2022版生物一轮人教讲义：第十单元 第33讲 基因工程

1、PAGE29第33讲基因工程考纲要求1基因工程的诞生。2基因工程的原理及技术含a限制酶的作用示意图，据图分析：1请说出EcoR限制酶和Sma限制酶识别的碱基序列及切割的位点。提示EcoR限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；Sma限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在C和G之间。2以上实例说明限制酶有何特性提示说明限制酶具有专一性。命题点一工具酶的应用分析12022北京，5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。以下叙述不正确的是A图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B图2中酶切产物可用于构建重组DNAC泳道中是用Sa

2、l处理得到的酶切产物D图中被酶切的DNA片段是单链DNA答案D解析通过图1可知，两种限制性核酸内切酶切割DNA分子的不同部位，说明两种限制性核酸内切酶识别的核苷酸序列不同，A正确；图2中的酶切产物是DNA分子片段，可用于构建重组DNA，B正确；观察图1可知，该DNA片段有3个Sal酶切位点，故用Sal处理后，可形成4个DNA分子片段，电泳后出现4条电泳带，C正确；限制性核酸内切酶作用的是双链DNA片段，因此图中被酶切的DNA片段应是双链DNA，D错误。2用限制酶EcoR单独切割某普通质粒，可产生14b1b即1000个碱基对的长链，而同时用限制酶EcoR、Mbo联合切割该质粒，可得到三种长度的D

3、NA片段，见下图其中*表示EcoR限制酶切割后的一个黏性末端。若用Mbo限制酶单独切割该普通质粒，则产生的DNA片段的长度为A和B和6C和8D6和8答案D解析依图示可知，该质粒上有1个EcoR限制酶的切点、2个Mbo限制酶的切点，故用限制酶Mbo单独切割该质粒时，将产生长度为6和8的两种片段。32022全国，40图a中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性核酸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。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

4、，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_。3DNA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_。答案1Sau3A两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端2甲、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3EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶解析1分析图a可知，限制酶Sau3A与BamH切割DNA后形成的黏性末端相同，故经这两种酶切割得到的产物可以用DN

5、A连接酶进行连接。2构建基因表达载体时，为保证目的基因能在宿主细胞中成功表达，目的基因应插入在启动子和终止子之间，据此可判断甲、丙均不符合要求，目的基因均不能表达。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。科学思维限制酶的选择方法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a。3为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H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

6、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的单菌落，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

7、后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于_。答案1能自我复制、具有标记基因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受体细胞解析1质粒作为载体应具备的基本条件有：能自我复制、具有标记基因、含有一个至多个限制酶切割位点等。2由题意可知，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞中均不含有氨苄青霉素抗性基因，所以在含有氨苄青霉素的培养基上均不能生长。质粒载体上含有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，插入了目的基因的重组质粒中仅含有氨苄青霉素抗性基因，所以含有质粒载体和含有插入了目

8、的基因的重组质粒的细胞均能在含有氨苄青霉素的培养基上生长，但前者可以在含有四环素的培养基上生长而后者不能，所以可用含有四环素的培养基，筛选出含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落。3噬菌体属于病毒，病毒增殖过程中所需的原料、酶等均来自于受体细胞。考点二基因工程的操作过程与应用1基因工程的基本操作过程1目的基因的获取目的基因：主要是指编码蛋白质的基因。获取目的基因的方法a直接分离法：从自然界已有的物种中分离，如从基因组文库或cDNA文库中获取。b人工合成：如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成；以RNA为模板，在逆转录酶的作用下人工合成。扩增目的基因：

9、利用RNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。构建过程3将目的基因导入受体细胞生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌转化法显微注射技术感受态细胞法受体细胞体细胞或受精卵受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞染色体的DNA上表达将含有目的基因的表达载体提纯取卵受精卵显微注射受精卵发育获得具有新性状的动物Ca2处理细胞感受态细胞重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子4目的基因的检测与鉴定2基因工程的应用1植物基因工程：培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物；利用转基因改良植物的品质。2动物基因工程：用于提高动物生长

10、速度从而提高产品产量；用于改善畜产品品质；用转基因动物生产药物；用转基因动物作器官移植的供体等。3比较基因治疗与基因诊断原理操作过程进展基因治疗基因表达利用正常基因导入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗疾病临床实验基因诊断碱基互补配对制作特定DNA探针与病人样品DNA混合，分析杂交带情况临床应用3蛋白质工程1流程图A转录，B翻译，C分子设计，D多肽链，E预期功能。2结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。3应用：主要集中应用于对现有蛋白质进行改造，改良生物性状。1有关基因工程原理与操作的判断1设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列2用RNA反转录cDNA与载体连接导入受体菌群

11、体某种生物体内全部DNA限制酶许多DNA片段分别与载体连接导入受体菌群体文库大小小大基因中启动子无有基因中内含子无有基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因物种间的基因交流可以部分基因可以说明基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤。从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性技术扩增目的基因1ol/LNaCl溶液LNaCl溶液溶解规律DNA溶解析出蛋白质部分发生盐析沉淀溶解NaCl溶液浓度从2mol/L降低过程中，溶解度逐渐增大的粗提取与鉴定实验中的“2、4、4”加蒸馏水2次加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破；加到含DNA的2mol/L的NaCl溶液中

12、，使NaCl溶液的物质的量浓度稀释到L，使DNA析出用纱布过滤4次过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；过滤用2mol/L的NaCl溶液充分溶解的DNA，滤去溶液中的杂质；滤取L的NaCl溶液中析出的DNA黏稠物；过滤溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液用NaCl溶液4次加2mol/L的NaCl溶液，溶解提取的细胞核物质；用L的NaCl溶液使DNA析出；用2mol/L的NaCl溶液，溶解滤取的DNA黏稠物；用2mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于鉴定DNA问题探究下图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作，请仔细观察并分析：1操作和都是加入蒸馏水，其目的一样吗提示不一样。是使鸡血细胞

13、吸水涨破释放出核物质；是稀释NaCl溶液使其浓度接近L1，去除溶于低浓度NaCl溶液的杂质。2操作中加入酒精的目的是什么此时搅拌要注意什么提示中加入酒精的目的是析出DNA，去除其中溶于酒精的杂质，这时候搅拌要沿一个方向，轻缓地进行。3操作中的黏稠物是如何获取的加入2mol/LNaCl的目的是什么提示黏稠物是经过单层纱布过滤获得的；加入2mol/LNaCl的目的是使DNA再次溶解。命题点DNA的粗提取与鉴定实验应用1下列关于DNA粗提取与鉴定实验的叙述，正确的是选项试剂操作作用A柠檬酸钠溶液与鸡血混合防止血液凝固B蒸馏水与鸡血细胞液混合保持细胞形状C蒸馏水加入到溶解有DNA的NaCl溶液中析出蛋

14、白质D冷却的酒精加入到过滤后含DNA的NaCl溶液中产生特定的颜色反应答案A解析蒸馏水与鸡血细胞液混合的目的是使红细胞吸水涨破，释放出核物质，B项错误；将蒸馏水加入到溶解有DNA的NaCl溶液中，其目的是降低DNA的溶解度，初步析出DNA，C项错误；加入冷却酒精的目的是进一步析出DNA，D项错误。2实验中对DNA进行鉴定时，做如下操作：试管序号AB1加2mol/L的NaCl溶液5mL加2mol/L的NaCl溶液5mL2不加加入提取的DNA丝状物并搅拌3加4mL二苯胺，混匀加4mL二苯胺，混匀4沸水浴5min沸水浴5min实验现象实验结论1根据上图，完成表格空白处的实验内容。2对于B试管，完成1

15、、2、3的操作后溶液颜色如何变化_。3在沸水浴中加热的目的是_，同时说明DNA对高温有较强的_。4A试管在实验中的作用是_。5B试管中溶液颜色的变化程度主要与_有关。答案1溶液不变蓝色溶液逐渐变蓝色DNA在沸水浴的情况下遇二苯胺会被染成蓝色2溶液颜色基本不变3加快颜色反应速度耐受性4对照5加入试管中的DNA丝状物的多少解析B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，其他条件均完全相同，A、B两试管形成对照。本实验强调反应条件是沸水浴加热5min，这样可加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。矫正易错强记长句1限制酶是一类酶，而不是一种酶。2将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两

16、处，同时产生四个黏性末端或平末端。3不同DNA分子用同一种限制酶切割，产生的末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的末端一般不相同。4限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便进行检测。5目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因的插入位点应在启动子与终止子之间。6受体细胞选择时需注意：要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素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，因为它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，因为它无细胞核，不能合成蛋白质。1限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列，并在特定的

17、位点上切割DNA分子。DNA连接酶的作用部位是磷酸二酯键。2质粒是常用的载体，它是一种小型的双链环状DNA分子，具有一个至多个限制酶切割位点及标记基因。3基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因和复制原点。4培育转基因动物时，受体细胞必须是受精卵；培育转基因植物时，受体细胞可以是受精卵，也可以是体细胞。5目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法；导入动物细胞常用显微注射技术，导入微生物细胞常用感受态细胞法。6目的基因到了另一种生物体内能够成功表达的原理是所有生物共用一套遗传密码。重温高考演练模拟12022全国，38某种荧光蛋白GFRNA”“总RNA”或“核DNA”作为RNA，常选用嫩叶而

18、不选用老叶作为实验材料，原因是_。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是_。2以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是_。3若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是_答出两点即可。4当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是_。5若获得的转基因植株几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_。答案1嫩叶中基因表达强烈，相应的mRNA多或嫩叶组织细胞易破碎防止提取的mRNA被RNA酶降解2在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对原则合成cDNA3质粒载

19、体中有启动子、终止子，便于目的基因的表达；质粒中有标记基因便于筛选；质粒中含有复制原点等4磷酸二酯键5几丁质酶基因没有转录或转录的mRNA没有翻译解析1由于嫩叶组织细胞比老叶组织细胞易破碎，所以适于作为提取几丁质酶的mRNA的实验材料。由于植物组织中存在的RNA酶能将RNA分解，所以实验过程中要添加RNA酶抑制剂以降低RNA酶的活性，保护提取的RNA不被分解。2以mRNA为材料获得cDNA的过程为逆转录，即以mRNA为模板、以4种脱氧核糖核苷酸为原料，在逆转录酶的催化下，遵循碱基互补配对原则，合成cDNA的过程。3由于目的基因无复制原点，也无基因表达所需的启动子和终止子，所以需与质粒构建重组质

20、粒后再导入受体细胞。4DNA连接酶可以催化两个DNA片段的黏性末端或平末端连接形成磷酸二酯键。5几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中，但是植株抗真菌病的能力没有提高，从中心法则角度分析，可能是转基因植株细胞中几丁质酶基因没有转录或转录的mRNA没有翻译导致的。一、选择题12022聊城高三三模应用基因工程技术将抗虫基因A和抗除草剂基因B成功导入植株W2n40的染色体组中。植株W自交，子代中既不抗虫也不抗除草剂的植株所占比例为1/16。取植株W某部位的一个细胞放在适宜条件下培养，产生4个子细胞。用荧光分子检测基因A和基因B基因A、基因B均能被荧光标记。下列叙述正确的是A植株W获得抗虫和抗除草剂变异

21、性状，其原理是染色体变异B若4个子细胞都只含有一个荧光点，则子细胞中的染色体数是40C若有的子细胞不含荧光点，则细胞分裂过程中发生过基因重组D若4个子细胞都含有两个荧光点，则细胞分裂过程中出现过20个四分体答案C解析题中应用基因工程技术将两种目的基因导入植物细胞，其原理是基因重组，A错误；若4个子细胞都只含有一个荧光点，说明子细胞只含有基因A或基因B中的一个，进而说明其进行的是减数分裂，则子细胞中的染色体数目是20条，B错误；若有的子细胞不含荧光点，说明细胞进行的是减数分裂，减数分裂过程中会发生基因重组，C正确；若4个子细胞都含有两个荧光点，说明细胞进行的是有丝分裂，而有丝分裂过程中不会出现四

22、分体，D错误。22022江西南昌二中高三上学期月考目前，欧洲、亚洲许多国家都发现了禽流感疫情，并引起了人体感染，造成多人死亡。科学工作者经研究，发现了数种快速检验禽流感病原体的方法，以正确诊断禽流感。下列与禽流感病原体研究、诊断有关的说法中错误的是A镜检法：在光学显微镜下直接观察病人的痰液或血液，以发现病原体Ba、EcoR、AaC抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来D除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构答案B解析图示过程为基因表达载体的构建过程，是基因工程中的核心步骤，A正确；构建过程中需要将目的基因完整切割下来，此时要用到限制酶RNA不能翻译产生多酚氧化酶

23、D目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的表达序列互补，且要同时在同一细胞内表达答案B解析图示中的过程分别为转录、翻译，多酚氧化酶基因的表达指多酚氧化酶基因控制多酚氧化酶合成的过程，需要经过转录、翻译两个过程，A项正确；将目的基因成功导入苹果细胞中需要构建基因表达载体，该过程需要限制酶、DNA连接酶，不需要RNA聚合酶，B项错误；据图可知，目的基因转录形成的mRNA可以和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对，形成RNA双链，使mRNA不能与核糖体结合，从而阻止了翻译过程，C项正确；要使目的基因转录形成的mRNA和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对，应使目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的

24、表达序列互补，且要同时在同一细胞内表达，D项正确。二、非选择题6大肠杆菌的质粒上含有lacZ基因，其编码的产物半乳糖苷酶在Xgal和Ia两种限制酶，而切割质粒时用到的限制酶是a酶切割，原因是_。图中过程为防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化，应选用_酶对外源DNA、质粒进行切割。3为确定转基因烟草是否培育成功，可用放射性同位素标记的_作为探针进行分子杂交检测，还需要在个体水平上鉴定，后者具体过程是_。答案1a会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因BamH和Hind3抗盐基因或目的基因将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐的土壤中，观察烟草植株的生长状态解析1在该过程中，研究人员首先获取了抗盐基因目的基因，并采用a酶的切割位点位于目的基因和M抗生素抗性基因上。分析抗盐基因的DNA片段，可知该DNA含四种限制酶切点