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(diǎn)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(duì)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(shí)別特定的核苷酸序列并切開相應(yīng)兩個(gè)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(gè)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(dòng)植物病毒等。 (2)質(zhì)粒特點(diǎn) 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(dòng)物基 因工程 提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度，改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物，用轉(zhuǎn)基因動(dòng)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(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。 2．操作手段：基因修飾或基因合成。 3．設(shè)計(jì)流程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)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(dòng)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(huì)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(chǔ)存生物武器，并反對(duì)生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴(kuò)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(yùn)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(dòng)植

5、物病毒。 (2)四條件：能夠自我復(fù)制、有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)、具有標(biāo)記基因、對(duì)受體細(xì)胞無傷害。 3．基因工程的基本操作程序的四個(gè)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(cè)與鑒定。 4．目的基因的獲取與檢測(cè) (1)三種獲取方法：基因文庫直接獲得、PCR擴(kuò)增、人工合成。 (2)四種檢測(cè)方法：DNA分子雜交、DNA—mRNA分子雜交、抗原—抗體雜交、個(gè)體生物學(xué)水平的抗性檢測(cè)。 考法一　基因工程的操作工具 1．限制性核酸內(nèi)切酶 (1)識(shí)別序列的特點(diǎn)：呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱，無論是奇數(shù)個(gè)堿基還是偶數(shù)個(gè)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(bǔ)對(duì)稱；以為軸，兩側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)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(shí)別序列的中軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時(shí)形成的(錯(cuò)位切)，如下圖所示： ②平末端：是限制酶在識(shí)別序列的中軸線切開時(shí)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(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。 (3)DNA連接酶起作用時(shí)，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(kuò)大 有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn) 可攜帶多個(gè)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(diǎn)確定限制酶的種類 ①應(yīng)選擇切點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn))。 (2)根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)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(huì)破壞標(biāo)記基因；如果所選酶的切點(diǎn)不止一個(gè)，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(diǎn)區(qū)，則切割重組后的片段進(jìn)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(duì)基本工具的理解 1．(圖示信息類)(2016·北京朝陽檢測(cè))圖甲、圖乙中的箭頭表示三種限制性內(nèi)切酶的酶切點(diǎn)，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(gè)游離的磷酸基團(tuán) B．在構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，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(zhǎng) 解析：選C。圖甲中的質(zhì)粒用BamHⅠ切割后，得到一個(gè)DNA片段，含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，A錯(cuò)誤；在構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，可用PstⅠ和HindⅢ切割質(zhì)粒和外源DNA，不能用BamHⅠ切割外源DNA，因?yàn)橛肂amHⅠ切割會(huì)破壞目的基因的結(jié)構(gòu)，B錯(cuò)誤；用PstⅠ和Hind Ⅲ酶能將質(zhì)粒切成兩個(gè)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(gè)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(zhǎng)，D錯(cuò)誤。 2．(原理判斷類)(2016·安徽合肥質(zhì)檢)下列對(duì)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(shí)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(shí)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(shí)別位點(diǎn)即可，A正確；DNA聚合酶用

11、于DNA的復(fù)制，表達(dá)時(shí)需要RNA聚合酶，B錯(cuò)誤；基因工程常用的工具酶是DNA連接酶和限制酶，C錯(cuò)誤；制備cDNA文庫時(shí)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(cuò)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(dòng)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(dòng)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(cè)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(diǎn)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(cuò)誤；過程②表示利用PCR對(duì)目的基因進(jìn)行擴(kuò)增，該過程中不需要利用解旋酶，解旋是通過高溫實(shí)現(xiàn)的，B錯(cuò)誤；感受態(tài)細(xì)胞法是利用的CaCl2溶液，C錯(cuò)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(xiàng)目，目前轉(zhuǎn)基因技術(shù)有了新的改進(jìn)，如下圖所示，請(qǐng)根

14、據(jù)所學(xué)知識(shí)回答： (1)圖中轉(zhuǎn)基因過程通常選擇的限制酶是____________________，啟動(dòng)子的作用是與________________識(shí)別和結(jié)合，從而驅(qū)動(dòng)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(jìn)行離體組織培養(yǎng)的過程是________(用標(biāo)號(hào))。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(jìn)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(jī)取出一個(gè)葉肉細(xì)胞，其細(xì)胞核中含有的目的基因個(gè)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(shí)別位點(diǎn)，所以圖中轉(zhuǎn)基因過程通常選擇的限制酶是EcoRⅠ和BamHⅠ。啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，所以啟動(dòng)子的作用是與RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合，從而驅(qū)動(dòng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行光合作用合成有機(jī)物，進(jìn)而利于生長(zhǎng)。(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(jī)取出一個(gè)葉肉細(xì)胞，其細(xì)胞核中含有的目的基因個(gè)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(jìn)行光合作用合成有機(jī)物，利于生長(zhǎng) (3)0、1、2 易錯(cuò)點(diǎn)1　基因工程操作工具易錯(cuò)辨析 [點(diǎn)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(qiáng)酸或強(qiáng)堿均易使之變性失活。 (3)在切割目的基因和載體時(shí)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(gè)基因從DNA分子上切割下來，需要切兩處，同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)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(gè)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(diǎn)應(yīng)位于標(biāo)記基因之外，不能破壞標(biāo)記基因，以便于進(jìn)行檢測(cè)。 (7)基因工程中有3種工具，但工具酶只有2種。 易錯(cuò)點(diǎn)2　基因工程操作過程中易出現(xiàn)的錯(cuò)誤 [點(diǎn)撥]　(1)目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的：基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)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(bǔ)配對(duì)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(cè)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(jìn)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(shí)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(cè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jìn)行。 易錯(cuò)點(diǎn)3　基因工程應(yīng)用中的易錯(cuò)分析 [點(diǎn)撥]　(1)Bt毒蛋白基因編碼的Bt毒蛋白并無毒性，進(jìn)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(dòng)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(jiǎn)單、獨(dú)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(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)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(dòng)于復(fù)制原(起)點(diǎn)。(　　) (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(shí)別6個(gè)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(dòng)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(duì)DNA分子擴(kuò)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(dòng)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(jì)擴(kuò)增目的基因的引物時(shí)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(dòng)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(shí)別和結(jié)合的部位。(　　) (19)如果某種生物的cDNA文庫中的某個(gè)基因與該生物的基因組文庫中的某個(gè)基因控制的性狀相同，則這兩個(gè)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(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)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(qiáng)的多肽P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)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(jì)多條模擬肽。(　　) (23)(2014·重慶卷T4D)利用基因工程培育抗蟲植物時(shí)，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(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問題。 限制酶 BamHⅠ HindⅢ EcoRⅠ SmaⅠ 識(shí)別序列及切割位點(diǎn) G↓GATCC CCTAG↑G A↓AGCTT TTCGA↑A G↓AATTC CTTAA↑G CCC↓GGG GGG↑CCC (1)一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)SmaⅠ切割前后，分別含有________個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。 (2)若對(duì)圖中質(zhì)粒進(jìn)

26、行改造，插入的SmaⅠ酶切位點(diǎn)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(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)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(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA，并經(jīng)拼接獲得的重組質(zhì)粒進(jìn)行再次酶切，假設(shè)所用的酶均可將識(shí)別位點(diǎn)完全切開，請(qǐng)根據(jù)圖1、圖2中標(biāo)示的酶切位點(diǎn)及表中所列的識(shí)別序列，對(duì)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(hào)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(tuán)，經(jīng)Sma Ⅰ切割后形成平末端，含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)Sma Ⅰ識(shí)別的是CCCGGG序列，在C與G之間切割，Sma Ⅰ酶切位點(diǎn)越多，也就是C—G堿基對(duì)越多，C與G之間的氫鍵(3個(gè))比A與T之間的氫鍵(2個(gè))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(diǎn)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(diǎn)在目的基因中，因此使用Sma Ⅰ切割會(huì)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(shí)，往往會(huì)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(jìn)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(shí)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(shí)別序列仍然完整存在，如再用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ兩種限制酶進(jìn)行酶切時(shí)，可再度被切開，形成2種DNA片段；而EcoR Ⅰ的識(shí)別序列在原質(zhì)粒中存在并沒有被破壞，同時(shí)切下的目的基因中還存在1個(gè)EcoR Ⅰ的識(shí)別序列，因此在重組質(zhì)粒中存在2個(gè)EcoR Ⅰ的識(shí)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(huì)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(qǐng)回答： (1)利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)對(duì)鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造時(shí)，首先必須根據(jù)預(yù)期________________，設(shè)計(jì)________________，進(jìn)一步推測(cè)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(dòng)子位于基因的首端，它是______________識(shí)別和結(jié)合的部位，終止子是________的終點(diǎn)；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(cè)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(jìn)行篩選，第二次篩選的目的是__________________________________

32、______________________________________。 [導(dǎo)學(xué)號(hào)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(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)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(duì)鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造時(shí)，首先必須根據(jù)預(yù)期嵌合抗體的功能，設(shè)計(jì)嵌合抗體的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步推測(cè)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(dòng)子是RNA

33、聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，終止子是轉(zhuǎn)錄終止的信號(hào)；基因表達(dá)載體由啟動(dòng)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(cè)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(shí)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(tái)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(qǐng)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(kuò)增目的基因。 (2)構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒時(shí)，通常要用________________分別切割________________________________________________________________________。 將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時(shí)，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(shí)，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(cè)培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到，需要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因水稻________________________________________________________________________。 [導(dǎo)學(xué)號(hào)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(kuò)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(jìn)行擴(kuò)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(shí)，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?yàn)槌泵顾乜剐曰?，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(zhǎng)出愈傷組織，培養(yǎng)基3長(zhǎng)出試管苗，這與培養(yǎng)基2、3中生長(zhǎng)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(cè)培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到，需要檢測(cè)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(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素　再分化　(成熟)種子中鐵含量 11