2023学年完整公开课版基因工程2

（2014课标Ⅱ卷）40．[生物——选修3：现代生物科技专题](15分)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。（1）全部部分（2）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”）。（3）乙表达产物耐旱性（4）同源染色体的一条上（一）目的基因的获取（二）基因表达载体的构建（三）将目的基因导入受体细胞（四）目的基因的检测与鉴定四、基因工程的基本操作程序非编码区非编码区编码区编码区上游

RNA聚合酶结合位点编码区:启动子终止子非编码区:不编码蛋白质，有调控作用补：原核细胞的基因结构编码蛋白质,连续不间断编码区下游

四、基因工程的基本操作程序编码区非编码区非编码区内含子

外显子

转录mRNA前体加工翻译肽链启动子终止子成熟mRNA能够编码蛋白质的序列。不能够编码蛋白质的序列。外显子:

内含子:

补：真核细胞的基因结构编码区上游

编码区下游

RNA聚合酶结合位点编码区非编码区:不编码蛋白质，有调控作用四、基因工程的基本操作程序目的基因：主要指的是编码蛋白质的结构基因；也可以是一些具有调控作用的因子。㈠目的基因的获取目的基因的获取（1）从基因文库中获取（2）利用PCR技术扩增（3）通过DNA合成仪用化学方法直接人

工合成1.从基因文库中获取目的基因⑴基因文库的概念将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，即基因文库。㈠目的基因的获取导入受体细胞扩增限制酶接到载体上基因组文库1.从基因文库中获取目的基因㈠目的基因的获取①直接分离法导入受体细胞扩增限制酶接到载体上②反转录法：mRNA(互补DNA)双链DNA反转录1.从基因文库中获取目的基因㈠目的基因的获取cDNADNA聚合酶文库1.从基因文库中获取目的基因（2）如何从基因文库中得到所需要的基因依据：目的基因的有关信息。如：基因翻译产物蛋白质基因的转录产物mRNA基因在染色体上的位置根据基因的核苷酸序列基因的功能等。㈠目的基因的获取2.利用PCR技术扩增目的基因（1）原理：（2）前提：(以便根据这一序列合成引物)（3)条件：模板DNA；两种引物；四种脱氧核苷三磷酸（dNTP）；热稳定DNA聚合酶等。㈠目的基因的获取DNA双链复制一段已知目的基因的核苷酸序列(4)过程：变性复性延伸2.利用PCR技术扩增目的基因㈠目的基因的获取变性(90-95℃)复性(55-60℃)延伸(70-75℃)(4)过程：2.利用PCR技术扩增目的基因㈠目的基因的获取1.从基因文库中获取目的基因2.利用PCR技术扩增目的基因3.通过DNA合成仪用化学的方法直接人工合成若基因_____，核苷酸序列______。较小已知㈠目的基因的获取㈡基因表达载体的构建——核心1.作用①使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代②同时使目的基因能表达和发挥作用2.组成目的基因启动子终止子标记基因3.构建过程①用一定的_______切割质粒，使其出现一个切口，露出_________。限制酶黏性末端②用____________切断目的基因，使其产生_________________。同一种限制酶相同的黏性末端③将切下的目的基因片段插入质粒的_____处，再加入适量____________，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）切口DNA连接酶㈡基因表达载体的构建——核心方法将目的基因导入植物细胞将目的基因导入动物细胞将目的基因导入微生物细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——感受态细胞（三）将目的基因导入受体细胞农杆菌转化法农杆菌的特点:a.易感染双子叶植物和祼子植物b.具有趋化性c.Ti质粒上的T-DNA可转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上（三）将目的基因导入受体细胞农杆菌转化法（三）将目的基因导入受体细胞显微注射技术a.先提纯含目的基因的表达载体b.从动物体内取卵c.显微注射仪进行显微注射

d.将含目的基因的受精卵移植到输卵管或子宫中发育成新个体操作程序（三）将目的基因导入受体细胞大肠杆菌感受态转化法用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（三）将目的基因导入受体细胞（四）目的基因的检测与鉴定检测—①检测转基因生物染色体的DNA

上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质方法——方法——方法——DNA分子杂交分子杂交抗原抗体杂交鉴定——抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等15N15N14N14N变性变性探针转基因生物的DNA方法：DNA分子杂交技术基因探针：放射性同位素等标记的DNA分子（四）目的基因的检测与鉴定（2015重庆卷，6，6分）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】C（2015新课标卷Ⅱ，40(15分)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：⑴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。⑵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：

。⑶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。【答案】（1）氨基酸序列（或结构）（1分，其他答案合理也给分）（2）PP1（每空2分，共4分）DNA和RNA（或遗传物质）（2分）DNA→RNA、RNA→DNARNA→蛋白质（或转录、逆转录、翻译）（3分）（3）设计蛋白质的结构推测氨基酸序列（每空2分，共4分）功能（1分）（10江苏卷）（8分）下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，圈l、圈2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：

（1）一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割前后，分别含有▲个游离的磷酸基团。

（2）若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越▲。

（3）用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是▲。（4）与只使用EcoRI相比较，使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止▲。（5）为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入▲酶。（6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了▲。（7）为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在▲的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。【答案】（1）0、2（2）高（3）SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因（4）质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化（5）DNA连接（6）鉴别和筛选含有目的基因的细胞（7）蔗糖为唯一含碳营养物质（2014天津卷）8.（12分）嗜热土壤芽胞杆菌产生的β-葡萄糖苷酶（BglB）是一种耐热纤维素酶，为使其在工业生产中更好地应用，开展了以下试验：Ⅰ.利用大肠杆菌表达BglB酶PCR扩增bglB基因时，选用

基因组DNA作模板。右图为质粒限制酶酶切图谱。bglB基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的bglB基因重组进该质粒，扩增的bglB基因两端需分别引入

和

不同限制酶的识别序列。大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为

。（1）嗜热土壤芽孢杆菌（2）NdeⅠBamHⅠ（3）转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB酶Ⅱ.温度对BglB酶活性的影响据图1、2可知，80℃保温30分钟后，BglB酶会

；为高效利用BglB酶降解纤维素，反应温度最好控制在

（单选）。A.50℃B.60℃C.70℃D.80℃（4）失活BⅢ.利用分子育种技术提高BglB酶的热稳定性在PCR扩增bglB基因的过程中，加入诱变剂可提高bglB基因的突变率。经过筛选，可获得能表达出热稳定性高的BglB酶的基因。与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽胞杆菌相比，上述育种技术获得热稳定性高的BglB酶基因的效率更高，其原因是在PCR过程中

（双选）。仅针对bglB基因进行诱变bglB基因产生了定向突变C.bglB基因可快速累积突变D.bglB基因突变不会导致酶的氨基酸数目改变（5）A、C（2011年安徽卷）31.（21分）Ⅱ.（9分）家蚕细胞具有高效表达外源基因能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以提取干扰素用于制药。(1)进行转基因操作前，需用_________酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的_________和___________之间。(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。改PCR反应体系的主要成分应该包含：扩增缓冲液（含Mg2+）、水，4种脱氧核糖苷酸、模板DNA、______和_______。(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以_____________增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。（1）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）（2）启动子终止子（3）TaqDNA聚合酶对干扰素基因特异性的DNA引物对（4）增大细胞贴壁生长的附着面积12.(2011·长沙模拟)“X基因”是DNA分子上一