2013年高考沖刺生物總復(fù)習(xí)課件：21基因工程

1、專題21 基因工程基因工程的誕生 知道各階段的發(fā)現(xiàn)對基因工程的意義 基因工程的原理及技術(shù) 基因工程的原理和其中涉及的各種技術(shù)手段是選修三的高頻考點(diǎn) 基因工程的應(yīng)用 熟知基因工程在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和生物制藥方面的各種應(yīng)用 蛋白質(zhì)工程 熟知蛋白質(zhì)工程的原理及其與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系 基因工程的工具【典例1】(2011浙江高考)將ada(腺苷酸脫氨酶基因)通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯誤的是A.每個大腸桿菌細(xì)胞至少含一個重組質(zhì)粒B.每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)C.每個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)至少插入一個adaD.每個插入的ada至少表達(dá)一個腺苷酸脫氨

2、酶分子【審題視角】解答本題需要明確以下幾點(diǎn)：(1)理解(運(yùn))載體的來源、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。(2)明確限制性核酸內(nèi)切酶的作用?！揪v精析】選C。具體分析如下：選項(xiàng)內(nèi)容分析A項(xiàng)正確每個大腸桿菌細(xì)胞至少含一個重組質(zhì)粒才能表達(dá)出腺苷酸脫氨酶 B項(xiàng)正確要讓目的基因與質(zhì)粒形成重組質(zhì)粒，兩者必須用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割，所以每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn) C項(xiàng)錯誤質(zhì)粒作為(運(yùn))載體的條件之一是有多種限制性核酸內(nèi)切酶的識別位點(diǎn)，但每種限制性核酸內(nèi)切酶只有一個識別位點(diǎn)，只能插入一個目的基因(ada) D項(xiàng)正確ada導(dǎo)入大腸桿菌成功的標(biāo)志是表達(dá)腺苷酸脫氨酶，因此每個插入的ada至少表達(dá)一個腺苷酸脫氨酶

3、分子 【命題人揭秘】命題規(guī)律：基因工程的工具是基因工程部分的重要考點(diǎn)，是理解基因工程的關(guān)鍵點(diǎn)之一。命題角度通常以具體基因與相應(yīng)(運(yùn))載體的結(jié)合和導(dǎo)入受體細(xì)胞的過程作為切入點(diǎn)，全面考查限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和(運(yùn))載體的作用和組成。預(yù)測該考點(diǎn)多結(jié)合具體的生產(chǎn)應(yīng)用與基因工程的具體過程相結(jié)合進(jìn)行考查。備考策略：基因工程的工具是進(jìn)行基因工程操作的必要條件，在復(fù)習(xí)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)：(1)理解限制性核酸內(nèi)切酶的作用特點(diǎn)，能根據(jù)信息寫出限制性核酸內(nèi)切酶切割后形成的末端。(2)理解限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用對象都是磷酸二酯鍵。(3)理解(運(yùn))載體的基本特點(diǎn)以及常用的(運(yùn))載體。 基因工程

4、的操作程序【典例2】(2012福建高考)肺細(xì)胞中的let-7基因表達(dá)減弱，癌基因RAS表達(dá)增強(qiáng)，會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術(shù)將let-7基因?qū)敕伟┘?xì)胞實(shí)現(xiàn)表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如圖1。請回答：(1)進(jìn)行過程時，需用_酶切開載體以插入let-7基因。載體應(yīng)有RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，以驅(qū)動let-7基因轉(zhuǎn)錄，該部位稱為_。(2)進(jìn)行過程時，需用_酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細(xì)胞，以利于傳代培養(yǎng)。(3)研究發(fā)現(xiàn)，let-7基因能影響癌基因RAS的表達(dá)，其影響機(jī)理如圖2。據(jù)圖分析，可從細(xì)胞中提取_進(jìn)行分子雜交，以直接檢測let-7基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細(xì)胞增殖

5、受到抑制，可能是由于細(xì)胞中_(RAS mRNA/RAS蛋白)含量減少引起的?！緦忣}視角】解答本題的關(guān)鍵是：(1)注意目的基因和載體需用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割。(2)注意題干信息“l(fā)et-7基因?qū)敕伟┘?xì)胞實(shí)現(xiàn)表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制”，由此推出肺癌細(xì)胞增殖受到抑制的原因是let-7基因翻譯抑制。【精講精析】(1)基因工程中目的基因和載體需要同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割產(chǎn)生相同的黏性末端，使目的基因與載體結(jié)合，載體中與RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位是啟動子。(2)原代培養(yǎng)產(chǎn)生的細(xì)胞需用胰蛋白酶處理，分散成單個細(xì)胞。(3)檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄需提取受體細(xì)胞中的RNA進(jìn)行分子雜交；由圖2可知

6、 let-7基因翻譯抑制則不能產(chǎn)生RAS蛋白，因此RAS蛋白減少，肺癌細(xì)胞的增殖就受到抑制。答案：(1)限制性核酸內(nèi)切(或限制) 啟動子(2)胰蛋白(3)RNA RAS蛋白【命題人揭秘】命題規(guī)律：基因工程的操作程序是基因工程部分的主要內(nèi)容，其核心是表達(dá)載體的構(gòu)建?；蚬こ淌沁x修3中最重要的考點(diǎn)?？疾闀r，多通過具體實(shí)例全面考查對基因工程操作流程的理解程度。預(yù)測該考點(diǎn)的命題會以基因表達(dá)載體的構(gòu)建為切入點(diǎn)，綜合考查基因工程的操作和應(yīng)用。備考策略：分析近幾年有關(guān)基因工程的操作程序的試題特點(diǎn)，不難看出經(jīng)常以圖形為載體，考查基因工程操作的具體過程和過程中相關(guān)概念的表達(dá)，試題考查內(nèi)容較淺，記憶性的知識較多。

7、復(fù)習(xí)時可從以下四個方面入手：(1)對關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行對比、歸納，便于理解和記憶。如目的基因的導(dǎo)入方法，可采用表格歸納。(2)要熟悉四個步驟中的具體操作方法和目的。(3)準(zhǔn)確把握基因工程中的基本概念，如基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因四部分。(4)多與細(xì)胞工程、胚胎工程進(jìn)行聯(lián)系、對比，便于全面掌握生物工程的操作。 基因工程的概念高考指數(shù):1.(2010新課標(biāo)全國卷)下列敘述符合基因工程概念的是( )A.B(淋巴)細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞融合，雜交瘤細(xì)胞中含有B(淋巴)細(xì)胞中的抗體基因B.將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)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

8、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(xì)菌后其DNA整合到細(xì)菌DNA上【解析】選B。A項(xiàng)屬于動物細(xì)胞工程的內(nèi)容；C項(xiàng)屬于微生物發(fā)酵工程的內(nèi)容;D項(xiàng)自然狀態(tài)下的噬菌體侵染細(xì)菌后的DNA整合，不是人工操作的。 基因工程的工具高考指數(shù):2.(2009浙江高考)下列關(guān)于基因工程的敘述，錯誤的是( )A.目的基因和受體細(xì)胞均可來自動植物或微生物B.限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶C.人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原無生物活性D.載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞和促進(jìn)目的基因的表達(dá)【解析】選D。A項(xiàng)，基因工程中目的基因和受體細(xì)胞均可來自動植物

9、或微生物；B項(xiàng)，常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；C項(xiàng)，人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原無生物活性，只有經(jīng)過一定的處理激活以后，才有生物活性;D項(xiàng)，載體上的抗性基因作為標(biāo)記基因，其作用主要是有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞，不能促進(jìn)目的基因的表達(dá)。【誤區(qū)警示】根據(jù)基因工程原理，胰島素基因可以在體外進(jìn)行基因表達(dá)，合成胰島素，但是不要忽視了胰島素是一種真核生物的分泌蛋白，需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等加工運(yùn)輸，而原核生物大腸桿菌中，缺少蛋白質(zhì)加工運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。3.(2012全國新課標(biāo))根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題：(1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有_和_。(2

10、)質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoR切割后產(chǎn)生的片段如下： AATTCG GCTTAA為使運(yùn)載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點(diǎn)是_。(3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即_DNA連接酶和_DNA連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板_是，產(chǎn)物是_。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用_技術(shù)。(5)基因工程中除質(zhì)粒外，_和_也可作為運(yùn)載體。(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原因是_?！窘忸}指南】解答本題需掌握以下知識：(1)限制性內(nèi)切酶的作用和特點(diǎn)。(2)DNA連接酶的種

11、類。(3)運(yùn)載體的類型。(4)受體細(xì)胞的選擇原理?！窘馕觥?1)當(dāng)限制性內(nèi)切酶在它識別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時，產(chǎn)生的是黏性末端，而當(dāng)限制性內(nèi)切酶在它識別序列的中心軸線處切開時，產(chǎn)生的是平末端。(2)為使運(yùn)載體與目的基因相連，不同的限制性內(nèi)切酶應(yīng)該切出相同的黏性末端。(3)DNA連接酶根據(jù)其來源的不同分為兩類，一類是從大腸桿菌中分離得到的，稱為Ecoli DNA連接酶，另一類是從T4噬菌體中分離出來的，稱為T4 DNA連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄是指以RNA為模板在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成DNA的過程，可以在體外短時間內(nèi)大量擴(kuò)增DNA的技術(shù)叫PCR(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))。(5)基因工程中可

12、以作為運(yùn)載體的除質(zhì)粒外，還有噬菌體的衍生物、動植物病毒等。(6)大腸桿菌細(xì)胞有細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，能阻止質(zhì)粒(外源DNA)等物質(zhì)的進(jìn)入，只能通過Ca2+處理細(xì)胞，使細(xì)胞處于能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)(這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞)才能作為受體細(xì)胞。答案：(1)黏性末端 平末端(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoR切割產(chǎn)生的相同(3)Ecoli T4(4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR(5)噬菌體的衍生物 動植物病毒(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱4.(2012天津高考)生物分子間特異性結(jié)合的性質(zhì)廣泛用于生命科學(xué)研究。以下實(shí)例為體外處理“蛋白質(zhì)-DNA

13、復(fù)合體”獲得DNA片段信息的過程圖。據(jù)圖回答：(1)過程酶作用的部位是_鍵，此過程只發(fā)生在非結(jié)合區(qū)DNA，過程酶作用的部位是_鍵。(2)兩過程利用了酶的_特性。(3)若將得到的DNA片段用于構(gòu)建重組質(zhì)粒，需要將過程的測序結(jié)果與_酶的識別序列進(jìn)行比對，以確定選用何種酶。(4)如果復(fù)合體中的蛋白質(zhì)為RNA聚合酶，則其識別、結(jié)合的DNA序列區(qū)為基因的_。(5)以下研究利用了生物分子間特異性結(jié)合性質(zhì)的有_(多選)。A.分離得到核糖體，用蛋白酶酶解后提取rRNAB.用無水乙醇處理菠菜葉片，提取葉綠體基粒膜上的光合色素C.通過分子雜交手段，用熒光物質(zhì)標(biāo)記的目的基因進(jìn)行染色體基因定位D.將抑制成熟基因?qū)敕?/p>

14、茄，其mRNA與催化成熟酶基因的mRNA互補(bǔ)結(jié)合，終止后者翻譯，延遲果實(shí)成熟【解題指南】解答本題的關(guān)鍵是：(1)明確酶的作用具有專一性。(2)知道無水乙醇提取色素時是將葉綠體中的所有色素提取出來?！窘馕觥?1)DNA酶作用于DNA分子后，若將DNA分子切割成片段，應(yīng)作用于磷酸二酯鍵，蛋白酶作用于蛋白質(zhì)中的肽鍵。(2)酶的作用特點(diǎn)是具有專一性。(3)若用DNA片段構(gòu)建重組質(zhì)粒，需要與限制性核酸內(nèi)切酶切割的識別序列進(jìn)行比對，選用切割后獲得的相同片段所對應(yīng)的限制性核酸內(nèi)切酶進(jìn)行切割。(4)RNA聚合酶特定結(jié)合啟動子中RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)。(5)蛋白酶特定處理蛋白質(zhì)，DNA分子雜交和mRNA與基因的互

15、補(bǔ)都體現(xiàn)了堿基互補(bǔ)配對原則。答案：(1)磷酸二酯 肽(2)專一性(3)限制性核酸內(nèi)切(4)啟動子(或轉(zhuǎn)錄起始區(qū))(5)A、C、D5.(2010江蘇高考)下表中列出了幾種限制酶(限制性核酸內(nèi)切酶)識別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請回答下列問題：(1)一個圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma切割前后，分別含有_個游離的磷酸基團(tuán)。(2)若對圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的Sma酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越_。(3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用Sma切割，原因是_。(4)與只使用EcoR 相比較，使用BamH和Hind 兩種限制酶同時處理質(zhì)粒和外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以

16、防止_。(5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入_酶。(6)重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了_。(7)為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在_的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達(dá)的初步檢測?！窘忸}指南】解答本題的關(guān)鍵是明確以下三點(diǎn)：(1)限制酶識別特定DNA序列、并在特定位點(diǎn)上進(jìn)行切割；(2)DNA連接酶是將切下來的DNA片段拼接成新的DNA分子，不需要模板；(3)載體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)必須具備多個限制酶切割位點(diǎn)、復(fù)制原點(diǎn)、標(biāo)記基因等?！窘馕觥勘绢}考查基因工程中限制酶的作用特點(diǎn)。(1)質(zhì)粒切割前是雙鏈環(huán)狀DNA分子

17、，所有磷酸基團(tuán)參與形成磷酸二酯鍵，故不含游離的磷酸基團(tuán)。從圖1可以看出，質(zhì)粒上只含有一個Sma的切點(diǎn)，因此被該酶切割后，質(zhì)粒變?yōu)榫€性雙鏈DNA分子，因每條鏈上含有一個游離的磷酸基團(tuán)，因此切割后含有兩個游離的磷酸基團(tuán)。(2)由題目可知，Sma識別的DNA序列中只有G和C，而G和C之間可以形成三個氫鍵，A和T之間可以形成兩個氫鍵，所以Sma酶切位點(diǎn)越多，熱穩(wěn)定性就越高。(3)質(zhì)?？股乜剐曰?yàn)闃?biāo)記基因，由圖2可知，標(biāo)記基因和外源DNA目的基因中均含有Sma酶切位點(diǎn)，都可以被Sma破壞，故不能使用該酶剪切含有目的基因的DNA。(4)若只使用EcoR ，則質(zhì)粒和目的基因兩端的黏性末端相同，用連接酶連

18、接時，會產(chǎn)生質(zhì)粒和目的基因自身的連接產(chǎn)物，而利用BamH 和Hind 剪切時，質(zhì)粒和目的基因兩端的黏性末端不同，用DNA連接酶連接時，不會產(chǎn)生自身連接產(chǎn)物。(5)質(zhì)粒和目的基因連接后獲得重組質(zhì)粒，該過程需要連接酶作用，故混合后加入DNA連接酶。(6)質(zhì)粒上的抗性基因?yàn)闃?biāo)記基因，用于鑒別和篩選含有重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞。(7)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體后，含有重組質(zhì)粒的個體才能吸收蔗糖，因此可利用蔗糖作為惟一碳源的培養(yǎng)基培養(yǎng)受體細(xì)胞，含有重組質(zhì)粒的細(xì)胞才能存活，不含有重組質(zhì)粒的細(xì)胞因不能利用碳源而死亡，從而達(dá)到篩選目的。答案：(1)0、2 (2)高(3)Sma會破壞質(zhì)粒的抗性基因

19、和外源DNA中的目的基因(4)質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化(5)DNA連接 (6)鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞(7)蔗糖為惟一碳源 基因工程的原理和操作程序高考指數(shù):6.(2012江蘇高考)圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列，圖2表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列?，F(xiàn)有Msp、BamH、Mbo、Sma4種限制性核酸內(nèi)切酶，它們識別的堿基序列和酶切位點(diǎn)分別為CCGG 、GGATCC、GATC、CCCGGG。請回答下列問題：(1)圖1的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由_連接。(2)若用限制酶Sma完全切割圖1中DNA片段，產(chǎn)生的末端是_末端，其產(chǎn)

20、物長度為_。(3)若圖1中虛線方框內(nèi)的堿基對被T-A堿基對替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子中分離出圖1及其對應(yīng)的DNA片段，用限制酶Sma完全切割，產(chǎn)物中共有_種不同長度的DNA片段。(4)若將圖2中質(zhì)粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進(jìn)行連接，形成重組質(zhì)粒，那么應(yīng)選用的限制酶是_。在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后，為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌，一般需要用添加_的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。經(jīng)檢測，部分含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達(dá)，其最可能的原因是_?！窘忸}指南】解答本題的關(guān)鍵是：(1)準(zhǔn)確識別各種限制酶的切割位點(diǎn)。(2)重組質(zhì)粒中最少含有一種抗性基因?！窘馕觥?1)兩條脫氧核苷酸鏈之間的

21、堿基通過氫鍵相連，一條脫氧核苷酸鏈之間的堿基通過脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖連接。(2)根據(jù)限制酶Sma識別的堿基序列可知，限制酶Sma切割產(chǎn)生的末端為平末端，在圖1序列中共有2個Sma的切割位點(diǎn)，切割后形成3種不同長度的產(chǎn)物，分別為537 bp、790 bp、661 bp。(3)圖1中有Sma的兩個識別序列，完全切割后產(chǎn)生3個不同長度的DNA片段，若虛框中的堿基被T-A替換，則產(chǎn)生2個DNA片段，其中1個DNA片段與上次切割的相同，因此經(jīng)完全切割后共產(chǎn)生4種不同長度的DNA片段。(4)切割目的基因可選用限制酶BamH和限制酶Mbo，但限制酶Mbo可將質(zhì)粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因都破

22、壞，而限制酶BamH只破壞抗生素A抗性基因，因此只能選用限制酶BamH；重組質(zhì)粒中含有抗生素B抗性基因，因此可在含抗生素B的培養(yǎng)基上培養(yǎng)。答案：(1)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖(2)平 537 bp、790 bp、661 bp(3)4(4)BamH 抗生素B 同種限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D與質(zhì)粒反向連接7.(2011四川高考)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(fù)序列，該序列重復(fù)次數(shù)越多，抗凍能力越強(qiáng)。下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過程示意圖，有關(guān)敘述正確的是 ( )A.過程獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚基因組測序B.將多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能

23、表達(dá)的新基因，不能得到抗凍性增強(qiáng)的抗凍蛋白C.過程構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標(biāo)記基因，需要轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進(jìn)行篩選D.應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(dá)【解析】選B。A項(xiàng)，過程通過逆轉(zhuǎn)錄而獲得的目的基因中不含有內(nèi)含子，而基因組測序測的是全部基因，不能用于基因組測序；B項(xiàng)，從題中可知抗凍能力增強(qiáng)是因蛋白中的11個氨基酸的重復(fù)序列增多，而不是抗凍基因編碼區(qū)重復(fù)來使抗凍能力增強(qiáng)；C項(xiàng)，農(nóng)桿菌的作用是感染番茄植株而使重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞，不是用來篩選；D項(xiàng)，基因完全表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，檢測翻譯要用抗原抗體雜交，不能用DNA探針技術(shù)。8.(2010浙江高考)在用基因工程技術(shù)

24、構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中，下列操作錯誤的是( )A.用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸B.用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體 C.將重組DNA分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體D.用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞【解析】選A。限制性核酸內(nèi)切酶是用來切割獲取抗除草劑基因片段，而非煙草花葉病毒的RNA，A錯；DNA連接酶可以將獲取的目的基因和(運(yùn))載體結(jié)合，構(gòu)建基因表達(dá)載體，B正確；將獲取的重組DNA分子導(dǎo)入到煙草受體細(xì)胞中，目的基因會在其中表達(dá)，使煙草具備抗除草劑的特性，欲篩選出抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草，可以將煙草放在含除草劑的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，觀察其是否能夠正常生長，C、D正確。9.(20

25、11安徽高考)家蠶細(xì)胞具有高效表達(dá)外源基因的能力。將人干擾素基因?qū)爰倚Q細(xì)胞并大規(guī)模培養(yǎng)，可提取干擾素用于制藥。(1)進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作前，需用_酶短時處理幼蠶組織，以便獲得單個細(xì)胞。(2)為使干擾素基因在家蠶細(xì)胞中高效表達(dá)，需要把來自cDNA文庫的干擾素基因片段正確插入表達(dá)載體的_和_之間。(3)采用PCR技術(shù)可驗(yàn)證干擾素基因是否已經(jīng)導(dǎo)入家蠶細(xì)胞。該P(yáng)CR反應(yīng)體系的主要成分應(yīng)包含：擴(kuò)增緩沖液(含Mg2+)、水、4種脫氧核糖核苷酸、模板DNA、_和_。(4)利用生物反應(yīng)器培養(yǎng)家蠶細(xì)胞時，貼壁生長的細(xì)胞會產(chǎn)生接觸抑制。通常將多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反應(yīng)器中，這樣可以_，增加培養(yǎng)的細(xì)胞數(shù)量，也有利于

26、空氣交換?！窘馕觥靠疾榈闹R點(diǎn)為動物細(xì)胞培養(yǎng)和基因工程。(1)用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理動物組織，會使組織分散成單個細(xì)胞。(2)啟動子應(yīng)位于目的基因的首端，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，終止子應(yīng)位于目的基因的尾端，它相當(dāng)于一盞紅色信號燈，使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止下來。(3)PCR反應(yīng)需要在一定的緩沖液中才能進(jìn)行，同時還需提供：水、4種脫氧核糖核苷酸、模板DNA、耐熱的DNA聚合酶、引物。(4)多孔的中空薄壁小玻璃珠有利于空氣交換，同時增大細(xì)胞培養(yǎng)的表面積，有效緩解了接觸抑制。答案：(1)胰蛋白(或膠原蛋白)(2)啟動子 終止子(3)對干擾素基因特異的引物對 Taq DNA聚合酶(4)擴(kuò)大細(xì)

27、胞貼壁生長的附著面積10.(2011海南高考)回答有關(guān)基因工程的問題：(1)構(gòu)建基因工程表達(dá)載體時，用不同類型的限制酶切割DNA后，可能產(chǎn)生黏性末端，也可能產(chǎn)生_末端。若要在限制酶切割目的基因和質(zhì)粒后使其直接進(jìn)行連接，則應(yīng)選擇能使二者產(chǎn)生_(相同、不同)黏性末端的限制酶。(2)利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素時，構(gòu)建的表達(dá)載體含有人胰島素基因及其啟動子等，其中啟動子的作用是_。在用表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時，常用_處理大腸桿菌，以利于表達(dá)載體進(jìn)入；為了檢測胰島素基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，可用標(biāo)記的胰島素基因片段作探針與mRNA雜交，該雜交技術(shù)稱為_。為了檢測胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA是否翻譯成_，常用抗原抗

28、體雜交技術(shù)。(3)如果要將某目的基因通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入植物細(xì)胞，先要將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的_中，然后用該農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞，通過DNA重組將目的基因插入植物細(xì)胞的_上?！窘忸}指南】解答本題的三個關(guān)鍵點(diǎn)：(1)理解基因工程工具如何構(gòu)建基因表達(dá)載體。(2)理解目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的處理方法。(3)理解分子水平上目的基因檢測與鑒定方法?！窘馕觥?1)限制酶切割產(chǎn)生兩種末端：黏性末端和平末端；用同一種限制酶分別切割目的基因和質(zhì)粒得到的兩個末端是相同的。(2)基因工程檢測的方法：檢測目的基因是否導(dǎo)入，采用DNA分子雜交技術(shù)；檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄，采用分子雜交技術(shù)；檢測是否形成蛋白質(zhì)，采用抗原-

29、抗體雜交技術(shù)。(3)基因工程的目的是獲得穩(wěn)定遺傳的新品種，因此要把目的基因插入到染色體的DNA分子中。對于不同的受體細(xì)胞，導(dǎo)入目的基因的方法不同。雙子葉植物和裸子植物采用的農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法需要將目的基因整合到農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒的T-DNA上，通過農(nóng)桿菌感染受體細(xì)胞將含有目的基因的T-DNA轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞的染色體DNA上。答案：(1)平 相同(2)RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位 Ca2+分子雜交技術(shù) 蛋白質(zhì) (3)T-DNA 染色體DNA11.(2011山東高考)人類疾病的轉(zhuǎn)基因動物模型常用于致病機(jī)理的探討及治療藥物的篩選。利用正常大鼠制備遺傳性高血壓轉(zhuǎn)基因模型大鼠的流程如圖所示。(1)卵母細(xì)胞除從活體

30、輸卵管中采集外，還可從已處死的雌鼠_中獲取。(2)圖中的高血壓相關(guān)基因作為_，質(zhì)粒作為_，二者需用_切割后連接成重組載體，該過程與質(zhì)粒上含有_有關(guān)。(3)子代大鼠如果_和_，即可分別在分子水平和個體水平上說明高血壓相關(guān)基因已成功表達(dá)，然后可用其建立高血壓轉(zhuǎn)基因動物模型。(4)在上述轉(zhuǎn)基因大鼠的培育過程中，所用到的主要胚胎工程技術(shù)是_、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植?！窘馕觥勘绢}主要考查基因工程和胚胎工程技術(shù)。(1)獲取卵母細(xì)胞的途徑：從活體輸卵管中采集，從已處死的雌鼠卵巢中獲取。(2)題干中論述：利用正常大鼠制備遺傳性高血壓轉(zhuǎn)基因模型大鼠，所以推測目的基因?yàn)榕c高血壓相關(guān)的基因，質(zhì)粒為載體，兩者必須用相

31、同的限制性核酸內(nèi)切酶切割，有相同的黏性末端，才能連接，能被限制性核酸內(nèi)切酶切割，是因?yàn)榫哂邢拗菩院怂醿?nèi)切酶的切割位點(diǎn)。(3)如果檢測到相應(yīng)蛋白質(zhì)，即可在分子水平進(jìn)行檢測目的基因是否表達(dá)，如果檢測已患高血壓，即可在個體水平進(jìn)行檢測目的基因是否表達(dá)。(4)在上述轉(zhuǎn)基因大鼠的培育過程中，所用到的主要胚胎工程技術(shù)是體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。答案：(1)卵巢(2)目的基因 載體 同一種限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點(diǎn)(3)檢測到相應(yīng)蛋白質(zhì) 出現(xiàn)高血壓 (4)體外受精12.(2009福建高考) 轉(zhuǎn)基因抗病香蕉的培育過程如圖所示。質(zhì)粒上有Pst 、Sma 、EcoR 、Apa 等四種限制酶

32、切割位點(diǎn)。請回答： (1)構(gòu)建含抗病基因的表達(dá)載體A時，應(yīng)選用限制酶_，對_進(jìn)行切割。(2)培養(yǎng)基中的卡那霉素會抑制香蕉愈傷組織細(xì)胞的生長，欲利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入抗病基因的香蕉細(xì)胞，應(yīng)使基因表達(dá)載體A中含有_，作為標(biāo)記基因。(3)香蕉組織細(xì)胞具有_，因此，可以利用組織培養(yǎng)技術(shù)將導(dǎo)入抗病基因的香蕉組織細(xì)胞培育成植株。圖中、依次表示組織培養(yǎng)過程中香蕉組織細(xì)胞的_?！窘馕觥?1)從圖可看出，只有Pst、EcoR兩種酶能保持抗病基因結(jié)構(gòu)的完整性，所以構(gòu)建含抗病基因的表達(dá)載體A時，應(yīng)選用限制酶Pst、EcoR兩種酶，對抗病基因的DNA和質(zhì)粒進(jìn)行切割。(2)卡那霉素能抑制香蕉愈傷組織細(xì)胞的生長，欲利用該

33、培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入抗病基因的香蕉細(xì)胞，應(yīng)使基因表達(dá)載體A中含有抗卡那霉素基因，以此作為標(biāo)記基因。(3)香蕉組織細(xì)胞具有全能性，因此，可以利用組織培養(yǎng)技術(shù)將導(dǎo)入抗病基因的香蕉組織細(xì)胞培育成植株。圖中、依次表示組織培養(yǎng)過程中香蕉組織細(xì)胞的脫分化和再分化。答案：(1)Pst、EcoR 含抗病基因的DNA和質(zhì)粒(2)抗卡那霉素基因 (3)全能性 脫分化、再分化 基因工程的基本工具及比較1.有關(guān)酶的比較 種類項(xiàng)目限制(性核酸內(nèi)切)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 堿基對間的氫鍵 種類項(xiàng)目限制(

34、性核酸內(nèi)切)酶 DNA連接酶 DNA聚合酶 解旋酶 作用特點(diǎn) 切割目的基因及載體，能專一性識別雙鏈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核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開 將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開了的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵 只能將單個脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上 將DNA兩條鏈之間的氫鍵打開 作用結(jié)果 形成黏性末端或平末端 形成重組DNA分子 形成新的DNA分子 形成單鏈DNA分子 2.載體作用 作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞內(nèi)利用它在受體細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)目的基因的大量復(fù)制 具備的條件 能在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制有多個限制酶切割位點(diǎn)，以便與

35、外源基因連接具有特殊的標(biāo)記基因，以便進(jìn)行篩選 種類 質(zhì)粒：一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，并能夠自我復(fù)制的小的雙鏈環(huán)狀DNA分子噬菌體的衍生物動植物病毒【名師點(diǎn)睛】1.限制酶的應(yīng)用特點(diǎn)(1)在獲取目的基因和切割載體時最好用同一種限制酶，以獲得相同的黏性末端。(2)為了防止載體或目的基因的黏性末端自己連接，可用不同的限制酶處理目的基因和載體。2.載體的兩點(diǎn)說明(1)一般來說，天然載體往往不能滿足人類的所有要求，因此人們根據(jù)不同的目的和需要，對某些天然的載體進(jìn)行人工改造。(2)限制酶切割位點(diǎn)所處的位置必須是在所需的標(biāo)記基因之外，這樣才能保證標(biāo)記基因的完整性，有利于對目的基因的檢測。

36、 基因工程的基本操作程序1.目的基因的獲取方法(1)從基因文庫中獲??；(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因；(3)人工合成，常用的方法是反轉(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法。 2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建(1)目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并可以遺傳給下一代，并使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)組成(如圖) 目的基因啟動子：位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA終止子：位于基因的尾端，使轉(zhuǎn)錄停止標(biāo)記基因：鑒別受體細(xì)胞中是否含目的基因3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法植物細(xì)胞 動物細(xì)胞 微生物細(xì)胞 常用方法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法 顯微注射技術(shù) 感受態(tài)細(xì)胞法(或Ca2

37、+處理法) 受體細(xì)胞 體細(xì)胞或受精卵 受精卵 原核細(xì)胞 植物細(xì)胞 動物細(xì)胞 微生物細(xì)胞 轉(zhuǎn)化過程 目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上進(jìn)入農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞穩(wěn)定維持和表達(dá) 目的基因表達(dá)載體提純?nèi)∈芫扬@微注射受精卵移植 新性狀動物 首先用Ca2+處理大腸桿菌細(xì)胞，使細(xì)胞壁的通透性增大，細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)。第二步是將重組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程 4.目的基因的檢測和鑒定【名師點(diǎn)睛】1.基因工程操作過程中發(fā)生堿基互補(bǔ)配對的步驟(1)獲取目的基因和同種限制酶處理載體：得到的黏性末端堿基互補(bǔ)；(2)

38、構(gòu)建基因表達(dá)載體：目的基因的黏性末端與載體的黏性末端互補(bǔ)；(3)表達(dá)檢測DNA-DNA、DNA-RNA雜交時，遵循堿基互補(bǔ)配對原則。2.原核細(xì)胞、真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)的異同(1)相同點(diǎn)：都有編碼區(qū)、非編碼區(qū)，在非編碼區(qū)都有調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序列，在編碼區(qū)上游均有與RNA聚合酶結(jié)合的位點(diǎn)。(2)不同點(diǎn)：原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)簡單，編碼區(qū)連續(xù)；真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，編碼區(qū)間隔，不連續(xù)。3.操作的注意問題(1)獲取目的基因時要保證其完整性。(2)質(zhì)粒的切割要保證標(biāo)記基因的完整性。 基因工程的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因生物 目的基因 成果舉例 植物基因工程 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物 抗蟲基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、

39、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因 抗蟲水稻、抗蟲棉、抗蟲玉米 抗病轉(zhuǎn)基因植物 抗病毒基因：病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因；抗真菌基因：幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因 抗病毒煙草、抗病毒小麥、抗病毒番茄、抗病毒甜椒 轉(zhuǎn)基因生物 目的基因 成果舉例 植物基因工程 抗逆轉(zhuǎn)基因植物 抗逆基因：滲透壓調(diào)節(jié)基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因 抗鹽堿和抗干旱的煙草、抗寒番茄、抗除草劑的大豆和玉米 改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植物 優(yōu)良性狀基因：提高必需氨基酸含量的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄成熟的基因、與花青素代謝有關(guān)的基因 高賴氨酸玉米、耐儲存番茄、新花色矮牽牛 轉(zhuǎn)基因生物 目的基因 成果舉例 動物基因工程 提高生長速度的轉(zhuǎn)基因動物 外源生長激素基因 轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚 生產(chǎn)藥物的轉(zhuǎn)基因動物 藥用蛋白基因+乳腺蛋白基因的啟動子 乳腺生物反應(yīng)器 改善畜產(chǎn)品品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動物 腸乳糖酶基因 乳汁中含乳糖較少的轉(zhuǎn)基因牛 作器官移植供體的轉(zhuǎn)基因動物 導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子或除去抗原決定基因的供體基因組 利用克隆技術(shù)培育沒有免疫排斥反應(yīng)的豬器官 轉(zhuǎn)基因生物 目的基因 成果舉例 基因治療 體