高三生物学一轮复习82 选择性必修3 第九单元 大概念升华课9（教师版）

一、生物学概念在高考中的考查1．(2021·湖北卷)某实验利用PCR技术获取目的基因，实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外，还有2条非特异条带(引物与模板不完全配对)。为了减少反应非特异条带的产生，以下措施中有效的是()A．增加模板DNA的量B．延长热变性的时间C．延长延伸的时间D．提高复性的温度D[增加模板DNA的量可以提高反应速度，但不能有效减少非特异性条带，A错误；延长热变性的时间和延长延伸的时间会影响变性、延伸过程，但对于延伸中的配对影响不大，故不能有效减少反应非特异性条带的产生，B、C错误；非特异性条带产生的原因可能是复性温度过低，复性温度过低会造成引物与模板的结合位点增加，故可通过提高复性的温度来减少反应非特异性条带的产生，D正确。]基因工程是一种重组DNA技术。次位概念：阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤。笔记_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．(广东经典高考真题)从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是()A．合成编码目的肽的DNA片段B．构建含目的肽DNA片段的表达载体C．依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D．筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽C[该题目属于蛋白质工程，已经获得该目的基因片段，不需要合成编码目的肽的DNA片段，A错误；需要构建含目的肽DNA片段的表达载体，但这不是第一步，B错误；蛋白质工程的第一步是根据蛋白质的功能，设计P1氨基酸序列，从而推出其基因序列，C正确；该基因表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽P1，目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，而目的多肽是抗菌性强但溶血性弱，所以必需对其改造，保持其抗菌性强，抑制其溶血性，而不是筛选，D错误。]蛋白质工程是基因工程的延伸。次位概念：举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。笔记_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________二、生物学概念在情境中的应用病毒感染初期，机体会分泌干扰素并作用于细胞受体IFNAR来应对感染。麻疹是由麻疹病毒感染引起的急性传染病。已知人白细胞分化抗原46(hCD46)是麻疹病毒入侵细胞的主要受体，小鼠没有该受体，科研人员构建hCD46转基因小鼠用于相关研究，部分流程如图所示。回答下列问题：(1)将hCD46基因接入质粒应选用的限制酶组合是____________________。为提高转基因效率，同时避免标记基因进入胚胎体内，应选用____________________限制酶组合将重组质粒变为线性DNA。(2)为获取大量胚胎用于移植，可用激素处理小鼠a，使其______________。将胚胎移植到小鼠c的子宫中，应选用桑葚胚的原因是_______________________。(3)利用PCR技术对子代小鼠进行hCD46基因检测，应设置不加DNA模板的对照组，目的是_______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若能进一步构建既表达hCD46受体又敲除IFNAR基因的小鼠，则该小鼠对麻疹病毒具有高易感性，原因是______________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)结合图示可知，质粒中以及目的基因的两端含有限制酶EcoRⅠ和NotⅠ的识别序列，且这两个序列位于启动子和终止子之间，因此，将hCD46接入质粒应选用的限制酶组合是EcoRⅠ和NotⅠ。为提高转基因效率，同时避免标记基因进入胚胎体内，应选用AgeⅠ和HindⅢ限制酶组合将重组质粒变为线性DNA，因为这两种限制酶可以将重组质粒分为含目的基因的片段和含有标记基因的片段。(2)为获取大量胚胎用于移植，可用激素处理小鼠a，使其超数排卵，为获取大量的供体胚胎做准备。将胚胎移植到小鼠c的子宫中，通常选用桑葚胚的原因是桑葚胚易于在小鼠子宫着床，进而可以提高胚胎的存活率。(3)利用PCR技术对子代小鼠进行hCD46基因检测，应设置不加DNA模板的对照组作为空白对照，这样可以排除PCR体系中外源DNA的污染，提高实验结果的可信度。(4)若能进一步构建既表达hCD46受体又敲除IFNAR基因的小鼠，则该转基因小鼠能接受抗原刺激，进而机体会分泌干扰素，但干扰素无法与相应的受体结合，因为转基因小鼠的受体IFNAR无法表达，因而干扰素无法起作用，因此，该小鼠对麻疹病毒具有高易感性。[答案](1)EcoRⅠ和NotⅠAgeⅠ和HindⅢ(2)超数排卵桑葚胚易于在小鼠子宫着床(3)排除PCR体系中外源DNA的污染(4)该小鼠能被麻疹病毒感染，且干扰素无法作用于IFNAR以应对感染,基因工程是一种重组DNA技术。次位概念1：阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。次位概念2：阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤。对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体。次位概念3：简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。笔记______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(教师用书独具)糖尿病是全球患病率最高的慢性病之一，胰岛素的发现，是人类在糖尿病治疗领域取得的突破性进展。但由于产量低、成本高，胰岛素的价格曾经一直居高不下，直到上世纪80年代基因重组技术的成熟，才得到圆满解决，这个办法就是“基因工程”。科研人员通过基因工程制备胰岛素的操作流程如图所示，该流程中可能用到的限制酶及其识别序列和切割位点，如下表所示。限制酶KpnⅠEcoRⅠSmaⅠHindⅢ识别序列和切割位点(5′→3′)GGTAC↓CG↓AATTCCCC↓GGGA↓AGCTT(1)获取目的基因提取胰岛B细胞中的总RNA，通过一定方法分离纯化出mRNA，经________得到cDNA，然后设计引物利用PCR扩增胰岛素基因。(2)构建重组DNA分子为使所得的胰岛素基因能按照正确的方向与载体连接，通过PCR获取胰岛素基因时应选择的引物是________________________________________________。在设计该对引物时，需要在相应引物序列的________端添加对应限制酶的识别序列，这对引物添加的碱基序列对应的限制酶情况分别是_________________________，用这些限制酶识别和切割胰岛素基因和质粒后，再用________DNA连接酶连接。(3)导入、筛选和鉴定①将大肠杆菌放在低温、低浓度的________中，使________的通透性改变，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，提高转化效率。②将转化后的菌液经稀释后用涂布分离法接种于培养基A、B，依据图中信息，培养基A中添加的抗生素是________，培养基B中添加的抗生素是________，菌落________(填图中数字)中的大肠杆菌为目标工程菌(能合成分泌胰岛素)。③为更加精准地鉴定受体细胞中是否转入目的基因，可采用________________和PCR等方法，PCR后可用________________鉴定PCR产物。影响DNA迁移速率的因素有DNA分子的大小、DNA分子的构象、凝胶浓度等。④若要比较工程菌生产的胰岛素和天然胰岛素的疗效差异，请以糖尿病模型鼠为实验材料(胰岛素均溶解于生理盐水中)，简要写出实验设计思路：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)通过蛋白质工程改造胰岛素胰岛素是治疗糖尿病的特效药，但天然胰岛素在人体内的寿命只有几个小时。重症患者每天需要注射多次药物，增加了痛苦。通过蛋白质工程改变蛋白质的空间结构，以延长蛋白质的半衰期，可得到长效胰岛素，还可以增强其稳定性。①据图可知，长效胰岛素的研发流程遵循蛋白质工程的基本思路，即从预期的蛋白质功能出发→_______________________→________________________→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。②长效胰岛素的生产过程________(填“遵循”或“不遵循”)中心法则，需要用到的生物工程有________________和发酵工程。[答案](1)逆转录(2)F引物和R引物5′F引物对应EcoRⅠ或HindⅢ、R引物对应SmaⅠT4(3)CaCl2溶液细胞膜四环素新霉素3和5核酸分子杂交琼脂糖凝胶电泳将生理状况相同的糖尿病模型鼠随机均分为三组，测初始血糖浓度后，一组皮下注射适量工程菌生产的胰岛素，一组皮下注射等量天然胰岛素，一组皮下注射等量生理盐水，定时检测三组糖尿病模型鼠的血糖情况并比较疗效(4)设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列遵循蛋白质工程基因工程是一种重组DNA技术。次位概念1：阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接