2017高考生物總復(fù)習(xí) 第11單元 第37講 基因工程及其安全性學(xué)案

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1、 第37講 基因工程及其安全性 [考綱點擊]　1.基因工程的誕生(Ⅰ)　2.基因工程的原理及技術(shù)(Ⅱ)　3.基因工程的應(yīng)用(Ⅱ)　4.蛋白質(zhì)工程(Ⅰ) 5．轉(zhuǎn)基因生物的安全性(Ⅰ)　6.生物武器對人類的威脅(Ⅰ) 一、基因工程的基本工具 1．限制性核酸內(nèi)切酶 (1)來源：主要從原核生物中分離純化而來。 (2)作用：識別特定的核苷酸序列并切開相應(yīng)兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 (3)結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。 2．DNA連接酶 (1)作用：將限制酶切割下來的DNA片段拼接成DNA分子。 (2)類型 常用類型 E·coli DNA連接酶 T4 DNA連接酶 來源

2、 大腸桿菌 T4噬菌體 功能 連接黏性末端 連接黏性末端和平末端 結(jié)果 恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵 3.載體 (1)種類：質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。 (2)質(zhì)粒特點 二、基因工程的操作程序 — ↓ —組成 ↓ —方法 　 ↓ 三、基因工程的應(yīng)用 技術(shù)名稱 應(yīng)用 植物基 因工程 培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物的品質(zhì) 動物基 因工程 提高動物生長速度，改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物，用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體 基因治療 把正?；?qū)?/p>

3、入病人體內(nèi)，使其表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而治療疾病，分為體內(nèi)基因治療和體外基因治療 四、蛋白質(zhì)工程 1．目標(biāo)：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計。 2．操作手段：基因修飾或基因合成。 3．設(shè)計流程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。 五、轉(zhuǎn)基因生物的安全性 1．轉(zhuǎn)基因成果 (1)工程菌——DNA重組微生物。 (2)基因制藥。 (3)轉(zhuǎn)基因動物——生物反應(yīng)器。 (4)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。 2．安全性問題 (1)食物安全：滯后效應(yīng)(產(chǎn)生毒性蛋白質(zhì))、新的過敏原、營養(yǎng)成分改變。 (2)生物安全：生物

4、入侵，破壞生物多樣性。 (3)環(huán)境安全：破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和人類生活環(huán)境。 3．理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù) (1)需要正確的社會輿論導(dǎo)向，趨利避害，不能因噎廢食。 (2)制定符合本國利益的政策和法規(guī)，最大程度地保證轉(zhuǎn)基因技術(shù)和產(chǎn)品的安全性。 六、禁止生物武器 1．種類：病菌、病毒、生化毒劑及經(jīng)過基因重組的致病菌。 2．我國政府態(tài)度：任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲存生物武器，并反對生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴散。 1．基因工程的基本工具 (1)兩種工具酶：限制酶、DNA連接酶。 (2)一種運輸工具：載體。 2．載體的種類和條件 (1)常見三種類型：質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植

5、物病毒。 (2)四條件：能夠自我復(fù)制、有多個限制酶切割位點、具有標(biāo)記基因、對受體細(xì)胞無傷害。 3．基因工程的基本操作程序的四個主要步驟 ①目的基因的獲??；②基因表達(dá)載體的構(gòu)建；③將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；④目的基因的檢測與鑒定。 4．目的基因的獲取與檢測 (1)三種獲取方法：基因文庫直接獲得、PCR擴增、人工合成。 (2)四種檢測方法：DNA分子雜交、DNA—mRNA分子雜交、抗原—抗體雜交、個體生物學(xué)水平的抗性檢測。 考法一　基因工程的操作工具 1．限制性核酸內(nèi)切酶 (1)識別序列的特點：呈現(xiàn)堿基互補對稱，無論是奇數(shù)個堿基還是偶數(shù)個堿基，都可以找到一條中心軸線。如圖，

6、中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。如　以中心線為軸，兩側(cè)堿基互補對稱；以為軸，兩側(cè)堿基互補對稱。 (2)切割后產(chǎn)生末端的種類——黏性末端和平末端。 ①黏性末端：是限制酶在它識別序列的中軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時形成的(錯位切)，如下圖所示： ②平末端：是限制酶在識別序列的中軸線切開時形成的(平切)，如下圖所示： 2．限制酶與DNA連接酶的關(guān)系 (1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。 (2)限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。 (3)DNA連接酶起作用時，不需要模板。 3.載體具

7、備的條件 條件 目的 穩(wěn)定并能復(fù)制 目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴大 有一個至多個限制酶切割位點 可攜帶多個或多種外源基因 具有特殊的標(biāo)記基因 便于重組DNA的鑒定和選擇 　確定限制酶的種類 (1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點確定限制酶的種類 ①應(yīng)選擇切點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ。 ②不能選擇切點位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaⅠ。 ③為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，如圖甲也可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切點)。 (2)根據(jù)質(zhì)粒的特點確定限

8、制酶的種類 ①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相一致，以確保具有相同的黏性末端。 ②質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)記基因等，所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu)，如圖乙中限制酶SmaⅠ會破壞標(biāo)記基因；如果所選酶的切點不止一個，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復(fù)制起點區(qū)，則切割重組后的片段進入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制。 視角?　以基礎(chǔ)判斷、案例分析或圖示分析的形式，考查對基本工具的理解 1．(圖示信息類)(2016·北京朝陽檢測)圖甲、圖乙中的箭頭表示三種限制性內(nèi)切酶的酶切點，Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Ner表示新霉素抗性基因。下列敘述正確的是(　　) A．圖甲中

9、的質(zhì)粒用BamHⅠ切割后，含有4個游離的磷酸基團 B．在構(gòu)建重組質(zhì)粒時，可用PstⅠ和BamHⅠ切割質(zhì)粒和外源DNA C．用PstⅠ和Hind Ⅲ酶切，加入DNA連接酶后可得到1種符合要求的重組質(zhì)粒 D．導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌可在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長 解析：選C。圖甲中的質(zhì)粒用BamHⅠ切割后，得到一個DNA片段，含有2個游離的磷酸基團，A錯誤；在構(gòu)建重組質(zhì)粒時，可用PstⅠ和HindⅢ切割質(zhì)粒和外源DNA，不能用BamHⅠ切割外源DNA，因為用BamHⅠ切割會破壞目的基因的結(jié)構(gòu)，B錯誤；用PstⅠ和Hind Ⅲ酶能將質(zhì)粒切成兩個片段，用PstⅠ和Hind Ⅲ酶能將外源DNA切成

10、三段，只有含目的基因的片段通過DNA連接酶與質(zhì)粒連接形成的重組質(zhì)粒符合要求，而另一個重組質(zhì)粒無目的基因，C正確；用PstⅠ切割后氨芐青霉素抗性基因結(jié)構(gòu)已經(jīng)被破壞，所以導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌不可在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長，D錯誤。 2．(原理判斷類)(2016·安徽合肥質(zhì)檢)下列對基因工程所利用的酶的描述，正確的是(　　) A．獲取相同的目的基因可用到不同限制酶 B．目的基因表達(dá)時需要DNA聚合酶 C．纖維素酶和胰蛋白酶都是常用的工具酶 D．制備基因文庫時一定需要逆轉(zhuǎn)錄酶 解析：選A。獲取相同的目的基因可用不同的限制酶，只要目的基因兩端有相應(yīng)酶的識別位點即可，A正確；DNA聚合酶用

11、于DNA的復(fù)制，表達(dá)時需要RNA聚合酶，B錯誤；基因工程常用的工具酶是DNA連接酶和限制酶，C錯誤；制備cDNA文庫時需要逆轉(zhuǎn)錄酶，而基因組文庫的制備不需要逆轉(zhuǎn)錄酶，D錯誤。 考法二　基因工程的基本操作程序和應(yīng)用 1．目的基因的獲取 (1)直接分離法 (2)人工合成法 2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建 (1)基因表達(dá)載體的組成及作用 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程 3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 生物 種類 植物 動物 微生物 常用 方法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 顯微注射技術(shù) 感受態(tài)細(xì)胞法 受體 細(xì)胞 體細(xì)胞 受精卵 原核細(xì)胞 轉(zhuǎn)化 過程 將目

12、的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上→轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上→表達(dá) 將含有目的基因的表達(dá)載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動物 Ca2＋處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表達(dá)載體DNA分子與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子 4.目的基因的檢測與鑒定 視角?　以基礎(chǔ)判斷或流程圖分析的形式，考查基因工程的基本程序 1．(概念流程圖類)(2016·北京重點中學(xué)月考)利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)羧酸酯酶(CarE)制劑的流程如下圖所示，下列敘述正確的是(　　) A．過程①需使用的原料是四種核糖核苷酸 B．過程②需使用解旋

13、酶和PCR獲取目的基因 C．過程③使用的感受態(tài)細(xì)胞可用NaCl溶液制備 D．過程④可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導(dǎo)入受體細(xì)胞 解析：選D。過程①表示利用mRNA通過反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因，逆轉(zhuǎn)錄過程中需使用的原料是四種脫氧核苷酸，A錯誤；過程②表示利用PCR對目的基因進行擴增，該過程中不需要利用解旋酶，解旋是通過高溫實現(xiàn)的，B錯誤；感受態(tài)細(xì)胞法是利用的CaCl2溶液，C錯誤；過程④可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導(dǎo)入受體細(xì)胞，D正確。 2．(模式圖信息類)(2016·寧夏銀川模擬)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是人們應(yīng)用較早的基因重組技術(shù)推廣項目，目前轉(zhuǎn)基因技術(shù)有了新的改進，如下圖所示，請根

14、據(jù)所學(xué)知識回答： (1)圖中轉(zhuǎn)基因過程通常選擇的限制酶是____________________，啟動子的作用是與________________識別和結(jié)合，從而驅(qū)動基因的轉(zhuǎn)錄過程。目的基因與載體結(jié)合主要依靠二者含有共同的________________。 (2)需要進行離體組織培養(yǎng)的過程是________(用標(biāo)號)。由棉株1獲得單倍體苗的途徑為：花粉通過誘導(dǎo)首先形成________進而再分化為試管苗。一般試管苗的形成，先誘導(dǎo)生成________(“叢芽”或“根”)，說明原因________________________________________________________

15、________________ ________________________________________________________________________。 (3)棉株1、2、3中各隨機取出一個葉肉細(xì)胞，其細(xì)胞核中含有的目的基因個數(shù)分別為________。 解析：(1)分析圖示可知，目的基因的兩側(cè)以及質(zhì)粒上都有EcoRⅠ和BamHⅠ限制酶的識別位點，所以圖中轉(zhuǎn)基因過程通常選擇的限制酶是EcoRⅠ和BamHⅠ。啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，所以啟動子的作用是與RNA聚合酶識別和結(jié)合，從而驅(qū)動基因的轉(zhuǎn)錄過程。目的基因與載體結(jié)合主要依靠二者含有共同的黏性末端。(

16、2)由棉株1獲得單倍體苗的①過程為花藥離體培養(yǎng)，需要用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)，由受體細(xì)胞培養(yǎng)成棉株2的③過程也需用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)，所以需要進行離體組織培養(yǎng)的過程是①和③。棉株1的花粉通過誘導(dǎo)首先形成愈傷組織進而再分化為試管苗。試管苗的形成，一般先誘導(dǎo)其生成叢芽，有利于進行光合作用合成有機物，進而利于生長。(3)圖示顯示目的基因?qū)氲氖荏w細(xì)胞來源于單倍體幼苗，由受體細(xì)胞通過③過程培養(yǎng)成的棉株2為單倍體，由棉株2通過④過程培養(yǎng)成棉株3，需要人工誘導(dǎo)染色體加倍，目的基因也隨之加倍，所以，棉株1、2、3中各隨機取出一個葉肉細(xì)胞，其細(xì)胞核中含有的目的基因個數(shù)分別為0、1、2。 答案：(1)EcoR Ⅰ

17、和BamH Ⅰ　RNA聚合酶　黏性末端 (2)①和③　愈傷組織　叢芽　進行光合作用合成有機物，利于生長 (3)0、1、2 易錯點1　基因工程操作工具易錯辨析 [點撥]　(1)限制酶是一類酶，而不是一種酶。 (2)限制酶的成分為蛋白質(zhì)，其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件，高溫、強酸或強堿均易使之變性失活。 (3)在切割目的基因和載體時要求用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。 (4)將一個基因從DNA分子上切割下來，需要切兩處，同時產(chǎn)生4個黏性末端。 (5)不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同，同一個DNA分子用不同的限制酶切割，產(chǎn)生的黏性末端一般不相同。

18、(6)限制酶切割位點應(yīng)位于標(biāo)記基因之外，不能破壞標(biāo)記基因，以便于進行檢測。 (7)基因工程中有3種工具，但工具酶只有2種。 易錯點2　基因工程操作過程中易出現(xiàn)的錯誤 [點撥]　(1)目的基因的插入位點不是隨意的：基因表達(dá)需要啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動子與終止子之間的部位。 (2)基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒有堿基互補配對現(xiàn)象：第一步存在逆轉(zhuǎn)錄法獲得DNA，第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象，第四步存在檢測分子水平雜交。 (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理：農(nóng)桿菌易感染植物細(xì)胞，并將其Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上。 (4)目的基

19、因進入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程，稱為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是目的基因整合到受體細(xì)胞染色體基因組中。 (5)標(biāo)記基因的種類和作用：標(biāo)記基因的作用——篩選、檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，常見的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因(表達(dá)產(chǎn)物為帶顏色的物質(zhì))等。 (6)受體細(xì)胞的選擇：受體細(xì)胞常用植物受精卵或體細(xì)胞(經(jīng)組織培養(yǎng))、動物受精卵(一般不用體細(xì)胞)、微生物(大腸桿菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素則必須用真核生物酵母菌(需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌)；一般不用支原體，原因是它營寄生生活；一定不能用哺乳動物成熟的紅細(xì)胞，原因是它無細(xì)胞核，也沒有核糖體等細(xì)胞器，不能合

20、成蛋白質(zhì)。 (7)還應(yīng)注意的問題有：①基因表達(dá)載體中，啟動子(DNA片段)≠起始密碼子(RNA)；終止子(DNA片段)≠終止密碼子(RNA)。 ②基因表達(dá)載體的構(gòu)建是最核心、最關(guān)鍵的一步，在體外進行。 易錯點3　基因工程應(yīng)用中的易錯分析 [點撥]　(1)Bt毒蛋白基因編碼的Bt毒蛋白并無毒性，進入昆蟲消化道被分解成多肽后產(chǎn)生毒性。 (2)青霉素是誘變后的高產(chǎn)青霉菌產(chǎn)生的，不是通過基因工程改造的工程菌產(chǎn)生的。 (3)動物基因工程主要為了改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，不是為了產(chǎn)生體型巨大的個體。 ?微觀清障 (1)(2015·北京卷T5B改編)在應(yīng)用農(nóng)桿菌侵染植物葉片獲得轉(zhuǎn)基因植株的常規(guī)實驗步

21、驟中，不需要用選擇培養(yǎng)基篩法導(dǎo)入目的基因的細(xì)胞。(　　) (2)質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細(xì)菌擬核DNA之外，并且具有自我復(fù)制能力的很小的環(huán)狀DNA分子。(　　) (3)DNA分子經(jīng)限制酶切割后產(chǎn)生的DNA片段末端是黏性末端。(　　) (4)(2015·重慶卷T6A改編)胰島素基因表達(dá)載體中的胰島素基因可通過人肝細(xì)胞mRNA反轉(zhuǎn)錄獲得。(　　) (5)基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)工程則可對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)。(　　) (6)(2015·重慶卷T6B)表達(dá)載體的復(fù)制和胰島素基因的表達(dá)均啟動于復(fù)制原(起)點。(　　) (7)(20

22、14·江蘇卷T23A)切割質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶均能特異性地識別6個核苷酸序列。(　　) (8)(2014·江蘇卷T23C)載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標(biāo)記基因。(　　) (9)限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和質(zhì)粒是基因工程中常用的三種工具酶。(　　) (10)基因表達(dá)載體除了目的基因外，還必須有啟動子、終止子以及標(biāo)記基因。(　　) (11)DNA連接酶可把目的基因與載體的黏性末端的堿基黏合，形成重組DNA。(　　) (12)E·coli DNA連接酶既可以連接平末端，又可以連接黏性末端。(　　) (13)Taq酶是用PCR儀對DNA分子擴增過程中常用的一種耐高溫的DNA

23、連接酶。(　　) (14)基因表達(dá)載體中含有啟動子和密碼子。(　　) (15)(2015·重慶卷T6C)借助抗生素抗性基因可將含胰島素基因的受體細(xì)胞篩選出來。(　　) (16)設(shè)計擴增目的基因的引物時不必考慮表達(dá)載體的序列。(　　) (17)(2014·重慶卷T4A)重組Ti質(zhì)粒的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶參與。(　　) (18)啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位。(　　) (19)如果某種生物的cDNA文庫中的某個基因與該生物的基因組文庫中的某個基因控制的性狀相同，則這兩個基因的結(jié)構(gòu)也完全相同。(　　) (20)目的基

24、因?qū)腭R鈴薯細(xì)胞后，隨著馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞并表達(dá)。(　　) (21)蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)。(　　) (22)目前在抗菌性和溶血性均較強的多肽P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計多條模擬肽。(　　) (23)(2014·重慶卷T4D)利用基因工程培育抗蟲植物時，只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)×　(9)×　(10)√　(11)×　(12)×　(13)×　(14)×　(1

25、5)√　(16)×　(17)×　(18)√　(19)×　(20)√　(21)×　(22)√　(23)√ 1．(2016·天津武清區(qū)調(diào)研)下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點。請回答下列問題。 限制酶 BamHⅠ HindⅢ EcoRⅠ SmaⅠ 識別序列及切割位點 G↓GATCC CCTAG↑G A↓AGCTT TTCGA↑A G↓AATTC CTTAA↑G CCC↓GGG GGG↑CCC (1)一個圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)SmaⅠ切割前后，分別含有________個游離的磷酸基團。 (2)若對圖中質(zhì)粒進

26、行改造，插入的SmaⅠ酶切位點越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越____________。 (3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)與只使用EcoRⅠ相比較，使用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點在于可以防止___________________

27、_____________________________________________________。 (5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入____________酶。 (6)現(xiàn)使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ兩種限制酶同時處理質(zhì)粒、外源DNA，并經(jīng)拼接獲得的重組質(zhì)粒進行再次酶切，假設(shè)所用的酶均可將識別位點完全切開，請根據(jù)圖1、圖2中標(biāo)示的酶切位點及表中所列的識別序列，對以下酶切結(jié)果作出判斷。 ①采用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ酶切，得到________種DNA片段。 ②采用EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ酶切，得到________種DNA片段。 [導(dǎo)學(xué)號29

28、520630]　解析：(1)該質(zhì)粒為環(huán)狀DNA，經(jīng)Sma Ⅰ切割前，不含有游離的磷酸基團，經(jīng)Sma Ⅰ切割后形成平末端，含有2個游離的磷酸基團。(2)Sma Ⅰ識別的是CCCGGG序列，在C與G之間切割，Sma Ⅰ酶切位點越多，也就是C—G堿基對越多，C與G之間的氫鍵(3個)比A與T之間的氫鍵(2個)數(shù)量多，其含量越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越高。(3)據(jù)圖1可知，Sma Ⅰ切割位點在抗生素抗性基因(標(biāo)記基因)中，據(jù)圖2可知，Sma Ⅰ切割位點在目的基因中，因此使用Sma Ⅰ切割會破壞質(zhì)粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因。(4)用同一種限制酶處理質(zhì)粒和外源DNA，再用DNA連接酶連接時，往往會有三種

29、連接形式：目的基因—質(zhì)粒、目的基因—目的基因(環(huán)化)、質(zhì)?！|(zhì)粒(環(huán)化)，后兩種是我們不需要的，因而要進行篩選。用兩種限制酶處理質(zhì)粒和外源DNA，因形成的末端不同可避免上述情況的發(fā)生。(5)連接質(zhì)粒與目的基因的工具酶是DNA連接酶。(6)分析由Bam H Ⅰ和Hind Ⅲ兩種限制酶同時處理質(zhì)粒、外源DNA，并經(jīng)拼接獲得的重組質(zhì)粒，這兩種酶的識別序列仍然完整存在，如再用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ兩種限制酶進行酶切時，可再度被切開，形成2種DNA片段；而EcoR Ⅰ的識別序列在原質(zhì)粒中存在并沒有被破壞，同時切下的目的基因中還存在1個EcoR Ⅰ的識別序列，因此在重組質(zhì)粒中存在2個EcoR Ⅰ的識別

30、序列，如用EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ酶切，可得到3種DNA片段。 答案：(1)0、2　(2)高　(3)SmaⅠ會破壞質(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因　(4)質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化　(5)DNA連接　(6)2　3 2．(2016·山東文登模擬)下面是科學(xué)家利用現(xiàn)代生物技術(shù)研制用于癌癥治療的鼠—人嵌合抗體的流程圖。請回答： (1)利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)對鼠源雜交瘤抗體進行改造時，首先必須根據(jù)預(yù)期________________，設(shè)計________________，進一步推測應(yīng)有的氨基酸序列，最終通過基因拼接，將鼠源抗體基因改造成鼠—人嵌合抗體基因，然后導(dǎo)入鼠淋巴細(xì)胞

31、中使其________。在Ig基因表達(dá)載體構(gòu)建的過程中，人和鼠的基因要用____________切割核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 (2)圖中嵌合載體啟動子位于基因的首端，它是______________識別和結(jié)合的部位，終止子是________的終點；嵌合載體中還應(yīng)含有________________，以便重組DNA的鑒定和篩選。 (3)圖中的“抗體分泌細(xì)胞”名稱是________，檢測目的基因在淋巴細(xì)胞中是否得到表達(dá)可采用________________技術(shù)。 (4)在制備單克隆嵌合抗體過程中要進行篩選，第二次篩選的目的是__________________________________

32、______________________________________。 [導(dǎo)學(xué)號29520631]　解析：(1)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核糖核苷酸序列(DNA)。所以，利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)對鼠源雜交瘤抗體進行改造時，首先必須根據(jù)預(yù)期嵌合抗體的功能，設(shè)計嵌合抗體的結(jié)構(gòu)，進一步推測應(yīng)有的氨基酸序列，最終通過基因拼接，將鼠源抗體基因改造成鼠—人嵌合抗體基因，然后導(dǎo)入鼠淋巴細(xì)胞中使其表達(dá)。在基因表達(dá)載體構(gòu)建的過程中，人和鼠的基因要用同種限制酶切割核苷酸之間的磷酸二酯鍵，以產(chǎn)生相同的黏性末端。(2)啟動子是RNA

33、聚合酶識別和結(jié)合的部位，終止子是轉(zhuǎn)錄終止的信號；基因表達(dá)載體由啟動子、終止子、目的基因和標(biāo)記基因等組成，其中標(biāo)記基因用于重組DNA的鑒定和篩選。(3)圖中的“抗體分泌細(xì)胞”的名稱是漿細(xì)胞；檢測目的基因在受體細(xì)胞中是否表達(dá)，常采用抗原—抗體雜交技術(shù)。(4)制備單克隆抗體時要經(jīng)過兩次篩選，第一次篩選的目的是獲得雜交瘤細(xì)胞，第二次篩選的目的是獲得能夠產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞。 答案：(1)嵌合抗體的功能　嵌合抗體的結(jié)構(gòu)　表達(dá)　同種限制酶 (2)RNA聚合酶　轉(zhuǎn)錄　標(biāo)記基因 (3)漿細(xì)胞　抗原—抗體雜交 (4)獲得能夠產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞 3．(2016·山東煙臺模擬)我們?nèi)粘３缘?/p>

34、大米中鐵含量極低，科研人員通過基因工程等技術(shù)，培育出了鐵含量比普通大米高60%的轉(zhuǎn)基因水稻，改良了稻米的營養(yǎng)品質(zhì)。下圖為培育轉(zhuǎn)基因水稻過程示意圖，請分析回答： (1)鐵結(jié)合蛋白基因來自菜豆，且基因的脫氧核苷酸序列已知，可以用________法獲得此目的基因或________擴增目的基因。 (2)構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒時，通常要用________________分別切割________________________________________________________________________。 將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時，可以用____________處理農(nóng)桿菌，使重組T

35、i質(zhì)粒易于導(dǎo)入。 (3)將含有重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與水稻細(xì)胞經(jīng)過____________獲得的愈傷組織共同培養(yǎng)時，通過培養(yǎng)基2的篩選培養(yǎng)，可以獲得________________________________；培養(yǎng)基3與培養(yǎng)基2的區(qū)別是______________的濃度比例，所以在培養(yǎng)基3中經(jīng)過______________可獲得完整植株。檢測培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到，需要檢測轉(zhuǎn)基因水稻________________________________________________________________________。 [導(dǎo)學(xué)號29520632]　解析：(1)獲取目的基因的

36、方法有三種：①從基因文庫中獲??；②利用PCR技術(shù)擴增；③人工合成(化學(xué)合成)。如果基因的脫氧核苷酸序列已知，可以用化學(xué)合成法獲得此目的基因，再用PCR技術(shù)進行擴增。(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中，通常要用同一種限制酶分別切割質(zhì)粒和含目的基因的DNA片段，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端，然后再用DNA連接酶連接成重組質(zhì)粒。將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時，可以用CaCl2溶液處理農(nóng)桿菌成為感受態(tài)細(xì)胞，易于重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入。(3) 水稻細(xì)胞經(jīng)過脫分化可獲得愈傷組織。質(zhì)粒上的標(biāo)記基因為潮霉素抗性基因，因此通過培養(yǎng)基2的篩選培養(yǎng)，可以獲得含有重組質(zhì)粒的愈傷組織。培養(yǎng)基2長出愈傷組織，培養(yǎng)基3長出試管苗，這與培養(yǎng)基2、3中生長素和細(xì)胞分裂素的濃度比例不同有關(guān)，所以愈傷組織在培養(yǎng)基3中經(jīng)過再分化可獲得完整植株。題目基因工程的目的是提高大米的鐵含量，故欲檢測培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到，需要檢測轉(zhuǎn)基因水稻(成熟)種子中鐵含量。 答案：(1)化學(xué)合成(或人工合成或從基因文庫中獲取目的基因)　PCR (2)(同種)限制性核酸內(nèi)切酶(或限制酶)　含目的基因(或鐵結(jié)合蛋白基因)的DNA片段和質(zhì)?！aCl2(或Ca2＋) (3)脫分化　含有重組質(zhì)粒(有潮霉素抗性)的愈傷組織　生長素和細(xì)胞分裂素　再分化　(成熟)種子中鐵含量 11