高考生物一轮复习第十单元第35讲基因工程讲义含解析选修3

第35讲

基工[考纲明细1.基因工程的诞生Ⅰ)2.因工程的原理及技(含PCR技术)(Ⅱ3.基因工程的应用(Ⅱ4.蛋白质工(Ⅰ实验：的粗提取与鉴定知识自主梳理一、基因工程的概念及基本工具1．基因工程概念1

0708091011121314151617200708091011121314151617202．重技术的基本工具(1)限制性核酸内切酶(简：eq\o\ac(□,限)eq\o\ac(□,)制)①来源：主要是从eq\o\ac(□,原)eq\o\ac(□,)核物中分离纯化出来的。②作用别链DNA分的某种特定的eq\o\ac(□,核)eq\o\ac(□,)苷序列并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的eq\o\ac(□,磷)eq\o\ac(□,)酸酯键断开。③结果：产生eq\o\ac(□,黏)eq\o\ac(□,)性末端或eq\o\ac(□,平)eq\o\ac(□,)末。例：如下图所示，EcoRⅠ制酶识别的碱基序列—GAATTC，切割位点在eq\o\ac(□,G)eq\o\ac(□,)和A之间；限制酶识别的碱基序列是eq\o\ac(□,—)eq\o\ac(□,)CCCGGG，切割位点在eq\o\ac(□,C)eq\o\ac(□,)和G之间；说明限制酶具有eq\o\ac(□,特)eq\o\ac(□,)异性。④本质：蛋白质。[深入思考限制酶为何不切割自身DNA?提示限酶具有特异性一限制酶只能识别一种特定的碱基序列在定的位点上进行切割酶切割自DNA原因是自身DNA中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。(2)DNA连酶①作用限酶切割下来的片段eq\o\ac(□,拼)eq\o\ac(□,)接新的DNA子恢复被限制酶切开的两2

212627282930310102212627282930310102个核苷酸之间的eq\o\ac(□,磷)eq\o\ac(□,)酸酯键。②类型③DNA连酶和限制酶的关系(3)载体①载体的作用：携带外源片进入受体细胞。②常用载体：eq\o\ac(□,质)eq\o\ac(□,)粒。其他载体：噬菌衍生物、eq\o\ac(□,动)eq\o\ac(□,)植物病毒等。③质粒a．概念：质粒是一种裸露的、构简单、独立于细菌eq\o\ac(□,拟)eq\o\ac(□,)核之，并具有自我复制能力的很小的双链eq\o\ac(□,环)eq\o\ac(□,)状DNA分子b．特点：能自我复制；有一个多个eq\o\ac(□,限)eq\o\ac(□,)制酶切割位点；有特殊eq\o\ac(□,标)eq\o\ac(□,)记基因，供重组DNA的鉴定和选择。二、基因工程的基本操作程序1．目的基因的获取目的基因：主要指eq\o\ac(□,编)eq\o\ac(□,)码白质的基因，也可以是一些具eq\o\ac(□,调)eq\o\ac(□,)控作用的因子。3

06070809101820210607080910182021(1)从基因文库中获取①前提条件：eq\o\ac(□,目)eq\o\ac(□,)的基因序列未知。②基因文库含有某种生物不基因的许DNA段入体菌的群体中eq\o\ac(□,储)eq\o\ac(□,)存各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，可分eq\o\ac(□,为)eq\o\ac(□,)基因组文库eq\o\ac(□,和)eq\o\ac(□,)部分基因文库(如cDNA文)。③构建过程(2)利用PCR技术扩增目的基因①PCR含：是一项在生物体外eq\o\ac(□,)制特定DNA片的核酸合成技术。②PCR原：DNAeq\o\ac(□,19)双链复制。③前提条件：有一段已知目的基因的eq\o\ac(□,核)eq\o\ac(□,)苷序列，以便根据这一序列合成eq\o\ac(□,引)eq\o\ac(□,)物④要求4

222432222432模板：eq\o\ac(□,目)eq\o\ac(□,)的因两条链。原料：四种脱氧核苷酸。酶：热稳定DNA聚酶eq\o\ac(□,()Taq。引物：人工合成的两条eq\o\ac(□,25)DNA片(物，引物2)⑤PCR反过程⑥方式：指数形式扩(n为扩循环的次数。⑦结果：eq\o\ac(□,短)eq\o\ac(□,)时内大量扩增目的基因。5

3334363738394033343637383940(3)人工合成①前提条件：核苷酸序eq\o\ac(□,列)已知基因eq\o\ac(□,比)eq\o\ac(□,)较。②方法反转录

合成a．反转录法：目的基因的mRNAeq\o\ac(□,35)链DNA―→双链DNA(目基因)推测

推测b．化学合成法：蛋白质的氨基序列――eq\o\ac(□,→)mRNA核苷酸序列――eq\o\ac(□,→)的基因的化学核苷酸序列――目的基因合成2．基因表达载体的构建——基工程的核心(1)操作目的使目的基因在受体细胞eq\o\ac(□,中)稳定在并可以eq\o\ac(□,遗)eq\o\ac(□,)传下一代同使目的基因能够eq\o\ac(□,表)eq\o\ac(□,)达发挥作用。(2)组成(3)构建过程6

5556575859606162636467686955565758596061626364676869[深入思考获取目的基因与切割载体时只能用同一种限制酶吗？提示不只能用一种限制酶可以用不同的限制酶要切割后目的基因和载体的黏性末端相同即可。3．将目的基因导入受体细胞(1)将目的基因导入植物细胞①eq\o\ac(□,54)农杆菌转化法：最常用的方法。a．受体细胞：植物eq\o\ac(□,体)eq\o\ac(□,)细或精卵。b．操作过程：将目的基因插入eq\o\ac(□,Ti)eq\o\ac(□,)质的TDNA上转入eq\o\ac(□,农)eq\o\ac(□,)杆导入eq\o\ac(□,植)eq\o\ac(□,)物细胞→TDNA上目的基因整到eq\o\ac(□,受)eq\o\ac(□,)体胞的染色体上→目的基因表达。②基因枪法：适用eq\o\ac(□,于)单子叶植，成本较高。③花粉管通道法：将目的基因通花粉管通道导入受体细胞，十分简便经济。(2)将目的基因导入动物细胞①方法：eq\o\ac(□,显)eq\o\ac(□,)微射技术。②受体细胞：动物eq\o\ac(□,的)受精卵。③操作过程：将含eq\o\ac(□,有)eq\o\ac(□,)目基的表达载体提纯―→取卵(eq\o\ac(□,65)eq\o\ac(□,)受精卵)→eq\o\ac(□,)显微射受卵经胚胎早期培养后eq\o\ac(□,移)eq\o\ac(□,)植雌性动物输卵管或子宫内→获得具有eq\o\ac(□,新)eq\o\ac(□,)性状的动物。[深入思考获得转基因动物时，通常选择受精卵做受体细胞的原因？提示受卵全能性高，可使目基因在相应的组织细胞内表达。7

70717273777071727377(3)将目的基因导入微生物细胞①转化方法a．用eq\o\ac(□,Ca)

处细胞，使细胞处于一种能收周围环境中DNA子的生理状(这种细胞称为eq\o\ac(□,感)eq\o\ac(□,)受态细)。b．感受态细胞吸收eq\o\ac(□,重)eq\o\ac(□,)组达体分子。②受体细胞：原核细(使用最广泛的是大肠杆。③原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、eq\o\ac(□,遗)eq\o\ac(□,)传物质相对较少等。4．目的基因的检测与鉴定(1)不论是复制水平、转录水平是翻译水平的检测，都是体进行的。8

78790102030405060708090102030405067879010203040506070809010203040506(2)在DNA分子分上检测目的基因是否插入、目的基因是否转录时，用的探针都是用eq\o\ac(□,放)eq\o\ac(□,)射性同位素等作标记含目的基因的片段。三、基因工程的应用1．转基因植物植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能如抗除草剂、抗虫、抗病eq\o\ac(□,、)抗干旱和抗盐碱)，以及改良eq\o\ac(□,农)eq\o\ac(□,)作物的品质和利用植物eq\o\ac(□,生)eq\o\ac(□,)产物等方面。2．转基因动物动物基因工程在动物品种改良立eq\o\ac(□,)物应器器官移植等方面显示了广阔的应用前景。3．基因工程药物(1)来源：转基因的eq\o\ac(□,工)eq\o\ac(□,)程。(2)成果：细胞因子、抗体、疫、激素等。(3)作用：用来预防和治疗人类瘤、心血管疾病遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。4．基因治疗(1)方法：把eq\o\ac(□,正)eq\o\ac(□,)常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能。(2)效果：治疗eq\o\ac(□,遗)eq\o\ac(□,)传的最有的手段。(3)分类：eq\o\ac(□,体)eq\o\ac(□,)内因治疗和体基因治疗。四、蛋白质工程1．概念：蛋白质工程是指以蛋质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过eq\o\ac(□,基)eq\o\ac(□,)因修饰或eq\o\ac(□,基)eq\o\ac(□,)因成现有蛋白质进行eq\o\ac(□,改)eq\o\ac(□,)造或造一种eq\o\ac(□,新)eq\o\ac(□,)的白质以足人类生产和生活的需求。2．基本途径：预期蛋白质功能设计预期蛋白质结构→推测应有的eq\o\ac(□,氨)eq\o\ac(□,)基序列→找到对应的eq\o\ac(□,脱)eq\o\ac(□,)氧苷酸序列(基因。9

考点题型突破考点1

基因工程的操作工具题型一限制核酸内切酶及DNA连酶等酶的作用1·全国卷Ⅲ图a中三DNA片段上依次表示出了RHⅠ和SauⅠ三种限制性内切酶的识别序列与切割位点某种表达载体的示意(载体上的RⅠ、3AⅠ的切点是唯一)。根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经BamⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被________酶后的产物连接，理由是_________________________________________________________________________________。(2)若某人利用图b所的表达体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图c所这三种重组子中不在宿主细胞中表达目的基因产物的有________不表达的原因是___________________________________________________________________。10

(3)DNA连酶是将两个DNA片连接起来的酶，常见的有____________________和________________，其中既能连黏性末端又能连接平末端的。答案(1)3A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(他合理答案也)(3)·DNA连酶TDNA连酶TDNA接酶(其他合理答案也)解析(1)分图a可，限制3AⅠ与HⅠ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DNA连接酶进行连接。(2)构建基因表达载体时，为保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，目的基因均不能被转录。(3)常见的连酶有E·DNA连酶和TDNA连接酶中T连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。知识拓展与DNA相的六种酶的比较题型二载体作用及特点2(2016·国卷Ⅰ某质粒载体如图所示，外源DNA插到Amp

中会导致相应的基因失(Amp表氨苄青霉素抗性基因表示四环素抗性基)有人将此质粒载体用BamⅠ酶后，与用BamⅠ酶获得的目的基因混合，加入连酶行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌果肠杆菌有的未被转化有被转化。被转化的大肠杆菌有三种分是含有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：11

(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有______________________________(出两点即)作为基因表达载体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________________的固体培养基。(3)基工程中，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______________。答案(1)能我复制、具有标基因(2)二者均不含有氨苄青霉素抗基因，在该培养基上均不生长含质粒载体含插入了目的基因的重组质(或有重组质)二者均含有氨苄青霉素抗性基因培基上均能生长四素(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、含有一至多个限制酶切割位点等。(2)由题意可知，未被转化的和含环状目的基因的细胞中均不含有氨苄青霉素抗性基因以含有氨苄青霉素的培基上均不能生长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(四环素抗性基因被破坏，所以含有质粒载体含有插入了目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前可在含有四环素的培养基上生长而后者不能以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，病毒增殖程中所需的原料、酶等均来自于受体细胞。12

考点2

基因工程的基本操作程序题型一目的因的获取1．基因工程又称为重技，回答相关问题：Ⅰ.(1)在因工程中目基因主要有两大途径和从________中分离。(2)利用某植物的成熟叶片为材，同时构建cDNA库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因________________________。(3)在基因表达载体中，启动子________聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物________。Ⅱ将源生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊的生长速度比一般绵羊提高，体型增大50%。外源生长激素基因除可以从基因组文库中获取外，还可通过以下途径合成：一是利用从供体动物________胞中提取的mRNA在________酶催化下合成；二是通过分析生长激素的序推基因的结构而人工合成两种途径合成的生长激素基

因________(

填“

相

同”

或“

不

同”，

原

因

是_____________________________________________________答案Ⅰ.(1)人合成已物(2)cDNA文中只含有叶片细胞已转或已表达的基因基因组文库中含有该植物的全部基因(3)RNA大杆菌Ⅱ垂体

逆转录

氨基酸

不同

一种氨基酸可能不只由一种密码子决定密码的简并性解析Ⅰ.(1)获目的基因的途径，一是人工合成，二是从自然界已有物种中分离。(2)基因组文库中含有该植物的有基因，而cDNA库中只含有已经转录的基因。(3)启动子是RNA聚合酶识别和合的部位；最常用的原核生物受体细胞是大肠杆菌。Ⅱ生激素是垂体合成分泌的，故只有在垂体细胞中才能提取到生长激素基因转录形成的mRNA，再在逆转录酶的催作用下合成生长激素基因；也可以通过分析生长激素的氨基酸序列，推测出其mRNA中的基序列，进而推测出生长激素基因中的碱基序列，最后用化学方法人工合成为决定氨基酸的密码子具有简并性而这两种方法合成的生长激素基因结构可能不同。技法提升获取目的基因的方法选择13

(1)如果不知道目的基因的核苷序列，可以通过构建基因文库的方法，即通过受体菌储存并扩增目的基因后，从基因文库中获取目的基因。(2)如果知道目的基因的核苷酸列，而且基因比较小，可以通过DNA合仪利用化学方法直接人工合成。(3)如果知道要扩增的目的基因两端的核苷酸序列基因又比较大以通过PCR技术扩增目的基因。题型二PCR技原理及应用2．多聚酶链式反(PCR技)是外酶促合成特异DNA段的一种方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期环进行使的DNA得以迅速扩增其要过程如图所示。下列关于PCR技叙述不正确的()A．技是在实验室中以少量DNA备大量DNA的术B．反应中新合成的又以为下一轮反应的模板C．技中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增D．应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变答案C解析PCR技术是体外大量扩增的技术，即以少量DNA备大量DNA的术，A正确；技的原理是DNA双复制，反应中新合成的DNA可以作为下一轮反应的模板，所需原料是脱氧核苷酸，并以指数方式扩增B确，错误3．(2017·江苏高考金属硫蛋白MT)一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究小组计14

划通过多聚酶链式反(PCR)扩获得目的基因，构建转基因工程菌，用于重金属废水的净化处理。扩过程示意图如下，请回答下列问题：(1)从高表达MT蛋的生物组织提取mRNA通_获得_______用于PCR扩增。(2)设计一对与MT基两端序列互补配对的引引物引物2)为方便构建重组质粒引中需要增加适当____________________点计引物时需要避免引物之间形成_______，造成引物自连。(3)图中步骤1代表________，骤代表火，步骤表延伸，这三个步骤组成一轮循环。(4)PCR扩增，退火温度的设是成败的关键。退火温度过高会破________的碱基配对退温度的设定与引物长基组成有关长相同________的引物需要设定更高的退火温度。(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物可以采取的改进措施________(填序号升高退火温度②低退火温度③重新设计引。答案(1)逆录cDNA(2)限制性核酸内切酶碱互配对(3)变性(4)引物与模板GC含量(5)②③15

解析(1)目基因的获取：从表达MT蛋白生物组织中提取mRNA，通过逆转录获得cDNA用于PCR的扩增。(2)设计一对与MT基两端序列互补配对的引引物引物2)为方便基因与载体相连构建重组质粒，在引物中需要增加适当的限制性核酸内切酶位点。为了避免引物自连，设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对。(3)根据PCR的程可知，图中步骤1变性，步骤2退火，步骤3为伸，这三个步骤构成一轮循环。(4)退火温度过高，会破坏引物模板的碱基配对。因、T之间形成两个氢键，G、之间形成三个氢键，形成G、基对需要更多的能量，故需要更高的温度。(5)如果PCR反得不到任何扩增产物，可能的原因是退火温度过高，或者设计的引物不合适，不能与模板结合。因此可采取的改进措施有降低退火温度、重新设计引物等。知识拓展PCR技术与体内复的异同16

题型三基因达载体的构建4．在基因表达载体的构建中，列说法不正确的()①一个表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止④所有基因表达载体的构建是完全相同的A．②③B．①②C．①④D③④答案C解析一表达载体的组成包括的基因、启动子、终止子、标记基因等，①错误；启动子能启动转录过程，即有了启动子才能驱动基因转录出mRNA，②正确；终止子的作用是使转录在所需要的地方停止，③正确；不同的基因表达载体构建方法不同误综上所17

述，C符题意。5．(2016·江苏高考)下表是几限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中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：(1)用图中质粒和目的基因构建组质粒，应选_两限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段通过_______作用后获得重组质粒为了扩增重组质粒需将其转入处于_______态大肠杆菌中(2)为了筛选出转入了重组质粒大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添________，板上长出的菌落，常用PCR鉴，所用的引物组成为图2中。(3)若HⅠ酶的DNA端与Ⅰ酶切的DNA末端连接，连接部位的6个基对序列为________对于该部位两种酶________(填“都能”“都不能”或“只有一种能)切开。(4)若用Sau3AⅠ切图1质粒多可能获________种大小不同的片。答案(1)Ⅰ和dⅢDNA连接感(2)四环素引甲和引物丙TGATCCGGATCA(3)ACTAGGCTAGT(4)7

都不能18

22解析

(1)由图可知，质粒的两个标记基因中都含有

Ⅰ的切点，因此不能用HⅠ进行切割，结合题干及表中信息可知质粒中不含

3AⅠ的切点，因此也不能用3AⅠ进行切割，所以只能用质粒中和目的基两端都含有切点的BclⅠdⅢ这两种限制酶来切割目的基因和质粒切的载体和目的基因片段过DNA连接酶作用后获得重组质粒。要将重组质粒转入大肠杆菌，要先用处理肠杆菌，使其处于感受态。(2)重组质粒中只含有四环素抗基因这一个标记基因，所以为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌在筛选平板培养基中添加四环素有组质粒的大肠杆菌能在该平板上长出菌落。要用扩目的基，所用的引物组成为图2中物甲和引物丙，因为从图2中可以看出，引物甲与引物丙与模板链结合后能完成目的基因的复制。G(3)BamⅠ酶切的DNA端是Ⅰ切的DNA末是两个末端连接CCTAGATGATCCGGATCA后的连接部位的6个基对序列为ACTAGG

于连接后的6个碱对序列没有BamHⅠ和BclⅠ能识别的酶切点，故对于该部位HⅠBclⅠ都不能将其切开。(4)因为质粒的Ⅰ和BclⅠ识别序列中都有3A的识别序列和切割位点，所以用Sau3AⅠ切图1质粒最多可能得大小不同的DNA片段SauⅠ切点及得到的7种大小不同的DNA片情况如下切点在3位置可以分别得到1种DNA分但其大小相同切在1和2的置可以得到2种DNA子切点在1和3的位置可以得到2种DNA分④切点在2和3位置可以得到2DNA子故最多可能获得7种小不同的DNA片段。技法提升1.基因表达载体构建时限制酶的择19

(1)根据目的基因两端的限制酶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Ⅰ③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠRⅠ两种限制酶但要确保质粒上也有这两种酶的切点。(2)根据质粒的特点确定限制酶种类①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一(也可以是能形成相同黏性末端的不同限制酶，确保具有相同的黏性末端。②质粒作为载体必须具备标记基因等以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构图乙中限制酶SmaⅠ会破坏标记基因；如果所选的切点不止一个，则切割重组后可能会丢失某些片段丢的片段含复起点区切割重组后的片段进入受体细胞后将不能自主复制。2.基因表达载体中启动子、终止的来源(1)如果目的基因是从自然界中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合成的通过文库获得的目的基因是不含启动子和终止子的因，在构基因表达载体时，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。题型四目的因的导入与检测6．下面为利用基因工程培育抗植物的示意图。以下相关叙述，正确的()20

A．②的构建需要限制性核酸内酶和聚合酶参与B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上C．④的染色体上若含抗虫基因则⑤就表现出抗虫性状D．⑤只要表现出抗虫性状就表植株发生了可遗传变异答案D解析构重组质粒需要用到限性核酸内切酶和DNA接酶，不需要DNA聚合酶，A错误含重组Ti质粒农杆菌染植物细胞后组质粒TDNA整合受体细胞的染色体上，而不是重组质整到受体细胞的染色体上B错误；导入受体细胞的目的基因表达后转因植株方能表现相应性状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C错；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，正。7．(2019·威海模拟科学家将人的生长激素基因与某种细(含抗生素抗性基因)的DNA分子进行重组，并成功地在细菌中得以表如下图。请据图分析回答：21

(1)细菌是理想的受体细胞，这因为__________________(2)质A与的基因结合时，先需要用________将质粒切开“缺口”，然后用酶质粒与目的基因“缝合”起来。(3)若将细菌B先接在含有________培养基上能生长，说明该细菌中已经导入外源质粒但不能说明外源质粒是否功插入目的基因将菌B再新接种在含________的培养基上不能生长，则说明细菌B中经导入了插入目的基因的重组质粒。答案(1)繁快、单细胞、遗物质相对较少(2)限制性核酸内切DNA连(3)氨苄青霉素四素解析

(1)细菌具有繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少等优点，因此是基因工程中的理想的受体细胞。(2)构建基因表达载体时，需先限制酶分别切割目的基因和载体，再用DNA连酶将两者连接起来。(3)质粒和组质粒中都有完的氨苄青霉素抗性基因，因此细菌有氨苄青霉素抗性说明该细菌中已经导入外源质粒不能说明外源质粒是否成功插入目的基因组粒中四环素抗性基因内插入了目的基因能表达因若细菌再对四环素无抗性则说明细菌B中经导入了插入目的基因的组质粒。技法提升22

如何筛选出含有目的基因的受体细胞(1)原理：将目的基因插入含有种抗生素抗性基因的载体时，如果插入某种抗生素抗性基因内部会致该抗生素性基因失活的基因插入了四环素抗性基因内部，则四环素抗性基因失活。(2)被转化的细菌有三种含环目的基因的细菌含组质粒的细菌含质粒的细菌。(3)筛选方法：将含有重组质粒细菌先放在含氨苄青霉素的培养基上培养，能生长的是含重组质粒的细菌和含质粒的细菌，如图1245落，再利用灭菌的绒布影印到含有四环素的培养基上，如图能生长的菌落为2，则在含四环素培养基上不生长的即为含有目的基因的菌落，如图1、菌落。最后，可在含氨苄青霉素的培养基上挑取1、菌落进行培养。考点3基工程的应用及蛋白质工程题型一基因程的应用1(2018·东聊城二模)普通番茄细胞中含有PG基因其能控制合成多聚半乳糖醛酸酶简PG)PG能破细胞壁番茄软化不耐贮藏学家将抗基导入番茄细胞培23

育出了抗软化保时间长的转因番茄如表示抗PG基因作用原理回下列问题：(1)据图回答该转基因茄具有抗软化、保鲜时间长的原理是______________________________。(2)为培育抗软化番茄采用________术将抗基进行体扩增该技术的反应体系中除模板、引物料外，还需要加________这基因的表达需________等可缺少的调控组件。(3)将抗基因插入Ti粒的________上构建基因表达载体，过农杆菌转化法将抗PG基导入番细胞，为检验抗______________________。

PG基因是否成表达，在个体生物学水平上应检测(4)为避免抗PG基通过花粉传播进入其他植物而导致“基因污染”，应将抗基因导入________(填细胞核”或细胞质)。答案(1)抗基因能阻止基因表达的翻译过程，使细胞不能合成(2)PCR(多聚酶链式反应)热定DNA聚酶Taq酶启子终止子(3)T－转基因番茄是否抗软化以及保鲜时间的长短(4)细胞质解析(1)据图可知，抗基因转录成的mRNA能够PG基因录成的mRNA结合阻止了基因表达的翻译过程，使细胞不能合成G，不能破坏细胞壁而使转基因番茄抗软化且保鲜时间延长。(2)采用PCR技术将抗基因进行体外扩增PCR过程所需要的件有：模抗PG基因、物、原料(四种游离的脱核糖核苷)、热稳定DNA聚合；启动子、终止子等是基因表达不可缺少的调控组件。(3)将抗基因插入Ti质的T－上建因表达载体，通过农杆菌转化法将抗基因导入番茄细胞，为检验抗P基是否成表达，在个体生物学水平上应检测转基因番茄是否抗软化以及保鲜时间的长短。(4)花粉中的雄配子几乎不含质因为避免抗基因通过花粉传播进入其他植物而导致“基因污染”，应将抗基导入细胞质。24

题后归纳有关基因工程应用的四个易错点(1)动物基因工程主要是为了改畜产品的品质，而不是为了产生体型巨大的个体。(2)Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并无毒性，进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。(3)青霉素是青霉菌产生的，不通过基因工程产生的。(4)并非所有个体都可作为乳腺物反应器。操作成功的应该是雌性个体，个体本身的繁殖速度较高，泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。题型二蛋白工程2．(2015·全国卷Ⅱ)已知生物内有一种蛋白质(P)该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分中158位丝氨酸变成亮氨酸，位谷氨酰胺变成苯丙氨酸变的蛋白(P)不保留P的功且具有了酶的催化活性答列问题：(1)从上述资料可知要变白质的功能以考虑对蛋白质的_______进改造。(2)以P基序列为基础基的途径有修________因或合成_______基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的心则的全部内容包括________的制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因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过__________________和__________________而确定相对应的脱氧核苷酸序列此得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生________进鉴定。答案(1)氨酸序列或构(2)PPDNA和RNA(或遗传物)DNARNA→DNARNA→白质(或转录、逆转录、翻译(3)设计蛋白质的结构推氨酸序列功解析(1)从中所述资料可知将P子中158位丝氨酸变成亮氨酸240位谷氨酰胺变成苯丙氨酸后蛋白质的功能发生了改变过是通过对构成蛋白质的氨基酸序列进行改造，进而改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。25

11(2)在蛋白质工程中，目的基因以以基因列为基础，对生物体内原有基进行修饰，也可以通过人工合成法合成新的P基因。所获得的基因表达遵循中心法则时，中心法则的全部内容包括和RNA复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即NA→RNA，RNA→DNA，RNA→白质。(3)蛋白质工程的基本途径是预蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→合成→达出蛋质，经过该过程得到的蛋白质，需要对其生物功能进行鉴定，以保证其发挥正常作用。知识拓展蛋白质工程与基因工程的比较26

实验16DNA的粗提取与鉴定1．DNA粗提和鉴定的原理(1)提取思路：利用和他质在理化性质方面的差异，提取DNA。(2)DNA的化性质提和鉴定)：①DNA在同浓度的溶中的溶解度不同②DNA不于酒精；③对酶、高温和洗涤剂的耐受性强；沸水浴④DNA＋苯胺试剂――→蓝色2．粗取和鉴定的操作流程27

1．(2018·扬州江都中学段考)下有关DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是)A．既于2mol/L的NaCl液也溶于蒸馏水B．向鸡血细胞液中加蒸馏水是了释放出DNAC．向浓盐溶液中加蒸馏水是为析出DNAD．用菜花替代鸡血做实验，其验操作步骤相同答案D解析DNA既溶2mol/L的NaCl溶也溶于蒸馏水A确；向鸡血细胞液中加蒸馏水是为了让鸡血细胞吸水涨破，从而释放出DNA，确；向溶解DNA的盐溶液中加蒸馏水是为了降低DNA的解度，进而析出DNA，C正确；用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤不完全相同植物细胞有细胞壁碎细胞时需要充分搅拌和研磨并加入食盐和洗涤剂，错。2．下列关于“DNA的提取和定”实验依据原理的叙述，错误的()A．利用DNA不溶于酒精溶液，而蛋白质能溶于酒精溶液，可将DNA与白质分离B．利用高温能使蛋白质变性，对DNA没有影响的特性，可将DNA与蛋白质分离C．利用二苯胺与DNA沸水浴呈蓝色可用于DNA鉴定28

D．在DNA滤液中加入嫩肉粉，过木瓜蛋白酶的作用，可将DNA与白质分离答案B解析高能使蛋白质DNA变，蛋白质在6080℃发变性，而DNA在80℃以上才变性，不能将DNA与蛋白质离。3．下列关于“DNA粗取与鉴”实验的叙述，正确的()答案A解析蒸水与鸡血细胞混合的的是使红细胞吸水涨破，释放出核物质错误；将蒸馏水加入到溶解有DNA的NaCl溶液中，其目的是降低的解度，初步析出，错误；加入冷却酒精的目的是进一步析出DNAD误。题后归纳DNA的粗提取与鉴定实验中的2、”29

方向真题体验1(2018·国卷Ⅱ某荧光蛋(GFP)在外光或蓝光激发下会发出绿色荧光一特性可用于检测细胞中目的基因的表达研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5′末端，获得了L1融合基(简称为)，并将其插入质粒，建了真核表达载体P1，部分结构和切位点的示意图如下，图E1E4四限制酶产生的黏性末端各不相同。回答下列问题：据推断，该团队在将甲插入质粒P0时，使用了两种限制酶，这两种酶是。使用这两种酶进行酶切是为了保证，也是为了保证__________________。(2)将P1转入体外培养的牛皮细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了________________程。30

为获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的移牛________________________中、体外培养、胚胎移植等。(4)为了检测甲是否存在于克隆的不同组织细胞中，某同学用PCR方进行鉴定。在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中________(填mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。答案(1)E1和E4甲完整甲与载体正确连接(2)转录翻(3)细胞核去卵母细胞(4)核DNA解析(1)甲将某种病毒的外蛋(L1)因连接在GFP基因的5′端而获得的L1－GFP融合基因，据此结合题意分析图示可知：该团队在将甲插入质粒P0时如果用E2或，目的基因不完整，而用E1和E4这种限制酶进行酶切保证了甲的完整，而且也保证了甲与载体正确连接，因此，使用的两种限制酶是E1E4。(2)构建的真核表达载体P1中有GFP基因，而基的表达产物“某种荧光蛋白(GFP)”紫外光或蓝光激发下发出绿色荧光导入的牛肤细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因牛的皮细胞中完成了表达。基因的表达过程包括转录和翻译。(3)若要获得含有甲的牛，可采核移植技术，即将能够产生绿色荧光细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中获得重组细胞将该重组细胞在体外培养成重组胚胎经胚胎移植等获得含有甲的牛。(4)PCR是多聚酶链式反应的缩，是一种在生物体外复制特定DNA片的核酸合成技术利PCR方检测甲是否在于克隆牛的不同组织细胞中应别以该牛不同组织细胞中的核DNA作PCR模板。2(2018·江苏高考)为生产具特定性能的α－淀粉酶，研究人员从某种海洋细菌中克隆了－淀粉酶基因(1656个基)，利用基因工大量制备α－粉酶，实验流程如图。请回答下列问题：31

(1)利用PCR技术扩增α－淀粉酶基因前，需先获得细菌的_。(2)为了便于扩增的DNA片与达载体连接，需在引物________端加上限制性酶切位点，且常在两条引物上设计入同制酶切位点，主要目的是________________________________________________(3)进行扩增时，反应的温度和间需根据具体情况进行设定，下列选项________的设定与引物有关________的定与扩增片段的长度有关(填序号①变性温度②火温度③延伸温度④变性时间⑤退火时间⑥伸时间(4)下图表示筛选获得的工程菌编码－淀粉酶的mRNA的部碱基序列：5′AUGCCAUCAACAAAUACUAACACU……′图中虚线框内mRNA片包________个码子，如虚线框后的序列未知，预测虚线框后的第一个密码子最多有_种。(5)获得工程菌表达的α－淀粉酶后探究影响酶活性的因素浓为的可溶性淀粉为底物测定酶活性，结果如下：32

根据上述实验结果，初步判断该α－淀酶活性最高的条件为____________________________________________________答案(1)基组DNA(2)5′使DNA片能定向插入达载体，减少自连(3)②⑥(4)813(5)pH为8.5，缓冲液为50mmol/LTirsHCl解析(1)由干信息可知某种洋细菌含有α－淀粉酶基因在增－淀粉酶基因前需先从细菌中提取细菌的基因组DNA(2)由于引物的作用是引导子链延伸氧核苷酸连接到引物上时与引物的3′端相连的，由此确定需在引物的5′加上限制性酶切位点。常在两条引物上加入不同的限制酶切位点的主要目的是使DNA片能定向插入表达载体，防止自身相连。(3)进行PCR扩时，退火的温度与引物长短和碱基种类有关。延伸时间长短的设定与扩增片段的长度有关。(4)密码子是指mRNA上决定一个基酸的三个相邻的碱基mRNA上5′为AUG(起始密码子，因此可依据三个碱是一个密码子来分析图中虚线框中的碱基，可得出共有8个密码子。由于虚线框后的第一个密码子的第一个碱基已经固定为，因此还有2个基未知，共可能有的种数为4×＝，因为UAGUGAUAA为终止密码子，因此决定氨基酸的密码子最多有13种(5)据表格数据可知：α－淀粉酶在pH为8.5、缓冲液为50mmol/L－HCl的条件下相对活性为99.5%，步判断条件下酶活性最高。3．(2018·天津高考)甲型流感毒为RNA病毒，易引起流感大规模流行。我国科学家在2017年发明了一种制备该病活疫苗的新方法，主要环节如下。(1)改造病毒的部分基因其去在正常宿主细胞内的增殖能力病为板，逆转录成对应DNA后，利用________术扩增，并将其中某些基(不包括表面抗原基)内个别编码氨基酸的序列替换成编码终止密码子的序列改造前的基因相比造的基33

因表达时不能合成完整长度的________因不能产生子代病毒将改造基因表抗原基因等其他基因分别构建重组质粒，并保存。(2)构建适合改造病毒增殖的转因宿主细胞计成一种特殊tRNA的基因产的反密码子能与(1)中终止密子配对结合可带一个非天然氨基(将该基因与_______连后导入宿主细胞取宿主细胞________行分子杂交鉴定选得成功表达上述tRNA的基因宿主细胞。(3)利用转基因宿主细胞制备疫。(1)中的重组质粒导入2)中的转基因宿主细胞，并在补加的养基中进行培养，则该宿主细胞能利用上述特殊tRNA，译出改造病毒基因的完整蛋白，产生大量子代病毒，用于制备疫苗。特殊tRNA基转录时，识别其启动子的酶________(单选。A．病毒的聚酶B．宿主的DNA聚酶C．病毒的聚酶D．宿主的RNA聚酶(4)上述子代病毒不能在正常宿细胞中增殖，没有致病性，因此不经灭活或减毒即可制成疫苗。与不具侵染性的流感病毒灭活疫苗相比，该病毒活疫苗的优势之一是可引起免，增强免疫保护效果。答案(1)PCR多肽(或蛋白)(2)载体总RNA(3)非天然氨基(Uaa)D(4)细胞解析(1)利PCR技术体外扩DNA若将基因中个别编码氨基酸的序列替换为编码终止密码子的序列，则改造后的基因转录合成的mRNA中，终止密码子提前出现，将不能控制合成完整长度的多(或蛋白)。(2)目的基因只有与载体连接后能导入宿主细胞。可提取宿主细胞的总RNA进分子杂交鉴定，以筛选获得成功表达题述tRNA的转基因宿主细胞。(3)由(2)知，转基因宿主细胞含的特殊tRNA基转录的，tRNA的密码子可与终止密码子配对，并可携带非天然氨基酸(Uaa)所以培养基中需补加非天然氨基酸(Uaa)。毒中的基因