生物选修三第一讲

1、锁定高考生 物现代生物科技工程单元现代生物科技工程单元第第1讲基讲基 因因 工工 程程锁定考纲锁定考纲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()考点一考点一 基因工程的基本工具A 识记识记知识回顾知识回顾1. 1. 基因工程的概念理解基因工程的概念理解(1)供体：提供目的基因。(2)操作环境： 。(3)操作水平： 水平。(4)原理：基因重组。(5)受体：表达目的基因。(6)本质：性状 在体内表达。(7)优点：克服 的障碍，定向改造生物的遗传性状。体外体外DNADNA分子分子受体生物受体生物远缘杂交不亲和远缘杂交不亲和2.

2、2. 基因工程的操作工具基因工程的操作工具(1)“分子手术刀” (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 。特性：一种限制酶只能识别 的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。结果：产生 或平末端。限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶原核原核核苷酸序列核苷酸序列磷酸二酯键磷酸二酯键一种特定一种特定黏性末端黏性末端种类Ecoli DNA连接酶T4 DNA连接酶来源大肠杆菌功能特性只能将双链DNA片段互补的 连接起来“缝合”两种末端，但连接平末端之间的效率_ 作用将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之的 黏性末

3、端黏性末端T T4 4噬菌体噬菌体较低较低磷酸二酯键磷酸二酯键(2)“分子缝合针”DNA连接酶。种类与作用(3)“分子运输车”载体。种类： 、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。质粒质粒DNA连接酶和限制酶的关系限制酶切割位点限制酶切割位点标记基因标记基因B 理解理解重难突破重难突破1. 1. 限制酶和限制酶和DNADNA连接酶的关系连接酶的关系(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。(2)限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。(3)DNA连接酶起作用时，不需要模板。2. 限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶等相关酶的分析比较名称作用部位作用底物

4、形成产物限制酶磷酸二酯键DNA分子带黏性末端或平末端的DNA片段DNA连接酶磷酸二酯键DNA片段重组DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯键脱氧核苷酸子代DNA分子热稳定DNA聚合酶磷酸二酯键脱氧核苷酸子代DNA分子DNA(水解)酶磷酸二酯键DNA分子游离的脱氧核苷酸解旋酶碱基对间的氢键DNA分子脱氧核苷酸长链RNA聚合酶磷酸二酯键核糖核苷酸单链RNA分子3. 载体的作用及作为载体的条件(2)条件与目的条件目的对受体细胞无害不影响受体细胞正常的生命活动在受体细胞中稳定存在并大量复制目的基因数量可扩增有一个至多个限制酶切割位点以便与外源基因连接具有特殊的标记基因以便于将含有目的基因的受体细胞筛选出来基因

5、工程中基本工具的8个易错点(1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。(2)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。(3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。(4)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。基因工程中基本工具的8个易错点(5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。(6)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便进行检测。(7)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D

6、NA分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。(8)基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。C 考试考试链接考向链接考向考向考向 结合基因工程的过程考查三种操作工具结合基因工程的过程考查三种操作工具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：(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

7、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。BclBcl 和和HinHind d DNADNA连接连接感受感受四环素四环素引物甲和引物丙引物甲和引物丙GGATCA,CCTAGTGGATCA,CCTAGT都不能都不能7 7解析解析(1)选择的限制酶应在目的基因两端且在质粒中存在识别位点，故可以用来切割的限制酶为Bcl、Hind、BamH 和Sau3A ，

8、但由于BamH 和Sau3A 可能使质粒中的启动子丢失或破坏抗性基因，所以应选用Bcl 、Hind 两种限制酶切割。酶切后的载体和目的基因片段，通过DNA连接酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入感受态的大肠杆菌中，使其增殖。(2)根据质粒上的抗性基因，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四环素。平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物需要与单链两端相应序列互补结合，故所用引物组成是图2中的引物甲和引物丙。 (3)若BamH 酶切的DNA末端和Bcl 酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为GGATCA,CCTAGT

9、)，由于两种酶均不能识别该部位的碱基对序列，故两种酶都不能切开该部位。(4)根据题表中Bcl、BamH 和Sau3A 的识别序列及切割位点可知，Sau3A 可识别并切割BamH 和Bcl 的位点，故Sau3A 在质粒上有三个酶切位点，完全酶切可得到记为A、B、C的三种片段，若部分位点被切开，可得到AB、AC、BC、ABC四种片段，所以用Sau3A 切割质粒后最多可能获得7种大小不同的DNA片段。考点二基因工程的基本操作程考点二基因工程的基本操作程序序A 识记识记知识回顾知识回顾1. 目的基因的获取目的基因的获取(1)目的基因：主要是指编码蛋白质的 。(2)获取方法：基因基因基因基因文库文库PC

10、RPCR技术技术2. 2. 基因表达载体的构建基因表达载体的构建基因工程的核心基因工程的核心(1)基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、 等。启动子a. 位置：位于 。b. 作用：是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因 ，最终获得所需要的蛋白质。终止子a. 位置：位于基因的尾端。b. 作用：使 在所需要的地方停止下来。标记基因标记基因基因的首端基因的首端转录出转录出mRNAmRNA转录转录(2)构建目的使目的基因在 中稳定存在，并且可以遗传给下一代。使 能够表达和发挥作用。目的基因目的基因受体细胞受体细胞稳定和表达稳定和表达3. 将目的基因导入受体细胞(1)转化：目的基因进入受体细胞

11、内，并且在受体细胞内维持_的过程。(2)连一连4. 目的基因的检测与鉴定方法检测或鉴定目的水平DNA分子杂交技术检测目的基因的有无分子杂交技术目的基因_目的基因是否翻译个体水平抗原抗原抗体杂交抗体杂交是否转录是否转录分子分子_水平抗虫或抗病接种实验是否具有抗虫、抗病特性5. 基因工程的应用(1)植物基因工程：主要用于提高农作物的_，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。(2)动物基因工程：主要应用于动物品种改良、建立生物反应器、_等方面。(3)基因工程药物：来源于转基因的_。(4)基因治疗：把_导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能。抗逆能力抗逆能力器官移植器官移植工程菌工程菌正常基

12、因正常基因B 理解理解重难突破重难突破1. 目的基因的获取(1)从基因文库中获取基因组文库与部分基因文库的构造基因文库类型 基因组文库 部分基因文库(文库)构建基因文库的过程某种生物全部 限制酶 许多片段 与载体 连接导入受体菌群体某种生物发育的 某个时期的 反转录 与载体 连接导入 受体菌群体 从基因文库中获取目的基因的方法可根据基因的核苷酸序列、基因功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA等信息获取。(2)人工合成目的基因的常用方法化学合成法：已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。反转录法：以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成。(3)通过P

13、CR技术扩增目的基因原理：DNA复制。需要条件：模板DNA、引物、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。过程：DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶作用下延伸合成互补链。2. 基因表达载体的构建(1)基因表达载体的组成及作用(2)基因表达载体的构建过程3. 将目的基因导入受体细胞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法感受态细胞法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入Ti质粒的TDNA上农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的DNA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

14、处理细胞感受态细胞重组表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子4. 目的基因的检测与鉴定是否显示是否显示杂交带杂交带是否显示是否显示杂交带杂交带是否显示是否显示杂交带杂交带是否表现是否表现特定性状特定性状5. PCR技术的原理和反应过程(1)PCR原理：DNA复制原理。 (2)PCR反应过程过程说明图解变性当温度上升到90 以上时，双链DNA解聚为单链复性温度下降到50 左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合延伸72 左右时，TaqDNA聚合酶有最大活性，可使DNA新链由5端向3端延伸(3)结果：上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，

15、DNA分子以2n的形式增加。PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。【高考排雷高考排雷】规避与基因工程操作有关的7个失分点 (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)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。(3)原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。(4)转化的实质是将目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。(5)一般情况下，用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制酶分别切割质粒和目的基因，这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目

16、的基因之间的连接。(6)熟悉标记基因的种类和作用：标记基因的作用筛选、检测目的基因是否导入受体细胞；常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。(7)还应注意的问题有：基因表达载体中，启动子(DNA片段)起始密码子(RNA)；终止子(DNA片段)终止密码子(RNA)。基因表达载体的构建是最核心、最关键的一步，在体外进行。C 考试考试链接考向链接考向考向考向1 1基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢。用油菜素内酯处理后，许多参与农药降解的基因(如P450基因和红霉素抗性基因)表达和酶活性都得到提高，在这些基因“指导”下合成的蛋白

17、酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒甚至无毒物质，有的则被直接排出体外。某课题组进一步进行了如下的实验操作，请回答下列问题。(1)获得油菜素内酯合成酶基因的方法有_、_。步骤用PCR技术扩增基因时用到的耐高温酶通常是指_；步骤用到的酶有_。(2)图中导入重组质粒的方法是_，在导入之前应用_处理受体细菌。人工合成目的基因人工合成目的基因(或或PCR合成合成)和和DNA连接酶连接酶转化法转化法氯化钙溶液氯化钙溶液从基因文库中获取从基因文库中获取耐热的耐热的DNA聚合酶聚合酶限制酶限制酶(3)导入重组质粒2以后，往往还需要进行检测和筛选，可用_制成探针，检测是否导入了重组基因，在培养基中加入_可将含

18、有目的基因的细胞筛选出来。(4)请你为该课题命名：_。油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解红霉素红霉素红霉素抗性红霉素抗性基因基因解析进行基因工程操作时，首先要获取目的基因，其方法有多种：从基因文库中获取、人工合成目的基因、PCR合成等。在构建基因表达载体的过程中，用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶。题图中的受体细胞是细菌，故用转化法导入表达载体，导入后，需检测和筛选。从题图中可以看出，最终是通过对照实验来检验转基因细菌对土壤中残留农药的分解能力。考点三考点三 蛋白质工程蛋白质工程A 识记识记实验基础实验基础基因基因蛋白质结构蛋白质结构脱氧核脱氧核新的新的苷酸序

19、列苷酸序列合成合成蛋白质蛋白质B 理解理解深度探究深度探究1. 蛋白质工程的原理蛋白质工程具体内容目标生产满足人类生产或生活需求的一种新的蛋白质原理由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋白质结构进行改造，必须从基因入手蛋白质工程具体内容基本途径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)基础蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系手段基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质关键技术基因工程别称第二代基因工程2. 蛋白质工程与基因工程的比较项目蛋白质工程基因工程区别原理中心法则的逆推、中心法则基因重组过程预期蛋白质功能设计预期的

20、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合成DNA表达出蛋白质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，以获得人类所需的生物类型或生物产品(基因的异体表达)结果生产自然界没有的蛋白质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C 考试考试链接考向链接考向考向综合考查蛋白质工程的原理及应用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。下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

21、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)。(2)图中A、B分别表示_、_。(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。(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_。基因工程基因工程基因表达载体基因表达载体DNA(核酸核酸)分子杂交分子杂交促性腺激素促性腺激素改造后的基因能够遗传改造后的基因能够遗传蛋白质工程蛋白质工程(或胚胎移植技术或胚胎移植技术)推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列(且改造基因易于操

22、作且改造基因易于操作)解析(1)由题图分析可知，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。(2)图中A、B分别表示推测应有的氨基酸序列、基因表达载体。(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。(4)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。1. (2017全国新课标高考)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

23、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的载体，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_。基因基因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序列序列噬菌体噬菌体噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕不能被切除，无法表达出蛋白不能被切除，无法表达出蛋白A(3)若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆

24、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_。DNA可以从一种生物个体转移到另一种可以从一种生物个体转移到另一种蛋白蛋白A的抗体的抗体繁殖快、容易培养繁殖快、容易培养生物个体生物个体解析(1)人的基因A含有内含子，其转录出的RNA需切除内含子对应的RNA序列后才能翻译出蛋白A，大肠杆菌是原核生物，其细胞内没有切

25、除内含子对应的RNA序列的机制，故将人的基因A导入大肠杆菌无法表达出蛋白A。(2)噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒，无法寄生在家蚕中。(3)大肠杆菌繁殖快、容易培养，常用作基因工程的受体。(4)在分子水平检测目的基因是否表达，应用抗原抗体杂交法，即用蛋白A与蛋白A的抗体进行杂交。(5)艾弗里的肺炎双球菌转化实验的原理是基因重组，通过重组使得S型细菌的DNA在R型细菌中表达，这种思路为基因工程理论的建立提供了启示。2. (2017全国新课标高考)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

26、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_。嫩叶组织细胞易破碎嫩叶组织细胞易破碎防止防止RNARNA降解降解在逆转录酶的作用下，以在逆转录酶的作用下，以mRNAmRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNAcDNA。 _ _目的基因无复制原点；目的基目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子因无表达所需启动子_ _ (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

27、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 。_磷酸二酯键磷酸二酯键_目的基因的转录或翻译异常目的基因的转录或翻译异常_解析(1)选取嫩叶为实验材料提取mRNA的原因是嫩叶细胞的细胞壁易破碎。提取RNA时加入RNA酶抑制剂的目的是防止RNA降解。(2)以mRNA为材料获得cDNA的过程为逆转录，其原理是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

28、，无表达所需的启动子、终止子等，其不能在受体细胞内表达，要使目的基因在受体细胞中表达，需要借助含有这些结构的质粒载体将目的基因导入受体细胞。 (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磷酸二酯键。(5)如果目的基因已经整合到植物的基因组中，但植物未表现出相应性状，可能的原因是目的基因未转录，或是转录出的mRNA未翻译出相应的几丁质酶。3. (2016全国新课标高考)某一质粒载体如图所示，外源DNA分子插入到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

29、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_。含有插入了目的基因的重组质粒含有插入了目的基因的重组

30、质粒( (或含有重组质粒或含有重组质粒) )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 含有质粒载体含有质粒载体二者均含有氨苄青霉素抗性基因，二者均含有氨苄青霉素抗性基因，能自我复制能自我复制具有标记基因具有标记基因在该培养基上均能生长在该培养基上均能生长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于_。四环素四环素受体细胞受体细胞解析(1)此题考查质粒作为基因工程工具的特点，质粒载体作为基因工程的

31、工具，应具备的基本条件：具有一个或多个限制酶酶切位点、具有标记基因、能够在宿主细胞中复制表达等。(2)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，在该培养基上均不能生长；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，在该培养基上都可生长，无法区分。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，从而可以与仅含有质粒载体的大肠杆菌区分。 (3)噬菌体是病毒，无细胞结构，完全营寄生生活，无法自主合成DNA，其所

32、需的原料来自宿主细胞。4. (2016全国新课标高考)图(a)中的三个DNA片段上依此表示出了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 酶切割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_。SauSau3A 3A 两种酶切割后产生的片段具有相

33、同的黏性末端两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端甲和丙甲和丙甲中目的基因插入在启动子的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(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_。E Ecolicoli DNADNA连接酶连接酶T T4 4 DNA DNA连接酶连接酶 T T4 4 DNA DNA连接酶连接酶解析(1)尽管限制酶Sau3A 与限制酶BamH 识别的碱基序列不同，但限制酶Sau3A 与限制酶BamH 切割后形

34、成的黏性末端相同，所以经过BamH 限制酶切割得到的目的基因可以与被Sau3A 限制酶切割的表达载体产物相连接。(2)在基因表达载体的结构中，启动子位于目的基因的首端，终止子位于目的基因的尾端，这样目的基因才能从启动子端进行表达，图中甲目的基因位于启动子前，丙目的基因位于终止子后面，所以都不能完成表达。 (3)常见的DNA连接酶有EcoliDNA连接酶和T4 DNA连接酶，其中只有T4 DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端，而Ecoli DNA连接酶只能连接黏性末端。5. (2016天津高考)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(

35、rHSA)的两条途径。(1)未获取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。总总RNA(RNA(或或mRNA)mRNA)(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(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_。B吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基

36、因成功转化吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化(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_。(5)为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_的生物学功能一致。真核生物，具有膜系统，能对初始真核生物，具有膜系统，能对初始rHSArHSA多肽进行高效加工多肽进行高效加工HSA水稻是水稻是答案(1)如下图所示解析本题考查基因工程的原理与应用。(1)要获取HSA基因，可以先用总RNA为模板，通过反转录的方法得到总cDNA，然后以cDNA为模板，使用PCR技术扩增HSA基因；PCR过程中，分别以亲代DNA两条

37、链为模板反向延伸，合成子链。 (2)由于启动子具有物种及组织特异性，所以应选择水稻胚乳细胞启动子构建在水稻胚乳细胞内能特异性表达的基因表达载体。(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞时，加入酚类物质可以吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化。(4)由于初始rHSA多肽合成后需经过内质网和高尔基体等膜系统的加工才能具有活性，大肠杆菌是原核生物，没有膜系统，不具有加工功能；而水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工，所以选择途径更好。(5)只有通过实验证明经基因工程获得的rHSA与在人体内合成的HSA具有相同的生物学功能，才能证明rHSA具有医用价值。下列操作与实验目的不

38、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1. (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。C C备 课 优 选解析根据目的基因(C基因)两端及质粒中的酶切位点的种类判断，可用限制性核酸内切酶EcoR 和连接酶构建重组质粒，A项正确；根据题干信息，将C基因和质粒重组，再借助含有重组质粒的农杆菌，将C基因导入菊花细胞，B项正确

39、；质粒中的标记基因是潮霉素抗性基因，故筛选被转化的菊花细胞应在培养基中添加潮霉素，C项错误；用DNA分子杂交技术可以检测C基因是否整合到菊花染色体的DNA上，D项正确。2. (2015重庆高考)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C C解析人肝细胞不能合成胰岛素，故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

40、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。3. (2017江苏高考)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因，构建转基因工程菌，用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程示意图如下，请回答下列问题：(1)从高表达MT 蛋白的生物组织中提取mRNA ，通过_获得_ 用于PCR扩增。(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2)，为方便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的_位点

41、。设计引物时需要避免引物之间形成_，而造成引物自连。(3)图中步骤1代表_ ，步骤2代表退火，步骤3代表延伸，这三个步骤组成一轮循环。逆转录逆转录cDNA限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶碱基互补配对碱基互补配对变性变性(4)PCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏 _的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但_ 的引物需要设定更高的退火温度。(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有_(填序号：升高退火温度降低退火温度重新设计引物)。引物与模板引物与模板GC含量高含量高解析本题主要考查基因工程中目的基因获取的相关知识。(1)根据mRN

42、A获取目的基因的方法是先通过逆转录获得cDNA，然后通过PCR扩增。(2)构建重组质粒时，要用限制性核酸内切酶对质粒和含目的基因的DNA进行酶切，所以为方便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的限制性核酸内切酶位点，设计引物时需要避免引物的碱基互补配对，防止引物之间自连。(3)PCR包括三个步骤：变性、复性(退火)和延伸。图中步骤1代表变性。 (4)退火是引物和模板结合的过程，退火温度过高会破坏引物与模板的碱基配对，退火温度一般比Tm值(把DNA双螺旋结构降解一半时的温度)低5 。DNA中GC含量越高，Tm值越高。(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物，可能是退火温度太高，破坏了引物与模板的碱基

43、配对，也可能是引物设计错误，改进措施是降低退火温度和重新设计引物。4. (2016海南高考)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。(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_。人工合成人工合成生物材料生物材料cDNAcDNA文库中只含有叶细胞已转录文库中只含有叶细胞已转录( (或已表达或已表达) )的基因，而基因组文库中含有的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因该植物的全部基因(3)在基因表达载体中，启动子是_聚合酶识别并结

44、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_。 (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。RNARNA大肠杆菌大肠杆菌( (或细菌或细菌) )金粉金粉钨粉钨粉解析(1)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。(2)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。(3)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

45、)。(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金粉和钨粉颗粒。5. (2015全国新课标高考)HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的_，以其作为模板，在_的作用下合成_。获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是_。该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是_RNARNA逆转录酶逆转录酶cDNA(cDNA(或或DNA)DNA)抗体抗体抗原抗体

46、特异性结合抗原抗体特异性结合(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分_细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有_癌细胞的功能，艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。T(T(淋巴淋巴) )监控和清除监控和清除解析(1)HIV属于逆转录病毒，它的遗传物质是RNA，在逆转录酶的作用下可以逆转录为cDNA，用于构建基因表达载体，从而制备HIV的某蛋白。(2)HIV的某蛋白作为抗原进入机体后，能刺激人体产生针对该抗原的一种特殊的分泌蛋白抗体；可用该抗体进行抗原抗体杂交来检测血清中是否含有HIV。(

47、3)HIV营寄生生活，寄生在T淋巴细胞内，T细胞参与体液免疫和细胞免疫，因此少了T细胞，特异性免疫几乎全部丧失，降低了机体的免疫功能。(4)人体的免疫系统具有防卫、监控和清除的功能，可及时清除体内产生的癌细胞，艾滋病患者的整个免疫功能缺陷，机体会发生一系列严重感染和恶性肿瘤。6. (2015全国新课标高考)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

48、 _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氨基酸序列氨基酸序列( (或结构或结构) )P PP P1 1DNADNA和和RNA(RNA(或遗传物质或遗传物质) )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。DNARNADNARNA、RNADNARNADNA、RNARNA蛋白质蛋白质( (或转录、逆

49、转录、翻译或转录、逆转录、翻译) )设计蛋白质的结构设计蛋白质的结构推测氨基酸序列推测氨基酸序列功能功能解析(1)对蛋白质的氨基酸序列(或结构)进行改造，可达到改变蛋白质功能的目的。(2)以P基因序列为基础，获得P1基因，可以对P基因进行修饰改造，也可以用人工方法合成P1基因；中心法则的全部内容包括DNA的复制、RNA的复制、DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)。(3)蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过设计蛋白质结构和推测氨基酸序列，推测相应的核苷酸序列，并获取基因。经表达的蛋白质，要对其进行生物功能鉴定。7. (2014全国新课标高考)植物甲具有极强

50、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文库中含有生物的_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。全部全部部分部分筛选筛选(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

51、交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31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”)。乙乙表达产物表达产物同源染色体的一条上同源染色体的一条上耐旱性耐旱性解析(1)基因组文库含有生物的全部基因，而cDNA文库中含有生物的部分基因。(2)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关，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，包含该生物的所有基因，然后再从中筛选出所需的耐旱基因。(3)若从植物甲中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，通常采用的方法是农杆菌转化法。将耐旱基因导入植物乙的体细胞后，经过植物组织培养得到再生植株。要确认

52、该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测该耐旱基因是否合成了相应的蛋白质，即检测此再生植株中该基因的表达产物，如果检测结果呈阳性，说明已经合成了相应的蛋白质，这时再进行个体生物学检测，即在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为31，符合基因的分离定律，说明得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子，因此可推测该耐旱基因只整合到了同源染色体的一条上。8. (2014海南高考)下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。据图回答：(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在_酶的催化下，合成互补的单链

53、DNA，然后在_的作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的_序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的_序列；再通过化学方法合成所需基因。逆转录逆转录DNA聚合酶聚合酶氨基酸氨基酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有_、_、4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。(3)由A和载体B拼接形成的C通常为_。(4)在基因工程中，常用Ca2处理D，其目的是_。重组重组DNA提高受体细胞的转化率提高受体细胞的转化率引物引物模板模板DNA解析(1)在逆转录酶的催化下，以基因A产生的mRNA为模板可以获得与mRNA互补的单链DNA，以该单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下可合成双链DNA；根据目标蛋白质的氨基酸序列，根据密码表可推测出相应的mRNA序列，然后根据碱基互补配对原则可推测出其