高考生物一轮复习 现代生物科技专题（选修3）

一岗双责落实还不到位。受事务性工作影响，对分管单位一岗双责常常落实在安排部署上、口头要求上，实际督导、检查的少，指导、推进、检查还不到位。第一讲 基因工程 (一) 基因工程的基本工具1.已知限制酶EcoR和Sma识别的碱基序列和酶切位点分别为GAATTC和CCCGGG，判断下图中两种限制酶切割DNA后产生的末端及其种类产生的是黏性末端；产生的是平末端。2.判断下图所示过程需要的工具酶是限制酶；是DNA连接酶。3.连线载体须具备的条件及其作用1.图解基因工程的三种操作工具2.明辨与DNA有关的酶比较项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键形成产物黏性末端或平末端形成重组DNA分子新的DNA分子形成单链DNA(二)基因工程的基本操作程序4.目的基因的获取(1)目的基因：主要指编码蛋白质的基因，也可以是一些具调控作用的因子。(2)5基因表达载体的组成及作用3.识记基因工程操作的“四步曲” (二)基因工程的基本操作程序6.连线不同种类的受体细胞与目的基因导入的常用方法7结合抗虫棉的培育过程填空(1)从图中可以看出，目的基因是Bt毒蛋白基因，使用的载体是Ti质粒，将目的基因表达载体导入受体细胞的方法是农杆菌转化法。(2)请写出两种检测目的基因是否表达的方法：抗原抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫。4.谨记基因工程的理论基础(1)构建基因表达载体的基础：DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。DNA分子都遵循碱基互补配对原则。DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。(2)外源基因在受体细胞内表达的基础：基因是控制生物性状的遗传单位。遗传信息的传递都遵循中心法则。生物界共用一套遗传密码。5明确启动子起始密码子，终止子终止密码子启动子和终止子位于DNA片段上，分别控制转录过程的启动和终止；起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。6掌握目的基因检测与鉴定的方法示意图(三)基因工程的应用和蛋白质工程8.填写蛋白质工程流程图中字母代表的含义A转录，B.翻译，C.分子设计，D.氨基酸序列，E.预期功能。9判断有关叙述的正误(1)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中()(2)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用()(3)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质()(4)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构()7.图解蛋白质工程的三个方面8有关基因工程应用的三点提醒(1)用基因工程生产的药品，从化学成分上分析都应该是蛋白质类。(2)动物基因工程的实施主要是为了改善畜产品的品质，不是为了产生体型巨大的个体。(3)并非所有个体都可作为乳腺生物反应器，制备乳腺生物反应器通常是针对雌性个体进行的操作。基因工程的操作工具命题点1限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用1(2016全国丙卷)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。GAATTCGGATCCGATCCTTAAGCCTAGGCTAG 图(a)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接，理由是_。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_，不能表达的原因是_。(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有_和_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。解析：(1)由题图可知，BamH和Sau3A两种限制性内切酶的共同识别序列是，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经BamH酶切得到的目的基因可以与图(b)所示表达载体被Sau3A酶切后的产物连接。(2)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能顺利地转录，再完成翻译过程，即顺利表达。图中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，丙所示目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录，因此目的基因不能表达。(3)常见的DNA连接酶有EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。答案：(1)Sau3A两种酶切割后产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启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(3)Ecoli DNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶拓展归纳|对限制酶切割位点的三点要求位置要求限制酶切割位点所处的位置必须在标记基因外，只有这样才能保证标记基因的完整性数量要求选择限制酶切割目的基因时，被选择的限制酶在目的基因的两侧都要有识别序列，这样才能切割出完整的目的基因对象要求为使目的基因与载体形成的相同DNA片段末端能够连接，通常使用同一种限制酶将二者切割，但如果不同的限制酶切割DNA分子所产生的末端也存在互补关系时，则两末端也可连接命题点2运载体的作用及特点2(2016全国乙卷)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH酶切后，与用BamH酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有_(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是_；并且_和_的细胞也是不能区分的，其原因是_。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有_的固体培养基。(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于_。解析：(1)质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段(基因)插入其中；在受体细胞中能自我复制，或能整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制；有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择等。(2)在培养基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都不能在此培养基上存活，二者不能区分。含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入了目的基因的质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，都能在此培养基上存活，二者也不能区分。若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌进一步筛选出来，还需要使用含有四环素的固体培养基。(3)某些噬菌体经改造后作为载体，导入受体细胞后，其DNA复制所需的原料来自于受体细胞。答案：(1)能自我复制、具有标记基因(答出两点即可)(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长四环素(3)受体细胞迷点误点|载体膜载体基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是质粒或动植物病毒等，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的选择透过性有关。基因工程的基本操作程序命题点1考查目的基因获取的方法1(2014海南高考)下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。据图回答：(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在_酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在_的作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的_序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的_序列，再通过化学方法合成所需基因。(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有_、_、4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为_。(4)在基因工程中，常用Ca2处理D，其目的是_。解析：(1)利用逆转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成双链DNA分子；根据蛋白质工程合成目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序，再通过化学方法合成。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和运载体结合，形成基因表达载体。(4)在利用大肠杆菌作受体细胞时，需要先用Ca2处理，使之成为感受态细胞，有利于吸收重组DNA分子。答案：(1)逆转录DNA聚合酶氨基酸脱氧核苷酸(2)引物模板(A基因)(3)基因表达载体(4)使其成为感受态细胞，有利于吸收重组DNA分子拓展归纳|几种获取目的基因方法的比较方法从基因文库中获取人工合成从基因组文库中获取从部分基因文库，如cDNA文库中获取化学合成法逆转录法过程命题点2考查基因工程的操作实例2(2016天津高考)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。(1)为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_合成总cDNA，然后以cDNA为模板，使用PCR技术扩增HSA基因。右图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。(2)启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是_(填写字母，单选)。A人血细胞启动子B水稻胚乳细胞启动子C大肠杆菌启动子 D农杆菌启动子(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是_。(4)人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。与途径相比，选择途径获取rHSA的优势是_。(5)为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_的生物学功能一致。解析：(1)要想合成总cDNA，需要采集人的血液获得总RNA。由于DNA的复制只能从脱氧核苷酸单链的5端向3端延伸，因而引物均应结合在DNA单链的3端，而DNA的两条链反向平行，由此可以确定引物在另一条脱氧核苷酸单链的位置和方向。(2)若要从水稻胚乳细胞内获得目的产物，需要控制该目的基因只在水稻胚乳细胞内表达。由题干中的信息“启动子通常具有物种及组织特异性”可知，此处需要选择水稻胚乳细胞启动子。(3)酚类物质能吸引农杆菌，因此在水稻受体细胞中添加该类物质，能吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因的成功转化。(4)途径和的主要区别是途径的受体细胞是真核细胞，途径的受体细胞是原核细胞。由于人体合成的初始HSA多肽需要经膜系统加工形成正确的空间结构才有生物活性，所以选择途径获取rHSA更具有优势。(5)rHSA是基因工程的产物，其是否具有医用价值，还需要在个体水平上进一步确认其与HSA的生物学功能是否一致。答案：(1)总RNA(或mRNA)(2)B(3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化(4)水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工(5)HSA拓展归纳|PCR技术的原理和反应过程(1)PCR原理：DNA复制原理，即：(2)PCR反应过程：过程说明图解变性当温度上升到90 以上时，双链DNA解聚为单链复性温度下降到50 左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合延伸72 左右时，TaqDNA聚合酶有最大活性，可使DNA新链由5端向3端延伸(3)结果：上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。蛋白质工程1.(2013广东高考)从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是()A合成编码目的肽的DNA片段B构建含目的肽DNA片段的表达载体C依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽解析：选C该基因的表达产物多肽P1的抗菌性和溶血性均很强，要研发出抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先应根据P1的氨基酸序列设计模拟肽，再构建相应的DNA片段。2(2015全国卷)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的_进行改造。(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰_基因或合成_基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括_的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：_。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过_和_，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物_进行鉴定。解析：(1)蛋白质的功能由蛋白质的三维结构决定，而蛋白质的三维结构与氨基酸序列有关，因此，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造。(2)P基因与P1基因的根本区别是碱基序列不同，因此可以通过对P基因进行修饰获得P1基因，也可以直接合成P1基因。中心法则的内容可以通过下图体现：(3)蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。答案：(1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也可)(2)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能高考真题集中研究找规律1(2016江苏高考)下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：限制酶BamHBclSau3AHind识别序列及切割位点G GATC CC CTAG G T GATC AA CTAG T G ATCCTAGA AGCT TT TCGA A 图1图2(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用_两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过_酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于_态的大肠杆菌。(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加_，平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中_。(3)若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为_，对于该部位，这两种酶_(填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开。(4)若用Sau3A切图1质粒最多可能获得_种大小不同的DNA片段。解析：(1)基因工程中选择合适的限制酶切割质粒和目的基因时，应保留目的基因和至少一个标记基因结构的完整性，即遵循“目的基因切两侧，标记基因留一个”的基本原则，最好选择切割产生不同末端的两种限制酶同时切割质粒和目的基因，以避免目的基因的反向插入带来的不正常表达，因此据图分析应选择的限制酶为Bcl和Hind，切割后质粒上保留的四环素抗性基因作为标记基因。酶切后的载体和目的基因通过DNA连接酶的作用形成重组质粒，重组质粒需要导入Ca2处理后的处于感受态的大肠杆菌(处于感受态的大肠杆菌细胞膜的通透性大大增加，便于重组质粒进入)。(2)由上述分析可知，为了筛选出导入重组质粒的大肠杆菌，应先配制含四环素的选择培养基，平板上长出的菌落为导入普通质粒或重组质粒的大肠杆菌菌落，进一步鉴定出导入重组质粒的大肠杆菌，可利用PCR扩增的方式，结合电泳技术来分析处理。DNA的两条链是反向平行的，在PCR过程中，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶只能从引物的3端延伸DNA链，因此应选择引物甲和引物丙。(3)因为Bcl和BamH酶切产生的黏性末端相同，所以可以被DNA连接酶连接，连接部位的6个碱基对序列为，但是连接后形成的DNA中不再具有Bcl和BamH的识别序列，连接部位不能被这两种酶切开。(4)由图可知，能被限制酶Bcl和BamH切割的序列也能被Sau3A识别并切割，因此图中质粒上存在3个Sau3A的切割位点，若将3个切割位点之间的DNA片段分别编号为a、b和c，则完全酶切(3个切割位点均被切割)会产生3种大小的DNA片段，即为a、b和c；考虑只切1个切割位点，有三种情况，都产生一种大小的DNA片段，即大小均为abc；考虑切2个切割位点，则会产生ab、c、ac、b、bc、a几种不同大小的DNA片段。综上所述，若用Sau3A识别并切割图中质粒，最多可获得7种大小的DNA片段，即为abc、ab、ac、bc、a、b、c。答案：(1)Bcl和Hind连接感受(2)四环素引物甲和引物丙(3)都不能(4)72(2015全国卷)HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的_，以其作为模板，在_的作用下合成_，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是_，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是_。(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分_细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有_癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。解析：(1)HIV的遗传物质是RNA，所以要想获得相应的目的基因，应以HIV的RNA为模板，在逆转录酶的作用下合成cDNA(或DNA)。(2)目的蛋白注入机体后相当于抗原。在抗原的刺激下，机体进行体液免疫，由浆细胞产生相应抗体(分泌蛋白)，由于该抗体能与目的蛋白(抗原)发生特异性结合，所以可通过抗体检测出有无目的蛋白，从而确定体内有无HIV。(3)HIV主要攻击人体的T(或T淋巴)细胞，从而降低机体免疫系统的防卫功能。(4)癌细胞在机体中属于抗原，人体的免疫系统能够监控和清除癌细胞。答案：(1)RNA逆转录酶cDNA(或DNA)(2)抗体抗原抗体特异性结合(3)T(或T淋巴)(4)监控和清除3(2015海南高考)在体内，人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链，此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原，进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后，产生A、B两条肽链，再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。目前，利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题：(1)人体内合成前胰岛素原的细胞是_，合成胰高血糖素的细胞是_。(2)可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的_序列，用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体。再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成_的基因工程菌。(3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，则用该工程菌进行工业发酵时，应从_中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。解析：(1)由题意可知，前胰岛素原在细胞内经加工后成为胰岛素，人体合成胰岛素的细胞是胰岛B细胞，所以合成前胰岛素原的细胞也是胰岛B细胞；合成胰高血糖素的细胞是胰岛A细胞。(2)根据胰岛素原的氨基酸序列，可设计并合成编码胰岛素原的DNA序列(即目的基因)；用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体，再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成人胰岛素原的基因工程菌。(3)根据题意，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，所以用该工程菌进行工业发酵时，应从菌体中分离、纯化胰岛素原，经酶处理便可转变为胰岛素。答案：(1)胰岛B细胞胰岛A细胞(2)DNA序列胰岛素原(3)菌体4(2014全国卷)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题：(1)理论上，基因组文库含有生物的_基因，而cDNA文库中含有生物的_基因。(2)若要从植物甲中获得目的基因，应首先建立该植物的基因组文库，再从中_出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物_的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的_，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的_是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时，则可推测该耐旱基因整合到了_(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。解析：(1)基因组文库中含有该生物的全部基因，而cDNA文库又称部分基因文库，含有该生物的部分基因。(2)基因组文库中含有该生物的全部基因，需要将目的基因筛选出来。(3)利用农杆菌转化法将耐旱基因转移到不耐旱的植物乙的体细胞中，经植物组织培养技术得到再生植株。要确定耐旱基因是否表达，需要检测再生植株中有无该基因的表达产物，如果呈阳性，再在个体水平上检测该植株的耐旱性是否得到提高。(4)若转基因耐旱性植株自交，后代中耐旱不耐旱31，则亲本为杂合子，可判断基因整合到了同源染色体的一条上。答案：(1)全部部分(2)筛选(3)乙表达产物耐旱性(4)同源染色体的一条上调研试题重点研究明趋势一、题点练1下列有关限制性核酸内切酶的叙述，正确的是()A用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2个B限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大CCATG和GGATCC序列被限制酶切出的黏性末端碱基数不同D只有用相同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒解析：选B用限制酶切割DNA分子中部获得一个目的基因时，需剪切2次，水解磷酸二酯键4个；限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大；CATG和GGATCC序列被限制酶切出的黏性末端均有4个碱基；切割目的基因和载体并非只能用同一种限制酶，如果不同的限制酶切割DNA分子所产生的末端也存在互补关系，则两末端也可连接。2下列关于载体的叙述，错误的是()A载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子B对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点C目前常用的载体有质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒D载体具有某些标记基因，便于对其进行切割解析：选D标记基因的作用是用于受体细胞的鉴别和筛选。3科学家采用基因工程技术将矮牵牛中控制蓝色色素合成的基因a转移到玫瑰中，以培育蓝玫瑰，下列操作正确的是()A利用DNA分子杂交技术从矮牵牛的基因文库中获取基因aB用氯化钙溶液处理玫瑰叶肉细胞，使其处于感受态C用含四环素的培养基筛选转基因玫瑰细胞D将基因a导入玫瑰细胞的液泡中，防止其经花粉进入野生玫瑰解析：选A将目的基因导入微生物细胞时，用氯化钙溶液处理受体细胞，可使其处于感受态，利于目的基因的导入。由于不知道标记基因，用含四环素的培养基不一定能筛选出转基因玫瑰细胞。将目的基因导入玫瑰叶肉细胞的叶绿体基因组中，可防止其经花粉进入野生玫瑰，液泡中无DNA。4(2014重庆高考)下面为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是()A的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与B侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到的染色体上C的染色体上若含抗虫基因，则就表现出抗虫性状D只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异解析：选D构建重组质粒需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶，不需要DNA聚合酶；含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒的TDNA整合到受体细胞的染色体上，而不是重组Ti质粒整合到受体细胞的染色体上；导入受体细胞的目的基因表达后，转基因植株方能表现出相应性状，若目的基因在受体细胞中不表达，转基因植株不能表现出相应性状；表现出抗虫性状则表明该植株细胞发生了基因重组，基因重组是可遗传变异。5基因工程利用某目的基因(图甲)和Pl噬菌体载体(图乙)构建重组DNA。限制性核酸内切酶分别是Bgl、EcoR和Sau3A。下列分析错误的是()A构建重组DNA时，可用Bgl和Sau3A切割目的基因所在片段和Pl噬菌体载体B构建重组DNA时，可用EcoR和Sau3A切割目的基因所在片段和Pl噬菌体载体C图乙中的Pl噬菌体载体只用EcoR切割后，含有2个游离的磷酸基团D用EcoR切割目的基因所在片段和Pl噬菌体载体，再用DNA连接酶连接，只能产生一种重组DNA解析：选D由题图可知，Bgl、Sau3A及EcoR三种酶在目的基因和Pl噬菌体上都有切口，故可用Bgl和Sau3A或EcoR和Sau3A切割目的基因所在片段和Pl噬菌体载体；从图乙知Pl噬菌体载体为环状DNA，只用EcoR切割后产生两条反向双螺旋链状DNA，有2个游离的磷酸基团；用EcoR切割目的基因所在片段和Pl噬菌体载体，再用DNA连接酶连接，能产生不止一种重组DNA。二、题型练6(2017石家庄调研)请回答以下有关基因工程的问题：(1)基因工程中切割DNA的工具酶是_。DNA连接酶根据其来源不同，分为_和_。(2)利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成_。(3)_是基因工程的核心步骤。启动子是_识别和结合的部位，它能驱动基因转录出mRNA。(4)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是_。(5)要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，采用的方法是_技术。答案：(1)限制性核酸内切酶(或限制酶)Ecoli DNA连接酶T4DNA连接酶(顺序可颠倒)(2)引物(引物对)(3)基因表达载体的构建RNA聚合酶(4)农杆菌转化法(5)DNA分子杂交7(2017唐山一模)如图为培育转基因山羊生产人酪蛋白的流程图。请回答下列问题：(1)过程为基因工程中的_，人酪蛋白基因为_，可从基因文库中获取，基因文库包括_。(2)过程指的是胚胎移植过程，一般选取_的胚胎进行胚胎移植，不选用原肠胚时期的胚胎。(3)过程为加速转基因动物的繁育，可以采用_、_等方法。(4)过程指的是目的基因的表达，包括_两个阶段，在分子水平上检测目的基因是否在转基因山羊体内成功表达的方法是_。解析：(1)由图可知，为基因表达载体的构建。人酪蛋白基因为目的基因，基因文库包括基因组文库和部分基因文库。(2)一般选取桑椹胚或囊胚时期的胚胎进行胚胎移植。(3)为获得更多的转基因动物，可以采用胚胎分割移植和体细胞核移植(克隆)等方法。(4)基因表达包括转录和翻译两个阶段，在分子水平上检测目的基因是否在转基因山羊体内成功表达的方法是抗原抗体杂交。答案：(1)构建基因表达载体目的基因基因组文库和部分基因文库(2)桑椹胚时期或者囊胚期(3)胚胎分割移植体细胞核移植(或克隆技术)(4)转录与翻译抗原抗体杂交8(2017贵阳一检)胰岛素是治疗糖尿病的重要药物。如图是利用大肠杆菌生产人胰岛素的部分过程示意图。请据图分析回答下列问题：(1)过程称为_。若将某种生物发育的某个时期的mRNA经过程产生的多种互补DNA片段与载体结合后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群体称为这种生物的_。(2)_(填“能”或“不能”)用人体皮肤细胞来完成过程，简述理由：_。(3)与基因组文库的基因相比，由过程获得的目的基因中不包含_。(4)在基因工程操作步骤中，获得A的步骤称为_，A的名称是_。(5)若目的基因中有a个碱基对，其中鸟嘌呤b个，则过程扩增循环3次，至少需要提供胸腺嘧啶_个。答案：(1)反(逆)转录cDNA文库(2)不能皮肤细胞中的胰岛素基因未表达，不能形成胰岛素mRNA(3)启动子、内含子(或非编码DNA片段)(4)基因表达载体的构建重组质粒(或基因表达载体)(5)7(ab)或(231)(ab)9(2017哈尔滨检测)青蒿素是治疗疟疾的重要药物。研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径(如图中实线方框内所示)，并且发现酵母细胞也能够产生合成青蒿素的中间产物FPP(如图中虚线方框内所示)。结合所学知识回答下列问题：(1)疟疾俗称“打摆子”，是由疟原虫引起的寒热往来症状的疾病。当疟原虫寄生在人体中时，会引起人的免疫反应，使_细胞产生淋巴因子。同时B细胞在受到刺激后，在淋巴因子的作用下增殖分化成_细胞，产生抗体。(2)根据图示代谢过程，科学家在培育能产生青蒿素的酵母细胞过程中，要向_中导入的基因是_，具体操作中可利用_技术检测转基因生物的DNA上是否插入目的基因。(3)构建基因表达载体时，用不同类型的_切割DNA后，可能产生_末端，也可能产生_末端。(4)实验发现，酵母细胞导入相关基因后，相关基因能正常表达，但酵母菌合成的青蒿素仍很少，根据图解分析原因可能是_。解析：(1)当疟原虫寄生在人体中时，会引起人的免疫反应，使T细胞产生淋巴因子，同时B细胞在受到刺激后，在淋巴因子的作用下增殖分化成记忆细胞和浆细胞，浆细胞能产生抗体。(2)由于酵母细胞中也能合成FPP，FPP形成青蒿素过程还需要ADS酶和CYP7AV1酶参与，所以酵母细胞需要导入ADS酶基因、CYP7AV1酶基因。(3)构建基因表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生平末端。(4)由图可知，酵母细胞中部分FPP用于合成固醇，使合成的青蒿素量较少。答案：(1)T浆(2)酵母细胞ADS酶基因、CYP7AV1酶基因DNA分子杂交(3)限制酶黏性平(4)酵母细胞中部分FPP用于合成固醇10(2017广西三市联考)小鼠基因靶向敲除技术是采用工程技术手段使小鼠体内的某一基因失去功能，以研究基因在生物个体发育和病理过程中的作用。例如现有基因型为BB的小鼠，要敲除基因B，可先用体外合成的突变基因b取代正常基因B，使BB细胞改变为Bb细胞，最终培育成为基因敲除小鼠bb。分析回答下列问题：(1)“基因靶向敲除”技术采用了基因工程的技术手段。基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过_和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性。(2)基因表达载体应包括启动子、_、_、标记基因。目的基因导入受体细胞后，首先要检测转基因生物_，这是目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键。(3)为获得“基因靶向敲除”的小鼠个体，则应将同源目的基因导入小鼠的_。此外还必须经过_和胚胎移植等胚胎工程的技术手段，最终由受体母鼠生下来。(4)按上述“基因靶向敲除”操作获得的多只雌雄小鼠都是杂合子，人们想在此基础上获得一个含纯合目的基因的个体。简要的方案是：_。答案：(1)体外DNA重组(2)目的基因终止子DNA上是否插入了目的基因(3)受精卵早期胚胎培养(4)让获得的杂合子雌雄小鼠交配，从后代中筛选出含目的基因的纯合小鼠11(2016广州二模)虫草中的超氧化物歧化酶(SOD)具有抗衰老作用。研究人员培育了能合成SOD的转基因酵母菌。请结合图回答问题：注：Hind和ApaL是两种限制酶，箭头表示酶的切割位置。(1)将图中的重组DNA分子用Hind和ApaL完全酶切后，可得到_种DNA片段。图示的表达载体存在氨苄青霉素抗性基因，不能导入用于食品生产的酵母菌中，据图分析，可用_切除该抗性基因的部分片段使其失效，再用DNA连接酶使表达载体重新连接起来。(2)作为受体细胞的酵母菌缺失URA3基因，必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活，因此，图示表达载体上的URA3基因可作为_供鉴定和选择；为了筛选出成功导入表达载体的酵母菌，所使用的培养基_(填“需要”或“不需要”)添加尿嘧啶。(3)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为_。为了确定受体细胞中SOD基因是否转录，可用标记的_作探针进行分子杂交检测，分子杂交的原理是_。(4)利用蛋白质工程获得活性更高的SOD时，需根据所设计蛋白质的结构推测其_序列，最终确定相对应的脱氧核苷酸序列并经_获得所需的基因。答案：(1)3ApaL(2)标记基因不需要(3)转化SOD基因碱基互补配对(4)氨基酸基因修饰第二讲细胞工程 (一) 植物细胞工程1.补充植物组织培养操作流程图，并填空 (1)植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全能性。(2)离体的植物器官、组织或细胞通常称为外植体。(3)在植物组织培养过程中，启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素是生长素和细胞分裂素。(4)利用植物组织培养技术生产细胞产物时，只需培养到愈伤组织阶段即可。2.分析植物体细胞杂交技术流程图，并填空(1)过程为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。(2)过程是原生质体的融合，其原理是细胞膜的流动性，人工诱导的物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇作诱导剂。(3)过程是原生质体融合后再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。(4)过程是植物组织培养技术，其原理是植物细胞的全能性。1.图解植物细胞工程两大技术2.辨析四个易误点(1)具有全能性体现(实现)全能性：具有全能性：理论上，具有细胞核的活细胞都具有全能性。体现全能性：只有发育成完整个体，才能说明实现了细胞的全能性。(2)误认为植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞。植物体细胞杂交的结果最终要经过组织培养形成杂种植株。(3)误认为植物体细胞杂交属于有性生殖。植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖。(4)误认为杂种植株的变异类型属于基因重组。杂种植株的变异类型属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。(二) 动物细胞工程之一3.补充动物体