第3章基因工程章末總結(jié)課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第3章基因工程章末總結(jié)構(gòu)建·知識(shí)網(wǎng)絡(luò)基因工程基因工程基因工程歸納·專(zhuān)題小結(jié)1．三辨分辨限制酶的種類(lèi)、識(shí)別序列和切割位點(diǎn)。選擇限制酶時(shí)，不能破壞目的基因的結(jié)構(gòu)。在切割目的基因和載體時(shí)，為了便于目的基因和載體連接，一般用同一種限制酶進(jìn)行切割。但是為了防止目的基因與載體的自連接和隨意連接，也可用不同的限制酶進(jìn)行切割。2．三找找出標(biāo)記基因、目的基因及目的基因插入位點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，質(zhì)粒中至少要有一個(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)部還是在標(biāo)記基因之外。基因工程基本操作類(lèi)試題解題技巧3．一析分析目的基因插入質(zhì)粒后是否會(huì)破壞標(biāo)記基因。如果質(zhì)粒中僅有一個(gè)標(biāo)記基因，則目的基因插入后不能破壞標(biāo)記基因；如果質(zhì)粒中有兩個(gè)至多個(gè)標(biāo)記基因，則至少應(yīng)保留一個(gè)完整的標(biāo)記基因。4．判斷目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法對(duì)細(xì)菌來(lái)說(shuō)，一般用含有某種抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)受體菌，如果質(zhì)粒上有兩種抗生素抗性基因，還需判斷用哪一種抗生素來(lái)檢測(cè)。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(guò)程如下圖所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)將抗鹽基因?qū)霟煵菁?xì)胞內(nèi)，使煙草植株產(chǎn)生抗鹽性狀，這種新性狀(變異性狀)的來(lái)源屬于__________。(2)如果將抗鹽基因直接導(dǎo)入煙草細(xì)胞，一般情況下，煙草不會(huì)具有抗鹽特性，原因是抗鹽基因在煙草細(xì)胞中不能__________，也不能____________。(3)在構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，應(yīng)選用________和________兩種酶對(duì)________和____________________進(jìn)行切割，以保證重組DNA序列的唯一性。(4)基因工程中的檢測(cè)篩選是一個(gè)重要的步驟。為篩選出導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌，下圖表示運(yùn)用影印培養(yǎng)法(使一系列培養(yǎng)皿的相同位置上能出現(xiàn)相同菌落的一種接種培養(yǎng)方法)檢測(cè)基因表達(dá)載體是否導(dǎo)入了農(nóng)桿菌。除了含有細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖必需的成分外，培養(yǎng)基A和培養(yǎng)基B分別還含有__________、________。從檢測(cè)篩選的結(jié)果分析，含有目的基因的是________菌落中的細(xì)菌。為了確定抗鹽煙草是否培育成功，既要用______技術(shù)作探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)，又要用____________________________的方法從個(gè)體水平鑒定煙草植株的耐鹽性。(5)將轉(zhuǎn)入抗鹽基因的煙草細(xì)胞培育成完整的植株需要用__________技術(shù)，

愈傷組織經(jīng)__________進(jìn)而形成完整植株，此過(guò)程除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外還必須向培養(yǎng)基中添加________?！敬鸢浮?1)基因重組(2)復(fù)制表達(dá)(合成抗鹽基因的mRNA)(3)SalⅠ

HindⅢ質(zhì)粒含抗鹽基因的DNA(4)氨芐青霉素四環(huán)素4和6

PCR一定濃度的鹽水澆灌煙草植株(將煙草植株移栽到鹽堿地中)(5)植物組織培養(yǎng)細(xì)胞增殖和分化(再分化)植物激素(生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素)【解析】(1)基因工程的原理是基因重組。(2)將抗鹽基因直接導(dǎo)入煙草細(xì)胞，一般情況下，煙草不會(huì)具有抗鹽特性，原因是抗鹽基因在煙草細(xì)胞中不能復(fù)制，也不能表達(dá)，即不能轉(zhuǎn)錄和翻譯成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。(3)用SalⅠ和HindⅢ兩種限制酶對(duì)質(zhì)粒和抗鹽基因進(jìn)行切割時(shí)，可保證重組DNA序列的唯一性，并且不會(huì)破壞抗鹽基因。(4)用SalⅠ和HindⅢ兩種限制酶對(duì)質(zhì)粒進(jìn)行切割時(shí)，會(huì)破壞抗四環(huán)素基因，但不會(huì)破壞抗氨芐青霉素基因，因此導(dǎo)入重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上能生存，但不能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生存，所以培養(yǎng)基A和培養(yǎng)基B分別還含有氨芐青霉素、四環(huán)素，含目的基因的是4和6菌落中的細(xì)菌?？梢杂肞CR技術(shù)檢測(cè)目的基因是否插入了煙草細(xì)胞染色體的DNA上。除了從分子水平上進(jìn)行檢測(cè)，還可以從個(gè)體水平上進(jìn)行檢測(cè)，即用一定濃度的鹽水澆灌煙草植株來(lái)檢測(cè)煙草的耐鹽性。(5)將轉(zhuǎn)入抗鹽基因的煙草細(xì)胞培育成完整的植株需要用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，愈傷組織經(jīng)再分化進(jìn)而形成完整植株，此過(guò)程除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外還必須向培養(yǎng)基中添加相應(yīng)的植物激素。1．構(gòu)建基因表達(dá)載體不可缺少的工具酶是限制酶和DNA連接酶。2．選擇何種限制酶取決于目的基因內(nèi)部是否含有限制酶的識(shí)別序列，以及目的基因兩端和載體上的限制酶的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)。解決此類(lèi)問(wèn)題時(shí)要遵循以下原則：①目的基因內(nèi)部含有某種限制酶的識(shí)別序列，不能選用此種限制酶；②要在目的基因的兩端和載體上切出相同的黏性末端或平末端，以保證目的基因與載體的連接；③至少保證載體上有一個(gè)標(biāo)記基因不被破壞，以便篩選；④要確保目的基因能插入載體的啟動(dòng)子與終止子之間。基因表達(dá)載體的構(gòu)建與限制酶切割片段的判斷3．E.coli

DNA連接酶只能連接雙鏈DNA的黏性末端，而T4DNA連接酶既可連接雙鏈DNA的黏性末端，又可連接平末端。因此，在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)要根據(jù)限制酶切割的結(jié)果來(lái)加以選擇。4．限制酶切割DNA或載體后產(chǎn)生的片段數(shù)或片段長(zhǎng)度：解答此類(lèi)問(wèn)題，首先要認(rèn)真、仔細(xì)審題，明確每一種限制酶的切割位點(diǎn)，確定不同限制酶切割位點(diǎn)間的距離，然后再得出結(jié)論。

2015年，屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素而獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。工業(yè)上一般從黃花蒿植株中提取青蒿素，產(chǎn)量低，價(jià)格高。基因工程及細(xì)胞工程等為培育出高青蒿素含量的黃花蒿提供了思路。科學(xué)家用紫外線處理大量黃花蒿幼苗后，偶然發(fā)現(xiàn)一株高產(chǎn)植株。通過(guò)基因測(cè)序發(fā)現(xiàn)與該高產(chǎn)植株控制青蒿素合成的一種關(guān)鍵酶的基因發(fā)生了突變。(1)提取了高產(chǎn)植株的全部DNA后，要想快速大量獲得該突變基因可以采用PCR技術(shù)，該技術(shù)的原理是____________________。(2)將獲得的突變基因?qū)肫胀S花蒿之前，先構(gòu)建基因表達(dá)載體，圖1、2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ限制酶切割，原因是_____________________________________，為了便于目的基因與載體的連接，可以選用_____________限制酶進(jìn)行切割；為了防止目的基因與載體的自連接和隨意連接，可以選用_____________________________________兩種限制酶進(jìn)行切割。構(gòu)建好的重組質(zhì)粒在其目的基因前要加上特殊的啟動(dòng)子，啟動(dòng)子是____________識(shí)別并結(jié)合的位點(diǎn)。(3)檢測(cè)目的基因是否表達(dá)出相應(yīng)蛋白質(zhì)，應(yīng)采取__________技術(shù)。【答案】(1)DNA半保留復(fù)制(2)SmaⅠ會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因EcoRⅠ

EcoRⅠ限制酶和BamHⅠ限制酶(或EcoRⅠ限制酶和HindⅢ限制酶，BamHⅠ限制酶和HindⅢ限制酶)

RNA聚合酶(3)抗原－抗體雜交【解析】(1)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的原理為DNA半保留復(fù)制，是一項(xiàng)體外擴(kuò)增DNA的技術(shù)。(2)分析圖2可知，目的基因和抗生素抗性基因中含有SmaⅠ限制酶的切割位點(diǎn)，因此若用SmaⅠ切割圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，SmaⅠ會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因。目的基因的兩端和載體上都有EcoRⅠ限制酶的識(shí)別序列，為了便于目的基因和載體的連接，可以用EcoRⅠ限制酶進(jìn)行切割；目的基因兩端和載體上還有BamHⅠ限制酶和HindⅢ限制酶的識(shí)別序列，為了防止目的基因和載體的自連接和隨意連接，可以用EcoRⅠ限制酶和BamHⅠ限制酶，或EcoRⅠ限制酶和HindⅢ限制酶，或BamHⅠ限制酶和HindⅢ限制酶任一組合進(jìn)行切割。構(gòu)建好的重組質(zhì)粒在其目的基因前要加上特殊的啟動(dòng)子，啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合的位點(diǎn)。(3)根據(jù)抗原與抗體能特異性并結(jié)合的特點(diǎn)，檢測(cè)目的基因是否表達(dá)出相應(yīng)蛋白質(zhì)，應(yīng)采取抗原—抗體雜交技術(shù)。名稱(chēng)作用部位作用底物作用結(jié)果限制酶磷酸二酯鍵DNA將DNA分子切成兩個(gè)片段DNA連接酶磷酸二酯鍵DNA片段將兩個(gè)DNA片段連接為一個(gè)DNA分子耐高溫的DNA聚合酶磷酸二酯鍵脫氧核苷酸將單個(gè)脫氧核苷酸依次連接到單鏈末端與DNA有關(guān)的幾種酶名稱(chēng)作用部位作用底物作用結(jié)果DNA酶磷酸二酯鍵DNA將DNA片段水解為單個(gè)脫氧核苷酸解旋酶堿基對(duì)之間的氫鍵DNA將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈，形成兩條長(zhǎng)鏈RNA聚合酶磷酸二酯鍵核糖核苷酸將單個(gè)核糖核苷酸依次連接到單鏈末端為有效地控制瘧疾的傳播，研究人員對(duì)一種特異性地感染蚊子的真菌——平沙綠僵菌進(jìn)行基因改造，讓它產(chǎn)生一種更快地殺死攜帶瘧原蟲(chóng)的蚊子的毒素。基因改造過(guò)程如圖1。回答下列有關(guān)問(wèn)題。(1)下列對(duì)于圖1中基因工程操作有關(guān)的工具及目的對(duì)應(yīng)正確的是________(多選)。選項(xiàng)序號(hào)工具或操作目的A①限制酶獲取毒素基因B①限制酶、連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒C②其他微生物介入重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞D③熒光檢測(cè)篩選含有毒素基因的綠僵菌(2)圖2為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化。

圖2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______________。其中有磷酸二酯鍵形成的過(guò)程是______________。(均填序號(hào))圖2

(3)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)大量繁殖綠僵菌的過(guò)程中，保證培養(yǎng)條件無(wú)菌的操作有______(多選)。A．按營(yíng)養(yǎng)所需配制培養(yǎng)基B．將配制好的培養(yǎng)基置于121℃、高壓下15minC．在超凈工作臺(tái)上接種D．使用灼燒后的接種環(huán)挑取綠僵菌的孢子(4)該基因工程中使用的平沙綠僵菌，天然具有滅蚊效果。圖3為對(duì)照組、野生綠僵菌和轉(zhuǎn)基因綠僵菌環(huán)境下蚊子的存活情況。研究者在導(dǎo)入毒素基因的同時(shí)，也轉(zhuǎn)入了控制該基因表達(dá)的“開(kāi)關(guān)”，使毒素基因只有在蚊子體內(nèi)才能被激活。請(qǐng)從防治效果和安全性?xún)煞矫鎸?duì)該控蚊策略進(jìn)行評(píng)價(jià)：

_____________________________________?！敬鸢浮?1)BCD

(2)①④②③

②④(3)BCD

(4)防治效果：①轉(zhuǎn)基因綠僵菌環(huán)境下，蚊子的存活率下降迅速，防治效果良好；②盡管轉(zhuǎn)基因綠僵菌環(huán)境下蚊子的存活率下降迅速，但后期趨于平緩，接近于野生綠僵菌環(huán)境，防治效果不持久。安全性：①該毒素基因僅在蚊子體內(nèi)表達(dá)，避免了對(duì)自然界中其他生物產(chǎn)生毒害，提高了安全性；②蚊子的數(shù)量大幅下降，可能對(duì)其他生物的生存造成影響【解析】(1)①表示用同一種限制酶切割毒素基因和質(zhì)粒，除了獲取毒素基因外，還用來(lái)獲取與毒素基因具有相同黏性末端的質(zhì)粒，A錯(cuò)誤；①表示用限制酶切割毒素基因和質(zhì)粒，再用DNA連接酶連接毒素基因和質(zhì)粒，構(gòu)建重組質(zhì)粒，B正確；②表示利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞，C正確；③表示通過(guò)熒光檢測(cè)，篩選出含有毒素基因的綠僵菌，D正確。故選BCD。(2)限制酶能夠識(shí)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(gè)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(gè)個(gè)脫氧核苷酸連接起來(lái)，因此作用于④；DNA連接酶能在具有相同堿基末端的兩個(gè)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(kāi)，故作用于③；其中DNA連接酶和DNA聚合酶催化形成磷酸二酯鍵，而限制酶催化磷酸二酯鍵斷裂，解旋酶作用于氫鍵。(3)配制好的培養(yǎng)基需要高壓蒸汽滅菌，因此按營(yíng)養(yǎng)所需配制培養(yǎng)基時(shí)，不需要無(wú)菌條件，A錯(cuò)誤；配制好的培養(yǎng)基置于121℃、高壓下15min，必須保證無(wú)菌操作，B正確；在超凈工作臺(tái)上接種，必須保證無(wú)菌操作，C正確；使用灼燒后的接種環(huán)挑取綠僵菌的孢子，必須保證無(wú)菌操作，D正確。故選BCD。(4)在導(dǎo)入毒素基因的同時(shí)，也轉(zhuǎn)入了控制該基因表達(dá)的“開(kāi)關(guān)”，使毒素基因只有在蚊子體內(nèi)才能被激活。結(jié)合圖3的曲線圖分析可知，從防治效果評(píng)價(jià)：①轉(zhuǎn)基因綠僵菌環(huán)境下，蚊子的存活率下降迅速，防治效果良好；②盡管轉(zhuǎn)基因綠僵菌環(huán)境下蚊子的存活率下降迅速，但后期趨于平緩，接近于野生綠僵菌環(huán)境，防治效果不持久。從安全性評(píng)價(jià)：①該毒素基因僅在蚊子體內(nèi)表達(dá)，避免了對(duì)自然界中其他生物產(chǎn)生毒害，提高了安全性；②蚊子的數(shù)量大幅下降，可能對(duì)其他生物的生存造成影響。電泳圖譜1．原理電泳是利用帶電分子或離子所帶電荷或分子量不同，在電場(chǎng)中移動(dòng)距離(或速度)不同來(lái)達(dá)到分離分子或離子的方法，如等位基因A與a，經(jīng)限制酶切開(kāi)后，由于相關(guān)片段分子量等差異，在電場(chǎng)中移動(dòng)距離不同，從而使兩種基因得以分離。2．實(shí)例對(duì)下面圖1中1～4號(hào)個(gè)體進(jìn)行基因檢測(cè)，將含有該遺傳病基因或正?；虻南嚓P(guān)DNA片段各自用電泳法分離。正常基因顯示一個(gè)條帶，致病基因顯示為另一個(gè)不同的條帶，結(jié)果如下圖2。請(qǐng)據(jù)圖1、圖2分析圖1中5號(hào)及7號(hào)個(gè)體基因電泳條帶應(yīng)為何類(lèi)？圖1

圖2分析如下：(1)先據(jù)圖1推得1～4號(hào)個(gè)體基因型，4號(hào)為aa，則1、2號(hào)均為Aa，3號(hào)為AA或Aa。(2)將1～4號(hào)個(gè)體基因型與圖2的電泳圖譜做對(duì)照發(fā)現(xiàn)只有c編號(hào)的個(gè)體基因電泳帶特別，只有條帶2，無(wú)條帶1，則c所代表的個(gè)體中基因型為“純合子”，即只含一種基因，由此推測(cè)c為圖1中1～4號(hào)中的4號(hào)個(gè)體。進(jìn)一步結(jié)合圖1與圖2可推知a、b、d所代表的個(gè)體既含A又含a(由此確定3號(hào)不可能為AA)。(3)由5、6號(hào)均正常，所生女兒7號(hào)為患者可推知，5號(hào)基因型為Aa，應(yīng)含條帶1、條帶2；7號(hào)個(gè)體基因型為aa，其電泳條帶應(yīng)與c吻合。

(2021·河北卷)我國(guó)科學(xué)家利用栽培稻(H)與野生稻(D)為親本，通過(guò)雜交育種方法并輔以分子檢測(cè)技術(shù)，選育出了L12和L7兩個(gè)水稻新品系。L12的12號(hào)染色體上帶有D的染色體片段(含有耐缺氮基因TD)，L7的7號(hào)染色體上帶有D的染色體片段(含有基因SD)，兩個(gè)品系的其他染色體均來(lái)自H(圖1)。H的12號(hào)和7號(hào)染色體相應(yīng)片段上分別含有基因TH和SH?，F(xiàn)將兩個(gè)品系分別與H雜交，利用分子檢測(cè)技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)一親本及部分F2的TD/TH基因進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)實(shí)驗(yàn)二親本及部分F2的SD/SH基因進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果以帶型表示(圖2)。回答下列問(wèn)題：(1)為建立水稻基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，科學(xué)家完成了水稻________條染色體的DNA測(cè)序。(2)實(shí)驗(yàn)一F2中基因型TDTD對(duì)應(yīng)的是帶型__________。理論上，F(xiàn)2中產(chǎn)生帶型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的個(gè)體數(shù)量比為_(kāi)___________。(3)實(shí)驗(yàn)二F2中產(chǎn)生帶型α、β和γ的個(gè)體數(shù)量分別為12、120和108，表明F2群體的基因型比例偏離__________定律。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)1的雌配子均正常，但部分花粉無(wú)活性。已知只有一種基因型的花粉異常，推測(cè)無(wú)活性的花粉帶有__________(填“SD”或“SH”)基因。(4)以L7和L12為材料，選育同時(shí)帶有來(lái)自D的7號(hào)和12號(hào)染色體片段的純合品系X(圖3)。主要實(shí)驗(yàn)步驟包括：①__________________；②對(duì)最終獲得的所有植株進(jìn)行分子檢測(cè)，同時(shí)具有帶型________的植株即為目的植株。(5)利用X和H雜交得到F1，若F1產(chǎn)生的無(wú)活性花粉所占比例與實(shí)驗(yàn)二結(jié)果相同，雌配子均有活性，則F2中與X基因型相同的個(gè)體所占比例為_(kāi)___________。【答案】(1)12

(2)Ⅲ

1∶2∶1

(3)基因分離SD

(4)①將L7和L12雜交，獲得F1后自交②α和Ⅲ

(5)1/80【解析】分析題意和條帶可知，L12的12號(hào)染色體上含有耐缺氮基因TD，其基因型為T(mén)DTD；L7的7號(hào)染色體上含有基因SD，基因型為SDSD；H的12號(hào)染色體上的基因?yàn)門(mén)H，7號(hào)染色體上的基因?yàn)镾H，基因型為SHSHTHTH；TD與TH，SD與SH的遺傳遵循基因分離和自由組合定律。(1)水稻為雌雄同株的植物，沒(méi)有性染色體和常染色體之分，分析題圖可知，水稻含有12對(duì)同源染色體，即有24條染色體，故對(duì)水稻基因組測(cè)序，需要完成12條染色體的DNA測(cè)序。(2)實(shí)驗(yàn)一是將L12(基因型為T(mén)DTD)與H(基因型為T(mén)HTH)雜交，F(xiàn)1的基因型為T(mén)DTH，F(xiàn)2的基因型分別為T(mén)DTD∶TDTH∶THTH＝1∶2∶1，其中TDTD對(duì)應(yīng)的帶型與親本L12對(duì)應(yīng)的條帶相同，即條帶Ⅲ，理論上，F(xiàn)2中產(chǎn)生帶型Ⅰ∶Ⅱ∶Ⅲ的個(gè)體數(shù)量比為1∶2∶1。(3)實(shí)驗(yàn)二是將L7(基因型為SDSD)與H(基因型為SHSH)雜交，F(xiàn)1的基因型為SDSH，理論上F2的基因型分別為SDSD∶SDSH∶SHSH＝1∶2∶1，其中SDSD對(duì)應(yīng)的是帶型與親本L7對(duì)應(yīng)的條帶相同，即條帶α，SDSH對(duì)應(yīng)條帶為β，SHSH對(duì)應(yīng)條帶為γ，理論上，F(xiàn)2中產(chǎn)生帶型Ⅰ∶Ⅱ∶Ⅲ的個(gè)體數(shù)量比為1∶2∶1。實(shí)際上F2中產(chǎn)生帶型α、β、γ的個(gè)體數(shù)量分別為12、120和108，表明F2群體的基因型比例偏離分離定律；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)1的雌配子均正常，但部分花粉無(wú)活性；已知只有一種基因型的花粉異常，而帶型α，即SDSD的個(gè)體數(shù)量很少，可推測(cè)無(wú)活性的花粉帶有SD基因。(4)已知TD與TH，SD與SH兩對(duì)基因分別位于7號(hào)和12號(hào)染色體上，兩對(duì)等位基因遵循自由組合定律，以L7和L12為材料，選育同時(shí)帶有來(lái)自D的7號(hào)和12號(hào)染色體片段的純合品系X，基因型為SDSDTDTD；同時(shí)考慮兩對(duì)等位基因，可知L7的基因型為SDSDTHTH，L12的基因型為SHSHTDTD，①將L7和L12雜交，獲得F1(SDSHTDTH)后自交，②對(duì)最終獲得的所有植株進(jìn)行分子檢測(cè)，同時(shí)具有帶型α和Ⅲ的植株即為目的植株。典練·素養(yǎng)提升素養(yǎng)解讀：本章主要內(nèi)容是基因工程，通過(guò)學(xué)習(xí)基因工程，認(rèn)識(shí)重組DNA技術(shù)的各種基本工具的特點(diǎn)，探究基因工程的基本操作程序，了解基因工程在農(nóng)牧業(yè)、食品和醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的作用原理。常涉及的核心素養(yǎng)有生命觀念(通過(guò)闡述DNA重組技術(shù)所需的三種工具的作用，建立結(jié)構(gòu)與功能觀)、科學(xué)思維和科學(xué)探究(能結(jié)合轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的培育概述基因工程操作的基本操作程序，嘗試設(shè)計(jì)探究某一轉(zhuǎn)基因生物的研制過(guò)程；闡述蛋白質(zhì)工程的原理和過(guò)程等)、社會(huì)責(zé)任(關(guān)注基因工程在農(nóng)牧業(yè)、食品和醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)的應(yīng)用改善了人類(lèi)生活品質(zhì)等問(wèn)題，關(guān)注蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用，倡導(dǎo)理性客觀的科學(xué)態(tài)度，做科學(xué)文化知識(shí)的傳播者和踐行者)。1．(生命觀念)下列有關(guān)基因工程的敘述，正確的是 (

)A．E.coliDNA連接酶既能連接平末端，又能連接黏性末端B．限制性?xún)?nèi)切核酸酶既能識(shí)別、切割DNA，又能識(shí)別、切割RNAC．載體上的標(biāo)記基因有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞D．細(xì)菌的質(zhì)粒、棉花的核DNA、動(dòng)植物病毒都可作為基因工程中的載體【答案】C【解析】E.coliDNA連接酶只能連接雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端，A錯(cuò)誤；限制性?xún)?nèi)切核酸酶不能識(shí)別、切割RNA，B錯(cuò)誤；載體上的標(biāo)記基因有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞，C正確；棉花的核DNA位于細(xì)胞核內(nèi)的染色體上，不能作為基因工程的載體，D錯(cuò)誤。2．(科學(xué)思維、科學(xué)探究)下圖是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過(guò)程的示意圖(ampr為抗氨芐青霉素基因)，其中①④表示相關(guān)的操作步驟，甲、乙表示相關(guān)結(jié)構(gòu)或細(xì)胞。請(qǐng)據(jù)圖作答(題中四種限制酶切割產(chǎn)生的末端不相同)：(1)在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，可用一種或多種限制酶進(jìn)行切割，為了避免目的基因和載體在酶切后發(fā)生任意連接，在此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選用__________分別對(duì)含魚(yú)抗凍蛋白基因的DNA片段和質(zhì)粒進(jìn)行切割，含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒被切割后產(chǎn)生的DNA片段分別有________、________個(gè)。(2)基因工程的核心步驟是________(填序號(hào))，該步驟的目的是_____________________________________。為了使目的基因正常表達(dá)，其首端必須有啟動(dòng)子，它是________識(shí)別和結(jié)合的部位。若限制酶切出了平末端，要選擇__________(填“E．coliDNA連接酶”或“T4DNA連接酶”)進(jìn)行連接。(3)圖中將魚(yú)抗凍蛋白基因?qū)敕鸭?xì)胞的方法一般為_(kāi)_________。該方法用到的Ti質(zhì)粒中含有________，可以將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞的染色體上。(4)檢測(cè)番茄植株細(xì)胞中魚(yú)抗凍蛋白基因是否成功表達(dá)，分子水平上常采用的方法是____________________?！敬鸢浮?1)PstⅠ、SmaⅠ

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2(2)①使目的基因穩(wěn)定存在并能遺傳下去，使目的基因能夠表達(dá)及發(fā)揮作用RNA聚合酶T4DNA連接酶(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法T－DNA

(4)抗原－抗體雜交【解析】在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，如果目的基因和載體用同一種限制酶切割，獲得的末端相同，可能會(huì)發(fā)生自連現(xiàn)象。為避免目的基因和載體在酶切后發(fā)生任意連接，應(yīng)選用兩種不同的限制酶切割，分析圖中4種酶的切割位點(diǎn)可知，應(yīng)選用PstⅠ和SmaⅠ對(duì)含魚(yú)抗凍蛋白基因的DNA片段、質(zhì)粒進(jìn)行切割，含目的基因的DNA片段被切割后產(chǎn)生4個(gè)DNA片段，質(zhì)粒被切割后產(chǎn)生2個(gè)DNA片段。(2)基因工程的核心步驟是①(基因表達(dá)載體的構(gòu)建)，該步驟的目的是使目的基因穩(wěn)定存在并能遺傳下去，使目的基因能夠表達(dá)及發(fā)揮作用。啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位。若限制酶切出了平末端，應(yīng)選擇T4DNA連接酶進(jìn)行連接。(3)圖中將魚(yú)抗凍蛋白基因?qū)敕鸭?xì)胞的方法一般為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。該方法用到的Ti質(zhì)粒中含有T－DNA，可以將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞的染色體上。(4)檢測(cè)番茄植株細(xì)胞中魚(yú)抗凍蛋白基因是否成功表達(dá)，分子水平上常采用的方法是抗原－抗體雜交。3．(科學(xué)探究)人體內(nèi)的t-PA蛋白能高效降解由纖維蛋白凝聚而成的血栓，但給心?；颊咦⑸浯髣┝炕蚬こ蘴-PA蛋白會(huì)誘發(fā)顱內(nèi)出血。研究證實(shí)，將t-PA蛋白第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，能顯著降低其出血副作用。對(duì)天然t-PA基因進(jìn)行改造，并使其在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，可制造出改良t-PA蛋白。如圖表示相關(guān)的目的基因、載體及限制酶。pCLY11為質(zhì)粒，新霉素為抗生素。(1)制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白的過(guò)程屬于__________工程，是通過(guò)__________基因來(lái)實(shí)現(xiàn)的。(2)據(jù)圖分析，應(yīng)選擇__________酶切開(kāi)pCLY11，才能使其與t-PA改良基因高效連接；neor基因的作用是________________________。(3)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌時(shí)，一般先用________處理大腸桿菌，目的是________________。(4)篩選和鑒定含有重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞，需要在培養(yǎng)液中添加__________，選擇有新霉素抗性的大腸桿菌，同時(shí)還可以根據(jù)mlacZ基因的表達(dá)情況，選擇______色的大腸桿菌。【答案】(1)蛋白質(zhì)改造或合成相關(guān)(2)XmaⅠ和BglⅡ篩選成功導(dǎo)入重組pCLY11的細(xì)菌(3)Ca2+使大腸桿菌處于容易吸收外源DNA的狀態(tài)(4)新霉素白【解析】(1)對(duì)天然t-PA基因進(jìn)行改造，并使其在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，可制造出改良t-PA蛋白，

要達(dá)到上述目的，需要先對(duì)天然的t-PA基因進(jìn)行改造，再采取傳統(tǒng)的基因工程方法表達(dá)該突變基因，可制造出性能優(yōu)異的t-PA突變蛋白，這屬于蛋白質(zhì)工程技術(shù)。(2)由于目的基因的兩端的堿基序列分別是CCGG、CTAG,所以應(yīng)用XmaⅠ和Bgl

Ⅱ兩種限制酶切開(kāi)質(zhì)粒pCLY11，才能實(shí)現(xiàn)目的基因和質(zhì)粒的高效連接，重組質(zhì)粒中neor基因的作用是作為標(biāo)記基因，根據(jù)標(biāo)記基因的作用實(shí)現(xiàn)對(duì)成功導(dǎo)入重組pCLY11的細(xì)菌進(jìn)行篩選。(3)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌時(shí)，一般先用Ca2+處理大腸桿菌，其目的是使大腸桿菌處于容易吸收外源DNA的狀態(tài)，提高轉(zhuǎn)化效率。(4)篩選和鑒定含有重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞，需要在培養(yǎng)液中添加新霉素，因?yàn)閜CLY11質(zhì)粒中含有新霉素抗性基因，能在其上生長(zhǎng)的是具有新霉素抗性的大腸桿菌，對(duì)于有新霉素抗性的大腸桿菌，同時(shí)還可以根據(jù)mlacZ基因的表達(dá)情況，選擇白色菌落的大腸桿菌，這是因?yàn)樵跇?gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)破壞了mlacZ，導(dǎo)致表達(dá)產(chǎn)物使細(xì)胞呈白色，即在加入新霉素的培養(yǎng)基中形成菌落的受體細(xì)胞并非都是目的菌株，需選擇呈白色的菌落，進(jìn)一步培養(yǎng)、

檢測(cè)和鑒定。4．(科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任)糖尿病是危害人類(lèi)健康的嚴(yán)重疾病之一，注射胰島素是目前治療糖尿病最為有效的途徑和手段，如何生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)而不昂貴的人胰島素，是當(dāng)下醫(yī)療界和制藥界急需攻克的科學(xué)難題。下圖為利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過(guò)程示意圖，請(qǐng)回答：(1)在基因表達(dá)載體中，__________的作用是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，并驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。(2