2020版高考生物一轮复习第十三单元第一讲基因工程学案.docx

基因工程考点一基因工程的操作工具1限制性核酸内切酶(简称限制酶)(1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。(2)作用：识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。(3)结果：产生黏性末端或平末端。2DNA连接酶种类Ecoli DNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体特点只缝合黏性末端缝合黏性末端和末端作用恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键3载体(1)作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。(2)种类：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。(3)条件基础自测1判断下列叙述的正误(1)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()(2)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因()(3)限制酶只能用于切割目的基因()(4)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来()(5)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()(6)Ecoli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端()(7)用于载体的质粒DNA分子上至少含一个限制酶识别位点()(8)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()2载体需具备的条件及其作用(连线)3据两种限制酶的作用图示填空(1)已知限制酶EcoR和Sma识别的碱基序列和酶切位点分别为GAATTC和CCCGGG，在图中画出两种限制酶切割DNA后产生的末端。(2)写出产生的末端的种类：产生的是黏性末端；产生的是平末端。(3)EcoR限制酶和Sma限制酶识别的碱基序列不同，切割位点不同(填“相同”或“不同”)，说明限制酶具有专一性。4学透教材、理清原因、规范答题用语专练(1)是_酶，是_酶，二者的作用部位都是_。(2)限制酶不切割自身DNA的原因：_。答案：(1)限制DNA连接磷酸二酯键(2)自身DNA不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰1.与DNA有关的酶的比较名称作用部位作用底物作用结果限制酶磷酸二酯键DNA将DNA切成两个片段DNA连接酶磷酸二酯键DNA片段将两个DNA片段连接为一个DNA分子DNA聚合酶或热稳定DNA聚合酶磷酸二酯键脱氧核苷酸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DNA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DNA将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链RNA聚合酶磷酸二酯键核糖核苷酸将单个核糖核苷酸依次连接到单链末端2限制酶的特点与使用(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，并在特定的位点上进行切割；限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。(2)在获取目的基因和切割载体时通常用同一种限制酶，以获得相同的黏性末端。但如果用两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同，在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。(3)为了防止载体或目的基因的黏性末端自己连接即所谓“环化”，可用不同的限制酶分别处理含目的基因的DNA和载体，使目的基因两侧及载体上各自具有两个不同的黏性末端。对点落实1(2016全国卷)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)。GAATTCGGATCCGATCCTTAAGCCTAGGCTAG图(a)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_。(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子，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_。 图(b)图(c)(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有_和_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。解析：(1)由题图可知，BamH和Sau3A两种限制性内切酶的共同识别序列是，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经BamH酶切得到的目的基因可以与图(b)所示表达载体被Sau3A酶切后的产物连接。(2)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，这样目的基因才能顺利地转录，再完成翻译过程，即顺利表达。图中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，丙所示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，因此目的基因不能表达。(3)常见的DNA连接酶有Ecoli DNA连接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。答案：(1)Sau3A两种酶切割后产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(其他合理答案也可)(3)Ecoli DNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶(其他合理答案也可)2(2016江苏高考，有改动)下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：限制酶BamHBclSau3AHind 识别序列及切割位点 (1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用_两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过_酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于_态的大肠杆菌。(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加_，平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中_。(3)若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为_，对于该部位，这两种酶_(填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开。(4)若用Sau3A切图1质粒最多可能获得_种大小不同的DNA片段。解析：(1)基因工程中选择合适的限制酶切割质粒和目的基因时，应保留目的基因和至少一个标记基因结构的完整性，即遵循“目的基因切两侧，标记基因留一个”的基本原则，最好选择切割产生不同末端的两种限制酶同时切割质粒和目的基因，以避免目的基因的反向插入带来的不正常表达，因此据图分析应选择的限制酶为Bcl和Hind，切割后质粒上保留的四环素抗性基因作为标记基因。酶切后的载体和目的基因通过DNA连接酶的作用形成重组质粒，重组质粒需要导入Ca2处理后的处于感受态的大肠杆菌(处于感受态的大肠杆菌细胞膜的通透性大大增加，便于重组质粒进入)。(2)由上述分析可知，为了筛选出导入重组质粒的大肠杆菌，应先配制含四环素的选择培养基，平板上长出的菌落为导入普通质粒或重组质粒的大肠杆菌菌落，进一步鉴定出导入重组质粒的大肠杆菌，可利用PCR扩增的方式，结合电泳技术来分析处理。DNA的两条链是反向平行的，在PCR过程中，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶只能从引物的3端延伸DNA链，因此应选择引物甲和引物丙。(3)因为Bcl和BamH酶切产生的黏性末端相同，所以可以被DNA连接酶连接，连接部位的6个碱基对序列为，但是连接后形成的DNA中不再具有Bcl和BamH的识别序列，连接部位不能被这两种酶切开。(4)由图可知，能被限制酶Bcl和BamH切割的序列也能被Sau3A识别并切割，因此图中质粒上存在3个Sau3A的切割位点，若将3个切割位点之间的DNA片段分别编号为a、b和c，则完全酶切(3个切割位点均被切割)会产生3种大小的DNA片段，即为a、b和c；考虑只切1个切割位点，有3种情况，都产生1种大小的DNA片段，即大小均为abc；考虑切2个切割位点，则会产生ab、c、ac、b、bc、a几种不同大小的DNA片段。综上所述，若用Sau3A识别并切割图中质粒，最多可获得7种大小的DNA片段，即为abc、ab、ac、bc、a、b、c。答案：(1)Bcl和Hind连接感受(2)四环素引物甲和引物丙(3)都不能(4)7 类题通法选择限制酶的技巧(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)。(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。考点二基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1目的基因的获取(1)目的基因：主要是指编码蛋白质的基因，也可以是具有调控作用的因子。(2)获取方法2基因表达载体的构建(1)构建基因表达载体的目的使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子及标记基因等。3目的基因导入受体细胞受体细胞类型方法植物细胞农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法动物细胞显微注射技术(注射到受精卵内)微生物细胞感受态细胞法(Ca2处理法)4目的基因的检测与鉴定检测目的检测方法判断标准目的基因是否插入转基因生物的DNADNA分子杂交技术是否出现杂交带目的基因是否转录出了mRNA分子杂交技术是否出现杂交带目的基因是否翻译出蛋白质抗原抗体杂交技术是否出现杂交带个体水平的检测如抗虫、抗病的接种实验是否表现出相应的特性基础自测1判断下列叙述的正误(1)表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原点()(2)转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测()(3)PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应()(4)抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达() (5)用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列()(6)PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶()(7)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制()(8)目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法()(9)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体()(10)检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原抗体杂交技术()2基因表达载体的组成及各部分的作用(连线)3学透教材、理清原因、规范答题用语专练(1)从图中可以看出，目的基因是_，使用的载体是_，将基因表达载体导入受体细胞的方法是_。(2)请写出两种检测目的基因是否表达的方法：_。答案：(1)Bt毒蛋白基因Ti质粒农杆菌转化法(2)抗原抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫1获取目的基因的方法比较方法从基因文库中获取人工合成从基因组文库中获取从部分基因文库中获取，如cDNA文库化学合成法逆转录法过程2PCR反应的过程过程说明图解变性温度上升到90 左右，双链DNA解聚为单链复性温度下降到55 左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合延伸温度上升到72 左右，Taq酶从引物起始合成互补链，可使新链由5端向3端延伸3目的基因检测与鉴定的方法对点落实1(2018海南高考)甜蛋白是一种高甜度的特殊蛋白质。为了改善黄瓜的品质，科学家采用农杆菌转化法将一种甜蛋白基因成功导入黄瓜细胞，得到了转基因植株。回答下列问题：(1)用农杆菌感染时，应优先选用黄瓜_(填“受伤的”或“完好的”)叶片与含重组质粒的农杆菌共培养，选用这种叶片的理由是_。(2)若在转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白，则表明该重组质粒中_已转移到植物细胞中且能够表达；用该转基因黄瓜的某一植株与一株非转基因植株杂交，发现子代中含甜蛋白个体数与不含甜蛋白个体数之比为11，则说明甜蛋白基因已经整合到_(填“核基因组”“线粒体基因组”或“叶绿体基因组”)中。(3)假设某种转基因作物因为受到病毒感染而减产，若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗，应选用_作为外植体进行组织培养。(4)通常，基因工程操作主要有4个步骤，即目的基因获取、重组表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。因此，基因工程的含义可概括为_。解析：(1)用农杆菌感染时，应优先选用黄瓜受伤的叶片与含重组质粒的农杆菌共培养，理由是叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质，可吸引农杆菌移向这些细胞。(2)若在转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白，则表明该重组质粒中甜蛋白基因已转移到植物细胞中且能够表达；用该转基因黄瓜的某一植株与一株非转基因植株杂交，发现子代中含甜蛋白个体数与不含甜蛋白个体数之比为11，则说明甜蛋白基因已经整合到核基因组中。(3)假设某种转基因作物因为受到病毒感染而减产，若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗，应选用茎尖作为外植体进行组织培养。(4)通常，基因工程操作主要有4个步骤，即目的基因获取、重组表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。因此，基因工程的含义可概括为按照人们的愿望进行设计，并通过体外重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出符合人们需要的新生物类型。答案：(1)受伤的叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质，可吸引农杆菌移向这些细胞(2)甜蛋白基因核基因组(3)茎尖(4)按照人们的愿望进行设计，并通过体外重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出符合人们需要的新生物类型2(2018江苏高考有改动)为生产具有特定性能的淀粉酶，研究人员从某种海洋细菌中克隆了淀粉酶基因(1 656个碱基对)，利用基因工程大量制备淀粉酶，实验流程见下图。请回答下列问题：(1)利用PCR技术扩增淀粉酶基因前，需先获得细菌的_。(2)为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需在引物的_端加上限制性酶切位点，且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点，主要目的是_。(3)进行扩增时，反应的温度和时间需根据具体情况进行设定，下列选项中_的设定与引物有关，_的设定与扩增片段的长度有关。(填序号)变性温度退火(复性)温度延伸温度变性时间退火(复性)时间延伸时间(4)下图表示筛选获得的工程菌中编码淀粉酶的mRNA 的部分碱基序列：图中虚线框内mRNA片段包含_个密码子，如虚线框后的序列未知，预测虚线框后的第一个密码子最多有_种。(5)获得工程菌表达的淀粉酶后，为探究影响酶活性的因素，以浓度为1%的可溶性淀粉为底物测定酶活性，结果如下：缓冲液50 mmol/L Na2HPO4KH2PO450 mmol/L TrisHCl50 mmol/L GlyNaOHpH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.510.010.5酶相对活性(%)25.440.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8根据上述实验结果，初步判断该淀粉酶活性最高的条件为_。解析：(1)利用PCR技术扩增淀粉酶基因前，需先获得细菌的基因组DNA作为模板，并依据淀粉酶基因两端的部分核苷酸序列合成两条引物。(2)利用PCR技术扩增DNA时，只能从3端延伸DNA子链，为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需在引物的5端加上限制性酶切位点，并且要注意在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点，这样既能防止目的基因、载体的自身连接，又能确保目的基因与表达载体的定向连接。(3)PCR技术包括变性、退火(复性)和延伸三步，变性温度决定PCR反应中双链DNA的解链，且时间很短；退火(复性)时引物结合到互补的DNA单链上，退火(复性)温度由引物复性温度决定，其温度设定与引物的长度、碱基组成及浓度等有关；延伸时间与产物片段的长度有关，产物在1 kb以内的延伸时间为1 min左右，34 kb的延伸时间为34 min。(4)图中虚线框内共含有24个碱基，mRNA上3个相邻的碱基编码1个氨基酸，故共包含8个密码子。虚线框后的第1个密码子的第1个碱基是U，第2和第3个碱基各有4种可能性，因此共有16种可能性。题干表明控制淀粉酶的基因有1 656个碱基对，说明图中虚线框后的第1个密码子肯定不是终止密码子(3种终止密码子为UAA、UAG、UGA)，故虚线框后第1个密码子实际最多可能性有16313(种)。(5)分析表格中的数据，酶相对活性最高为99.5%，对应的条件是pH为8.5，缓冲液为50 mmol/L TrisHCl。答案：(1)基因组DNA(2)5使DNA片段能定向插入表达载体，减少自连(3)(4)813(5)pH为8.5，缓冲液为50 mmol/L TrisHCl考点三基因工程的应用与蛋白质工程一、基因工程的应用1植物基因工程：培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物；利用转基因改良植物的品质；利用植物生产药物等。2动物基因工程：用于提高动物生长速度；用于改善畜产品品质；用转基因动物生产药物；用转基因动物作器官移植的供体等。3基因工程药物(1)来源：利用转基因的“工程菌”来生产的药物。(2)种类：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。4基因治疗(1)概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能， 从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。(2)类型：体外基因治疗和体内基因治疗。二、蛋白质工程(1)操作手段：基因修饰或基因合成。(2)结果：对现有蛋白质进行改造或制造出新的蛋白质。(3)设计流程基础自测1判断下列叙述的正误(1)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()(2)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()(3)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用()(4)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质()(5)蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质()(6)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填写蛋白质工程流程图中字母代表的含义A转录，B.翻译，C.分子设计，D.氨基酸序列，E.预期功能。1体外基因治疗与体内基因治疗的区别方法比较体外基因治疗体内基因治疗不同点途径从患者体内获得某种细胞体外完成基因转移筛选、细胞扩增输入体内直接向患者体内组织细胞中转移基因特点操作复杂，但效果可靠方法较简单，但效果难以控制相同点都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床试验阶段2基因治疗与基因诊断的比较原理操作过程进展基因治疗基因表达利用正常基因导入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗(疾病)临床试验基因诊断碱基互补配对制作特定DNA探针与病人样品DNA混合，分析杂交带情况临床应用3.蛋白质工程与基因工程的关系项目区别与联系蛋白质工程基因工程区别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构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定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，以获得人类所需的类型或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联系蛋白质工程是在基因工程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、改造对点落实1(2019大庆质检)镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题：(1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的_序列发生改变。(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作_(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该操作_。(3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的_，以其作为模板，在_酶的作用下反(逆)转录合成cDNA。cDNA与载体需在限制酶和_酶的作用下，构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。(4)检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取_，用相应的抗体进行_杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。解析：(1)编码血红蛋白的基因中碱基对的替换导致编码的氨基酸种类改变。(2)蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，实现对现有蛋白质的改造或制造新蛋白质，由于该操作中没有对蛋白质或基因进行改造，因此不属于蛋白质工程。(3)因血红蛋白基因只在早期红细胞中表达，所以可从其中提取mRNA，以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下，反(逆)转录合成cDNA。构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶。(4)目的基因是否表达可以通过从受体菌中提取蛋白质，进行抗原抗体杂交实验加以判断。答案：(1)碱基对(或脱氧核苷酸)(2)不属于没有对现有的蛋白质进行改造(或没有对基因进行修饰)(3)mRNA(或RNA)逆转录DNA连接(4)蛋白质抗原抗体2(2015全国卷)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的_进行改造。(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰_基因或合成_基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括_的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：_。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过_和_，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物_进行鉴定。解析：(1)从题中所述资料可知，将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质的功能发生了改变，此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸的排列顺序进行改造，进而改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。(2)在蛋白质工程中，目的基因可以以P基因序列为基础，对生物体内原有P基因进行修饰，也可以通过人工合成法合成新的P1基因。中心法则的内容如下图所示：由图可知，中心法则的全部内容包括：DNA以自身为模板进行的复制，DNA通过转录将遗传信息传递给RNA，最后RNA通过翻译将遗传信息表达成蛋白质；在某些病毒中RNA可自我复制(如烟草花叶病毒)，在某些病毒中能以RNA为模板逆转录合成DNA(如HIV)，这是对中心法则的补充。(3)蛋白质工程的基本途径是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合成DNA表达出蛋白质，经过该过程得到的蛋白质，需要对其生物功能进行鉴定，以保证其发挥正常作用。答案：(1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也可)(2)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能考点四DNA的粗提取与鉴定1实验原理(1)提取原理DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同。 DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性。DNA不溶于酒精溶液。(2)鉴定原理： DNA二苯胺试剂蓝色。2实验流程 基础自测1判断下列叙述的正误(1)用兔的成熟红细胞可提取DNA()(2)进行DNA粗提取和鉴定实验时，加入洗涤剂后用力进行快速、充分地研磨()(3)洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度()(4)在溶有DNA的 NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色()(5)在DNA的粗提取与鉴定实验中，用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同()(6)实验中两次使用蒸馏水的目的不同()2学透教材、理清原因、规范答题用语专练(1)分析DNA在NaCl溶液中的溶解度曲线，思考如何通过控制NaCl溶液的浓度将DNA与蛋白质等杂质分离。提示：NaCl溶液浓度为2 mol/L时，DNA溶解，而部分蛋白质发生盐析生成沉淀，通过过滤可除去部分蛋白质及不溶于NaCl溶液的杂质。当NaCl溶液稀释至0.14 mol/L时，DNA析出，过滤可除去溶于NaCl溶液中的部分蛋白质和其他杂质。(2)下图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作，请仔细观察并分析操作的目的分别是什么？_；_；_；_。提示：是使鸡血细胞吸水涨破释放出核物质是析出DNA，去除溶于酒精的杂质是使DNA溶解在2 mol/L NaCl溶液中是稀释NaCl溶液使其浓度接近0.14 mol/L，去除溶于低浓度NaCl溶液的杂质1DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同溶解规律2 mol/L NaCl溶液0.14 mol/L NaCl溶液DNA溶解析出蛋白质NaCl溶液物质的量浓度从2 mol/L逐渐降低的过程中，溶解度逐渐增大部分发生盐析沉淀溶解2DNA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，使血细胞吸收水破裂；加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度下降到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；过滤溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液；滤取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)；再次过滤溶有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DNA3注意事项(1)本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核(无DNA)。可选用鸡血细胞作材料。(2)加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫。加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。(3)二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。(4)提取植物细胞的DNA时，加入的洗涤剂能溶解细胞膜，有利于DNA的释放；加入食盐(主要成分是NaCl)的目的是溶解DNA。(5)在DNA进一步提纯时，选用冷却的95%的酒精的作用是溶解杂质和析出DNA。对点落实1(2019南通模拟)对利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验，下列叙述正确的是()A用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L，滤去析出物B可用木瓜蛋白酶纯化过滤后研磨液中的DNAC由于DNA对高温耐受性较差，故需向DNA滤液中加入冷酒精D将丝状物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色解析：选BDNA在浓度为0.14 mol/L NaCl溶液中的溶解度最低，因此用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L时，DNA析出，应该去除滤液；木瓜蛋白酶能分解蛋白质，但不能分解DNA，因此可用木瓜蛋白酶纯化过滤后研磨液中的DNA；由于DNA不溶于酒精，蛋白质溶于酒精，因此可向DNA滤液中加入冷酒精以进一步纯化DNA；将丝状物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后要经过沸水浴才能呈现蓝色。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，下列叙述错误的是() 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解析：选A图1中加入蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破，图2中加入蒸馏水的目的是稀释NaCl溶液，使DNA析出；图1中加入蒸馏水后，DNA存在于滤液中；图2中加入蒸馏水后，NaCl溶液浓度降低，DNA析出，所以弃去滤液；嫩肉粉主要成分是蛋白酶，鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉可将蛋白质水解成小分子肽或氨基酸，有利于除去蛋白质。 课堂一刻钟 1(2018北京高考)用Xho 和Sal 两种限制性核酸内切酶同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是()易错探因审题不细解答本小题可因审题不细致，误认为是Xho和Sal两种限制酶同时作用于DNA片段，而不能得出正确答案。这要求学生在平时的练习中养成仔细审题的习惯，必要时可在关键部位进行标注。 A图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B图2中酶切产物可用于构建重组DNAC泳道中是用Sal处理得到的酶切产物D图中被酶切的DNA片段是单链DNA解析：选D通过图1可知，两种限制性核酸内切酶切割DNA分子的不同部位，说明两种限制性核酸内切酶识别的核苷酸序列不同；图2中的酶切产物是DNA分子片段，可用于构建重组DNA；观察图1可知，该DNA片段有3个Sal酶切位点，故用Sal处理后，可形成4个DNA分子片段，电泳后出现4条电泳带，与电泳条带对应；限制性核酸内切酶作用的是双链DNA片段，因此图中被酶切的DNA片段应是双链DNA。2(2017北京高考)为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1)，拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。下列操作与实验目的不符的是()A用限制性核酸内切酶EcoR和连接酶构建重组质粒B用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞C在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞D用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上解析：选C目的基因C和质粒都有可被EcoR切割的酶切位点，另外需要DNA连接酶将切好的目的基因和质粒连接起来；愈伤组织全能性较高，是理想的植物受体细胞，将目的基因导入植物受体细胞的方法通常为农杆菌转化法；质粒中含有潮霉素抗性基因，因此选择培养基中应该加入潮霉素；使用分子杂交方法可检测目的基因是否整合到受体染色体上。3(2018江苏高考)，下列叙述正确的是()A在甘蔗茎的组织样液中加入双缩脲试剂，温水浴后液体由蓝色变成砖红色B在大豆种子匀浆液中加入斐林试剂，液体由蓝色变成紫色C提取DNA时，在切碎的洋葱中加入适量洗涤剂和食盐，充分研磨，过滤并弃去滤液D将DNA粗提物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂，沸水浴后液体由无色变成蓝色解题关键归纳整合本题综合了必修还原糖和蛋白质的鉴定与选修DNA的提取与鉴定的相关实验的原理与步骤，意在考查考生的归纳整合和辨别能力。这也启示我们在复习选修内容时要注意与必修部分的知识相联系，多进行归纳整合。 解析：选D甘蔗茎的组织样液中含有大量的蔗糖，蔗糖属于非还原糖，与斐林试剂在5065 的水浴加热条件下不会产生砖红色沉淀；大豆种子的匀浆液中含有大量的蛋白质，鉴定蛋白质时应使用双缩脲试剂，双缩脲试剂在常温下能与蛋白质发生反应，生成紫色的络合物；提取DNA时，在切碎的洋葱中加入适量的洗涤剂和食盐，进行充分地研磨，过滤后收集滤液；在沸水浴条件下，DNA与二苯胺试剂反应呈现蓝色。4(2014江苏高考)下列，错误的是()A酵母和菜花均可作为提取DNA的材料BDNA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DDNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝易错探因知识不全本题考查对“DNA的粗提取和鉴定”实验的原理、实验材料的选择、实验采用的试剂及试剂的作用等的记忆，需要考生识记的细节较多，考生在平时的学习过程中要注意积累。 解析：选C原则上含DNA的生物材料都可用来提取DNA，只是选用DNA含量高的生物组织，成功的可能性更大；DNA在2 mol/L NaCl溶液和蒸馏水中溶解度都较大；向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会吸水破裂，但在蒸馏水中不会析出DNA；DNA溶液加入二苯胺试剂后需沸水浴加热，待冷却后溶液变蓝。5(2018全国卷)回答下列问题：(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了_(答出两点即可)。(2)体外重组的质粒可通过Ca2参与的_方法导入大肠杆菌细胞；而体外重组的噬菌体DNA通常需与_组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是_。(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。，在实验中应选用_的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加_的抑制剂。解题关键信息获取解答本小题应先根据“蛋白质会被降解”的信息，再根据酶的专一性原理可推测大肠杆菌体内含有分解该蛋白质的酶，以此作为突破口即可成功解答本小题。 解析：(1)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌中，该过程利用的技术是转基因技术。该研究除了证明质粒可作为载体外，还证明了体外重组的质粒可以进入受体细胞，真核生物的基因可在原核细胞中表达等。(2)重组质粒导入大肠杆菌细胞可采用Ca2参与的转化方法；体外重组噬菌体要通过将体外重组的噬菌体DNA和外壳蛋白(或噬菌体蛋白)进行组装获得；因为噬菌体是专门寄生在细菌中的病毒，所以宿主细胞应选用细菌。(3)为防止蛋白质被降解，在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞；在蛋白质纯化过程中，为防止目的蛋白质被降解，需要添加蛋白酶的抑制剂。答案：(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表达(2)转化外壳蛋白(或答噬菌体蛋白)细菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶6(2018全国卷)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队甲)，并将其插入质粒P0，构建了真核表达载体P1，其部分结解题关键信息获取本题结合新情景、新材料考查考生从题干及题图中获取信息的能力。在解答此类问题时应注重信息获取和结合已有的知识理解、应用信息。 回答下列问题：(1)据图推断，该团队在将甲插入质粒P0时，使用了两种限制酶，这两种酶是_。使用这两种酶进行酶切是为了保证_，也是为了保证_。(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了_和_过程。(3)为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的_移入牛的_中、体外培养、胚胎移植等。(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定，在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的_(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。解析：(1)由题意可知，L1基因和GFP基因形成了L1GFP融合基因(简称为甲)，题图中显示了四个酶切位点，当将L1GFP融合基因插入质粒P0时，可用E1和E4限制酶进行酶切，用这两种酶进行酶切不会破坏甲的完整性，同时能保证甲按照正确的方向与载体连接。(2)若在牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光，则说明