江苏专用2022版高考生物一轮复习选择性必修课程第3讲基因工程学案

1、第3讲基因工程课标要求核心素养1概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的2阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体三种基本工具3阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤4举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质5概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质6举例说明依据人类需要对原蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程7实验：DNA的提取和鉴定1基因的结构与功能(生命

2、观念)2基因工程的操作流程图及蛋白质的流程图等(科学思维)3基因工程的应用和蛋白质工程(科学探究)4正确看待转基因生物与环境安全问题(社会责任)考点一基因工程的基本工具及基本程序1基因工程的概念(1)概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。(2)优点与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。与诱变育种相比：定向改造生物的遗传性状。2基因工程的基本工具(1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)。来源：主要来自原核生物。特点：具有专一性，表现在两个方面：识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列。切

3、割特定核苷酸序列中的特定位点。作用：断裂特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。作用结果(2)DNA连接酶种类Ecoli DNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体特点缝合黏性末端缝合黏性末端和平末端作用缝合双链DNA片段，恢复两个核苷酸之间的磷酸二酯键(3)载体种类：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。质粒的特点运载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。3基因工程的基本操作程序(1)目的基因的获取从基因文库中获取人工合成利用PCR技术扩增(2)基因表达载体的构建基因工程的核心目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。基因表达载体的组成

4、(3)将目的基因导入受体细胞转化含义：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内遗传和表达的过程。转化方法生物类型植物动物微生物受体细胞体细胞受精卵大肠杆菌或酵母菌等常用方法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射法感受态细胞法(4)目的基因的检测与鉴定方法检测或鉴定目的水平DNA分子杂交技术检测目的基因的有无分子水平分子杂交技术目的基因是否转录抗原抗体杂交目的基因是否翻译抗虫或抗病接种实验是否具有抗虫抗病特性个体水平4PCR技术(1)原理：DNA复制。(2)前提：已知目的基因的一段核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。(3)条件：DNA模板、引物、热稳定DNA聚合酶和4种脱氧核苷酸。(4)

5、扩增过程过程说明图解变性温度上升到9095 左右，双链DNA解链为单链复性温度下降到5560 左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合延伸温度上升到7075 左右，Taq酶从引物起始合成互补链，可使新链由5端向3端延伸(5)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。1限制酶的选择方法图甲图乙根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类。(1)应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst。(2)不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择Sma。(3)为

6、避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用Pst和EcoR两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。2基因表达载体中启动子、终止子的来源(1)如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，目的基因中已含有启动子、终止子，在构建基因表达载体时，不需要在质粒上接上特定的启动子、终止子。 (2)如果目的基因是通过人工方法合成的，或通过cDNA文库获得的，则目的基因是不含启动子和终止子的。因此，在构建基因表达载体时，需要在与质粒结合之前，在目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。3受体细胞的选择受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)

7、、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌)；一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，也没有核糖体等细胞器，不能合成蛋白质。1用基因工程生产乙肝疫苗时，若选用细菌为受体细胞，则不能得到引起免疫反应的基因表达产物，分析其原因。提示：大肠杆菌为原核生物，没有真核生物所具有的内质网、高尔基体等结构，无法对核糖体合成的肽链进行加工。2用箭头及简要的文字简述基因组文库和部分基因文库构建过程。提示：基因组文库的构建过程：某种生物全部DNA许多DNA片段受体

8、菌群体。部分基因文库的构建过程：某种生物发育的某个时期的mRNAcDNA受体菌群体。3现有一长度为1 000碱基对(bp)的DNA分子，用限制酶EcoR酶切后得到的DNA分子仍是1 000 bp；用Kpn单独酶切，得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子片段；用EcoR、Kpn同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子片段。尝试绘出该DNA分子的酶切图谱。提示：考查基因工程的工具1(多选)用Xho和Sal两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述正确的是()A图中两种酶识别的核苷酸序列不同B图中酶切产物可用于构建重组DNAC

9、泳道中是用Sal处理得到的酶切产物D图中被酶切的DNA片段是单链DNAABC限制酶识别特定的脱氧核苷酸序列，不同的限制酶能识别不同的核苷酸序列，由电泳图可知Xho和Sal两种酶分别切割时，识别的序列不同，A正确；同种限制酶切割出的DNA片段，具有相同的黏性末端，再用DNA连接酶进行连接，可以构成重组DNA，B正确；Sal将DNA片段切成4段，Xho将DNA片段切成3段，根据电泳结果可知泳道为Sal，泳道为Xho，C正确；限制酶切割双链DNA，酶切后的DNA片段仍然是双链DNA，D错误。2(2020山东省高三二模)大肠杆菌半乳糖苷酶(Z酶)可催化底物(Xgal)水解产生蓝色物质。在pUC18质粒

10、中，lacZ编码Z酶氨基端的一个片段(称为肽)，该质粒结构及限制酶识别位点如图甲所示。已知肽、缺失肽的Z酶片段单独存在时均无Z酶活性，共同存在时就会表现出Z酶活性。利用图乙中的DNA片段与pUC18质粒进行基因工程操作。甲乙(1)限制酶能催化双链DNA分子中_(填化学键名称)的断裂。本实验可使用限制酶_处理pUC18质粒和图乙中的DNA片段，再通过DNA连接酶连接，获得含目的基因的重组质粒。(2)用重组质粒转化大肠杆菌，然后将大肠杆菌接种到含氨苄青霉素的固体培养基上进行培养，由于未发生转化的大肠杆菌没有该质粒，因而不具有_，在该培养基上不能生长。从功能上划分，该培养基属于_培养基。(3)当上述

11、培养基中含有Xgal时，生长出的菌落有蓝色和白色两种类型，其中含有重组质粒的大肠杆菌的菌落颜色为_，这是因为_。为保证能通过菌落颜色辨别出含有重组质粒的大肠杆菌，本实验作为受体细胞的大肠杆菌中Z酶基因应满足的条件是_。解析(1)限制酶能催化双链DNA分子中磷酸二酯键的断裂，将DNA降解。从图中可知，酶HindIII可破坏目的基因，而质粒和目的基因两侧都有酶SalI识别位点，因此本实验可使用限制酶SalI处理pUC18质粒和图乙中的DNA片段。(2)重组质粒上有氨苄青霉素抗性基因，由于未发生转化的大肠杆菌没有该质粒，因而不具有氨苄青霉素抗性，在含氨苄青霉素培养基上不能生长。从功能上划分，该培养基

12、属于选择培养基，选择了含重组质粒的大肠杆菌。(3)从图中可知，重组质粒是用酶SalI分别处理过的质粒和目的基因片段形成的，重组质粒的lacZ基因被破坏，不能合成半乳糖苷酶(Z酶)，不能催化底物(Xgal)水解产生蓝色物质，故呈菌落白色。已知肽、缺失肽的Z酶片段单独存在时均无Z酶活性，共同存在时就会表现出Z酶活性，为保证能通过菌落颜色辨别出含有重组质粒的大肠杆菌，本实验作为受体细胞的大肠杆菌中Z酶基因应满足的条件是编码肽的DNA序列缺失，其他序列正常。答案(1)磷酸二酯键Sal(2)氨苄青霉素抗性选择(3)白色目的基因与质粒连接后使lacZ被破坏，不能合成肽编码肽的DNA序列缺失，其他序列正常考

13、查基因工程的操作程序3(2020湖北省高三一模)新型肺炎的病原体新冠病毒，结构如图所示(棘突、脂质膜、包膜成分都是含有蛋白质，它们分别是由病毒RNA的基因S、M、E的指导合成)。根据相关知识回答下列问题：(1)新冠病毒侵染过程中，棘突首先与细胞膜上受体结合，可能作为病毒的疫苗。如果利用基因工程研制新冠病毒疫苗，第一步是得到基因S，以用于后续操作，请简述获取S基因过程_。基因工程的核心步骤是_，完成该步骤所需要的酶有_。理论上，目的基因S应该导入_细胞中让其表达，以得到合适的产物。(2)制备出来的“产品”必须具备_、_才能作为疫苗来使用。(3)检测新型肺炎的一般策略是检测疑似病例是否携带新冠病毒

14、。新冠病毒主要由核酸和蛋白质构成，如果检测核酸，一般的方法是_；如果检测其特异性蛋白，方法是_。解析(1)由于新冠病毒的遗传物质是RNA，故应提取病毒的RNA，逆转录成对应DNA后，PCR技术扩增得到基因S(或对病毒基因S测序，然后人工合成基因S )。基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，完成该步骤所需要的酶有限制酶和DNA连接酶。理论上目的基因S应该导入受体细胞如哺乳动物(或大肠杆菌、哺乳动物)中让其表达，才能得到合适的蛋白质产物。(2)制备出来的“产品”不能对接受疫苗的生物有害，还应使其产生抗体，必须具备没有传染性和致病性(或没有“毒性”)、能引起对新冠病毒的特异性免疫才能作为疫苗来使用

15、。(3)检测新型肺炎的一般策略是检测疑似病例是否携带新冠病毒，新冠病毒主要由核酸和蛋白质构成，如果检测其核酸RNA，RNA可由DNA转录而来，一般用探针法(或PCR法)；如果检测其表达的特异性蛋白，方法是抗原抗体杂交。答案(1)提取病毒的RNA，逆转录成对应DNA后，PCR技术扩增得到基因S(或对病毒基因S测序，然后人工合成基因S)基因表达载体的构建限制酶和DNA连接酶哺乳动物(或大肠杆菌、哺乳动物)(2)没有传染性和致病性(或没有毒性)能引起对新冠病毒的特异性免疫(3)探针法(或PCR法)抗原抗体杂交4真核生物基因中通常含内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对

16、应的RNA序列的机制。研究发现绿色木霉合成并分泌的环氧化水解酶可降解黄曲霉素B1。现有含绿色木霉的菌液，为获得环氧化水解酶，研究小组进行以下两种尝试：(1)方法一从含有绿色木霉的菌液中提取细胞的mRNA，在_酶的催化下，合成cDNA。以cDNA为模板，通过_技术大量扩增，获得目的基因。构建目的基因表达载体，导入大肠杆菌的体内。目的基因在大肠杆菌体内正常转录，但是翻译产生的环氧化水解酶没有生物活性，需做进一步的处理加工，原因在于_。(2)方法二提取绿色木霉的全部DNA，选用适当的_酶处理后，会获得一些小的DNA片段。选择一些合适的载体与获取的DNA片段构建基因表达载体。与从cDNA文库中获取目的

17、基因构建表达载体所用载体相比，该载体组成不需要添加_成分。载体和这些DNA片段连接起来，导入受体菌的群体中储存。从这些受体菌的群体中筛选出含有目的基因的受体菌，分离出目的基因，将该目的基因和载体结合，通过_法导入大肠杆菌体内。该目的基因在大肠杆菌的体内正常转录，但其不能进行翻译，原因在于_。解析(1)以mRNA合成cDNA的过程为逆转录。以已知的cDNA为模板扩增目的基因的过程称为PCR技术。绿色木霉为真核生物，合成并分泌的环氧化水解酶为分泌蛋白，而大肠杆菌为原核生物，细胞内无内质网和高尔基体，因此在其体内翻译产生的环氧化水解酶没有生物活性。(2)由提取绿色木霉的全部DNA获取一些小的DNA片

18、段需要用限制酶进行处理。从cDNA文库中获取目的基因中无启动子和终止子。将该目的基因导入大肠杆菌的方法为转化法。从基因组文库里分离出的该目的基因在大肠杆菌的体内正常转录，但其不能进行翻译，原因在于目的基因中存在内含子。答案(1)逆转录PCR环氧化水解酶是分泌蛋白，需要内质网和高尔基体加工(2)限制启动子、终止子转化目的基因中存在内含子考点二基因工程的应用和蛋白质工程 1植物基因工程(1)培育抗虫转基因植物：用于杀虫的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。(2)抗病转基因植物：使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。(3)抗逆转基因植物：抗逆基因

19、有抗旱基因、抗除草剂基因等。(4)利用转基因改良植物的品质：如提高玉米中某种氨基酸含量、延长番茄储存时间、培育新花色的矮牵牛等。2动物基因工程(1)提高动物生长速度：将外源生长激素基因转入动物体内，可以提高生长速度。(2)用于改善畜产品的品质：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，可以使转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。(3)用转基因动物生产药物：将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，培育乳腺生物反应器。(4)用转基因动物作器官移植的供体。3基因工程药品(1)受体细胞：多为原核细胞。原因是其繁殖快、多为单细胞，遗传物质相对较少。(2)方式：利用基因工程培育“工程菌”来生产药品

20、。(3)成果：利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。4基因治疗(1)概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，达到治疗疾病的目的。(2)类型：体外基因治疗和体内基因治疗。(3)实质：正常基因的表达掩盖病变基因的表达，达到治疗疾病的目的。(4)成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。5蛋白质工程(1)概念以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。(2)流程图写出流程图中字母代表的含义：A转录，B.翻译，C.分子设计，D.多肽链，E.预期

21、功能。(3)蛋白质工程与基因工程的比较区别项目蛋白质工程基因工程过程预期蛋白质功能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获取目的基因基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型和生物产品结果可生产自然界没有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质联系a蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。b基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造。1基因工程技术已成功应用于人类生产生活中的诸多方面，请从植物育种或人类疾病预防与治疗方面举一实例，并说明制备该

22、转基因产品的基本技术流程。(限100字以内)提示：实例一：转基因抗虫棉。从细菌中克隆Bt蛋白基因，构建重组载体，导入棉花细胞后进行组织培养，经过对再生植株中目的基因的检测，获得转基因棉花。实例二：基因工程胰岛素。克隆人的胰岛素基因，构建重组载体，转入大肠杆菌后，检查目的基因，筛选高产菌株并进行培养，生产胰岛素。2通过对Bt蛋白质三维结构图及氨基酸序列进行分析，发现若将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率。若要根据蛋白质工程的原理设计实验对Bt蛋白进行改造，以提高其致死率，写出其实验设计思路。提示：参照密码子表，找到合成该14个氨基

23、酸的碱基对序列所在的基因位置，将这些碱基对序列进行缺失处理。考查基因工程的应用1胶原蛋白广泛应用于医学、化妆品、化工原料等领域，科研人员开展利用家蚕生产人胶原蛋白的研究。请回答下列问题：(1)家蚕核型多角体病毒(BmNPV)专性寄生于鳞翅目昆虫，将人胶原蛋白基因与_重组后，构建_。体外克隆目的基因的方法是_。(2)BmNPV的p10基因是极强的启动子，将目的基因连接在p10基因的下游，目的是_。目的基因与p10基因连接时，断裂与连接的化学键都是_。(3)重组BmNPV感染家蚕幼虫后，在幼虫淋巴液中提取蛋白质，用_的方法检测目的基因是否成功表达。相比于大肠杆菌，选择家蚕作为人胶原蛋白的生物反应器

24、，其优点是_。解析(1)因为BmNPV专性寄生于鳞翅目昆虫，故将目的基因与BmNPV基因重组，构建基因表达载体，更有利于将目的基因导入家蚕细胞。PCR是指在体外复制特定DNA片段，可在短时间内大量扩增目的基因。(2)启动子位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录。将目的基因与运载体连接时，限制酶和DNA连接酶作用的都是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。(3)检测目的基因是否翻译成蛋白质，可用抗原抗体杂交的方法。大肠杆菌为原核细胞，家蚕为真核生物，家蚕细胞中的内质网和高尔基体会对人胶原蛋白进行加工，与人体内表达的蛋白质结构和功能更相似。答案(1)BmNPV基因基因表达载体PCR

25、技术 (2)使目的基因在p10基因的驱动下高效表达磷酸二酯键(3)抗原抗体杂交家蚕细胞中的内质网和高尔基体会对人胶原蛋白进行加工，使表达的胶原蛋白与人的胶原蛋白的结构和功能相似 2(2020临沂市高三二模)Cre/loxP重组酶系统是对转基因受体细胞DNA上的特定序列进行定点切割和重新连接，从而在基因或染色体水平上对生物基因进行遗传改造的一种技术。其原理是重组酶Cre能识别loxP位点(特定的DNA序列)，并使loxP位点间的基因序列被重组或删除。受此启发，科学家在检测抗虫基因成功导入烟草细胞后，尝试用Cre/loxP重组酶系统删除转基因烟草细胞内的抗除草剂基因，其技术过程如图2(其中表示启动

26、子)。图1图2(1)通过基因改造获得抗虫烟草过程中，为大量获得抗虫基因，可选择图1中引物_(用图中罗马数字表示)组合进行PCR扩增；扩增时，为确保抗虫基因和表达载体充分连接，常在基因上、下游引物的_端添加不同的限制酶切位点，其目的是_。(2)loxP是一种含34个碱基对的小型DNA片段，由一个不对称的间隔区和两个反向重复序列组成。Cre酶能特异性地识别反向重复序列并于特定位置切开磷酸二酯键，类似于基因工程中的_酶，从遗传学角度分析，Cre酶改变质粒的原理是_。(3)通常用_法把携带抗虫基因的重组质粒甲导入烟草细胞，经检测导入成功后，抗除草剂基因即失去用途，继续留在烟草体内可能会引发的生物环境安

27、全问题是_。(4)经Cre酶处理后，质粒中的两个loxP序列分别被切开，得到图2右侧的两个环状DNA分子。由于_，抗除草剂基因不再表达，之后会在培养过程中消失。解析(1)PCR技术扩增目的基因过程中，引物与模板链的3端结合，子链从5端开始延伸，故要扩增抗虫基因应选择图1中引物、；为保证抗虫基因和表达载体的充分连接，PCR扩增时，应在基因上、下游引物的5端分别添加相应的酶切位点，且常在两条引物上设计加入不同的限制酶酶切位点，主要目的是使DNA片段能定向插入表达载体，减少自连。(2)Cre酶能特异性地识别反向重复序列并在特定位置切开磷酸二酯键，其功能类似于基因工程中的限制酶(限制性核酸内切酶)；从

28、遗传学角度分析，Cre酶改变质粒相当于实现了基因间的重组，原理是基因重组。(3)将重组质粒导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法；抗除草剂基因属于外源基因，若继续留在烟草体内可能会转移到杂草中，造成基因污染。(4)启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终合成所需蛋白质。据图可知，质粒乙的抗除草剂基因前没有启动子(其中表示启动子)，故抗除草剂基因不再表达，之后会在培养过程中消失。答案(1)、5减少DNA自连，使抗虫基因能定向插入表达载体(2)限制基因重组(3)农杆菌转化抗除草剂基因可能会转移到杂草中，造成基因污染(4)质粒乙的抗除草剂基因前没有启动子考查蛋白质工

29、程及应用3(2019海南高考)人的T细胞可以产生某种具有临床价值的蛋白质(Y)，该蛋白质由一条多肽链组成。目前可以利用现代生物技术生产Y。回答下列问题。(1)若要获得Y的基因，可从人的T细胞中提取_作为模板，在_催化下合成cDNA，再利用_技术在体外扩增获得大量Y的基因。(2)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。若将上述所得Y的基因插入农杆菌Ti质粒上的_中，得到含目的基因的重组Ti质粒，则可用农杆菌转化法将该基因导入某种植物的叶肉细胞中。若该叶肉细胞经培养、筛选等得到了能稳定表达Y的愈伤组织，则说明Y的基因已经_。(3)天然的Y通常需要在低温条件下保存。假设将Y的第6位氨基酸甲改

30、变为氨基酸乙可提高其热稳定性，若要根据蛋白质工程的原理对Y进行改造以提高其热稳定性，具体思路是_。解析(1)由于人的T细胞可以产生蛋白质Y，要获得Y的基因，可从人的T细胞中提取mRNA作为模板，在逆转录酶催化下，利用四种游离的脱氧核苷酸合成cDNA，再利用PCR技术(体外扩增DNA的技术)在体外扩增获得大量Y的基因。(2)农杆菌转化法中，TDNA可以携带目的基因转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上，故需要Y的基因插入农杆菌Ti质粒上的TDNA中，得到含目的基因的重组Ti质粒，把含目的基因的重组Ti质粒导入到农杆菌中，再让含目的基因的农杆菌侵染植物的叶肉细胞。若该叶肉细胞经培养、筛选

31、等得到了能稳定表达Y的愈伤组织，则说明Y的基因已经整合到叶肉细胞染色体DNA上。(3)蛋白质工程需要从预期的蛋白质的功能出发，设计预期的蛋白质结构，推出相应的氨基酸序列，找到相应的脱氧核苷酸序列，故对Y进行改造以提高其热稳定性，需要找到第6位氨基酸中的碱基所在的基因位置，参照密码子表，将第6位氨基酸甲的碱基替换为氨基酸乙的碱基。答案(1)mRNA逆转录酶PCR(2)TDNA整合到叶肉细胞染色体DNA上(3)找到第6位氨基酸中的碱基所在的基因位置，参照密码子表，将第6位氨基酸甲的碱基替换为氨基酸乙的碱基考点三DNA的粗提取与鉴定1基本原理(1)DNA的粗提取：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在

32、物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。(2)DNA与蛋白质在物理、化学性质方面的差异比较项目DNA蛋白质溶解性2 mol/L NaCl溶液中溶解析出0.14 mol/L NaCl溶液中析出溶解酒精溶液中析出溶解耐受性蛋白酶无影响水解高温80 以上变性不能忍受6080 的高温(3)DNA的鉴定：DNA二苯胺蓝色。2实验流程明确实验中三种重复操作的目的和作用1加2次蒸馏水(1)加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破。(2)加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14 mol/L，使DNA析出。2.用纱布过滤3次(1)过滤血细胞破裂液，得到含细胞

33、核物质的滤液。(2)滤取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)。(3)过滤溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液。3.用4次NaCl溶液(1)用2 mol/L的NaCl溶液，过滤除去不溶的杂质。(2)用0.14 mol/L的NaCl溶液，析出DNA。(3)用2 mol/L的NaCl溶液，溶解DNA。(4)用2 mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于DNA的鉴定。如图为某兴趣小组开展“DNA的粗提取与鉴定”实验过程中的一些操作示意图。ABCDE正确的操作顺序是什么？说明理由。提示：CBEDA。DNA粗提取时，先用蒸馏水处理鸡血细胞，使其吸水涨破，释放DNA，然后过滤，去除

34、杂质，获得滤液，接着加入2 mol/L的NaCl，再加入蒸馏水，使其析出，将析出的DNA溶解于2 mol/L的NaCl，最后加入95%的冷酒精，析出纯净的DNA，即正确的操作顺序是CBEDA。考查DNA的粗提取与鉴定的原理及操作流程1(多选)如图是某同学进行“DNA粗提取”的操作流程，相关叙述正确的是()A操作的原理是DNA和蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同B第1次加蒸馏水的目的是使血细胞吸水破裂，第2次加蒸馏水的目的是使DNA析出C第1次加2 mol/L NaCl溶液的作用是促进DNA和蛋白质分离，使DNA游离并充分溶解D第2次加2 mol/LNaCl溶液过滤后，在滤液中加入热乙

35、醇的目的是溶解蛋白质杂质ABCDNA在014 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，上面操作提取DNA的原理是DNA和蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，A正确；实验中两次加蒸馏水的目的不同，第一次的目的是为了使血细胞吸水破裂，第二次加蒸馏水是为了稀释NaCl溶液使DNA析出，B正确；DNA粗提取和鉴定实验中三次加入NaCl溶液，实验中有三次加NaCl溶液，第1次加NaCl溶液的目的是加速染色质中DNA与蛋白质分离，使DNA充分游离并溶解在NaCl溶液中，第2、3次加NaCl溶液都是促进DNA溶解，C正确；第2次加2 mol/L NaCl溶液过滤后，在滤液中加入冷乙醇的目的是溶解蛋白

36、质杂质，D不正确。2如图是某中学生物兴趣小组进行的DNA粗提取实验，其中SDS(一种表面活性剂)除了能瓦解细胞膜和核膜，还能与脂质和蛋白质结合。当SDS遇到钾离子时，钾离子可以置换SDS中的钠离子，产生不溶于水的PDS沉淀。请回答下列问题：(1)实验中，向剪碎的猪肝中加入食盐的主要作用是_。将猪肝匀浆放入65 水浴锅中水浴10 min以除去部分杂质的主要实验原理是_。(2)方法一的步骤中加入洗涤剂的作用是_。方法三的步骤中，离心后应取_。(3)方法一、二获得的絮状物均带黄色，从DNA在细胞中的存在形式分析，杂质分子最可能是_，可用_试剂鉴定。(4)要比较三种方法获得的絮状物中DNA含量，请写出

37、实验思路：_。解析(1)DNA粗提取的原理主要有DNA分子在014 mol/L NaCl 溶液中溶解度最低而蛋白质等杂质在此浓度中溶解度比较大；蛋白质在高于60 C溶液中容易变性、沉淀，而DNA能耐受较高的温度；DNA不溶于酒精，而蛋白质等物质可溶。(2)根据题意，SDS与钾离子发生转换反应，产生PDS沉淀，因此可以通过沉淀、离心，去除实验中加入的SDS，在离心后取含有DNA的上清液。(3)DNA在真核细胞中主要存在于细胞核内，与蛋白质结合形成染色体，因此，与DNA分子结合较牢的杂质最主要的是蛋白质。蛋白质可用双缩脲试剂进行鉴定。(4)由于DNA遇二苯胺在水浴加热条件下发生反应，出现蓝色，并且

38、蓝色深浅与DNA含量呈正相关，因此实验中可以通过将等量的三种絮状物溶解，加二苯胺试剂并水浴加热，比较蓝色深浅，实现对三种絮状物中DNA含量的比较。答案(1)溶解DNA蛋白质在65 高温下会变性，而DNA能耐受这一温度(2)瓦解细胞膜和核膜上清液(3)蛋白质双缩脲(4)分别取等量的三种絮状物，并用等量的2 mol/L NaCl溶液溶解；再向各试管中加入等量的二苯胺试剂并水浴加热；比较三支试管中蓝色的深浅考点四利用多聚酶链式反应扩增DNA片段1PCR原理(1)DNA变性：在80100 的温度范围内，DNA的双螺旋结构解体，双链分开的过程。(2)DNA复性：当温度缓慢降低后，两条彼此分离的DNA链又

39、会重新结合成双链的过程。(3)DNA合成：DNA聚合酶从引物的3端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5端向3端延伸。2PCR的反应过程(1)循环次数：一般是30多次。(2)过程变性：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：温度上升到72左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。(3)结果：DNA聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增。3PCR的实验步骤准备：按照PCR反应体系的配方将所需试剂摆放于实验桌上移液：

40、用微量移液器按照配方在微量离心管中依次加入各组分混合：盖严离心管口的盖子，用手指轻轻弹击管的侧壁，使反应液混合均匀离心：将微量离心管放在离心机上，离心约10 s。目的是使反应液集中在离心管底部反应：将离心管放入PCR仪中，设置程序进行反应4DNA含量的测定稀释：取2 LPCR反应液，加入98 L蒸馏水，即将样品进行50倍稀释对照调零：以蒸馏水作为空白对照，在波长260 nm处，将紫外分光光度计的读数调节至零测定：取DNA稀释液100 L至比色杯中，测定260 nm处的光吸收值计算：DNA含量(g/mL)50(260nm的读数)稀释倍数1PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要的两点不同是什

41、么？提示：(1)PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA，长度通常为2030个核苷酸。(2)PCR过程中，DNA解旋不依赖解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的。2PCR扩增没有达到预期数量，尝试分析其可能的原因。(至少写三点)提示：DNA聚合酶活力不够或其活性受到抑制，引物设计不合理，提取的模板质量或数量不过关，PCR系统的建立不妥当，循环次数不够等。考查PCR技术的原理及过程等1“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”，需在PCR反应中加入两种引物，两种引物及其与模板链的结合位置如图1所示。经4轮循环后产物中有五种不同的DNA分子，如

42、图2所示，其中第种DNA分子有几个()图1图2A2B4C6D8D该DNA复制4次共形成16个DNA分子，其中分别有1个，分别有3个，有8个。2(多选)利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。下列叙述正确的是()A用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列B设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对而造成引物自连C退火温度过高可能导致PCR反应得不到任何扩增产物D第四轮循环产物中同时含有引物A和引物B的DNA片段所占的比例为15/16ABC由图可知，由原来的每条母链为模板合成的两个新DNA分子中，只含有引物A或

43、引物B，而以新合成的子链为模板合成新DNA分子时，两种引物都含有，故第四轮循环共产生16个DNA分子，其中2分子DNA只含有1种引物，因此同时含有A和B引物的DNA分子是14个，占14/16，D错误。真题体验| 感悟高考淬炼考能新高考选择性考试示范1(多选)(2021辽宁适应性测试)菊花是一种双子叶植物，易感桃蚜。桃蚜不但直接影响植物生长，还是多种植物病毒的传播媒介。雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长。某科研团队运用农杆菌转化法获得了转GNA基因菊花。下列有关叙述正确的是()A受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蚜细胞B将目的基因GNA插入到Ti质粒的TDNA上构建表达载体C菊花外

44、植体产生的酚类化合物能吸引农杆菌移向受体细胞D应用抗虫接种实验，检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度BCD分析题意可知，科学家将目的基因导入了菊花细胞，故受体细胞可以选择菊花叶片细胞，但不能选择桃蚜细胞，A错误；基因工程中构建表达载体时，由于TDNA可以转移到受体细胞内，可以将目的基因GNA插入到Ti质粒的TDNA上，B正确；菊花外植体产生的酚类化合物能吸引农杆菌移向受体细胞，有利于目的基因成功导入，C正确；已知雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长，故应用抗虫接种实验，检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度，D正确。2(2021河北选择性考试模拟)我国约在7000年前就开始种植

45、水稻，现在水稻已经成为我国广泛种植的重要作物。提高水分利用效率对于旱作水稻的生产有重要意义。科学家从拟南芥中获取功能基因HARDY(HRD)，并将其转入水稻中过量表达，提高了水稻的水分利用效率。回答下列问题：(1)科学家在获取拟南芥HRD基因过程中，采用了增强子作为筛选工具。增强子是一段能增强与其相连基因转录的DNA序列，将增强子插入到基因组中可得到若干个突变株系。增强子插入到基因外部，可获得基因_突变株；增强子插入到基因内部，可获得基因_突变株。(2)提取拟南芥总RNA，经_过程获得总cDNA，利用PCR技术选择性扩增HRD基因的cDNA。以上过程依次需要用到_和_两种工具酶。(3)将HRD

46、的cDNA插入到Ti质粒的_上构建重组载体，利用农杆菌侵染水稻细胞并将HRD的cDNA整合到水稻细胞染色体上。为了便于转基因植物的筛选，重组Ti质粒中必需包括_。(4)在干旱条件下，野生型(WT)和HRD增强表达的转基因水稻植株A、B(HRDA、HRDB)的根生物量(根系干重)及叶片蒸腾速率的测定结果如图所示。据图分析转基因水稻耐旱能力增强的原因包括_和_。图1图2解析(1)增强子能增强与其相连的基因的转录，所以插入到外部(启动子的上游)可促进基因转录获得基因激活突变株。增强子属于调控序列，插入内部不起作用，甚至有可能破坏基因，获得基因失活突变株。(2)RNA经过逆转录获得cDNA，逆转录要用

47、到逆转录酶，PCR扩增要用到Taq酶。(3)将HRD的cDNA插入到Ti质粒的TDNA上构建重组载体，Ti质粒上的TDNA可转移并整合到受体细胞的染色体DNA上，这样利用农杆菌侵染水稻细胞可将HRD的cDNA整合到水稻细胞染色体上。重组Ti质粒应包含标记基因，其作用是供重组DNA的鉴定与选择。(4)由图1可知，转基因水稻的根生物量多于非转基因水稻，吸水能力增强了，同时由图2可知，转基因水稻蒸腾速率小于非转基因水稻，失水减少，从而使得转基因水稻抗旱能力增强。答案(1)激活失活(2)逆转录逆转录酶Taq酶(3)TDNA标记基因(4)根生物量增加，吸水能力增强蒸腾速率下降，失水减少3(2020山东等

48、级考)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变品系。(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是_，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为_。(2)根据启动子的作用推测，Wx基因启动子序列的改变影响了_，从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列_(填“发生”或“不发生”)改变，原因是_。(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响，

49、科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA(Wx mRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA，经_过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总 cDNA中专一性地扩增出Wx基因的cDNA，原因是_。(4)各品系Wx mRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯性最强的品系为_，原因是_。解析(1)限制性核酸内切酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开；DNA连接酶能将DNA片段拼接起来。将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶的参与。转化是指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。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA。Wx基因启动子序列的改变影响了RNA聚合酶与启动子的识别和结合，从而改变了W