高考生物一轮复习第35讲基因工程培优学案.doc

1 / 25【2019【2019最新最新】精选高考生物一轮复习第精选高考生物一轮复习第3535讲基因工程培优学案讲基因工程培优学案 考纲明细 1.基因工程的诞生() 2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)() 3.基因工程的应用() 4.蛋白质工程() 实验：DNA的粗提取与鉴定板块一 知识·自主梳理一、基因工程的概念及基本工具1基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。2DNA重组技术的基本工具(1)限制性核酸内切酶(简称：限制酶)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。作用：识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。结果：产生黏性末端或平末端。例：如下图所示，EcoR限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；Sma限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间；说明限制酶具有专一性。本质：蛋白质。(2)DNA连接酶作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成新的DNA分子。类型DNA连接酶和限制酶的关系(3)载体载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。常用载体：质粒。其他载体：噬菌体衍生物、动植物病毒等。质粒a概念：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。2 / 25b特点：能自我复制；有一个至多个限制酶切位点；有特殊标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。二、基因工程的基本操作程序1目的基因的获取(1)从基因文库中获取前提条件：目的基因序列未知。基因文库：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，可分为基因组文库和部分基因文库(如cDNA文库)。构建过程(2)利用PCR技术扩增目的基因PCR含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。PCR原理：DNA双链复制。前提条件：有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。要求模板：目的基因两条链。原料：四种脱氧核苷酸。酶：热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。引物：人工合成的两条DNA片段(引物1，引物2)。PCR反应过程方式：指数形式扩增(2n，n为扩增循环的次数)。结果：短时间内大量扩增目的基因。(3)人工合成前提条件：核苷酸序列已知，基因比较小。方法a反转录法：目的基因的mRNA单链DNA双链DNA(目的基因)b化学合成法：蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列目的基因的核苷酸序列目的基因2基因表达载体的构建基因工程的核心(1)操作目的3 / 25使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。(2)组成(3)构建过程3将目的基因导入受体细胞(1)目的基因导入植物细胞农杆菌转化法：最常用的方法。a受体细胞：植物体细胞或受精卵。b操作过程：将目的基因插入Ti质粒的T­DNA上转入农杆菌导入植物细胞T­DNA上的目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上目的基因表达。基因枪法：适用于单子叶植物，成本较高。花粉管通道法：将目的基因通过花粉管通道导入受体细胞，十分简便经济。(2)目的基因导入动物细胞方法：显微注射技术。受体细胞：动物的受精卵。操作过程：将含有目的基因的表达载体提纯取卵(受精卵)显微注射受精卵经胚胎早期培养后，移植到雌性动物的输卵管或子宫内获得具有新性状的动物。(3)目的基因导入微生物细胞转化方法a用Ca2处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(这种细胞称为感受态细胞)。b感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子。受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌)。原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。4目的基因的检测与鉴定(1)不论是复制水平、转录水平还是翻译水平的检测，都是在体外进行的。(2)在DNA分子、mRNA分子上检测目的基因是否插入、目的基因是否转录时，用的探针都是放射性同位素等标记的含有目的基因的DNA片段。4 / 25三、基因工程的应用1转基因植物植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等)，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。2转基因动物动物基因工程在动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等方面显示了广阔的应用前景。3基因工程药物(1)来源：转基因的工程菌。(2)成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。(3)作用：用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。4基因治疗(1)方法：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能。(2)效果：治疗遗传病的最有效的手段。(3)分类：体内基因治疗和体外基因治疗。四、蛋白质工程1概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。2设计流程：预期蛋白质功能设计预期蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)。 深入思考1用限制酶切割DNA分子时需注意哪些问题？提示 获取目的基因和切割载体时，经常使用同一种限制酶(也可使用能切出相同末端的不同限制酶)，目的是产生相同的黏性末端或平末端。获取一个目的基因需限制酶切割两次，共产生4个黏性末端或平末端。限制酶切割位点的选择，必须保证标记基因的完整性，以便于检测。2将目的基因导入受体细胞整合到线粒体DNA或叶绿体DNA上，能否稳定遗传？为什么？5 / 25提示 一般不能。如果仅把目的基因整合到线粒体DNA或叶绿体DNA上，由于细胞分裂可能导致目的基因丢失，无法稳定遗传。 自查诊断1限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶。( )答案 ×2设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列。( )答案 ×3抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达。( )答案 4应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达。( )答案 ×5蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构。( )答案 ×板块二 考点·题型突破考点1基因工程的操作工具题型一 限制性核酸内切酶及DNA连接酶等酶的作用 1如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，下面选项中能依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用顺序的是( )BA DC 答案 C解析 限制酶可在特定位点对DNA分子进行切割；DNA聚合酶在DNA分子复制时将单个脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链；DNA连接酶连接DNA片段；解旋酶的作用是将DNA双链解开螺旋，为复制或转录提供模板。2下列关于限制酶和DNA连接酶的理解正确的是( )6 / 25A它们的功能都是起催化作用BDNA连接酶可以替代解旋酶C在基因工程操作中至少需要三种酶工具D一种限制酶既可以切出黏性末端也可以切出平末端答案 A解析 酶的功能就是具有催化作用，酶具有专一性，一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列，因此只能切出一种DNA片段末端。技法提升DNA相关六种酶的比较题型二 载体的作用及特点3下列关于载体的叙述中，错误的是( )A载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子B对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点C目前常用的载体有质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒D载体具有某些标记基因，便于对其进行切割答案 D解析 标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。4限制性核酸内切酶Mun和限制性核酸内切酶EcoR的识别序列及切割位点分别是CAATTG和GAATTC。如图表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是( )答案 A解析 由图可知，质粒B上无标记基因，不适合作为载体；质粒C和D的标记基因上都有限制性核酸内切酶的识别位点不适合作为载体。质粒A上Mun的切割点不在标记基因上且两种限制酶切割后形成的黏性末端相同，所以质粒A适于作为目的基因7 / 25的载体。考点2基因工程的基本操作程序题型一 PCR技术的原理及应用1多聚酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，其简要过程如下图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是( )APCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术B反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板CPCR体系中需添加从受体细胞中提取的解旋酶和DNA聚合酶D应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变答案 C解析 PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术，A正确；PCR技术需要模板DNA，且反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板，B正确；PCR的原理是DNA的复制，但变性时不需要解旋酶，C错误；应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变，D正确。2PCR技术是分子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图所示)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)PCR的全称是_，94 高温使DNA双链打开，这一步是打开_键，称为_。而这一过程在细胞内是通过_酶实现的。(2)当温度降低时，引物与模板_端结合，在_的作用下，引物沿模板延伸，此过程中原料是_，遵循的原则是_。(3)PCR技术的必要条件除模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即液体环境、适宜的_和_，前者由PCR仪自动调控，后者则靠_来维持。 (4)DNA的复制需要引物，其主要原因是_。引物的实质是_，若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲溶液中至少加入_个引物。答案 (1)多聚酶链式反应 氢 变性 解旋8 / 25(2)3 热稳定DNA聚合酶 四种脱氧核苷酸 碱基互补配对(3)温度 pH 缓冲液(4)DNA的复制不能从头开始，DNA聚合酶只能从引物的3端延伸DNA链 单链RNA或者单链DNA分子 2112解析 打开DNA双链需破坏碱基对间的氢键；引物的游离端为5端，即合成DNA时从新链的53端延伸，故引物需与模板的3端结合；PCR所用液体环境需保障适宜的温度和pH，其pH可借助缓冲液维持；DNA复制不能从头开始，故必须提供引物。在DNA分子扩增时，需要2种引物，由于新合成的链都需要引物作为复制的起点，故所需的引物数目等于新合成的DNA链的数目，即2×21022112。技法提升1.PCR技术与体内DNA复制的异同点2正确理解PCR技术(1)DNA单链有方向性，DNA母链的3端对应着子链的5端，即DNA的两条链是反向平行的。(2)PCR过程中无解旋酶，破坏氢键需要升高温度，但此时的温度还不能破坏磷酸二酯键，因此，热变性后产生的是DNA单链，并不是脱氧核苷酸。(3)复性只是引物与DNA单链的结合，并未形成子链DNA，子链DNA是在延伸阶段形成的。题型二 目的基因的获取3下列获取目的基因的方法中需要模板链的是( )从基因文库中获取目的基因 利用PCR技术扩增目的基因 反转录法获得cDNA 通过DNA合成仪利用化学方法人工合成目的基因BA DC 答案 D解析 可依据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因的转录产物mRNA，以及基因的表达产物蛋白质等从基因文库中获取目的基因，故不需要模板；利用PCR技术扩增目的基因需要DNA的两条链作为模板；反转录法获得cDNA需要mRNA作为模板；通过DNA合成仪利用化学方法人工合成目的基因时，不需要模板。9 / 254基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题：.(1)在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即_和从_中分离。(2)利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是_。(3)在基因表达载体中，启动子是_聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是_。.将外源生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊的生长速度比一般绵羊提高30%，体型增大50%。外源生长激素基因除可以从基因组文库中获取外，还可通过以下途径合成：一是利用从供体动物的_细胞中提取的mRNA，在_酶催化下合成；二是通过分析生长激素的_序列推测基因的结构，进而人工合成。这两种途径合成的生长激素基因_(填“相同”或“不同”)，原因是_。答案 .(1)人工合成 已有物种 (2)cDNA文库中只含有叶片细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因 (3)RNA 大肠杆菌(或细菌).垂体 逆转录 氨基酸 不同 一种氨基酸可能不只由一种密码子决定(密码子的简并性)解析 .(1)获取目的基因的途径，一是人工合成，二是从自然界已有物种中分离。(2)基因组文库中含有该植物的所有基因，而cDNA文库中只含有已经转录的基因。(3)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位；最常用的原核生物受体细胞是大肠杆菌。.生长激素是垂体合成分泌的，故只有在垂体细胞中才能提取到生长激素基因转录形成的mRNA，再在逆转录酶的催化作用下合成生长激素基因。也可以通过分析生长激素的氨基酸序列，推测出其mRNA中的碱基序列，进而推测出生长激素基因中的碱基序列，最后用化学方法人工合成。因为决定氨基酸的密码子具有简并性，因而这两种方法合成的生长激素基因结构可能不同。技法提升10 / 25获取目的基因的方法选择(1)如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通过构建基因文库的方法，即通过受体菌储存并扩增目的基因后，从基因文库中获取目的基因。(2)如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比较小，可以通过DNA合成仪利用化学方法直接人工合成。(3)如果知道要扩增的目的基因及两端的核苷酸序列，而且基因又比较大，可以通过PCR技术扩增目的基因。题型三 基因表达载体的构建5在基因表达载体的构建中，下列说法不正确的是( )一个表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子有了启动子才能驱动基因转录出mRNA终止子的作用是使转录在所需要的地方停止所有基因表达载体的构建是完全相同的A B C D答案 C解析 一个表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等，故错误；启动子能启动转录过程，即有了启动子才能驱动基因转录出mRNA，故正确；终止子的作用是使转录在所需要的地方停止，故正确；不同的基因表达载体构建方法不同，故错误。综上所述，C符合题意。6下图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中Pst、Sma、EcoR、Apa为四种限制性核酸内切酶。下列有关说法中正确的是( )A图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶均来自原核生物B图示中构建基因表达载体时，需要用到一种限制性核酸内切酶C一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列D抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来答案 D解析 图示表示基因表达载体的构建过程，这是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶一般来自原核生物，A错误；此表达载体构建时需要用到EcoR、Pst11 / 25两种限制性核酸内切酶，B错误；限制酶具有特异性，即一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列并在特定的位点切割，C错误；抗卡那霉素基因作为标记基因，主要作用是筛选含有目的基因的受体细胞，D正确。7若要利用某目的基因(见图甲)和P1噬菌体载体(见图乙)构建重组DNA(见图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是Bgl(AGATCT)、EcoR(G AATTC)和Sau3A(GATC)。下列分析合理的是( )A用EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体B用Bgl和EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体C用Bgl和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体D用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体答案 D解析 解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体，构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同。技法提升1.基因表达载体构建时限制酶的选择(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst。不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择Sma。为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用Pst和EcoR两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶Sma会破坏标记基因；如果所选酶的切点不止一个，则切割重组后可能会丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后将不能自主复制。2基因表达载体中启动子、终止子的来源12 / 25(1)如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，目的基因中已含有启动子、终止子，在构建基因表达载体时，不需要在质粒上接上特定的启动子、终止子。(2)如果目的基因是通过人工方法合成的，或通过cDNA文库获得的，则目的基因是不含启动子和终止子的。因此，在构建基因表达载体时，需要在与质粒结合之前，在目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。题型四 目的基因的导入与检测8下面为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是( )A的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与B侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到的染色体上C的染色体上若含抗虫基因，则就表现出抗虫性状D只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异答案 D解析 构建重组质粒需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶，不需要DNA聚合酶，A错误；含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒的T­DNA整合到受体细胞的染色体上，而不是重组Ti质粒整合到受体细胞的染色体上，B错误；导入受体细胞的目的基因表达后，转基因植株方能表现出相应性状，若目的基因在受体细胞中不表达，转基因植株不能表现出相应性状，C错误；表现出抗虫性状则表明该植株细胞发生了基因重组，基因重组是可遗传变异，D正确。92017·吉林松原期末为达到相应目的，必须通过分子检测的是( )A携带链霉素抗性基因受体菌的筛选B产生抗人白细胞介素8抗体的杂交瘤细胞的筛选C转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定D21三体综合征的诊断答案 B解析 携带链霉素抗性基因受体菌的筛选，可用含链霉素的培养基进行培养，能存活的即含有相应的抗性基因，A错误；产生抗人白细胞介素8抗体的杂交瘤细胞的筛选，细胞水平的筛选只能选出杂交瘤细胞，如筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细13 / 25胞，必须用抗原抗体杂交法从分子水平上进一步检测，B正确；转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定，用抗虫接种实验检测即可，C错误；21三体综合征的诊断，可用显微镜镜检观察检测，D错误。102017·威海模拟科学家将人的生长激素基因与某种细菌(不含抗生素抗性基因)的DNA分子进行重组，并成功地在该细菌中得以表达(如下图)。请据图分析回答：(1)细菌是理想的受体细胞，这是因为它_。(2)质粒A与目的基因结合时，首先需要用_酶将质粒切开“缺口”，然后用_酶将质粒与目的基因“缝合”起来。(3)若将细菌B先接种在含有_的培养基上能生长，说明该细菌中已经导入外源质粒，但不能说明外源质粒是否成功插入目的基因；若将细菌B再重新接种在含有_的培养基上不能生长，则说明细菌B中已经导入了插入目的基因的重组质粒。答案 (1)繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少(2)限制性核酸内切 DNA连接(3)氨苄青霉素 四环素解析 (1)细菌具有繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少等优点，因此是基因工程中的理想的受体细胞。(2)构建基因表达载体时，需先用限制酶分别切割目的基因和载体，再用DNA连接酶将两者连接起来。(3)质粒A和重组质粒中都有完整的抗氨苄青霉素基因，因此细菌有氨苄青霉素抗性说明该细菌中已经导入外源质粒，但不能说明外源质粒是否成功插入目的基因；重组质粒中四环素抗性基因内插入了目的基因，不能表达，因此细菌对四环素无抗性则说明细菌B中已经导入了插入目的基因的重组质粒。技法提升如何筛选出含有目的基因的受体细胞(1)原理：将目的基因插入含有两种抗生素的载体时，如果插入某种抗生素基因内部，则会导致该抗生素基因失活。如图，目的基因插入了四环素基因内部，则四环素基因失活。(2)被转化的细菌有三种：含环状目的基因的细菌、含重组质粒的细菌、含14 / 25质粒质粒的细菌。(3)筛选方法：将含有重组质粒的细菌先放在含氨苄青霉素的培养基上培养，能生长的是含重组质粒的细菌和含质粒质粒的细菌，如图1、2、3、4、5菌落，再利用灭菌的绒布影印到含有四环素的培养基上，如图能生长的菌落为2、3、4，则在含四环素培养基上不生长的即为含有目的基因的菌落，如图1、5菌落。最后，可在含氨苄青霉素的培养基上挑取1、5菌落进行培养。考点3基因工程的应用及蛋白质工程题型一 基因工程的应用1以下有关基因工程应用的说法正确的是( )A用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒B基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大的动物C基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物D科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些氨基酸的合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量答案 C解析 基因工程培育的抗虫棉只能抗某种虫害，不能抗病毒，A错误；基因工程用于畜牧业主要是为了改良动物品种，改善畜产品的品质，B错误；想要提高植物的氨基酸含量，应将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，D错误。2有一种单基因遗传病1­抗胰蛋白缺乏症，患者会出现肺气肿及其他疾病。注射1­抗胰蛋白酶可治疗该病。图甲表示获取人1­抗胰蛋白酶基因的两种方法，图乙表示获取1­抗胰蛋白酶的方法。据图回答：(1)图甲表示的是基因工程中的_步骤。完成a过程的酶的作用特点是_。(2)c过程需要的原料是_，遗传信息的传递方向是_。(3)图乙中的d表示_。(4)GEP(绿色荧光蛋白)基因的作用是_。答案 (1)目的基因的获取 15 / 25识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子(2)四种脱氧核苷酸 RNADNA(3)基因表达载体(4)筛选含有目的基因的受体细胞解析 (1)图甲中方法1是用限制酶切割获得目的基因，方法2是用逆转录法获取目的基因。限制酶的作用特点是识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。(2)逆转录是以mRNA为模板合成DNA，所以原料是四种脱氧核苷酸，遗传信息是从RNA到DNA。(3)d表示基因表达载体。(4)标记基因的作用是筛选含有目的基因的受体细胞。3肺细胞中的let­7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let­7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如下图1。请回答：(1)进行过程时，需用_酶切开载体以插入let­7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let­7基因转录，该部位称为_。(2)进行过程时，需用_酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。(3)研究发现，let­7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。据图分析，可从细胞中提取_进行分子杂交，以直接检测let­7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中_(RAS mRNA/RAS蛋白)含量减少引起的。答案 (1)限制性核酸内切(或限制) 启动子 (2)胰蛋白 (3)RNA RAS蛋白解析 (1)过程为基因表达载体的构建，该过程涉及的工具酶为限制性核酸内切酶和DNA连接酶，需用限制酶切开载体以插入let­7基因。完整的基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等，而启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点。16 / 25(2)进行过程时，用胰蛋白酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于细胞的传代培养。(3)从图中可以看出，RAS mRNA和let­7基因转录的miRNA配对形成杂交分子，从而抑制了癌基因RAS的表达，故可以提取RNA进行分子杂交，以直接检测let­7基因是否转录。技法提升有关基因工程应用的四个易错点(1)动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质，而不是为了产生体型巨大的个体。(2)Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并无毒性，进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。(3)青霉素是青霉菌产生的，不是通过基因工程产生的。(4)并非所有个体都可作为乳腺生物反应器。操作成功的应该是雌性个体，个体本身的繁殖速度较高，泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。题型二 蛋白质工程4科研人员利用相关技术改变了胰岛素B链的第9位氨基酸，从而避免了胰岛素结合成无活性的二聚体形式。下列相关叙述中，不正确的是( )A胰岛素的本质是蛋白质不宜口服使用B可通过测定DNA的序列确定突变是否成功C对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程D该过程的操作对象是胰岛素分子答案 D解析 胰岛素的本质是蛋白质。只能注射，不宜口服使用，A正确；可通过测定DNA的序列确定突变是否成功，B正确；对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程，C正确；蛋白质工程的操作对象是基因，D错误。5现代生物技术并不是各自独立的，而是相互联系、相互渗透的。下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图，请分析回答下列问题：(1)该生产流程中应用到的现代生物技术有_、_(写出其中两种)。(2)图中A、B分别表示_、17 / 25_。(3)为提高培育成功率，进行过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行_检测基因表达载体是否导入受体细胞，对受体动物的处理是用_进行同期发情处理。(4)蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质，原因是_。答案 (1)蛋白质工程 基因工程 胚胎移植技术(任写两种)(2)推测应有的氨基酸序列 基因表达载体(3)DNA(核酸)分子杂交 激素(4)改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作)解析 (1)由图分析可知，该生产流程中应用到的现代生物技术有蛋白质工程、基因工程、胚胎移植技术等。(2)图中A、B分别表示推测应有的氨基酸序列、基因表达载体。(3)为提高培育成功率，进行过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行DNA分子杂交，对受体动物的处理是用激素进行同期发情处理。(4)由于改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作)，因此蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质。技法提升蛋白质工程与基因工程的比较实验十六DNA的粗提取与鉴定1DNA粗提取和鉴定的原理(1)提取思路：利用DNA和其他物质在理化性质方面的差异，提取DNA。(2)DNA的性质(提取和鉴定原理)：DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同DNA不溶于酒精；18 / 25对酶、高温和洗涤剂的耐受性强；DNA二苯胺试剂蓝色。2DNA粗提取和鉴定的操作流程12017·扬州江都中学段考下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是( )ADNA既溶于2 mol/L的NaCl溶液也溶于蒸馏水B向鸡血细胞液中加蒸馏水是为了释放出DNAC向浓盐溶液中加蒸馏水是为了析出DNAD用菜花替代鸡血做实验，其实验操作步骤相同答案 D解析 DNA既溶于2 mol/L的NaCl溶液也溶于蒸馏水，A正确；向鸡血细胞液中加蒸馏水是为了让鸡血细胞吸水涨破，从而释放出DNA，B正确；向溶解DNA的浓盐溶液中加蒸馏水是为了降低DNA的溶解度，进而析出DNA，C正确；用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤不完全相同，如植物细胞有细胞壁，破碎细胞时需要研磨并加入食盐和洗涤剂，D错误。2下列关于“DNA的粗提取和鉴定”实验依据原理的叙述，错误的是( )A利用DNA不溶于酒精溶液，而蛋白质能溶于酒精溶液，可将DNA与蛋白质分离B利用高温能使蛋白质变性，却对DNA没有影响的特性，可将DNA与蛋白质分离C利用二苯胺与DNA沸水浴呈现蓝色可用于DNA的鉴定D在DNA滤液中加入嫩肉粉，通过木瓜蛋白酶的作用，可将DNA与蛋白质分离答案 B解析 高温能使蛋白质、DNA变性，蛋白质在6080 发生变性，而DNA在80 以上才变性。技法提升DNA的粗提取与鉴定实验中的“2、4、4”板块三 方向·真题体验12017·全国卷真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没19 / 25有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题：(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_。(2)若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用_作为载体，其原因是_。(3)若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_(答出两点即可)等优点。(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是_(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_。答案 (1)基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A(2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕(3)繁殖快、容易培养(4)蛋白A的抗体(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体解析 (1)人是真核生物，从人的基因组文库中获得的基因A有内含子，而受体细胞大肠杆菌是原核生物，原核生物基因中没有内含子，相应的就没有切除内含子对应的RNA序列的机制，故无法表达出蛋白A。(2)噬菌体是专一性侵染细菌的病毒，以细菌为宿主细胞，而昆虫病毒侵染的是昆虫，以昆虫为宿主细胞。家蚕属于昆虫，故应选用昆虫病毒作为载体。20 / 25(3)与家蚕相比，大肠杆菌具有繁殖快、容易培养等优点，故要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。(4)检测基因A是否翻译出蛋白A，可用抗原抗体杂交法。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中，S型细菌的DNA可以使R型细菌发生转化，说明可调控多糖荚膜产生的基因整合到了R型细菌的DNA分子中并成功得以表达。也就是说DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体并进行表达，这就为基因工程理论的建立提供了启示。22017·全国卷几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是_。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是_。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是_。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是_(答出两点即可)。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是_。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_。答案 (1)嫩叶组织细胞易破碎 防止RNA降解(2)在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA(3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常解析 21 / 25(1)与老叶相比，嫩叶组织细胞易破碎，容易提取到几丁质酶的mRNA。提取RNA时，提取液中添加RNA酶抑制剂可防止RNA被RNA酶催化降解。(2)以mRNA为模板，按照碱基互补配对原则，在逆转录酶的作用