2024版高考生物一輪總復(fù)習(xí)第10單元生物技術(shù)與工程第40課基因工程教師用書(shū)

第40課基因工程?學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求?1．結(jié)合具體的應(yīng)用實(shí)例，說(shuō)明基因工程技術(shù)的原理、工具和操作過(guò)程。(科學(xué)思維)2．通過(guò)對(duì)比分析蛋白質(zhì)工程和傳統(tǒng)基因工程的不同及應(yīng)用價(jià)值。(科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任)3．通過(guò)實(shí)際操作學(xué)會(huì)細(xì)胞中DNA的提取和鑒定方法，學(xué)習(xí)PCR技術(shù)原理和操作。(科學(xué)思維、科學(xué)探究)考點(diǎn)一重組DNA技術(shù)的基本工具1．基因工程的概念(1)手段：按照人們的愿望，通過(guò)轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性。(2)目的：創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類(lèi)型和生物產(chǎn)品。(3)水平：分子水平。(4)基礎(chǔ)：生物化學(xué)、分子生物學(xué)和微生物學(xué)等學(xué)科。2．基因工程的基本工具(1)限制性內(nèi)切核酸酶——“分子手術(shù)刀”(2)DNA連接酶——“分子縫合針”(3)基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車(chē)”①作用：將外源基因送入受體細(xì)胞中。②種類(lèi)：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等。③條件：a．具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA插入其中。b．能在受體細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制，或整合到受體DNA上，隨受體DNA同步復(fù)制。c．具有標(biāo)記基因，便于重組DNA分子的篩選。1．重組DNA技術(shù)所需要的工具酶有限制酶、DNA連接酶和載體。 (×)2．切割質(zhì)粒的限制性內(nèi)切核酸酶均能特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列。 (×)3．DNA連接酶和DNA聚合酶是一回事。 (×)4．DNA連接酶可以連接目的基因與載體的氫鍵，形成重組DNA。 (×)5．載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選的標(biāo)記基因。 (×)1．基因工程的理論基礎(chǔ)2．限制酶的選擇方法根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點(diǎn)、質(zhì)粒上的限制酶切割位點(diǎn)以及是否破壞目的基因和標(biāo)記基因來(lái)確定限制酶的種類(lèi)。(1)應(yīng)選擇酶切位點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ；不能選擇酶切位點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaⅠ。(2)為避免目的基因及質(zhì)粒的自身環(huán)化、反向連接，也可使用不同的限制酶(非同尾酶)切割目的基因所在片段和質(zhì)粒(雙酶切)，如圖甲可選擇用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))。(3)切割質(zhì)粒的限制酶不能同時(shí)切開(kāi)質(zhì)粒上的所有標(biāo)記基因，即至少要保留一個(gè)標(biāo)記基因，以用于重組DNA的鑒定和選擇，如圖乙中的質(zhì)粒不能使用SmaⅠ切割。3．標(biāo)記基因的作用：用于檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞?？枷?|基因工程中工具酶的分析1．下表為常用的限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)及其識(shí)別序列和切割位點(diǎn)，由此推斷以下說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是()限制酶名稱(chēng)識(shí)別序列和切割位點(diǎn)限制酶名稱(chēng)識(shí)別序列和切割位點(diǎn)BamHⅠG↓GATCCKpnⅠGGTAC↓CEcoRⅠC↓AATTCSau3AⅠ↓GATCHindⅡGTY↓RACSmaⅠCCC↓GGG(注：Y＝C或T，R＝A或G)A．HindⅡ、SmaⅠ兩種限制酶切割后形成平末端B．Sau3AⅠ限制酶的切割位點(diǎn)在識(shí)別序列的外部C．BamHⅠ和Sau3AⅠ兩種限制酶切割后形成相同的黏性末端D．一種限制酶一定只能識(shí)別一種核苷酸序列D解析：HindⅡ、SmaⅠ兩種限制酶沿著中軸線切口切開(kāi)，切割后形成平末端，A正確；Sau3AⅠ限制酶識(shí)別GATC序列，切割位點(diǎn)在識(shí)別序列的外部，B正確；BamHⅠ限制酶識(shí)別GGATCC序列，Sau3AⅠ限制酶識(shí)別GATC序列，切割后形成相同的黏性末端GATC—，C正確；一種限制酶也可以識(shí)別多種核苷酸序列，如HindⅡ能識(shí)別GTYRAC序列，其中Y可以是C或T，R可以是A或G，D錯(cuò)誤。2．下列關(guān)于DNA連接酶的相關(guān)敘述，正確的是()A．DNA連接酶需要模板，連接的是兩條鏈堿基對(duì)之間的氫鍵B．DNA連接酶連接的是黏性(平)末端兩條鏈主鏈上的磷酸和脫氧核糖C．T4DNA連接酶只能連接黏性末端兩條鏈主鏈上的磷酸和核糖D．E．coliDNA連接酶既能連接平末端，又能連接黏性末端B解析：DNA連接酶不需要模板，催化形成的是磷酸二酯鍵，A錯(cuò)誤；DNA連接酶連接的是黏性(平)末端兩條鏈主鏈上的磷酸和脫氧核糖，使兩者之間形成磷酸二酯鍵，B正確；T4DNA連接酶既可以連接黏性末端，也可以連接平末端，連接的是兩條鏈主鏈上的磷酸和脫氧核糖，C錯(cuò)誤；E．coliDNA連接酶只能連接黏性末端，D錯(cuò)誤?？枷?|基因工程中的載體的判斷3．質(zhì)粒是基因工程中最常用的目的基因運(yùn)載工具。下列有關(guān)敘述正確的是()A．質(zhì)粒是只存在于細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自主復(fù)制的小型環(huán)狀雙鏈DNA分子B．在所有的質(zhì)粒上總能找到一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)C．?dāng)y帶目的基因的重組質(zhì)粒只有整合到宿主細(xì)胞的染色體DNA上才會(huì)隨后者的復(fù)制而復(fù)制D．質(zhì)粒上的抗性基因常作為標(biāo)記基因供重組DNA的鑒定和選擇D解析：質(zhì)粒不只分布于原核生物中，在真核生物——酵母菌細(xì)胞內(nèi)也有分布，A錯(cuò)誤；并不是所有的質(zhì)粒都能找到限制酶的切割位點(diǎn)而成為合適的運(yùn)載目的基因的工具，B錯(cuò)誤；重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞后，可以在細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制，也可以整合后復(fù)制，C錯(cuò)誤；質(zhì)粒上抗性基因常作為標(biāo)記基因，D正確?！疽族e(cuò)分析】細(xì)胞膜上的載體與基因工程中的載體的兩個(gè)“不同”(1)化學(xué)本質(zhì)不同①細(xì)胞膜上的載體的化學(xué)成分是蛋白質(zhì)。②基因工程中的載體可能是物質(zhì)，如質(zhì)粒(DNA)，也可能是生物，如噬菌體、動(dòng)植物病毒等。(2)功能不同①細(xì)胞膜上的載體的功能是協(xié)助細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。②基因工程中的載體是一種“分子運(yùn)輸車(chē)”，把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞?？键c(diǎn)二基因工程的基本操作程序1．目的基因的篩選與獲取(1)篩選合適的目的基因①目的基因：在基因工程的設(shè)計(jì)和操作中，用于改變受體細(xì)胞性狀或獲得預(yù)期表達(dá)產(chǎn)物等的基因。主要是指編碼蛋白質(zhì)的基因。②篩選目的基因的方法：從相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中進(jìn)行篩選是較為有效的方法之一。(2)利用PCR獲取和擴(kuò)增目的基因①原理：DNA復(fù)制。②基本條件參與的組分在DNA復(fù)制中的作用高溫打開(kāi)DNA雙鏈DNA母鏈提供DNA復(fù)制的模板4種脫氧核苷酸合成DNA子鏈的原料耐高溫的DNA聚合酶催化合成DNA子鏈2種引物使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開(kāi)始連接脫氧核苷酸③擴(kuò)增過(guò)程(3)構(gòu)建基因文庫(kù)來(lái)獲取目的基因2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的①使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代。②使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)基因表達(dá)載體的組成(3)基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞類(lèi)型方法說(shuō)明特點(diǎn)植物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA上→轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→用農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞→將目的基因整合到植物細(xì)胞的染色體DNA上→目的基因表達(dá)經(jīng)濟(jì)、有效，適用于雙子葉植物和裸子植物，尤其適用于雙子葉植物，但單子葉植物也獲得了成功花粉管通道法用微量注射器將含目的基因的DNA溶液直接注入子房中；在植物受粉后的一定時(shí)間內(nèi)，剪去柱頭，將DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道進(jìn)入胚囊簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)，我國(guó)科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的一種方法動(dòng)物細(xì)胞顯微注射技術(shù)將含有目的基因的表達(dá)載體→顯微注射到受精卵中→注射了目的基因的受精卵，經(jīng)胚胎早期培養(yǎng)后，移植到雌性動(dòng)物的輸卵管或子宮內(nèi)→獲得具有新性狀的動(dòng)物將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞最為有效的方法微生物細(xì)胞Ca2+處理法Ca2+處理細(xì)胞→細(xì)胞處于一種能吸收周?chē)h(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)→基因表達(dá)載體導(dǎo)入簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、有效4．目的基因的檢測(cè)與鑒定檢測(cè)水平檢測(cè)目的檢測(cè)方法分子水平目的基因是否插入到轉(zhuǎn)基因生物染色體DNA上RCR目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)抗原—抗體雜交個(gè)體水平轉(zhuǎn)基因生物是否表現(xiàn)出相應(yīng)的特性如抗蟲(chóng)、抗病的接種實(shí)驗(yàn)1．目的基因就是指編碼蛋白質(zhì)的基因。 (×)2．用PCR方法擴(kuò)增目的基因時(shí)不必知道基因的全部序列。 (√)3．基因工程操作的核心步驟是目的基因的獲取。 (×)4．基因表達(dá)載體中含有啟動(dòng)子和密碼子。 (×)5．抗蟲(chóng)基因即使成功地插入植物細(xì)胞染色體DNA上也未必能正常表達(dá)。 (√)6．從大腸桿菌細(xì)胞中獲得人胰島素基因的mRNA，說(shuō)明目的基因完成了表達(dá)。 (×)【教材細(xì)節(jié)命題】1．(選擇性必修3P77相關(guān)信息改編)Bt抗蟲(chóng)蛋白怎樣造成害蟲(chóng)死亡？當(dāng)Bt抗蟲(chóng)蛋白被分解為多肽后，多肽與害蟲(chóng)腸上皮細(xì)胞的特異性受體結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞膜穿孔，最后造成害蟲(chóng)死亡。2．(選擇性必修3P77相關(guān)信息改編)如何理解PCR的引物？引物是一小段能與DNA母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對(duì)的短單鏈核酸。用于PCR的引物長(zhǎng)度通常為20～30個(gè)核苷酸。1．PCR技術(shù)與DNA復(fù)制的比較2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建(1)根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類(lèi)(2)根據(jù)Ti質(zhì)粒的T-DNA片段選擇限制酶，圖中甲、乙、丁Ti質(zhì)粒均不宜選取，而丙Ti質(zhì)粒宜選取(設(shè)切割目的基因的限制酶為XbaⅠ和SacⅠ)。3．篩選出含有目的基因的受體細(xì)胞(1)原理：將目的基因插入含有兩種抗生素抗性基因的載體時(shí)，如果插入某種抗生素抗性基因內(nèi)部，則會(huì)導(dǎo)致該抗生素抗性基因失活。如圖，目的基因插入了四環(huán)素抗性基因內(nèi)部，則四環(huán)素抗性基因失活。(2)被轉(zhuǎn)化的細(xì)菌有三種：含環(huán)狀目的基因的細(xì)菌、含重組質(zhì)粒的細(xì)菌、含質(zhì)粒的細(xì)菌。(3)篩選方法：將細(xì)菌先放在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，能生長(zhǎng)的是含重組質(zhì)粒的細(xì)菌和含質(zhì)粒的細(xì)菌，如上圖1、2、3、4、5菌落。再利用滅菌的絨布影印到含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，如上圖能生長(zhǎng)的菌落為2、3、4，則在含四環(huán)素培養(yǎng)基上不生長(zhǎng)的即為含有目的基因的菌落，如上圖1、5菌落。最后，可在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上挑取1、5菌落進(jìn)行培養(yǎng)。考向1|PCR技術(shù)與應(yīng)用分析1．(2021·湖北卷)某實(shí)驗(yàn)利用PCR技術(shù)獲取目的基因，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示除目的基因條帶(引物與模板完全配對(duì))外，還有2條非特異條帶(引物和模板不完全配對(duì))。為了減少反應(yīng)中非特異條帶的產(chǎn)生，以下措施中有效的是()A．增加模板DNA的量B．延長(zhǎng)熱變性的時(shí)間C．延長(zhǎng)延伸的時(shí)間D．提高復(fù)性的溫度D解析：增加模板DNA的量可以提高反應(yīng)速度，但不能有效減少非特異性條帶，A錯(cuò)誤；延長(zhǎng)熱變性的時(shí)間和延長(zhǎng)延伸的時(shí)間會(huì)影響變性延伸過(guò)程，但對(duì)于延伸中的配對(duì)影響不大，故不能有效減少非特異性條帶，B、C錯(cuò)誤；非特異性產(chǎn)物增加的原因可能是復(fù)性溫度過(guò)低使引物與模板的結(jié)合位點(diǎn)增加，故可通過(guò)提高復(fù)性的溫度來(lái)減少反應(yīng)中非特異性條帶的產(chǎn)生，D正確。2．新型冠狀病毒的檢測(cè)可以采用實(shí)時(shí)熒光RT-PCR(逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))的方法，RT-PCR的具體過(guò)程如圖。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．過(guò)程①以mRNA為模板合成單鏈DNAB．過(guò)程②③擬對(duì)單鏈cDNA進(jìn)行n次循環(huán)的擴(kuò)增，理論上需要n個(gè)引物BC．該技術(shù)用于對(duì)某些微量RNA病毒的檢測(cè)，可提高檢測(cè)的靈敏度D．游離的脫氧核苷酸只能從引物的3′端開(kāi)始連接B解析：過(guò)程①是由mRNA形成單鏈DNA的過(guò)程，表示逆轉(zhuǎn)錄，A正確；決定實(shí)時(shí)熒光RT-PCR擴(kuò)增片段的是引物，過(guò)程②③擬對(duì)單鏈cDNA進(jìn)行n次循環(huán)的擴(kuò)增，根據(jù)DNA分子半保留復(fù)制特點(diǎn)可知，該過(guò)程理論上至少需要2n-1個(gè)引物B，B錯(cuò)誤；利用實(shí)時(shí)熒光RT-PCR技術(shù)對(duì)某些微量RNA病毒進(jìn)行檢測(cè)時(shí)可提高檢測(cè)的靈敏度，是因?yàn)樵黾恿舜郎y(cè)RNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生DNA的數(shù)量(或濃度)，便于檢測(cè)，C正確；游離的脫氧核苷酸只能從引物的3′端開(kāi)始連接，D正確。【易錯(cuò)提醒】PCR過(guò)程的兩點(diǎn)提醒(1)復(fù)性不一定均為引物與DNA模板結(jié)合。復(fù)性時(shí)，引物與DNA模板的結(jié)合是隨機(jī)的，也存在DNA解開(kāi)的兩條鏈的結(jié)合。(2)PCR反應(yīng)的結(jié)果不都是所需的DNA片段。因?yàn)榈谝淮窝h(huán)得到的DNA片段只有一種引物，比所需的DNA片段要長(zhǎng)，從第二次循環(huán)才出現(xiàn)所需的DNA片段，這樣的片段存在兩種引物。考向2|基因表達(dá)載體的構(gòu)建3．下圖是利用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因植物，生產(chǎn)可食用疫苗的部分過(guò)程示意圖，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ為四種限制性內(nèi)切核酸酶。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．圖示過(guò)程是基因工程的核心步驟B．表達(dá)載體構(gòu)建時(shí)需要用到限制酶SmaⅠC．抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細(xì)胞篩選出來(lái)D．除圖示組成外，表達(dá)載體中還應(yīng)該含有啟動(dòng)子和終止子等結(jié)構(gòu)B解析：題圖過(guò)程為基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，是基因工程中的核心步驟，A正確。構(gòu)建過(guò)程中需要將目的基因完整切割下來(lái)，此時(shí)要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ，B錯(cuò)誤。抗卡那霉素基因是標(biāo)記基因，目的是便于鑒定和篩選含有目的基因的細(xì)胞，C正確。基因表達(dá)載體包括復(fù)制原點(diǎn)、啟動(dòng)子、目的基因、終止子和標(biāo)記基因等，D正確。4．利用某目的基因(圖甲)和P1噬菌體載體(圖乙)構(gòu)建重組DNA。限制性內(nèi)切核酸酶BglⅡ、EcoRⅠ和HindⅢ的酶切位點(diǎn)分別如下圖所示(已知這三種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端不同)。下列分析錯(cuò)誤的是()A．構(gòu)建重組DNA時(shí)，可用BglⅡ和HindⅢ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體B．構(gòu)建重組DNA時(shí)，可用EcoRⅠ和HindⅢ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體C．圖乙中的P1噬菌體載體只用EcoRⅠ切割后，含有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)D．用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體，再用DNA連接酶連接，只能產(chǎn)生一種重組DNAD解析：構(gòu)建重組DNA時(shí)，如果用BglⅡ和HindⅢ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體，目的基因兩端將形成不同的黏性末端，同樣P1噬菌體載體也形成這兩種黏性末端，因此它們可構(gòu)成重組DNA，A正確；分析圖甲，HindⅢ的酶切位點(diǎn)在第二個(gè)EcoRⅠ酶切位點(diǎn)的左側(cè)，因此用EcoRⅠ和HindⅢ切割目的基因所在片段，目的基因兩端將形成不同的黏性末端，同樣用EcoRⅠ和HindⅢ切割P1噬菌體載體也形成這兩種黏性末端，因此它們可構(gòu)成重組DNA，B正確；P1噬菌體載體為環(huán)狀DNA，其上只含有一個(gè)EcoRⅠ的酶切位點(diǎn)，因此用EcoRⅠ切割后，該環(huán)狀DNA分子變?yōu)殒湢頓NA分子，因每條DNA單鏈各含有一個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，故切割后含有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，C正確；用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體后形成的黏性末端相同，可正向連接或反向連接，故可產(chǎn)生兩種重組DNA，D錯(cuò)誤。【易錯(cuò)提醒】(1)基因工程中的基因表達(dá)載體≠載體：基因表達(dá)載體與載體相比增加了目的基因。(2)目的基因插入位點(diǎn)不是隨意的：基因表達(dá)載體需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入啟動(dòng)子和終止子之間的部位，若目的基因插入啟動(dòng)子部位，啟動(dòng)子將失去原功能。(3)切割目的基因和載體并非只能用同一種限制酶。如果兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同，在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來(lái)?？枷?|將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞及目的基因的檢測(cè)與鑒定的判斷5．菊花是一種雙子葉植物，易感桃蚜。桃蚜不但直接影響植物生長(zhǎng)，還是多種植物病毒的傳播媒介。雪花蓮凝集素基因GNA的表達(dá)產(chǎn)物能有效抑制桃蚜生長(zhǎng)，某科研團(tuán)隊(duì)運(yùn)用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得了轉(zhuǎn)GNA基因菊花。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．受體細(xì)胞可以選擇菊花葉片細(xì)胞或桃蚜細(xì)胞B．將目的基因GNA插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上構(gòu)建表達(dá)載體C．可以將菊花葉片取下與農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，然后篩選轉(zhuǎn)化細(xì)胞D．應(yīng)用抗蟲(chóng)接種實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)轉(zhuǎn)基因菊花對(duì)桃蚜的抗性及抗性的程度A解析：要獲得轉(zhuǎn)基因菊花，可以選擇菊花葉片細(xì)胞作為受體細(xì)胞，但不能選擇桃蚜細(xì)胞作為受體細(xì)胞，A錯(cuò)誤；Ti質(zhì)粒的T-DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中，并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上，根據(jù)這一特點(diǎn)，構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)，應(yīng)該將目的基因GNA插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上，B正確；可以將菊花葉片取下與農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，然后篩選轉(zhuǎn)化細(xì)胞，并再生成植株，C正確；已知雪花蓮凝集素基因GNA的表達(dá)產(chǎn)物能有效抑制桃蚜生長(zhǎng)，故應(yīng)用抗蟲(chóng)接種實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)轉(zhuǎn)基因菊花對(duì)桃蚜的抗性及抗性的程度，D正確。6．在全球氣候變暖和水資源缺乏加劇的情況下，保障我國(guó)“糧食安全”問(wèn)題尤為重要。玉米是重要的糧食作物，其葉片細(xì)胞中的P蛋白是一種水通道蛋白，由P基因編碼，在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)水分的吸收具有重要的調(diào)節(jié)功能。為了探究P蛋白的超量表達(dá)對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響，科研人員進(jìn)行了超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米的生理特性等研究。超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米獲得與鑒定在超量表達(dá)P基因載體的構(gòu)建中，所用DNA片段和Ti質(zhì)粒的酶切位點(diǎn)如圖1所示，P蛋白在玉米株系的表達(dá)量如圖2所示。回答下列問(wèn)題：(1)強(qiáng)啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，能被______________識(shí)別并結(jié)合，驅(qū)動(dòng)基因的持續(xù)轉(zhuǎn)錄。為使P基因在玉米植株中超量表達(dá)，應(yīng)優(yōu)先選用________________酶組合，將片段和Ti質(zhì)粒切開(kāi)后構(gòu)建重組表達(dá)載體。T-DNA在該實(shí)驗(yàn)中的作用是____________________________________。(2)將農(nóng)桿菌浸泡過(guò)的玉米愈傷組織進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，培養(yǎng)基中需加入________進(jìn)行篩選，篩選出的愈傷組織________形成叢芽，最終獲得多個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米株系。(3)據(jù)圖2分析，選擇a1、a2、a3玉米株系，作為超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米的生理特性研究的實(shí)驗(yàn)材料，理由是________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)根據(jù)“驅(qū)動(dòng)基因的持續(xù)轉(zhuǎn)錄”可知，強(qiáng)啟動(dòng)子能被RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合。為使P基因在玉米植株中超量表達(dá)，應(yīng)確保強(qiáng)啟動(dòng)子和P基因不被破壞，故應(yīng)優(yōu)先選用BamHⅠ和SacⅠ酶組合，將片段和Ti質(zhì)粒切開(kāi)后構(gòu)建重組表達(dá)載體。T-DNA在該實(shí)驗(yàn)中的作用是將強(qiáng)啟動(dòng)子和P基因帶入玉米細(xì)胞并整合到玉米細(xì)胞的染色體DNA上。(2)由圖1可知，潮霉素抗性基因位于Ti質(zhì)粒的T-DNA上，能隨T-DNA整合到玉米細(xì)胞的染色體上，故將農(nóng)桿菌浸泡過(guò)的玉米愈傷組織進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，培養(yǎng)基中需加入潮霉素進(jìn)行篩選，篩選出的愈傷組織可(再)分化形成叢芽，最終獲得多個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米株系。(3)據(jù)圖2分析，a1、a2、a3玉米株系的P蛋白表達(dá)量顯著高于野生型玉米，故可以選擇a1、a2、a3玉米株系，作為超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米的生理特性研究的實(shí)驗(yàn)材料。答案：(1)RNA聚合酶BamHⅠ和SacⅠ將強(qiáng)啟動(dòng)子和P基因帶入玉米細(xì)胞并整合到玉米細(xì)胞染色體DNA上(2)潮霉素(再)分化(3)a1、a2、a3玉米株系的P蛋白表達(dá)量顯著高于野生型玉米考點(diǎn)三基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程1．基因工程的應(yīng)用(1)基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用：轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物、轉(zhuǎn)基因抗病植物、轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物、改良植物的品質(zhì)、提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)。(2)基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用①對(duì)微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn)行基因改造，使它們生產(chǎn)藥物。②讓哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物。③嘗試將建立移植器官工廠的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。(3)在食品工業(yè)方面的應(yīng)用：利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等。2．蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用(1)蛋白質(zhì)工程的概念(2)蛋白質(zhì)工程的基本原理(3)蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用①醫(yī)藥工業(yè)方面：研發(fā)藥物，如延長(zhǎng)干擾素的保存時(shí)間；降低小鼠單克隆抗體誘發(fā)免疫反應(yīng)的強(qiáng)度。②其他工業(yè)方面：改進(jìn)酶的性能或開(kāi)發(fā)新的工業(yè)用酶。③農(nóng)業(yè)方面：通過(guò)改造某些參與調(diào)控光合作用的酶，增加糧食產(chǎn)量；改造微生物蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)優(yōu)良微生物農(nóng)藥，防治病蟲(chóng)害。1．來(lái)自蘇云金桿菌的Bt抗蟲(chóng)蛋白基因只能應(yīng)用于棉花。 (×)2．“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物”也可以用于抵抗各種植物疾病。 (×)3．干擾素是我國(guó)批準(zhǔn)生產(chǎn)的第一個(gè)基因工程藥物。 (√)4．用基因工程的方法，使得外源基因得到高效表達(dá)的菌類(lèi)一般稱(chēng)為基因工程菌。 (√)5．對(duì)蛋白質(zhì)的改造是通過(guò)直接改造相應(yīng)的mRNA來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 (×)1．乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的區(qū)別比較內(nèi)容乳腺生物反應(yīng)器工程菌含義指將外源基因在哺乳動(dòng)物的乳腺中特異表達(dá)，利用動(dòng)物的乳腺組織生產(chǎn)藥物蛋白指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類(lèi)基因表達(dá)合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同微生物合成的藥物蛋白可能沒(méi)有活性受體細(xì)胞動(dòng)物受精卵微生物細(xì)胞目的基因?qū)敕绞斤@微注射法感受態(tài)細(xì)胞法生產(chǎn)條件不需嚴(yán)格滅菌；溫度等外界條件對(duì)其影響不大需嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌所需的溫度、pH、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件藥物提取從動(dòng)物乳汁中提取從微生物細(xì)胞或其培養(yǎng)液中提取2．蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系考向1|基因工程的應(yīng)用1．(2022·江蘇卷)采用基因工程技術(shù)調(diào)控植物激素代謝，可實(shí)現(xiàn)作物改良。下列相關(guān)敘述不合理的是()A．用特異啟動(dòng)子誘導(dǎo)表達(dá)iaaM(生長(zhǎng)素合成基因)可獲得無(wú)子果實(shí)B．大量表達(dá)ipt(細(xì)胞分裂素合成關(guān)鍵基因)可抑制芽的分化C．提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表達(dá)水平可獲得矮化品種D．在果實(shí)中表達(dá)acs(乙烯合成關(guān)鍵酶基因)的反義基因可延遲果實(shí)成熟B解析：生長(zhǎng)素能促進(jìn)果實(shí)發(fā)育，用特異啟動(dòng)子誘導(dǎo)表達(dá)iaaM(生長(zhǎng)素合成基因)可獲得無(wú)子果實(shí)，A正確；大量表達(dá)ipt(細(xì)胞分裂素合成關(guān)鍵基因)，細(xì)胞分裂素含量升高，細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的比值較高時(shí)，有利于芽的分化，B錯(cuò)誤；赤霉素能促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)，從而引起莖稈伸長(zhǎng)和植物增高，提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表達(dá)水平使赤霉素含量降低從而能獲得矮化品種，C正確；乙烯有催熟作用，在果實(shí)中表達(dá)acs(乙烯合成關(guān)鍵酶基因)的反義基因，即抑制乙烯的合成，果實(shí)成熟會(huì)延遲，D正確。考向2|蛋白質(zhì)工程的原理與應(yīng)用分析2．(2021·廣東卷)非細(xì)胞合成技術(shù)是一種運(yùn)用合成生物學(xué)方法，在細(xì)胞外構(gòu)建多酶催化體系，獲得目標(biāo)產(chǎn)物的新技術(shù)，其核心是各種酶基因的挖掘、表達(dá)等。中國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了4步酶促反應(yīng)的非細(xì)胞合成路線，可直接用淀粉生產(chǎn)肌醇(重要的醫(yī)藥食品原料)，以期解決高溫強(qiáng)酸水解方法造成的嚴(yán)重污染問(wèn)題，并可以提高產(chǎn)率?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)研究人員采用PCR技術(shù)從土壤微生物基因組中擴(kuò)增得到目標(biāo)酶基因。此外，獲得酶基因的方法還有_____________________________________________________________________________________________________________________(答出兩種即可)。(2)高質(zhì)量的DNA模板是成功擴(kuò)增出目的基因的前提條件之一。在制備高質(zhì)量DNA模板時(shí)必須除去蛋白，方法有___________________________________________________________________________________________________________(答出兩種即可)。(3)研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細(xì)胞、pET20b為表達(dá)載體分別進(jìn)行4種酶的表達(dá)。表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時(shí)，首先應(yīng)制備____________細(xì)胞。為了檢測(cè)目的基因是否成功表達(dá)出酶蛋白，需要采用的方法有______________。(4)依如圖所示流程，在一定的溫度、pH等條件下，將4種酶與可溶性淀粉溶液混合組成一個(gè)反應(yīng)體系。若這些酶最適反應(yīng)條件不同，可能導(dǎo)致的結(jié)果是______________________________________________________________________________________________________________________________________。在分子水平上，可以通過(guò)改變__________，從而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)酶特性的改造和優(yōu)化。解析：(1)目前獲取目的基因常用的方法有從基因文庫(kù)中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增、用化學(xué)方法人工合成等。(2)制備高質(zhì)量DNA模板時(shí)，可直接在濾液中加入蛋白酶分解蛋白質(zhì)，而不破壞DNA。中性鹽對(duì)蛋白質(zhì)的溶解度有顯著影響，當(dāng)鹽濃度較高時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度下降并析出，這種現(xiàn)象稱(chēng)為鹽析。利用DNA對(duì)高溫的耐受性，嚴(yán)格控制溫度范圍，使蛋白質(zhì)變性沉淀而DNA分子不發(fā)生變性，可將DNA與蛋白質(zhì)分離。(3)將表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化方法是首先用Ca2+處理細(xì)胞，使細(xì)胞處于一種能吸收周?chē)h(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，這種細(xì)胞稱(chēng)為感受態(tài)細(xì)胞。然后將重組DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過(guò)程。為了檢測(cè)目的基因是否表達(dá)出相關(guān)的酶蛋白，可以從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已表達(dá)出蛋白質(zhì)產(chǎn)品。(4)酶的作用條件較溫和，在溫度過(guò)高、過(guò)酸、過(guò)堿的環(huán)境中會(huì)失活，不同酶的最適溫度、最適pH一般不同，將4種酶放在同一體系中，控制溫度、pH等條件一致，則部分酶可能會(huì)因溫度或者pH不適宜而失活，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，即無(wú)法獲得肌醇?；蛑笇?dǎo)蛋白質(zhì)的合成，可以通過(guò)改造酶基因的結(jié)構(gòu)，從而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)酶特性的改造和優(yōu)化。答案：(1)從基因文庫(kù)中獲取、用化學(xué)方法人工合成(2)蛋白酶水解法、鹽析法、60～75℃恒溫水浴法(3)感受態(tài)抗原—抗體雜交(4)部分酶失活，無(wú)法獲得肌醇基因結(jié)構(gòu)【技法總結(jié)】基因工程與蛋白質(zhì)工程的判斷方法考點(diǎn)四(探究·實(shí)踐)DNA的粗提取與鑒定和DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定1．DNA的粗提取與鑒定(1)實(shí)驗(yàn)原理(2)實(shí)驗(yàn)步驟2．DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定(1)實(shí)驗(yàn)原理①PCR原理：利用了DNA的熱變性原理，通過(guò)調(diào)節(jié)溫度來(lái)控制DNA雙鏈的解聚與結(jié)合。②電泳：DNA分子具有可解離的基團(tuán)，在一定的pH下，這些基團(tuán)可以帶上正電荷或負(fù)電荷。在電場(chǎng)的作用下，這些帶電分子會(huì)向著與它所帶電荷相反的電極移動(dòng)，這個(gè)過(guò)程就是電泳。③PCR的產(chǎn)物一般通過(guò)瓊脂糖凝膠電泳來(lái)鑒定。在凝膠中DNA分子的遷移速率與凝膠的濃度、DNA分子的大小和構(gòu)象等有關(guān)。(2)實(shí)驗(yàn)步驟(3)DNA的測(cè)定：凝膠中的DNA分子通過(guò)染色，可以在波長(zhǎng)為300_nm的紫外燈下被檢測(cè)出來(lái)。1．DNA的粗提取與鑒定的注意事項(xiàng)(1)加入酒精和用玻璃棒攪拌時(shí)，動(dòng)作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導(dǎo)致DNA分子不能形成絮狀沉淀。(2)本實(shí)驗(yàn)不能用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料，原因是哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞無(wú)細(xì)胞核(無(wú)DNA)?？蛇x用雞血細(xì)胞作為材料。(3)鑒定DNA時(shí)，一支試管為對(duì)照組，另一支試管為實(shí)驗(yàn)組。兩支試管中都先加物質(zhì)的量濃度為2mol/L的NaCl溶液；在實(shí)驗(yàn)組試管中加DNA絲狀物，對(duì)照組不加；加入二苯胺試劑后沸水浴加熱。結(jié)果可以看到加DNA絲狀物的試管呈現(xiàn)藍(lán)色，對(duì)照組無(wú)色。如果實(shí)驗(yàn)組藍(lán)色較淺，說(shuō)明提取出的DNA量太少。2．DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定(1)為避免外源DNA等因素的污染，PCR實(shí)驗(yàn)中使用的微量離心管、槍頭和蒸餾水等在使用前必須進(jìn)行高壓滅菌處理。(2)該實(shí)驗(yàn)所需材料可以直接從公司購(gòu)買(mǎi)，緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在－20℃儲(chǔ)存。使用前，將所需試劑從冰箱拿出，放在冰塊上緩慢融化。(3)在向微量離心管中添加反應(yīng)組分時(shí)，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必須更換，避免試劑的污染。(4)在進(jìn)行操作時(shí)，一定要戴好一次性手套。(5)觀察DNA帶的分布及粗細(xì)程度來(lái)評(píng)價(jià)擴(kuò)增的效果?？枷?|DNA粗提取與鑒定1．(2022·山東卷)關(guān)于“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．過(guò)濾液沉淀過(guò)程在4℃冰箱中進(jìn)行是為了防止DNA降解B．離心研磨液是為了加速DNA的沉淀C．在一定溫度下，DNA遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍(lán)色D．粗提取的DNA中可能含有蛋白質(zhì)B解析：低溫時(shí)，DNA酶的活性較低，過(guò)濾液沉淀過(guò)程在4℃冰箱中進(jìn)行是為了防止DNA降解，A正確；離心研磨液是為了使細(xì)胞碎片沉淀，B錯(cuò)誤；在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍(lán)色，C正確；某些不溶于酒精的蛋白質(zhì)，在95%的冷酒精中與DNA同時(shí)析出，故粗提取的DNA中可能含有少量蛋白質(zhì)，D正確。2．下圖是“DNA的粗提取和鑒定”實(shí)驗(yàn)中幾個(gè)重要操作的示意圖，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．圖①的原理是DNA不溶于酒精，某些蛋白質(zhì)可溶于酒精B．圖①和圖③都需用玻棒沿一個(gè)方向輕緩攪拌，以防止破壞DNAC．若圖③操作后接圖②操作，則DNA留在濾液中D．若圖④操作后接圖②操作，則DNA留在紗布上B解析：DNA不溶于酒精，95%的冷酒精凝集效果最佳，所以圖①的原理是DNA不溶于酒精，某些蛋白質(zhì)可溶于酒精，以便除去溶于酒精的雜質(zhì)，提取含雜質(zhì)較少(或較純凈)的DNA，A正確；圖①玻棒攪拌，目的是提取出含雜質(zhì)較少的DNA，圖③玻棒攪拌，目的是溶解細(xì)胞核內(nèi)的DNA，B錯(cuò)誤；圖③操作是加入蒸餾水，破碎細(xì)胞，圖②操作是過(guò)濾，獲取含DNA的濾液，使DNA留在濾液中，C正確；圖④操作是去除濾液中雜質(zhì)，析出DNA，圖②操作是過(guò)濾，將DNA留在紗布上，D正確?？枷?|DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定3．在基因工程操作過(guò)程中，科研人員利用識(shí)別兩種不同序列的限制酶(R1和R2)處理基因載體，進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測(cè)，結(jié)果如下圖所示。以下相關(guān)敘述中錯(cuò)誤的是()A．該載體最可能為環(huán)狀DNA分子B．兩種限制酶在載體上各有一個(gè)酶切位點(diǎn)C．限制酶R1與R2的切點(diǎn)最短相距約200bpD．限制酶作用位點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致氫鍵和肽鍵斷裂D解析：當(dāng)僅用一種限制酶切割載體時(shí)，僅產(chǎn)生一種長(zhǎng)度的DNA片段，因此該載體最有可能為環(huán)狀DNA分子，A正確；當(dāng)僅用一種限制酶切割載體時(shí)，兩種限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段等長(zhǎng)，而兩種限制酶同時(shí)切割時(shí)則產(chǎn)生兩種長(zhǎng)度的DNA片段，所以兩種限制酶在載體上各有一個(gè)酶切位點(diǎn)，B正確；兩種限制酶同時(shí)切割時(shí)則產(chǎn)生600bp和200bp兩種長(zhǎng)度的DNA片段，所以兩種限制酶的酶切位點(diǎn)至少相距200bp，C正確；限制酶切割DNA分子，破壞的是作用位點(diǎn)上兩個(gè)脫氧核糖核苷酸之間的磷酸二酯鍵，D錯(cuò)誤。4．人體內(nèi)一些正?；虍惓＜?xì)胞脫落破碎后，其DNA會(huì)以游離的形式存在于血液中，稱(chēng)為cfDNA。近幾年，結(jié)合PCR及電泳鑒定、DNA測(cè)序等技術(shù)，cfDNA在臨床上得到了廣泛應(yīng)用。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．PCR反應(yīng)中設(shè)置不同的溫度是為了使DNA聚合酶催化不同的反應(yīng)B．在瓊脂糖凝膠中，cfDNA的遷移速率與cfDNA分子的大小、構(gòu)象等有關(guān)C．在進(jìn)行電泳時(shí)，要預(yù)留一個(gè)加樣孔，加入指示分子大小的標(biāo)準(zhǔn)參照物D．對(duì)cfDNA進(jìn)行檢測(cè)，可以用于腫瘤的早期篩查A解析：PCR反應(yīng)中溫度的周期性改變是為了解旋變性、復(fù)性、延伸，A錯(cuò)誤；分子的大小、形態(tài)，凝膠的種類(lèi)、密度，電泳的電壓大小等都會(huì)影響分子遷移速率，B正確；在進(jìn)行電泳時(shí)，要預(yù)留一個(gè)加樣孔，加入指示分子大小的標(biāo)準(zhǔn)參照物，C正確；cfDNA是人體內(nèi)一些正?；虍惓＜?xì)胞脫落破碎后形成的游離DNA，所以可通過(guò)檢測(cè)cfDNA中的相關(guān)基因，判斷其來(lái)自正?；虍惓＜?xì)胞，并進(jìn)行癌癥的篩查，D正確。【命題動(dòng)態(tài)】針對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)或生活的某一需求，在基因工程中設(shè)置真實(shí)情境考查基因工程的操作工具、操作程序，特別是基因工程的應(yīng)用。難度高檔，常以非選擇題形式呈現(xiàn)。1．(2022·河北卷)蛋白酶抑制劑基因轉(zhuǎn)化是作物抗蟲(chóng)育種的新途徑。某研究團(tuán)隊(duì)將胰蛋白酶抑制劑(NaPI)和胰凝乳蛋白酶抑制劑(StPin1A)的基因單獨(dú)或共同轉(zhuǎn)化棉花，獲得了轉(zhuǎn)基因植株?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)蛋白酶抑制劑的抗蟲(chóng)機(jī)制是___________________________________________________________________________________________________________。(2)____________是實(shí)施基因工程的核心。(3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法時(shí)，必須將目的基因插入質(zhì)粒的________上，此方法的不足之處是________________________________________________________。(4)為檢測(cè)目的基因在受體細(xì)胞基因組中的整合及其轉(zhuǎn)錄和翻譯，可采用的檢測(cè)技術(shù)有____________________(寫(xiě)出兩點(diǎn)即可)。(5)確認(rèn)抗蟲(chóng)基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)后，還需進(jìn)一步做抗蟲(chóng)的________以鑒定其抗性程度。圖為三種不同遺傳操作產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因棉花抗蟲(chóng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，據(jù)結(jié)果分析__________(填“NaPI”“StPin1A”或“NaPI＋StPin1A”)轉(zhuǎn)基因棉花的抗蟲(chóng)效果最佳，其原因是_________________________________________________________________________________________________________________。(6)基因突變可產(chǎn)生新的等位基因，在自然選擇的作用下，昆蟲(chóng)種群的基因頻率會(huì)發(fā)生________，導(dǎo)致昆蟲(chóng)朝著一定的方向不斷進(jìn)化。據(jù)此推測(cè)，被蛋白抑制劑基因作物長(zhǎng)期選擇后，某些昆蟲(chóng)具有了抗蛋白酶抑制劑的能力，其分子機(jī)制可能是______________________________________________________________________________________________________________________(寫(xiě)出兩點(diǎn)即可)。解析：(1)胰蛋白酶抑制劑和胰凝乳蛋白酶抑制劑為兩種消化酶，蛋白酶抑制劑的抗蟲(chóng)機(jī)制是阻斷或減弱消化酶，導(dǎo)致害蟲(chóng)無(wú)法對(duì)外來(lái)蛋白起消化作用而發(fā)育異?；蛩劳?。(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心步驟。(3)農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。根據(jù)農(nóng)桿菌的這一特點(diǎn)，如果將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上，通過(guò)農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，就可以把目的基因整合到植物細(xì)胞中染色體的DNA上，其不足之處是該方法不適用于大多數(shù)單子葉植物。(4)為檢測(cè)目的基因在受體細(xì)胞基因組中的整合及其轉(zhuǎn)錄和翻譯，可采用的檢測(cè)技術(shù)有DNA分子雜交技術(shù)、分子雜交技術(shù)、抗原—抗體雜交技術(shù)。(5)欲確定抗蟲(chóng)基因在蟲(chóng)體內(nèi)是否表達(dá)，在個(gè)體水平上需要做抗蟲(chóng)接種實(shí)驗(yàn)。與對(duì)照組相比，導(dǎo)入NaPI和StPin1A的蟲(chóng)體質(zhì)量最小，且每株棉鈴數(shù)最多。(6)在自然選擇的作用下，昆蟲(chóng)種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變。被蛋白質(zhì)酶抑制劑轉(zhuǎn)基因作物長(zhǎng)期選擇后，某些昆蟲(chóng)具有了抗蛋白酶抑制劑的能力，其分子機(jī)制可能是昆蟲(chóng)發(fā)生基因突變后，產(chǎn)生了抗蛋白酶抑制劑基因，在蛋白酶抑制劑的作用下，抗性基因頻率逐漸提高，從而增強(qiáng)了其抗蛋白酶抑制劑的能力；蛋白酶抑制劑基因發(fā)生突變后不能編碼出蛋白酶抑制劑。答案：(1)阻斷或減弱消化酶的作用，導(dǎo)致害蟲(chóng)無(wú)法對(duì)外來(lái)蛋白有消化作用而發(fā)育異?；蛩劳?2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(3)T-DNA農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法適用于大多數(shù)雙子葉植物和裸子植物，不適用于單子葉植物(4)DNA分子雜交技術(shù)、分子雜交技術(shù)、抗原—抗體雜交技術(shù)(5)接種實(shí)驗(yàn)NaPI＋StPin1A與對(duì)照組相比，導(dǎo)入NaPI和StPin1A的蟲(chóng)體質(zhì)量最小，且每株棉鈴數(shù)最多(6)定向改變昆蟲(chóng)發(fā)生基因突變后，產(chǎn)生了抗蛋白酶抑制劑基因，在蛋白酶抑制劑的作用下，抗性基因頻率逐漸提高，從而增強(qiáng)了其抗蛋白酶抑制劑的能力；蛋白酶抑制劑基因發(fā)生突變后不能編碼出蛋白酶抑制劑2．(2021·山東卷)人類(lèi)γ基因啟動(dòng)子上游的調(diào)控序列中含有BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)，該位點(diǎn)結(jié)合BCL11A蛋白后，γ基因的表達(dá)被抑制。通過(guò)改變?cè)摻Y(jié)合位點(diǎn)的序列，解除對(duì)γ基因表達(dá)的抑制，可對(duì)某種地中海貧血癥進(jìn)行基因治療?？蒲腥藛T擴(kuò)增了γ基因上游不同長(zhǎng)度的片段，將這些片段分別插入表達(dá)載體中進(jìn)行轉(zhuǎn)化和熒光檢測(cè)，以確定BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)的具體位置。相關(guān)信息如圖所示。(1)為將擴(kuò)增后的產(chǎn)物定向插入載體指導(dǎo)熒光蛋白基因表達(dá)，需在引物末端添加限制酶識(shí)別序列。據(jù)圖可知，在F1～F7末端添加的序列所對(duì)應(yīng)的限制酶是____________，在R末端添加的序列所對(duì)應(yīng)的限制酶是______________。本實(shí)驗(yàn)中，從產(chǎn)物擴(kuò)增到載體構(gòu)建完成的整個(gè)過(guò)程共需要________種酶。(2)將構(gòu)建的載體導(dǎo)入除去BCL11A基因的受體細(xì)胞，成功轉(zhuǎn)化后，含F(xiàn)1～F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的載體表達(dá)熒光蛋白，受體細(xì)胞有熒光，含F(xiàn)7與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞無(wú)熒光。含F(xiàn)7與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞無(wú)熒光的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)向培養(yǎng)液中添加適量的雌激素，含F(xiàn)1～F4與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞不再有熒光，而含F(xiàn)5～F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞仍有熒光。若γ基因上游調(diào)控序列上與引物序列所對(duì)應(yīng)的位置不含有BCL11A蛋白的結(jié)合位點(diǎn)序列，據(jù)此結(jié)果可推測(cè)，BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)位于____________________________，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[思維培養(yǎng)]解析：(1)首先分析載體的序列，在不能破壞熒光蛋白基因的前提下，能插入的位點(diǎn)只有MunⅠ和XhoⅠ這2個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)(因?yàn)闊晒獾鞍谆蛑杏蠩coRⅠ的切割位點(diǎn)，所以排除此處作為插入位點(diǎn))，而熒光蛋白基因的終止子在左側(cè)，故插入的調(diào)控序列應(yīng)左右顛倒進(jìn)行插入，即R段插入載體的MunⅠ酶切位點(diǎn)，F(xiàn)1～F7末端插入載體的XhoⅠ酶切位點(diǎn)。分析題中所給的5種限制酶的識(shí)別序列，可以看出MunⅠ和EcoRⅠ互為同尾酶，XhoⅠ和SalⅠ互為同尾酶，即可形成相同的黏性末端。剪切擴(kuò)增產(chǎn)物時(shí)，F(xiàn)1～F7末端添加的序列所對(duì)應(yīng)的限制酶應(yīng)選擇SalⅠ，這樣可以與載體中的XhoⅠ酶切位點(diǎn)結(jié)合，又不會(huì)導(dǎo)致調(diào)控序列中的XhoⅠ位點(diǎn)被切斷，故只能選SalⅠ。而調(diào)控序列中有MunⅠ酶切位點(diǎn)，所以R末端應(yīng)該選擇與MunⅠ同尾的EcoRⅠ切割，而不能選擇MunⅠ。從產(chǎn)物擴(kuò)增到載體構(gòu)建完成需要SalⅠ、EcoRⅠ(這兩個(gè)酶用于切γ基因上游不同長(zhǎng)度的片段)、MunⅠ、XhoⅠ(這兩個(gè)用于切載體的結(jié)合位點(diǎn))，載體構(gòu)建過(guò)程中還用到PCR技術(shù)，所以還需要TaqDNA聚合酶，而載體構(gòu)建完成還需要DNA連接酶將DNA片段連接起來(lái)，所以一共需要SalⅠ、EcoRⅠ、MunⅠ、XhoⅠ、TaqDNA聚合酶、DNA連接酶這6種酶。(2)受體細(xì)胞中已經(jīng)除去BCL11A基因，故擴(kuò)增產(chǎn)物中的BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)，不會(huì)抑制熒光蛋白基因的表達(dá)；基因的表達(dá)需要RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合，才能完成熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)錄過(guò)程；含F(xiàn)1～F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的載體表達(dá)熒光蛋白，受體細(xì)胞有熒光，含F(xiàn)7與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞無(wú)熒光，則可能是F7與R擴(kuò)增產(chǎn)物不含完整的啟動(dòng)子，熒光蛋白基因不表達(dá)。(3)向培養(yǎng)液中添加適量的雌激素，此時(shí)重組載體上的BCL11A基因表達(dá)，產(chǎn)生BCL11A蛋白，BCL11A蛋白與BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合后，導(dǎo)致熒光蛋白基因被抑制；含F(xiàn)1～F4與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞不再有熒光，則說(shuō)明BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)在引物F4與引物R之間的序列上；含F(xiàn)5～F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞仍有熒光，則說(shuō)明BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)在引物F5的上游序列，據(jù)此結(jié)果可推測(cè)，BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)位于引物F4與F5在調(diào)控序列上所對(duì)應(yīng)序列之間的區(qū)段上。答案：(1)SalⅠEcoRⅠ6(2)F7與R擴(kuò)增產(chǎn)物不含完整的啟動(dòng)子，熒光蛋白基因不表達(dá)(3)引物F4與F5在調(diào)控序列上所對(duì)應(yīng)序列之間的區(qū)段上根據(jù)有無(wú)熒光情況判斷，F(xiàn)1～F4與R擴(kuò)增產(chǎn)物上均有結(jié)合位點(diǎn)，因此結(jié)合位點(diǎn)位于F4所對(duì)應(yīng)調(diào)控序列的下游(右側(cè))；F5～F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物上均無(wú)結(jié)合位點(diǎn)，可知結(jié)合位點(diǎn)位于F5所對(duì)應(yīng)調(diào)控序列的上游(左側(cè))，所以結(jié)合位點(diǎn)位于引物F4與F5在調(diào)控序列上所對(duì)應(yīng)序列之間的區(qū)段上1．(科學(xué)實(shí)驗(yàn)和探究情境)大腸桿菌β-半乳糖苷酶(Z酶)可催化白色底物(X-gal)水解產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)。在pUC18質(zhì)粒中，lacZ′編碼Z酶氨基端的一個(gè)片段(稱(chēng)為α-肽)，該質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及限制酶識(shí)別位點(diǎn)如圖甲所示。已知α-肽、缺失α-肽的Z酶片段單獨(dú)存在時(shí)均無(wú)Z酶活性，共同存在時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出Z酶活性。利用圖乙中的目的基因與pUC18質(zhì)粒進(jìn)行基因工程操作。(1)獲得目的基因后，需要通過(guò)PCR技術(shù)擴(kuò)增。PCR反應(yīng)中需要用到的酶是Taq酶，其不能從頭開(kāi)始合成DNA，而只能____________________________，因此PCR擴(kuò)增需要引物。在擴(kuò)增圖乙目的基因時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的引物結(jié)合部位應(yīng)該是圖中的________(填數(shù)字)。為了使目的基因插入pUC18質(zhì)粒中，需要在引物的________端添加限制酶的識(shí)別序列。(2)若計(jì)劃用1個(gè)目的基因?yàn)槟０瀚@得m(m大于2)個(gè)目的基因，則需要的引物總量是________個(gè)。(3)用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，然后將大腸桿菌接種到含____________的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒(méi)有該質(zhì)粒，因而在該培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)。(4)當(dāng)上述培養(yǎng)基中含有X-gal時(shí)，生長(zhǎng)出的菌落有藍(lán)色和白色兩種類(lèi)型，其中含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌的菌落顏色為_(kāi)_________。為了保證能通過(guò)菌落顏色辨別是否含有重組質(zhì)粒，本實(shí)驗(yàn)作為受體細(xì)胞的大腸桿菌中Z酶基因應(yīng)滿足的條件是___________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)Taq酶不能從頭開(kāi)始合成DNA，而只能從引物的3′端延伸DNA鏈，因此PCR擴(kuò)增需要引物。DNA分子中含游離的磷酸基團(tuán)的為5′端，含游離羥基的為3′端；由于Taq酶只能從引物的3′端延伸DNA鏈，引物與目的基因所在DNA分子遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，所以擴(kuò)增圖乙目的基因時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的引物結(jié)合部位應(yīng)該是目的基因所在DNA分子的3′端，即圖中的2、3。為了使目的基因完整地插入pUC18質(zhì)粒中，需要在引物的5′端添加限制酶的識(shí)別序列。(2)若計(jì)劃用1個(gè)目的基因?yàn)槟０瀚@得m(m大于2)個(gè)目的基因，因?yàn)槊總€(gè)新合成的目的基因的兩條脫氧核苷酸鏈的兩端都各含有一個(gè)引物，故m個(gè)基因應(yīng)該有2m個(gè)引物，原來(lái)的模板鏈中不含引物，則需要的引物總量是(2m－2)個(gè)。(3)重組質(zhì)粒上有氨芐青霉素抗性基因(標(biāo)記基因)，因此應(yīng)該將大腸桿菌接種到含氨芐青霉素的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒(méi)有該質(zhì)粒，因而不具有氨芐青霉素抗性，在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)。(4)從圖中可知，重組質(zhì)粒是用酶SalI或HindⅢ處理過(guò)的質(zhì)粒和目的基因片段形成的，限制酶處理后，重組質(zhì)粒的lacZ′基因被破壞，不能合成β-半乳糖苷酶(Z酶)，不能催化底物(X-gal)水解產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)，故菌落呈白色。已知α-肽、缺失α-肽的Z酶片段單獨(dú)存在時(shí)均無(wú)Z酶活性，共同存在時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出Z酶活性，為保證能通過(guò)菌落顏色辨別出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，本實(shí)驗(yàn)作為受體細(xì)胞的大腸桿菌中Z酶基因應(yīng)滿足的條件是編碼α-肽的DNA序列缺失，其他序列正常。答案：(1)從3′端延伸DNA鏈2、35′(2)2m－2(3)氨芐青霉素(4)白色編碼α-肽的DNA序列缺失，其他序列正常2．(科學(xué)實(shí)驗(yàn)和探究情境)結(jié)核病是由結(jié)核桿菌引起的人畜共患病。結(jié)核桿菌通常以氣溶膠形式傳播，氣溶膠顆粒被肺泡吞噬細(xì)胞吞噬，吞噬細(xì)胞破裂導(dǎo)致結(jié)核桿菌在機(jī)體內(nèi)進(jìn)一步傳播。羊癢病是由正常細(xì)胞的非致病性朊蛋白異構(gòu)化為癢病朊蛋白所致。為研制既能抗結(jié)核病又能抗羊癢病的雙抗羊，科學(xué)家進(jìn)行了如下操作。(1)將山羊吞噬細(xì)胞特異性啟動(dòng)子MRS與小鼠SP110基因形成融合基因，用__________________將融合基因與質(zhì)粒構(gòu)建成重組質(zhì)粒，導(dǎo)入山羊肺泡吞噬細(xì)胞(組2)。以____________________________________________(組3)和轉(zhuǎn)入空質(zhì)粒的山羊吞噬細(xì)胞為對(duì)照組(組1)。分別接種等量的結(jié)核桿菌，72h后加入________使吞噬細(xì)胞破裂，取裂解液進(jìn)行涂布培養(yǎng)，結(jié)果如圖1。由圖可知小鼠SP110基因可用于雙抗羊的研制，依據(jù)是___________________________________________________________________________________________________________。(2)非致病性朊蛋白是由山羊13號(hào)染色體上的PRNP基因的第三外顯子控制合成的，PRNP基因的結(jié)構(gòu)如圖2。以L4和R1為識(shí)別位點(diǎn)設(shè)計(jì)TALEN敲除載體，對(duì)山羊成纖維細(xì)胞L4與R1之間的序列實(shí)施定點(diǎn)敲除。請(qǐng)根據(jù)上述信息，寫(xiě)出檢測(cè)敲除是否成功的思路，并描述敲除成功的實(shí)驗(yàn)結(jié)果______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)將TALEN敲除載體與供體DNA載體共轉(zhuǎn)化幼羊成纖維細(xì)胞，可將SP110基因定點(diǎn)敲入PRNP基因的第三外顯子中，原理如圖3。請(qǐng)指出圖4中的數(shù)字分別代表的結(jié)構(gòu)。1______；2______；3______；4______。經(jīng)__________________檢測(cè)，成纖維細(xì)胞的SP110基因表達(dá)量明顯下降。(4)欲用上述細(xì)胞獲得雙抗羊，需要用到的技術(shù)有__________________________________________________________________________________________。解析：(1)構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)需要限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，然后用DNA連接酶將目的基因和質(zhì)粒連接，形成重組質(zhì)粒，組2是實(shí)驗(yàn)組，導(dǎo)入了重組質(zhì)粒，對(duì)照組分別導(dǎo)入空質(zhì)粒和只含目的基因，分別為組3和組1，組3中轉(zhuǎn)入廣泛表達(dá)小鼠SP110基因的重組質(zhì)粒的山羊吞噬細(xì)胞。吞噬細(xì)胞破裂的方式是加入蒸餾水。由題圖可知小鼠SP110基因可用于雙抗羊的研制，依據(jù)是組2的吞噬細(xì)胞裂解后釋放的結(jié)核桿菌數(shù)量與組3接近，顯著小于組1。(2)檢測(cè)敲除是否成功的思路及實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：提取成纖維細(xì)胞DNA，根據(jù)第三外顯子的序列設(shè)計(jì)引物，進(jìn)行PCR，并對(duì)PCR產(chǎn)物用BamHⅠ進(jìn)行切割，電泳，若僅有一條帶，則敲除成功(或提取成纖維細(xì)胞DNA，根據(jù)第三外顯子的序列設(shè)計(jì)引物，進(jìn)行PCR，并對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)序，若不存在GGATCC序列，則敲除成功)。(3)圖4表示基因表達(dá)載體，其上包括有啟動(dòng)子、終止子、目的基因和標(biāo)記基因等，所以1是L4序列，2是MRS啟動(dòng)子，3是終止子，4是R1序列。MRS是山羊吞噬細(xì)胞特異性啟動(dòng)子，經(jīng)抗—原抗體雜交技術(shù)檢測(cè)，成纖維細(xì)胞的SP110基因表達(dá)量明顯下降。(4)欲用上述細(xì)胞獲得雙抗羊，需要用到的技術(shù)有核移植、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎移植。答案：(1)限制酶和DNA連接酶轉(zhuǎn)入廣泛表達(dá)小鼠SP110基因的重組質(zhì)粒的山羊吞噬細(xì)胞蒸餾水組2的吞噬細(xì)胞裂解后釋放的結(jié)核桿菌數(shù)量與組3接近，顯著小于組1(2)提取成纖維細(xì)胞DNA，根據(jù)第三外顯子的序列設(shè)計(jì)引物，進(jìn)行PCR，并對(duì)PCR產(chǎn)物用BamHⅠ進(jìn)行切割、電泳，若僅有一條帶，則敲除成功(或提取成纖維細(xì)胞DNA，根據(jù)第三外顯子的序列設(shè)計(jì)引物，進(jìn)行PCR，并對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)序，若不存在GGATCC序列，則敲除成功)(3)L4序列MRS啟動(dòng)子終止子R1序列抗原—抗體雜交技術(shù)(4)核移植、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎移植課時(shí)質(zhì)量評(píng)價(jià)(四十)(建議用時(shí)：40分鐘)一、選擇題：每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)符合題目要求。1．(2023·遼寧大連開(kāi)學(xué)考)下列關(guān)于生物學(xué)中常見(jiàn)的幾種酶的敘述，正確的是()A．DNA連接酶將目的基因的黏性末端與載體的黏性末端之間的堿基黏合形成氫鍵B．用限制酶從質(zhì)粒上切下一個(gè)目的基因需消耗4個(gè)水分子C．Taq酶是PCR擴(kuò)增儀擴(kuò)增DNA分子時(shí)常用的一種耐高溫的DNA連接酶D．在解離根尖分生區(qū)細(xì)胞時(shí)加入纖維素酶有利于提高解離的效果B解析：DNA連接酶是將目的基因的黏性末端與載體的黏性末端之間黏合形成磷酸二酯鍵，堿基之間的氫鍵自動(dòng)形成，A錯(cuò)誤；用限制酶從質(zhì)粒上切下一個(gè)目的基因需打開(kāi)2個(gè)切口，破壞4個(gè)磷酸二酯鍵，消耗4個(gè)水分子，B正確；Taq酶是PCR擴(kuò)增儀擴(kuò)增DNA分子時(shí)常用的一種耐高溫DNA聚合酶，C錯(cuò)誤；在解離根尖分生區(qū)細(xì)胞時(shí)加入鹽酸使植物細(xì)胞相互分散開(kāi)，纖維素酶可用于除去細(xì)胞壁，D錯(cuò)誤。2．(2022·云南聯(lián)考)戊型肝炎病毒是一種RNA病毒，ORF2基因編碼的結(jié)構(gòu)蛋白(pORF2)位于病毒表面，構(gòu)成病毒的衣殼。我國(guó)科研人員利用基因工程技術(shù)，在大腸桿菌中表達(dá)pORF2，制備戊型肝炎疫苗，過(guò)程如下圖。下列關(guān)于該疫苗的敘述，正確的是()A．過(guò)程①需要的酶是RNA聚合酶，原料是A、U、G、CB．重組基因表達(dá)載體上的啟動(dòng)子需來(lái)源于戊型肝炎病毒C．過(guò)程⑤需要用聚乙二醇處理大腸桿菌使其處于一種能吸收周?chē)h(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)D．過(guò)程⑥大量制備pORF2蛋白前應(yīng)做相應(yīng)的檢測(cè)與鑒定D解析：戊型肝炎病毒是一種RNA病毒，過(guò)程①是以病毒RNA為模板合成DNA，獲取目的基因的過(guò)程，需要的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶，原料是四種脫氧核苷酸，A錯(cuò)誤；啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，其作用是供RNA聚合酶的識(shí)別、結(jié)合以驅(qū)動(dòng)目的基因的轉(zhuǎn)錄，啟動(dòng)子具有物種或組織特異性，構(gòu)建在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)pORF2蛋白的載體時(shí)，需要選擇大腸桿菌細(xì)胞的啟動(dòng)子，而不能選擇其他物種和組織細(xì)胞的啟動(dòng)子，B錯(cuò)誤；將目的基因?qū)氪竽c桿菌前，需要先用Ca2+處理大腸桿菌，改變大腸桿菌細(xì)胞膜的透過(guò)性，使其處于一種能吸收周?chē)h(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，C錯(cuò)誤。3．(2021·江蘇卷)下圖是剔除轉(zhuǎn)基因植物中標(biāo)記基因的一種策略，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．分別帶有目的基因和標(biāo)記基因的兩個(gè)質(zhì)粒，都帶有T-DNA序列B．該方法建立在高轉(zhuǎn)化頻率基礎(chǔ)上，標(biāo)記基因和目的基因須轉(zhuǎn)到不同染色體上C．若要獲得除標(biāo)記基因的植株，轉(zhuǎn)化植株必須經(jīng)過(guò)有性繁殖階段遺傳重組D．獲得的無(wú)篩選標(biāo)記轉(zhuǎn)基因植株發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異D解析：農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA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，故分別帶有目的基因和標(biāo)記基因的兩個(gè)質(zhì)粒，都帶有T-DNA序列，進(jìn)而成功整合到受體細(xì)胞染色體上，A正確；該方法需要利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，在高轉(zhuǎn)化頻率的基礎(chǔ)上，將目的基因和標(biāo)記基因整合到染色體上，由圖可知，標(biāo)記基因和目的基因位于細(xì)胞中不同的染色體上，B正確；通過(guò)雜交分離結(jié)果可知，經(jīng)過(guò)有性繁殖階段遺傳重組后獲得了三種類(lèi)型細(xì)胞，其中包括只含目的基因的，只含標(biāo)記基因的和既含目的基因又含標(biāo)記基因的，C正確；獲得的無(wú)篩選標(biāo)記轉(zhuǎn)基因植株發(fā)生了基因重組，D錯(cuò)誤。4．不對(duì)稱(chēng)PCR是利用不等量的一對(duì)引物來(lái)產(chǎn)生大量單鏈DNA的方法。這兩種引物分別為限制性引物與非限制性引物，其最佳比例一般為1∶50～1∶100，在PCR反應(yīng)的最初10～15個(gè)循環(huán)中，其擴(kuò)增產(chǎn)物最初主要是雙鏈DNA，但當(dāng)限制性引物消耗完后，非限制性引物引導(dǎo)的PCR就會(huì)產(chǎn)生大量的單鏈DNA。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．可以利用不對(duì)稱(chēng)PCR來(lái)制備探針B．復(fù)性溫度過(guò)高可能導(dǎo)致PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物C．用不對(duì)稱(chēng)PCR方法擴(kuò)增目的基因時(shí)需知道基因的全部序列D．因?yàn)殡p鏈DNA和單鏈DNA的分子量大小不同，可通過(guò)電泳方法將其分離C解析：探針即是單鏈DNA，根據(jù)題意可知不對(duì)稱(chēng)PCR可用來(lái)合成大量的單鏈DNA，A正確；復(fù)性溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致引物無(wú)法與模板結(jié)合，從而無(wú)擴(kuò)增產(chǎn)物形成，B正確；PCR時(shí)不需要知道擴(kuò)增基因的全部序列，只需要知道兩端的部分序列即可，C錯(cuò)誤；單鏈DNA和雙鏈DNA的分子量不同，電泳可以將其分離，D正確。5．(2023·廣東廣州模擬)自然界中很少出現(xiàn)藍(lán)色的花，天然藍(lán)色花產(chǎn)生的主要原因是花瓣細(xì)胞液泡中花青素在堿性條件下顯藍(lán)色。我國(guó)科學(xué)家利用鏈霉菌的靛藍(lán)合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)構(gòu)建基因表達(dá)載體(如下圖所示)，通過(guò)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入白玫瑰中，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中形成穩(wěn)定顯色的靛藍(lán)。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．上述獲得藍(lán)色玫瑰的方案中無(wú)需轉(zhuǎn)入能調(diào)控液泡pH的基因B．將sfp基因插入Ti質(zhì)粒時(shí)使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠC．sfp和idgS基因具有各自的啟動(dòng)子，表達(dá)是相互獨(dú)立進(jìn)行的D．農(nóng)桿菌可將Ti質(zhì)粒上的T-DNA整合到白玫瑰染色體DNA上B解析：靛藍(lán)能夠穩(wěn)定顯色，不受pH的影響，故本題方案中無(wú)需轉(zhuǎn)入能調(diào)控液泡pH的基因，A正確；將sfp基因插入Ti質(zhì)粒時(shí)若使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠ，則會(huì)將終止子一同切除，故只能用BamHⅠ，B錯(cuò)誤；sfp和idgS基因具有各自的啟動(dòng)子，表達(dá)是相互獨(dú)立進(jìn)行的，C正確；將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞可采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，故農(nóng)桿菌可將Ti質(zhì)粒上的T-DNA整合到白玫瑰染色體DNA上，D正確。6．(2022·山東臨沂三模)脫氧核苷三磷酸(dNTP)和雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP，ddN-Pα～Pβ～Pγ)的結(jié)構(gòu)均與核苷三磷酸(NTP)類(lèi)似，僅是所含五碳糖的羥基(—OH)數(shù)目不同。在DNA復(fù)制時(shí)，ddNTP可以與dNTP競(jìng)爭(zhēng)核苷酸鏈延長(zhǎng)位點(diǎn)，從而終止DNA片段延伸?，F(xiàn)有一些序列為5′—GACTATGATCGTA—3′的DNA分子單鏈片段，將其作為模板與引物、底物、TaqDNA聚合酶、Mg2+及緩沖溶液加入反應(yīng)管中，底物中僅有一種被32P標(biāo)記。通過(guò)PCR獲得被32P標(biāo)記且3′端為堿基A的不同長(zhǎng)度子鏈DNA。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．dNTP作PCR的原料時(shí)也可為DNA復(fù)制提供能量B．反應(yīng)底物是dCTP、dGTP、dTTP、dATP和γ位32P標(biāo)記的ddATPC．ddNTP與dNTP競(jìng)爭(zhēng)的延長(zhǎng)位點(diǎn)是脫氧核苷酸鏈的3′末端D．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后最多可得到4種被32P標(biāo)記的子鏈DNAB解析：分析題意可知，dNTP水解可得到脫氧核苷酸，同時(shí)水解化學(xué)鍵可釋放能量，故作PCR的原料時(shí)也可為DNA復(fù)制提供能量，A正確；題干中要對(duì)模板DNA分子單鏈片段通過(guò)PCR進(jìn)行擴(kuò)增，且要獲得堿基A的不同長(zhǎng)度的DNA分子，說(shuō)明需要ddATP作為競(jìng)爭(zhēng)底物參與PCR過(guò)程，則反應(yīng)底物是dCTP、dGTP、dTTP、dATP和α位32P標(biāo)記的ddATP，B錯(cuò)誤；DNA復(fù)制時(shí)，由5′端向3′端延伸，因此ddNTP與dNTP競(jìng)爭(zhēng)的延長(zhǎng)位點(diǎn)是脫氧核苷酸鏈的3′末端，C正確；分析題意可知，5′—GACTATGATCGTA—3′的DNA分子單鏈片段共有4個(gè)堿基“A”，內(nèi)部有4個(gè)堿基“T”，因此利用PCR反應(yīng)體系，最多可得到4種被32P標(biāo)記的子鏈DNA，D正確。7．20世紀(jì)70年代，科學(xué)家發(fā)明了雙脫氧終止法對(duì)DNA進(jìn)行測(cè)序。其原理如圖，在4個(gè)試管中分別加入4種脫氧核苷三磷酸(dNTP)和1種雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)；ddNTP可以與dNTP競(jìng)爭(zhēng)核苷酸鏈延長(zhǎng)位點(diǎn)，并終止DNA片段的延伸。在4個(gè)試管中DNA鏈將會(huì)分別在A、G、C及T位置中止，并形成不同長(zhǎng)度的DNA片段。這些片段隨后可被電泳分開(kāi)并顯示出來(lái)。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．這種測(cè)序方法需要引物和耐高溫的DNA聚合酶B．電泳圖譜中的箭頭所指的DNA片段以鳥(niǎo)嘌呤結(jié)尾C．測(cè)得未知DNA的序列為5′—GATTCGAGCTGA—3′D．ddNTP與dNTP競(jìng)爭(zhēng)的延長(zhǎng)位點(diǎn)是核苷酸鏈的3′末端C解析：這種測(cè)序方法需要引物和耐高溫的DNA聚合酶，A正確；電泳圖譜中的箭頭所指的DNA片段以鳥(niǎo)嘌呤結(jié)尾，B正確；測(cè)得未知DNA的序列為5′-TCAGCTCGAATC－3′，C錯(cuò)誤；ddNTP與dNTP競(jìng)爭(zhēng)的延長(zhǎng)位點(diǎn)是核苷酸鏈的3′末端，D正確。8．研究表明，服用α-干擾素在慢性乙肝、丙肝及部分腫瘤的治療中有一定療效。人參是一種名貴藥材，具有較好的滋補(bǔ)作用。下圖為科研人員制備能合成干擾素的人參愈傷組織細(xì)胞的流程，①～④表示相關(guān)的操作。若限制酶EcoRⅠ識(shí)別G↓AATTC，BamHⅠ識(shí)別G↓GATCC。下列選項(xiàng)錯(cuò)誤的是()A．步驟①中，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增干擾素基因時(shí)，設(shè)計(jì)引物序列的主要依據(jù)是干擾素基因兩端的部分核苷酸序列B．在過(guò)程③中T-DNA整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上C．科研人員在兩種引物的一端分別加上了GAATTC和GGATCC序列，目的是方便后續(xù)的剪切和連接D．過(guò)程④中，科研人員最終未能檢測(cè)出干擾素基因，其原因可能是干擾素基因未能導(dǎo)入人參愈傷組織細(xì)胞B解析：步驟①中，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增干擾素基因時(shí)，設(shè)計(jì)引物序列的主要依據(jù)是干擾素基因兩端的部分核苷酸序列，A正確；在過(guò)程③將重組質(zhì)粒導(dǎo)入根瘤農(nóng)桿菌，而在侵染人參愈傷組織細(xì)胞時(shí)，T-DNA整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上，B錯(cuò)誤；由于需要用EcoRⅠ、BamHⅠ兩種限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，因此科研人員還在兩種引物的一端分別加上了GAATTC和GGATCC序列，以便于后續(xù)的剪切和連接，C正確；干擾素基因未能導(dǎo)入人參愈傷組織細(xì)胞或?qū)肴藚⒂鷤M織細(xì)胞的干擾素基因未能轉(zhuǎn)錄，這會(huì)導(dǎo)致通過(guò)該方法不能檢測(cè)出干擾素基因，D正確。二、非選擇題9．(2021·遼寧卷)PHB2蛋白具有抑制細(xì)胞增殖的作用。為初步探究某動(dòng)物PHB2蛋白抑制人宮頸癌細(xì)胞增殖的原因，研究者從基因數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取了該蛋白的基因編碼序列(簡(jiǎn)稱(chēng)phb2基因)，大小為0.9kb(1kb＝1000堿基對(duì))，利用大腸桿菌表達(dá)該蛋白。回答下列問(wèn)題。(1)為獲取phb2基因，提取該動(dòng)物肝臟組織的總RNA，再經(jīng)____________過(guò)程得到cDNA，將其作為PCR反應(yīng)的模板，并設(shè)計(jì)一對(duì)特異性引物來(lái)擴(kuò)增目的基因。(2)圖1為所用載體圖譜示意圖，圖中限制酶的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)見(jiàn)下表。為使phb2基因(該基因序列不含圖1中限制酶的識(shí)別序列)與載體正確連接，在擴(kuò)增的phb2基因兩端分別引入________和__________兩種不同限制酶的識(shí)別序列。經(jīng)過(guò)這兩種酶酶切的phb2基因和載體進(jìn)行連接時(shí)，可選用______________(填“E．coliDNA連接酶”或“T4DNA連接酶”)。圖1表相關(guān)限制酶的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)名稱(chēng)識(shí)別序列及切割位點(diǎn)名稱(chēng)識(shí)別序列及切割位點(diǎn)HindⅢA↓AGCTTTTCGA↑AEcoRⅠG↓AATTCCTTAA↑GPvuⅡCAG↓CTGGTC↑GACPstⅠCTGC↓AGGA↑CGTCKpnⅠG↓GTACCCCATG↑GBamHⅠG↓GATCCCCTAG↑G注：箭頭表示切割位點(diǎn)(3)轉(zhuǎn)化前需用CaCl2處理大腸桿菌細(xì)胞，使其處于__________的生理狀態(tài)，以提高轉(zhuǎn)化效率。