2024屆 一輪復(fù)習(xí) 人教版 基因工程 課件 （132張）（單選版）

第十單元生物技術(shù)與工程第40課基因工程?學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求?1．結(jié)合具體的應(yīng)用實(shí)例，說明基因工程技術(shù)的原理、工具和操作過程。(科學(xué)思維)2．通過對比分析蛋白質(zhì)工程和傳統(tǒng)基因工程的不同及應(yīng)用價值。(科學(xué)思維、社會責(zé)任)3．通過實(shí)際操作學(xué)會細(xì)胞中DNA的提取和鑒定方法，學(xué)習(xí)PCR技術(shù)原理和操作。(科學(xué)思維、科學(xué)探究)層級一構(gòu)建必備知識

培養(yǎng)關(guān)鍵能力01考點(diǎn)一重組DNA技術(shù)的基本工具考點(diǎn)二基因工程的基本操作程序考點(diǎn)三基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程考點(diǎn)四(探究·實(shí)踐)DNA的粗提取與鑒定和DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定考點(diǎn)一重組DNA技術(shù)的基本工具1．基因工程的概念(1)手段：按照__________，通過______等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性。(2)目的：創(chuàng)造出更符合人們需要的新的________和________。(3)水平：____水平。(4)基礎(chǔ)：________、分子生物學(xué)和______學(xué)等學(xué)科。人們的愿望轉(zhuǎn)基因生物類型生物產(chǎn)品分子生物化學(xué)微生物2．基因工程的基本工具(1)________________——“分子手術(shù)刀”限制性內(nèi)切核酸酶核苷酸序列磷酸二酯鍵黏性末端(2)DNA連接酶——“分子縫合針”黏性末端磷酸二酯鍵(3)基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”①作用：將________送入受體細(xì)胞中。②種類：質(zhì)粒、噬菌體和__________等。③條件：a．具有一個至多個______________，供外源DNA插入其中。b．能在受體細(xì)胞中進(jìn)行________，或整合到受體DNA上，隨受體DNA________。c．具有________，便于重組DNA分子的篩選。外源基因動植物病毒限制酶切割位點(diǎn)自我復(fù)制同步復(fù)制標(biāo)記基因1．重組DNA技術(shù)所需要的工具酶有限制酶、DNA連接酶和載體。 (

)2．切割質(zhì)粒的限制性內(nèi)切核酸酶均能特異性地識別6個核苷酸序列。 (

)3．DNA連接酶和DNA聚合酶是一回事。 (

)4．DNA連接酶可以連接目的基因與載體的氫鍵，形成重組DNA。 (

)5．載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選的標(biāo)記基因。 (

)×××××1．基因工程的理論基礎(chǔ)2．限制酶的選擇方法根據(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；不能選擇酶切位點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaⅠ。(2)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))。(3)切割質(zhì)粒的限制酶不能同時切開質(zhì)粒上的所有標(biāo)記基因，即至少要保留一個標(biāo)記基因，以用于重組DNA的鑒定和選擇，如圖乙中的質(zhì)粒不能使用SmaⅠ切割。3．標(biāo)記基因的作用：用于檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。考向1|

基因工程中工具酶的分析1．下表為常用的限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)及其識別序列和切割位點(diǎn)，由此推斷以下說法中，錯誤的是(

)限制酶名稱識別序列和切割位點(diǎn)

限制酶名稱識別序列和切割位點(diǎn)BamHⅠG↓GATCCKpnⅠGGTAC↓CEcoRⅠC↓AATTCSau3AⅠ↓GATCHindⅡGTY↓RACSmaⅠCCC↓GGG(注：Y＝C或T，R＝A或G)A．HindⅡ、SmaⅠ兩種限制酶切割后形成平末端B．Sau3AⅠ限制酶的切割位點(diǎn)在識別序列的外部C．BamHⅠ和Sau3AⅠ兩種限制酶切割后形成相同的黏性末端D．一種限制酶一定只能識別一種核苷酸序列D

解析：HindⅡ、SmaⅠ兩種限制酶沿著中軸線切口切開，切割后形成平末端，A正確；Sau3AⅠ限制酶識別GATC序列，切割位點(diǎn)在識別序列的外部，B正確；BamHⅠ限制酶識別GGATCC序列，Sau3AⅠ限制酶識別GATC序列，切割后形成相同的黏性末端GATC—，C正確；一種限制酶也可以識別多種核苷酸序列，如HindⅡ能識別GTYRAC序列，其中Y可以是C或T，R可以是A或G，D錯誤。2．下列關(guān)于DNA連接酶的相關(guān)敘述，正確的是(

)A．DNA連接酶需要模板，連接的是兩條鏈堿基對之間的氫鍵B．DNA連接酶連接的是黏性(平)末端兩條鏈主鏈上的磷酸和脫氧核糖C．T4DNA連接酶只能連接黏性末端兩條鏈主鏈上的磷酸和核糖D．E．coliDNA連接酶既能連接平末端，又能連接黏性末端B

解析：DNA連接酶不需要模板，催化形成的是磷酸二酯鍵，A錯誤；DNA連接酶連接的是黏性(平)末端兩條鏈主鏈上的磷酸和脫氧核糖，使兩者之間形成磷酸二酯鍵，B正確；T4DNA連接酶既可以連接黏性末端，也可以連接平末端，連接的是兩條鏈主鏈上的磷酸和脫氧核糖，C錯誤；E．coliDNA連接酶只能連接黏性末端，D錯誤?？枷?|

基因工程中的載體的判斷3．質(zhì)粒是基因工程中最常用的目的基因運(yùn)載工具。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A．質(zhì)粒是只存在于細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自主復(fù)制的小型環(huán)狀雙鏈DNA分子B．在所有的質(zhì)粒上總能找到一個或多個限制酶切割位點(diǎn)C．?dāng)y帶目的基因的重組質(zhì)粒只有整合到宿主細(xì)胞的染色體DNA上才會隨后者的復(fù)制而復(fù)制D．質(zhì)粒上的抗性基因常作為標(biāo)記基因供重組DNA的鑒定和選擇D

解析：質(zhì)粒不只分布于原核生物中，在真核生物——酵母菌細(xì)胞內(nèi)也有分布，A錯誤；并不是所有的質(zhì)粒都能找到限制酶的切割位點(diǎn)而成為合適的運(yùn)載目的基因的工具，B錯誤；重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞后，可以在細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制，也可以整合后復(fù)制，C錯誤；質(zhì)粒上抗性基因常作為標(biāo)記基因，D正確?！疽族e分析】細(xì)胞膜上的載體與基因工程中的載體的兩個“不同”(1)化學(xué)本質(zhì)不同①細(xì)胞膜上的載體的化學(xué)成分是蛋白質(zhì)。②基因工程中的載體可能是物質(zhì)，如質(zhì)粒(DNA)，也可能是生物，如噬菌體、動植物病毒等。(2)功能不同①細(xì)胞膜上的載體的功能是協(xié)助細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。②基因工程中的載體是一種“分子運(yùn)輸車”，把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞?？键c(diǎn)二基因工程的基本操作程序1．目的基因的篩選與獲取(1)篩選合適的目的基因①目的基因：在基因工程的設(shè)計(jì)和操作中，用于改變____________或獲得____________等的基因。主要是指__________的基因。②篩選目的基因的方法：從相關(guān)的已知__________清晰的基因中進(jìn)行篩選是較為有效的方法之一。受體細(xì)胞性狀預(yù)期表達(dá)產(chǎn)物編碼蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能(2)利用PCR獲取和擴(kuò)增目的基因①原理：__________。②基本條件參與的組分在DNA復(fù)制中的作用____打開DNA雙鏈DNA母鏈提供DNA復(fù)制的模板______________合成DNA子鏈的原料____________________催化合成DNA子鏈2種引物使DNA聚合酶能夠從引物的____端開始連接脫氧核苷酸DNA復(fù)制高溫4種脫氧核苷酸耐高溫的DNA聚合酶3′③擴(kuò)增過程(3)構(gòu)建基因文庫來獲取目的基因耐高溫的DNA聚合酶延伸兩種引物2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的①使目的基因在受體細(xì)胞中________，并且可以____給下一代。②使目的基因能夠____和發(fā)揮作用。穩(wěn)定存在遺傳表達(dá)(2)基因表達(dá)載體的組成上游RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄目的基因下游標(biāo)記基因(3)基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程標(biāo)記基因限制酶連接酶3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞類型方法說明特點(diǎn)植物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的__________上→轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→用農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞→將目的基因整合到植物細(xì)胞的____________上→目的基因表達(dá)經(jīng)濟(jì)、有效，適用于雙子葉植物和裸子植物，尤其適用于雙子葉植物，但單子葉植物也獲得了成功T--DNA染色體DNA類型方法說明特點(diǎn)植物細(xì)胞花粉管通道法用微量注射器將含目的基因的DNA溶液直接注入____中；在植物受粉后的一定時間內(nèi)，剪去柱頭，將DNA溶液滴加在________上，使目的基因借助花粉管通道進(jìn)入胚囊簡便、經(jīng)濟(jì)，我國科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的一種方法子房花柱切面類型方法說明特點(diǎn)動物細(xì)胞顯微注射技術(shù)將含有目的基因的________→顯微注射到受精卵中→注射了目的基因的受精卵，經(jīng)____________后，移植到雌性動物的輸卵管或子宮內(nèi)→獲得具有新性狀的動物將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞最為有效的方法表達(dá)載體胚胎早期培養(yǎng)類型方法說明特點(diǎn)微生物細(xì)胞Ca2+處理法Ca2+處理細(xì)胞→細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的________→基因表達(dá)載體導(dǎo)入簡便、經(jīng)濟(jì)、有效生理狀態(tài)4．目的基因的檢測與鑒定檢測水平檢測目的檢測方法分子水平目的基因是否插入到轉(zhuǎn)基因生物染色體DNA上______目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)______________個體水平轉(zhuǎn)基因生物是否表現(xiàn)出相應(yīng)的特性如抗蟲、抗病的接種實(shí)驗(yàn)RCR抗原—抗體雜交1．目的基因就是指編碼蛋白質(zhì)的基因。 (

)2．用PCR方法擴(kuò)增目的基因時不必知道基因的全部序列。 (

)3．基因工程操作的核心步驟是目的基因的獲取。 (

)4．基因表達(dá)載體中含有啟動子和密碼子。 (

)5．抗蟲基因即使成功地插入植物細(xì)胞染色體DNA上也未必能正常表達(dá)。 (

)6．從大腸桿菌細(xì)胞中獲得人胰島素基因的mRNA，說明目的基因完成了表達(dá)。 (

)×√××√×【教材細(xì)節(jié)命題】1．(選擇性必修3P77相關(guān)信息改編)Bt抗蟲蛋白怎樣造成害蟲死亡？_____________________________________________________________________________________________________。2．(選擇性必修3P77相關(guān)信息改編)如何理解PCR的引物？____________________________________________________________________________________________________。當(dāng)Bt抗蟲蛋白被分解為多肽后，多肽與害蟲腸上皮細(xì)胞的特異性受體結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞膜穿孔，最后造成害蟲死亡引物是一小段能與DNA母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對的短單鏈核酸。用于PCR的引物長度通常為20～30個核苷酸1．PCR技術(shù)與DNA復(fù)制的比較2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建(1)根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類(2)根據(jù)Ti質(zhì)粒的T-DNA片段選擇限制酶，圖中甲、乙、丁Ti質(zhì)粒均不宜選取，而丙Ti質(zhì)粒宜選取(設(shè)切割目的基因的限制酶為XbaⅠ和SacⅠ)。3．篩選出含有目的基因的受體細(xì)胞(1)原理：將目的基因插入含有兩種抗生素抗性基因的載體時，如果插入某種抗生素抗性基因內(nèi)部，則會導(dǎo)致該抗生素抗性基因失活。如圖，目的基因插入了四環(huán)素抗性基因內(nèi)部，則四環(huán)素抗性基因失活。(2)被轉(zhuǎn)化的細(xì)菌有三種：含環(huán)狀目的基因的細(xì)菌、含重組質(zhì)粒的細(xì)菌、含質(zhì)粒的細(xì)菌。(3)篩選方法：將細(xì)菌先放在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，能生長的是含重組質(zhì)粒的細(xì)菌和含質(zhì)粒的細(xì)菌，如上圖1、2、3、4、5菌落。再利用滅菌的絨布影印到含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，如上圖能生長的菌落為2、3、4，則在含四環(huán)素培養(yǎng)基上不生長的即為含有目的基因的菌落，如上圖1、5菌落。最后，可在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上挑取1、5菌落進(jìn)行培養(yǎng)。135246考向1|

PCR技術(shù)與應(yīng)用分析1．(2021·湖北卷)某實(shí)驗(yàn)利用PCR技術(shù)獲取目的基因，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示除目的基因條帶(引物與模板完全配對)外，還有2條非特異條帶(引物和模板不完全配對)。為了減少反應(yīng)中非特異條帶的產(chǎn)生，以下措施中有效的是(

)A．增加模板DNA的量 B．延長熱變性的時間C．延長延伸的時間 D．提高復(fù)性的溫度135246D

解析：增加模板DNA的量可以提高反應(yīng)速度，但不能有效減少非特異性條帶，A錯誤；延長熱變性的時間和延長延伸的時間會影響變性延伸過程，但對于延伸中的配對影響不大，故不能有效減少非特異性條帶，B、C錯誤；非特異性產(chǎn)物增加的原因可能是復(fù)性溫度過低使引物與模板的結(jié)合位點(diǎn)增加，故可通過提高復(fù)性的溫度來減少反應(yīng)中非特異性條帶的產(chǎn)生，D正確。2134562．新型冠狀病毒的檢測可以采用實(shí)時熒光RT-PCR(逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))的方法，RT-PCR的具體過程如圖。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)213456A．過程①以mRNA為模板合成單鏈DNAB．過程②③擬對單鏈cDNA進(jìn)行n次循環(huán)的擴(kuò)增，理論上需要n個引物BC．該技術(shù)用于對某些微量RNA病毒的檢測，可提高檢測的靈敏度D．游離的脫氧核苷酸只能從引物的3′端開始連接213456B

解析：過程①是由mRNA形成單鏈DNA的過程，表示逆轉(zhuǎn)錄，A正確；決定實(shí)時熒光RT-PCR擴(kuò)增片段的是引物，過程②③擬對單鏈cDNA進(jìn)行n次循環(huán)的擴(kuò)增，根據(jù)DNA分子半保留復(fù)制特點(diǎn)可知，該過程理論上至少需要2n-1個引物B，B錯誤；利用實(shí)時熒光RT-PCR技術(shù)對某些微量RNA病毒進(jìn)行檢測時可提高檢測的靈敏度，是因?yàn)樵黾恿舜郎yRNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生DNA的數(shù)量(或濃度)，便于檢測，C正確；游離的脫氧核苷酸只能從引物的3′端開始連接，D正確?！疽族e提醒】PCR過程的兩點(diǎn)提醒(1)復(fù)性不一定均為引物與DNA模板結(jié)合。復(fù)性時，引物與DNA模板的結(jié)合是隨機(jī)的，也存在DNA解開的兩條鏈的結(jié)合。(2)PCR反應(yīng)的結(jié)果不都是所需的DNA片段。因?yàn)榈谝淮窝h(huán)得到的DNA片段只有一種引物，比所需的DNA片段要長，從第二次循環(huán)才出現(xiàn)所需的DNA片段，這樣的片段存在兩種引物。312456考向2|

基因表達(dá)載體的構(gòu)建3．下圖是利用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因植物，生產(chǎn)可食用疫苗的部分過程示意圖，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ為四種限制性內(nèi)切核酸酶。下列說法錯誤的是(

)312456A．圖示過程是基因工程的核心步驟B．表達(dá)載體構(gòu)建時需要用到限制酶SmaⅠC．抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細(xì)胞篩選出來D．除圖示組成外，表達(dá)載體中還應(yīng)該含有啟動子和終止子等結(jié)構(gòu)B

解析：題圖過程為基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程，是基因工程中的核心步驟，A正確。構(gòu)建過程中需要將目的基因完整切割下來，此時要用到限制酶

PstⅠ、EcoRⅠ，B錯誤?？箍敲顾鼗蚴菢?biāo)記基因，目的是便于鑒定和篩選含有目的基因的細(xì)胞，C正確?；虮磉_(dá)載體包括復(fù)制原點(diǎn)、啟動子、目的基因、終止子和標(biāo)記基因等，D正確。4123564．利用某目的基因(圖甲)和P1噬菌體載體(圖乙)構(gòu)建重組DNA。限制性內(nèi)切核酸酶BglⅡ、EcoRⅠ和HindⅢ的酶切位點(diǎn)分別如下圖所示(已知這三種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端不同)。下列分析錯誤的是(

)412356A．構(gòu)建重組DNA時，可用BglⅡ和HindⅢ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體B．構(gòu)建重組DNA時，可用EcoRⅠ和HindⅢ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體C．圖乙中的P1噬菌體載體只用EcoRⅠ切割后，含有兩個游離的磷酸基團(tuán)D．用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體，再用DNA連接酶連接，只能產(chǎn)生一種重組DNA412356D

解析：構(gòu)建重組DNA時，如果用BglⅡ和HindⅢ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體，目的基因兩端將形成不同的黏性末端，同樣P1噬菌體載體也形成這兩種黏性末端，因此它們可構(gòu)成重組DNA，A正確；分析圖甲，HindⅢ的酶切位點(diǎn)在第二個EcoRⅠ酶切位點(diǎn)的左側(cè)，因此用EcoRⅠ和HindⅢ切割目的基因所在片段，目的基因兩端將形成不同的黏性末端，同樣用EcoRⅠ和HindⅢ切割P1噬菌體載體也形成這兩種黏性末端，因此它們可構(gòu)成重組DNA，B正確；P1噬菌體載體為環(huán)狀DNA，其上只含有一個EcoRⅠ的酶切位點(diǎn)，因此用EcoRⅠ切割后，該環(huán)狀DNA分子變?yōu)殒湢頓NA分子，因每條DNA單鏈各含有一個游離的磷酸基團(tuán)，故切割后含有兩個游離的磷酸基團(tuán)，C正確；用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體后形成的黏性末端相同，可正向連接或反向連接，故可產(chǎn)生兩種重組DNA，D錯誤?！疽族e提醒】(1)基因工程中的基因表達(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)目的基因插入位點(diǎn)不是隨意的：基因表達(dá)載體需要啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入啟動子和終止子之間的部位，若目的基因插入啟動子部位，啟動子將失去原功能。(3)切割目的基因和載體并非只能用同一種限制酶。如果兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同，在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來。245136考向3|

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞及目的基因的檢測與鑒定的判斷5．菊花是一種雙子葉植物，易感桃蚜。桃蚜不但直接影響植物生長，還是多種植物病毒的傳播媒介。雪花蓮凝集素基因GNA的表達(dá)產(chǎn)物能有效抑制桃蚜生長，某科研團(tuán)隊(duì)運(yùn)用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得了轉(zhuǎn)GNA基因菊花。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A．受體細(xì)胞可以選擇菊花葉片細(xì)胞或桃蚜細(xì)胞B．將目的基因GNA插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上構(gòu)建表達(dá)載體C．可以將菊花葉片取下與農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，然后篩選轉(zhuǎn)化細(xì)胞D．應(yīng)用抗蟲接種實(shí)驗(yàn)，檢測轉(zhuǎn)基因菊花對桃蚜的抗性及抗性的程度245136A

解析：要獲得轉(zhuǎn)基因菊花，可以選擇菊花葉片細(xì)胞作為受體細(xì)胞，但不能選擇桃蚜細(xì)胞作為受體細(xì)胞，A錯誤；Ti質(zhì)粒的T-DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中，并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上，根據(jù)這一特點(diǎn)，構(gòu)建表達(dá)載體時，應(yīng)該將目的基因GNA插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上，B正確；可以將菊花葉片取下與農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，然后篩選轉(zhuǎn)化細(xì)胞，并再生成植株，C正確；已知雪花蓮凝集素基因GNA的表達(dá)產(chǎn)物能有效抑制桃蚜生長，故應(yīng)用抗蟲接種實(shí)驗(yàn)，檢測轉(zhuǎn)基因菊花對桃蚜的抗性及抗性的程度，D正確。2451366．在全球氣候變暖和水資源缺乏加劇的情況下，保障我國“糧食安全”問題尤為重要。玉米是重要的糧食作物，其葉片細(xì)胞中的P蛋白是一種水通道蛋白，由P基因編碼，在植物生長發(fā)育過程中對水分的吸收具有重要的調(diào)節(jié)功能。為了探究P蛋白的超量表達(dá)對玉米生長的影響，科研人員進(jìn)行了超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米的生理特性等研究。超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米獲得與鑒定在超量表達(dá)P基因載體的構(gòu)建中，所用DNA片段和Ti質(zhì)粒的酶切位點(diǎn)如圖1所示，P蛋白在玉米株系的表達(dá)量如圖2所示。245136245136回答下列問題：(1)強(qiáng)啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，能被______________識別并結(jié)合，驅(qū)動基因的持續(xù)轉(zhuǎn)錄。為使P基因在玉米植株中超量表達(dá)，應(yīng)優(yōu)先選用________________酶組合，將片段和Ti質(zhì)粒切開后構(gòu)建重組表達(dá)載體。T-DNA在該實(shí)驗(yàn)中的作用是_____________。245136(2)將農(nóng)桿菌浸泡過的玉米愈傷組織進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，培養(yǎng)基中需加入________進(jìn)行篩選，篩選出的愈傷組織________形成叢芽，最終獲得多個轉(zhuǎn)基因玉米株系。(3)據(jù)圖2分析，選擇a1、a2、a3玉米株系，作為超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米的生理特性研究的實(shí)驗(yàn)材料，理由是____________________________________________________________________________。245136解析：(1)根據(jù)“驅(qū)動基因的持續(xù)轉(zhuǎn)錄”可知，強(qiáng)啟動子能被RNA聚合酶識別并結(jié)合。為使P基因在玉米植株中超量表達(dá)，應(yīng)確保強(qiáng)啟動子和P基因不被破壞，故應(yīng)優(yōu)先選用BamHⅠ和SacⅠ酶組合，將片段和Ti質(zhì)粒切開后構(gòu)建重組表達(dá)載體。T-DNA在該實(shí)驗(yàn)中的作用是將強(qiáng)啟動子和P基因帶入玉米細(xì)胞并整合到玉米細(xì)胞的染色體DNA上。(2)由圖1可知，潮霉素抗性基因位于Ti質(zhì)粒的T-DNA上，能隨T-DNA整合到玉米細(xì)胞的染色體上，故將農(nóng)桿菌浸泡過的玉米愈傷組織進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，培養(yǎng)基中需加入潮霉素進(jìn)行篩選，篩選出的愈傷組織可(再)分化形成叢芽，最終獲得多個轉(zhuǎn)基因玉米株系。(3)據(jù)圖2分析，a1、a2、a3玉米株系的P蛋白表達(dá)量顯著高于野生型玉米，故可以選擇a1、a2、a3玉米株系，作為超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米的生理特性研究的實(shí)驗(yàn)材料。245136答案：(1)RNA聚合酶BamHⅠ和SacⅠ將強(qiáng)啟動子和P基因帶入玉米細(xì)胞并整合到玉米細(xì)胞染色體DNA上(2)潮霉素(再)分化(3)a1、a2、a3玉米株系的P蛋白表達(dá)量顯著高于野生型玉米考點(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)基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用：轉(zhuǎn)基因____植物、轉(zhuǎn)基因____植物、轉(zhuǎn)基因_____________植物、改良植物的品質(zhì)、提高動物的________、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)?？瓜x抗病抗除草劑生長速率(2)基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用①對____________________進(jìn)行基因改造，使它們生產(chǎn)藥物。②讓哺乳動物批量生產(chǎn)____。③嘗試將建立________工廠的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。(3)在食品工業(yè)方面的應(yīng)用：利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、______________等。微生物或動植物的細(xì)胞藥物移植器官氨基酸和維生素2．蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用(1)蛋白質(zhì)工程的概念生物功能蛋白質(zhì)基因合成(2)蛋白質(zhì)工程的基本原理蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸序列脫氧核苷酸序列(3)蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用①醫(yī)藥工業(yè)方面：研發(fā)藥物，如延長干擾素的保存時間；降低小鼠單克隆抗體誘發(fā)免疫反應(yīng)的強(qiáng)度。②其他工業(yè)方面：改進(jìn)__的性能或開發(fā)新的________。③農(nóng)業(yè)方面：通過改造某些____________________，增加糧食產(chǎn)量；改造微生物____________，設(shè)計(jì)優(yōu)良微生物農(nóng)藥，防治病蟲害。酶工業(yè)用酶參與調(diào)控光合作用的酶蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)1．來自蘇云金桿菌的Bt抗蟲蛋白基因只能應(yīng)用于棉花。 (

)2．“轉(zhuǎn)基因抗蟲植物”也可以用于抵抗各種植物疾病。 (

)3．干擾素是我國批準(zhǔn)生產(chǎn)的第一個基因工程藥物。 (

)4．用基因工程的方法，使得外源基因得到高效表達(dá)的菌類一般稱為基因工程菌。 (

)5．對蛋白質(zhì)的改造是通過直接改造相應(yīng)的mRNA來實(shí)現(xiàn)的。 (

)×√×√×1．乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的區(qū)別比較內(nèi)容乳腺生物反應(yīng)器工程菌含義指將外源基因在哺乳動物的乳腺中特異表達(dá)，利用動物的乳腺組織生產(chǎn)藥物蛋白指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類基因表達(dá)合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同微生物合成的藥物蛋白可能沒有活性比較內(nèi)容乳腺生物反應(yīng)器工程菌受體細(xì)胞動物受精卵微生物細(xì)胞目的基因?qū)敕绞斤@微注射法感受態(tài)細(xì)胞法生產(chǎn)條件不需嚴(yán)格滅菌；溫度等外界條件對其影響不大需嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件藥物提取從動物乳汁中提取從微生物細(xì)胞或其培養(yǎng)液中提取2．蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系考向1|

基因工程的應(yīng)用1．(2022·江蘇卷)采用基因工程技術(shù)調(diào)控植物激素代謝，可實(shí)現(xiàn)作物改良。下列相關(guān)敘述不合理的是(

)A．用特異啟動子誘導(dǎo)表達(dá)iaaM(生長素合成基因)可獲得無子果實(shí)B．大量表達(dá)ipt(細(xì)胞分裂素合成關(guān)鍵基因)可抑制芽的分化C．提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表達(dá)水平可獲得矮化品種D．在果實(shí)中表達(dá)acs(乙烯合成關(guān)鍵酶基因)的反義基因可延遲果實(shí)成熟B

解析：生長素能促進(jìn)果實(shí)發(fā)育，用特異啟動子誘導(dǎo)表達(dá)iaaM(生長素合成基因)可獲得無子果實(shí)，A正確；大量表達(dá)ipt(細(xì)胞分裂素合成關(guān)鍵基因)，細(xì)胞分裂素含量升高，細(xì)胞分裂素與生長素的比值較高時，有利于芽的分化，B錯誤；赤霉素能促進(jìn)細(xì)胞伸長，從而引起莖稈伸長和植物增高，提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表達(dá)水平使赤霉素含量降低從而能獲得矮化品種，C正確；乙烯有催熟作用，在果實(shí)中表達(dá)acs(乙烯合成關(guān)鍵酶基因)的反義基因，即抑制乙烯的合成，果實(shí)成熟會延遲，D正確?？枷?|

蛋白質(zhì)工程的原理與應(yīng)用分析2．(2021·廣東卷)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，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，首先應(yīng)制備____________細(xì)胞。為了檢測目的基因是否成功表達(dá)出酶蛋白，需要采用的方法有______________。(4)依如圖所示流程，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)對酶特性的改造和優(yōu)化。解析：(1)目前獲取目的基因常用的方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增、用化學(xué)方法人工合成等。(2)制備高質(zhì)量DNA模板時，可直接在濾液中加入蛋白酶分解蛋白質(zhì)，而不破壞DNA。中性鹽對蛋白質(zhì)的溶解度有顯著影響，當(dāng)鹽濃度較高時，蛋白質(zhì)的溶解度下降并析出，這種現(xiàn)象稱為鹽析。利用DNA對高溫的耐受性，嚴(yán)格控制溫度范圍，使蛋白質(zhì)變性沉淀而DNA分子不發(fā)生變性，可將DNA與蛋白質(zhì)分離。(3)將表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化方法是首先用Ca2+處理細(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)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞。然后將重組DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。為了檢測目的基因是否表達(dá)出相關(guān)的酶蛋白，可以從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已表達(dá)出蛋白質(zhì)產(chǎn)品。(4)酶的作用條件較溫和，在溫度過高、過酸、過堿的環(huán)境中會失活，不同酶的最適溫度、最適pH一般不同，將4種酶放在同一體系中，控制溫度、pH等條件一致，則部分酶可能會因溫度或者pH不適宜而失活，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模礋o法獲得肌醇?；蛑笇?dǎo)蛋白質(zhì)的合成，可以通過改造酶基因的結(jié)構(gòu)，從而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對酶特性的改造和優(yōu)化。答案：(1)從基因文庫中獲取、用化學(xué)方法人工合成(2)蛋白酶水解法、鹽析法、60～75℃恒溫水浴法(3)感受態(tài)抗原—抗體雜交(4)部分酶失活，無法獲得肌醇基因結(jié)構(gòu)【技法總結(jié)】基因工程與蛋白質(zhì)工程的判斷方法考點(diǎn)四(探究·實(shí)踐)DNA的粗提取與鑒定和DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定1．DNA的粗提取與鑒定(1)實(shí)驗(yàn)原理酒精NaCl溶液2mol/L藍(lán)色(2)實(shí)驗(yàn)步驟10mL研磨液4℃冰箱放置95%的酒精二苯胺試劑2．DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定(1)實(shí)驗(yàn)原理①PCR原理：利用了____________原理，通過調(diào)節(jié)溫度來控制DNA雙鏈的解聚與結(jié)合。②電泳：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。在電場的作用下，這些帶電分子會向著與它所帶電荷_____的電極移動，這個過程就是電泳。③PCR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__________等有關(guān)。DNA的熱變性相反大小和構(gòu)象(2)實(shí)驗(yàn)步驟(3)DNA的測定：凝膠中的DNA分子通過染色，可以在波長為________的紫外燈下被檢測出來。微量移液器離心管底部PCR儀300nm1．DNA的粗提取與鑒定的注意事項(xiàng)(1)加入酒精和用玻璃棒攪拌時，動作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導(dǎo)致DNA分子不能形成絮狀沉淀。(2)本實(shí)驗(yàn)不能用哺乳動物成熟的紅細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料，原因是哺乳動物成熟的紅細(xì)胞無細(xì)胞核(無DNA)?？蛇x用雞血細(xì)胞作為材料。(3)鑒定DNA時，一支試管為對照組，另一支試管為實(shí)驗(yàn)組。兩支試管中都先加物質(zhì)的量濃度為2mol/L的NaCl溶液；在實(shí)驗(yàn)組試管中加DNA絲狀物，對照組不加；加入二苯胺試劑后沸水浴加熱。結(jié)果可以看到加DNA絲狀物的試管呈現(xiàn)藍(lán)色，對照組無色。如果實(shí)驗(yàn)組藍(lán)色較淺，說明提取出的DNA量太少。2．DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定(1)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、槍頭和蒸餾水等在使用前必須進(jìn)行高壓滅菌處理。(2)該實(shí)驗(yàn)所需材料可以直接從公司購買，緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在－20℃儲存。使用前，將所需試劑從冰箱拿出，放在冰塊上緩慢融化。(3)在向微量離心管中添加反應(yīng)組分時，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必須更換，避免試劑的污染。(4)在進(jìn)行操作時，一定要戴好一次性手套。(5)觀察DNA帶的分布及粗細(xì)程度來評價擴(kuò)增的效果。1234考向1|

DNA粗提取與鑒定1．(2022·山東卷)關(guān)于“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)，下列說法錯誤的是(

)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)1234B

解析：低溫時，DNA酶的活性較低，過濾液沉淀過程在4℃冰箱中進(jìn)行是為了防止DNA降解，A正確；離心研磨液是為了使細(xì)胞碎片沉淀，B錯誤；在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍(lán)色，C正確；某些不溶于酒精的蛋白質(zhì)，在95%的冷酒精中與DNA同時析出，故粗提取的DNA中可能含有少量蛋白質(zhì)，D正確。12342．下圖是“DNA的粗提取和鑒定”實(shí)驗(yàn)中幾個重要操作的示意圖，下列敘述錯誤的是(

)1234A．圖①的原理是DNA不溶于酒精，某些蛋白質(zhì)可溶于酒精B．圖①和圖③都需用玻棒沿一個方向輕緩攪拌，以防止破壞DNAC．若圖③操作后接圖②操作，則DNA留在濾液中D．若圖④操作后接圖②操作，則DNA留在紗布上1234B

解析：DNA不溶于酒精，95%的冷酒精凝集效果最佳，所以圖①的原理是DNA不溶于酒精，某些蛋白質(zhì)可溶于酒精，以便除去溶于酒精的雜質(zhì)，提取含雜質(zhì)較少(或較純凈)的DNA，A正確；圖①玻棒攪拌，目的是提取出含雜質(zhì)較少的DNA，圖③玻棒攪拌，目的是溶解細(xì)胞核內(nèi)的DNA，B錯誤；圖③操作是加入蒸餾水，破碎細(xì)胞，圖②操作是過濾，獲取含DNA的濾液，使DNA留在濾液中，C正確；圖④操作是去除濾液中雜質(zhì)，析出DNA，圖②操作是過濾，將DNA留在紗布上，D正確。1234考向2|

DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定3．在基因工程操作過程中，科研人員利用識別兩種不同序列的限制酶(R1和R2)處理基因載體，進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測，結(jié)果如下圖所示。以下相關(guān)敘述中錯誤的是(

)A．該載體最可能為環(huán)狀DNA分子B．兩種限制酶在載體上各有一個酶切位點(diǎn)C．限制酶R1與R2的切點(diǎn)最短相距約200bpD．限制酶作用位點(diǎn)會導(dǎo)致氫鍵和肽鍵斷裂1234D

解析：當(dāng)僅用一種限制酶切割載體時，僅產(chǎn)生一種長度的DNA片段，因此該載體最有可能為環(huán)狀DNA分子，A正確；當(dāng)僅用一種限制酶切割載體時，兩種限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段等長，而兩種限制酶同時切割時則產(chǎn)生兩種長度的DNA片段，所以兩種限制酶在載體上各有一個酶切位點(diǎn)，B正確；兩種限制酶同時切割時則產(chǎn)生600bp和200bp兩種長度的DNA片段，所以兩種限制酶的酶切位點(diǎn)至少相距200bp，C正確；限制酶切割DNA分子，破壞的是作用位點(diǎn)上兩個脫氧核糖核苷酸之間的磷酸二酯鍵，D錯誤。12344．人體內(nèi)一些正?；虍惓＜?xì)胞脫落破碎后，其DNA會以游離的形式存在于血液中，稱為cfDNA。近幾年，結(jié)合PCR及電泳鑒定、DNA測序等技術(shù)，cfDNA在臨床上得到了廣泛應(yīng)用。下列相關(guān)說法錯誤的是(

)A．PCR反應(yīng)中設(shè)置不同的溫度是為了使DNA聚合酶催化不同的反應(yīng)B．在瓊脂糖凝膠中，cfDNA的遷移速率與cfDNA分子的大小、構(gòu)象等有關(guān)C．在進(jìn)行電泳時，要預(yù)留一個加樣孔，加入指示分子大小的標(biāo)準(zhǔn)參照物D．對cfDNA進(jìn)行檢測，可以用于腫瘤的早期篩查1234A

解析：PCR反應(yīng)中溫度的周期性改變是為了解旋變性、復(fù)性、延伸，A錯誤；分子的大小、形態(tài)，凝膠的種類、密度，電泳的電壓大小等都會影響分子遷移速率，B正確；在進(jìn)行電泳時，要預(yù)留一個加樣孔，加入指示分子大小的標(biāo)準(zhǔn)參照物，C正確；cfDNA是人體內(nèi)一些正?；虍惓＜?xì)胞脫落破碎后形成的游離DNA，所以可通過檢測cfDNA中的相關(guān)基因，判斷其來自正?；虍惓＜?xì)胞，并進(jìn)行癌癥的篩查，D正確。層級二凝練學(xué)科素養(yǎng)

探析高考命題02【命題動態(tài)】針對人類生產(chǎn)或生活的某一需求，在基因工程中設(shè)置真實(shí)情境考查基因工程的操作工具、操作程序，特別是基因工程的應(yīng)用。難度高檔，常以非選擇題形式呈現(xiàn)。1．(2022·河北卷)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(StPin1A)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，必須將目的基因插入質(zhì)粒的________上，此方法的不足之處是_____________________________________。(4)為檢測目的基因在受體細(xì)胞基因組中的整合及其轉(zhuǎn)錄和翻譯，可采用的檢測技術(shù)有____________________(寫出兩點(diǎn)即可)。(5)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。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”“StPin1A”或“NaPI＋StPin1A”)轉(zhuǎn)基因棉花的抗蟲效果最佳，其原因是_______________________________________。(6)基因突變可產(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發(fā)生________，導(dǎo)致昆蟲朝著一定的方向不斷進(jìn)化。據(jù)此推測，被蛋白抑制劑基因作物長期選擇后，某些昆蟲具有了抗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)。解析：(1)胰蛋白酶抑制劑和胰凝乳蛋白酶抑制劑為兩種消化酶，蛋白酶抑制劑的抗蟲機(jī)制是阻斷或減弱消化酶，導(dǎo)致害蟲無法對外來蛋白起消化作用而發(fā)育異?；蛩劳觥?2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心步驟。(3)農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。根據(jù)農(nóng)桿菌的這一特點(diǎn)，如果將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上，通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，就可以把目的基因整合到植物細(xì)胞中染色體的DNA上，其不足之處是該方法不適用于大多數(shù)單子葉植物。(4)為檢測目的基因在受體細(xì)胞基因組中的整合及其轉(zhuǎn)錄和翻譯，可采用的檢測技術(shù)有DNA分子雜交技術(shù)、分子雜交技術(shù)、抗原—抗體雜交技術(shù)。(5)欲確定抗蟲基因在蟲體內(nèi)是否表達(dá)，在個體水平上需要做抗蟲接種實(shí)驗(yàn)。與對照組相比，導(dǎo)入NaPI和StPin1A的蟲體質(zhì)量最小，且每株棉鈴數(shù)最多。(6)在自然選擇的作用下，昆蟲種群的基因頻率會發(fā)生定向改變。被蛋白質(zhì)酶抑制劑轉(zhuǎn)基因作物長期選擇后，某些昆蟲具有了抗蛋白酶抑制劑的能力，其分子機(jī)制可能是昆蟲發(fā)生基因突變后，產(chǎn)生了抗蛋白酶抑制劑基因，在蛋白酶抑制劑的作用下，抗性基因頻率逐漸提高，從而增強(qiáng)了其抗蛋白酶抑制劑的能力；蛋白酶抑制劑基因發(fā)生突變后不能編碼出蛋白酶抑制劑。答案：(1)阻斷或減弱消化酶的作用，導(dǎo)致害蟲無法對外來蛋白有消化作用而發(fā)育異?；蛩劳?2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(3)T-DNA農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法適用于大多數(shù)雙子葉植物和裸子植物，不適用于單子葉植物(4)DNA分子雜交技術(shù)、分子雜交技術(shù)、抗原—抗體雜交技術(shù)(5)接種實(shí)驗(yàn)NaPI＋StPin1A與對照組相比，導(dǎo)入NaPI和StPin1A的蟲體質(zhì)量最小，且每株棉鈴數(shù)最多(6)定向改變昆蟲發(fā)生基因突變后，產(chǎn)生了抗蛋白酶抑制劑基因，在蛋白酶抑制劑的作用下，抗性基因頻率逐漸提高，從而增強(qiáng)了其抗蛋白酶抑制劑的能力；蛋白酶抑制劑基因發(fā)生突變后不能編碼出蛋白酶抑制劑2．(2021·山東卷)人類γ基因啟動子上游的調(diào)控序列中含有BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)，該位點(diǎn)結(jié)合BCL11A蛋白后，γ基因的表達(dá)被抑制。通過改變該結(jié)合位點(diǎn)的序列，解除對γ基因表達(dá)的抑制，可對某種地中海貧血癥進(jìn)行基因治療。科研人員擴(kuò)增了γ基因上游不同長度的片段，將這些片段分別插入表達(dá)載體中進(jìn)行轉(zhuǎn)化和熒光檢測，以確定BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)的具體位置。相關(guān)信息如圖所示。(1)為將擴(kuò)增后的產(chǎn)物定向插入載體指導(dǎo)熒光蛋白基因表達(dá)，需在引物末端添加限制酶識別序列。據(jù)圖可知，在F1～F7末端添加的序列所對應(yīng)的限制酶是____________，在R末端添加的序列所對應(yīng)的限制酶是______________。本實(shí)驗(yàn)中，從產(chǎn)物擴(kuò)增到載體構(gòu)建完成的整個過程共需要________種酶。(2)將構(gòu)建的載體導(dǎo)入除去BCL11A基因的受體細(xì)胞，成功轉(zhuǎn)化后，含F(xiàn)1～F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的載體表達(dá)熒光蛋白，受體細(xì)胞有熒光，含F(xiàn)7與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞無熒光。含F(xiàn)7與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞無熒光的原因是_____________________________________________________________________________________________________。(3)向培養(yǎng)液中添加適量的雌激素，含F(xiàn)1～F4與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞不再有熒光，而含F(xiàn)5～F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞仍有熒光。若γ基因上游調(diào)控序列上與引物序列所對應(yīng)的位置不含有BCL11A蛋白的結(jié)合位點(diǎn)序列，據(jù)此結(jié)果可推測，BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)位于____________________________，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[思維培養(yǎng)]解析：(1)首先分析載體的序列，在不能破壞熒光蛋白基因的前提下，能插入的位點(diǎn)只有MunⅠ和XhoⅠ這2個限制酶的切割位點(diǎn)(因?yàn)闊晒獾鞍谆蛑杏蠩coRⅠ的切割位點(diǎn)，所以排除此處作為插入位點(diǎn))，而熒光蛋白基因的終止子在左側(cè)，故插入的調(diào)控序列應(yīng)左右顛倒進(jìn)行插入，即R段插入載體的MunⅠ酶切位點(diǎn)，F(xiàn)1～F7末端插入載體的

XhoⅠ酶切位點(diǎn)。分析題中所給的5種限制酶的識別序列，可以看出MunⅠ和EcoRⅠ互為同尾酶，XhoⅠ和SalⅠ互為同尾酶，即可形成相同的黏性末端。剪切擴(kuò)增產(chǎn)物時，F(xiàn)1～F7末端添加的序列所對應(yīng)的限制酶應(yīng)選擇SalⅠ，這樣可以與載體中的XhoⅠ酶切位點(diǎn)結(jié)合，又不會導(dǎo)致調(diào)控序列中的XhoⅠ位點(diǎn)被切斷，故只能選SalⅠ。而調(diào)控序列中有MunⅠ酶切位點(diǎn)，所以R末端應(yīng)該選擇與MunⅠ同尾的EcoRⅠ切割，而不能選擇MunⅠ。從產(chǎn)物擴(kuò)增到載體構(gòu)建完成需要SalⅠ、EcoRⅠ(這兩個酶用于切γ基因上游不同長度的片段)、MunⅠ、XhoⅠ(這兩個用于切載體的結(jié)合位點(diǎn))，載體構(gòu)建過程中還用到PCR技術(shù)，所以還需要TaqDNA聚合酶，而載體構(gòu)建完成還需要DNA連接酶將DNA片段連接起來，所以一共需要SalⅠ、EcoRⅠ、MunⅠ、XhoⅠ、TaqDNA聚合酶、DNA連接酶這6種酶。(2)受體細(xì)胞中已經(jīng)除去BCL11A基因，故擴(kuò)增產(chǎn)物中的BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)，不會抑制熒光蛋白基因的表達(dá)；基因的表達(dá)需要RNA聚合酶與啟動子結(jié)合，才能完成熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)錄過程；含F(xiàn)1～F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的載體表達(dá)熒光蛋白，受體細(xì)胞有熒光，含F(xiàn)7與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞無熒光，則可能是F7與R擴(kuò)增產(chǎn)物不含完整的啟動子，熒光蛋白基因不表達(dá)。(3)向培養(yǎng)液中添加適量的雌激素，此時重組載體上的BCL11A基因表達(dá)，產(chǎn)生BCL11A蛋白，BCL11A蛋白與BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合后，導(dǎo)致熒光蛋白基因被抑制；含F(xiàn)1～F4與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞不再有熒光，則說明BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)在引物F4與引物R之間的序列上；含F(xiàn)5～F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞仍有熒光，則說明BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)在引物F5的上游序列，據(jù)此結(jié)果可推測，BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)位于引物F4與F5在調(diào)控序列上所對應(yīng)序列之間的區(qū)段上。答案：(1)SalⅠ

EcoRⅠ

6

(2)F7與R擴(kuò)增產(chǎn)物不含完整的啟動子，熒光蛋白基因不表達(dá)(3)引物F4與F5在調(diào)控序列上所對應(yīng)序列之間的區(qū)段上根據(jù)有無熒光情況判斷，F(xiàn)1～F4與R擴(kuò)增產(chǎn)物上均有結(jié)合位點(diǎn)，因此結(jié)合位點(diǎn)位于F4所對應(yīng)調(diào)控序列的下游(右側(cè))；F5～F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物上均無結(jié)合位點(diǎn)，可知結(jié)合位點(diǎn)位于F5所對應(yīng)調(diào)控序列的上游(左側(cè))，所以結(jié)合位點(diǎn)位于引物F4與F5在調(diào)控序列上所對應(yīng)序列之間的區(qū)段上1．(科學(xué)實(shí)驗(yàn)和探究情境)大腸桿菌β-半乳糖苷酶(Z酶)可催化白色底物(X-gal)水解產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)。在pUC18質(zhì)粒中，lacZ′編碼Z酶氨基端的一個片段(稱為α-肽)，該質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及限制酶識別位點(diǎn)如圖甲所示。已知α-肽、缺失α-肽的Z酶片段單獨(dú)存在時均無Z酶活性，共同存在時就會表現(xiàn)出Z酶活性。利用圖乙中的目的基因與pUC18質(zhì)粒進(jìn)行基因工程操作。(1)獲得目的基因后，需要通過PCR技術(shù)擴(kuò)增。PCR反應(yīng)中需要用到的酶是Taq酶，其不能從頭開始合成DNA，而只能__________________________________，因此PCR擴(kuò)增需要引物。在擴(kuò)增圖乙目的基因時，與之對應(yīng)的引物結(jié)合部位應(yīng)該是圖中的________(填數(shù)字)。為了使目的基因插入pUC18質(zhì)粒中，需要在引物的________端添加限制酶的識別序列。(2)若計(jì)劃用1個目的基因?yàn)槟０瀚@得m(m大于2)個目的基因，則需要的引物總量是________個。(3)用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，然后將大腸桿菌接種到含____________的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒有該質(zhì)粒，因而在該培養(yǎng)基上不能生長。(4)當(dāng)上述培養(yǎng)基中含有X-gal時，生長出的菌落有藍(lán)色和白色兩種類型，其中含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌的菌落顏色為__________。為了保證能通過菌落顏色辨別是否含有重組質(zhì)粒，本實(shí)驗(yàn)作為受體細(xì)胞的大腸桿菌中Z酶基因應(yīng)滿足的條件是_______________________________________________________________________________。解析：(1)Taq酶不能從頭開始合成DNA，而只能從引物的3′端延伸DNA鏈，因此PCR擴(kuò)增需要引物。DNA分子中含游離的磷酸基團(tuán)的為5′端，含游離羥基的為3′端；由于Taq酶只能從引物的3′端延伸DNA鏈，引物與目的基因所在DNA分子遵循堿基互補(bǔ)配對原則，所以擴(kuò)增圖乙目的基因時，與之對應(yīng)的引物結(jié)合部位應(yīng)該是目的基因所在DNA分子的3′端，即圖中的2、3。為了使目的基因完整地插入pUC18質(zhì)粒中，需要在引物的5′端添加限制酶的識別序列。(2)若計(jì)劃用1個目的基因?yàn)槟０瀚@得m(m大于2)個目的基因，因?yàn)槊總€新合成的目的基因的兩條脫氧核苷酸鏈的兩端都各含有一個引物，故m個基因應(yīng)該有2m個引物，原來的模板鏈中不含引物，則需要的引物總量是(2m－2)個。(3)重組質(zhì)粒上有氨芐青霉素抗性基因(標(biāo)記基因)，因此應(yīng)該將大腸桿菌接種到含氨芐青霉素的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒有該質(zhì)粒，因而不具有氨芐青霉素抗性，在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上不能生長。(4)從圖中可知