202X届高考生物一轮复习3.1基因工程课件（选修）

1、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及操作程序考点一基因工程的工具及操作程序 【核心知识核心知识突破突破】1.DNA1.DNA重组技术的基本工具：重组技术的基本工具：(1)(1)限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶( (简称：限制酶简称：限制酶) )。来源：主要是从来源：主要是从_生物中分离纯化出来。生物中分离纯化出来。原核原核作用：识别特定的作用：识别特定的_并切开特定部位的两并切开特定部位的两个核苷酸之间的个核苷酸之间的_。结果：产生结果：产生_或平末端。或平末端。核苷酸序列核苷酸序列磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端黏性末端(2)DNA(2)DNA连接酶。连接酶。作用：将

2、限制酶切割下来的作用：将限制酶切割下来的DNADNA片段片段_。拼接成新的拼接成新的DNADNA分子分子类型：类型：常用常用类型类型E Ecolicoli DNA DNA连接酶连接酶T T4 4 DNA DNA连接酶连接酶来源来源_T T4 4噬菌体噬菌体功能功能只只“缝合缝合”_“缝合缝合”黏性末端和平黏性末端和平末端，连接末端，连接_末端末端的效率更高的效率更高大肠杆菌大肠杆菌黏性末黏性末端端黏性黏性磷酸磷酸二酯键二酯键(3)(3)载体。载体。种类。种类。a.a.常用载体：质粒，为细菌拟核之外常用载体：质粒，为细菌拟核之外_。b.b.其他载体：其他载体：噬菌体的衍生物、噬菌体的衍生物、_等

3、。等。小型环状小型环状DNADNA分分子子动植物病毒动植物病毒特点和意义：特点和意义：特点特点意义意义稳定并能复制稳定并能复制使目的基因稳定存在并使目的基因稳定存在并复制复制有有_限制酶限制酶切割位点切割位点可携带多个或多种外源可携带多个或多种外源基因基因具有特殊的具有特殊的_基因基因便于重组便于重组DNADNA的鉴定和选的鉴定和选择择一个至多个一个至多个标记标记作用：携带外源作用：携带外源DNADNA片段进入受体细胞。片段进入受体细胞。2.2.基因工程的操作程序：基因工程的操作程序：(1)(1)目的基因的获取。目的基因的获取。目的基因：主要是指目的基因：主要是指_的基因，还指一的基因，还指一

4、些具有些具有_的因子。的因子。编码蛋白质编码蛋白质调控作用调控作用三种获取方法：三种获取方法：(2)(2)基因表达载体的构建基因表达载体的构建核心步骤。核心步骤。基因表达载体的组成：基因表达载体的组成：基因表达载体的构建过程：基因表达载体的构建过程：(3)(3)将目的基因导入受体细胞。将目的基因导入受体细胞。转化含义：转化含义：_进入受体细胞内，并且在受体进入受体细胞内，并且在受体细胞内细胞内_和和_的过程。的过程。目的基因目的基因维持稳定维持稳定表达表达转化方法：转化方法：生物类型生物类型植物植物动物动物微生物微生物受体细胞受体细胞体细胞体细胞_大肠杆菌或大肠杆菌或酵母菌等酵母菌等常用方法常

5、用方法_、基因枪、基因枪法、花粉管通法、花粉管通道法道法_受精卵受精卵农杆菌转化农杆菌转化法法显微注显微注射技术射技术感受态细胞法感受态细胞法(4)(4)目的基因的检测和鉴定：目的基因的检测和鉴定：3.3.选修选修3 P6“3 P6“寻根问底寻根问底”：DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶作聚合酶作用不同，前者用于连接用不同，前者用于连接DNADNA片段，后者用于连接单个脱片段，后者用于连接单个脱氧核苷酸。氧核苷酸。【微点警示微点警示】关于基因工程的四个常考点关于基因工程的四个常考点(1)PCR(1)PCR技术不仅可以用于扩增目的基因，也可以用于技术不仅可以用于扩增目的基因，也可以用

6、于获取目的基因，前提是目的基因两端的部分碱基序列获取目的基因，前提是目的基因两端的部分碱基序列已知。已知。(2)(2)启动子启动子(DNA(DNA片段片段)起始密码子起始密码子(RNA)(RNA)；终止子；终止子(DNA(DNA片段片段)终止密码子终止密码子(RNA)(RNA)。(3)(3)构建基因表达载体一般用同种限制酶切割载体和目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。基因自身连接。(4)(4)将目的基因导入受体细胞过程没有碱基互补配对现将目的基因导入受体细胞过程没有碱基互补配对现

7、象，其余三步都有碱基互补配对现象。象，其余三步都有碱基互补配对现象。【秒判正误秒判正误】1.1.目的基因就是指编码蛋白质的基因。目的基因就是指编码蛋白质的基因。( )( )分析：分析：目的基因大多是编码蛋白质的基因，少数是具目的基因大多是编码蛋白质的基因，少数是具有调控作用的因子，如启动子、终止子等。有调控作用的因子，如启动子、终止子等。2.2.用用PCRPCR方法扩增目的基因时需要设计两种引物。方法扩增目的基因时需要设计两种引物。( )( )分析：分析：用用PCRPCR方法扩增目的基因时需要设计两种引物，方法扩增目的基因时需要设计两种引物，分别和目的基因两条单链的一端结合。分别和目的基因两条

8、单链的一端结合。3.3.检测目的基因是否成功表达可用抗原检测目的基因是否成功表达可用抗原抗体杂交技抗体杂交技术。术。 ( )( )分析：分析：目的基因成功表达的含义一般是指合成了特定目的基因成功表达的含义一般是指合成了特定的蛋白质，可以用特定的抗体进行抗原的蛋白质，可以用特定的抗体进行抗原抗体杂交，抗体杂交，检测是否出现杂交带。检测是否出现杂交带。4.4.应用应用DNADNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其是否完成表达。目的基因的存在及其是否完成表达。( )( )分析：分析：应用应用DNADNA探针技术可以检测转基因抗冻番茄植株探针

9、技术可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在以及是否转录，但不能确定目的基中目的基因的存在以及是否转录，但不能确定目的基因是否指导合成了抗冻蛋白。因是否指导合成了抗冻蛋白。【命题案例命题案例研析研析】【典例典例】(2018(2018全国卷全国卷)回答下列问题：回答下列问题：(1)(1)博耶博耶(H.Boyer)(H.Boyer)和科恩和科恩(S.Cohen)(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体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，还证明了达。该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了_(

10、_(答出两点即答出两点即可可) )。(2)(2)体外重组的质粒可通过体外重组的质粒可通过CaCa2+2+参与的参与的_方法方法导入大肠杆菌细胞；而体外重组的噬菌体导入大肠杆菌细胞；而体外重组的噬菌体DNADNA通常需与通常需与_组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的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方法将重组的噬菌体DNADNA导入宿主细胞，在细菌、心肌导入宿主细胞，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细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是_。(3)(3)真核生物基因真核生物基因( (目的基因目的基因) )在大肠杆菌细胞内表达时，在大肠杆菌细胞内表达

11、时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用在实验中应选用_的大肠杆菌作为受体的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加_的抑制剂。的抑制剂。【审答技巧审答技巧】(1)(1)根据噬菌体的结构和特性判断载体的构建和受体细根据噬菌体的结构和特性判断载体的构建和受体细胞的选择：胞的选择：噬菌体结构：一般包含蛋白质外壳和噬菌体结构：一般包含蛋白质外壳和DNADNA两部分，蛋两部分，蛋白质外壳对其侵染有重要作用。白质外壳对其侵染有重要作用。噬菌体特性：专一侵染细菌。噬菌体特性：专一侵染细菌。(2

12、)(2)根据酶的专一性选择受体细胞和蛋白质纯化方法：根据酶的专一性选择受体细胞和蛋白质纯化方法：蛋白质在蛋白酶的催化下降解，因此应考虑选择没有蛋白质在蛋白酶的催化下降解，因此应考虑选择没有该酶的受体细胞，提纯蛋白质时应抑制该酶的生物活该酶的受体细胞，提纯蛋白质时应抑制该酶的生物活性。性。【解析解析】(1)(1)体外重组的质粒进入受体细胞才能使子代体外重组的质粒进入受体细胞才能使子代细胞具有目的基因，故体外重组的质粒，必须可以进细胞具有目的基因，故体外重组的质粒，必须可以进入受体细胞。目的基因是具有遗传效应的入受体细胞。目的基因是具有遗传效应的DNADNA片段，必片段，必须可在原核细胞中表达才能

13、使受体细胞获得新性状。须可在原核细胞中表达才能使受体细胞获得新性状。(2)(2)外源基因导入大肠杆菌受体细胞的常用方法是先用外源基因导入大肠杆菌受体细胞的常用方法是先用CaCa2+2+处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，然后让重处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，然后让重组表达载体组表达载体DNADNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定温度下促进感受态细胞吸收在一定温度下促进感受态细胞吸收DNADNA分子，完成转化分子，完成转化过程。噬菌体属于专门侵染细菌的病毒，而心肌细胞过程。噬菌体属于专门侵染细菌的病毒，而心肌细胞和叶肉细胞均属于真核细胞，故可作为重组噬

14、菌体宿和叶肉细胞均属于真核细胞，故可作为重组噬菌体宿主细胞的是细菌。主细胞的是细菌。(3)(3)由于大肠杆菌细胞内含有可以分解目的基因表达的由于大肠杆菌细胞内含有可以分解目的基因表达的蛋白质的酶，故实验中需要选用蛋白酶缺陷型的大肠蛋白质的酶，故实验中需要选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌，蛋白质纯化时需要抑制蛋白酶的活性。杆菌，蛋白质纯化时需要抑制蛋白酶的活性。答案：答案：(1)(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生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物基因可在原核细胞中表达(2)(2)转化外壳蛋白转化外壳蛋白( (或噬菌体蛋白或噬菌体蛋白) )细菌细菌(3)(3)蛋白

15、酶缺陷型蛋白酶蛋白酶缺陷型蛋白酶【高考长句应答特训高考长句应答特训】(1)(1)非洲爪蟾核糖体蛋白基因可以与质粒重组，并在大非洲爪蟾核糖体蛋白基因可以与质粒重组，并在大肠杆菌细胞中表达，其遗传学基础是什么？肠杆菌细胞中表达，其遗传学基础是什么？提示：提示：非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒均具有相同的非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒均具有相同的组成单位和双螺旋结构，且不同生物的密码子相同。组成单位和双螺旋结构，且不同生物的密码子相同。(2)(2)噬菌体专一性侵染大肠杆菌，从细胞结构角度解释，噬菌体专一性侵染大肠杆菌，从细胞结构角度解释，可能的原因是什么？可能的原因是什么？提示：提示：噬菌体可识别并结合大

16、肠杆菌细胞表面特定蛋噬菌体可识别并结合大肠杆菌细胞表面特定蛋白质。白质。【考点题组考点题组诊断诊断】角度一基因工程的工具角度一基因工程的工具1.(20161.(2016全国卷全国卷)某一质粒载体如图所示，外源某一质粒载体如图所示，外源DNADNA插入插入AmpAmpr r或或TetTetr r中会导致相应的基因失活中会导致相应的基因失活( (AmpAmpr r表示氨表示氨苄青霉素抗性基因，苄青霉素抗性基因，TetTetr r表示四环素抗性基因表示四环素抗性基因) )。有人。有人将此质粒载体用将此质粒载体用BamBamHH酶切后，与用酶切后，与用BamBamHH酶切获得酶切获得的目的基因混合，加

17、入的目的基因混合，加入DNADNA连接酶进行连接反应，用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，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：了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：世纪金榜导学号世纪金榜导学号(1)(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有有_(_(答出两点即可答

18、出两点即可) )。而作为基。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。子和终止子。(2)(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述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，其原因是因的细胞是不能区分的，其原因是_；并且并且_和和_的细胞也是不能区的细胞也是不能区分的，其原因是分的，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

19、单菌落，还需使用含有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。的固体培养基。(3)(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其其DNADNA复制所需的原料来自复制所需的原料来自_。【解题指南解题指南】解答本题的关键有两点：解答本题的关键有两点：(1)(1)理解基因工程中载体应具备的条件及意义。理解基因工程中载体应具备的条件及意义。(2)(2)明确标记基因在目的基因检测与鉴定中的作用。明确标记基因在目的基因检测与鉴定中的作用。【解析解析】本题考查基因工程的相关知识。本题考查基因工程的相关知识。(1)(1)质粒被选用为基因工程的载体

20、是因为：具有一个或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；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。对宿主细胞无害。(2)(2)未转化的和仅含环状目的基因的细胞都不能在含有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

21、抗性基因上，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。的大肠杆菌。(3)(3)噬菌体营寄生生活，能利用宿主细胞内的原料和场噬菌体营寄生生活，能利用宿主细胞内的原料和场所进行自身所进行自身DNADNA的复制和蛋白质的合成。的复制和蛋白质的合成。答案：答案：(1)(1)能自我复制、具有标记基因能自我复制、具有标

22、记基因(2)(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上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均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒组质粒( (或含有重组质粒或含有重组质粒) )二者均含有氨苄青霉素抗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性基因，在该培养基上均能生长四环素(3)(3)受体细胞受体细胞2.(20172.(2017全国卷全国卷)真核生物基因中通常有内含子，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有的切除

23、内含子对应的RNARNA序列的机制。已知在人体中序列的机制。已知在人体中基因基因A(A(有内含子有内含子) )可以表达出某种特定蛋白可以表达出某种特定蛋白( (简称蛋白简称蛋白A)A)。回答下列问题：。回答下列问题：(1)(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因某同学从人的基因组文库中获得了基因A A，以大肠，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A A，其原因是，其原因是_。(2)(2)若用家蚕作为表达基因若用家蚕作为表达基因A A的受体，在噬菌体和昆虫的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用病毒两种载体中，不选用_作为载体，作为载体，其原因是其原因是_。(3)(

24、3)若要高效地获得蛋白若要高效地获得蛋白A A，可选用大肠杆菌作为受体。，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_(_(答出两点即可答出两点即可) )等优点。等优点。(4)(4)若要检测基因若要检测基因A A是否翻译出蛋白是否翻译出蛋白A A，可用的检测物质，可用的检测物质是是_(_(填填“蛋白蛋白A A的基因的基因”或或“蛋白蛋白A A的抗体的抗体”) )。(5)(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNADNA是遗是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导。传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先

25、导。如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，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，这一启示是那么，这一启示是_。【解析解析】本题主要考查了基因工程的相关知识。本题主要考查了基因工程的相关知识。(1)(1)人体基因人体基因A A有内含子，将获得的基因有内含子，将获得的基因A A导入大肠杆菌导入大肠杆菌中，经过转录得到含有内含子的中，经过转录得到含有内含子的mRNAmRNA，因为大肠杆菌，因为大肠杆菌没有真核生物所具有的切除内含子对应的没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNARNA序列的机序列的机制。内含子部分对应的制。内含子部分对应的mRNAmRNA序列阻断了蛋白序列阻

26、断了蛋白A A的合成。的合成。(2)(2)若用家蚕作为表达基因若用家蚕作为表达基因A A的受体，选用昆虫病毒作的受体，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。细胞是细菌，噬菌体不能侵染家蚕。(3)(3)大肠杆菌是原核生物，原核生物作为受体细胞，有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。以下优点：结构简单、繁殖速度快、容易培养等。(4)(4)要检测基因要检测基因A A是否翻译出蛋白是否翻译出蛋白A A，最准确的方法是利，最准确的方法是利用蛋白用蛋白A

27、A的抗体，因抗体具有特异性，一种抗体只能与的抗体，因抗体具有特异性，一种抗体只能与特定的蛋白质结合，可根据与蛋白特定的蛋白质结合，可根据与蛋白A A抗体的杂交情况来抗体的杂交情况来判断是否合成了蛋白判断是否合成了蛋白A A。(5)(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中将一种生物个艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中将一种生物个体的体的DNADNA转移到了另一种生物个体中，并表达合成了相转移到了另一种生物个体中，并表达合成了相应的蛋白质。应的蛋白质。答案：答案：(1)(1)基因基因A A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的录产物中与内含子对应的RNA

28、RNA序列不能被切除，无法表序列不能被切除，无法表达出蛋白达出蛋白A A(2)(2)噬菌体噬菌体的宿主是细菌，而不噬菌体噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕是家蚕(3)(3)繁殖快，容易培养繁殖快，容易培养(4)(4)蛋白蛋白A A的抗体的抗体(5)DNA(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体可以从一种生物个体转移到另一种生物个体角度二基因工程的操作程序角度二基因工程的操作程序3.(3.(金榜原创预测金榜原创预测) )为了增加菊花花色类型，研究者从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其他植物中克隆出花色基因C(C(图图1)1)，拟将其与质粒，拟将其与质粒( (图图2)2

29、)重组，再借助农杆菌导入菊花中。重组，再借助农杆菌导入菊花中。世纪金榜导世纪金榜导学号学号(1)(1)通过通过PCRPCR技术，可从其他植物中克隆出花色基因技术，可从其他植物中克隆出花色基因C C，实现该目的的前提是实现该目的的前提是_，以便合成，以便合成两种引物。该过程与细胞内两种引物。该过程与细胞内DNADNA复制的不同之处在于复制的不同之处在于_(_(答出两点即可答出两点即可) )。经过经过_次复制，可出现两条次复制，可出现两条DNADNA单链等长的基因单链等长的基因C C。(2)(2)在含潮霉素抗性基因的培养基上，能够正常分裂、在含潮霉素抗性基因的培养基上，能够正常分裂、生长的农杆菌不

30、一定符合实验要求，原因是生长的农杆菌不一定符合实验要求，原因是_。(3)(3)为使基因为使基因C C整合到菊花染色体上，应使基因整合到菊花染色体上，应使基因C C插入质插入质粒的粒的_区段，该区段的特点是区段，该区段的特点是_。(4)(4)用分子杂交方法检测基因用分子杂交方法检测基因C C是否整合到菊花染色体是否整合到菊花染色体上，所用的探针是上，所用的探针是_。用抗原。用抗原抗体杂抗体杂交法检测基因交法检测基因C C是否成功表达，基因是否成功表达，基因C C指导合成的蛋白指导合成的蛋白质应作为质应作为_。【解析解析】(1)(1)实现实现PCRPCR技术的前提是已知目的基因两端技术的前提是已知

31、目的基因两端的碱基序列，以便合成两种引物，分别与目的基因两的碱基序列，以便合成两种引物，分别与目的基因两条单链结合。条单链结合。PCRPCR扩增不需要解旋酶，通过加热使双链扩增不需要解旋酶，通过加热使双链DNADNA解旋，但需要热稳定性解旋，但需要热稳定性DNADNA聚合酶。经过一次复制，聚合酶。经过一次复制，可得到两个只含一种引物，且一端等长的可得到两个只含一种引物，且一端等长的DNADNA分子，经分子，经过两次复制，可得到含有两种引物，但两条链不等长过两次复制，可得到含有两种引物，但两条链不等长的的DNADNA分子，经过三次复制，才可以得到两条链等长的分子，经过三次复制，才可以得到两条链等

32、长的DNADNA分子。分子。(2)(2)含有重组质粒或普通质粒的农杆菌均含有潮霉素抗含有重组质粒或普通质粒的农杆菌均含有潮霉素抗性基因，均可以在含有潮霉素的培养基上分裂、生长。性基因，均可以在含有潮霉素的培养基上分裂、生长。(3)(3)质粒中的质粒中的T-DNAT-DNA区段可转移至受体细胞并且整合到区段可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体的受体细胞染色体的DNADNA上，因此目的基因应插入该位置。上，因此目的基因应插入该位置。(4)(4)用分子杂交方法检测基因用分子杂交方法检测基因C C是否整合到菊花染色体是否整合到菊花染色体上，所用的探针是放射性或荧光标记的基因上，所用的探针是放射性或

33、荧光标记的基因C C单链。用单链。用抗原抗原抗体杂交法检测基因抗体杂交法检测基因C C是否成功表达，基因是否成功表达，基因C C指指导合成的蛋白质应作为抗原，用特定的抗体去检测。导合成的蛋白质应作为抗原，用特定的抗体去检测。答案：答案：(1)(1)目的基因两端的碱基序列已知不需要解旋目的基因两端的碱基序列已知不需要解旋酶，需要热稳定性酶，需要热稳定性DNADNA聚合酶聚合酶3 3(2)(2)普通质粒也含有潮霉素抗性基因普通质粒也含有潮霉素抗性基因(3)T-DNA(3)T-DNA可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体的色体的DNADNA上上(4)(4)放射性

34、或荧光标记的基因放射性或荧光标记的基因C C单链抗原单链抗原【知识总结知识总结】生物体内生物体内DNADNA复制与复制与PCRPCR技术的比较技术的比较体内体内DNADNA复制复制PCRPCR技术技术解旋解旋在解旋酶作用下，在解旋酶作用下，细胞提供能量，细胞提供能量，部分解开部分解开加热至加热至90 90 以上，双以上，双链全部解开，不需要链全部解开，不需要解旋酶解旋酶引物引物一小段一小段RNARNA可以是可以是RNARNA或单链或单链DNADNA分子片段分子片段体内体内DNADNA复制复制PCRPCR技术技术合成子链合成子链在引物基础上，在引物基础上，一条链连续合成，一条链连续合成，另一条链

35、不连续另一条链不连续合成合成分别从两条链的引物分别从两条链的引物端开始，都是连续合端开始，都是连续合成，控制温度成，控制温度72 72 特点特点边解旋边复制，边解旋边复制，半保留复制半保留复制体外迅速扩增体外迅速扩增体内体内DNADNA复制复制PCRPCR技术技术TaqTaq DNA DNA聚合酶聚合酶不需要不需要需要需要相同点相同点生物体内的生物体内的DNADNA复制和复制和PCRPCR体外体外DNADNA扩增都扩增都需要模板、四种脱氧核苷酸，且都需要需要模板、四种脱氧核苷酸，且都需要在一定的缓冲溶液中进行在一定的缓冲溶液中进行【方法技巧方法技巧】限制酶的选择技巧限制酶的选择技巧(1)(1)

36、根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类。种类。应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶，如图应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择甲可选择PstPst。不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶，如不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择图甲不能选择SmaSma。为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也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，如图甲也可选择用可选择用PstPst和和EcoEcoRR两种限制酶两种限制酶( (但

37、要确保质粒上但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点也有这两种酶的切割位点) )。(2)(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类。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。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，如图乙中限制酶限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶SmaSma 会破坏标记基因；如果所选酶的切割位点不是一个，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

38、的片段含复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。自主复制。【加固训练加固训练】1.1.科学家通过利用科学家通过利用PCRPCR定点突变技术改造定点突变技术改造RubiscoRubisco酶基酶基因，提高了光合作用过程中因，提高了光合作用过程中RubiscoRubisco酶对酶对COCO2 2的亲和力，的亲和力，从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题：题：(1)PCR(1)PCR过程所依据的原理是过程所依据的原理是_，利用，利用PC

39、RPCR技术扩技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸增目的基因的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序列，以便根据这一序列合成_；扩增过程需要；扩增过程需要加入加入_酶。酶。(2)(2)启动子是一段有特殊结构的启动子是一段有特殊结构的DNADNA片段，其作用是片段，其作用是_。目的基因能在不同生物体内正常表达原来的蛋白质，目的基因能在不同生物体内正常表达原来的蛋白质，说明整个生物界说明整个生物界_。PCRPCR定点突变技术属定点突变技术属于于_的范畴。的范畴。(3)(3)可利用定点突变的可利用定点突变的DNADNA构建基因表达载体。常用构建基因表达载体。常

40、用_法将基因表达载体导入植物细胞，还需用到植法将基因表达载体导入植物细胞，还需用到植物细胞工程中的物细胞工程中的_技术来最终获得转基因植物。技术来最终获得转基因植物。【解析解析】(1)PCR(1)PCR依据的原理是依据的原理是DNADNA双链复制，在用双链复制，在用PCRPCR技术扩增目的基因前要依据一段已知目的基因的脱氧技术扩增目的基因前要依据一段已知目的基因的脱氧核苷酸序列合成引物；扩增过程需要加入耐高温的核苷酸序列合成引物；扩增过程需要加入耐高温的DNADNA聚合聚合( (或或TaqTaqDNADNA聚合聚合) )酶。酶。(2)(2)启动子是启动子是RNARNA聚合酶识别聚合酶识别和结合

41、的部位，可驱动基因转录出和结合的部位，可驱动基因转录出mRNAmRNA；因生物界共；因生物界共用一套遗传密用一套遗传密 码，所以目的基因可以在不同细胞内表码，所以目的基因可以在不同细胞内表达合成相同蛋白质。达合成相同蛋白质。(3)(3)常用农杆菌转化法将基因表达常用农杆菌转化法将基因表达载体导入植物细胞，借助于植物组织培养技术，获得载体导入植物细胞，借助于植物组织培养技术，获得转基因植物。转基因植物。答案：答案：(1)DNA(1)DNA双链复制引物耐高温的双链复制引物耐高温的DNADNA聚合聚合( (或或TaqTaqDNADNA聚合聚合) )(2)RNA(2)RNA聚合酶识别和结合的部位，可驱

42、动基因转录出聚合酶识别和结合的部位，可驱动基因转录出mRNAmRNA共用一套密码子蛋白质工程共用一套密码子蛋白质工程(3)(3)农杆菌转化植物组织培养农杆菌转化植物组织培养2.(20192.(2019烟台模拟烟台模拟) )凝乳酶能够使乳汁中的蛋白质凝凝乳酶能够使乳汁中的蛋白质凝聚形成奶酪，主要来源为未断奶的小牛胃黏膜。随着聚形成奶酪，主要来源为未断奶的小牛胃黏膜。随着社会发展，传统来源的凝乳酶已不能满足生产需要。社会发展，传统来源的凝乳酶已不能满足生产需要。研究人员利用研究人员利用PCRPCR技术扩增了目的基因，并培育了能合技术扩增了目的基因，并培育了能合成凝乳酶的转基因酵母菌，从而获得足够的

43、凝乳酶。成凝乳酶的转基因酵母菌，从而获得足够的凝乳酶。回答下列问题：回答下列问题：(1)(1)利用利用PCRPCR技术扩增目的基因的前提条件是要有技术扩增目的基因的前提条件是要有_用来合成引物。用来合成引物。PCRPCR反应体系的主要成分应反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液包含：扩增缓冲液( (含含ATPATP和和MgMg2+2+) )、4 4种脱氧核糖核苷种脱氧核糖核苷酸、模板酸、模板DNADNA、引物和、引物和_。(2)(2)利用利用PCRPCR技术扩增目的基因后需要构建基因表达载技术扩增目的基因后需要构建基因表达载体，其目的是体，其目的是_。构建的基因表达载体中通常含有标记基因，。构建

44、的基因表达载体中通常含有标记基因，其作用是其作用是_。(3)(3)分子水平上检测目的基因是否成功导入酵母菌的方分子水平上检测目的基因是否成功导入酵母菌的方法是法是_。(4)(4)工业生产过程中，使用酵母菌作为受体，而不选用工业生产过程中，使用酵母菌作为受体，而不选用大肠杆菌的原因是大肠杆菌的原因是_。【解析解析】(1)(1)利用利用PCRPCR技术扩增目的基因的前提条件是技术扩增目的基因的前提条件是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一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。利用序列合成引物。利用PCRPCR扩增目的基因的过程由高温变扩增目的基因的过程由高温变性性(

45、90(9095 )95 )、低温复性、低温复性(55(5560 )60 )、适温延伸、适温延伸(70(7075 )75 )三个步骤构成一个循环，在扩增过程中离三个步骤构成一个循环，在扩增过程中离不开不开TaqTaq酶酶( (热稳定性热稳定性DNADNA聚合酶聚合酶) )的催化。的催化。(2)(2)基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心，其目的是：使目的基因在受体细是基因工程的核心，其目的是：使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给下一代，同时使目的基因能够胞中稳定存在并遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。基因表达载体的

46、组成包括目的基因、表达和发挥作用。基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等，其中标记基因的作用启动子、终止子、标记基因等，其中标记基因的作用是鉴定受体细胞是否含有目的基因。是鉴定受体细胞是否含有目的基因。(3)(3)在分子水平上，检测目的基因是否成功导入酵母菌在分子水平上，检测目的基因是否成功导入酵母菌细胞的基因组中，可采用细胞的基因组中，可采用DNADNA分子杂交技术。分子杂交技术。(4)(4)凝乳酶属于分泌蛋白，在核糖体中合成后，需要内凝乳酶属于分泌蛋白，在核糖体中合成后，需要内质网和高尔基体对其进行加工和修饰后，才具有生物质网和高尔基体对其进行加工和修饰后，才具有生物活

47、性，而大肠杆菌是原核生物，不含内质网和高尔基活性，而大肠杆菌是原核生物，不含内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工和修饰，因此在工业生产体，不能对蛋白质进行加工和修饰，因此在工业生产过程中，不能选用大肠杆菌作为受体细胞。过程中，不能选用大肠杆菌作为受体细胞。答案：答案：(1)(1)一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列TaqTaq DNA DNA 聚合酶聚合酶( (TaqTaq 酶、热稳定性酶、热稳定性 DNA DNA 聚合酶聚合酶) )(2)(2)使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给下一代，使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用鉴定

48、受体细胞同时使目的基因能够表达和发挥作用鉴定受体细胞是否含有目的基因是否含有目的基因(3)DNA (3)DNA 分子杂交分子杂交(4)(4)大肠杆菌不含内质网和高尔基体，不能对蛋白质进大肠杆菌不含内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工和修饰行加工和修饰考点二基因工程的应用和蛋白质工程考点二基因工程的应用和蛋白质工程 【核心知识核心知识突破突破】1.1.植物基因工程：植物基因工程：(1)(1)培育抗虫转基因植物：用于杀虫的基因主要是培育抗虫转基因植物：用于杀虫的基因主要是_基因、基因、_基因、基因、_基因、植物凝集素基因等。基因、植物凝集素基因等。BtBt毒蛋白毒蛋白蛋白酶抑制剂蛋白酶抑制剂淀粉

49、酶抑制剂淀粉酶抑制剂(2)(2)抗病转基因植物：使用最多的是抗病转基因植物：使用最多的是_基基因和因和_基因。基因。病毒外壳蛋白病毒外壳蛋白病毒的复制酶病毒的复制酶(3)(3)抗逆转基因植物：抗逆基因有抗逆转基因植物：抗逆基因有_基因、基因、_基因等。基因等。(4)(4)利用转基因改良植物的品质：如提高玉米中某种氨利用转基因改良植物的品质：如提高玉米中某种氨基酸基酸_、延长番茄、延长番茄_、培育、培育_的矮牵的矮牵牛等。牛等。抗旱抗旱抗除抗除草剂草剂含量含量储存时间储存时间新花色新花色2.2.动物基因工程：动物基因工程：(1)(1)提高动物生长速度：将外源提高动物生长速度：将外源_基因转入动基

50、因转入动物体内，可以提高产量。物体内，可以提高产量。(2)(2)用于改善畜产品的品质：将用于改善畜产品的品质：将_基因导入奶基因导入奶牛基因组，可以使转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量牛基因组，可以使转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。大大减低。生长激素生长激素肠乳糖酶肠乳糖酶(3)(3)用转基因动物生产药物：将用转基因动物生产药物：将_基因与基因与_的启动子等调控组件重组在一起，培育乳的启动子等调控组件重组在一起，培育乳腺生物反应器。腺生物反应器。(4)(4)用转基因动物作器官移植的用转基因动物作器官移植的_。药用蛋白药用蛋白乳腺乳腺蛋白基因蛋白基因供体供体3.3.基因工程药品：基因工程药品

51、：(1)(1)受体细胞：多为受体细胞：多为_。原因是其。原因是其_。(2)(2)方式：利用基因工程培育方式：利用基因工程培育“_”_”来生产药品。来生产药品。(3)(3)成果：利用成果：利用“工程菌工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。苗、激素等。原核细胞原核细胞繁殖快，繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少多为单细胞，遗传物质相对较少工程菌工程菌4.4.基因治疗：基因治疗：(1)(1)概念：把概念：把_导入病人体内，使该基因的表导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，达到治疗疾病的目的。达产物发挥功能，达到治疗疾病的目的。(2)(2)类型：体外基因治疗和类型：体

52、外基因治疗和_。正常基因正常基因体内基因治疗体内基因治疗(3)(3)实质：正常基因的表达掩盖病变基因的表达，达到实质：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。治疗疾病的目的。(4)(4)成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的成果：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。中，治疗复合型免疫缺陷症。淋巴细胞淋巴细胞5.5.蛋白质工程：蛋白质工程：(1)(1)流程图流程图( (写出图中字母代表的内容写出图中字母代表的内容) )A._A._，B._B._，C._C._，D._D._，E._E._。转录转录翻译翻译分子设计分子设计多肽链多肽链预期功能预期功能(2)(2)手段：手

53、段：_或或_。(3)(3)结果：改造了现有蛋白质或制造出结果：改造了现有蛋白质或制造出_。基因修饰基因修饰基因合成基因合成新的蛋白质新的蛋白质【微点警示微点警示】基因治疗基因治疗基因诊断基因诊断原理原理操作过程操作过程进展进展基因基因治疗治疗基因基因表达表达利用正常基因导入有基利用正常基因导入有基因缺陷的细胞中，以表因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗达出正常性状来治疗( (疾病疾病) )临床临床试验试验原理原理操作过程操作过程进展进展基因基因诊断诊断碱基互碱基互补配对补配对制作特定制作特定DNADNA探针与病探针与病人样品人样品DNADNA混合，分析混合，分析杂交带情况杂交带情况临床临床应

54、用应用【秒判正误秒判正误】1.1.转基因抗虫植物一定能抗病。转基因抗虫植物一定能抗病。( )( )分析：分析：植物病症由细菌、病毒等引起，抗虫植物不一植物病症由细菌、病毒等引起，抗虫植物不一定抗病。定抗病。2.2.转基因抗病农作物不需要使用农药。转基因抗病农作物不需要使用农药。( )( )分析：分析：转基因抗病农作物只能抵抗某种病原体，可以转基因抗病农作物只能抵抗某种病原体，可以减少农药的使用量。减少农药的使用量。3.3.利用乳腺生物反应器获得一些重要的医药产品，是利用乳腺生物反应器获得一些重要的医药产品，是因为将药用蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中。因为将药用蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中。(

55、 )( )分析：分析：培育转基因动物，应以受精卵为受体细胞。培育转基因动物，应以受精卵为受体细胞。4.4.培育转基因抗虫植物与转基因抗病植物不是一劳永培育转基因抗虫植物与转基因抗病植物不是一劳永逸的。逸的。( )( )分析：分析：种植一段时间后，害虫或病原体可能对转基因种植一段时间后，害虫或病原体可能对转基因抗虫植物与转基因抗病植物产生抗性。抗虫植物与转基因抗病植物产生抗性。5.5.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行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。操作，定向改变分子的结构。( )( )分析：分析：蛋白质分子不能复制，蛋白质工程应对基因进蛋白质分子

56、不能复制，蛋白质工程应对基因进行操作。行操作。【命题案例命题案例研析研析】【典例典例】(2018(2018天津高考天津高考) )甲型流感病毒为甲型流感病毒为RNARNA病毒，病毒，易引起流感大规模流行。我国科学家在易引起流感大规模流行。我国科学家在20172017年发明了年发明了一种制备该病毒活疫苗的新方法，主要环节如下。一种制备该病毒活疫苗的新方法，主要环节如下。(1)(1)改造病毒的部分基因，使其失去在正常宿主细胞内改造病毒的部分基因，使其失去在正常宿主细胞内的增殖能力。以病毒的增殖能力。以病毒RNARNA为模板，逆转录成对应为模板，逆转录成对应DNADNA后，后，利用利用_技术扩增，并将

57、其中某些基因技术扩增，并将其中某些基因( (不包括不包括表面抗原基因表面抗原基因) )内个别编码氨基酸的序列替换成编码终内个别编码氨基酸的序列替换成编码终止密码子的序列。与改造前的基因相比，改造后的基止密码子的序列。与改造前的基因相比，改造后的基因表达时不能合成完整长度的因表达时不能合成完整长度的_，因此不能产，因此不能产生子代病毒。将该改造基因、表面抗原等其他基因分生子代病毒。将该改造基因、表面抗原等其他基因分别构建重组质粒，并保存。别构建重组质粒，并保存。(2)(2)构建适合改造病毒增殖的转基因宿主细胞。设计合构建适合改造病毒增殖的转基因宿主细胞。设计合成一种特殊成一种特殊tRNAtRNA

58、的基因，其产物的反密码子能与的基因，其产物的反密码子能与(1)(1)中中的终止密码子配对结合，并可携带一个非天然氨基酸的终止密码子配对结合，并可携带一个非天然氨基酸(Uaa)(Uaa)。将该基因与。将该基因与_连接后导入宿主细胞。连接后导入宿主细胞。提取宿主细胞的提取宿主细胞的_进行分子杂交鉴定，筛进行分子杂交鉴定，筛选获得成功表达上述选获得成功表达上述tRNAtRNA的转基因宿主细胞。的转基因宿主细胞。(3)(3)利用转基因宿主细胞制备疫苗。将利用转基因宿主细胞制备疫苗。将(1)(1)中的重组质中的重组质粒导入粒导入(2)(2)中的转基因宿主细胞，并在补加中的转基因宿主细胞，并在补加_的的培

59、养基中进行培养，则该宿主细胞能利用上述特殊培养基中进行培养，则该宿主细胞能利用上述特殊tRNAtRNA，翻译出改造病毒基因的完整蛋白，产生大量子，翻译出改造病毒基因的完整蛋白，产生大量子代病毒，用于制备疫苗。特殊代病毒，用于制备疫苗。特殊tRNAtRNA基因转录时，识别基因转录时，识别其启动子的酶是其启动子的酶是_ ( (单选单选) )。A.A.病毒的病毒的DNADNA聚合酶聚合酶B.B.宿主的宿主的DNADNA聚合酶聚合酶C.C.病毒的病毒的RNARNA聚合酶聚合酶D.D.宿主的宿主的RNARNA聚合酶聚合酶(4)(4)上述子代病毒不能在正常宿主细胞中增殖，没有致上述子代病毒不能在正常宿主细

60、胞中增殖，没有致病性，因此不经灭活或减毒即可制成疫苗。与不具有病性，因此不经灭活或减毒即可制成疫苗。与不具有侵染性的流感病毒灭活疫苗相比，该病毒活疫苗的优侵染性的流感病毒灭活疫苗相比，该病毒活疫苗的优势之一是可引起势之一是可引起_免疫，增强免疫保护效果。免疫，增强免疫保护效果。【审答技巧审答技巧】(1)(1)审题技巧：根据题干关键词确定考查点：审题技巧：根据题干关键词确定考查点：根据根据(1)(1)中中“扩增扩增”可判断需要利用可判断需要利用PCRPCR技术。技术。根据根据(2)(2)中中“进行分子杂交鉴定，筛选获得成功表达进行分子杂交鉴定，筛选获得成功表达上述上述tRNAtRNA的转基因宿主