2019版高考生物一輪復(fù)習(xí) 第12單元 現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題 第36講 基因工程學(xué)案 蘇教版.doc

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第36講　基因工程 考試說(shuō)明 1.基因工程的誕生(Ⅰ)。 2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))(Ⅱ)。 3.基因工程的應(yīng)用(Ⅱ)。 4.蛋白質(zhì)工程(Ⅰ)。 5.DNA的粗提取與鑒定(實(shí)驗(yàn)與探究能力)。 ??考點(diǎn)一　基因工程的概念及基本工具?? 1.基因工程的概念 (1)手段:按照　　　　　　　,進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì),通過(guò)體外　　　　　　和　　　　等技術(shù),賦予生物以新的遺傳特性。 (2)目的:創(chuàng)造出更符合人們需要的新的　　　　　　和　　　　　　。 (3)水平:　　　　　　水平。 2.基因工程的基本工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶 ①來(lái)源:主要從　　　　　　中分離純化而來(lái)。 ②作用:識(shí)別雙鏈DNA分子的某種　　　　　　　　序列,使　　　　　　的兩個(gè)核苷酸之間的　　　　　　斷裂。 ③結(jié)果:產(chǎn)生　　　　末端或　　　　末端。 (2)DNA連接酶 常用類(lèi)型 Ecoli DNA連接酶 T4DNA連接酶 來(lái)源 　　　　 T4噬菌體 功能 連接黏性末端 連接　　　　　　　 結(jié)果 恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵 (3)載體 ①條件:能自我復(fù)制、有一個(gè)至多個(gè)　　　　切割位點(diǎn)、有特殊的　　　　。 ②常用載體——　　　　。 ③其他載體:λ噬菌體的衍生物、　　　　　　等。 1.限制酶和DNA連接酶的關(guān)系 圖12-36-1 (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。 2.DNA相關(guān)六種酶的比較 名稱(chēng) 作用部位 作用 底物 作用結(jié)果 限制酶 磷酸二酯鍵 DNA 　將DNA切成兩個(gè)或多個(gè)片段 DNA 連接酶 磷酸二酯鍵 DNA 片段 　將兩個(gè)DNA片段連接為一個(gè)DNA分子 DNA 聚合酶 磷酸二酯鍵 脫氧核 苷酸 　以單鏈DNA為模板,將單個(gè)脫氧核苷酸依次連接到單鏈末端 DNA (水解)酶 磷酸二酯鍵 DNA 　將DNA片段水解為單個(gè)脫氧核苷酸 解旋酶 堿基對(duì)之 間的氫鍵 DNA 　將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈,形成兩條長(zhǎng)鏈 RNA 聚合酶 磷酸二酯鍵 核糖核 苷酸 　以單鏈DNA為模板,將單個(gè)核糖核苷酸依次連接到單鏈末端 1.如圖12-36-2為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖,據(jù)圖回答下列問(wèn)題: 圖12-36-2 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)都是　　　　,二者還具有其他共同點(diǎn),如①　　　　　　　　,②　　　　　　　　(寫(xiě)出兩條即可)。 (2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為—A—TGCGC,則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為　　　　　　;可使用　　　　　　把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA分子上稱(chēng)為　　　　　　　,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)下列常在基因工程中用作載體的是 (　　) A.蘇云金芽孢桿菌抗蟲(chóng)基因 B.土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子 C.大腸桿菌的質(zhì)粒 D.動(dòng)物細(xì)胞的染色體 2.[2017上海寶山區(qū)二模] 分析有關(guān)基因工程的資料,回答問(wèn)題。 如圖12-36-3為構(gòu)建某重組質(zhì)粒的過(guò)程示意圖。lacZ基因可使細(xì)菌利用加入培養(yǎng)基的物質(zhì)X-gal,從而使菌落顯現(xiàn)出藍(lán)色,若無(wú)該基因,菌落則成白色。圖中甲~戊DNA片段只注明了黏性末端處的堿基種類(lèi),其他堿基的種類(lèi)未作注明。 圖12-36-3 (1)若酶M特異性識(shí)別的DNA堿基序列是,則酶N特異性識(shí)別的DNA堿基序列是　　　　　　。 (2)過(guò)程②是將所有片段混合在一起,用　　　　　　酶拼接可得到不同的重組DNA。 (3)如果只考慮2個(gè)片段的組合,那么甲、乙、丁三個(gè)片段中能夠形成環(huán)狀DNA的片段組合是　　　　　　(多選)。 A.甲和乙　B.甲和甲　C.甲和丁　D.乙和乙　E.乙和丁　F.丁和丁 (4)為了篩選含重組質(zhì)粒的受體菌,應(yīng)在通用培養(yǎng)基中額外加入　　　　　　　　,培養(yǎng)一段時(shí)間,挑選出　 色的菌落進(jìn)一步培養(yǎng)。原來(lái)質(zhì)粒中,限制酶M和N的酶切位點(diǎn)　　　　。 A.M位于青霉素抗性基因中,N位于lacZ基因中 B.N位于青霉素抗性基因中,M位于lacZ基因中 C.M和N都位于青霉素抗性基因中 D.M和N都位于lacZ基因中 (5)上述目的基因能夠在受體細(xì)菌中表達(dá),其原因是不同生物　　　　。 A.共用一套DNA B.共用一套R(shí)NA C.共用一套蛋白質(zhì) D.共用一套密碼子 方法技巧　限制酶的選擇技巧 (1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點(diǎn)確定限制酶的種類(lèi)。 圖12-36-4 ①應(yīng)選擇切割位點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶,如圖甲可選擇PstⅠ。 ②不能選擇切割位點(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割位點(diǎn))。 (2)根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類(lèi)。 ①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致,以確保產(chǎn)生相同的黏性末端。 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;如果所選酶的切割位點(diǎn)不是一個(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。 ??考點(diǎn)二　基因工程的基本操作程序及PCR技術(shù)?? 1.基因工程的基本操作程序 (1)目的基因的獲取 ①目的基因:主要指　　　　　　　　的基因,也可以是一些具有　　　　作用的因子。 ②獲取 方法 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建——基因工程的核心 ①目的:使目的基因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。 ②基因表達(dá)載體的構(gòu)成 圖12-36-5 ③構(gòu)建過(guò)程: 圖12-36-6 (3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 生物種類(lèi) 植物細(xì)胞 動(dòng)物細(xì)胞 微生物細(xì)胞 常用方法 　　　　　、　　　　　　 　　　　 　　　　 受體細(xì)胞 　體細(xì)胞 　　　　 　原核細(xì)胞 轉(zhuǎn)化過(guò)程 　(以農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法為例:)將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的　　　　上→導(dǎo)入農(nóng)桿菌→侵染植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的　　　　上→表達(dá) 基因表達(dá)載體 　受精卵 　　發(fā)育 新性狀個(gè)體 　　　　　處理細(xì)胞→　　　　細(xì)胞→重組表達(dá)載體與感受態(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 圖12-36-7 2.PCR技術(shù) (1)原理:DNA復(fù)制,即: 雙鏈 DNA單鏈 DNA 圖12-36-8 (2)條件 (3)過(guò)程與結(jié)果 ①過(guò)程 ②結(jié)果:上述三步反應(yīng)完成后,一個(gè)DNA分子就變成了　　　　個(gè)DNA分子,隨著重復(fù)次數(shù)的增多,DNA分子就以　　　　的形式增加。PCR的反應(yīng)過(guò)程都是在　　　　中完成的。 1.基因工程操作的易錯(cuò)點(diǎn)分析 (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)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)。 (3)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。 (4)只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒(méi)有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象,其余三步都有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象。 2.DNA復(fù)制與PCR技術(shù)的比較 項(xiàng)目 體內(nèi)DNA復(fù)制 PCR技術(shù) 場(chǎng)所 主要在細(xì)胞核內(nèi) 生物體外 酶 DNA聚合酶、解旋酶 　熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶) 條件 模板、ATP、常溫 　模板、ATP、引物鏈、溫度變化(90~95 ℃→55~60 ℃→70~75 ℃) 原料 四種脫氧核苷酸 四種脫氧核苷酸 特點(diǎn) 　形成的是整個(gè)DNA分子,一個(gè)細(xì)胞周期只復(fù)制一次 　短時(shí)間內(nèi)形成含有大量目的基因的DNA片段 角度1　結(jié)合實(shí)例考查基因工程的基本操作程序 1.人血清蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價(jià)值。如圖12-36-9是以基因工程技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑,請(qǐng)回答下列問(wèn)題。 圖12-36-9 (1)如果HSA基因序列未知,可以采用　　　　　　　　　　的方法獲取該目的基因,為了使該目的基因能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制和穩(wěn)定保存,通常要先構(gòu)建　　　　　后才能導(dǎo)入宿主細(xì)胞。 (2)方框中的“?”一般選用的生物是　　　　,為了提高Ⅱ過(guò)程的導(dǎo)入成功率,通常用　　　　處理大腸桿菌。 (3)人體合成的初始HSA多肽,需要經(jīng)過(guò)膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才能有活性,所以,選擇　　　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)途徑獲取rHSA更有優(yōu)勢(shì)。 (4)為了鑒定宿主細(xì)胞中是否產(chǎn)生rHSA,可以用 方法來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。 A.檢驗(yàn)HSA基因是否導(dǎo)入 B.檢驗(yàn)細(xì)胞中是否產(chǎn)生相應(yīng)的mRNA C.抗原—抗體雜交 D.檢測(cè)是否有標(biāo)記基因 角度2　考查PCR技術(shù)的原理與過(guò)程 2.[2017福建南平一模] 基因工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展迅速,基因可導(dǎo)入農(nóng)作物中,用于改良該農(nóng)作物的性狀。通過(guò)多重PCR技術(shù)可擴(kuò)增并檢測(cè)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的外源基因成分。多重PCR技術(shù)是在一個(gè)PCR 反應(yīng)體系中加入多對(duì)引物,針對(duì)多個(gè)DNA模板或同一模板的不同區(qū)域,擴(kuò)增多個(gè)目的基因的PCR 技術(shù)。請(qǐng)回答: (1)我國(guó)科學(xué)家將Bt毒蛋白基因、魚(yú)的抗凍蛋白基因、控制果實(shí)成熟的基因?qū)朕r(nóng)作物,可獲得　　　　、　　　　　、延熟的轉(zhuǎn)基因作物。 (2)引物是根據(jù)　　　　　　　　的一段核苷酸序列合成的,每種基因擴(kuò)增需要一對(duì)引物的原因是　 　。下表是A、B、C三 種基因的引物,據(jù)表分析,引物特異性主要體現(xiàn)在 　。 A基因 引物1 5GCTCCTACAAATGCCATCATTGC3 引物2 5GATAGTGGGATTGTGCGTCATCCC3 B基因 引物1 5TGAATCCTGTTGCCGGTCTT3 引物2 5AAATGTATAATTGCGGGACTCTAATC3 C基因 引物1 5CCTTCATGTTCGGCGGTCTCG3 引物2 5GCGTCATGATCGGCTCGATG3 (3)PCR過(guò)程中溫度從90 ℃降到55~60 ℃的目的是 　。 (4)檢測(cè)人員通過(guò)多重PCR技術(shù)確定農(nóng)作物中是否含有A、B、C三種轉(zhuǎn)基因。將A、B、C三種基因和待測(cè)的農(nóng)作物基因樣品進(jìn)行PCR,擴(kuò)增后的產(chǎn)物再進(jìn)行電泳,結(jié)果如圖12-36-10。據(jù)圖分析:含有三種轉(zhuǎn)基因的農(nóng)作物是　　　　,判斷依據(jù)是　 　。 圖12-36-10 (5)與PCR技術(shù)相比,多重PCR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有: a.　。 b.　。 c.　。 ??考點(diǎn)三　基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程?? 一、基因工程的應(yīng)用 1.植物基因工程 抗蟲(chóng)、　　　　、　　　　轉(zhuǎn)基因植物,利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。 2.動(dòng)物基因工程 提高動(dòng)物　　　　　　、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)　　　　,用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體。 3.基因工程藥物 (1)方式:利用基因工程培育“　　　　　　”來(lái)生產(chǎn)藥品。 (2)成果:利用“工程菌”可生產(chǎn)細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。 4.基因治療 (1)概念:把　　　　　　導(dǎo)入病人體內(nèi),使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能,從而達(dá)到治療疾病的目的。 (2)成果:將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者的淋巴細(xì)胞。 二、蛋白質(zhì)工程 圖12-36-11 基因工程和蛋白質(zhì)工程的比較 項(xiàng)目 基因工程 蛋白質(zhì)工程 區(qū)別 操作環(huán)境 (場(chǎng)所) 生物體外 生物體外 操作核心 基因 基因 操作起點(diǎn) 目的基因 預(yù)期的蛋白質(zhì)功能 基本過(guò)程 　剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá) 　確定蛋白質(zhì)功能→應(yīng)有的高級(jí)結(jié)構(gòu)→應(yīng)具備的折疊狀態(tài)→應(yīng)有的氨基酸序列→應(yīng)有的堿基序列→改造的蛋白質(zhì) 實(shí)質(zhì) 　定向改造生物的遺傳特性,以獲得人類(lèi)所需要的生物類(lèi)型或生物產(chǎn)品(基因的異體表達(dá)) 　定向改造或生產(chǎn)人類(lèi)所需的蛋白質(zhì) 結(jié)果 　生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì) 　生產(chǎn)人類(lèi)需要的新基因,創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì) 聯(lián)系 　蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程,因?yàn)閷?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì),必須通過(guò)基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn) 角度1　結(jié)合基因工程的操作過(guò)程考查基因工程的應(yīng)用 1.[2017東北三省三校模擬] 馬鈴薯是重要的經(jīng)濟(jì)作物,在基因育種方面取得豐碩成果。 (1)馬鈴薯是雙子葉植物,常用　　　　　　法將目的基因?qū)腭R鈴薯的體細(xì)胞中。構(gòu)建好的基因表達(dá)載體基本結(jié)構(gòu)有目的基因、　　　　　、　　　　、　　　　、復(fù)制原點(diǎn)五部分。 (2)馬鈴薯易患多種疾病,導(dǎo)致產(chǎn)量下降?；蚬こ讨谐Ｓ玫目共』?yàn)椤　　　　　　　　　?寫(xiě)一種即可)。 (3)科學(xué)家還培育出抗除草劑的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯,主要從兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì): ①修飾除草劑作用的靶蛋白,使其對(duì)除草劑　　　　,或使靶蛋白過(guò)量表達(dá),植物吸收除草劑后仍能正常代謝。 ②引入酶或酶系統(tǒng),使除草劑在發(fā)生作用前　　　　。 (4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后,還需對(duì)轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行　　　　　　　　。 角度2　考查蛋白質(zhì)工程的原理與操作 2.[2015全國(guó)卷Ⅱ] 已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P),該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,由305個(gè)氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸,240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸,改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列問(wèn)題: (1)從上述資料可知,若要改變蛋白質(zhì)的功能,可以考慮對(duì)蛋白質(zhì)的　　　　　　進(jìn)行改造。 (2)以P基因序列為基礎(chǔ),獲得P1基因的途徑有修飾　　　　基因或合成　　　　基因。所獲得的基因表達(dá)時(shí)是遵循中心法則的,中心法則的全部?jī)?nèi)容包括　　　　　　　　的復(fù)制,以及遺傳信息在不同分子之間的流動(dòng),即:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)蛋白質(zhì)工程也被稱(chēng)為第二代基因工程,其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā),通過(guò)　　　　　　　　和　　　　　　　　, 進(jìn)而確定相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列,據(jù)此獲得基因,再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì),之后還需要對(duì)蛋白質(zhì)的生物　　　　　進(jìn)行鑒定。 ??考點(diǎn)四　DNA的粗提取與鑒定?? 1.原理 (1)溶解度 ①DNA與蛋白質(zhì)在不同濃度的　　　　溶液中溶解度不同。 ②DNA不溶于　　　　。 (2)DNA對(duì)酶、　　　　和　　　　的耐受性。 (3)鑒定:DNA+　　　　試劑　　　　。 2.實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)材料的選取→ 破碎細(xì)胞→ 獲取含DNA的濾液→過(guò)濾,取濾液 去除濾液中的雜質(zhì)→ DNA的析出→利用DNA不溶于　　　　　　的原理, 析出DNA DNA的鑒定→ 1.DNA和蛋白質(zhì)在不同NaCl溶液中溶解度的比較 項(xiàng)目 2 mol/L NaCl 溶液 0.14 mol/L NaCl溶液 溶解規(guī)律 DNA 溶解 析出 蛋白質(zhì) 　部分發(fā)生鹽析沉淀 溶解 　NaCl溶液濃度從2 mol/L逐漸降低的過(guò)程中,溶解度逐漸增大 2.DNA的粗提取與鑒定中的“2、3、4” 加蒸餾 水2次 　①加到雞血細(xì)胞液中,使血細(xì)胞吸水破裂 ?、诩拥胶珼NA的2 mol/L的NaCl溶液中,使NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度下降到0.14 mol/L,使DNA析出 用紗布 過(guò)濾3次 　①過(guò)濾血細(xì)胞破裂液,得到含細(xì)胞核物質(zhì)的濾液 ?、跒V取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物) ?、圻^(guò)濾溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液 (續(xù)表) 4次使用 NaCl溶液 　①加2 mol/L的NaCl溶液,溶解提取的細(xì)胞核物質(zhì) ?、谟?.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出 ?、塾? mol/L的NaCl溶液,溶解濾取的DNA黏稠物 ?、苡? mol/L的NaCl溶液,溶解絲狀物用于鑒定DNA 在“DNA的粗提取與鑒定”的實(shí)驗(yàn)中,對(duì)DNA進(jìn)行鑒定時(shí),做如下操作: 　　試管 序號(hào)　　 A B 1 　加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 　加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 2 　不加 　加入提取的DNA絲狀物并攪拌 3 　加4 mL二苯胺,混勻 　加4 mL二苯胺,混勻 4 　沸水浴5分鐘 　沸水浴5分鐘 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 圖12-36-12 (1)根據(jù)圖12-36-12完成表格空白處的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 (2)對(duì)于B試管,完成1、2、3的操作后溶液顏色如何?　　　　　　　　　　　　。 (3)在沸水浴中加熱的目的是　　　　　　　　　　,同時(shí)說(shuō)明DNA對(duì)高溫有較強(qiáng)的　　　　。 (4)A試管在實(shí)驗(yàn)中的作用是　　　　。 (5)B試管中溶液顏色的變化程度主要與　　　　　　有關(guān)。 ??歷年真題明考向?? 1.[2017全國(guó)卷Ⅰ] 真核生物基因中通常有內(nèi)含子,而原核生物基因中沒(méi)有,原核生物沒(méi)有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡(jiǎn)稱(chēng)蛋白A)?；卮鹣铝袉?wèn)題: (1)某同學(xué)從人的基因組文庫(kù)中獲得了基因A,以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A,其原因是 　。　　　　　　　　　 (2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體,在噬菌體和昆蟲(chóng)病毒兩種載體中,不選用　　　　　作為載體,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)若要高效地獲得蛋白A,可選用大腸桿菌作為受體。因?yàn)榕c家蠶相比,大腸桿菌具有　　　　　　　　　　　(答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。 (4)若要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A,可用的檢測(cè)物質(zhì)是　　　　　　　　　　　　(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。 (5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn),也可以說(shuō)是基因工程的先導(dǎo),如果說(shuō)他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示,那么,這一啟示是　。 2.[2017全國(guó)卷Ⅱ] 幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分,幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過(guò)基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),可增強(qiáng)其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉?wèn)題: (1)在進(jìn)行基因工程操作時(shí),若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA,常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料,原因是　　　　　　　　　　　　。提取RNA時(shí),提取液中需添加RNA酶抑制劑,其目的是　　　　　　　　　　　　。 (2)以mRNA為材料可以獲得cDNA,其原理是 　。 (3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá),需要通過(guò)質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,原因是 　(答出兩點(diǎn)即可)。 (4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時(shí),DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是　　　　　　　　。 (5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒(méi)有提高,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是　。 3.[2016全國(guó)卷Ⅰ] 某一質(zhì)粒載體如圖12-36-13所示,外源DNA插入到Ampr或Tetr中會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因,Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用BamHⅠ酶切后,與用BamHⅠ酶切獲得的目的基因混合,加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng),用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌。結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化,有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種,分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。回答下列問(wèn)題: 圖12-36-13 (1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具,應(yīng)具備的基本條件有　　　　　　　　　　　　　(答出兩點(diǎn)即可),而作為基因表達(dá)載體,除滿足上述基本條件外,還需具有啟動(dòng)子和終止子。 (2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選,在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中,未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;并且　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　　的細(xì)胞也是不能區(qū)分的,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在上述篩選的基礎(chǔ)上,若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落,還需使用含有　　　　　　　的固體培養(yǎng)基。 (3)基因工程中,某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體,其DNA復(fù)制所需的原料來(lái)自于　　　　　　。 4.[2016全國(guó)卷Ⅲ] 圖12-36-14①中的三個(gè)DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列與切割位點(diǎn),圖②為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點(diǎn)是唯一的)。 圖12-36-14 根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí),回答下列問(wèn)題: (1)經(jīng)BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被　　　　　酶切后的產(chǎn)物連接,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)若某人利用圖乙所示的表達(dá)載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子,如圖12-36-15所示。這三種重組子中,不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有　　　　　　　　,不能表達(dá)的原因是　 　。 圖12-36-15 (3)DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段連接起來(lái)的酶,常見(jiàn)的有　　　　　　　　和　　　　　　　　　,其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是　。 第十二單元　現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題 第36講　基因工程 考點(diǎn)一 【知識(shí)梳理】 1.(1)人們的愿望　DNA重組　轉(zhuǎn)基因 (2)生物類(lèi)型　生物產(chǎn)品　(3)DNA分子 2.(1)①原核生物?、谔囟ê塑账帷√囟ú课弧×姿岫ユI?、垧ば浴∑? (2)大腸桿菌　黏性末端或平末端 (3)①限制酶　標(biāo)記基因?、谫|(zhì)粒?、蹌?dòng)植物病毒 【題組訓(xùn)練】 1.(1)DNA　能夠自我復(fù)制　具有遺傳特性 (2)CGCGT—　　　A—　DNA連接酶 (3)標(biāo)記基因　供重組DNA的鑒定和選擇　(4)C [解析] (1)a代表的物質(zhì)是大型環(huán)狀DNA分子,質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核之外的小型環(huán)狀DNA分子,兩者都能自我復(fù)制,并蘊(yùn)含遺傳信息。(2)與質(zhì)粒DNA分子的切割末端能夠連接的目的基因切割末端之間能夠發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì),可使用DNA連接酶將它們連接在一起。(3)質(zhì)粒DNA分子上的氨芐青霉素抗性基因可以作為標(biāo)記基因,便于對(duì)重組DNA進(jìn)行鑒定和篩選。(4)常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。蘇云金芽孢桿菌抗蟲(chóng)基因一般作為目的基因;土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子不容易在宿主細(xì)胞內(nèi)保存;動(dòng)物細(xì)胞染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì),不能被限制性核酸內(nèi)切酶切割,因此不能用作載體。 2.(1) (2)DNA連接　(3)ABCDEF (4)青霉素和X-gal　白　D　(5)D [解析] ①質(zhì)粒經(jīng)過(guò)酶M和酶N的切割形成甲、乙片段,根據(jù)甲、乙片段的黏性末端可知,兩種限制酶的識(shí)別序列分別是、,酶M特異性識(shí)別的DNA堿基序列是,則酶N特異性識(shí)別的DNA堿基序列是。(2)DNA連接酶可以將具有相同黏性末端的DNA片段連接起來(lái)。(3)甲、乙、丁都有兩個(gè)黏性末端,且都相同,因此如果只考慮2個(gè)片段的組合,那么甲、乙、丁三種片段中任意兩個(gè)連接都能夠連接形成環(huán)狀DNA。(4)為了篩選含重組質(zhì)粒的受體菌,應(yīng)在通用培養(yǎng)基中額外加入青霉素和X-gal,培養(yǎng)一段時(shí)間,挑選出白色的菌落進(jìn)一步培養(yǎng)。這表明青霉素抗性基因沒(méi)有被破壞,lacZ基因已經(jīng)被破壞,因此,在原來(lái)質(zhì)粒中,限制酶M和N的酶切位點(diǎn)都位于lacZ基因中。(5)上述目的基因能夠在受體細(xì)菌中表達(dá),其原因是不同生物共用一套密碼子。 考點(diǎn)二 【知識(shí)梳理】 1.(1)①編碼蛋白質(zhì)　調(diào)控?、诨蛭膸?kù)　mRNA　DNA合成儀 (2)①在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳給下一代 ②標(biāo)記基因　目的基因 ③同一種限制酶　DNA連接酶 (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　花粉管通道法　顯微注射法　用Ca2+處理細(xì)胞　受精卵　T-DNA　染色體DNA　顯微注射　Ca2+　感受態(tài) (4)DNA分子雜交　分子雜交　抗原—抗體雜交　雜交帶 2.(1)加熱　冷卻 (2)耐高溫的DNA聚合酶　單鏈相應(yīng)序列　脫氧核苷酸 (3)①90~95　解旋　55~60　引物　70~75　Taq酶 ②兩　2n　DNA擴(kuò)增儀 【命題角度】 1.(1)從基因文庫(kù)中提取　重組DNA (2)農(nóng)桿菌　氯化鈣　(3)Ⅰ　(4)C [解析] (1)獲取目的基因的方法有:從基因文庫(kù)中獲取、采用PCR技術(shù)擴(kuò)增(適用于目的基因的核苷酸序列已知的情況)、人工化學(xué)合成(適用于目的基因較小且序列已知的情況)。因此如果HSA基因序列未知,可以采用從基因文庫(kù)中提取的方法獲取該目的基因;為了使該目的基因能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制和穩(wěn)定保存,通常要先構(gòu)建基因表達(dá)載體(重組DNA)后才能導(dǎo)入宿主細(xì)胞。(2)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,因此方框中的“?”一般選用的生物是農(nóng)桿菌;將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞時(shí)常用感受態(tài)細(xì)胞法,即用氯化鈣處理微生物細(xì)胞,使之成為易于吸收周?chē)h(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細(xì)胞。(3)由于大腸桿菌是原核生物,其細(xì)胞中不含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,而人體合成的初始HSA多肽,需要經(jīng)過(guò)膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才能有活性,所以,選擇Ⅰ途徑獲取rHSA更有優(yōu)勢(shì)。(4)檢測(cè)目的基因是否表達(dá)形成蛋白質(zhì)(rHSA)可以采用抗原—抗體雜交法。 2.(1)抗蟲(chóng)　抗凍 (2)已知目的基因　需要一對(duì)特異性的引物,要求一對(duì)引物的序列是不互補(bǔ)的,否則會(huì)形成引物二聚體,進(jìn)而影響目的基因的擴(kuò)增　引物中特定的堿基序列, 可以體現(xiàn)引物的特異性 (3)加熱至90~95 ℃利于DNA解鏈;冷卻到55~60 ℃,利于引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈上 (4)4　PCR過(guò)程中,可以通過(guò)設(shè)計(jì)特定的引物來(lái)擴(kuò)增特定的DNA片段,1組為已知A、B、C三種基因的對(duì)照,其中4含有A基因、B基因和C基因,而2只含有A基因和C基因,3不含有這三種基因 (5)a.確保所有的靶位點(diǎn)可以用相同的PCR程序在單個(gè)反應(yīng)中得到有效的擴(kuò)增 b.在使用相同的PCR程序和反應(yīng)條件的單個(gè)PCR中對(duì)每對(duì)引物的量進(jìn)行優(yōu)化,以達(dá)到最大的擴(kuò)增效率 c.平衡多重PCR中每對(duì)引物的量,使之對(duì)每個(gè)靶位點(diǎn)都能獲得足夠的擴(kuò)增量 [解析] (1)Bt毒蛋白基因的抗蟲(chóng)基因可以表達(dá)出毒蛋白,魚(yú)的抗凍蛋白基因可以表達(dá)出抗凍蛋白,控制果實(shí)成熟的基因可以表達(dá)出控制早熟的相關(guān)蛋白,因此將Bt毒蛋白基因、魚(yú)的抗凍蛋白基因、控制果實(shí)成熟的基因?qū)朕r(nóng)作物,可獲得抗蟲(chóng)、抗凍、延熟的轉(zhuǎn)基因作物。(2)PCR擴(kuò)增技術(shù)的前提是要用一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根據(jù)這一段序列合成引物,每種基因擴(kuò)增需要一對(duì)特異性的引物,要求一對(duì)引物的序列是不互補(bǔ)的,否則會(huì)形成引物二聚體,進(jìn)而影響目的基因的擴(kuò)增。據(jù)表中A、B、C三種基因的引物核苷酸序列分析,引物特異性主要體現(xiàn)在引物中特定的堿基序列,可以體現(xiàn)引物的特異性。(3)PCR過(guò)程中溫度加熱至90~95 ℃利于DNA解鏈;冷卻到55~60 ℃,利于引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈上。(4)PCR過(guò)程中,可以通過(guò)設(shè)計(jì)特定的引物來(lái)擴(kuò)增特定的DNA片段,1組為已知A、B、C三種基因的對(duì)照,其中4含有A基因、B基因和C基因,而2只含有A基因和C基因,3不含有這三種基因。(5)與PCR技術(shù)相比,多重PCR技術(shù)的優(yōu)勢(shì):a.確保所有的靶位點(diǎn)可以用相同的PCR程序在單個(gè)反應(yīng)中得到有效的擴(kuò)增。b.在使用相同的PCR程序和反應(yīng)條件的單個(gè)PCR中對(duì)每對(duì)引物的量進(jìn)行優(yōu)化,以達(dá)到最大的擴(kuò)增效率。c.平衡多重PCR中每對(duì)引物的量,使之對(duì)每個(gè)靶位點(diǎn)都能獲得足夠的擴(kuò)增量。 考點(diǎn)三 【知識(shí)梳理】 一、1.抗病　抗逆　2.生長(zhǎng)速度　藥物　3.(1)工程菌 4.(1)正?；颉?2)基因轉(zhuǎn)移　組織細(xì)胞 二、修飾　合成　新的蛋白質(zhì)　功能　蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)　氨基酸序列　脫氧核苷酸序列 【命題角度】 1.(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化　啟動(dòng)子　終止子　標(biāo)記基因 (2)病毒外殼蛋白基因、病毒復(fù)制酶基因、抗毒素合成基因、幾丁質(zhì)酶基因 (3)①不敏感(抵抗)　②被降解(分解) (4)檢測(cè)和鑒定 [解析] (1)馬鈴薯是雙子葉植物,常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)腚p子葉植物體細(xì)胞中。構(gòu)建好的基因表達(dá)載體基本結(jié)構(gòu)有目的基因、標(biāo)記基因、啟動(dòng)子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)五部分。(2)基因工程中常用的抗病基因?yàn)椴《就鈿さ鞍谆?、病毒?fù)制酶基因、抗毒素合成基因、幾丁質(zhì)酶基因。(3)①除草劑只能作用于雜草,不能作用于馬鈴薯,因此需要修飾除草劑作用的靶蛋白,使其對(duì)除草劑不敏感(抵抗),或使靶蛋白過(guò)量表達(dá),植物吸收除草劑后仍能正常代謝。②也可以引入酶或酶系統(tǒng),在除草劑發(fā)生作用前被降解(分解)。(4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后,還需對(duì)轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行檢測(cè)和鑒定。 2.(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu)) (2)P　P1　DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯) (3)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)　推測(cè)氨基酸序列　功能 [解析] 本題考查蛋白質(zhì)工程的相關(guān)知識(shí)。 (1)若要改變蛋白質(zhì)的功能,就要對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,而從材料中的內(nèi)容,可以看出是改造了氨基酸的序列。 (2)獲得P1基因的途徑有對(duì)原基因(P)進(jìn)行修飾或者根據(jù)氨基酸序列直接合成目的基因(P1)。中心法則即遺傳信息的傳遞途徑,包括遺傳物質(zhì)(DNA或RNA)的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄、翻譯、逆轉(zhuǎn)錄的過(guò)程。 (3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑: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→找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列。該目的基因表達(dá)產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì),為確定該蛋白質(zhì)是否符合需要,還需對(duì)蛋白質(zhì)的生物功能進(jìn)行鑒定。 考點(diǎn)四 【知識(shí)梳理】 1.(1)NaCl　酒精　(2)高溫　洗滌劑　(3)二苯胺　藍(lán)色 2.紅細(xì)胞吸水破裂　瓦解細(xì)胞膜　溶解DNA　NaCl溶液　蛋白酶　高溫　冷卻的酒精溶液　二苯胺　藍(lán)色 【題組訓(xùn)練】 (1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:A.溶液不變藍(lán)色　B.溶液變藍(lán)色 實(shí)驗(yàn)結(jié)論:DNA在沸水浴的條件下遇二苯胺會(huì)變成藍(lán)色 (2)溶液顏色基本不變(不呈淺藍(lán)色) (3)加快顏色反應(yīng)速度　耐受性 (4)對(duì)照　(5)DNA(絲狀物)的多少 [解析] 本題(1)(4)主要考查DNA分子的鑒定。A、B兩試管形成對(duì)照,B試管中含DNA絲狀物,A試管中不含,起對(duì)照作用,其他條件均完全相同。(2)(3)(5)強(qiáng)調(diào)本實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)條件是沸水浴加熱5分鐘,加快顏色反應(yīng)的速度,觀察對(duì)比兩試管的顏色時(shí)要等到冷卻以后。 歷年真題明考向 1.(1)基因A有內(nèi)含子,在大腸桿菌中,其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列不能被切除,無(wú)法表達(dá)出蛋白A (2)噬菌體　噬菌體的宿主是細(xì)菌,而不是家蠶 (3)繁殖快、容易培養(yǎng) (4)蛋白A的抗體 (5)DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體 [解析] (2)病毒侵染宿主細(xì)胞具有專(zhuān)一性,昆蟲(chóng)病毒能侵染家蠶細(xì)胞,而噬菌體是細(xì)菌病毒,不能侵染家蠶細(xì)胞。 (3)以原核生物作為受體細(xì)胞,是利用了原核生物的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):繁殖快、易培養(yǎng)、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等。 (4)要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A,方法是抗原—抗體雜交法,這里的抗原就是蛋白A,抗體就是蛋白A的抗體。 (5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明,S型肺炎雙球菌的DNA可以轉(zhuǎn)移到R型肺炎雙球菌體內(nèi),使R型肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化為S型肺炎雙球菌,體現(xiàn)了一種生物的DNA可以轉(zhuǎn)移到另外一種生物體內(nèi)去表達(dá),這也正是基因工程想要做的。 2.(1)嫩葉組織細(xì)胞易破碎　防止RNA降解 (2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則可以合成cDNA (3)目的基因無(wú)復(fù)制原點(diǎn);目的基因無(wú)表達(dá)所需啟動(dòng)子 (4)磷酸二酯鍵 (5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 [解析] (1)要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA,需要將細(xì)胞破碎,嫩葉比老葉組織細(xì)胞更容易破碎。提取RNA時(shí),為了防止RNA降解,需在提取液中添加RNA酶抑制劑。 (2)用逆轉(zhuǎn)錄法以mRNA為材料可以獲得cDNA,原理是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可以合成cDNA 。 (3)直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,目的基因無(wú)法進(jìn)行自我復(fù)制和穩(wěn)定存在以及表達(dá),因?yàn)槟康幕驘o(wú)復(fù)制原點(diǎn),無(wú)表達(dá)所需啟動(dòng)子。 (4)DNA連接酶催化磷酸二酯鍵的形成。 (5)若幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中,但獲得的轉(zhuǎn)基因植株抗真菌病的能力沒(méi)有提高,可能的原因是目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常。 3.(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因 (2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均不生長(zhǎng)　含有質(zhì)粒載體　含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或答含有重組質(zhì)粒)　二者均含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均能生長(zhǎng)　四環(huán)素 (3)受體細(xì)胞 [解析] 本題考查基因工程中質(zhì)粒作為運(yùn)載體的特點(diǎn)、基因表達(dá)載體的構(gòu)建與篩選等相關(guān)知識(shí),主要考查學(xué)生的靈活應(yīng)用能力。(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的運(yùn)載工具,需要有一個(gè)至多個(gè)限制酶切位點(diǎn)、能夠在宿主細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制、有標(biāo)記基因。(2)未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞都不含有氨芐青霉素抗性基因,在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上都不能生長(zhǎng),所以不能區(qū)分出來(lái);含有質(zhì)粒載體的細(xì)胞和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的細(xì)胞都含有氨芐青霉素抗性基因,在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上都能生長(zhǎng),所以也不能區(qū)分出來(lái)。由于含有質(zhì)粒的大腸桿菌中有四環(huán)素抗性基因,在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上能生長(zhǎng),而重組質(zhì)粒的四環(huán)素抗性基因被破壞,所以含重組質(zhì)粒的大腸桿菌在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng),由此區(qū)分出含質(zhì)粒載體的大腸桿菌和含重組質(zhì)粒的大腸桿菌。(3)噬菌體不能獨(dú)立完成代謝,其DNA復(fù)制在大腸桿菌細(xì)胞中進(jìn)行,需大腸桿菌細(xì)胞提供原料、酶和能量等。 4.(1)Sau3AⅠ　兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端 (2)甲和丙　甲中目的基因插入在啟動(dòng)子的上游,丙中目的基因插入在終止子的下游,二者的目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄 (3)Ecoli DNA連接酶　T4 DNA連接酶　T4 DNA連接酶 [解析] 本題考查基因工程的操作工具及操作步驟等方面的知識(shí)。(1)由于限制酶BamHⅠ與Sau3AⅠ切割后的黏性末端相同,所以經(jīng)BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以與表達(dá)載體被Sau3AⅠ酶切后的產(chǎn)物連接。(2)基因表達(dá)載體的啟動(dòng)子和終止子應(yīng)分別位于目的基因的首端和尾端,甲中目的基因插入在啟動(dòng)子的上游,丙中目的基因插入在終止子的下游,二者的目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄。(3)常見(jiàn)的DNA連接酶有Ecoli DNA連接酶和T4 DNA連接酶,其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是T4 DNA連接酶。 1.[2017湖南岳陽(yáng)一模] 如圖為DNA分子的某一片段,其中①②③分別表示某種酶的作用部位,則相應(yīng)的酶依次是 (　　) 圖K36-1 　　 　　　　　 　　　　　 　　　 A.DNA連接酶、限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶 B.限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶、DNA連接酶 C.解旋酶、限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶 D.限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、解旋酶 [解析] C　①處為氫鍵,是解旋酶的作用部位;②處為磷酸二酯鍵,是限制酶的作用部位;③處為兩個(gè)DNA片段的缺口,是DNA連接酶的作用部位。 2.[2017北京石景山區(qū)一模] 將甜菜堿、海藻糖等有機(jī)小分子的合成基因轉(zhuǎn)入煙草細(xì)胞中,會(huì)使煙草的抗旱性增強(qiáng)。下列關(guān)于這類(lèi)轉(zhuǎn)基因煙草及其培育過(guò)程的說(shuō)法,不正確的是 (　　) A.細(xì)胞中甜菜堿等有機(jī)小分子的合成量增加 B.細(xì)胞液滲透壓增大,避免細(xì)胞過(guò)度失水 C.將抗旱基因?qū)霟煵菁?xì)胞中常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 D.在干旱條件下篩選出成功導(dǎo)入抗旱基因的煙草細(xì)胞 [解析] D　將甜菜堿、海藻糖等有機(jī)小分子的合成基因轉(zhuǎn)入煙草細(xì)胞中后,細(xì)胞中甜菜堿等有機(jī)小分子的合成量增加,會(huì)使煙草細(xì)胞的滲透壓升高,避免細(xì)胞過(guò)度失水,因此,這會(huì)使煙草的抗旱性增強(qiáng),A、B正確;將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,C正確;在干旱條件下篩選出成功導(dǎo)入抗旱基因的煙草植株,但在干旱條件下不能篩選出成功導(dǎo)入抗旱基因的煙草細(xì)胞,D錯(cuò)誤。 3.下列符合在體外進(jìn)行PCR反應(yīng)條件的一組是 (　　) ①穩(wěn)定的緩沖液環(huán)境?、贒NA模板　③合成引物?、芩姆N脫氧核苷酸?、軩NA聚合酶?、轉(zhuǎn)NA解旋酶　⑦限制性核酸內(nèi)切酶?、鄿乜卦O(shè)備 A.①②③④⑤⑥ B.①②③④⑤⑥⑦⑧ C.③④⑤⑥⑧ D.①②③④⑤⑧ [解析] D　PCR技術(shù)又稱(chēng)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng),是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA分子的核酸合成技術(shù)。該過(guò)程需要①穩(wěn)定的緩沖液環(huán)境、②DNA模板、③合成引物、④四種脫氧核苷酸(原料)、⑤DNA聚合酶(催化延伸過(guò)程)、⑧溫控設(shè)備,故D項(xiàng)正確;PCR技術(shù)通過(guò)高溫變性解旋,不需要DNA解旋酶,也不需要限制性核酸內(nèi)切酶,故A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.[2017江蘇常州模擬] 在DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中,將獲得的含有DNA的黏稠物分別按下表處理3次,則DNA主要集中在標(biāo)號(hào) (　　) 操作 黏稠物 濾液 2 mol/L的NaCl溶液攪拌過(guò)濾 ① ② 0.14 mol/L的NaCl溶液攪拌過(guò)濾 ③ ④ 95%的冷酒精攪拌過(guò)濾 ⑤ ⑥ A.①③⑤ B.②③⑤ C.①④⑥ D.②④⑥ [解析] B　由于DNA可以溶于氯化鈉溶液中,在2 mol/L的氯化鈉溶液中DNA的溶解度較高,攪拌過(guò)濾后,DNA存在于濾液②,而黏稠物①只含有少量DNA而可以丟棄;DNA在0.14 mol/L的氯化鈉溶液中溶解度最低,此時(shí)DNA會(huì)從溶液中析出,攪拌過(guò)濾后,得到黏稠物③主要就是DNA,因此濾液④可以丟棄;由于DNA不溶于酒精,而其他雜質(zhì)可以溶于酒精,因此放入冷卻的95%的酒精溶液中,攪拌過(guò)濾后,DNA存在于黏稠物⑤中,濾液⑥可以丟棄。 5.絨山羊所產(chǎn)山羊絨因其優(yōu)秀的品質(zhì)而被專(zhuān)家稱(chēng)作“纖維寶石”,是紡織工業(yè)動(dòng)物纖維紡織原料。毛角蛋白Ⅱ型中間絲(KIFⅡ)基因與絨山羊的羊絨質(zhì)量密切相關(guān)。圖甲表示含KIFⅡ基因的DNA片段長(zhǎng)度(bp即堿基對(duì))和部分堿基序列,圖乙是獲得轉(zhuǎn)KIFⅡ基因的高絨質(zhì)絨山羊的簡(jiǎn)單流程圖(MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ四種限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別的堿基序列和酶切位點(diǎn)分別為C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG)。請(qǐng)分析回答: (1)用SmaⅠ完全切割圖甲中DNA片段,其最短的產(chǎn)物長(zhǎng)度為　　　　bp。圖甲中虛線方框內(nèi)的堿基對(duì)被T—A堿基對(duì)替換,那么基因D就突變?yōu)榛騞。從隱性純合子中分離出圖甲對(duì)應(yīng)的DNA片段,用SmaⅠ完全切割,產(chǎn)物中不同長(zhǎng)度的DNA片段有　　　　種。 (2)上述工程中,KIFⅡ基因稱(chēng)為　　　　　;為了提高實(shí)驗(yàn)成功率,需要通過(guò)　　　　　　技術(shù)對(duì)KIFⅡ基因進(jìn)行擴(kuò)增,以獲得更多的KIFⅡ基因。 (3)過(guò)程①必須用到的工具酶是　　　　　　　　;在過(guò)程③中,為了獲得更多的卵(母)細(xì)胞,需用　　　　　　　　　處理成年母絨山羊。 (4)過(guò)程④稱(chēng)為　　　　　,進(jìn)行過(guò)程⑤的最佳時(shí)期是　　　　　　　　　。 [答案] (1)537　2 (2)目的基因　PCR(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)) (3)DNA連接酶　促性腺激素 (4)核移植　桑椹胚期或囊胚期 [解析] (1)SmaⅠ限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別和切割的堿基序列為CCC↓GGG,由題圖可知,在SmaⅠ的作用下完全切割可得到三個(gè)片段,最短的長(zhǎng)度為537 bp。圖甲中虛線方框內(nèi)的堿基對(duì)被T—A堿基對(duì)替換,則CCC↓GGG的堿基序列就只有一個(gè),所以SmaⅠ只能將DNA片段切為兩段。 (2)KIFⅡ基因?qū)儆谀康幕?基因的擴(kuò)增常用PCR技術(shù)。 (3)工具酶包括限制酶、DNA連接酶,此處將目的基因拼接到運(yùn)載體上,應(yīng)該用DNA連接酶;促性腺激素能夠促進(jìn)成年母絨山羊排卵。 (4)過(guò)程④是將細(xì)胞核導(dǎo)入去核的卵母細(xì)胞屬于細(xì)胞核移植技術(shù);過(guò)程⑤屬于胚胎移植,胚胎移植的時(shí)期通常在桑椹胚期或囊胚期。