高考生物一轮复习 现代生物科技专题 第1课 基因工程课件 新人教版选修3.ppt

选修3现代生物科技专题第1课基因工程 考点一基因工程的工具与操作程序 必备知识回顾 1 基因工程的工具 1 限制性核酸内切酶 简称 来源 主要来自 限制酶 原核生物 特点 具有 表现在两个方面 识别 双链dna分子的某种 序列 切割 特定核苷酸序列中的特定位点 作用 断裂特定的两个核苷酸之间的 结果 产生 专一性 特定核苷酸 磷酸二酯键 黏性末端或平末端 2 dna连接酶 大肠杆菌 黏性 平 磷酸二酯键 3 载体 种类 a 常用载体 质粒常存在于 和 中 是一种分子质量较小的 环状的 裸露的dna分子 独立于拟核之外 b 其他载体 噬菌体的衍生物和 等 原核细胞 酵母菌 动植物病毒 特点和意义 一个至多个 标记 2 基因工程的操作程序 1 目的基因的获取 目的基因 主要是指 的基因 还指一些具有调控作用的因子 编码蛋白质 三种获取方法 基因文库 基因组文库 pcr 复制特定的dna片段 dna双链复制 引物 taq酶 变性 引物 taq酶 指数 化学 核苷酸序列 dna合成仪 2 基因表达载体的构建 核心步骤 构建基因表达载体的目的 a 使目的基因在 中稳定存在 并且可以 给下一代 b 使目的基因 和发挥作用 受体细胞 遗传 表达 基因表达载体的组成 启动子 标记基因 目的基因 基因表达载体的构建过程 3 将目的基因导入受体细胞 转化含义 进入受体细胞内 并且在受体细胞内 和 的过程 目的基因 维持稳定 表达 转化方法 受精卵 农杆菌转化 法 显微注 射技术 感受态细胞法 4 目的基因的检测和鉴定 dna分子 抗原 抗体 分子 3 教材易漏知识 选修3p6 寻根问底 dna连接酶和dna聚合酶的作用相同吗 试简要说明 提示 不相同 dna连接酶连接的是两个dna片段 而dna聚合酶连接的是单个的脱氧核苷酸 特别提醒 基因工程操作的四个易错点 1 目的基因的插入位点不是随意的 基因表达需要启动子与终止子的调控 所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位 2 启动子 dna片段 起始密码子 rna 终止子 dna片段 终止密码子 rna 3 构建基因表达载体一般用同种限制酶切割载体和目的基因 也可用两种限制酶切割 以避免质粒或目的基因自身连接 4 将目的基因导入受体细胞过程没有碱基互补配对现象 其余三步都有碱基互补配对现象 核心素养提升 典例示范 2017 全国卷 真核生物基因中通常有内含子 而原核生物基因中没有 原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的rna序列的机制 已知在人体中基因a 有内含子 可以表达出某种特定蛋白 简称蛋白a 回答下列问题 1 某同学从人的基因组文库中获得了基因a 以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白a 其原因是 2 若用家蚕作为表达基因a的受体 在噬菌体和昆虫病毒两种载体中 不选用 作为载体 其原因是 3 若要高效地获得蛋白a 可选用大肠杆菌作为受体 因为与家蚕相比 大肠杆菌具有 答出两点即可 等优点 4 若要检测基因a是否翻译出蛋白a 可用的检测物质是 填 蛋白a的基因 或 蛋白a的抗体 5 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明dna是遗传物质做出了重要贡献 也可以说是基因工程的先导 如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示 那么这一启示是 素养解读 本题主要考查的核心素养是科学思维 具体表现在两个角度 解析 本题主要考查了基因工程的相关知识 1 人体基因a有内含子 将获得的基因a导入大肠杆菌中 经过转录得到含有内含子对应序列的mrna 因为大肠杆菌没有真核生物所具有的切除内含子对应的rna序列的机制 内含子部分对应的mrna序列阻断了蛋白a的合成 2 若用家蚕作为表达基因a的受体 选用昆虫病毒作为载体 不选用噬菌体作载体的原因是噬菌体的宿主细胞是细菌 噬菌体不能侵染家蚕 3 大肠杆菌是原核生物 原核生物作为受体细胞 有以下优点 结构简单 繁殖速度快 容易培养等 4 要检测基因a是否翻译出蛋白a 最准确的方法是利用蛋白a的抗体 因抗体具有特异性 一种抗体只能与特定的蛋白质结合 可根据蛋白a抗体的杂交情况来判断是否合成了蛋白a 5 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中将一种生物个体的dna转移到了另一种生物个体中 并表达合成了相应的蛋白质 答案 1 基因a有内含子 在大肠杆菌中 其初始转录产物中与内含子对应的rna序列不能被切除 无法表达出蛋白a 2 噬菌体噬菌体的宿主是细菌 而不是家蚕 3 繁殖快 容易培养 4 蛋白a的抗体 5 dna可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 母题变式 变式1基因文库的类型和比较cdna文库的基因中为什么不含有启动子和内含子 提示 cdna文库是以某一发育时期细胞中的mrna为模板反转录形成的 mrna中不含有启动子和内含子对应的碱基序列 变式2载体的特点和作用载体上的标记基因一般是抗生素抗性基因 受体细胞应 填 有 或 没有 抵抗相关抗生素的能力 没有 高考角度全练 角度一基因工程的工具1 2016 全国卷 某一质粒载体如图所示 外源dna插入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 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单菌落 还需使用含有 的固体培养基 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 解题指南 解答本题的关键有两点 1 理解基因工程中载体应具备的条件及意义 2 明确标记基因在目的基因检测与鉴定中的作用 解析 本题考查基因工程的相关知识 1 质粒被选用为基因工程的载体是因为 具有一个或多个限制酶切点 具有自我复制能力 带有标记基因 对宿主细胞无害 2 未转化的和仅含环状目的基因的细胞都不能在含有氨苄青霉素的培养基上生长 故这两种不可区分 含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞在含有氨苄青霉素的培养基上都能生长 这两种也不可区分 因目的基因插入位点在四环素抗性基因上 四环素抗性基因被破坏 在获得的单个菌落中各挑取 少许分别接种到含有四环素的培养基上 不能生长的为要筛选的菌落 即含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌 3 噬菌体营寄生生活 能利用宿主细胞内的原料和场所进行自身dna的复制和蛋白质的合成 答案 1 能自我复制 具有标记基因 2 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 3 受体细胞 2 2018 西安模拟 正常细胞中含有抑癌的p53基因 若它失活而不能表达 则基因突变的细胞易形成肿瘤 基因治疗肿瘤是根本的方法 腺病毒以其嗜好增殖细胞和对人体基本无害而成为良好的基因载体 野生型腺病毒含有抑制p53基因活性的55kda基因 以及病毒复制基因e1 因此需要重新构建有疗效的 安全的腺病毒 图甲 乙中箭头所指为相应限制酶切点 1 构建重组腺病毒时 限制酶最好选择 这样既可以去除 基因以防止病毒复制后损伤健康细胞 同时还能破坏 基因以防止其 2 将目的基因与腺病毒重组时 重组的成功率较低 依然还有大量非重组的野生型病毒的dna 这是因为 3 某dna分子片段含有1000个碱基对 即bp 经扩增后 通过只用限制酶ecor 与同时用ecor 和hal 两种方法切割 其电泳结果如图丙所示 可推断限制酶hal 在该dna片段上的切割点有 个 解析 1 根据题干信息 野生型腺病毒含有抑制p53基因活性的55kda基因 以及病毒复制基因e1 构建基因表达载体时 应选用ecor 和bamh 切割载体和含有目的基因的dna 这样既可以去除e1基因以防止病毒复制后损伤健康细胞 同时还能破坏55kda基因以防止其抑制p53基因的活性 2 由于切下的片段有 可能与原基因重新结合 因此将目的基因与腺病毒重组时 重组的成功率较低 依然还有大量非重组的野生型病毒的dna 3 只用限制酶ecor 切割能产生700bp 200bp和100bp三种长度的dna片段 同时用ecor 和hal 两种酶切割可产生420bp 280bp和100bp三种长度的dna片段 可见 限制酶hal 又将 长度为700bp的dna片段切成420bp和280bp两段 将长度为200bp的dna片段切成100bp的两段 由此可推断 限制酶hal 在该dna片段上的切割位点有2个 答案 1 ecor 和bamh e155kda抑制p53基因的活性 2 切下片段有可能与原基因重新结合 3 2 方法技巧 限制酶的选择技巧 1 根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类 应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶 如图甲可选择pst 不能选择切割位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割位点 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 以确保产生相同的黏性末端 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 如果所选酶的切割位点不是一个 则切割重组后可能丢失某些片段 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不能自主复制 角度二基因工程的操作程序3 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 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 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 解题指南 1 图示信息 图 a 中三种酶的识别序列 图 b 中终止子 启动子 图 c 中目的基因的插入位置 2 关键知识 只有两种限制性核酸内切酶剪切时识别的序列相同时 才能被dna连接酶连接 启动子是启动目的基因转录的 终止子终止转录过程 插入二者之间的目的基因才能正常表达 解析 本题主要考查限制性核酸内切酶和dna连接酶的作用及基因表达载体的构建 1 bamh 和sau3a 的共同识别序列是 gatc 二者切割形成的黏性末端相同 可以被dna连接酶连接 2 在基因表达载体中 启动子应位于目的基因的前端 终止子应位于目的基因的后端 这样目的基因才能顺利地转录并完成翻译过程 即顺利表达 图中所示甲 丙均不符 3 常见的dna连接酶有t4dna连接酶和e colidna连接酶 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 其他合理答案亦可 3 e colidna连接酶t4dna连接酶t4dna连接酶 知识总结 对限制酶切割位点的三点要求 1 位置要求 限制酶切割位点所处的位置必须在标记基因外 只有这样才能保证标记基因的完整性 2 数量要求 选择限制酶切割目的基因时 被选择的限制酶在目的基因的两侧都要有识别序列 这样才能切割出完整的目的基因 3 对象要求 为使目的基因与载体形成的相同dna片段末端能够连接 通常使用同一种限制酶将二者切割 如果不同的限制酶切割dna分子所产生的末端存在互补关系 两末端可以连接 则可使用两种限制酶切割质粒和目的基因 加固训练 1 目前基因工程所用的质粒载体主要是以天然细菌质粒的各种元件为基础重新组建的人工质粒 pbr322质粒是较早构建的质粒载体 其主要结构如图所示 1 构建人工质粒时要有抗性基因 以便于 2 pbr322分子中有单个ecor 限制酶作用位点 ecor 只能识别序列 gaattc 并只能在g和a之间切割 若在某目的基因的两侧各有1个ecor 的切点 请画出目的基因两侧被限制酶ecor 切割后所形成的黏性末端 3 pbr322分子中另有单个的bamh 限制酶作用位点 现将经bamh 处理后的质粒与用另一种限制酶bgl 处理得到的目的基因 通过dna连接酶作用恢复 键 成功获得了重组质粒 说明 4 为了检测上述重组质粒是否导入原本无ampr和tetr的大肠杆菌 将大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养 得到如图二的菌落 再将灭菌绒布按到培养基上 使绒布面沾上菌落 然后将绒布按到含四环素的培养基上培养 得到如图三的结果 空圈表示与图二对照无菌落的位置 与图三空圈相对应的图二中的菌落表现型是 图三结果显示 多数大肠杆菌导入的是 解析 1 质粒作为基因表达载体的条件之一是要有抗性基因 以便于筛选 鉴别 目的基因是否导入受体细胞 2 同一限制酶切割dna分子产生的黏性末端相同 该目的基因两侧被限制酶ecor 切割后所形成的黏性末端为 3 dna连接酶催化两个dna片段形成磷酸二酯键 而通过dna连接酶作用能将两个dna片段连接 表明经两种限制酶 bamh 和bgl 切割得到的dna片段 其黏性末端相同 4 由题意知 由于与图三空圈相对应的大肠杆菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长 而不能在含四环素的培养基上生长 故可推知与图三空圈相对应的图二中的菌落能抗氨苄青霉素 但不能抗四环素 由图二 图三结果显示 多数大肠杆菌都能抗氨苄青霉素 而经限制酶bamh 作用后 标记基因tetr被破坏 故导入目的基因的大肠杆菌不能抗四环素 即多数大肠杆菌导入的是pbr322质粒 答案 1 筛选 鉴别 目的基因是否导入受体细胞 2 如下所示 3 磷酸二酯两种限制酶 bamh 和bgl 切割得到的黏性末端相同 4 能抗氨苄青霉素 但不能抗四环素pbr322质粒 2 图1表示含有目的基因d的dna片段长度 bp即碱基对 和部分碱基序列 图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列 现有msp bamh mbo sma 4种限制性核酸内切酶 它们识别的碱基序列和酶切位点分别为c cgg g gatcc gatc ccc ggg 请回答下列问题 1 图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由 连接 2 若用限制酶sma 完全切割图1中dna片段 产生的末端是 末端 其产物长度为 3 若图1中虚线方框内的碱基对被t a碱基对替换 那么基因d就突变为基因d 从杂合子中分离出图1及其对应的dna片段 用限制酶sma 完全切割 产物中共有 种不同长度的dna片段 4 若将图2中质粒和目的基因d通过同种限制酶处理后进行连接 形成重组质粒 那么应选用的限制酶是 在导入重组质粒后 为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌 一般需要用添加 的培养基进行培养 经检测 部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因d不能正确表达 其最可能的原因是 解析 1 一条脱氧核苷酸链中相邻的两个碱基之间是通过 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 相连的 2 从sma 的识别序列和酶切位点可知 其切割后产生的是平末端 图1中dna片段有两个sma 的识别序列 故切割后产生的产物长度为534 3 537 bp 796 3 3 790 bp 和658 3 661 bp 的三个片段 3 图示方 框内发生碱基对的替换后 形成的d基因失去了1个sma 的识别序列 故d基因 d基因用sma 完全切割所得产物中除原有d基因切割后的3种长度的dna片段外 还增加一种d基因被切割后出现的长度为537 790 1327 bp 的dna片段 4 目的基因的两端都有bamh 的识别序列 质粒的启动子后抗生素a抗性基 因上也有bamh 的识别序列 故应选用的限制酶是bamh 此时将抗生素b抗性基因作为标记基因 故筛选时培养基中要添加抗生素b 经过同种限制酶切割后会产生相同的末端 部分目的基因与质粒反向连接而导致基因无法正常表达 答案 1 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 2 平537bp 790bp 661bp 3 4 4 bamh 抗生素b同种限制酶切割形成的末端相同 部分目的基因d与质粒反向连接 3 2018 抚州模拟 在生物的生长发育过程中 基因是选择性表达的 要想获得某真核生物极为稀少的mrna及其克隆 可以用如图所示的差异杂交法 poly a 是指位于mrna上的150 200个腺苷酸残基 请回答下列问题 1 利用表达目的mrna的细胞获得放射性标志的探针时 需要用 酶 可以用 作为引物 2 用羟基磷灰石柱层析法 回收 填 未杂交的32p标记的单链dna 或 杂交分子 用于构建 填 基因组 或 cdna 文库 3 在生物的生长发育过程中 由于基因选择性表达导致多细胞生物体中的细胞趋向 有利于提高各种生理功能的效率 在基因工程中可利用 技术使目的基因大量扩增 4 若用naoh水解除去mrna获得的分子与不表达目的mrna细胞中获得的单链dna杂交 可能形成杂合双链区和游离的单链区 原因是 解析 1 分析图解可知 利用表达目的mrna的细胞获得放射性标志的探针的过程就是反转录过程 因此需要用反转录酶 可用poly a 作为引物 2 根据题意可知 要想获得某真核生物极为稀少的mrna及其克隆 因此用羟基磷灰石柱层析法 回收未杂交的32p标记的单链dna 由于该dna是利用mrna反转录而来 不包含这种生物的全部基因 因此构建的是cdna文库 3 在生物的生长发育过程中 由于基因选择性表达导致细胞分化 该过程使多细胞生物体中的细胞趋向专门化 有利于提高各种生理功能的效率 在基因工程中可利用pcr技术使目的基因大量扩增 4 dna分子中含有内含子 非编码区等序列 mrna分子中没有互补的碱基序列 仍然为两条游离的单链 所以出现游离单链区 dna分子中含有外显子序列 mrna中具有互补的碱基序列 互补碱基序列就会结合在一起 形成杂合双链区 因此用naoh水解除去mrna获得的分子与不表达目的mrna细胞中获得的单链dna杂交 可能形成杂合双链区和游离的单链区 答案 1 反转录poly a 2 未杂交的32p标记的单链dnacdna 3 专门化pcr 4 dna分子中含有内含子 非编码区等序列 mrna分子中没有互补的碱基序列 仍然为两条游离的单链 所以出现游离单链区 dna分子中含有外显子序列 mrna中具有互补的碱基序列 互补碱基序列结合在一起 形成杂合双链区 考点二基因工程的应用和蛋白质工程 必备知识回顾 1 植物基因工程的应用领域 1 提高农作物的 2 提高农作物抗虫 抗病能力减少 的使用 降低生产成本 减少环境污染 降低对人体健康的危害 抗逆能力 化学农药 3 改良 能获得用常规育种方法很难培育出的 4 利用植物 等 农作物的品质 抗病毒新品种 生产药物 2 动物基因工程 1 提高动物生长速度 改善畜产品的品质 用转基因动物生产药物 用转基因动物作 的供体 2 乳腺生物反应器 药用蛋白基因和 基因的启动子等调控组件重组在一起 器官移植 乳腺蛋白 3 基因工程药品 1 受体细胞 多为 原因是其 2 方式 利用基因工程培育 来生产药品 3 成果 利用 工程菌 可生产细胞因子 抗体 疫苗 激素等 原核细胞 繁殖快 多 为单细胞 遗传物质相对较少 工程菌 4 基因治疗 1 概念 把 导入病人体内 使该基因的表达产物发挥功能 达到治疗疾病的目的 2 类型 体外基因治疗和 3 实质 正常基因的表达掩盖病变基因的表达 达到治疗疾病的目的 正常基因 体内基因治疗 4 成果 将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的 中 治疗复合型免疫缺陷症 淋巴细胞 5 蛋白质工程 基 因合成 新 的蛋白质 蛋白质结构 脱氧核苷酸序列 特别提醒 基因工程与蛋白质工程的关系 1 蛋白质工程的起点是预测蛋白质的功能 实质是通过改造相应的基因达到对蛋白质进行改造的目的 2 基因工程的起点是目的基因 实质是基因重组 3 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 4 蛋白质工程获得的目的基因 需要通过基因工程获得预测蛋白质 核心素养提升 典例示范 2017 全国卷 几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分 几丁质酶可催化几丁质水解 通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内 可增强其抗真菌病的能力 回答下列问题 1 在进行基因工程操作时 若要从植物体中提取几丁质酶的mrna 常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料 原因是 提取rna时 提取液中需添加rna酶抑制剂 其目的是 2 以mrna为材料可以获得cdna 其原理是 3 若要使目的基因在受体细胞中表达 需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞 原因是 答出两点即可 4 当几丁质酶基因和质粒载体连接时 dna连接酶催化形成的化学键是 5 若获得的转基因植株 几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中 抗真菌病的能力没有提高 根据中心法则分析 其可能的原因是 素养解读 本题主要考查的核心素养是科学思维和科学探究 具体表现在三个角度 解析 1 嫩叶相对于老叶 细胞壁较薄 较易破碎 容易提取几丁质酶的mrna 由于rna酶可降解rna 提取rna时 提取液中应添加rna酶抑制剂 以防止所提取的rna降解 2 以mrna为模板 4种脱氧核苷酸为原料 在逆转录酶的作用下 按照碱基互补配对原则 mrna可通过逆转录合成cdna 3 目的基因中缺乏表达所需要的复制原点 启动子等 而质粒载体中含有 为了使目的基因在受体细胞中表达 应将目的基因与质粒载体形成重组质粒 导入受体细胞 4 dna连接酶可将同种限制酶切割产生的末端连接起来 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 5 几丁质酶基因整合到植物基因组中 但植物抗真菌病的能力没有提高 说明几丁质酶基因在植物细胞中未表达 依据中心法则可知 基因表达包括转录和翻译两个过程 可能是目的基因的转录或翻译过程异常导致目的基因在受体细胞中未表达 进而导致植物抗真菌病的能力没有提高 答案 1 嫩叶组织细胞易破碎防止rna降解 2 在逆转录酶的作用下 以mrna为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cdna 3 目的基因无复制原点 目的基因无表达所需的启动子 4 磷酸二酯键 5 目的基因的转录或翻译异常 母题变式 变式1基因文库的构建在进行基因工程操作时 从植物细胞中提取mrna通过 产生 与载体连接后导入受体菌中 得到 文库 反转录 dna片段 cdna 变式2目的基因的检测和鉴定几丁质酶基因是否整合到植物的基因组中并成功表达 首先需要通过 技术确定该植物的染色体dna上是否插入了几丁质酶基因 最后需要通过 来进行个体水平的检测 dna分子杂交 接种 真菌 高考角度全练 角度一基因工程的应用1 2014 全国卷 植物甲具有极强的耐旱性 其耐旱性与某个基因有关 若从该植物中获得该耐旱基因 并将其转移到耐旱性低的植物乙中 有可能提高后者的耐旱性 回答下列问题 1 理论上 基因组文库含有生物的 基因 而cdna文库含有生物的 基因 2 若要从植物甲中获得耐旱基因 可首先建立该植物的基因组文库 再从中 出所需的耐旱基因 3 将耐旱基因导入农杆菌 并通过农杆菌转化法将其导入植物 的体细胞中 经过一系列的过程得到再生植株 要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达 应检测此再生植株中该基因的 如果检测结果呈阳性 再在田间试验中检测植株的 是否得到提高 4 假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交 子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3 1时 则可推测该耐旱基因整合到了 填 同源染色体的一条上 或 同源染色体的两条上 解题指南 1 题干关键词 自交 子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3 1 2 关键知识 基因文库类型 基因工程操作流程 解析 本题考查基因工程的相关知识 1 基因文库包括基因组文库和cdna文库 基因组文库包含生物基因组的全部基因 cdna文库是以mrna反转录后构建的 只含有已经表达的基因 并不是所有基因都会表达 即部分基因 2 从基因文库中获取目的基因需要进行筛选 3 要提高植物乙的耐旱性 需要利用农杆菌转化法将耐旱基因导入植物乙的体细胞中 要检测目的基因 耐旱基因 是否表达应该用抗原抗体杂交法检测目的基因 耐旱基因 的表达产物 即耐旱的相关蛋白质 个体水平检测可以通过田间试验 观察检测其耐旱情况 4 如果耐旱基因整合到同源染色体的一条上 则转基因植株的基因型可以用a 表示 a表示耐旱基因 表示另一条染色体上没有相应的基因 a 自交后代基因型为aa a 1 2 1 所以耐旱 不耐旱 3 1 与题意相符 如果耐旱基因整合到同源染色体的两条上 则子代将全部表现耐旱 不会出现性状分离 答案 1 全部部分 2 筛选 3 乙表达产物耐旱性 4 同源染色体的一条上 2 2018 赤峰模拟 2015年 屠呦呦因发现青蒿素治疗疟疾的新疗法获得诺贝尔生理学或医学奖 工业上青蒿素一般从青蒿植株中提取 产量低 价格高 基因工程及细胞工程等为培育出高青蒿素含量的青蒿提供了思路 科学家先通过紫外线处理大量青蒿幼苗后 偶然发现一株高产植株 通过基因测序发现该高 产植株控制青蒿素合成相关的一种关键酶的基因发生了突变 1 如果用青蒿某个时期mrna反转录产生的双链cdna进行pcr扩增 进行了30个循环后 理论上可以产生约为 个dna分子 该双链与载体连接后储存在一个受体菌群中 这个受体菌群就叫青蒿的 获得的cdna与青蒿细胞中该基因碱基序列 填 相同 或 不同 2 将获得的突变基因导入普通青蒿之前 先构建基因表达载体 图1 2中箭头表示相关限制酶的酶切位点 请回答 用图中的质粒和外源dna构建重组质粒 不能使用sma 切割 原因是 构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子 启动子是 识别结合的位点 3 检测目的基因是否表达出相应蛋白质 应采取 技术 目的基因导入组织细胞后 通过 技术培育出青蒿幼苗 解析 1 如果用青蒿某个时期mrna反转录产生的双链cdna片段进行pcr扩增 进行了30个循环后 由于pcr技术的原理是dna的双链复制 理论上可以产生约为230个dna分子 该双链与载体连接后储存在一个受体菌群中 这个受体菌群就叫青蒿的cdna文库 或部分基因文库 获得的cdna与青蒿细胞中该基因碱基序列不同 2 由于sma 会破坏质粒的抗性基因及外源dna中的目的基因 用图中的质粒和外源dna构建重组质粒时不能使用sma 切割 构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子 启动子是rna聚合酶识别结合位点 3 检测目的基因是否表达出相应蛋白质 应采取抗原 抗体杂交技术 目的基因导入组织细胞后 通过植物组织培养技术培育出青蒿幼苗 答案 1 230cdna文库 或部分基因文库 不同 2 sma 会破坏质粒的抗性基因及外源dna中的目的基因rna聚合酶 3 抗原 抗体杂交植物组织培养 角度二蛋白质工程3 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 解题指南 题干关键信息 遗传信息在不同分子之间的流动 解析 本题考查蛋白质工程和中心法则的相关内容 1 蛋白质p1是由蛋白质p改变了两个氨基酸序列得到的 故若要改变蛋白质的功能 可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造 2 p1基因可以在p基因的基础上经修饰改造而成 也可以根据氨基酸序列用化学方法合成 中心法则的内容为 包括dna的复制 rna的复制 遗传信息由dna rna 由rna dna 由rna 蛋白质五个过程 3 蛋白质工程的基本途径是 从预期的蛋白质功能出发 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 基因 该基因表达后得到相应蛋白质 蛋白质是否符合我们的设计要求 还需要进一步对蛋白质的生物功能进行检测与鉴定 答案 1 氨基酸序列 或结构 2 pp1dna和rna 或遗传物质 dna rna rna dna 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 加固训练 1 利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术 该技术生产的药用蛋白具有表达效率高 成本低 安全性高 易于分离纯化的优点 可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶 等医药产品 造福人类健康 下图为利用生物技术获得这一生物新品种和抗虫棉的过程 据图回答 1 在基因工程中 a表示 如果直接从苏云金芽孢杆菌中获得抗虫基因 过程使用的酶的功能特点是 b表示 2 在研究过程中 研究人员首先从相关基因组中获取了目的基因 并采用 技术对目的基因进行了扩增 然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体 在重组载体的构建过程中需要的工具酶有 3 将目的基因导入受体细胞 在 过程中一般采用 在 过程中