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選修三現(xiàn)代生物科技專題 選考內(nèi)容 第一講基因工程 1 基因工程的概念理解 1 供體 提供 2 操作環(huán)境 3 操作水平 4 原理 5 受體 表達(dá)目的基因 6 本質(zhì) 性狀在 體內(nèi)表達(dá) 考點(diǎn)一基因工程的操作工具 目的基因 體外 分子水平 基因重組 受體 7 優(yōu)點(diǎn) 與雜交育種相比 克服了 的障礙 與誘變育種相比 改造生物遺傳性狀 2 DNA重組技術(shù)的基本工具 1 限制性核酸內(nèi)切酶 簡(jiǎn)稱 來源 主要是從 生物中分離純化出來的 作用 識(shí)別特定的 并切開相應(yīng)兩個(gè)核苷酸之間的 結(jié)果 產(chǎn)生 或平末端 遠(yuǎn)緣雜交不親和 定向 限制酶 原核 核苷酸序列 磷酸二酯鍵 黏性末端 2 DNA連接酶 種類 大腸桿菌 黏性末端 黏性末端和平末端 磷酸二酯鍵 兩段DNA片段 質(zhì)粒 限制酶切割位點(diǎn) 標(biāo)記基因 判斷下列說法的正誤 1 限制酶只能用于切割目的基因 2 DNA連接酶能將兩堿基間通過形成氫鍵連接起來 3 E coliDNA連接酶既可連接平末端 又可連接黏性末端 4 質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子 是基因工程常用的載體 5 載體的作用是攜帶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中 使之穩(wěn)定存在并表達(dá) 6 切割質(zhì)粒的限制酶均能特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列 如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化 則圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶 DNA聚合酶 DNA連接酶 解旋酶作用的正確順序如何 提示 限制性核酸內(nèi)切酶能將DNA分子切割為DNA片段 符合圖中 DNA聚合酶在DNA復(fù)制過程中將脫氧核苷酸連接成DNA鏈 符合圖中 DNA連接酶能連接不同的DNA片段 符合圖中 解旋酶能打開DNA雙鏈形成DNA單鏈 符合圖中 故正確順序應(yīng)為 1 基因工程的理論基礎(chǔ) 2 基因工程的工具酶 1 幾種酶的比較 2 限制酶與DNA連接酶的關(guān)系 2 為使目的基因與載體形成相同的DNA片段末端連接 通常使用同一種限制酶將二者切割 但如果不同的限制酶切割DNA分子所產(chǎn)生的末端也存在互補(bǔ)關(guān)系時(shí) 則兩末端也可連接 3 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 4 限制酶是一類酶 而不是一種酶 5 DNA連接酶起作用時(shí) 不需要模板 3 載體 1 載體種類 質(zhì)粒 噬菌體的衍生物 動(dòng)植物病毒 最常用的載體是質(zhì)粒 2 作用 作為運(yùn)載工具 將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi) 利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制 3 作為載體的條件 高考警示 1 與膜載體的區(qū)別 基因工程中的載體是DNA分子 能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi) 并利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制 膜載體是蛋白質(zhì) 與細(xì)胞膜的通透性有關(guān) 2 載體上標(biāo)記基因的標(biāo)記原理 載體上的標(biāo)記基因一般是一些抗生素的抗性基因 目的基因要轉(zhuǎn)入的受體細(xì)胞沒有抵抗相關(guān)抗生素的能力 當(dāng)含有抗生素抗性基因的載體進(jìn)入受體細(xì)胞后 抗性基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá) 使受體細(xì)胞能夠抵抗相應(yīng)抗生素 所以在受體細(xì)胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以只保留轉(zhuǎn)入載體的受體細(xì)胞 原理如下圖所示 A A 質(zhì)粒用限制酶 切割 目的基因用限制酶 切割B 目的基因和質(zhì)粒均用限制酶 切割C 質(zhì)粒用限制酶 切割 目的基因用限制酶 切割D 目的基因和質(zhì)粒均用限制酶 切割 解析 由圖可知 限制酶 能識(shí)別限制酶 的識(shí)別序列 限制酶 不能識(shí)別限制酶 的識(shí)別序列 要將目的基因從該DNA鏈中提取出來 需要在目的基因左右切開 所以要用限制酶 質(zhì)粒不能用限制酶 否則會(huì)將兩個(gè)標(biāo)記基因都給切開 確定限制酶種類的兩種方法 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 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Pst 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Sma 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 和EcoR 兩種限制酶 但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切點(diǎn) 技巧點(diǎn)撥 2 根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類 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 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 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 變式訓(xùn)練 D A 用EcoR 切割目的基因和P1噬菌體載體B 用Bgl 和EcoR 切割目的基因和P1噬菌體載體C 用Bgl 和Sau3A 切割目的基因和P1噬菌體載體D 用EcoR 和Sau3A 切割目的基因和P1噬菌體載體 解析 解答本題的關(guān)鍵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噬菌體載體 構(gòu)建的重組DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移動(dòng)方向才一定與圖丙相同 1 基因工程的基本操作程序 1 目的基因的獲取 目的基因 主要是指編碼蛋白質(zhì)的 獲取方法 a 直接分離法 從自然界已有的物種中分離 如從基因組文庫(kù)或 中獲取 考點(diǎn)二基因工程的操作過程與應(yīng)用 基因 部分基因文庫(kù) b 人工合成 如果基因比較小 核苷酸序列又已知 可以通過 用化學(xué)方法直接人工合成 以RNA為模板 在 的作用下人工合成 擴(kuò)增目的基因 利用 擴(kuò)增目的基因 2 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 基因工程的核心 基因表達(dá)載體的組成 啟動(dòng)子 終止子 a 啟動(dòng)子 位置 位于 作用 是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位 驅(qū)動(dòng)基因 最終獲得所需要的蛋白質(zhì) DNA合成儀 逆轉(zhuǎn)錄酶 PCR技術(shù) 目的基因 標(biāo)記基因 基因的首端 轉(zhuǎn)錄出mRNA b 終止子 位置 位于基因的尾端 作用 使 在所需要的地方停止下來 構(gòu)建目的a 使目的基因在 中穩(wěn)定存在 并且可以遺傳給下一代 b 使 能夠表達(dá)和發(fā)揮作用 3 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 轉(zhuǎn)化 目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi) 并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持 的過程 轉(zhuǎn)錄 受體細(xì)胞 目的基因 穩(wěn)定和表達(dá) 常用方法 連線 4 目的基因的檢測(cè)與鑒定 目的基因是否轉(zhuǎn)錄 抗原 抗體雜交技術(shù) 分子 目的基因是否表達(dá) 2 基因工程的應(yīng)用 1 轉(zhuǎn)基因植物植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力 如抗除草劑 抗蟲 抗病 和抗鹽堿等 以及改良 和利用植物 等方面 2 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物動(dòng)物基因工程在動(dòng)物品種改良 建立 器官移植等方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景 3 基因工程藥物 來源 轉(zhuǎn)基因的 抗干旱 農(nóng)作物的品質(zhì) 生產(chǎn)藥物 生物反應(yīng)器 工程菌 成果 細(xì)胞因子 抗體 疫苗 激素等 作用 用來預(yù)防和治療人類腫瘤 心血管疾病 各種傳染病 糖尿病 類風(fēng)濕等疾病 4 基因治療 方法 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 效果 治療 的最有效的手段 分類 和體外基因治療 3 蛋白質(zhì)工程 1 概念理解 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 遺傳病 正?；?遺傳病 體內(nèi)基因治療 操作 或基因合成 結(jié)果 改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出 目的 滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求 2 操作過程從預(yù)期的 出發(fā) 設(shè)計(jì)預(yù)期的 推測(cè)應(yīng)有的 找到相對(duì)應(yīng)的 基因 基因表達(dá) 產(chǎn)生需要的蛋白質(zhì) 基因修飾 新的蛋白質(zhì) 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 判斷下列說法的正誤 1 抗蟲基因即使成功地插入到植物細(xì)胞染色體上也未必能正常表達(dá) 2 應(yīng)用DNA探針技術(shù) 可以檢測(cè)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(dá) 3 將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌 獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株 4 利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品 如人的血清白蛋白 這是因?yàn)閷⑷说难灏椎鞍谆驅(qū)肓藙?dòng)物的乳腺細(xì)胞中 5 為培育出抗除草劑的作物新品種 導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵為受體 6 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) 7 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 8 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 如圖為抗蟲棉的培育過程 請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題 1 該基因工程中的目的基因和載體分別是什么 一般情況下 為什么要用同一種限制酶處理目的基因和載體 2 該實(shí)例中 采用何種方法導(dǎo)入目的基因 為什么目的基因可以整合到染色體的DNA上 3 該實(shí)例中 檢測(cè)目的基因是否表達(dá)常見的方法有哪兩種 提示 1 目的基因是Bt毒蛋白基因 載體是Ti質(zhì)粒 用同一種限制酶處理目的基因和載體 可以獲得相同的黏性末端 便于構(gòu)建基因表達(dá)載體 2 采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 由于Ti質(zhì)粒上的T DNA可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞且能整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上 而目的基因又插入到了T DNA上 所以目的基因可以整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上 3 抗原 抗體雜交法 用棉葉飼喂棉鈴蟲 高考警示 細(xì)胞內(nèi)DNA的復(fù)制與PCR擴(kuò)增DNA的比較 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 2 基因工程的應(yīng)用 1 乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較 2 基因治療與基因診斷 高考警示 關(guān)于基因工程的四個(gè)注意點(diǎn) 1 限制酶剪切目的基因與質(zhì)粒的次數(shù)不同 獲取一個(gè)目的基因需限制酶剪切2次 共產(chǎn)生4個(gè)黏性末端或平末端 切割質(zhì)粒則只需要限制酶剪切1次 因?yàn)橘|(zhì)粒是環(huán)狀DNA分子 而目的基因在DNA分子鏈上 2 基因工程操作過程中只有第三步?jīng)]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 第四步存在分子水平雜交檢測(cè) 3 并非所有個(gè)體都可作為乳腺生物反應(yīng)器 操作成功的應(yīng)該是雌性個(gè)體 個(gè)體本身的繁殖速度較高 泌乳量 蛋白含量等都是應(yīng)該考慮的因素 4 DNA復(fù)制 PCR技術(shù)與基因克隆 3 蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系 高考警示 二者都屬于分子水平的操作 蛋白質(zhì)工程的本質(zhì)是通過改造基因進(jìn)而形成自然界不存在的蛋白質(zhì) 所以被形象地稱為第二代基因工程 C A 將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒分別用EcoR 酶切 在DNA鏈接酶作用下 生成由兩個(gè)DNA片段連接形成的產(chǎn)物有兩種B DNA連接酶的作用是將酶切后得到的黏性末端連接起來 形成一個(gè)重組質(zhì)粒時(shí)形成兩個(gè)磷酸二酯鍵C 為了防止目的基因反向粘連和質(zhì)粒自行環(huán)化 酶切時(shí)可選用的酶是EcoR 和BamH D 能在含青霉素的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的受體細(xì)胞表明該目的基因已成功導(dǎo)入該細(xì)胞 解析 DNA連接酶只能將具有相同黏性末端的DNA片段連接起來 因此將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒分別用EcoR 酶切 在DNA連接酶作用下 生成由兩個(gè)DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有3種 即質(zhì)粒與質(zhì)粒連接 目的基因與目的基因連接 目的基因與質(zhì)粒連接 A錯(cuò)誤 DNA連接酶的作用是將酶切后得到的具有相同末端的DNA片段連接起來 形成一個(gè)重組質(zhì)粒時(shí)形成4個(gè)磷酸二酯鍵 B錯(cuò)誤 EcoR 和BamH 切割形成的黏性末端不同 而DNA連接酶只能將具有相同黏性末端的DNA片段連接起來 因此為了防止目的基因反向粘連和質(zhì)粒自行環(huán)化 酶切時(shí)可選用的酶是EcoR 和BamH C正確 導(dǎo)入普通質(zhì)粒的大腸桿菌和導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌都能在含青霉素的培養(yǎng)基中生長(zhǎng) 因此能在含青霉素的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的受體細(xì)胞不一定含有目的基因 D錯(cuò)誤 我們?nèi)粘３缘拇竺字需F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(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 下圖為培育轉(zhuǎn)基因水稻過程示意圖 請(qǐng)回答下列問題 1 在上述工程中 鐵結(jié)合蛋白基因稱為 獲取該基因后常用 技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增 2 構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒時(shí) 通常要用同種限制酶分別切割 和 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Ti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 4 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 目的基因 PCR 含目的基因的DNA片段 質(zhì)粒 CaCl2 含有重組質(zhì)粒的愈傷組織 生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度比例不同 種子中鐵的含量 解析 本題中培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是培育出鐵含量比普通大米高的水稻 因此目的基因?yàn)殍F結(jié)合蛋白基因 要大量獲得一般采用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增 構(gòu)建重組質(zhì)粒要用同一種限制酶切割含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒 將外植體培養(yǎng)成試管苗的過程要用到不同的培養(yǎng)基 培養(yǎng)基最明顯的差別在于所添加激素的種類和比例的不同 培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是獲得鐵含量較高的大米 因此檢測(cè)時(shí)應(yīng)看轉(zhuǎn)基因水稻種子中鐵的含量 解答有關(guān)基因工程基本操作程序的 四步曲 一要分辨限制酶的種類及識(shí)別序列和切割位點(diǎn) 在切割目的基因和載體時(shí) 一般用同一種限制酶切割 也可用不同的限制酶切割 但兩種限制酶切割后產(chǎn)生的黏性末端中堿基要互補(bǔ)配對(duì) 二要找出標(biāo)記基因 目的基因及其插入位點(diǎn) 一般來說 質(zhì)粒中至少有一個(gè)標(biāo)記基因 如抗生素抗性基因 明確目的基因的插入位點(diǎn)是在標(biāo)記基因內(nèi)部還是標(biāo)記基因之外 技巧點(diǎn)撥 三要分析目的基因插入質(zhì)粒后是否破壞了標(biāo)記基因 如果質(zhì)粒中有一個(gè)標(biāo)記基因 插入后一般不破壞標(biāo)記基因 如果質(zhì)粒中有兩個(gè)標(biāo)記基因 則需看標(biāo)記基因中是否有插入位點(diǎn) 如果某一標(biāo)記基因中有插入位點(diǎn) 則目的基因插入質(zhì)粒后該標(biāo)記基因被破壞 四要理清判斷目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法 一般用含有某種抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)受體菌 如果有兩種抗生素基因 還需確定用哪一種抗生素來判斷 變式訓(xùn)練 A A 該技術(shù)的核心內(nèi)容是構(gòu)建基因表達(dá)載體B 目的基因在抗蟲棉中的遺傳要遵循基因的分離定律C 圖中I常直接從大腸桿菌中獲取D 剔除培育成功的抗蟲棉體內(nèi)的四環(huán)素抗性基因會(huì)影響抗蟲基因的表達(dá) 解析 基因工程的核心技術(shù)是基因表達(dá)載體的構(gòu)建 A正確 抗蟲基因如果整合到棉花細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)的DNA上 其遺傳不遵循基因的分離定律 B錯(cuò)誤 常見的載體有質(zhì)粒 動(dòng)植物病毒和 噬菌體的衍生物 C錯(cuò)誤 基因的表達(dá)具有獨(dú)立性 剔除抗蟲棉體內(nèi)的四環(huán)素抗性基因不影響抗蟲基因的表達(dá) D錯(cuò)誤 4 許多大腸桿菌的質(zhì)粒上含有l(wèi)acZ基因 其編碼的產(chǎn)物 半乳糖苷酶在X gal和IPTG存在下 可以產(chǎn)生藍(lán)色沉淀 使菌落呈現(xiàn)藍(lán)色 否則菌落呈現(xiàn)白色 基因工程中常利用該原理從導(dǎo)入質(zhì)粒的受體細(xì)胞中篩選出真正導(dǎo)入重組質(zhì)粒的細(xì)胞 過程如下圖所示 請(qǐng)據(jù)圖回答 1 基因工程中 構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的是 2 限制酶EcoR 的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)是 G AATTC Sma 的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)是 CCC GGG 圖中目的基因被切割下來和質(zhì)粒連接之前 需在目的基因的右側(cè)連接相應(yīng)的末端 連接的末端序列是 連接過程中需要的基本工具是 3 轉(zhuǎn)化過程中 大腸桿菌應(yīng)先用 處理 使其處于能吸收周圍DNA的狀態(tài) 4 菌落顏色為白色的是 原因是 5 菌落 中的目的基因是否表達(dá) 可采用的檢測(cè)方法是 使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在 能遺傳給后代 并表達(dá)和發(fā)揮作用 抗原 抗體雜交 TTAA DNA連接酶 Ca2 菌落 lacZ標(biāo)記基因區(qū)插入外源基因 后被破壞 不能表達(dá)出 半乳糖苷酶 故菌落為白色 解析 1 基因工程中 構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在 能遺傳給后代 并表達(dá)和發(fā)揮作用 2 根據(jù)限制酶EcoR 和Sma 的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)和圖解判斷 圖中目的基因被切割下來和質(zhì)粒連接之前 需在目的基因的右側(cè)連接相應(yīng)的末端 連接的末端序列是 TTAA 連接過程中需要的基本工具是DNA連接酶 3 轉(zhuǎn)化過程中 大腸桿菌應(yīng)先用Ca2 處理 使其處于能吸收周圍DNA的狀態(tài) 4 由于lacZ標(biāo)記基因區(qū)插入外源基因后被破壞 不能表達(dá)出 半乳糖苷酶 故菌落 為白色菌落 5 可采用抗原 抗體雜交的方法檢測(cè)菌落 中的目的基因是否表達(dá) 1 提取原理 DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的NaCl溶液中 不同 在NaCl溶液濃度為 時(shí) DNA的溶解度最小 DNA不溶于 但是細(xì)胞中某些蛋白質(zhì)則溶于酒精 2 具體步驟 1 選取實(shí)驗(yàn)材料 選取富含 的組織 如雞血細(xì)胞 菜花等 2 破碎細(xì)胞 如用雞血細(xì)胞就置于清水中使之 并用玻璃棒 攪拌 過濾取濾液 考點(diǎn)三DNA的粗提取與鑒定 溶解度 0 14mol L 酒精 DNA 釋放DNA 吸水漲破 單向 NaCl溶液 DNA 冷酒精 二苯胺 藍(lán)色 判斷下列說法的正誤 1 用不同濃度的NaCl溶液反復(fù)溶解與析出DNA可去除蛋白質(zhì) 2 提取DNA時(shí) 如果沒有雞血材料 可用豬血代替 3 在DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中 用菜花替代雞血作為實(shí)驗(yàn)材料 其實(shí)驗(yàn)操作步驟相同 4 洗滌劑能瓦解細(xì)胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度 5 將制備的含有DNA的濾液加入60 75 的恒溫水浴箱中保溫10 15min 可以將DNA析出 6 實(shí)驗(yàn)中兩次使用蒸餾水的目的不同 7 在DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中 將絲狀物溶解在2mol LNaCl溶液中 加入二苯胺試劑即呈藍(lán)色 下圖為 DNA 粗提取和鑒定 實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作 請(qǐng)仔細(xì)觀察并分析 操作的目的分別是什么 是使雞血細(xì)胞吸水漲破釋放出核物質(zhì) 是析出DNA 去除溶于酒精的雜質(zhì) 是使DNA溶解在2mol LNaCl溶液中 是稀釋NaCl溶液使其濃度接近0 14mol l 去除溶于低濃度NaCl溶液的 雜質(zhì) 1 DNA與蛋白質(zhì)在不同NaCl溶液中溶解度不同 2 比較細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制與體外DNA擴(kuò)增 PCR 第二步 先向6只小燒杯中分別注入10mL濾液 再加入20mL體積分?jǐn)?shù)為95 的冷酒精溶液 然后用玻璃棒緩緩地向一個(gè)方向攪拌 使絮狀物纏繞在玻璃棒上 第三步 取6支試管 分別加入等量的2mol LNaCl溶液溶解上述絮狀物 DNA檢測(cè) 在上述試管中各加入4mL二苯胺試劑 混合均勻后 置于沸水中加熱5min 待試管冷卻后比較溶液的顏色深淺 結(jié)果如下表 注 越多表示藍(lán)色越深 分析上述實(shí)驗(yàn)過程 回答下列問題 1 該探究性實(shí)驗(yàn)課題名稱是 2 第二步中 緩緩地 攪拌 這是為了減少 3 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 得出結(jié)論并分析 結(jié)論1 與20 相比 相同實(shí)驗(yàn)材料在 20 條件下保存 DNA的提取量較多 結(jié)論2 探究不同材料和不同保存溫度對(duì)DNA提取量 的影響 DNA斷裂 等質(zhì)量的不同實(shí)驗(yàn)材料 在相同的保存溫度下 從蒜黃提取的 DNA量最多 針對(duì)結(jié)論1 請(qǐng)?zhí)岢龊侠淼慕忉?4 氯仿密度大于水 能使蛋白質(zhì)變性沉淀 與水和DNA均不相溶 且對(duì)DNA影響極小 為了進(jìn)一步提高DNA純度 依據(jù)氯仿的特性 在DNA粗提取第三步的基礎(chǔ)上繼續(xù)操作的步驟是 然后用體積分?jǐn)?shù)為95 的冷酒精溶液使DNA析出 解析 1 題目給出了多種實(shí)驗(yàn)材料 以探究不同保存溫度對(duì)DNA提取量的不同影響 因此該實(shí)驗(yàn)名稱可為 探究不同實(shí)驗(yàn)材料和不同保存溫度對(duì)DNA提取量的影響 低溫抑制了相關(guān)酶的活性 DNA降解速度慢 將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混合 靜置一段時(shí)間 吸取上清液 2 在提取DNA時(shí) 玻璃棒沿一個(gè)方向緩慢攪拌 為了有效提取DNA 防止DNA分子斷裂 3 由表格可見 花菜 辣椒 蒜黃三種不同的實(shí)驗(yàn)材料在20 時(shí) DNA提取量表現(xiàn)為蒜黃多于花菜 花菜多于辣椒 在 20 結(jié)果相同 等質(zhì)量的不同實(shí)驗(yàn)材料 在同一溫度下DNA提取量不同 或從蒜黃提取的DNA量最多 低溫下由于DNA水解酶的活性減弱 導(dǎo)致DNA降解速度慢 從而DNA提取量相對(duì)較高 4 由于氯仿可使蛋白質(zhì)變性沉淀 而與DNA 水不相溶 對(duì)DNA結(jié)構(gòu)無影響 因此可將第三步獲得的濾液與等量氯仿混合 靜置一段時(shí)間 蛋白質(zhì)變性沉淀 而DNA溶解于上清液中 從而可吸取上清液 從上清液中提取DNA DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中的 2 3 4 技巧點(diǎn)撥 5 實(shí)驗(yàn)中對(duì)DNA進(jìn)行鑒定時(shí) 做如下操作 變式訓(xùn)練 溶液不變藍(lán)色 溶液逐漸變藍(lán)色 DNA在沸水浴的情況下遇二苯胺會(huì)被染成藍(lán)色 1 根據(jù)上圖 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變化 3 在沸水浴中加熱的目的是 同時(shí)說明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) 溶液顏色基本不變 加快顏色反應(yīng)速度 耐受性 對(duì)照 加入試管中的DNA 絲狀物 的多少 解析 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 本實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)反應(yīng)條件是沸水浴加熱5min 這樣可加快顏色反應(yīng)的速度 觀察對(duì)比兩試管的顏色時(shí)要等到冷卻以后 課末總結(jié) 思維導(dǎo)圖 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 探究高考 明確考向 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 無法表達(dá)出蛋白A 2 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(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 那么 這一啟示是 噬菌體 噬菌體的宿主是細(xì)菌 而不是家蠶 繁殖快 容易培養(yǎng) 蛋白A的抗體 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 1 人為真核生物 從人的基因組文庫(kù)中獲取的基因A含有內(nèi)含子 基因A轉(zhuǎn)錄出的產(chǎn)物中有與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列 大腸桿菌為原核生物 沒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 因此以大腸桿菌作為受體細(xì)胞 不能切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列 無法表達(dá)出蛋白A 2 噬菌體和動(dòng)物病毒均可作為基因工程的載體 但它們的宿主細(xì)胞不同 題中受體為家蠶 是一種昆蟲 因此 選擇昆蟲病毒作為載體 噬菌體的宿主是細(xì)菌 不適合作為該實(shí)驗(yàn)的載體 3 大腸桿菌具有繁殖快 容易培養(yǎng) 單細(xì)胞 遺傳物質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn) 因此 常作為基因工程的受體細(xì)胞 4 常用抗原 抗體雜交的方法檢測(cè)目的基因是否表達(dá) 故能用于檢測(cè)蛋白A的物質(zhì)為蛋白A的抗體 5 艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中 S型菌的DNA轉(zhuǎn)移到了R型菌體內(nèi) 其對(duì)基因工程理論的建立提供的啟示是DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體 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 嫩葉組織細(xì)胞易破碎 防止RNA降解 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 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(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 抗真菌病的能力沒有提高 根據(jù)中心法則分析 其可能的原因是 目的基因無復(fù)制原點(diǎn) 目的基因無表達(dá)所需啟動(dòng)子 磷酸二酯鍵 目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 解析 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 原因是相對(duì)于老葉而言嫩葉組織細(xì)胞更容易被破碎 提取RNA時(shí) 提取液中需添加RNA酶抑制劑 其目的是防止RNA降解 2 以mRNA為材料獲得cDNA的原理是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下 以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)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)且目的基因無表達(dá)所需啟動(dòng)子 4 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)基因植株不具備所期望的性狀表現(xiàn) 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 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 能自我復(fù)制 能穩(wěn)定遺傳 具有標(biāo)記基因 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)制所需的原料來自于 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 受體細(xì)胞 解析 1 質(zhì)粒載體作為基因工程的工具 應(yīng)具備的基本條件 具有一個(gè)或多個(gè)限制酶切位點(diǎn) 具有標(biāo)記基因 能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制表達(dá)等 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(zhǎng) 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 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 目的基因的插入破壞了質(zhì)粒載體的Tett 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(zhǎng) 從而與僅含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌區(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)胞完成DNA復(fù)制 4 2015 全國(guó)卷 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(shí) 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(cè)受試者血清中的HIV 檢測(cè)的原理是 RNA 逆轉(zhuǎn)錄酶 cDNA 或DNA 抗體 抗原抗體特異性結(jié)合 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 因?yàn)镠IV為逆轉(zhuǎn)錄病毒 所以提取HIV中的RNA 以RNA作為模板 在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成DNA獲取該目的基因 2 目的蛋白作為抗原侵入機(jī)體后 可啟動(dòng)機(jī)體的體液免疫 通過漿細(xì)胞產(chǎn)生抗體 而此抗體可與目的蛋白抗原結(jié)合 利用上述原理可檢測(cè)受試者血清中是否含有HIV 3 HIV致病的機(jī)理是HIV主要感染和破壞了患者的部分T細(xì)胞 降低了患者的體液免疫和細(xì)胞免疫 4 人的免疫系統(tǒng)有監(jiān)控和清除癌細(xì)胞的功能 T 或T淋巴 監(jiān)控和清除 5 2015 全國(guó)卷 40 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 不但保留了P的功能 而且具有了酶的催化活性 回答下列問題 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 氨基酸序列 或結(jié)構(gòu) 其他合理答案也可 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 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(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 解析 1 蛋白質(zhì)的功能與結(jié)構(gòu)相關(guān) 若要改變蛋白質(zhì)的功能 需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造 2 確定的基因的堿基序列后 可通過對(duì)現(xiàn)有基因進(jìn)行改造或者重新合成來獲得目的基因 中心法則的內(nèi)容包括遺傳信息的復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 逆轉(zhuǎn)錄和翻譯 設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 推測(cè)氨基酸序列 功能 6 2015江蘇卷 圖1 2分別為 DNA的粗提取與鑒定 實(shí)驗(yàn)中部分操作步驟示意圖 下列敘述不正確的是 A A 圖1 2中加入蒸餾水稀釋的目的相同B 圖1中完成過濾之后保留濾液C 圖2中完成過濾之后棄去濾液D 在圖1雞血細(xì)胞液中加入少許嫩肉粉有助于去除雜質(zhì) 解析 圖1中加入蒸餾水的目的是使雞血細(xì)胞吸水漲破 圖2中加入蒸餾水的目的是調(diào)節(jié)NaCl溶液的濃度 使DNA析出 圖1中含有DNA的核物質(zhì)位于濾液中 因此完成過濾后應(yīng)保留濾液 圖2中析出的DNA在紗布上 因此完成過濾后應(yīng)棄去濾液 嫩肉粉中含有木瓜蛋白酶 能催化雜質(zhì)蛋白分解