2025版高考生物一輪復(fù)習(xí)1基因工程教案新人教版選修3

PAGE27-基因工程考點(diǎn)一基因工程的工具1.與DNA有關(guān)的四種酶：比較項(xiàng)目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對(duì)間的氫鍵形成產(chǎn)物黏性末端或平末端形成重組DNA分子新的DNA分子形成單鏈DNA2.限制酶：(1)識(shí)別序列的特點(diǎn)：呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱，無(wú)論是奇數(shù)個(gè)堿基還是偶數(shù)個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，如，以中心線為軸，兩側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)稱；以為軸，兩側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)稱。(2)切割后末端的種類(lèi)：3.限制酶和DNA連接酶的作用關(guān)系：(1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。(2)原核生物限制酶不切割自身DNA的緣由是不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。(3)DNA連接酶起作用時(shí)，不須要模板，但DNA聚合酶起作用時(shí)須要模板。4.載體：(1)條件與目的：條件目的穩(wěn)定并能復(fù)制目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴(kuò)大有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)可攜帶多個(gè)或多種外源基因具有特別的標(biāo)記基因便于重組DNA的鑒定和選擇(2)作用。①作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi)。②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?！靖呖季尽炕蚬こ滩僮骰竟ぞ叩奈鍌€(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)在切割目的基因和載體時(shí)一般要求用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。(2)將一個(gè)基因從DNA分子上切割下來(lái)，須要切兩處，同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)黏性末端。(3)不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同，同一個(gè)DNA分子用不同的限制酶切割，產(chǎn)生的黏性末端一般不相同。(4)限制酶切割位點(diǎn)應(yīng)位于標(biāo)記基因之外，不能破壞標(biāo)記基因，以便進(jìn)行檢測(cè)。(5)基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同?；蚬こ讨械妮d體是DNA分子，能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)；膜載體是蛋白質(zhì)，與細(xì)胞膜的通透性有關(guān)?！镜淅?2024·全國(guó)卷Ⅰ)回答下列問(wèn)題：(1)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)。該探討除證明白質(zhì)?？梢宰鳛檩d體外，還證明白____________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。

(2)體外重組的質(zhì)?？赏ㄟ^(guò)Ca2+參加的_________方法導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞；而體外重組的噬菌體DNA通常需與_______________組裝成完整噬菌體后，才能通過(guò)侵染的方法將重組的噬菌體DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞，在細(xì)菌、心肌細(xì)胞、葉肉細(xì)胞中，可作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是_______________。

(3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時(shí)，表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會(huì)被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解，在試驗(yàn)中應(yīng)選用________________的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，在蛋白質(zhì)純化的過(guò)程中應(yīng)添加_____________________的抑制劑。

【解析】(1)體外重組的質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞才能使子代細(xì)胞具有目的基因，故體外重組的質(zhì)粒，必需可以進(jìn)入受體細(xì)胞。目的基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，必需可在原核細(xì)胞中表達(dá)才能使受體細(xì)胞獲得新性狀。(2)外源基因?qū)胛⑸锸荏w細(xì)胞的方法是先用Ca2+處理大腸桿菌，使其成為感受態(tài)細(xì)胞，然后讓重組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在肯定溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞汲取DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過(guò)程。噬菌體屬于特地侵染細(xì)菌的病毒，而心肌細(xì)胞和葉肉細(xì)胞均屬于真核細(xì)胞，故可作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是細(xì)菌。(3)由于大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)含有可以分解目的基因表達(dá)的蛋白質(zhì)的酶，故試驗(yàn)中須要選用蛋白酶缺陷型的大腸桿菌，蛋白質(zhì)純化時(shí)須要抑制蛋白酶的活性。答案：(1)體外重組的質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞；真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá)(2)轉(zhuǎn)化外殼蛋白(或噬菌體蛋白)細(xì)菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶(1)載體上的標(biāo)記基因一般是抗生素抗性基因。受體細(xì)胞應(yīng)沒(méi)有(填“有”或“沒(méi)有”)反抗相關(guān)抗生素的實(shí)力。(2)題中能否把核糖體蛋白基因整合到線粒體DNA或葉綠體DNA上？為什么？提示：不能。假如把核糖體蛋白基因整合到線粒體DNA或葉綠體DNA上，由于細(xì)胞分裂可能導(dǎo)致核糖體蛋白基因丟失，無(wú)法穩(wěn)定遺傳。(2024·全國(guó)卷Ⅲ)圖(a)中的三個(gè)DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別序列與切割位點(diǎn)，圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點(diǎn)是唯一的)。依據(jù)基因工程的有關(guān)學(xué)問(wèn)，回答下列問(wèn)題：(1)經(jīng)BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被_________酶切后的產(chǎn)物連接，理由是____

_____________________________________________。

(2)若某人利用圖(b)所示的表達(dá)載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子，如圖(c)所示。這三種重組子中，不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有_______，不能表達(dá)的緣由是____

____________________________。

(3)DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段連接起來(lái)的酶，常見(jiàn)的有________________和_____________，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是_________。

【解題指南】(1)圖示信息：圖(a)中三種酶的識(shí)別序列，圖(b)中終止子、啟動(dòng)子、圖c中目的基因的插入位置。(2)關(guān)鍵學(xué)問(wèn)：只有兩種限制性核酸內(nèi)切酶剪切時(shí)識(shí)別的序列相同時(shí)，才能被DNA連接酶連接；啟動(dòng)子是啟動(dòng)目的基因轉(zhuǎn)錄的，終止子終止轉(zhuǎn)錄過(guò)程，插入二者之間的目的基因才能正常表達(dá)?！窘馕觥勘绢}主要考查限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用及基因表達(dá)載體的構(gòu)建。(1)BamHⅠ和Sau3AⅠ的共同識(shí)別序列是—GATC—，二者切割形成的黏性末端相同，可以被DNA連接酶連接。(2)在基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子應(yīng)位于目的基因的前端，終止子應(yīng)位于目的基因的后端，這樣目的基因才能順當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)錄并完成翻譯過(guò)程，即順當(dāng)表達(dá)，圖中所示甲、丙均不符。(3)常見(jiàn)的DNA連接酶有T4DNA連接酶和E·coliDNA連接酶，T4DNA連接酶既能連接黏性末端，又能連接平末端。答案：(1)Sau3AⅠ兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端(2)甲和丙甲中目的基因插入在啟動(dòng)子的上游，丙中目的基因插入在終止子的下游，二者的目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄(其他合理答案亦可)(3)E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶T4DNA連接酶限制酶的選擇技巧(1)依據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點(diǎn)確定限制酶的種類(lèi)。①應(yīng)選擇切割位點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ。②不能選擇切割位點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaⅠ。(2)依據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類(lèi)。①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一樣，以確保產(chǎn)生相同的黏性末端。②質(zhì)粒作為載體必需具備標(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SmaⅠ會(huì)破壞標(biāo)記基因；假如所選酶的切割位點(diǎn)不是一個(gè)，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復(fù)制原點(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。③為避開(kāi)目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可運(yùn)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))?！炯庸逃?xùn)練】1.(2024·全國(guó)卷Ⅰ)某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入Ampr或Tetr中會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用BamHⅠ酶切后，與用BamHⅠ酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物干脆轉(zhuǎn)化大腸桿菌，結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉?wèn)題：(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，除滿意上述基本條件外，還需具有啟動(dòng)子和終止子。

(2)假如用含有氨芐青霉素的培育基進(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，其緣由是____________；并且_________和____________________的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其緣由是___________________________________。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，還需運(yùn)用含有_____________的固體培育基。(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(lái)自_________?！窘忸}指南】解答本題的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：(1)理解基因工程中載體的特點(diǎn)。(2)熟識(shí)導(dǎo)入重組質(zhì)粒的微生物的篩選方法。【解析】本題考查基因工程的相關(guān)學(xué)問(wèn)。(1)質(zhì)粒被選為基因工程的載體是因?yàn)椋壕哂幸粋€(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)；具有自我復(fù)制實(shí)力；帶有標(biāo)記基因；對(duì)宿主細(xì)胞無(wú)害。(2)未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞都不能在含有氨芐青霉素的培育基上生長(zhǎng)，故這兩種不行區(qū)分。含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的細(xì)胞在含有氨芐青霉素的培育基上都能生長(zhǎng)，這兩種也不行區(qū)分。因目的基因插入位點(diǎn)在四環(huán)素抗性基因上，四環(huán)素抗性基因被破壞，在獲得的單個(gè)菌落中各挑取少許分別接種到含有四環(huán)素的培育基上，不能生長(zhǎng)的為要篩選的菌落，即含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。(3)噬菌體營(yíng)寄生生活，能利用宿主細(xì)胞內(nèi)的原料和場(chǎng)所進(jìn)行自身DNA的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成。答案：(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培育基上均不生長(zhǎng)含有質(zhì)粒載體含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或含有重組質(zhì)粒)二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培育基上均能生長(zhǎng)四環(huán)素(3)受體細(xì)胞2.利用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因抗凍番茄，該過(guò)程須要用多種限制酶，如圖依次表示EcoRⅠ、SmaⅠ、NaeⅠ三種限制酶的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)，

請(qǐng)回答：(1)上述限制酶在特定位點(diǎn)切割DNA，其實(shí)質(zhì)是斷開(kāi)DNA分子每條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的_________，切割后產(chǎn)生了_________末端。(2)利用EcoRⅠ和NaeⅠ酶切得到某種魚(yú)的抗凍蛋白基因，可與被EcoRⅠ和SamⅠ酶切后的質(zhì)粒連接成重組質(zhì)粒，緣由是____________________________。(3)重組質(zhì)粒導(dǎo)入番茄后，欲檢測(cè)抗凍蛋白基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，需利用_________作探針。(4)利用抗凍蛋白制備出相應(yīng)的_________，然后進(jìn)行抗原—抗體雜交，視察到雜交帶出現(xiàn)，尚不足以確定轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育是否勝利。因此，還應(yīng)將轉(zhuǎn)基因番茄_________，以確定其耐寒實(shí)力是否提高?！窘馕觥?1)限制酶能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，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開(kāi)，產(chǎn)生黏性末端和平末端。(2)EcoRⅠ酶切出黏性末端，SmaⅠ和NaeⅠ酶切出平末端，利用EcoRⅠ和NaeⅠ酶切得到某種魚(yú)的抗凍蛋白基因，可與被EcoRⅠ和SmaⅠ酶切后的質(zhì)粒連接成重組質(zhì)粒，緣由是相同的黏性末端之間可以連接，且不同的平末端之間也可以連接。(3)欲檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，需利用標(biāo)記的含有目的基因的DNA片段作探針，進(jìn)行核酸分子雜交，若出現(xiàn)雜交帶，說(shuō)明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mRNA。(4)利用抗凍蛋白制備出相應(yīng)的抗體，然后進(jìn)行抗原—抗體雜交，視察到雜交帶出現(xiàn)，尚不足以確定轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育是否勝利。因此還應(yīng)進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定，將轉(zhuǎn)基因番茄置于寒冷環(huán)境中培育，以確定其耐寒實(shí)力是否提高。答案：(1)磷酸二酯鍵黏性末端和平(2)相同的黏性末端之間可以連接，且不同的平末端之間也可以連接(3)標(biāo)記的含有目的基因的DNA片段(或“標(biāo)記的抗凍蛋白基因”或“標(biāo)記的含有目的基因的DNA單鏈”)(4)抗體置于寒冷環(huán)境中培育(或進(jìn)行個(gè)體水平檢測(cè)或進(jìn)行抗凍試驗(yàn))

考點(diǎn)二基因工程的基本操作程序1.目的基因的提?。?.基因表達(dá)載體的構(gòu)建：(1)基因表達(dá)載體的組成及作用：(2)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：生物種類(lèi)植物動(dòng)物微生物常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)感受態(tài)細(xì)胞法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上→轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上→表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2+處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表達(dá)載體DNA分子與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞汲取DNA分子4.目的基因的檢測(cè)與鑒定：【高考警示】基因工程操作程序易錯(cuò)點(diǎn)剖析(1)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)目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的：基因表達(dá)須要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入啟動(dòng)子與終止子之間的部位，若目的基因插入啟動(dòng)子內(nèi)部，啟動(dòng)子將失去原功能。(3)啟動(dòng)子≠起始密碼子，終止子≠終止密碼子：?jiǎn)?dòng)子和終止子位于DNA片段上，分別限制轉(zhuǎn)錄過(guò)程的啟動(dòng)和終止；起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別限制翻譯的啟動(dòng)和終止。(4)切割目的基因和載體并非只能用同一種限制酶。假如用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同時(shí)，在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來(lái)?！镜淅?2024·全國(guó)卷Ⅰ)基因工程中可以通過(guò)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以從基因文庫(kù)中獲得。基因文庫(kù)包括___________和_________。

(2)生物體細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制起先時(shí)，解開(kāi)DNA雙鏈的酶是___________。在體外利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí)，使反應(yīng)體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件是_________。上述兩個(gè)解鏈過(guò)程的共同點(diǎn)是破壞了DNA雙鏈分子中的___________。

(3)目前在PCR反應(yīng)中運(yùn)用Taq酶而不運(yùn)用大腸桿菌DNA聚合酶的主要緣由是_____________________。

【解析】(1)基因文庫(kù)包括基因組文庫(kù)和部分基因文庫(kù)(cDNA文庫(kù))，前者包括一種生物的全部基因，后者只包括一種生物的部分基因。(2)體內(nèi)進(jìn)行DNA復(fù)制時(shí)，須要解旋酶和DNA聚合酶，解旋酶可以打開(kāi)雙鏈之間的氫鍵，DNA聚合酶可以催化磷酸二酯鍵的形成。在體外進(jìn)行PCR擴(kuò)增時(shí)，利用高溫變性即加熱至90～95℃，破壞雙鏈之間的氫鍵，使DNA成為單鏈。解旋酶和高溫處理都破壞了DNA雙鏈中堿基對(duì)之間的氫鍵。(3)由于在PCR過(guò)程中，須要不斷地變更溫度，該過(guò)程中涉及較高溫度處理，大腸桿菌DNA聚合酶在高溫處理下會(huì)變性失活，因此PCR過(guò)程中須要用耐高溫的Taq酶催化。答案：(1)基因組文庫(kù)cDNA文庫(kù)(2)解旋酶加熱至90～95℃氫鍵(3)Taq酶熱穩(wěn)定性高，而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會(huì)失活(2024·全國(guó)卷Ⅱ)某種熒光蛋白(GFP)在紫外光或藍(lán)光激發(fā)下會(huì)發(fā)出綠色熒光，這一特性可用于檢測(cè)細(xì)胞中目的基因的表達(dá)。某科研團(tuán)隊(duì)將某種病毒的外殼蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5′末端，獲得了L1-GFP融合基因(簡(jiǎn)稱為甲)，并將其插入質(zhì)粒P0，構(gòu)建了真核表達(dá)載體P1，其部分結(jié)構(gòu)和酶切位點(diǎn)的示意圖如下，圖中E1～E4四種限制酶產(chǎn)生的黏性末端各不相同?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)據(jù)圖推斷，該團(tuán)隊(duì)在將甲插入質(zhì)粒P0時(shí)，運(yùn)用了兩種限制酶，這兩種酶是___________。運(yùn)用這兩種酶進(jìn)行酶切是為了保證_________，也是為了保證_______________。

(2)將P1轉(zhuǎn)入體外培育的牛皮膚細(xì)胞后，若在該細(xì)胞中視察到了綠色熒光，則說(shuō)明L1基因在牛的皮膚細(xì)胞中完成了___________和_____________過(guò)程。

(3)為了獲得含有甲的牛，該團(tuán)隊(duì)須要做的工作包括：將能夠產(chǎn)生綠色熒光細(xì)胞的_______________移入牛的________________中、體外培育、胚胎移植等。

(4)為了檢測(cè)甲是否存在于克隆牛的不同組織細(xì)胞中，某同學(xué)用PCR方法進(jìn)行鑒定，在鑒定時(shí)應(yīng)分別以該牛不同組織細(xì)胞中的_________(填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”)作為PCR模板。

【解析】(1)將甲插入質(zhì)粒P0時(shí)，為了保證甲(L1-GFP融合基因)的完整性，應(yīng)當(dāng)選擇E1和E4兩種酶切割，并且把目的基因插入啟動(dòng)子和終止子之間，從而使其能在受體細(xì)胞中表達(dá)。(2)在牛皮膚細(xì)胞中視察到了綠色熒光表明基因已表達(dá)，而基因的表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過(guò)程。(3)由(4)題意可知，獲得含有L1-GFP融合基因(甲)的牛為克隆牛，須要用核移植技術(shù)，即將能夠產(chǎn)生綠色熒光細(xì)胞的細(xì)胞核移入去核卵母細(xì)胞中。(4)檢測(cè)甲是否存在于牛的不同組織細(xì)胞中，可以采納PCR技術(shù)擴(kuò)增，再用DNA分子雜交技術(shù)來(lái)檢測(cè)，PCR技術(shù)中模板是DNA，并不是RNA。答案：(1)E1和E4甲的完整甲與載體正確連接(2)轉(zhuǎn)錄翻譯(3)細(xì)胞核去核卵母細(xì)胞(4)核DNA“三三一一法”解決基因工程基本操作程序問(wèn)題三辨：辨別限制酶的種類(lèi)、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。三找：找出標(biāo)記基因、目的基因及其插入位點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，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，還是在標(biāo)記基因之外。一析：分析目的基因插入質(zhì)粒后是否破壞了標(biāo)記基因。假如質(zhì)粒中有一個(gè)標(biāo)記基因，插入目的基因后不能破壞標(biāo)記基因；假如質(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)，假如某一標(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。一判：推斷目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法。一般用含有某種抗生素的培育基培育受體菌，假如有兩種抗生素抗性基因，還需推斷用哪一種抗生素來(lái)檢測(cè)?！炯庸逃?xùn)練】1.(2024·全國(guó)卷Ⅰ)真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒(méi)有，原核生物沒(méi)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。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡(jiǎn)稱蛋白A)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(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，其緣由是____________________________________。(2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體，在噬菌體和昆蟲(chóng)病毒兩種載體中，不選用___________________作為載體，其緣由是____________________________。(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)化試驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，也可以說(shuō)是基因工程的先導(dǎo)。假如說(shuō)他們的工作為基因工程理論的建立供應(yīng)了啟示，那么，這一啟示是_____________________。

【解析】本題主要考查了基因工程的相關(guān)學(xué)問(wèn)。(1)人體基因A有內(nèi)含子，將獲得的基因A導(dǎo)入大腸桿菌中，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄得到含有內(nèi)含子的mRNA，因?yàn)榇竽c桿菌沒(méi)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。內(nèi)含子部分對(duì)應(yīng)的mRNA序列阻斷了蛋白A的合成。(2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體，選用昆蟲(chóng)病毒作為載體，不選用噬菌體作載體的緣由是噬菌體的宿主細(xì)胞是細(xì)菌，噬菌體不能侵染家蠶。(3)大腸桿菌是原核生物，原核生物作為受體細(xì)胞，有以下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、繁殖速度快、簡(jiǎn)潔培育等。(4)要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A，最精確的方法是利用蛋白A的抗體，因抗體具有特異性，一種抗體只能與特定的蛋白質(zhì)結(jié)合，可依據(jù)蛋白A抗體的雜交狀況來(lái)推斷是否合成了蛋白A。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)中將一種生物個(gè)體的DNA轉(zhuǎn)移到了另一種生物個(gè)體中，并表達(dá)合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)。答案：(1)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(wú)法表達(dá)出蛋白A(2)噬菌體噬菌體的宿主是細(xì)菌，而不是家蠶(3)繁殖快，簡(jiǎn)潔培育(4)蛋白A的抗體(5)DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體2.(2024·全國(guó)卷Ⅱ)幾丁質(zhì)是很多真菌細(xì)胞壁的重要成分，幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過(guò)基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)，可增加其抗真菌病的實(shí)力?；卮鹣铝袉?wèn)題：(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試驗(yàn)材料，緣由是__________________________。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

__________________________。(3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，須要通過(guò)質(zhì)粒載體而不能干脆將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，緣由是____________________________________(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)抗真菌病的實(shí)力沒(méi)有提高，依據(jù)中心法則分析，其可能的緣由是____________________________________。

【解析】(1)嫩葉相對(duì)于老葉，細(xì)胞壁較薄，較易裂開(kāi)，簡(jiǎn)潔提取幾丁質(zhì)酶的mRNA；由于RNA酶可降解RNA，提取RNA時(shí)，提取液中應(yīng)添加RNA酶抑制劑，以防止所提取的RNA降解。(2)以mRNA為模板、4種脫氧核苷酸為原料，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，mRNA可通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA。(3)目的基因中缺乏表達(dá)所須要的復(fù)制原點(diǎn)、啟動(dòng)子等，而質(zhì)粒載體中含有，為了使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，應(yīng)將目的基因與質(zhì)粒載體形成重組質(zhì)粒，導(dǎo)入受體細(xì)胞。(4)DNA連接酶可將同種限制酶切割產(chǎn)生的末端連接起來(lái)，復(fù)原被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(5)幾丁質(zhì)酶基因整合到植物基因組中，但植物抗真菌病的實(shí)力沒(méi)有提高，說(shuō)明幾丁質(zhì)酶基因在植物細(xì)胞中未表達(dá)。依據(jù)中心法則可知，基因表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過(guò)程，可能是目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯過(guò)程異樣導(dǎo)致目的基因在受體細(xì)胞中未表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致植物抗真菌病的實(shí)力沒(méi)有提高。答案：(1)嫩葉組織細(xì)胞易裂開(kāi)防止RNA降解(2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則可以合成cDNA(3)目的基因無(wú)復(fù)制原點(diǎn)；目的基因無(wú)表達(dá)所需的啟動(dòng)子(4)磷酸二酯鍵(5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異樣3.(2024·全國(guó)卷Ⅲ)編碼蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五個(gè)片段組成，編碼蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段組成，如圖1所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)現(xiàn)要通過(guò)基因工程的方法獲得蛋白乙，若在啟動(dòng)子的下游干脆接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，則所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙，緣由是____________________________。(2)某同學(xué)在用PCR技術(shù)獲得DNA片段B或D的過(guò)程中，在PCR反應(yīng)體系中加入了DNA聚合酶、引物等，還加入了序列甲作為_(kāi)____________，加入了_____________作為合成DNA的原料。

(3)現(xiàn)通過(guò)基因工程方法獲得了甲、乙、丙三種蛋白，要鑒定這三種蛋白是否具有刺激T淋巴細(xì)胞增殖的作用，某同學(xué)做了如下試驗(yàn)：將肯定量的含T淋巴細(xì)胞的培育液平均分成四組，其中三組分別加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一組作為比照，培育并定期檢測(cè)T淋巴細(xì)胞濃度，結(jié)果如圖2。①由圖2可知：當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時(shí)，添加蛋白乙的培育液中T淋巴細(xì)胞濃度不再增加，此時(shí)若要使T淋巴細(xì)胞接著增殖，可采納的方法是____________________________。細(xì)胞培育過(guò)程中，培育箱中通常要維持肯定的CO2濃度，CO2的作用是____。②僅依據(jù)圖1、圖2可知，上述甲、乙、丙三種蛋白中，若缺少_________(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所編碼的肽段，則會(huì)降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果?！窘馕觥?1)編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)轉(zhuǎn)錄后的mRNA無(wú)起始密碼子AUG或GUG，無(wú)法進(jìn)行翻譯，所以不能翻譯出蛋白乙。(2)用PCR技術(shù)獲得DNA片段B或D的過(guò)程中，在PCR反應(yīng)體系中加入序列甲作為模板，加入4種脫氧核苷酸作為合成DNA的原料。(3)①細(xì)胞培育過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)貼壁生長(zhǎng)、接觸抑制現(xiàn)象，可采納胰蛋白酶處理，進(jìn)行傳代培育。細(xì)胞培育過(guò)程中，培育箱中CO2的作用是維持培育液肯定的pH。②依據(jù)圖1、圖2可知，蛋白乙促進(jìn)T淋巴細(xì)胞增殖的效果最好，與編碼蛋白甲和乙的DNA序列相比，編碼蛋白丙的序列缺少C片段，蛋白丙缺少C片段所編碼的肽段，促進(jìn)T淋巴細(xì)胞增殖的效果最差。答案：(1)編碼乙的DNA序列中無(wú)起始密碼子對(duì)應(yīng)的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出的mRNA無(wú)起始密碼子(2)模板脫氧核苷酸(3)①進(jìn)行細(xì)胞傳代培育維持培育液的pH②C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)乳腺生物反應(yīng)器。①優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取等。②操作過(guò)程：獲得目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中→形成早期胚胎→將胚胎移植到母體動(dòng)物子宮內(nèi)→發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物→在雌性個(gè)體中目的基因表達(dá)，從分泌的乳汁中提取所需蛋白質(zhì)。(2)基因工程藥品。①生產(chǎn)方式：利用基因工程培育“工程菌”來(lái)生產(chǎn)藥品。a.“工程菌”：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類(lèi)細(xì)胞株系，如含有人胰島素基因的大腸桿菌菌株、含有抗蟲(chóng)基因的土壤農(nóng)桿菌菌株等。b.用基因工程生產(chǎn)的藥品，從化學(xué)成分上分析都應(yīng)當(dāng)是蛋白質(zhì)類(lèi)。②成果：生產(chǎn)出細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。(3)基因治療與基因診斷：基因治療基因診斷原理基因重組及基因表達(dá)DNA分子雜交方法將正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，以達(dá)到治療疾病的目的制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合分析雜交帶狀況，推斷患者是否出現(xiàn)了基因異樣或攜帶病原體進(jìn)展臨床試驗(yàn)臨床應(yīng)用2.蛋白質(zhì)工程與基因工程：(1)區(qū)分：項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程過(guò)程預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推想應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列獲得目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類(lèi)所需的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類(lèi)所需的生物類(lèi)型或生物產(chǎn)品結(jié)果可生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)(2)聯(lián)系。①蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延長(zhǎng)出來(lái)的其次代基因工程。②基因工程中所利用的某些酶須要通過(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造?！靖呖季尽客黄苹蚬こ虘?yīng)用的五個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理：農(nóng)桿菌在自然條件下易感染雙子葉植物和裸子植物，并將其Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上。(2)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類(lèi)細(xì)胞株系一般稱為“工程菌”，如含有人干擾素基因的酵母菌。而青霉素是由人工誘變后的高產(chǎn)青霉菌產(chǎn)生的，不是通過(guò)基因工程改造的工程菌產(chǎn)生的。(3)用基因工程生產(chǎn)的藥品，從化學(xué)成分上分析都應(yīng)當(dāng)是蛋白質(zhì)類(lèi)。(4)動(dòng)物基因工程的實(shí)施主要是為了改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，不是為了產(chǎn)生體型巨大的個(gè)體。(5)并非全部個(gè)體都可作為乳腺生物反應(yīng)器，制備乳腺生物反應(yīng)器通常是針對(duì)雌性個(gè)體進(jìn)行的操作?！镜淅?2024·全國(guó)卷Ⅱ)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。假如將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，變更后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)從上述資料可知，若要變更蛋白質(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淌，即：____

________________________________。

(3)蛋白質(zhì)工程也被稱為其次代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能動(dòng)身，通過(guò)_________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)，之后還須要對(duì)蛋白質(zhì)的生物_________進(jìn)行鑒定。

【解析】本題考查蛋白質(zhì)工程和中心法則的相關(guān)內(nèi)容。(1)蛋白質(zhì)P1是由蛋白質(zhì)P變更了兩個(gè)氨基酸序列得到的，故若要變更蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對(duì)蛋白質(zhì)的氨基酸序列進(jìn)行改造。(2)P1基因可以在P基因的基礎(chǔ)上經(jīng)修飾改造而成，也可以依據(jù)氨基酸序列用化學(xué)方法合成。中心法則的內(nèi)容為：，包括DNA的復(fù)制，RNA的復(fù)制，遺傳信息由DNA→RNA、由RNA→DNA、由RNA→蛋白質(zhì)五個(gè)過(guò)程。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能動(dòng)身→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推想應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。該基因表達(dá)后得到相應(yīng)蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是否符合我們的設(shè)計(jì)要求，還須要進(jìn)一步對(duì)蛋白質(zhì)的生物功能進(jìn)行檢測(cè)與鑒定。答案：(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(2)PP1DNA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)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推想氨基酸序列功能(1)上題中與P相比，P1結(jié)構(gòu)發(fā)生變更的干脆緣由是肽鏈中氨基酸的種類(lèi)和排列依次發(fā)生了變更。(2)蛋白質(zhì)工程操作的對(duì)象是基因(填“基因”或“蛋白質(zhì)”)，理由是基因限制蛋白質(zhì)的合成，通過(guò)改造基因達(dá)到對(duì)蛋白質(zhì)改造的目的。(2024·海南高考)人的T細(xì)胞可以產(chǎn)生某種具有臨床價(jià)值的蛋白質(zhì)(Y)，該蛋白質(zhì)由一條多肽鏈組成。目前可以利用現(xiàn)代生物技術(shù)生產(chǎn)Y?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)若要獲得Y的基因，可從人的T細(xì)胞中提取_____作為模板，在___________催化下合成cDNA，再利用_____________技術(shù)在體外擴(kuò)增獲得大量Y的基因。

(2)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。若將上述所得Y的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的_______中，得到含目的基因的重組Ti質(zhì)粒，則可用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將該基因?qū)肽撤N植物的葉肉細(xì)胞中。若該葉肉細(xì)胞經(jīng)培育、篩選等得到了能穩(wěn)定表達(dá)Y的愈傷組織，則說(shuō)明Y的基因已經(jīng)____。

(3)自然的Y通常須要在低溫條件下保存。假設(shè)將Y的第6位氨基酸甲變更為氨基酸乙可提高其熱穩(wěn)定性，若要依據(jù)蛋白質(zhì)工程的原理對(duì)Y進(jìn)行改造以提高其熱穩(wěn)定性，詳細(xì)思路是________________________。

【解析】(1)若要獲得Y的基因，可從人的T細(xì)胞中提取mRNA作為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶催化下合成cDNA，再利用PCR技術(shù)在體外擴(kuò)增獲得大量Y的基因。(2)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。若將上述所得Y的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T-DNA中，若該葉肉細(xì)胞經(jīng)培育、篩選等得到了能穩(wěn)定表達(dá)Y的愈傷組織，則說(shuō)明Y的基因已經(jīng)勝利表達(dá)。(3)若要依據(jù)蛋白質(zhì)工程的原理對(duì)Y進(jìn)行改造以提高其熱穩(wěn)定性，詳細(xì)思路是先找到第6位氨基酸中的堿基所在的基因位置，參照密碼子表，將第6位氨基酸甲的堿基替換為氨基酸乙的堿基，就能完成對(duì)自然的Y的改造。答案：(1)mRNA逆轉(zhuǎn)錄酶PCR(2)T-DNA整合到葉肉細(xì)胞染色體DNA上(3)找到第6位氨基酸中的堿基所在的基因位置，參照密碼子表，將第6位氨基酸甲的堿基替換為氨基酸乙的堿基基因工程和蛋白質(zhì)工程的推斷方法(1)從對(duì)基因的操作方法上推斷：假如僅將基因用限制酶從DNA片段中切割下來(lái)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)對(duì)編碼蛋白序列進(jìn)行修飾、加工，或僅對(duì)其調(diào)控序列進(jìn)行加工，則屬于基因工程；假如將目的基因經(jīng)過(guò)了一些實(shí)質(zhì)性的改造，如對(duì)編碼蛋白序列進(jìn)行了堿基替換或增加或去除了某幾個(gè)堿基，則屬于蛋白質(zhì)工程。(2)從目的基因的合成方式上推斷：基因工程和蛋白質(zhì)工程都可以反轉(zhuǎn)錄合成目的基因，或依據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列先合成mRNA，再合成基因。假如合成時(shí)mRNA或氨基酸序列沒(méi)有經(jīng)過(guò)改造，則為基因工程技術(shù)；假如mRNA或氨基酸序列經(jīng)過(guò)了改造，或mRNA或氨基酸序列是依據(jù)蛋白質(zhì)預(yù)期的功能人工設(shè)計(jì)的，則為蛋白質(zhì)工程技術(shù)。(3)從合成的蛋白質(zhì)種類(lèi)上推斷：假如合成的蛋白質(zhì)是自然蛋白質(zhì)，則是基因工程；假如合成的蛋白質(zhì)和自然蛋白質(zhì)有差異，甚至是自然界中所沒(méi)有的，則為蛋白質(zhì)工程?！炯庸逃?xùn)練】1.(2024·天津高考)人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價(jià)值，只能從人血漿中制備。下圖是以基因工程技術(shù)獲得重組HSA(rHSA)的兩條途徑。(1)為獲得HSA基因，首先需采集人的血液，提取_______合成總cDNA，然后以cDNA為模板，采納PCR技術(shù)擴(kuò)增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結(jié)合模板的位置及擴(kuò)增方向，請(qǐng)用箭頭在方框內(nèi)標(biāo)出另一條引物的位置及擴(kuò)增方向。(2)啟動(dòng)子通常具有物種及組織特異性，構(gòu)建在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA的載體，須要選擇的啟動(dòng)子是_______(填寫(xiě)字母，單選)。A.人血細(xì)胞啟動(dòng)子 B.水稻胚乳細(xì)胞啟動(dòng)子C.大腸桿菌啟動(dòng)子 D.農(nóng)桿菌啟動(dòng)子(3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞的過(guò)程中，需添加酚類(lèi)物質(zhì)，其目的是

____________________。(4)人體合成的初始HSA多肽，須要經(jīng)過(guò)膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才能有活性。與途徑Ⅱ相比，選擇途徑Ⅰ獲得rHSA的優(yōu)勢(shì)是____。

(5)為證明rHSA具有醫(yī)用價(jià)值，須確認(rèn)rHSA與_______的生物學(xué)功能一樣?！窘忸}指南】解答本題的關(guān)鍵有三點(diǎn)：(1)駕馭用PCR技術(shù)擴(kuò)增HSA基因的方法，明確引物的作用。(2)理解酚類(lèi)物質(zhì)在農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化過(guò)程中的作用。(3)明確膜系統(tǒng)在蛋白質(zhì)加工過(guò)程中的作用?！窘馕觥勘绢}主要考查基因工程的基本操作步驟和基因工程的應(yīng)用等相關(guān)學(xué)問(wèn)。(1)合成總cDNA須要提取細(xì)胞中的全部mRNA，再通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程獲得。采納PCR技術(shù)擴(kuò)增HSA基因時(shí)，兩條引物分別與每條模板鏈的3′端結(jié)合，擴(kuò)增的方向相反。(2)因?yàn)閱?dòng)子通常具有物種及組織特異性，所以在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA時(shí)，須要選擇水稻胚乳細(xì)胞的啟動(dòng)子。(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞的過(guò)程中，酚類(lèi)物質(zhì)可以吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有利于目的基因的轉(zhuǎn)移。(4)水稻是具有生物膜系統(tǒng)的真核生物，水稻細(xì)胞能對(duì)初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工，而大腸桿菌是原核生物，原核細(xì)胞中沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等具膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器，不能對(duì)初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工。(5)為證明rHSA具有醫(yī)用價(jià)值，須確認(rèn)rHSA與自然的HSA生物學(xué)功能一樣。答案：(1)總RNA(或mRNA)(2)B(3)吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有利于目的基因勝利轉(zhuǎn)化(4)水稻是真核生物，具有膜系統(tǒng)，能對(duì)初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工(5)HSA2.我國(guó)科學(xué)家獨(dú)立研制的輪狀病毒疫苗對(duì)嬰幼兒感染性腹瀉有很好的預(yù)防效果。輪狀病毒是RNA病毒，表面的E蛋白為主要抗原，下面介紹疫苗生產(chǎn)的有關(guān)過(guò)程，回答下列問(wèn)題：(1)用輪狀病毒的抗原E蛋白獲得E基因(目的基因)的過(guò)程須要借助_________工程，構(gòu)建完整的表達(dá)載體必須要含有_________和目的基因等結(jié)構(gòu)。(2)生產(chǎn)疫苗時(shí)可用微生物做受體細(xì)胞，則應(yīng)采納Ca2+處理微生物細(xì)胞，使受體細(xì)胞處于________，從而將表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞；疫苗藥物生產(chǎn)也可用乳腺生物反應(yīng)器，導(dǎo)入目的基因的方法應(yīng)采納_________法。

(3)對(duì)健康嬰幼兒進(jìn)行該傳染病免疫預(yù)防時(shí)，可選用基因工程生產(chǎn)的_________作疫苗。對(duì)該傳染病疑似患者確診時(shí)，可以從疑似患者體內(nèi)分別出病毒，與________比較；或用_________進(jìn)行特異性結(jié)合檢測(cè)?！窘馕觥?1)蛋白質(zhì)工程的基本途徑之一是依據(jù)中心法則逆推以確定目的基因的堿基序列，因此用輪狀病毒的抗原E蛋白獲得E基因(目的基因)的過(guò)程須要借助蛋白質(zhì)工程?；虮磉_(dá)載體的組成包括復(fù)制原點(diǎn)、啟動(dòng)子、目的基因、標(biāo)記基因和終止子等結(jié)構(gòu)。(2)將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞常用感受態(tài)轉(zhuǎn)化法，即用Ca2+處理微生物細(xì)胞，使受體細(xì)胞處于易于汲取四周環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)，從而將表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞；將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞常用顯微注射法。(3)對(duì)健康嬰幼兒進(jìn)行該傳染病免疫預(yù)防時(shí)，可選用基因工程生產(chǎn)的E蛋白作疫苗。對(duì)該傳染病疑似患者確診時(shí)，可以從疑似患者體內(nèi)分別出病毒，與已知病毒進(jìn)行核酸序列比較；或采納抗原—抗體雜交法，即用抗E蛋白的抗體進(jìn)行特異性結(jié)合檢測(cè)。答案：(1)蛋白質(zhì)啟動(dòng)子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)、標(biāo)記基因(2)感受態(tài)顯微注射(3)E蛋白已知病毒進(jìn)行核酸序列抗E蛋白的抗體考點(diǎn)四DNA的粗提取與鑒定1.基本原理：(1)DNA的粗提?。孩僭恚豪肈NA與RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在理化性質(zhì)方面的差異，提取DNA，去除其他成分。②DNA與蛋白質(zhì)在物理、化學(xué)性質(zhì)方面的差異：比較項(xiàng)目DNA蛋白質(zhì)溶解性2mol/LNaCl溶液中溶解析出0.14mol/LNaCl溶液中析出溶解酒精溶液中析出溶解耐受性蛋白酶無(wú)影響水解高溫80℃以上變性不能忍受60～80℃的高溫(2)DNA的鑒定：DNA+二苯胺藍(lán)色。2.主要步驟及留意事項(xiàng)：【高考警示】DNA的粗提取與鑒定的“兩個(gè)”提示(1)提取DNA不能用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞作為試驗(yàn)材料，因?yàn)椴溉閯?dòng)物成熟的紅細(xì)胞無(wú)細(xì)胞核，提取不到DNA。(2)進(jìn)行DNA粗提取與鑒定試驗(yàn)時(shí)，為了防止DNA分子斷裂，應(yīng)當(dāng)加入洗滌劑和食鹽后進(jìn)行輕緩、充分地?cái)嚢韬脱心??！镜淅?2024·鄭州模擬)如圖表示以雞血為試驗(yàn)材料進(jìn)行DNA的粗提取與鑒定的操作程序，請(qǐng)分析回答問(wèn)題。(1)步驟一中，向雞血細(xì)胞液中加入_______并攪拌，可使雞血細(xì)胞裂開(kāi)。

(2)步驟二：過(guò)濾后收集含有DNA的_______。

(3)步驟三、四的操作原理是________________________________________。步驟四通過(guò)向溶液中加入_______調(diào)整NaCl溶液物質(zhì)的量濃度為_(kāi)______mol/L時(shí)，DNA將會(huì)析出，過(guò)濾去除溶液中的雜質(zhì)。

(4)步驟七：向步驟六過(guò)濾后的_______中，加入與濾液等體積的冷卻的____________________________，靜置2～3min，溶液中會(huì)出現(xiàn)_______色絲狀物，這就是粗提取的DNA。

(5)步驟八：DNA遇_______試劑，沸水浴加熱5min，冷卻后，溶液呈_______色。

【解析】(1)步驟一中加入蒸餾水的目的是使紅細(xì)胞裂開(kāi)，釋放出核物質(zhì)。(2)步驟二過(guò)濾后收集含有核物質(zhì)的濾液。(3)由于DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，所以通過(guò)限制NaCl溶液的濃度可以分別溶解DNA和析出DNA，并且對(duì)DNA進(jìn)行提純；步驟四加入蒸餾水的目的是漸漸稀釋NaCl溶液，使其物質(zhì)的量濃度達(dá)到0.14mol/L，這時(shí)DNA在NaCl溶液中溶解度最低，可以析出DNA。(4)DNA不溶于酒精，某些蛋白質(zhì)可以溶于酒精，這樣可以進(jìn)一步提純DNA。(5)鑒定DNA的方法是用二苯胺試劑，在沸水浴加熱條件下，假如變藍(lán)色，證明是DNA。答案：(1)蒸餾水(2)濾液(3)DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，通過(guò)限制NaCl溶液的濃度去除雜質(zhì)蒸餾水0.14(4)濾液體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精白(5)二苯胺藍(lán)(1)上題圖中操作步驟二后過(guò)濾，應(yīng)取濾液，緣由是DNA主要存在于濾液中，黏稠物中主要為裂開(kāi)的細(xì)胞膜等物質(zhì)。(2)上題圖中操作步驟四后過(guò)濾，應(yīng)取黏稠物，緣由是NaCl濃度降低，DNA析出。某生物愛(ài)好小組開(kāi)展DNA粗提取的相關(guān)探究活動(dòng)，詳細(xì)步驟如下：材料處理：稱取簇新的花菜、辣椒和蒜黃各2份，每份10g。剪碎后分成兩組，一組置于20℃、另一組置于-20℃條件下保存24h。DNA的粗提取：第一步：將上述材料分別放入研缽中，各加入15mL研磨液，充分研磨。用兩層紗布過(guò)濾，取濾液備用。其次步：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沿一個(gè)方向攪拌，使絲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溶液溶解上述絲狀物。DNA的檢測(cè)：在上述第三步所用試管中各加入4mL二苯胺試劑，混合勻稱后，置于沸水中加熱5min，待試管冷卻后比較溶液顏色的深淺，結(jié)果如下表：材料保存溫度花菜辣椒蒜黃20℃++++++-20℃+++++++++注：“+”越多表示藍(lán)色越深。分析上述試驗(yàn)過(guò)程，回答下列問(wèn)題：(1)該探究性試驗(yàn)課題的名稱是

__________________________________。

(2)其次步中“緩緩地”攪拌，這是為了削減_____________________。

(3)依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論并分析。①結(jié)論1：與20℃相比，相同試驗(yàn)材料在-20℃條件下保存，DNA的提取量較多。結(jié)論2：

____________________________________________________。

②針對(duì)結(jié)論1，請(qǐng)給出合理的說(shuō)明：

____________________________。

(4)氯仿密度大于水，與水和DNA均不相溶，能使蛋白質(zhì)變性沉淀，且對(duì)DNA影響微小。為了進(jìn)一步提高粗提取時(shí)DNA的純度，依據(jù)氯仿的特性，在第三步的基礎(chǔ)上接著操作的步驟是

____________________________，

然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精溶液使DNA析出?！窘馕觥?1)據(jù)題意，該探究試驗(yàn)的自變量是試驗(yàn)材料的種類(lèi)和保存溫度，因變量是DNA提取量，則該探究性試驗(yàn)課題的名稱是探究不同材料和不同保存溫度對(duì)DNA提取量的影響。(2)攪拌過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生DNA的斷裂，因此該步驟須要“緩緩地”進(jìn)行。(3)①據(jù)表分析不同自變量條件下的因變量狀況，可得結(jié)論2：等質(zhì)量的不同試驗(yàn)材料，在相同的保存溫度下，從蒜黃中提取的DNA量最多。②低溫使相關(guān)酶的活性受到抑制，從而降低了DNA的降解速率，使DNA提取量增多。(4)依據(jù)氯仿的理化性質(zhì)，可將氯仿與提取液充分混合，靜置后吸取上清液，再用體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精使DNA析出，從而純化DNA。答案：(1)探究不同試驗(yàn)材料和不同保存溫度對(duì)DNA提取量的影響(2)DNA斷裂(3)①等質(zhì)量的不同試驗(yàn)材料，在相同的保存溫度下，從蒜黃中提取的DNA量最多②低溫抑制了相關(guān)酶的活性，DNA的降解速率