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1、課堂互動探究案1 基因工程 　基因工程的概念及操作工具(國考5年4考) (全國卷：2018全國卷Ⅰ、Ⅱ；2016全國卷Ⅲ；2014全國卷Ⅱ；地方卷：2018北京卷； 2016天津、江蘇卷；2015天津、福建、重慶、浙江、江蘇卷；2014天津、北京、山東、江蘇、海南卷) 【師說考問】 考問1　基因工程概念理解 基因工程的別名 基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù) 操作環(huán)境 生物體外 操作對象 基因 操作水平 DNA分子水平 原理 基因重組 基本過程 剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá) 結(jié)果 人類需要的基因產(chǎn)物或生物類型 供體 提供目的基因 受體 表達(dá)目的基因 本質(zhì)

2、 目的基因在受體體內(nèi)的表達(dá) 優(yōu)點(diǎn) 可定向改造生物的遺傳性狀 考問2　DNA重組技術(shù)的基本工具理解 (1)限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱：限制酶) (2)DNA連接酶 常用類型 E·coliDNA連接酶 T4DNA連接酶 來源 大腸桿菌 T4噬菌體 功能 連接黏性末端 連接黏性末端或平末端 結(jié)果 都縫合磷酸二酯鍵，如圖 (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)粒的特點(diǎn) 考問3　下圖為限制酶和DNA連接酶的關(guān)系，據(jù)圖回答 (1)限制酶和DNA連接酶的作用部位相同嗎？相同。 (2)DNA連接酶起作用時是否需要模板？不需要。

3、考問4　探究載體所具條件的意義 條　件 意　義 穩(wěn)定并能自我復(fù)制 目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴(kuò)大 有一個至多個限制酶切割位點(diǎn) 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 【題組跟進(jìn)】 高考題組——研考向 　基因工程操作工具的基礎(chǔ)考查 1．[2018·北京卷，5]用XhoⅠ和SalⅠ兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別處理同一DNA片段，酶切位點(diǎn)及酶切產(chǎn)物分離結(jié)果如圖。以下敘述不正確的是(　　) A．圖1中兩種酶識別的核苷酸序列不同 B．圖2中酶切產(chǎn)物可用于構(gòu)建重組DNA C．泳道①中是用SalⅠ處理得到的酶切產(chǎn)物 D．圖中被酶切的DNA片段是

4、單鏈DNA 解析：限制酶識別特定的脫氧核苷酸序列，不同的限制酶能識別不同的核苷酸序列，由電泳圖可知XhoⅠ和SalⅠ兩種酶分別切割時，識別的序列不同，A正確；同種限制酶切割出的DNA片段，具有相同的粘性末端，再用DNA連接酶進(jìn)行連接，可以構(gòu)成重組DNA，B正確；SalⅠ將DNA片段切成4段，XhoⅠ將DNA片段切成3段，根據(jù)電泳結(jié)果可知泳道①為SalⅠ，泳道②為XhoⅠ，C正確；限制酶切割雙鏈DNA，酶切后的DNA片段仍然是雙鏈DNA為主，只在黏性末端出現(xiàn)部分單鏈，D錯誤。 答案：D 　　基因工程操作工具的綜合考查 2．[2018·全國卷Ⅰ節(jié)選]回答下列問題： (1)博耶(H. Bo

5、yer)和科恩(S. Cohen)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中進(jìn)行了表達(dá)。該研究除證明了質(zhì)?？梢宰鳛檩d體外，還證明了________________________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。 解析：(1)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中進(jìn)行了表達(dá)，該過程證明了體外重組的質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞，真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá)等。 答案：(1)體外重組的質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞；真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá) 3．[2018·全國卷Ⅱ，38節(jié)選]某種熒光蛋白(GFP)在紫外光或藍(lán)

6、光激發(fā)下會發(fā)出綠色熒光，這一特性可用于檢測細(xì)胞中目的基因的表達(dá)。某科研團(tuán)隊(duì)將某種病毒的外殼蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5′末端，獲得了L1－GFP融合基因(簡稱為甲)，并將其插入質(zhì)粒P0，構(gòu)建了真核表達(dá)載體P1，其部分結(jié)構(gòu)和酶切位點(diǎn)的示意圖如下，圖中E1～E4四種限制酶產(chǎn)生的黏性末端各不相同。 回答下列問題： (1)據(jù)圖推斷，該團(tuán)隊(duì)在將甲插入質(zhì)粒P0時，使用了兩種限制酶，這兩種酶是________________________________________________________________________。 使用這兩種酶進(jìn)行酶切是為了保證________，也是

7、為了保證________________。 解析：(1)要保證目的基因在受體細(xì)胞中能夠正確表達(dá)，目的基因的首端應(yīng)有啟動子，尾端應(yīng)有終止子。甲是將某種病毒的外殼蛋白(L1)世界基因連接在GFP基因的5′末端而獲得的L1－GFP融合基因，據(jù)此結(jié)合題意并分析圖示可知：該團(tuán)隊(duì)在將甲插入質(zhì)粒P0時，如果用E2或E3，則目的基因不完整，而使用E1和E4這兩種限制酶進(jìn)行酶切保證了甲的完整，而且也保證了甲與載體正確連接，因此，使用的兩種限制酶，是E1和E4。 答案：(1)E1和E4　甲的完整　甲與載體正確連接 4．[2016·全國卷Ⅲ，40]圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ

8、和Sau3AⅠ三種限制性內(nèi)切酶的識別序列與切割位點(diǎn)，圖(b)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)。 　 根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題： (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(b)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(c)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____________________。 　　　 甲 　

9、　 乙 　　 丙 圖(c) (3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶，常見的有__________和____________，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是____________________。 解析：(1)由于限制酶Sau3AⅠ與BamHⅠ切割后形成的黏性末端相同，所以經(jīng)BamHⅠ酶切割得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被Sau3AⅠ酶切后的產(chǎn)物連接。(2)在基因表達(dá)載體中，啟動子應(yīng)位于目的基因的首端，終止子應(yīng)位于目的基因的尾端，這樣目的基因才能表達(dá)。圖中甲、丙均不符合，所以不能表達(dá)目的基因的產(chǎn)物。(3)常見的DNA連接酶有E·coliDNA連接酶和T

10、4DNA連接酶，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是T4DNA連接酶。 答案：(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、丙　甲中目的基因插入在啟動子的上游，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)E·coliDNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶 5．[2014·全國卷Ⅱ，40]植物甲具有極強(qiáng)的耐旱性，其耐旱性與某個基因有關(guān)。若從該植物中獲得該耐旱基因，并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。 回答下列問題： (1)理論上，基因組文庫含有生物的__________基因；而cDNA文庫中含有生物的__

11、________基因。 (2)若要從植物甲中獲得耐旱基因，可首先建立該植物的基因組文庫，再從中__________出所需的耐旱基因。 (3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌，并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入植物__________的體細(xì)胞中，經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認(rèn)該耐旱基因是否在再生植株中正確表達(dá)，應(yīng)檢測此再生植株中該基因的__________，如果檢測結(jié)果呈陽性，再在田間試驗(yàn)中檢測植株的__________是否得到提高。 (4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交，子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為31時，則可推測該耐旱基因整合到了____________________(填“同源染色體的

12、一條上”或“同源染色體的兩條上”)。 解析：(1)基因文庫有兩種：基因組文庫和部分基因文庫，基因組文庫含有生物的全部基因；cDNA是以mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄得到的，而細(xì)胞中只有部分基因表達(dá)，所以cDNA文庫含有生物的部分基因。(2)建立基因文庫后要根據(jù)目的基因的特性從中篩選出目的基因。(3)目的基因與載體構(gòu)建基因表達(dá)載體后，導(dǎo)入乙植物細(xì)胞(受體細(xì)胞)，需要進(jìn)行表達(dá)產(chǎn)物(蛋白質(zhì))和生物個體水平(耐旱性)等的檢測。(4)若是整合到同源染色體的兩條上，則此耐旱二倍體植株為純合子，自交后代不會發(fā)生性狀分離，所以根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推測：該耐旱基因整合到了同源染色體的一條上。 答案：(1)全部　部分(其他合

13、理答案也可) (2)篩選(其他合理答案也可)　 (3)乙　表達(dá)產(chǎn)物(其他合理答案也可)　耐旱性 (4)同源染色體的一條上 6．[2012·全國卷，40]根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題。 (1)限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有__________和__________。 (2)質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下： AATT C……G 　　　　　G……CTTAA 為使運(yùn)載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點(diǎn)是____________________。 (3)按其

14、來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即__________DNA連接酶和__________DNA連接酶。 (4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是__________，產(chǎn)物是________。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用__________技術(shù)。 (5)基因工程中除質(zhì)粒外，__________和__________也可作為運(yùn)載體。 (6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原因是__________________________________________。 解析：此題考查基因工程應(yīng)用的相關(guān)知識。(1)DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的D

15、NA片段末端通常有黏性末端和平末端兩種類型。(2)為使運(yùn)載體與目的基因相連，應(yīng)使二者被切割后產(chǎn)生的末端相同，故用另一種限制酶切割產(chǎn)生的末端必須與EcoR Ⅰ切割產(chǎn)生的末端相同。(3)根據(jù)酶的來源不同，DNA連接酶分為E·coli DNA連接酶和T4 DNA連接酶。(4)以RNA為模板，合成DNA的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄，若要體外獲得大量DNA分子，可以使用PCR技術(shù)。(5)在基因工程中，通常利用質(zhì)粒作為運(yùn)載體，另外噬菌體和動植物病毒也可作為運(yùn)載體。(6)大腸桿菌作為受體細(xì)胞時，常用Ca2＋處理，使之成為能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細(xì)胞。 答案：(1)平末端　黏性末端 (2)切割產(chǎn)生的DNA片

16、段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的末端相同 (3)T4　E·coli (4)mRNA(或RNA)　cDNA(或DNA)　PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)) (5)動植物病毒　噬菌體 (6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱 [題后歸納] 1．限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶等相關(guān)酶的分析比較 名稱 作用部位 作用底物 作用結(jié)果 限制酶 磷酸二酯鍵 DNA 將DNA切成兩個片段 DNA連 接酶 磷酸二酯鍵 DNA片段 將兩個DNA片段連接為一個DNA分子 DNA聚 合酶 磷酸二酯鍵 脫氧核苷酸 DNA DNA水 解酶 磷酸二酯鍵 DNA

17、將DNA片段水解為單個脫氧核苷酸 解旋酶 堿基對之間的氫鍵 DNA 將雙鏈DNA分子局部分解為兩條長鏈 RNA聚 合酶 磷酸二酯鍵 核糖核苷酸 將單個核糖核苷酸依次連接到單鏈末端 2.限制酶選擇的注意事項(xiàng) (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Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切點(diǎn))。 (2)

18、根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類 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Sma Ⅰ會破壞標(biāo)記基因；如果所選酶的切點(diǎn)不是一個，則切割重組后可能會丟失某些片段，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)胞后將不能自主復(fù)制。 模擬題組——預(yù)趨勢 　　基因工程操作工具的基礎(chǔ)考查 1．[經(jīng)典模擬]如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是(　　) A．①②③④　B．①②④③　C．①④②

19、③　D．①④③② 解析：限制酶能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂，形成黏性末端，因此作用于①；DNA聚合酶用于DNA分子的復(fù)制，能在單鏈上將一個個脫氧核苷酸連接起來，因此作用于④；DNA連接酶能在具有相同堿基末端的兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，因此作用于②；解旋酶能夠?qū)NA分子的雙螺旋解開，故作用于③。故選C。 答案：C 2. [經(jīng)典模擬]若要利用某目的基因(見圖甲)和P1噬菌體載體(見圖乙)構(gòu)建重組DNA(見圖丙)，限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)分別是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3A

20、Ⅰ(↓GATC)。下列分析合理的是(　　) A．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 解析：用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體，產(chǎn)生相同的黏性末端，用DNA連接酶連接時可能會發(fā)生反向連接，故A錯誤；用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因會產(chǎn)生兩種DNA片段，一種含有目的基因，一種不含目的基因，且有目的基因的片段與運(yùn)載體結(jié)合時容易發(fā)生反向連接，故B錯誤；用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體

21、，也能產(chǎn)生相同的黏性末端，可能會發(fā)生反向連接，故C錯誤；只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體，產(chǎn)生不同的黏性末端，防止發(fā)生反向連接，這樣目的基因插入動載體后，RNA聚合酶的移動方向肯定與圖丙相同，故D正確。故選D。 答案：D 3. [經(jīng)典模擬]已知一雙鏈DNA分子，用限制酶Ⅰ切割得到長度為120 kb(kb：千堿基對)片段；用限制酶Ⅱ切割得到40 kb和80 kb兩個片段；同時用限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ切割時，得到10 kb、80 kb和30 kb 3個片段。據(jù)此分析該雙鏈DNA分子結(jié)構(gòu)及酶切位點(diǎn)情況為(　　) 解析：根據(jù)題意，該DNA用限制酶Ⅰ切割后長度不變，故為環(huán)

22、狀DNA，根據(jù)兩酶的作用結(jié)果，可知酶切圖譜為D。 答案：D 4. [經(jīng)典模擬]下列關(guān)于載體的敘述中，錯誤的是(　　) A．載體與目的基因結(jié)合后，實(shí)質(zhì)上就是一個重組DNA分子 B．對某種限制酶而言，載體最好只有一個切點(diǎn)，但還要有其他多種酶的切點(diǎn) C．目前常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物和動植物病毒 D．載體具有某些標(biāo)記基因，便于對其進(jìn)行切割 解析：運(yùn)載體與目的基因結(jié)合后，就會形成一個重組DNA分子，A正確；運(yùn)載體中，對某種限制酶而言，最好只有一個切點(diǎn)，但還要有其他多種限制酶的切點(diǎn)，便于與目的基因定向連接，B正確；目前常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物和動植物病毒，C正確；運(yùn)載體上

23、要具有某些標(biāo)記基因，便于篩選重組子，D錯誤。故選D。 答案：D 　　基因工程操作工具的綜合考查 5．[2019·山東煙臺模擬]干擾素是動物和人體細(xì)胞受到病毒感染后產(chǎn)生的一種糖蛋白，具有抗病毒、抑制細(xì)胞增殖及抗腫瘤作用。利用基因工程技術(shù)培育能生產(chǎn)干擾素的植物流程如圖所示。請回答下列問題： 限制酶 識別序列和切割位點(diǎn) EcoRⅠ G↓ATTC BamHⅠ G↓ATCC SmaⅠ CCC↓GGG ApaⅠ GGGCC↓C (1)首先獲取的動物干擾素基因稱為________。利用PCR技術(shù)擴(kuò)增干擾素基因時，設(shè)計(jì)引物序列的主要依據(jù)是 __________________

24、______________________________________________________。 (2)過程①中剪切質(zhì)粒和目的基因時所需要的工具酶是________和________。酶切后，目的基因形成的兩個黏性末端序列________。 (3)過程②中將重組質(zhì)粒導(dǎo)入根瘤農(nóng)桿菌時，常用______處理根瘤農(nóng)桿菌，其目的是________________________________________________________________________。 (4)在培育愈傷組織的固體培養(yǎng)基中，除了無機(jī)鹽、有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂、植物激素外，還需添加卡那霉素。卡那霉素的

25、作用是________________________________。在分子水平上通常采用________技術(shù)檢測干擾素基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。 解析：(1)在基因工程中，獲取的動物干擾基因稱為目的基因。利用PCR技術(shù)擴(kuò)增干擾素基因時，需要依據(jù)干擾素基因兩端的部分核苷酸序列設(shè)計(jì)引物序列。(2)題干顯示：干擾素基因中存在SmaⅠ的識別位點(diǎn)，若使用SmaⅠ切割質(zhì)粒和外源DNA，則會破壞干擾素基因，因此過程①所示的構(gòu)建重組質(zhì)粒時不能使用SmaⅠ切割。BamHⅠ和EcoRⅠ的識別位點(diǎn)位于目的基因的兩側(cè)，質(zhì)粒上也有BamHⅠ和EcoRⅠ的識別位點(diǎn)，因此過程①中剪切質(zhì)粒和目的基因時所需要的工具酶是Bam

26、HⅠ和EcoRⅠ。因BamHⅠ和EcoRⅠ的識別位點(diǎn)不同，所以酶切后，目的基因形成的兩個黏性末端序列不相同。(3)過程②中將重組質(zhì)粒導(dǎo)入根瘤農(nóng)桿菌時，常用Ca2＋處理根瘤農(nóng)桿菌，使其成為感受態(tài)細(xì)胞，最終使干擾素基因插入馬鈴薯細(xì)胞的DNA上。(4)重組質(zhì)粒中含有的抗卡那霉素基因?qū)儆跇?biāo)記基因，其作用是鑒別受體細(xì)胞是否含有目的基因，便于篩選。可見，在培育愈傷組織的固體培養(yǎng)基中添加卡那霉素的作用是篩選出導(dǎo)入重組質(zhì)粒的植物細(xì)胞。在分子水平上檢測干擾素基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，通常采用DNA分子雜交技術(shù)。 答案：(1)目的基因　干擾素基因兩端的部分核苷酸序列 (2)BamHⅠ　EcoRⅠ　不相同 (3)

27、Ca2＋　使其成為感受態(tài)細(xì)胞，最終使干擾素基因插入馬鈴薯細(xì)胞的DNA上 (4)篩選出導(dǎo)入重組質(zhì)粒的植物細(xì)胞　DNA分子雜交 　基因工程的基本操作程序及應(yīng)用(國考5年8考) (全國卷：2018全國卷Ⅰ；2017全國卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；2016全國卷Ⅰ、Ⅲ； 2015全國卷Ⅰ；2014全國卷； 地方卷：2017北京卷；2016天津卷；2015福建、天津、四川、海南、江蘇卷；2014天津、廣東、重慶、北京、山東、江蘇、海南卷) 【師說考問】 考問1　觀察基因工程的操作過程，分析每一步驟的操作程序 　(1)— 　 ↓ (2)—組成 　↓ 考問2　目的基因的

28、檢測和鑒定 考問3　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)氩∪梭w內(nèi)，使其表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用，從而治療疾病，分為體內(nèi)基因治療和體外基因治療 考問4　探究基因治療與基因診斷的不同點(diǎn) 原理 操作過程 進(jìn)展 基因治療 基因表達(dá) 利用正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，以表達(dá)出正常性狀來治療 臨床實(shí)驗(yàn) 基因診斷 堿基互 補(bǔ)配對 制作特定DNA探針與病人樣品DNA

29、混合，分析雜交帶情況 臨床應(yīng)用 【題組跟進(jìn)】 高考題組——研考向 　基因工程的操作程序的考查 1．[2018·全國卷Ⅰ，38節(jié)選]回答下列問題： (2)體外重組的質(zhì)?？赏ㄟ^Ca2＋參與的________方法導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞；而體外重組的噬菌體DNA通常需與________組裝成完整噬菌體后，才能通過侵染的方法將重組的噬菌體DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞。在細(xì)菌、心肌細(xì)胞、葉肉細(xì)胞中，可作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是__________________。 (3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時，表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用______________

30、的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，在蛋白質(zhì)純化的過程中應(yīng)添加________的抑制劑。 解析：(2)體外重組的質(zhì)?？赏ㄟ^Ca2＋處理，目的是增大細(xì)胞的通透性，使重組的質(zhì)粒能夠?qū)氲绞荏w細(xì)胞內(nèi)，因此體外重組的質(zhì)?？赏ㄟ^Ca2＋參與的轉(zhuǎn)化方法導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞。體外重組的噬菌體DNA通常需與蛋白質(zhì)外殼組裝成完整的噬菌體后，才能通過侵染的方法將重組噬菌體DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞，噬菌體侵染的是細(xì)菌，而不能寄生在其它細(xì)胞中，因此可作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是細(xì)菌。 (3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時，表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解，可以選用不能產(chǎn)生該蛋白酶的缺陷細(xì)菌以及使用能夠抑制蛋白

31、酶活性的藥物，因此為防止蛋白質(zhì)被降解，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用蛋白酶缺陷型的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，在蛋白質(zhì)純化的過程中應(yīng)添加蛋白酶的抑制劑。 答案：(2)轉(zhuǎn)化　外殼蛋白(噬菌體蛋白)　細(xì)菌 (3)蛋白酶缺陷型　蛋白酶 2. [2017·全國卷Ⅰ，38]真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒有，原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對應(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(簡稱蛋白A)?；卮鹣铝袉栴}： (1)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因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)

32、若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，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)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測物質(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)，也可以說是基因工程的先導(dǎo)，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示

33、，那么，這一啟示是________________________。 解析：(1)基因A的編碼區(qū)中有內(nèi)含子，在真核生物細(xì)胞內(nèi)把內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄形成的RNA切除，而原核生物細(xì)胞內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄后不切除，轉(zhuǎn)錄后直接參與表達(dá)，所以翻譯形成的蛋白質(zhì)不是蛋白A。(2)由于噬菌體是專性寄生在細(xì)菌體內(nèi)的病毒，無法侵染到真核生物家蠶細(xì)胞內(nèi)，所以不能用噬菌體作為運(yùn)載體。而家蠶屬于昆蟲，故可用昆蟲病毒作為運(yùn)載體。(3)大腸桿菌作為受體菌是因?yàn)槠渚哂蟹敝持芷诙?、易培養(yǎng)等特點(diǎn)。(4)檢測目的基因是否表達(dá)通常用抗原－抗體雜交技術(shù)。(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)，證明了生物的遺傳物質(zhì)是DN

34、A，還為基因工程理論的建立提供了啟示，這一啟示是DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體。 答案：(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)含子對應(yīng)的RNA序列不能被切除，無法表達(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可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體 3．[2017·全國卷Ⅱ，38]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。回答下列問題： (1)在進(jìn)行基因工程操作時，若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA

35、，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，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，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

36、(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是________________________。 解析：(1)在進(jìn)行基因工程操作時，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，原因是嫩葉組織細(xì)胞易破碎。提取RNA時，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA為材料可以獲得cDNA，其原理是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對的原則可以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，原因是目的基因無復(fù)制原點(diǎn)、目的基因無

37、表達(dá)所需啟動子。(4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時，DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵。(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)抗真菌病的能力沒有提高，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常。 答案：(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)配對的原則可以合成cDNA (3)目的基因無復(fù)制原點(diǎn)；目的基因無表達(dá)所需啟動子 (4)磷酸二酯鍵 (5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 4．[2017·全國卷Ⅲ，38節(jié)選]編碼蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五個片段組成，編碼蛋白乙

38、和丙的序列由序列甲的部分片段組成，如圖所示。 回答下列問題： (1)現(xiàn)要通過基因工程的方法獲得蛋白乙，若在啟動子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，則所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙，原因是__________________________________________。 (2)某同學(xué)在用PCR技術(shù)獲取DNA片段B或D的過程中，在PCR反應(yīng)體系中加入了DNA聚合酶、引物等，還加入了序列甲作為__________________________，加入了________________作為合成DNA的原料。 解析：(1)題

39、干信息基因序列(TTCG……)，結(jié)合轉(zhuǎn)錄過程中的堿基配對原則，可知其轉(zhuǎn)錄出的mRNA上沒有起始密碼子AUG。(2)PCR需要的條件包括引物、耐高溫的DNA聚合酶、模板、四種脫氧核糖核苷酸。 答案：(1)編碼乙的DNA序列起始端無ATG，轉(zhuǎn)錄出的mRNA無起始密碼子 (2)模板　dNTP 5．[2016·全國卷Ⅰ，40]某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導(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

40、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?；卮鹣铝袉栴}： (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__

41、______________________________________________________________________ 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)制所需的原料來自__________。 解析：(1)作為運(yùn)載體必須具備如下特點(diǎn)：①能自主復(fù)制，從而在受體細(xì)胞中穩(wěn)定保存；②含標(biāo)記基因，以供重組DNA的鑒定和選擇；③具1～多個限制

42、酶切割位點(diǎn)以便外源DNA插入。(2)在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，只有具有Ampr的大腸桿菌才能夠生長。而Ampr位于質(zhì)粒上，故未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌細(xì)胞中無Ampr，故不能在培養(yǎng)基中生長，而僅含有質(zhì)粒載體的和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌均具有Ampr因而能在培養(yǎng)基中生長。目的基因的插入破壞了質(zhì)粒載體的Tetr，故含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌不能在含有四環(huán)素的平板上生長，從而與僅含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌得以區(qū)分。(3)噬菌體是病毒，無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，無法自主合成DNA，需借助宿主細(xì)胞(受體細(xì)胞)完成DNA復(fù)制。 答案：(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因 (2)二者均不

43、含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長　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　四環(huán)素 (3)受體細(xì)胞 　 基因工程的應(yīng)用 6．[2015·全國卷Ⅰ，40]HIV屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒，是艾滋病的病原體。回答下列問題： (1)用基因工程方法制備HIV的某蛋白(目的蛋白)時，可先提取HIV中的__________，以其作為模板，在__________的作用下合成__________，獲取該目的蛋白的基因，構(gòu)建重組表達(dá)載體，隨后導(dǎo)入受體細(xì)胞。 (2)從受體細(xì)胞中分離純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機(jī)體后，刺

44、激機(jī)體產(chǎn)生的可與此蛋白結(jié)合的相應(yīng)分泌蛋白是__________，該分泌蛋白可用于檢測受試者血清中的HIV，檢測的原理是________________________________________。 (3)已知某種菌導(dǎo)致的肺炎在健康人群中罕見，但是在艾滋病患者中卻多發(fā)。引起這種現(xiàn)象的根本原因是HIV主要感染和破壞了患者的部分__________細(xì)胞，降低了患者免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。 (4)人的免疫系統(tǒng)有__________癌細(xì)胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易發(fā)生惡性腫瘤。 解析：(1)HIV是RNA病毒，其核酸是單鏈RNA，而在基因工程中構(gòu)建目的基因表達(dá)載體時，載體一般用的是質(zhì)粒

45、，為雙鏈DNA，故先用逆轉(zhuǎn)錄酶催化HIV的RNA逆轉(zhuǎn)錄成為DNA分子，再進(jìn)行基因工程操作。(2)本題涉及到了免疫學(xué)方面知識，抗原進(jìn)入機(jī)體后可以產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，抗體與抗原特異性結(jié)合。(3)HIV主要破壞人體T細(xì)胞。(4)免疫系統(tǒng)除了具有防衛(wèi)功能外，還有監(jiān)控和清除功能：監(jiān)控并清除體內(nèi)已經(jīng)衰老或因其他因素而被破壞的細(xì)胞，以及癌變的細(xì)胞。 答案：(1)RNA　逆轉(zhuǎn)錄酶　cDNA(或DNA) (2)抗體　抗原抗體特異性結(jié)合 (3)T(或T淋巴) (4)監(jiān)控和清除 7．[2016·天津卷，7]人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價(jià)值，只能從血漿中制備。下圖是以基因工程技術(shù)獲取

46、重組HSA(rHSA)的兩條途徑： (1)為獲取HSA基因，首先需采集人的血液，提取__________合成總cDNA，然后以cDNA為模板，采用PCR技術(shù)擴(kuò)增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結(jié)合模板的位置及擴(kuò)增方向，請用箭頭在方框內(nèi)標(biāo)出另一條引物的位置及擴(kuò)增方向。 (2)啟動子通常具有物種及組織特異性，構(gòu)建在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA的載體，需要選擇的啟動子是__________(填寫字母，單選)。 A．人血細(xì)胞啟動子　　B．水稻胚乳細(xì)胞啟動子 C．大腸桿菌啟動子 D．農(nóng)桿菌啟動子 (3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞的過程中，需添加酚類物質(zhì)，其目的是_________

47、_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)人體合成的初始HSA多肽，需要經(jīng)過生物膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才能有活性。與途徑Ⅱ相比，選擇途徑Ⅰ獲取rHSA的優(yōu)勢是____________________。 (5)為證明rHSA具有醫(yī)用價(jià)值，須確認(rèn)rHSA與________的生物學(xué)功能一致。 解析：(1)總cDNA是由細(xì)胞內(nèi)mRNA經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得。DN

48、A兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，另一條引物擴(kuò)增方向應(yīng)向左。(2)據(jù)題意，啟動子具有物種特異性，它應(yīng)與受體細(xì)胞啟動子一致，應(yīng)選B。(3)在農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化時，加入某物質(zhì)，其目的應(yīng)為“促進(jìn)”或“有利于”轉(zhuǎn)化，推測酚類物質(zhì)可吸引農(nóng)桿菌侵染水稻受體細(xì)胞。(4)水稻是真核細(xì)胞，具有對分泌蛋白加工的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體。Ⅱ途徑受體為大腸桿菌，沒有上述細(xì)胞器。(5)制備的rHSA應(yīng)具有與HSA相同的生物學(xué)功能才具有醫(yī)用價(jià)值。 答案：(1)總RNA(或mRNA) (2)B (3)吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化 (4)水稻是真核生物，具有生物膜系統(tǒng)，能對初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工 (5)HSA

49、 模擬題組——預(yù)趨勢 　基因工程的操作程序的基礎(chǔ)考查 1．[2019·湖南永州高三模擬]抗菌肽對治療癌癥有一定作用，下圖表示抗菌肽合成過程，相關(guān)說法正確的是(　　) A．用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶 B．基因表達(dá)載體包含起始密碼和終止密碼 C．用顯微注射法導(dǎo)入基因表達(dá)載體 D．篩選菌種時用基因探針檢測相關(guān)蛋白質(zhì) 解析：PCR技術(shù)中采用的是高溫變性，因此用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶，A正確；基因表達(dá)載體包含啟動子和終止子，而起始密碼和終止密碼位于mRNA上，B錯誤；將基因表達(dá)載體導(dǎo)入酵母菌細(xì)胞時應(yīng)用感受態(tài)細(xì)胞法，C錯誤；篩選菌種時用基因探針檢測相關(guān)基因或mR

50、NA，不能用基因探針檢測蛋白質(zhì)，D錯誤。 答案：A 2．[經(jīng)典模擬]如圖表示用化學(xué)方法合成目的基因Ⅰ的過程。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是(　　) A．過程①需要DNA連接酶 B．過程②需要限制性核酸內(nèi)切酶 C．目的基因Ⅰ的堿基序列是已知的 D．若某質(zhì)粒能與目的基因Ⅰ重組，則該質(zhì)粒和目的基因Ⅰ的堿基序列相同 解析：過程①僅僅是單鏈a和單鏈b之間形成氫鍵，不需要DNA連接酶，A錯誤；過程②與過程①的本質(zhì)相同，故不需要DNA限制性核酸內(nèi)切酶，B錯誤；圖中顯示的是人工合成基因的流程圖，因此需要了解目的基因Ⅰ的堿基序列，C正確；形成重組DNA分子的過程中，質(zhì)粒與目的基因Ⅰ的堿基序列是不可

51、能相同的，D錯誤。故選C。 答案：C 3．[2019·天津市和平區(qū)模擬]基因疫苗由病毒核酸的一段無毒序列制成，由編碼能引起保護(hù)性免疫反應(yīng)的病原體抗原的基因片段和載體構(gòu)建而成。以下敘述錯誤的是(　　) A．被導(dǎo)入細(xì)胞后，能與宿主染色體整合 B．接種后若感染此病原微生物，則體內(nèi)記憶細(xì)胞會產(chǎn)生大量抗體 C．基因疫苗引起免疫反應(yīng)前必須經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程 D．將疫苗基因轉(zhuǎn)移到植物，可以生產(chǎn)可食用的疫苗 解析：病毒感染宿主細(xì)胞后，其基因可以高效的整合到宿主染色體中，因此可以在宿主細(xì)胞內(nèi)持續(xù)穩(wěn)定的表達(dá)外源基因，A 正確；接種疫苗后人體產(chǎn)生針對該病原體的特異性免疫，若感染此病原微生物，則體內(nèi)記

52、憶細(xì)胞會迅速增殖分化成漿細(xì)胞，漿細(xì)胞產(chǎn)生大量抗體，B錯誤；疫苗中的病毒基因片段能編碼引起保護(hù)性免疫反應(yīng)的病原體抗原，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，所以基因疫苗引起免疫反應(yīng)前經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程，C正確；將疫苗基因轉(zhuǎn)移到水果和西紅柿等植物細(xì)胞，可生產(chǎn)可食用疫苗，D正確。 答案：B 　基因工程綜合考查 4．[2019·江西新余模擬]內(nèi)皮素(ET)是一種含21個氨基酸的多肽。內(nèi)皮素主要通過與靶細(xì)胞膜上的內(nèi)皮素受體結(jié)合而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。ETA是內(nèi)皮素的主要受體，科研人員試圖通過構(gòu)建表達(dá)載體，實(shí)現(xiàn)ETA基因在細(xì)胞中高效表達(dá)，為后期ETA的體外研究奠定基礎(chǔ)。其過程如下(圖中SNAP基因是一種熒光蛋白基因，限制

53、酶ApaⅠ的識別序列為C↓CCGGG，限制酶XhoⅠ的識別序列為C↓TCGAG)。請分析回答： (1)完成過程①需要的酶是________。 (2)過程③中，限制酶XhoⅠ切割DNA，使________鍵斷開，形成的黏性末端是________________。用兩種限制酶切割，獲得不同的黏性末端，其主要目的是________________________。 (3)過程④中需要________酶，去構(gòu)建重組質(zhì)粒。過程⑥中，要用________預(yù)先處理大腸桿菌，使其處于容易吸收外界的DNA的狀態(tài)。 (4)利用SNAP基因與ETA基因結(jié)合構(gòu)成融合基因，目的是______________

54、____。 (5)人皮膚黑色素細(xì)胞上有內(nèi)皮素的特異受體，內(nèi)皮素與黑色素細(xì)胞膜上的受體結(jié)合后，會刺激黑色素細(xì)胞的分化、增殖并激活酪氨酸酶的活性，從而使黑色素急劇增加。美容時可以利用注射ETA達(dá)到美白祛斑效果，試解釋原因：________________________________，抑制了內(nèi)皮素對黑色素細(xì)胞的增殖和黑色素的形成。 解析：(1)圖中過程①是逆轉(zhuǎn)錄，需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化。(2)限制酶能識別特定的脫氧核苷酸序列，并在特定脫氧核苷酸之間切斷磷酸二酯鍵；根據(jù)題意可知限制酶XhoⅠ切割DNA形成的黏性末端是－AGCT(或)；用兩種限制酶切割，獲得不同的黏性末端，其主要目的是可以使目的基因

55、定向連接到載體上(或防止含目的基因的外源DNA片段和質(zhì)粒自身環(huán)化)。(3)過程④是將目的基因與質(zhì)量連接構(gòu)建基因表達(dá)載體，需要DNA連接酶催化；過程⑥中，要用CaCl2預(yù)先處理大腸桿菌，使其成為處于容易吸收外界DNA的感受態(tài)的細(xì)胞。(4)利用SNAP基因與ETA基因結(jié)合構(gòu)成融合基因，可以檢測ETA基因能否表達(dá)及表達(dá)量。(5)注射的ETA能與內(nèi)皮素結(jié)合，減少了內(nèi)皮素與黑色素細(xì)胞膜上內(nèi)皮素受體的結(jié)合，抑制了內(nèi)皮素對黑色素細(xì)胞的增殖和黑色素的形成，從而達(dá)到美容的目的。 答案：(1)逆轉(zhuǎn)錄酶 (2)磷酸二酯　—AGCT(或)　可以使目的基因定向連接到載體上 (3)DNA連接　Ca2＋(或CaCl2

56、) (4)檢測ETA基因能否表達(dá)及表達(dá)量 (5)ETA能與內(nèi)皮素結(jié)合，減少了內(nèi)皮素與黑色素細(xì)胞膜上內(nèi)皮素受體的結(jié)合 5．[2019·云南師大附中高考適應(yīng)卷]天然玫瑰因缺少控制合成藍(lán)色色素的基因B而不能開藍(lán)色花?？茖W(xué)家從開藍(lán)色花的矮牽牛中提取了基因B后，利用生物工程技術(shù)培育出了開藍(lán)色花的玫瑰。下圖為該育種過程的操作流程。 注：Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因。外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活。限制酶EcoRⅠ、HindⅢ和BamHⅠ的識別序列及切割位點(diǎn)均不相同。 請回答下列問題： (1)圖中將基因B導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞的方法稱為___

57、_____。選擇Ti質(zhì)粒作為運(yùn)載體的原因是Ti質(zhì)粒上的________可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。 (2)在構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒時，應(yīng)選用圖中的________(限制酶)。有人用該種限制酶分別切割Ti質(zhì)粒和基因B后混合，加入DNA連接酶進(jìn)行反應(yīng)，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化細(xì)菌甲。結(jié)果得到了四種細(xì)菌甲：未被轉(zhuǎn)化的、含環(huán)狀基因B的、含Ti質(zhì)粒的和含重組Ti質(zhì)粒的。篩選目的細(xì)菌甲時，先用含________的固體培養(yǎng)基培養(yǎng)，不能生長的是________的細(xì)菌甲；然后再將能生長的細(xì)菌甲接種到含________的固體培養(yǎng)基中，目的細(xì)菌甲在此培養(yǎng)基中________(填“能”或“不能”)

58、生長。 (3)由玫瑰韌皮部細(xì)胞形成組織乙的過程，實(shí)質(zhì)是______的過程。 解析：(1)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，將目的基因?qū)隩i質(zhì)粒的T－DNA上，因?yàn)門－DNA能夠轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞染色體DNA上。(2)在構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒時，應(yīng)選用圖中的BamHⅠ，這樣構(gòu)建的基因表達(dá)載體，含有標(biāo)記基因氨芐青霉素抗性基因，而不含四環(huán)素抗性基因，在含有氨芐青霉素的固體培養(yǎng)基培養(yǎng)，能生長；而在含有四環(huán)素的固體培養(yǎng)基中不能生長，這樣才能選出含有目的基因的重組質(zhì)粒。如果用HindⅢ，不能判斷是否將目的基因插入到質(zhì)粒中，所以應(yīng)用BamHⅠ切割目的基因和Ti質(zhì)粒。 (3)由圖可知組織乙是愈傷組織

59、，玫瑰韌皮部細(xì)胞形成組織乙就是脫分化形成愈傷組織的過程，其實(shí)質(zhì)是讓已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞。 答案：(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　T－DNA (2)BamHⅠ　氨芐青霉素　未被轉(zhuǎn)化的和含環(huán)狀基因B　四環(huán)素　不能 (3)讓已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞　蛋白質(zhì)工程、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性及生物武器(國考5年1考) (全國卷：2015全國卷Ⅱ；地方卷：2015海南卷；2014重慶卷；2013廣東、江蘇卷) 【師說考問】 考問1　蛋白質(zhì)工程概念理解 蛋白質(zhì)工程 具體內(nèi)容 別稱 第二代基因工程 目標(biāo) 生產(chǎn)符合人

60、類生產(chǎn)和生活需要的一種新的蛋白質(zhì) 原理 由于基因決定蛋白質(zhì)，因此要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，必須從基因入手 基礎(chǔ) 蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系 手段 基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì) 關(guān)鍵技術(shù) 基因工程 基礎(chǔ) 蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系 結(jié)果 改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出新的蛋白質(zhì) 考問2　操作過程 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)→基因表達(dá)→產(chǎn)生需要的蛋白質(zhì)。 考問3　轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性 (1)安全性問題 ①食物安全：滯后效應(yīng)、過敏原、營養(yǎng)成

61、分改變等。 ②生物安全：對生物多樣性的影響等。 ③環(huán)境安全：對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響等。 (2)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制定政策和法規(guī)，最大程度保證轉(zhuǎn)基因技術(shù)和產(chǎn)品的安全性。 考問4　生物武器 (1)生物武器的種類(連線) (2)生物武器的特點(diǎn) ①致病力強(qiáng)、傳染性大；②污染面廣、危害時間長；③難以防治；④具有一定的潛伏期；⑤受自然條件影響大。 考問5　探究蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系 項(xiàng)目 蛋白質(zhì)工程 基因工程 區(qū) 別 過程 預(yù)期蛋白質(zhì)的功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→推測相對應(yīng)的脫氧核

62、苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì) 獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定 實(shí)質(zhì) 定向改造或生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì) 定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品 結(jié)果 生產(chǎn)自然界中沒有的蛋白質(zhì) 生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì) 聯(lián)系 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程，因?yàn)閷ΜF(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，都必須通過基因修飾或基因合成來實(shí)現(xiàn) 考問6　填寫蛋白質(zhì)工程流程圖中字母代表的含義 A．轉(zhuǎn)錄，B.翻譯，C.分子設(shè)計(jì)，D.氨基酸序列，E.預(yù)期功能。 【題組跟進(jìn)】 高考題組——研考向 　蛋

63、白質(zhì)工程的考查 1．[2015·全國卷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氮酸，改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}： (1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(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)時是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括____________________的復(fù)制；以及

64、遺傳信息在不同分子之間的流動，即：__________________________________________。 (3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過________和__________進(jìn)而確定相對應(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)，之后還需要對蛋白質(zhì)的生物____________進(jìn)行鑒定。 解析：(1)對蛋白質(zhì)的氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))進(jìn)行改造，可達(dá)到改變蛋白質(zhì)的功能的目的。(2)以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得P1基因，可以對P基因進(jìn)行修飾改造，也可以用人工方法合成P1基因；中心法則的全部內(nèi)容包括DNA和RNA的復(fù)制、DN

65、A→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和推測氨基酸序列，推測相應(yīng)的核苷酸序列，并合成基因。經(jīng)表達(dá)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，還要對其進(jìn)行生物功能鑒定。 答案：(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其他合理答案也給分) (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)　推測氨基酸序列　功能 　 轉(zhuǎn)基因技術(shù)安全性的考查 2．[2014·重慶卷]生物技術(shù)安全性和倫理問題是社會關(guān)注的熱點(diǎn)。下列敘述，錯誤的是(　　) A．

66、應(yīng)嚴(yán)格選擇轉(zhuǎn)基因植物的目的基因，避免產(chǎn)生對人類有害的物質(zhì) B．當(dāng)今社會的普遍觀點(diǎn)是禁止克隆人的實(shí)驗(yàn)，但不反對治療性克隆 C．反對設(shè)計(jì)試管嬰兒的原因之一是有人濫用此技術(shù)選擇性設(shè)計(jì)嬰兒 D．生物武器是用微生物、毒素、干擾素及重組致病菌等來形成殺傷力 解析：在轉(zhuǎn)基因過程中，避免基因污染和對人類的影響，必須嚴(yán)格選擇目的基因，A正確；我國不反對治療性克隆，堅(jiān)決反對生殖性克隆，B正確；反對設(shè)計(jì)試管嬰兒的原因之一是防止選擇性設(shè)計(jì)嬰兒，違背倫理道德，C正確；生物武器是指有意識的利用微生物、毒素、昆蟲侵襲敵人的軍隊(duì)、人口、農(nóng)作物或者牲畜等目標(biāo)，以達(dá)到戰(zhàn)爭目的的一類武器，干擾素為淋巴因子，非生物武器，D錯誤。 答案：D [題后歸納] 1．轉(zhuǎn)基因生物存在安全性問題的原因 (1)目前對基因的結(jié)構(gòu)、調(diào)控機(jī)制及基因間的相互作用了解有限。 (2)目的基因往往是異種生物的基因。 (3)外源基因插入宿主細(xì)胞基因組的部位往往是隨機(jī)的。 2．轉(zhuǎn)基因生物的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) ①解決糧食短缺問題； ②大大減少農(nóng)藥的使用量，減少環(huán)境污染； ③增加食物營養(yǎng)，提高附加值； ④增加食物種類，提升食物