高考生物沖刺：《基因工程》附歷年高考真題卷及答案

高考總復習基因工程專題

【考綱要求】

1.總結基因工程所需的三種基本工具的特點及作用。

2.概述基因工程基本操作程序的四個步驟。

3.簡述蛋白質(zhì)工程的原理及過程。

【考點梳理】

考點一、基因工程的概念

基因工程：也叫基因拼接技術或DNA重組技術，指按照人們的意愿，把一種

生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另外一種生物的細胞中，定

向改造生物遺傳性狀的過程。

基因工程是生物工程中的核心技術，它與其他生物技術的關系如下:

考點二、基因工程的三種基本工具

1.限制性核酸內(nèi)切酶一一基因的剪刀

在生物體內(nèi)有一類酶，它們能將外來的DNA切斷，但對自己的DNA沒有損害

作用。由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶，簡

稱限制酶。

(1)來源：主要來自于原核生物一一細菌

(2)特點——專一性

①含義：限制酶的專一性是指其可識別雙鏈DNA分子的某種特定核昔酸序列，

并在特定部位對DNA分子進行切割。

②意義：使限制酶可準確切割的所需的目的基因。

(3)作用部位：限制酶的作用部位為脫氧核甘酸之間的磷酸二酯鍵，即下圖①

位置所示的化學鍵。②位置所示的化學鍵也是磷酸二酯鍵，但位于一個脫氧核普

酸內(nèi)部，不是限制酶的作用部位。

(4)產(chǎn)生末端的類型及特點:

①類型：限制酶在對DNA雙鏈進行切割時，按照切割的方式，可以分為錯位切

和平切兩種，可產(chǎn)生兩種末端：黏性末端、平末端。

黏性末端，如下圖:

1

GAATTCGAATTC

EcoRiA

(WG-A之MgCTTAAGCT1AAG

▲

I

錯位切是在兩條鏈的不同部位進行切割，之間相隔幾個核甘酸，切開后形成的

兩個末端有一截為單鏈，這樣的末端可通過其單鏈上堿基的互補配對相互連接，

故稱為黏性末端。

平末端，如下圖:

CCC：GGGCCCGGG

Snal:

彳GGG?CCCGGGCCC

中軸妙平末端

平切是在兩條鏈的相同部位進行切割，形成兩個無黏性末端的平口，稱平末端。

②特點：同一限制酶切割DNA雙鏈形成的末端相同，且為黏性末端時，可通

過堿基互補配對相連接。

如上面的EcoRI限制酶，切割所得52的末端均為：（右邊的末端“向

左翻轉，再向上翻轉”后可看出其實它與左邊的末端是相同的），且它們之間可

通過堿基互補配對相連接。

這與限制酶識別的序列具有回文性有關：

限制酶識別的DNA序列具有回文性，又稱為回文序列，即分別從不同方向讀取

兩條鏈上的堿基序列時，讀取的1鏈）RI限制酶識別的序列便如此：

CTT;AAG2鏈

（該序列中，1鏈與2鏈從不同方向讀取時堿基序列相同：

1鏈從左往右讀是GAATTC；2鏈從右往左讀也是GAATTC,

這樣識別GAATTC序列的限制酶便可將該DNA的兩條鏈均切斷，

切割所得的末端均相同，且可通過堿基互補配對相連接。）

2.基因工程中的運載體

（1）運載體的種類：質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒

運載體的化學本質(zhì)為DNA,可以與目的基因（DNA片段）連接，最常用的運載

體為質(zhì)粒。

質(zhì)粒主要存在于細菌細胞質(zhì)，酵母菌中也有，它是一種相對分子質(zhì)量較小、

獨立于擬核或染色體DNA之外的環(huán)狀DNAo質(zhì)粒能通過細菌間的接合由一個細菌

向另一個細菌轉移，可以獨立復制，也可整合到染色體DNA中，隨著染色體DNA

的復制而復制。

(2)基因工程對運載體的要求

基因操作過程中使用運載體有兩個目的：一是用它作為運載工具，將目的基

因轉移到宿主細胞中去；二是利用它在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量的復制；

三是使目的基因可成功表達。這就要求運載體具有以下特點:

特點目的

①需有啟動子和終

使目的基因可成功表達

止子

使運載體具備自我復制的能力，或整合到受體DNA上后可

②具有復制原點隨受體DNA的復制而復制，從而使其上的目的基因也跟著

復制

以便對成功導入目的基因的受體細胞進行篩選

③帶有標記基因，

例：大腸桿菌的PBR322質(zhì)粒攜帶的氨苦青霉素抗性基因

一般為抗生素抗性

和四環(huán)素抗性基因，

基因

可以作為篩選的標記基因，將受體細胞置于含氨葦青霉素

或四環(huán)素的環(huán)境中

去培養(yǎng)，存活下來的細胞便可能為含有運載體及目的基

因的細胞。

以便目的基因可以插入到載體上去

注意：

①這些供目的基因插入的限制酶的切點所處的位置，必須

在我們需要的基因片段（如前3點提到的運載體上需有的

啟動子、終止子、復制原點、標記基因）之外，這樣才不

④運載體必需有一

至于使它們因目的基因的插入而失活。

個或多個限制酶的

②切割運載體與提取目的基因所用的限制酶應相同，這樣

切割位點

運載體和目的基因便會有相同黏性末端，有利于它們的連

接。

③雙酶切法：切割運載體與目的基因所用的限制酶應為相

同的兩種酶，這樣可以防止運載體與目的基因發(fā)生自身環(huán)

化現(xiàn)象或任意連接。

要點詮釋:

①運載體需具有以上特點，重要目的之一是使目的基因與之結合后，可成

功表達，所以運載體與目的基因結合后形成的重組DNA分子也稱為“基因表達載

體”。其組成包括目的基因、標記基因、啟動子、終止子、復制原點等，如下

圖:

②實際上自然存在的質(zhì)粒DNA分子并不完全具備我們要求的條件，都要進行

人工改造后才能用于基因工程操作?，F(xiàn)在所使用的質(zhì)粒載體幾乎都是經(jīng)過改建

的。

3.DNA連接酶——基因的針線

(1)類型：TDNA連接酶(來自噬菌體)、E.coliDNA連接酶(來自大腸桿菌)

噬菌體T,DNA連接酶可連接黏性末端或平末端，而大腸桿菌DNA連接酶只能連

接黏性末端。

(2)DNA連接酶、DNA聚合酶、限制酶的比較:

是否參與基因

酶的種類作用應用相同點

工程

用于基因表達①化學本質(zhì)

連接DNA片段，在兩

DNA連接載體的構建，都是蛋白質(zhì)。

個DNA片段之間形成參與

酸使目的基因與②均屬于酶，

磷酸二酯鍵

運載體連接具有酶的基

限制酶使特定部位的磷酸二用于提取目的參與本屬性和特

酯鍵斷裂基因和切割載點。

體

將單個脫氧核甘酸加

DNA聚合到已有的核酸片段的用于DNA復制過

不參與

3,末端的羥基上，形程

成磷酸二酯鍵

考點四、基因工程的步驟

基本操作步驟為：提取目的基因一目的基因與運載體結合f將目的基因導人受

體細胞一目的基因的檢測與表達

1、提取目的基因

目的基因可直接從目的基因供體中提取，但常用的方法為以下3種：

（1）從基因文庫獲取基因

①基因文庫的概念：用重組DNA技術將某種生物細胞的總DNA或染色體的所

有片段隨機連接到基因載體上，然后轉移到適當?shù)乃拗骷毎?。通過細胞增殖而

構成各個片段（基因）的無性繁殖系（克?。?，這一組克隆的總體就被稱為某種

生物的基因文庫。

②基因文庫的種類：可以分為基因組文庫和cDNA文庫（部分基因文庫）?；?/p>

因組文庫可包含一種生物的所有基因，而cDNA文庫只包含了一種生物的部分基

因。

補充卻識，了解即可。:

基因工程是在DNA上進行的分子水平的設計和施工，操作對象是基因，最終需要使目的基因在被改造的生物中表達,

使被改造的生物具有人們所希望的性狀。

一、真核生物的cDNA文庫中的目的基因是根據(jù)mRNA反轉錄獲得的，不含有啟動子、內(nèi)含子序列等，而基因組文庫

中的目的基因是直接從生物中得來的，含有啟動子、內(nèi)含子序列等。

二、基因真核生物與原核生物的基因有以下區(qū)別：

1.原核生物的基因組成：原核生物基因分為編碼區(qū)、非編碼區(qū)，如下圖：

編碼區(qū)與非編碼區(qū)的定義：

編碼區(qū)指基因上能轉錄為相應的信使RNA,進而指導蛋白質(zhì)的合成的部分，即能夠編碼蛋白質(zhì)的部分。

非編碼區(qū)則相反，不能編碼蛋白質(zhì)，但是其對遺傳信息的表達必不可少，其上有調(diào)控遺傳信息表達的核甘酸序

列，如啟動子和終止子。

編碼區(qū)與非編碼區(qū)的位置：

非編碼區(qū)位于編碼區(qū)的上游及下游。在調(diào)控遺傳信息表達的核音酸序列中最重要的是位于編碼區(qū)上游的RNA聚合

酶結合位點。RNA聚合酶催化DNA轉錄為RNA,能識別調(diào)控序列中的結合位點，并與其結合。

2.真核生物的基因組成：真核細胞的基因也由編碼區(qū)、非編碼區(qū)組成，但比原核細胞的基因復雜些，如下圖：

非臺臼區(qū)

示內(nèi)令子

其核生物的基因結核T

真核細胞基因在非編碼區(qū)上，同樣有具調(diào)控作用的啟動子和終止子，與原核細胞基因的不同之處在編碼區(qū)，其編

碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的，被不能編碼蛋白質(zhì)的序列（編碼區(qū)上能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子，不能編碼蛋白質(zhì)

(2)PCR技術擴增目的基因

PCR是聚合酶鏈式反應，它模擬DNA聚合酶在生物體內(nèi)的催化作用，在體外進

行特異DNA序列的聚合及擴增。它包括3個基本步驟，如下圖：

91鐘lDNAMK

①變性：雙鏈DNA片段在94℃下解聚為單鏈;

②復性（退火）：兩種引物在適當溫度（50℃左右）下，與模板DNA的目的

序列通過堿基互補配對形成氫鍵，而結合;

③延伸：溫度為熱穩(wěn)定DNA聚合酶的最適溫度（72℃）,在模板DNA、引物、

dNTP（提供原料：四種脫氧核甘酸）、適宜緩沖液（Mg2+）構成反應混合物中，在

熱穩(wěn)定DNA聚合酶的催化下，對一對引物（引物1、引物2）所界定的DNA片段進

行擴增。

要點詮釋：

①PCR技術擴增DNA片段是通過上述三步反應的不斷循環(huán)完成的。由于每一循

環(huán)所產(chǎn)生的DNA片段均能成為下一次循環(huán)的模板,故PCR產(chǎn)物是以指數(shù)方式增加,

理論上每一輪循環(huán)可使DNA數(shù)量增加一倍。如經(jīng)過20個循環(huán)后，特定DNA片段

的數(shù)量在理論上可增加約IO,倍，從而實現(xiàn)了體外DNA分子的大量迅速擴增。

②在開始幾個循環(huán)中含有長短不一的產(chǎn)物，但在以后的循環(huán)直至最終產(chǎn)物均

是以兩個引物界定的DNA片段為主。圖示如下:

第3個循環(huán)

開始出現(xiàn)

兩條脫氧

核甘酸鏈

等長的DNA

片段(兩個

A5I4S1

引物界定

長度的DNA

片段)

*三壞

(3)人工合成目的基因

化學合成法：基因比較小，且核甘酸序列可知時，可用化學方法來人工合成。

反轉錄酶法：

經(jīng)反向轉錄酶的作用，以mRNA為模板獲得與mRNA順序互補的DNA單鏈，然

后再復制形成雙鏈DNA(cDNA)。反轉錄操作步驟如下：

即瘠印的工單鏈.冬

2、目的基因與運載體結合(基因表達載體的構建)：

(1)所需酶:

限制酶：對目的基因和運載體進行切割。

DNA連接酶：連接目的基因與運載體。

3、目的基因導入受體細胞:

(1)大腸桿菌是應用廣泛的受體細胞。因為其為單細胞、繁殖快、易培養(yǎng)、

遺傳物質(zhì)相對較少;

(2)不同受體細胞的轉基因方法:

細胞種類植物細胞動物細胞微生物細胞

農(nóng)桿菌轉化法(雙子葉植物、

裸子植物)

常用方法顯微注射法CaCk處理法

基因槍法(單子葉植物)、

花粉管通道法

受體細胞體細胞受精卵原核細胞

目的基因表

達載體提純Ga?,處理細胞f

農(nóng)桿菌轉化法：

一取卵(受精感受態(tài)細胞f重

目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA

卵)一顯微注組表達載體與感

轉化過程上一農(nóng)桿菌一導入植物細胞一

射f受精卵受態(tài)細胞混合一

整合到受體細胞的染色體DNA

發(fā)育一獲得感受態(tài)細胞吸收

上f表達

具有新性狀DNA分子

的動物

4、目的基因的檢測和表達

檢測方法(1)檢測目的基因是否存在：DNA分子雜分子水平檢測

交

(2)檢測是否轉錄出mRNA：DNA-RNA分子雜

交

(3)檢測是否翻譯成蛋白質(zhì)：抗原-抗體雜

交

目的基因是否表達

(1)抗病抗蟲接種實驗個體水平檢測

(2)對基因產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的功能進行比較

考點五、基因工程的應用及基因工程的安全性

1.基因工程的應用

(1)基因工程與生產(chǎn)

①醫(yī)藥生產(chǎn)：利用基因工程菌等生產(chǎn)的藥物有：人生長激素，干擾素等60

余種。

②基因工程育種：將蘇云金桿菌的毒蛋白基因轉移到棉花體內(nèi)育出抗蟲棉，

培育高蛋白含量的馬鈴

薯和玉米、能產(chǎn)生大豆蛋白的水稻、耐儲藏的西紅柿、發(fā)光的煙草等。

(2)基因工程與健康

①基因診斷：目前能夠進行基因診斷的遺傳病有數(shù)十種，苯丙酮尿癥是其

中之一。

②基因治療

(3)基因工程與環(huán)境

①轉入抗蟲基因的作物，可以減少使用農(nóng)藥。

②科學家創(chuàng)造出多種“超級菌”，有的能分解污染陸地和海洋的石油，有

的能“吞噬”汞，有的能降解農(nóng)藥DDT。

③研究和培育能分解纖維素和木質(zhì)素的細菌，以便利用稻草、木屑、植物

秸稈、食物下腳料等生產(chǎn)酒精，改變能源結構；

④培育能夠處理工業(yè)廢水、廢氣和廢渣的細菌，以便從三廢中回收貴重金

屬和有毒物質(zhì)，變廢為寶。

2.基因工程的安全性

(1)轉基因食品安全問題

①可能含有已知或未知的毒素，對人體產(chǎn)生毒害作用。

②可能含有已知或未知的過敏源，引起人體的過敏反應。

③食品某些營養(yǎng)成分或營養(yǎng)質(zhì)量可能產(chǎn)生變化，使人體出現(xiàn)某種病癥。

(2)環(huán)境安全-----影響生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能

①轉基因植物演變成農(nóng)田雜草(超級優(yōu)勢物種)可能影響食物鏈和食物網(wǎng)

的穩(wěn)定

②基因漂流到近緣野生種的可能性

③轉基因植物分泌物可能對環(huán)境造成影響

考點六、蛋白質(zhì)工程

1、蛋白質(zhì)工程的崛起的緣由

基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)工程是可生產(chǎn)

符合人們生活需要且自然界尚不存在的蛋白質(zhì)。

2、蛋白質(zhì)工程的概念

以蛋白質(zhì)分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基

因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和

生活的需求。

3、蛋白質(zhì)工程的基本原理

蛋白質(zhì)工程的目標一一根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結構進

行分子設計。

基本途徑一一從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)一設計預期的蛋白質(zhì)結構一

推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核甘酸序列（基因）。其流程圖如下：

蛋白質(zhì)工程

?―預期功能

—?生物功能

中心法則

表示天然蛋白質(zhì)合成過程

表示蛋白質(zhì)工程流程圖

要點詮釋：

（1）蛋白質(zhì)工程中，目的基因的獲取只能用人工合成的方法。

（2）由于密碼子具有“簡并性”，故由某種特定氨基酸序列所推測出的脫氧核

甘酸序列可有多種，即推測所得的基因可有多種。

4、蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較

項目蛋白質(zhì)工程基因工程

過預期蛋白質(zhì)功能一設計蛋白質(zhì)獲取目的基因一構建重組載體

程結構一推測氨基酸序列一推測一導入受體細胞一目的基因的

脫氧核甘酸序列f合成DNA一表達與鑒定

區(qū)表達出蛋白質(zhì)

別實定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白定向改造生物的遺傳特性，以獲

質(zhì)質(zhì)得人類所需的生物類型或生物

產(chǎn)品（基因的異體表達）

結生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)

果

蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工

聯(lián).系程。因為對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過基因

修飾或基因合成實現(xiàn)

【典型例題】

類型一、基因工程的工具及操作步驟

例1.下列敘述符合基因工程概念的是（）

A.B淋巴細胞與腫瘤細胞融合，雜交瘤細胞中含有B淋巴細胞中的抗體基

因

B.將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的

菌株

C.用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生改變，通過篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌

株

D.自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上

【答案】B

【解析】A項為動物細胞工程中的細胞融合技術，C為誘變育種，D非人為操

作，只有B為基因工程，獲得了能產(chǎn)生干擾素的工程菌。

【點評】本題較簡單，主要考查對基因工程、細胞工程，及育種方式等概念

的理解。

舉一反三：

【高清課堂：基因工程407904典型例題2(獲取目的基因的方法)】

【變式1】在已知某小片段基因堿基序列的情況下，獲得該基因的最佳方法是

()

A.用mRNA為模板逆轉錄合成DNA

B.以4種脫氧核甘酸為原料人工合成

C.將供體DNA片段轉入受體細胞中，再進一步篩選

D.由蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測mRNA

【答案】B

【解析】該基因較小，且序列已知，故最佳方法為人工合成法。

【變式2】對照下圖,有關基因工程的工具酶功能的敘

述，正確的是（

A.切斷a處的酶為限制性內(nèi)切酶B.連接a處的酶為DNA聚合

酶

C.連接b處的酶為DNA連接酶D.作用b處的酶為限制性內(nèi)

切酶

【答案】A

【高清課堂：基因工程407904典型例題6】

例2.請回答基因工程方面的有關問題：

（1）關于基因工程的工具：

①構建重組DNA分子所用的限制性內(nèi)切酶作用于圖1中的處，DNA連

接酶作用于圖1中的處。（填序號）

Q

③④

圖1

②用限制酶EcoRV、Mbol單獨或聯(lián)合切割同一種質(zhì)粒，得到的DNA片段長度

如下圖2(Ikb即1000個堿基對)，請畫出質(zhì)粒上EcoRV、Mbol的切割位點，并標

出酶切位點之間的距離。

(2)利用PCR技術擴增目的基因:

牘性

退火

第一輪循環(huán)《

IIIIIMIIH

引物BWA

HIIIIIIIIn

伸

vn延

n

性

vn變

圖3

①PCR過程需要酶，作用于圖3步驟。

②如果延伸時間設置較長，在第輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核普

酸鏈等長的DNA片段，復制方式為。

圖4

③如圖4所示，箭頭代表子代DNA的延伸方向，我們可以根據(jù)已知DNA序列

復制未知DNA序列，TDNA片段基因序列已知，設計4段TDNA的引物A、B、C、D,

引物的作用是，如果利用PCR技術擴增TDNA片段，我們

可選擇作為引物（填字母）；如果擴增未知基因可選擇作為引物（填

字母）。

④設計引物是PCR技術關鍵步驟之一。某同學設計的兩組引物（只標注了部

分堿基序列）都不合理，兩組引物如下圖5所示，請說明不合理的理由。

f引物】,111111

第1組引物CAGGCT

1引物n<..................................................

AGCCTG

mnigf引物?■1111111111

第2組引物AACTGcAGTT

［引物ir<-----------1????--------------1????------

CGACTGATTA

第1

組?

第2

組

⑤PCR反應體系中含有熱穩(wěn)定DNA聚合酶，下圖6的表達式不能正確反映DNA

聚合酶的功能，這是因為

(3)獲得轉基因植株(圖7)

①在構建重組質(zhì)粒時，應選用圖中限制酶對

進行切割，以保證重組DNA序列的唯一性。

②為篩選出導入了重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌，應在培養(yǎng)基中加

入0

③將轉入抗旱基因的水稻細胞培育成完整的植株需要用

技術，該技術包括圖7中①、②過程。

【答案】

(1)①①處；①處②如下圖：

Mbo\

/2.5kb\

Mbol?矍6kb嵬

質(zhì)粒I

55kb

EcoRV

(2)①耐高溫的DNA聚合酶(Taq)；延伸；②三；半保留復制

③為DNA復制提供起點，因為DNA聚合酶沒有起始復制的功能，只有延伸復

制的功能；

A、C；B、D；

④第1組：引物I和引物II局部發(fā)生堿基互補配對而失效

第2組：引物I的局部堿基互補配對后發(fā)生自身折疊而失效

⑤DNA聚合酶只能使單個脫氧核甘酸連續(xù)結合到引物鏈上

(3)①HindHI和EcoRI；質(zhì)粒和含抗旱基因的DNA片段②氨葦青霉素

③植物組織培養(yǎng)技術；脫分化；再分化

【解析】

(1)①限制酶與DNA連接酶均作用于連接兩個脫氧核昔酸的磷酸二酯鍵；②

由圖可知EcoRV在質(zhì)粒是有1個切割位點、Mbol在質(zhì)粒上有2個切割位點，它們

兩個共同切割質(zhì)?？蓪⒅懈顬?段；

(2)①②PCR技術即DNA的體外復制，也是半保留復制，需要耐高溫的DNA

聚合酶，即Taq酶，在延伸過程中起作用。PCR技術的第3輪開始出現(xiàn)兩條脫氧核

甘酸鏈等長的DNA片段。③④⑤由于DNA聚合酶不能從頭合成DNA子鏈，只能從

引物的3'延伸子鏈，引物可為DNA復制提供起點；DNA聚合酶合成子鏈的方向為5,

一3、所以要擴增TDNA片段，需選擇A、C作為引物，要擴增未知基因則需選擇B、

D作為引物。PCR技術需要一對引物，它們需通過堿基互補配對與模板鏈結合，不

可發(fā)生自身的堿基互補配對，它們之間的也不可發(fā)生堿基互補配對。

(3)構建重組質(zhì)粒時，需要用限制酶切割質(zhì)粒和含目的基因的片段，切割時

不可破壞DNA上有用的部分(如目的基因、標記基因等)，另外還需用雙酶切法，

即用相同的兩種限制酶切割質(zhì)粒和含目的基因的片段，以避免質(zhì)粒和目的基因發(fā)

生自身環(huán)化和任意連接的現(xiàn)象；

【點評】本題考查基因工程的工具及操作過程，綜合性較強。

舉一反三：

【變式1】(2015新課標H)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P),該蛋白質(zhì)是一種

轉運蛋白，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氨酸，改變后的蛋白質(zhì)(P,)不但保留P的功能，而且

具有了酶的催化活性?；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

進行改造。

(2)以P基因序列為基礎，獲得Pi基因的途徑有修飾基因或合成

基因，所獲得的基因表達時是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括

的復制；以及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，其基本途徑是從預期蛋白質(zhì)功能出發(fā),

通過和，進而確定相對應的脫氧核甘酸序列，據(jù)此

獲得基因，再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對蛋白質(zhì)的生物進

行鑒定

【答案】

(1)氨基酸序列(或結構)

(2)PPiDNA和RNA

DNA-RNA、RNA-DNA、RNA一蛋白質(zhì)（或轉錄、逆轉錄、翻譯）

（3）設計蛋白質(zhì)結構

推測氨基酸序列

功能

【解析】（1）蛋白質(zhì)不同的結構，決定不同的功能，所以可以通過改變蛋白質(zhì)的

結構來實現(xiàn)改變功能。

（2）這道題我們可以根據(jù)題意，修飾的是P基因，合成的是P基因。

中心法則的全部內(nèi)容為：DNA和RNA的復制、轉錄、逆轉錄和翻譯過程。

（3）蛋白質(zhì)工程的基本途徑：從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)一設計預期的蛋白

質(zhì)結構一推測應有的氨基酸序列一找到相應的脫氧核甘酸序列。通過

蛋白質(zhì)工程合成的蛋白質(zhì)，還需要進行生物活性的鑒定即功能鑒定，

檢查是否達到人們的需求。

類型二、基因工程的應用及基因工程的安全性

例3.（2015新課標DHIV屬于逆轉錄病毒，是艾滋病的病原體?；卮鹣铝袉栴}:

（1）用基因工程方法制洛HIV的某蛋白（目的蛋白）時，可先提取HIV中

的,以其作為模板，在JI勺作用下合成o獲取該目的蛋

白的基因，構建重組表達載體，隨后導入受體細胞。

（2）從受體細胞中分離純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機體后，刺激機體

產(chǎn)生的可與此蛋白結合的相應分泌蛋白是o該分泌蛋白可用于檢測受試

者血清中的HIV,檢測的原理是o

（3）已知某種菌導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)。弓

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。

【答案】

（1）RNA逆轉錄酶DNA

（2）抗體抗原抗體特異性結合

（3）T

（4）消滅

【解析】（1）提取HIV中的RNA,為了獲得目的基因，以RNA作為模板，

逆轉錄酶的作用下合成DNA獲取該目的基因，構建基因表達載體，導入受體細胞。

（2）從受體細胞中分離純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機體后，會產(chǎn)生抗

體，抗體會和抗原發(fā)生特異性結合。利用抗原一一抗體雜交技術，該分泌蛋白（抗

體）可用于檢測受試者血清中的HIV。

（3）HIV病毒的靶細胞是人體中的T細胞，侵染之后，導致部分T細胞被破壞,

降低了患者免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。

（4）人體的免疫系統(tǒng)有三大功能，防衛(wèi)，監(jiān)控和清除，艾滋患者易發(fā)惡性腫瘤原

因是免疫系統(tǒng)監(jiān)控，清除癌細胞的功能缺陷。

【點評】考查基因工程的原理和技術。

舉一反三：

【變式1】『DNA可能隨機插入植物基因組內(nèi)，導致被插入基因發(fā)生突變。用

此方法誘導擬南芥產(chǎn)生突變體的過程如下：種植野生型擬南芥，待植物形成花蕾

時，將地上部分浸入農(nóng)桿菌（其中的T-DNA上帶有抗除草劑基因）懸浮液中以實

現(xiàn)轉化。在適宜條件下培養(yǎng)，收獲種子（稱為「代）。

A.B.C.D表示能與相應T-DNA健

互樸,長度相等的單UDNA片段.

簫*指示DNA合成方向.

（1）為促進植株側枝發(fā)育以形成更多的花蕾，需要去除，因為后者

產(chǎn)生的會抑制側芽的生長。

（2）為篩選出已轉化的個體，需將「代播種在含的培養(yǎng)基上生

長，成熟后自交，收獲種

子（稱為丁2代）。

（3）為篩選出具有抗鹽性狀的突變體，需將丁2代播種在含的培

養(yǎng)基上，獲得所需個體。

（4）經(jīng)過多代種植獲得能穩(wěn)定遺傳的抗鹽突變體。為確定抗鹽性狀是否由單

基因突變引起，需將該突

變體與植株進行雜交，再自交代后統(tǒng)計性狀分離比。

（5）若上述T-DNA的插入造成了基因功能喪失，從該突變體的表現(xiàn)型可以推

測野生型基因的存在導致植

物的抗鹽性0

【答案】

（1）頂芽；生長素（2）（一定濃度的）除草劑（3）（一定濃度的）

鹽（4）野生型；1

（5）降低

【變式2】下列關于轉基因生物安全性的敘述，錯誤的是（）

A.種植轉基因作物應與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植區(qū)隔離

B.轉基因作物被動物食用后，目的基因會轉入動物體細胞中

C.種植轉基因植物有可能因基因擴散而影響野生植物的遺傳多樣性

D.轉基因植物的目的基因可能轉入根系微生物

【答案】B

【解析】轉基因作用被食用后會被消化分解，目的基因不會轉入動物體細胞。

【變式3】下列關于基因工程應用的敘述，正確的是（）

A.基因治療就是把缺陷基因誘變成正?；?/p>

B.基因診斷的基本原理是DNA分子雜交

C.一種基因探針能檢測水體中的各種病毒

D.原核基因不能用來進行真核生物的遺傳改良

【答案】B

【解析】本題考查基因工程的應用。基因治療是把健康的外源基因導入到有

缺陷基因的細胞中；一種基因探針能檢測相應的某一種特定的病毒；原核基因可

以用來進行真核生物的遺傳改良，例如用蘇云金芽抱桿菌的抗蟲基因改良棉花。

類型三、蛋白質(zhì)工程

例3.關于蛋白質(zhì)工程的說法錯誤的是（）

A.蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)的分子結構，使之更加符合人類的需要

B.蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進行操作，定向改變分子

結構

C.蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子

D.蛋白質(zhì)工程又稱為第二代基因工程

【答案】B

【解析】蛋白質(zhì)工程并非直接對蛋白質(zhì)分子進行操作，從而改變其分子結構,

而是根據(jù)所需要的蛋白質(zhì)先改造基因，然后再利用基因工程的方法使改造后的基

因表達。

【點評】只要清楚蛋白質(zhì)工程的原理，此題便可迎刃而解。

舉一反三：

【變式1】蛋白質(zhì)工程的基本操作程序正確是（）

①蛋白質(zhì)分子結構②DNA合成③mRNA合成④蛋白質(zhì)的預期功能⑤根

據(jù)氨基酸的序列推出脫氧核甘酸的序列

A.①f②f③f④f⑤f①B.⑤f④f③一②f①f②

C.④f①f⑤f②f③f①D.②f③f⑤f①f②一④

【答案】C

【鞏固練習】

一、選擇題（每題僅有一個選項符合題意）

1.基因工程中科學家常采用細菌、酵母菌等微生物作為受體細胞的原因是

（）

A.結構簡單，操作方便B.繁殖速度快

C.遺傳物質(zhì)含量少，易操作D.性狀穩(wěn)定，變異少

2.21世紀被認為是生物學的世紀，目前可以用放射性同位素（如32P）、熒

光分子等標記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被檢測標本上的

遺傳信息。以下與DNA探針有關的敘述中，不正確的是

）

A.DNA探針可用于病毒性肝炎的診斷B.DNA探針可用于遺傳性疾

病的診斷

C.DNA探針可用于改造變異的基因D.DNA探針可用于檢測飲用

水病毒的含量

3.基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的。在基因操作的基本步驟中,

A.人工合成目的基因B.目的基因與運載體結合

C.將目的基因導入受體細胞D.目的基因的檢測和表達

4.下列技術依據(jù)DNA分子雜交原理的是（）

①用DNA分子探針診斷疾?、贐淋巴細胞與骨髓瘤細胞的

雜交

③快速靈敏地檢測飲用水中病毒的含量④目的基因與運載體結合形

成重組DNA分子

A.②③B.①③C.③④D.①④

5.采用基因工程技術將人凝血因子基因導入山羊受精卵，培育出了轉基因羊。

但是，人凝血因子只存在于該轉基因羊的乳汁中。以下有關敘述，正確的是（）

A.人體細胞中凝血因子基因編碼區(qū)的堿基對數(shù)目，必等于凝血因子氨基酸

數(shù)目的3倍

B.可用顯微注射技術將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導入羊的受精

卵

C.在該轉基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺細胞，而不存在于其他體

細胞中

D.人凝血因子基因開始轉錄后，DNA連接酶以DNA分子的一條鏈為模板合

成mRNA

6.用基因工程技術可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列敘述不正確的是（）

A.常用相同的限制性內(nèi)切酶處理的基因和質(zhì)粒

B.DNA連接酶和RNA聚合酶是構建重組質(zhì)粒必需的工具酶

C.可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導入了重組質(zhì)粒

D.導入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達

7.以下關于基因結構中“RNA聚合酶結合位點”的說法錯誤的是（）

A.“RNA聚合酶結合位點”是起始密碼子

B.“RNA聚合酶結合位點”是轉錄RNA時基因與RNA聚合酶的一個結合點

C.“RNA聚合酶結合位點”能夠使酶準確地識別轉錄的起始點并開始轉錄。

D.“RNA聚合酶結合位點”在轉錄mRNA時，起調(diào)控作用。

8.下列關于基因工程的敘述，正確的是（）

A.基因工程經(jīng)常以抗菌素抗性基因為目的基因

B.細菌質(zhì)粒是基因工程常用的運載體

C.通常用一種限制性內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA,用另一種處理運載體

D.為育成抗除草劑的作物新品種，導入抗除草劑基因時只能以受精卵為受

9.有關基因工程的敘述正確的是（）

A.限制酶只在獲取目的基因時才用

B.重組質(zhì)粒的形成是在細胞內(nèi)完成的

C.質(zhì)粒都可以作為運載體

D.蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序可以為合成目的基因提供線索

10.北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個氨基酸的重復序

列，該序列重復次數(shù)越多，抗凍能力越強，下圖是獲取轉基因抗凍番茄植株的過

程示意圖，有關敘述正確的是（）

7mRNA|->jDNA3

A.過程①獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚基因組測序

B.多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達的新基因，不能得到抗凍性增強

的抗凍蛋白

C.過程②構成的重組質(zhì)粒缺乏標記基因，需要轉入農(nóng)桿菌才能進行篩選

D.應用DNA探針技術，可以檢測轉基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及

其完全表達

11.采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基因的作法正確的是（）

①將毒素蛋白注射到棉受精卵中

②將編碼毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中

③將編碼毒素蛋白的DNA序列，與質(zhì)粒重組,導人細菌，用該細菌感染棉

的體細胞，再進行組織培養(yǎng)

④將編碼毒素蛋白的DNA序列，與質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進入受精

卵

A.①②B.②③C.③④D.④①

12.以下有關基因工程的敘述，正確的是（）

A.基因工程是細胞水平上的生物工程B.基因工程的產(chǎn)物對人類都是

有益的

C.基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變D.基因工程育種的優(yōu)點之一

是目的性強

二、非選擇題

1.（2015福建高考）GDNF是一種神經(jīng)營養(yǎng)因子。對損傷的神經(jīng)細胞具有營養(yǎng)和

保護作用。研究人員構建了含GDNF基因的表達載體（如圖1所示），并導入到大

鼠神經(jīng)干細胞中，用于干細胞基因治療的研究。請回答：

①

《6500bp

00036000bp6000bp

重組載體

700bp

f6700bpl

200bp

正向連接

重組載體'

載體急切電泳分析圖譜

76700bpl

注：hp表示堿基對；載體和基因片段上的注：—表示電泳條帶

小箭號示相關限制需的蕉切位點反向連接①、②、③表示電泳泳道

圖I圖2

（1）在分離和培養(yǎng)大鼠神經(jīng)干細胞的過程中，使用胰蛋白酶的目的

是O

（2）構建含GDNF基因的表達載體時，需選擇圖1中的限制酶進

行酶切。

（3）經(jīng)酶切后的載體和GDNF基因進行連接，連接產(chǎn)物經(jīng)篩選得到的載體主要有

三種：單個載體自連、GDNF基因與載體正向連接、GDNF基因與載體反向連接（如

圖1所示）。為鑒定這3種連接方式，選擇Hpal酶和BamHI酶對篩選得到的載體

進行雙酶切，并對酶切后的DNA片段進行電泳分析，結果如圖2所示。圖中第

泳道顯示所鑒定的載體是正向連接的。

（4）將正向連接的表達載體導入神經(jīng)干細胞后，為了檢測GDNF基因是否成功表

達，可用相應的與提取的蛋白質(zhì)雜交。當培養(yǎng)的神經(jīng)干細胞達到一定

的密度時，需進行培養(yǎng)以得到更多數(shù)量的細胞，用于神經(jīng)干細胞移植

治療實驗。

2.(2015江蘇高考)胰島素A、B鏈分別表達法是生產(chǎn)胰島素的方法之一。圖1

是該方法所用的基因表達載體，圖2表示利用大腸桿菌作為工程菌生產(chǎn)人胰島素

的基本流程(融合蛋白A、B分別表示萬-半乳糖甘酶與胰島素A、B鏈融合的蛋白)。

請回答下列問題：

抗性基因

圖1

(1)圖1基因表達載體中沒有標注出來的基本結構是。

(2)圖1中啟動子是酶識別和結合的部位，有了它才能啟動目的基因的

表達；氨葦青霉素抗性基因的作用是。

(3)構建基因表達載體時必需的工具酶有。

(4)半乳糖甘酶與胰島素A鏈或B鏈融合表達，可將胰島素肽鏈上蛋白酶的切

割位點隱藏在內(nèi)部,其意義在于o

(5)澳化氟能切斷肽鏈中甲硫氨酸竣基端的肽鍵，用澳化氟處理相應的融合蛋白能

獲得完整的A鏈或B鏈，且半乳糖甘酶被切成多個肽段，這是因為。

圖2

(6)根據(jù)圖2中胰島素的結構,請推測每個胰島素分子中所含游離氨基的數(shù)量。你

的推測結果是,理由是O

3.（2015上海高考）回答下列有關遺傳信息傳遞與表達的問題。

如圖28A所示，質(zhì)粒pZHZ9上含有X抗生素抗性基因（XD和Y抗生素抗性基

因（YD。其中XR內(nèi)部含有限制酶KasI識別序列，YR內(nèi)部含有限制酶FsekHpalL

Nael、NgoMIV識別序列，五種酶的識別序列如圖28B（▼表示切割位點），且這

些識別序列在整個質(zhì)粒上均僅有一處，目的基因內(nèi)部不存在這些識別序列。

（1）.若要將結構如圖28C所示的目的基因直接插入到YR內(nèi)形成重組質(zhì)粒

pZHZIO,則pZHZ9需用限制酶切開。

（2）.將上述切開的質(zhì)粒溶液與目的基因溶液混合，加入DNA連接酶連接后，進

行大腸桿菌受體細胞導入操作。之后，受體細胞的類型（對兩種抗生素表現(xiàn)出抗

性R或敏感性S）包含（多選）。

A.XR>YRB.XR>Ys

C.Xs>YRD.Xs>Ys

（3）.若用KasI和Fsel聯(lián)合酶切重組質(zhì)粒pZHZ10（只含單個目的基因），則可

能產(chǎn)生的酶切片段數(shù)為—（多選）。

A.1B.2C.3D.4

（4）.動物基因工程通常以受精卵作為受體細胞的根本原因是o

A.受精卵能使目的基因高效表達B.受精卵可發(fā)育成動物個體

C.受精卵基因組更易接受DNA的插入D,受精卵尺寸較大，便于DNA導

入操作

【參考答案與解析】

一、選擇題

1.B

解析：微生物細胞由于繁殖快，產(chǎn)生的子代數(shù)量多，在進行篩選時獲得成功的

幾率高，且可獲得大量的目的基因產(chǎn)物，因此被作為基因工程的受體細胞

2.C

解析：由于DNA探針是利用分子雜交原理，鑒定被檢測標本上的遺傳信息。

因此可用于鑒定病毒性肝炎、遺傳性疾病、飲用水病毒中特定的遺傳信息，但不

能用于改造變異的基因。

3.C

解析：人工合成目的基因及其與運載體的結合都有堿基互補配對，目的基因的

檢測和表達可用DNA分子雜交法，有堿基互補配對；

4.B

解析：B淋巴細胞與骨髓瘤細胞的雜交屬于細胞工程；目的基因與運載體結合

形成重組DNA分子，是基因工程的步驟之一。②④不依據(jù)DNA分子雜交原理。

DNA分子雜交是將DNA分子解旋后形成單鏈，再與被檢測的DNA分子單鏈雜交

形成雙鏈，能夠完全配對的表明兩個DNA分子的遺傳信息相同。基因診斷是用放

射性同位素、熒光分子等標記的DNA做探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被檢

測的遺傳信息，達到檢測疾病的目