高三一輪復(fù)習(xí)生物第42講基因工程學(xué)案

第42講基因工程和生物技術(shù)的安全性與倫理問題與舊教材相比：增：①DNA的粗提取與鑒定；②DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定；③基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用。刪：①基因文庫的構(gòu)建；②基因槍法；③基因治療；④基因身份證的討論。改：①PCR技術(shù)內(nèi)容更充實(shí)；②DNA重組技術(shù)改為重組DNA技術(shù)；③關(guān)注生物技術(shù)的倫理問題改為關(guān)注生殖性克隆人。淡化：①從基因文庫中獲取目的基因精減為一句話；②農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法變?yōu)橘Y料卡。第1課時(shí)重組DNA技術(shù)的基本工具學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握基因工程的基本工具的種類和作用。1、基因工程的概念（選擇性必修3P67）基因工程的基本工具（選擇性必修3P7172）限制酶DNA連接酶載體來源(1).大腸桿菌、T4噬菌體原核生物、病毒常見種類(2).(3).(4).作用識(shí)別特定的核苷酸序列并切開相應(yīng)兩個(gè)核苷酸的鍵(6)在兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵，以連接兩個(gè)..(7)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，使其在.,專一性(8).無無DNA的粗提取與鑒定（選擇性必修3P74）(1)原理：(2)操作步驟：答案：1、生物類型、生物產(chǎn)品、人們的愿望、轉(zhuǎn)基因、遺傳性狀2、（1）主要是原核生物（2）EcoR=1\*ROMANISma=1\*ROMANI(3)E.coliDNA連接酶、T4DNA連接酶（4）質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒、入噬菌體衍生物（5）磷酸二酯鍵（6）DNA片段（7）受體細(xì)胞中穩(wěn)定遺傳和表達(dá)（8）有3、（1）不溶于、2mol/L、二苯胺（2）研磨、上清液、95%、一個(gè)方向、2mol/L、二苯胺5min、藍(lán)色二、課堂過關(guān).重難點(diǎn)突破1、深挖教材（選擇性必修3P71“旁欄思考”）原核生物中存在限制酶的意義是什么？原核生物中限制酶的作用是切割外源DNA以保證自身安全，防止外來病原物的危害。限制酶的選擇根據(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)記基因等來確定限制酶的種類。(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；不能破環(huán)目的基因，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),以確保具有相同的黏性末端。(3)切割質(zhì)粒的限制酶不能同時(shí)切開質(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的鑒定和篩選，如圖乙中的質(zhì)粒不能使用SmaⅠ切割。(4)切割質(zhì)粒的限制酶的切點(diǎn)應(yīng)在啟動(dòng)子與終止子之間，且不能破壞啟動(dòng)子、終止子以及復(fù)制原點(diǎn)。3、DNA相關(guān)的4種酶DNA是豐富多彩的生命現(xiàn)象的“劇本”?，F(xiàn)在人們借助生物科學(xué)技術(shù)可以對(duì)“劇本”進(jìn)行“拷貝”或“改編”。據(jù)圖回答下列問題：(1)催化①過程的酶是，經(jīng)①過程產(chǎn)生的DNA片段末端的形式為；該酶主要來自原核生物，能對(duì)外源DNA進(jìn)行切割，但通常不切割自身DNA，原因是.。(2)催化②過程的酶是。(3)催化③過程的酶是，實(shí)現(xiàn)該過程還可以采用的方法是。(4)催化④過程的酶是，該過程體現(xiàn)了DNA復(fù)制.的特點(diǎn)。(5)DNA連接酶是將兩個(gè)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?！敬鸢浮?、(1)限制酶黏性末端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(2)DNA連接酶(3)解旋酶加熱(4)DNA聚合酶半保留復(fù)制、邊解旋邊復(fù)制(5)E·coliDNA連接酶

T4DNA連接酶

T4DNA連接酶4、（選擇性必修3P72）請(qǐng)概述運(yùn)載體應(yīng)該具備的條件:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制(2)有一個(gè)至多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)(3)具有標(biāo)記基因(4)對(duì)受體細(xì)胞無害。三.考向預(yù)測(cè).高考真題(2021·全國乙卷，38)用DNA重組技術(shù)可以賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人類需要的生物產(chǎn)品。在此過程中需要使用多種工具酶，其中4種限制性內(nèi)切核酸酶的切割位點(diǎn)如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：常用的DNA連接酶有E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。上圖中_________________酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA連接酶連接。上圖中________________________________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA連接酶連接。(2)DNA連接酶催化目的基因片段與質(zhì)粒載體片段之間形成的化學(xué)鍵是______________________。(3)DNA重組技術(shù)中所用的質(zhì)粒載體具有一些特征。如質(zhì)粒DNA分子上有復(fù)制原點(diǎn)，可以保證質(zhì)粒在受體細(xì)胞中能_________________________；質(zhì)粒DNA分子上有____________________，便于外源DNA插入；質(zhì)粒DNA分子上有標(biāo)記基因(如某種抗生素抗性基因)，利用抗生素可篩選出含質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞，方法是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)表達(dá)載體含有啟動(dòng)子，啟動(dòng)子是指___________________________________________________(1)EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ(2)磷酸二酯鍵(3)自我復(fù)制限制酶切割位點(diǎn)用含有該抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細(xì)胞，能夠存活的即為含有質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞(4)RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄的部位四、課后作業(yè).鞏固提高1、在基因工程中，已知限制酶Ⅰ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。根據(jù)下圖示判斷下列操作錯(cuò)誤的是(D)A.質(zhì)粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割B.用限制酶切割獲得目的基因時(shí)，有四個(gè)磷酸二酯鍵被水解C.限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ切割后獲得的黏性末端相同D.用酶I和酶II形成相同的黏性末端，且用DNA連接酶連接的重組DNA還能用上面兩種酶切割2、（2022·山東·高考真題）關(guān)于“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)，下列說法錯(cuò)誤的是（

B

）A．過濾液沉淀過程在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)3、如圖為某基因工程中利用的質(zhì)粒簡(jiǎn)圖，小箭頭所指分別為限制酶EcoRI、BamHI的酶切位點(diǎn)，ampR為青霉素(抗生素)抗性基因，tetR為四環(huán)素(抗生素)抗性基因，P為啟動(dòng)子，T為終止子，ori為復(fù)制原點(diǎn)。已知目的基因的兩端分別有包括EcoRI、BamHI在內(nèi)的多種酶的酶切位點(diǎn)。據(jù)圖回答下列問題：（1）基因工程中除質(zhì)粒外，______________________和____________________也可作為載體。（2）青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為________________，其作用是.（3）將含有目的基因的DNA與經(jīng)同一種酶切后的載體(質(zhì)粒)進(jìn)行拼接形成重組DNA，理論上講，重組DNA可能有“____________________”“____________________”“____________________”三種，其中有效的(所需要的)重組DNA是。因此需要對(duì)這些拼接產(chǎn)物進(jìn)行分離提純。*（4）利用圖示的質(zhì)粒拼接形成的三種拼接產(chǎn)物(重組DNA)與無任何抗藥性的原核宿主細(xì)胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細(xì)胞所含有的拼接產(chǎn)物(重組DNA)是_________________?！敬鸢浮?1)λ噬菌體的衍生物動(dòng)植物病毒（2）標(biāo)記基因鑒定并篩選含有目的基因的受體細(xì)胞（3）目的基因—目的基因目的基因—載體載體—載體目的基因—載體(4)載體—載體4、人類是乙型肝炎病毒的唯一宿主，現(xiàn)有的肝硬化、肝癌多從乙肝發(fā)展而來，接種乙肝疫苗是預(yù)防乙肝病毒感染的最有效方法。乙型肝炎疫苗的研制先后經(jīng)歷了血源性疫苗和基因工程疫苗階段。血源性“乙型肝炎疫苗”是取用乙肝病毒感染者的血液，用高速離心提純血液中的乙肝病毒，之后再滅活，制成乙肝疫苗?；蚬こ桃腋我呙绲纳a(chǎn)和使用過程如圖1，圖2示意大腸桿菌質(zhì)粒的相關(guān)基因與限制酶切點(diǎn)；圖3示意有關(guān)限制酶在DNA分子中的具體切點(diǎn)。請(qǐng)回答相關(guān)問題：（1）從圖1可知，該目的基因的具體功能是。（2）選擇大腸桿菌質(zhì)粒作為運(yùn)載體的原因是.（答兩點(diǎn)）（3）用基因工程疫苗接種比血源性疫苗更安全，試從疫苗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)解釋原因：.。形成有效的重組質(zhì)粒，選擇適當(dāng)?shù)南拗菩詢?nèi)切酶很重要。某學(xué)習(xí)小組根據(jù)圖2和圖3提出了三種方案：?jiǎn)为?dú)使用BamHⅠ、分別使用BamHⅠ和EcoRⅠ以及分別使用HindⅢ和EcoRⅠ，且認(rèn)為選擇使用BamHⅠ和EcoRⅠ最佳。該方案的優(yōu)點(diǎn)是____________________________________________________________________________________?！敬鸢浮?、（1）指導(dǎo)合成乙肝病毒外殼（2）對(duì)受體細(xì)胞無害、具有標(biāo)記基因、能自我復(fù)制、具多個(gè)酶切位點(diǎn)（4選2）（3）血源性疫苗需滅活破壞其核酸結(jié)構(gòu)，滅活不成功則會(huì)導(dǎo)致接種者患乙肝，而基因工程不需要。（4）防止質(zhì)粒自身環(huán)化和目的基因與質(zhì)粒之間的反向連接。第42講第2課時(shí)基因工程的基本操作程序?qū)W習(xí)目標(biāo)：①理解PCR擴(kuò)增目的基因的方法；②掌握構(gòu)建基因表達(dá)載體的方法。自主學(xué)習(xí).知識(shí)梳理基因工程的基本操作程序（1）（2）.(3)（4），其中核心程序是。2、基因表達(dá)載體由目的基因、標(biāo)記基因、、等組成。3、目的基因主要指的基因，獲取目的基因常用的方法是、、________________________________。4、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（選擇性必修3P8082）(1)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)過程叫。(2)導(dǎo)入植物細(xì)胞的方法：、。

農(nóng)桿菌特點(diǎn)：易感染植物和植物，若用此法將目的基因?qū)雴巫尤~植物，需要添加。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)胞上。

(3)導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞的方法：。

(4)導(dǎo)入微生物細(xì)胞的常用處理方法：用處理受體細(xì)胞,使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，這種細(xì)胞稱為。5、目的基因的檢測(cè)與鑒定（選擇性必修3P82）檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因或目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了RNA，采用等技術(shù)。

檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，采用雜交技術(shù)。

除了分子檢測(cè)外，還需要進(jìn)行水平的鑒定，如抗蟲、抗病接種實(shí)驗(yàn)等。

1、目的基因的篩選與獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定基因表達(dá)載體的構(gòu)建2、啟動(dòng)子終止子3、編碼蛋白質(zhì)從基因文庫中獲取目的基因用化學(xué)方法直接合成目的基因利用PCR擴(kuò)增目的基因4、（1）轉(zhuǎn)化（2）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法花粉管通道法雙子葉裸子酚類化合物TDNA染色體的DNA（3）顯微注射技術(shù)（4）Ca2+感受態(tài)細(xì)胞5、PCR抗原抗體個(gè)體二、課堂過關(guān).重難點(diǎn)突破1、PCR反應(yīng)體系及擴(kuò)增過程(1)PCR反應(yīng)體系（選擇性必修3P8485）PCR反應(yīng)體系配方作用緩沖液維持反應(yīng)體系pH穩(wěn)定4種脫氧核糖核苷酸合成DNA子鏈的原料2種引物使Taq酶能夠從引物的3’端開始連接脫氧核苷酸TaqDNA聚合酶催化合成DNA子鏈模板DNA提供DNA復(fù)制的模板說明：①在PCR過程中實(shí)際加人的為dNTP(即dATP、dGTP、dTTP、dCTP),既可作為合成DNA子鏈的___原料___，又可為DNA的合成提供能量。

②引物既可以是DNA單鏈,也可以為RNA單鏈。細(xì)胞內(nèi)的DNA進(jìn)行復(fù)制時(shí),也需要引物,一般為RNA片段。③（選擇性必修3P77“相關(guān)信息”）真核細(xì)胞和細(xì)菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活。因此,PCR反應(yīng)緩沖溶液中一般都要添加Mg2+(2)PCR擴(kuò)增過程中的循環(huán)圖示與規(guī)律（選擇性必修3P7879）細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制需要解旋酶解開雙螺旋，而PCR則是通過________________方式解開螺旋需要引物的原因：________________________________________________________________2n2n＋1－23加熱DNA聚合酶不能從頭合成DNA，只能從引物的3′端開始延伸DNA鏈?！镜淅縋CR技術(shù)擴(kuò)增DNA的流程如圖1所示，圖中引物是單鏈DNA片段，它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。請(qǐng)回答下列相關(guān)問題。PCR過程所依據(jù)的原理是；擴(kuò)增過程需要加入模板、原料、、。Taq酶的作用是。進(jìn)行PCR時(shí)需先加熱至90～95℃然后冷卻至55～60℃，此操作的目的是_____________。（4）PCR技術(shù)的前提是必須知道基因的部分序列，目的是。引物的作用是。（5）設(shè)計(jì)引物是

PCR

技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。某同學(xué)設(shè)計(jì)的兩組引物(只標(biāo)注了部分堿基序列)都不合理(如圖2)，請(qǐng)分別說明理由。①第1組：；②第2組：。*（6）在目的基因進(jìn)行擴(kuò)增時(shí)，加入的引物有A、B兩種，若該目的基因擴(kuò)增n代，則其中含有A、B引物的DNA分子有

個(gè)。消耗引物A的數(shù)量是個(gè)?！敬鸢浮浚?）DNA雙鏈復(fù)制引物耐高溫的DNA聚合酶(或Taq酶)（2）催化以DNA鏈為模板的DNA鏈的延伸（3）加熱至90～95℃是為了讓雙鏈DNA解螺旋，冷卻至55～60℃是為了讓引物結(jié)合到模板鏈上（4）用來設(shè)計(jì)引物和DNA模板特異性結(jié)合，使Taq酶能夠從引物的3’端開始復(fù)制(5)①引物I和引物II局部發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效②引物I’自身折疊后會(huì)出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效（6）2n—22n—1PCR擴(kuò)增結(jié)果的電泳鑒定原理：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)。PCR的產(chǎn)物一般通過瓊脂糖凝膠電泳來鑒定。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)?！镜淅浚?022秋·遼寧大連·高三統(tǒng)考期末）家畜胚胎的性別鑒定技術(shù)對(duì)畜牧業(yè)發(fā)展具有重要意義?？蒲腥藛T利用PCR技術(shù)同時(shí)擴(kuò)增優(yōu)質(zhì)奶牛Y染色體上雄性決定基因（SRY）和常染色體上的酪蛋白基因（CSN1S1），進(jìn)行早期胚胎的性別鑒定，并將鑒定后的胚胎進(jìn)行移植。下圖為取自不同胚胎的DNA樣品PCR產(chǎn)物的電泳結(jié)果。下列敘述錯(cuò)誤的是（

D

）A．選取囊胚期的滋養(yǎng)層細(xì)胞提取DNA進(jìn)行鑒定B．需要根據(jù)牛的SRY和CSN1S1序列設(shè)計(jì)2對(duì)引物C．對(duì)受體牛進(jìn)行同期發(fā)情處理后再進(jìn)行胚胎移植D．根據(jù)結(jié)果可以確定A為CSN1S1，3、5號(hào)胚胎為雌性3、啟動(dòng)子、起始密碼子、終止子、終止密碼子的區(qū)別

位置作用啟動(dòng)子位于DNA分子上RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄過程起始密碼子位于mRNA分子上決定翻譯的開始終止子位于DNA分子上決定轉(zhuǎn)錄的結(jié)束終止密碼子位于mRNA分子上決定翻譯的結(jié)束4、深挖教材（選擇性必修3P79）PCR可以擴(kuò)增mRNA嗎？ 不可以，因?yàn)镻CR是用DNA雙鏈做模板的，不能直接用單鏈RNA做PCR，必須把mRNA逆轉(zhuǎn)錄成單鏈cDNA之后再做PCR。5、長句應(yīng)答：下列有關(guān)基因工程的問題為高考真題中出現(xiàn)的問答（1）1967年，羅思和海林斯基發(fā)現(xiàn)細(xì)菌染色體DNA之外的質(zhì)粒有自我復(fù)制能力，并可以在細(xì)菌細(xì)胞之間轉(zhuǎn)移，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于當(dāng)時(shí)基因工程技術(shù)的發(fā)展有什么促進(jìn)作用？.可以把質(zhì)粒作為運(yùn)載工具，實(shí)現(xiàn)目的基因的轉(zhuǎn)移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：.DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體（3）博耶（H．Boyer）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)粒可以作為載體外，還證明了.（答出兩點(diǎn)即可）。體外重組質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞；真核基因可以在原核細(xì)胞中表達(dá)三.考向預(yù)測(cè)·模擬(2022·中原名校聯(lián)盟)某質(zhì)粒上有SalⅠ、HindⅢ、BamHⅠ三種限制酶切割位點(diǎn)，同時(shí)還含有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素基因。利用此質(zhì)粒獲得轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草的過程，如下圖所示。請(qǐng)回答下列問題：(1)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。其中用到的質(zhì)粒是__________；該質(zhì)粒含有一段特殊的DNA片段，稱為________________________。該方法中農(nóng)桿菌的作用是_____________________________________________________。(2)在構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，和只用一種酶切割目的基因的兩端及質(zhì)粒相比，選用HindⅢ和SalⅠ兩種酶的好處是_______________________________________________________________________。(3)含有目的基因的農(nóng)桿菌可根據(jù)標(biāo)記基因進(jìn)行篩選。若農(nóng)桿菌在含有氨芐青霉素和四環(huán)素的培養(yǎng)基上都可以生長繁殖，農(nóng)桿菌中是否已含有目的基因？______(填“是”或“否”)。為什么？___________________________________________________________________________________。(4)將已經(jīng)轉(zhuǎn)化的農(nóng)桿菌進(jìn)行如下操作，篩選出符合要求的農(nóng)桿菌。先把轉(zhuǎn)化的農(nóng)桿菌接種到A培養(yǎng)基中培養(yǎng)，長出菌落后，用無菌牙簽挑取A上的單個(gè)菌落，分別接種到B(含氨芐青霉素)和C(含四環(huán)素和氨芐青霉素)兩個(gè)培養(yǎng)基的相同位置上，一段時(shí)間后，菌落的生長狀況如圖所示。含目的基因的菌落位于B或C上的哪些菌落中？請(qǐng)?jiān)趫D中相應(yīng)的位置上圈出來。Ti質(zhì)粒T-DNA感染煙草細(xì)胞，把目的基因插入到煙草細(xì)胞的染色體DNA上防止目的基因自連和質(zhì)粒自連；防止目的基因與質(zhì)粒反向連接否含有目的基因的質(zhì)粒中抗四環(huán)素基因被破壞課后作業(yè).鞏固提高1、（2022·遼寧·模擬預(yù)測(cè)）引物是一小段能與DNA母鏈上一段堿基序列互補(bǔ)配對(duì)的短單鏈核酸。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

A

）A．引物的基本骨架由“磷酸—脫氧核糖”與“堿基”交替排列構(gòu)成B．引物5'端為游離的磷酸基團(tuán)C．引物與DNA母鏈3'端堿基序列互補(bǔ)配對(duì)D．若DNA多起點(diǎn)復(fù)制，則該過程需要多種引物的參與2、（2022·湖北武漢·模擬預(yù)測(cè)）在研究擬南芥Q基因的功能，獲得了該基因TDNA突變體，該突變體和野生型相比，對(duì)重金屬鎘（Cd）脅迫抗性明顯增加。TDNA中含有植物生長素合成酶基因和細(xì)胞分裂素合成酶基因，它們的表達(dá)與能否影響相應(yīng)植物激素含量，進(jìn)而調(diào)節(jié)腫瘤組織生長和分化。有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

B

）A．Ti質(zhì)粒的TDNA整合到植物染色體DNA上的變異屬于基因重組B．該基因有可能編碼一個(gè)根細(xì)胞膜的Cd2+吸收轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白質(zhì)C．可利用TDNA的特性將目的基因整合到受體細(xì)胞染色體DNA中D．可檢測(cè)擬南芥腫瘤組織的生長和分化情況初步判斷TDNA是否轉(zhuǎn)移3、關(guān)于“DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定”實(shí)驗(yàn)，下列相關(guān)敘述正確的是（

A

）A．PCR儀實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)能自動(dòng)調(diào)控溫度的儀器，但在使用時(shí)需根據(jù)擴(kuò)增的DNA片段以及引物的情況人工設(shè)定合適的溫度B．PCR反應(yīng)體系中的10倍濃縮的擴(kuò)增緩沖液中含有Mg2?、4種脫氧核糖核苷酸等成分C．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、蒸餾水和移液器等在使用前都必須進(jìn)行高壓滅菌處理D．電泳時(shí)，電泳緩沖液不能沒過凝膠導(dǎo)致凝膠加樣孔中的電泳樣液流出4、(2022·山東濟(jì)南調(diào)研)人類胰島素基因位于第11號(hào)染色體上，長度為8416bp，人類胰島素的氨基酸序列已知?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題。(1)右圖是利用PCR技術(shù)獲取人胰島素基因的方法，除了此方法外，還可以利用的方法是_____________________________。(2)利用PCR技術(shù)獲取人胰島素基因，在緩沖液中除了要添加模板和引物外，還需要添加的物質(zhì)有________________________________________。(3)利用SDS－凝膠電泳分離不同DNA分子，遷移速度取決于___________________________。(4)利用圖示方法獲取的目的基因，直接構(gòu)建基因表達(dá)載體后導(dǎo)人大腸桿菌，_______(填“能”或“不能”)表達(dá)出人胰島素，理由是_____________________________________________________。(1)從基因文庫獲取或人工合成(2)四種脫氧核苷酸和耐高溫的DNA聚合酶(3)DNA分子的大小(4)不能因?yàn)榇朔椒ǐ@得的目的基因中含有內(nèi)含子，大腸桿菌無法正常識(shí)別內(nèi)含子，而對(duì)內(nèi)含子部分轉(zhuǎn)錄的mRNA進(jìn)行翻譯，導(dǎo)致合成的蛋白質(zhì)出現(xiàn)錯(cuò)誤5、（2022·上海閔行·統(tǒng)考一模）心肌長期負(fù)荷過重引起的心肌細(xì)胞肥大、間質(zhì)纖維化等過程稱為心臟重塑，與基因Snhg5相關(guān)。Snhg5轉(zhuǎn)錄出的RNA并不翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)，而是以RNA的形式發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。研究人員利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)建立了心肌細(xì)胞特異性Snhg5轉(zhuǎn)基因小鼠。(1)Snhg5轉(zhuǎn)錄所需的原料是______________________________。(2)PCR是一項(xiàng)模擬細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制過程的DNA體外擴(kuò)增技術(shù)，是獲取目的基因的主要方法。以下說法正確的是______。A．PCR過程需提供DNA模板 B．PCR過程中新鏈的合成只能從5’→3’C．PCR過程需打開磷酸二酯鍵 D．可以利用PCR技術(shù)進(jìn)行Snhg5擴(kuò)增(3)通過PCR獲得的目的基因Snhg5和質(zhì)粒能用相應(yīng)的酶切割、連接形成重組質(zhì)粒（圖1）。研究人員在構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)得到6株可能含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，分別提取各菌株中的質(zhì)粒，使用限制性內(nèi)切核酸酶SalⅠ和HindⅢ切割后，經(jīng)DNA凝膠電泳技術(shù)檢測(cè)得到結(jié)果如圖2所示，其中含有重組質(zhì)粒的菌株編號(hào)是______。（編號(hào)選填）(4)根據(jù)圖1，為獲得aMHCSnhg5hGH轉(zhuǎn)基因片段，研究人員應(yīng)使用限制性內(nèi)切核酸酶______切割Snhg5重組質(zhì)粒。（編號(hào)選填）①KpnⅠ

②SalⅠ

③HindⅢ

④SmaⅠ

⑤SacⅡ(5)將aMHCSnhg5hGH片段導(dǎo)入小鼠受精卵中可以構(gòu)建aMHCSnhg5hGH轉(zhuǎn)基因小鼠。結(jié)合題干信息，以下說法合理的是______。A．可以使用激素使雌鼠超數(shù)排卵B．可以用顯微注射法將aMHCSnhg5hGH片段導(dǎo)入小鼠受精卵中C．轉(zhuǎn)基因小鼠可以成功表達(dá)出Snhg5蛋白D．一般需要多次雜交才可以獲得純合的轉(zhuǎn)基因小鼠(1)四種核糖核苷酸(2)ABD(3)1346(4)①⑤(5)ABD第42講第3課時(shí)基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程學(xué)習(xí)目標(biāo)：①掌握基因工程的主要應(yīng)用；②掌握蛋白質(zhì)工程的流程；自主學(xué)習(xí).知識(shí)梳理生長乳腺（房）生物反應(yīng)器器官移植1、（選擇性必修3P90）乳房（乳腺）生物反應(yīng)器：將______________基因與_______________等調(diào)控組件重組在一起，通過_________方法，導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的_________________________中，將其送入母體，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，可以通過分泌的乳汁來生產(chǎn)所需藥品.藥用蛋白乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子顯微注射受精卵用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物做器官移植的供體（選擇性必修3P91）①存在難題：存在______________反應(yīng)。②解決辦法：將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)節(jié)因子，以抑制______________________的表達(dá)，或設(shè)法除去_______________________________，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。免疫排斥抗原決定基因抗原決定基因蛋白質(zhì)工程（選擇性必修3P94）步驟：生物功能合成基因蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸系列脫氧核苷酸系列課堂過關(guān).重難點(diǎn)突破乳腺生物反應(yīng)器和膀胱生物反應(yīng)器①膀胱生物反應(yīng)器原理：將_______________基因與膀胱上皮細(xì)胞_________________________等調(diào)控組件重組在一起，促使目的基因在膀胱中表達(dá)，并在尿液中獲得目的蛋白。由于乳腺生物反應(yīng)器受生物性別和年齡的限制，只能是哺乳期的雌性個(gè)體，而膀胱生物反應(yīng)器不受此限制，所以膀胱生物反應(yīng)器適用性更廣。②目的基因可在乳腺細(xì)胞中表達(dá)，其他組織細(xì)胞中含有該目的基因嗎？_____________。理由是：__________________________________________________________________________。③若是膀胱生物反應(yīng)器，為何更容易得到目的基因的產(chǎn)物的原因是______________________________________________________________________________________________________________藥用蛋白特異性表達(dá)的基因的啟動(dòng)子含有因?yàn)樗鼈兌际怯赏粋€(gè)受精卵分裂、分化而來的不受性別和發(fā)育時(shí)期的限制與大腸桿菌相比，用酵母菌生產(chǎn)人的胰島素有什么優(yōu)勢(shì)？酵母菌為真核生物，有生物膜系統(tǒng)，可通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體對(duì)產(chǎn)生胰島素進(jìn)行加工和修飾，從而產(chǎn)生有活性的胰島素。3、基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別分子基因重組基因突變①蛋白質(zhì)工程中，要對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，必須通過基因修飾或基因合成來完成，而不直接改造蛋白質(zhì)，原因是._。②與基因工程相比較,蛋白質(zhì)工程產(chǎn)物具備的特點(diǎn)是。蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作難，而且不能遺傳可以產(chǎn)生自然界中不存在的蛋白質(zhì)考向預(yù)測(cè).高考真題（2020·全國·高考真題）W是一種具有特定功能的人體蛋白質(zhì)。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應(yīng)器的研究思路，制備一種膀胱生物反應(yīng)器來獲得W，基本過程如圖所示。（1）步驟①中需要使用的工具酶有________________。步驟②和③所代表的操作分別是________________和________________。步驟④稱為________________。（2）與乳腺生物反應(yīng)器相比，用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)W的優(yōu)勢(shì)在于不受轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的______________（答出2點(diǎn)即可）的限制。（3）一般來說，在同一動(dòng)物個(gè)體中，乳腺上皮細(xì)胞與膀胱上皮細(xì)胞的細(xì)胞核中染色體DNA所含的遺傳信息__________（填相同或不同），原因是____________________________________________________________________________________________________________________________（4）從上述流程可知，制備生物反應(yīng)器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技術(shù)有________________________________________________（答出2點(diǎn)即可）?！敬鸢浮?/p>

限制性內(nèi)切核酸酶、DNA連接酶

顯微注射

體外培養(yǎng)

胚胎移植

性別、年齡

相同

兩種上皮細(xì)胞都是體細(xì)胞，且來源于同一個(gè)受精卵

體外受精、胚胎移植課后作業(yè).鞏固提高1、（2021·山東威海一模）下列生物技術(shù)操作對(duì)遺傳物質(zhì)的改造，不能遺傳給子代的是（C）A.將含胰島素基因的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入大腸桿菌，篩選獲得的基因工程菌B.通過植物體細(xì)胞雜交獲得的番茄—馬鈴薯雜種植株C.將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入淋巴細(xì)胞后回輸患者，進(jìn)行基因治療D.將生長激素基因?qū)肽膛Ｊ芫眩嘤瞿芊置诤L激素乳汁的奶牛2、葡萄糖異構(gòu)酶在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，科學(xué)家將其第138位甘氨酸替換為脯氨酸后，其最適溫度提高了10℃左右。相關(guān)敘述正確的是（

B

）A．蛋白質(zhì)功能是由氨基酸的種類和數(shù)量決定B．改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)可通過改造基因結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)C．蛋白質(zhì)工程不可以定向改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)D．酶最適溫度提高是因?yàn)楦彼岜雀拾彼岣蜔?、（2021·山東青島期中）采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫眩嘤隽宿D(zhuǎn)基因羊。但是，人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。以下有關(guān)敘述，正確的是（B）A.人體細(xì)胞中凝血因子基因編碼區(qū)的堿基對(duì)數(shù)目等于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍B.該技術(shù)的利用可以定向改變生物的遺傳性狀，使種群的基因庫發(fā)生改變C.在轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺細(xì)胞，而不存在于其他體細(xì)胞中D.人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，DNA連接酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA4、（2021·廣東·高考真題）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（如圖），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)重污染問題，并可以提高產(chǎn)率?；卮鹣铝袉栴}：（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。【答案】

基因文庫中獲取、人工合成法

鹽析法、酶解法或高溫變性

感受態(tài)

抗原抗體雜交技術(shù)

有的酶失活而使反應(yīng)中斷

基因的堿基序列5、（2022·河北·高考真題）蛋白酶抑制劑基因轉(zhuǎn)化是作物抗蟲育種的新途徑。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（StPinlA）的基因單獨(dú)或共同轉(zhuǎn)化棉花，獲得了轉(zhuǎn)基因植株?；卮鹣铝袉栴}：(1)蛋白酶抑制劑的抗蟲機(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到質(zhì)粒的________上，此方法的不足之處是_______________________________________________________________________________。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_____________________________________________________________________________（寫出兩點(diǎn)即可）。確認(rèn)抗蟲基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)后，還需進(jìn)一步做抗蟲的_____________________以鑒定其抗性程度。下圖為三種不同遺傳操作產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因棉花抗蟲實(shí)驗(yàn)結(jié)果，據(jù)結(jié)果分析____________（填“NaPI”或“StPinlA”或“NaPI＋StPinlA”）轉(zhuǎn)基因棉花的抗蟲效果最佳，其原因是_______________________________________________________________________________________________?；蛲蛔兛僧a(chǎn)生新的等位基因，在自然選擇的作用下，昆蟲種群的基因頻率會(huì)發(fā)生________。導(dǎo)致昆蟲朝著一定的方向不斷進(jìn)化。提此推測(cè)，胰蛋白酶抑制劑轉(zhuǎn)基因作物長期選擇后，某些害蟲具有了抗胰蛋白酶抑制劑的能力，其分子機(jī)制可能是________________________________________________________________________________________________________（寫出兩點(diǎn)即可）。【答案】(1)調(diào)節(jié)害蟲胰蛋白酶活性，從而使害蟲不能正常消化食物達(dá)到抗蟲的目的(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(3)

TDNA

該方法不適用與單子葉植物(4)PCR、抗原抗體雜交技術(shù)(5)

效果

NaPI

飼喂NaPI轉(zhuǎn)基因的蟲體質(zhì)量較對(duì)照組差，且每株棉鈴數(shù)較對(duì)照組少(6)

定向改變

由于害蟲發(fā)生基因突變后，在胰蛋白酶抑制劑的選擇下，抗性基因頻率逐漸增高，從而提升了其抗胰蛋白酶抑制劑的能力，或胰蛋白酶抑制劑基因發(fā)生突變后不能編碼處胰蛋白酶抑制劑第42講第4課時(shí)生物技術(shù)的安全性與倫理問題學(xué)習(xí)目標(biāo)：①了解轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性；②比較試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒過程；一、自主學(xué)習(xí).知識(shí)梳理1、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性（選擇性必修3P103104）(1)爭(zhēng)論焦點(diǎn)：在_____________________等方面發(fā)生激烈的爭(zhēng)論。(2)正確態(tài)度：理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)要做到建立在_______________________之上；看到人們的觀點(diǎn)受到許多復(fù)雜的__________________等因素的影響；要靠確鑿的證據(jù)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬤M(jìn)行思考和辯論。(3)我國方針：研究上要________，堅(jiān)持自主創(chuàng)新；推廣上要________，做到確保安全；管理上要________，堅(jiān)持依法監(jiān)管。2、關(guān)注生殖性克隆人（選擇性必修3P106109）(1)生殖性克隆和治療性克?、偕承钥寺。菏侵竿ㄟ^克隆技術(shù)產(chǎn)生___________________。②治療性克隆是指利用克隆技術(shù)產(chǎn)生特定的__________________，用它們來修復(fù)或替代受損的___________________，從而達(dá)到治療疾病的目的。(2)我國禁止生殖性克隆人的“四不”原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)。(3)警惕用__________和____________________等新技術(shù)研究生殖性克隆人。3、禁止生物武器（選擇性必修3P111113）(1)生物武器①種類：病菌類、病毒類和____________類等。②特點(diǎn)：______________________________。③散布途徑：直接或者通過食物、生活必需品和帶菌昆蟲等散布。(2)禁止生物武器我國主張________________________生物武器等各類大規(guī)模殺傷性武器。轉(zhuǎn)基因食品的安全性完備的相關(guān)科學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)政治、經(jīng)濟(jì)和文化大膽慎重嚴(yán)格獨(dú)立生存的新個(gè)體細(xì)胞、組織和器官細(xì)胞、組織和器官細(xì)胞研究人類基因組編寫計(jì)劃3、生化毒劑致病能力強(qiáng)，攻擊范圍廣全面禁止和徹底銷毀二、課堂過關(guān).重難點(diǎn)突破1、治療性克隆與生殖性克隆類型項(xiàng)目治療性克隆生殖性克隆區(qū)別目的從胚胎中取出干細(xì)胞用于醫(yī)學(xué)研究和治療用于生育，獲得人的復(fù)制品水平細(xì)胞水平個(gè)體水平聯(lián)系都屬于無性生殖；產(chǎn)生新個(gè)體或新組織，遺傳信息不變2、試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒的比較類型試管嬰兒設(shè)計(jì)試管嬰兒技術(shù)手段不需進(jìn)行________胚胎移植前需進(jìn)行________實(shí)踐應(yīng)用解決問題用于等疾病的治療聯(lián)系二者都是體外受精，經(jīng)體外，再進(jìn)行_______

，在生殖方式上都為________遺傳診斷遺傳診斷不孕不育白血病、貧血病早期胚胎發(fā)育胚胎移植有性生殖三、考向預(yù)測(cè).高考模擬2022·山西·統(tǒng)考二模）試管嬰兒技術(shù)的出現(xiàn)，為難以自然受孕的家庭帶來了希望，該技術(shù)流程示意圖如圖，回答下列問題：(1)體外受精對(duì)精子進(jìn)行獲能處理后，精子入卵的時(shí)期是圖中數(shù)字______________，受精作用完成的標(biāo)志是在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙觀察到______________個(gè)極體。若植入子宮前需要提前確定胎兒的性別，需要取______________的細(xì)胞進(jìn)行DNA鑒定以確定性別。(2)完成受精作用時(shí)，為了避免多精入卵的兩道防線是______________和卵細(xì)胞膜反應(yīng)，在受精卵形成早期胚胎的細(xì)胞培養(yǎng)液中需提供95%的空氣和5%CO2，其中CO2的作用是______________。(3)胚胎工程在良種奶牛繁育中具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)可以充分發(fā)揮______________（填性別）優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛能，在此應(yīng)用中需要用到胚胎移植技術(shù)，即將雌性動(dòng)物體內(nèi)的早期胚胎移