物基因工程：用于提高动物 从而提高产品产量；用于改 善畜产品品质；用转基因动物生产 ；用转基因动物作器官移植的 _等。 (2)植物基因工程：培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和 转基 因植物；利用转基因改良植物的 。 生长速度 药物 供体 抗逆 品质 原理操作过程进展 基因 治疗 _ 利用_导入有基因缺陷的细胞中 ，以表达出正常性状来治疗(疾病) 临床 实验 基因 诊断 _ 制作特定_与病人样品DNA混合 ，分析杂交带情况 临床 应用 (3)比较基因治疗与基因诊断 基因表达 正常基因 碱基互补配对 DNA探针 3.蛋白质工程 (1)流程图 A. ，B. ，C. ，D. ，E. 。 (2)结果：改造了现有蛋白质或制造出 。 (3)应用：主要集中应用于对 进行改造，改良生物性状。 转录翻译分子设计多肽链预期功能 新的蛋白质 现有蛋白质 1.判断常考语句，澄清易混易错 (1)抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达( ) (2)将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素 的菌株( ) (3)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋 白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中( ) 诊断与思考 (4)应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在 及其完全表达( ) (5)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分 子的结构( ) 2.分析命题热图，明确答题要点 如图为抗虫棉的培育过程，请据图回 答下列问题： (1)该基因工程中的目的基因和载体 分别是什么？一般情况下，为什么要 用同一种限制酶处理目的基因和载体 ？ 提示 目的基因是Bt毒蛋白基因，载体是Ti质粒。用同一种限制酶处理目的基 因和载体，可以获得相同的黏性末端，便于构建基因表达载体。 (2)该实例中，采用何种方法导入目的基因？为什么目的基因可以整合到染 色体的DNA上？ 采用的方法是农杆菌转化法，由于Ti质粒上的TDNA可转移到受体细胞 且能整合到受体细胞的染色体DNA上，而目的基因又插入到了TDNA上 ，所以目的基因可以整合到受体细胞的染色体DNA上。 提示 (3)该实例中，检测目的基因是否成功表达的常见方法有哪两种？ 抗原抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫。 提示 命题点一 基因表达载体构建时限制酶的选择 1.若要利用某目的基因(见图甲)和P1噬菌体载 体(见图乙)构建重组DNA(见图丙)，限制性核 酸内切酶的酶切位点分别是Bgl (AGATCT)、EcoR (GAATTC)和Sau3A (GATC)。下列分析合理的是答案解析 探究命题方向 A.用EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体 B.用Bgl和EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体 C.用Bgl和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体 D.用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体 解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoR和 Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体，构建的重组DNA中RNA聚合酶 在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同。 命题点一 基因表达载体构建时限制酶的选择 2.右图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部 分过程，其中Pst、Sma、EcoR、Apa 为四种限制性核酸内切酶。下列有关说法中正 确的是答案解析 A.图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶均来自原 核生物 B.图示中构建基因表达载体时，需要用到一种限制性核酸内切酶 C.一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列 D.抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来 图示表示基因表达载体的构建过程，这是基因工程的核心步骤，所需的 限制性核酸内切酶一般来自原核生物，A错误； 此表达载体构建时需要用到EcoR、Pst限制性核酸内切酶，B错误； 限制酶具有特异性，即一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧 核苷酸序列并在特定的位点切割，C错误； 抗卡那霉素基因作为标记基因，主要作用是筛选含有目的基因的受体细 胞，D正确。 规律方法 (1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类 应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst。 不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择Sma。 为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶 切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用Pst和EcoR两种限制酶(但要 确保质粒上也有这两种酶的切点)。 选择限制酶的方法 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类 所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏 性末端。 质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破 坏这些结构，如图乙中限制酶Sma会破坏标记基因；如果所选酶的切点 不止一个，则切割重组后可能会丢失某些片段，若丢失的片段含复制起 点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后将不能自主复制。 命题点二 基因工程和蛋白质工程的实例分析 3.下面图1为某植物育种流程，图2表示利用农杆菌转化法获得某种转基因 植物的部分操作步骤。下列相关叙述错误的是 A.图1子代与原种保持遗传稳定性，子代和子代选育原理相同 B.图1子代选育显性性状需自交多代，子代可能发生基因突变和 染色体变异 C.图2中过程的完成需要限制酶和DNA连接酶的参与 D.图2中可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多种蛋白质 答案解析 子代是体细胞培养产生的，利用的原理是植物细胞的全能性，属于无 性繁殖，所以与原种保持着遗传稳定性；子代为基因工程育种产生的 ，子代为杂交育种产生的，选育的原理都为基因重组，A正确； 子代的选育过程为杂交育种，如果需要显性纯合子，则一定要自交选 育多代；子代的选育过程需要用物理因素、化学因素等来处理生物， 所以可能发生基因突变和染色体变异，B正确； 图2中过程是构建基因表达载体，其完成需要限制酶和DNA连接酶的 参与，C正确； 图2中可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多个同种蛋白质分子 ，D错误。 命题点二 基因工程和蛋白质工程的实 例分析 4.现代生物技术并不是各自独立的，而 是相互联系、相互渗透的。如图表示利 用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的 流程示意图，请分析回答下列问题： (1)该生产流程中应用到的现代生物技术有_ _(写出其中两种)。 由图分析可知，该生产流程中应用到的现代生物技术有蛋白质工程、基 因工程、胚胎移植技术等。 蛋白质工程、基因工程、胚胎 移植技术(任写两种) 答案解析 (2)图中A、B分别表示_、_。 图中A、B分别表示推测应有的氨基酸序列、基因表达载体。 推测应有的氨基酸序列基因表达载体答案解析 为提高培育成功率，进行过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细 胞用目的基因探针进行DNA分子杂交，对受体动物的处理是用促性腺激 素进行同期发情处理。 (3)为提高培育成功率，进行过程之 前，对早期胚胎的处理是取其部分细 胞用目的基因探针进行_ _检测，对受体动物的处理是用 _进行同期发情处理。 DNA(核酸)分子 杂交 促性腺激素 答案解析 (4)蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基 因合成来完成，而不直接改造蛋白质，原因是_ _。 由于改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作)，因此蛋白质工程中 ，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成 ，而不直接改造蛋白质。 改造后的基因能够遗传(且改 造基因易于操作)答案解析 归纳总结 蛋白质工程与基因工程的比较 (1)区别 项目蛋白质工程基因工程 过程 预期蛋白质功能设计预期 的蛋白质结构推测应有的 氨基酸序列找到相对应的 脱氧核苷酸序列 获取目的基因基因表达载体 的构建将目的基因导入受体 细胞目的基因的检测与鉴定 (2)联系 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。 基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造。 实质 定向改造或生产人类所需的 蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以 获得人类所需的生物类型和生 物产品 结果可生产自然界没有的蛋白质 只能生产自然界已有的蛋白质 考点三 DNA的粗提取与鉴定 1.实验原理 (1)DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同 解读实验流程 溶解规律 2 mol/L NaCl溶液 0.14 mol/L NaCl溶液 DNA_ 蛋白质 NaCl溶液物质的量浓度从2 mol/L逐 渐降低的过程中，溶解度逐渐_ 部分发生 盐析沉淀 _ 溶解析出 溶解 增大 (2)DNA不溶于 ，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一 原理可将DNA与蛋白质进一步分离。 (3)DNA与二苯胺沸水浴加热，呈 色。 酒精溶液 蓝 2.操作流程 材料的选取：选用 含量相对较高的生物组织 破碎细胞(以鸡血为例)：鸡血细胞加 用玻璃棒搅拌 用纱布过滤收集滤液 去除杂质：利用DNA在 中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂 质 DNA 蒸馏水 不同浓度的NaCl溶液 DNA的析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等的、冷却的体积 分数为95%的 溶液 DNA的鉴定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺试剂，混合均匀后将试管置 于沸水中加热5 min，溶液变成_ 酒精 蓝色 1.判断常考语句，澄清易混易错 (1)进行DNA粗提取和鉴定实验时，加入洗涤剂后用力进行快速、充分的研 磨( ) (2)洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度( ) (3)将制备的含有DNA的滤液加入6075 的恒温水浴箱中保温1015 min ，可以将DNA析出( ) (4)本实验可以用哺乳动物的成熟红细胞作为实验材料( ) (5)本实验中两次使用蒸馏水的目的不同( ) 诊断与思考 2.分析命题热图，明确答题要点 下图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作，请仔细观察并分析： (1)操作和都是加入蒸馏水，其目的一样吗？ 不一样。是使鸡血细胞吸水涨破释放出核物质；是稀释NaCl溶液使 其浓度接近0.14 molL1，去除溶于低浓度NaCl溶液的杂质。 提示 (2)操作中加入酒精的目的是什么？此时搅拌要注意什么？ (3)操作中的粘稠物是如何获取的？加入2 mol/L NaCl的目的是什么？ 粘稠物是经过单层纱布过滤获得的； 加入2 mol/L NaCl的目的是使DNA 再次溶解。 提示 中加入酒精的目的是析出DNA，去除其中溶于酒精的杂质，这时候搅 拌要沿一个方向，轻缓的进行。 提示 探究命题方向 命题点 DNA的粗提取与鉴定过程分析 1.在DNA的粗提取实验过程中，对DNA提取量影响较小的是 A.使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，释放出DNA等核物质 B.搅拌时要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动 C.在析出DNA黏稠物时，要缓缓加入蒸馏水，直至黏稠物不再增多 D.要用冷酒精沉淀DNA，甚至可将混合液再放入冰箱中冷却 答案解析 A项的做法是为了充分释放出核中的DNA分子，使进入滤液中的DNA尽 量的多； C项是让DNA充分沉淀，保证DNA的量； D项的道理同C项； 而B项的操作并不能使DNA增多或减少。 命题点 DNA的 粗提取与鉴定过 程分析 2.实验中对DNA 进行鉴定时，做 如右操作： 试管 序号 AB 1加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 2不加 加入提取的DNA丝状物并 搅拌 3加4 mL二苯胺，混匀加4 mL二苯胺，混匀 4沸水浴5分钟沸水浴5分钟 实验现象 实验结论 (1)根据上图，完成表格空白处的实验内容。答案解析 溶液不变蓝色溶液逐渐变蓝色 DNA在沸水浴的情况下遇二苯胺会被染成蓝色 A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照 作用，其他条件均完全相同。本实验强调反应条件是沸水浴加热5 min， 这样可加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后 。 (2)对于B试管，完成1、2、3的操作后溶液颜色如何变化？ _。 (3)在沸水浴中加热的目的是_，同时说明 DNA对高温有较强的_。 (4)A试管在实验中的作用是_。 (5)B试管中溶液颜色的变化程度主要与_ 有关。 溶液颜色基本不变 加快颜色反应速度 耐受性 对照 加入试管中的DNA(丝状物)的多少 答案 易混易错 DNA的粗提取与鉴定实验中的“2、4、4” 加蒸馏 水2次 加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破；加到含DNA 的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度稀释 到0.14 mol/L，使DNA析出 用纱布 过滤4次 过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；过滤 用2 mol/L的NaCl充分溶解的DNA，滤去溶液中的杂质； 滤取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)；过滤 溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液 用NaCl 溶液4次 加2 mol/L的NaCl溶液，溶解提取的细胞核物质；用 0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出；用2 mol/L的NaCl 溶液，溶解滤取的DNA黏稠物；用2 mol/L的NaCl溶液 ，溶解丝状物用于鉴定DNA 知识网络 答题语句 构建知识网络 1.限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列，并在特 定的位点上切割DNA分子。DNA连接酶的作用部位是磷酸二酯键。 2.质粒是常用的载体，它是一种小型的双链环状DNA分子，具有一个至多 个限制酶切割位点及标记基因。 3.基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因。 4.培育转基因动物时，受体细胞必须是受精卵，培育转基因植物时的受体 细胞可以是受精卵，也可以是体细胞。 必背答题语句 5.目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法；导入动物细胞常用显微注射 技术，导入微生物细胞常用感受态细胞法。 6.目的基因到了另一种生物体内能够成功表达的原理是所有生物共用一套 遗传密码。 重温高考 演练模拟 1.(2015重庆，6)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是 A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得 B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点 C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 答案解析 人肝细胞不能合成胰岛素，则人肝细胞中不含有胰岛素的mRNA，不能通 过反转录获得人胰岛素基因，A错误； 表达载体的复制启动于复制起点，胰岛素基因的表达启动于启动子，B错误 ； 抗生素抗性基因是标记基因，可用于筛选含胰岛素基因的受体细胞，C正确 ； 启动子在转录过程中起作用，终止密码子在翻译过程中起作用，D错误。 1234 2.图1、2分别为“DNA的粗提取与鉴定”实验中部分操作步骤示意图， 下列叙述不正确的是 A.图1、2中加入蒸馏水稀释的目的相同 B.图1中完成过滤之后保留滤液 C.图2中完成过滤之后弃去滤液 D.在图1鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质 答案解析 1234 A项错，图1、2 中加入蒸馏水稀释的目的分别是破碎细胞获取含DNA的 滤液；稀释NaCl溶液，析出DNA； B项对，图1 过滤之后保留滤液，因滤液中含DNA； C项对，图2过滤之后弃去滤液，因DNA已析出； D项对，嫩肉粉中的蛋白酶可对蛋白质进行水解。 1234 3.(2016全国乙，40)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr 中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素 抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH酶切后，与用BamH酶切获得 的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接 转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大 肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了 目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题： (1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本 条件有_(答出两点即 可)，而作为基因表达载体，除满足上述基本条 件外，还需具有启动子和终止子。 答案解析 能自我复制、具有标记基因 1234 作为载体必须具备如下特点：能自我复制，从而在受体细胞中稳定保 存；含标记基因，以供重组DNA的鉴定和选择；具一个至多个限制 性核酸内切酶切割位点以便外源DNA片段插入。 1234 (2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞 中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是 _；并且_ _和_的细胞也 是不能区分的，其原因是_ _。 在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠 杆菌的单菌落，还需使用含有_的固体培养基。答案 解析 二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有 质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒 )二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上 均能生长 四环素 1234 在含有氨苄青霉素的培养基上，只有具有Ampr的大肠杆菌才能够生长。 而Ampr位于质粒上，故未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌细胞 中无Ampr，故不能在培养基中生长，而仅含有质粒载体的和含有插入了 目的基因的重组质粒的大肠杆菌均具有Ampr，因而能在培养基中生长。 目的基因的插入破坏了质粒载体的Tetr，故含有插入了目的基因的重组质 粒的大肠杆菌不能在含有四环素的平板上生长，从而与仅含有质粒载体 的大肠杆菌得以区分。 1234 (3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的 原料来自于_。答案解析 噬菌体是病毒，无细胞结构，无法自主合成DNA，需借助宿主细胞完成 DNA复制。 受体细胞 1234 4.(2016天津，7)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血 浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。 (1)为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_合成 总cDNA，然后以cDNA为模板，采用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭 头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另 一条引物的位置及扩增方向。 答案解析 总RNA(或mRNA) 1234 总cDNA是由细胞内mRNA经逆转录获得。DNA两条链是反向平行的， 另一条引物扩增方向应向左。 1234 (2)启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达 rHSA的载体，需要选择的启动子是_(填写字母，单选)。 A.人血细胞启动子 B.水稻胚乳细胞启动子 C.大肠杆菌启动子 D.农杆菌启动子 据题意可知，启动子具有物种特异性，它应与受体细胞启动子一致，应 选B。 答案解析 1234 (3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是 _。 在农杆菌转化时，加入某物质，其目的应为“促进”或“有利于”转化 ，推测酚类物质可吸引农杆菌侵染水稻受体细胞。 吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化 答案解析 1234 (4)人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构 才能有活性。与途径相比，选择途径获取rHSA的优势是_ _。 水稻是真核细胞，具有对分泌蛋白加工的内质网和高尔基体。途径受 体为大肠杆菌，没有上述细胞器。 生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工 水稻是真核 答案解析 1234 (5)为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_的生物学功能一致。 答案解析 制备的rHSA应具有与HSA相同的生物学功能才具有医用价值。 HSA 1234 课时作业 1.限制性核酸内切酶Mun 和限制性核酸内切酶EcoR 的识别序列及切 割位点分别是CAATTG和GAATTC。如图表示四种质粒和目 的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别位点，质粒的阴影 部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是 答案解析 12345678910 由图可知，质粒B上无标记基因，不适合作为载体；质粒C和D的标记 基因上都有限制性核酸内切酶的识别位点。只有质粒A上既有标记基因 ，且Mun 的切割点不在标记基因上。 12345678910 2.(2015北京，5)在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验 步骤中，不需要的是 A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞 B.用选择培养基筛选导入目的基因的细胞 C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融合 D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽 答案解析 12345678910 农杆菌侵染细菌是基因工程中常用到的，把目的基因导入植物细胞的方法 ，A正确； 目的基因是否导入了细胞，需要在选择培养基上进行筛选，B正确； 在植物细胞组织培养的过程中，需要调整培养基中生长素和细胞分裂素的 比例，来达到对其脱分化和再分化的控制，D正确； 在农杆菌侵染植物细胞的过程中，并没有涉及到原生质体的融合，所以C 错误。 12345678910 3.下面为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确 的是 答案解析 A.的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B.侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到的染色体上 C.的染色体上若含抗虫基因，则就表现出抗虫性状 D.只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 12345678910 构建重组质粒需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶，不需要DNA聚 合酶；含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒的TDNA 整合到受体细胞的染色体上，而不是重组Ti质粒整合到受体细胞的染色 体上；导入受体细胞的目的基因表达后，转基因植株方能表现出相应性 状，若目的基因在受体细胞中不表达，转基因植株不能表现出相应性状 ；表现出抗虫性状则表明该植株细胞发生了基因重组，基因重组是可 遗传变异。 12345678910 4.抗菌肽对治疗癌症有一定的作用，下图表示抗菌肽合成过程。相关说 法正确的是答案解析 A.用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶 B.基因表达载体包含起始密码和终止密码 C.用显微注射法导入基因表达载体 D.筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质 12345678910 PCR技术中采用的是高温变性，因此用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋 酶，A正确； 基因表达载体包含启动子和终止子，而起始密码和终止密码在mRNA上，B 错误； 将基因表达载体导入酵母菌细胞时应用感受态细胞法，C错误； 筛选菌种时用基因探针检测相关基因或mRNA，不能用基因探针检测蛋白 质，D错误。 12345678910 5.下列关于“DNA 的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是 A.酵母和菜花均可作为提取DNA的材料 B.DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸馏水 C.向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物 D.DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝 答案解析 12345678910 A项，原则上含DNA的生物材料都可作为提取DNA的材料，只是DNA含 量高的材料成功的可能性更大。 B项，DNA在2 mol/L的NaCl溶液和蒸馏水中溶解度都较大。 C项，向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会吸水破裂，玻棒搅拌 会加快血细胞的破裂，但在蒸馏水中不会析出DNA。 D项，DNA溶液加入二苯胺试剂后需沸水浴加热，待冷却后变蓝色。 12345678910 6.样品DNA在经PCR技术扩增后，可以获取大量DNA分子克隆。在试管中 进行DNA的人工复制(如图)。在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至 几十亿倍，使实验室所需的遗传物质不再受限于活动的生物体。据图回答 下列问题： (1)PCR技术的原理是_，图中A过程表示_ 。 DNA分子的半保留复制DNA解旋 答案解析 12345678910 PCR技术是穆里斯等人在1988年发明的，它是利用DNA双链半保留复制 的原理，将基因的核苷酸序列不断地加以复制，使其数量呈指数形式增 加。其前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列 合成引物。扩增的过程是目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与 单链相应互补序列结合，然后在耐高温的DNA聚合酶的作用下进行延伸 ，如此重复循环结合，使目的基因呈指数形式扩增。 12345678910 (2)某样品DNA中共含3 000个碱基对，碱基数量 满足：(AT)(GC)1/2，现欲得到100个与 样品相同的DNA，至少需要向试管中加入_ 个腺嘌呤脱氧核苷酸。 (3)A过程也称为DNA的变性，此过程在温度高达9095 时才能完成，说 明DNA分子具有_性。利用PCR技术获取目的基因的前提是 _。 (4)由图中信息分析可知，催化C过程的酶是_，它与正常细胞里 的酶的区别是_。 99 000 稳定 要有一段已知目的基因的核苷酸序列 DNA聚合酶 能耐高温答案 12345678910 7.(2016海南，31)基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题： (1)在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即_和从 _中分离。答案解析 获取目的基因主要有两大途径，即人工合成和从自然界已有的物种中分离 。 人工合成 生物材料 12345678910 (2)利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两 个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因 是_ _。 在植物的成熟叶片中基因选择性表达，因此由所有RNA逆转录形成的 cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含 有该植物的全部基因。 cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中 含有该植物的全部基因 答案解析 12345678910 (3)在基因表达载体中，启动子是_聚合酶识别并结合的部位。若采用 原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是 _。 在基因表达载体中，启动子是RNA聚合酶识别并结合的部位。采用原核 生物作为基因表达载体的受体细胞，由于易于培养，最常选用大肠杆菌( 或细菌)。 RNA 大肠杆菌(或细菌)答案解析 12345678910 (4)将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金 属颗粒有_和_颗粒。答案 解析 将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属 颗粒有金粉和钨粉。 金粉钨粉 12345678910 根据基因工程的有关知识，回答下列问题： (1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切 后的产物连接，理由是_。 8.(2016全国丙，40)图(a)中的三个DNA片 段上依次表示出了EcoR、BamH和 Sau3A三种限制性核酸内切酶的识别序 列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示 意图(载体上的EcoR、Sau3A的切点 是唯一的)。 答案解析 Sau3A 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端 12345678910 由于限制性核酸内切酶Sau3A与BamH切割后形成的黏性末端相同， 所以经BamH酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被Sau3A酶 切后的产物连接。 12345678910 (2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因 的重组DNA，如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目 的基因产物的有_，不能表达的原因是_ _ _。 甲、丙 甲中目的基因插入在启动 子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能 被转录 答案解析 12345678910 在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的 基因的尾端，这样目的基因才能表达。图中甲、丙均不符合，所以不能 表达目的基因的产物。 12