高三一轮复习生物第42讲基因工程学案

第42讲基因工程和生物技术的安全性与伦理问题与旧教材相比：增：①DNA的粗提取与鉴定；②DNA片段的扩增及电泳鉴定；③基因工程在食品工业方面的应用。删：①基因文库的构建；②基因枪法；③基因治疗；④基因身份证的讨论。改：①PCR技术内容更充实；②DNA重组技术改为重组DNA技术；③关注生物技术的伦理问题改为关注生殖性克隆人。淡化：①从基因文库中获取目的基因精减为一句话；②农杆菌转化法变为资料卡。第1课时重组DNA技术的基本工具学习目标：掌握基因工程的基本工具的种类和作用。1、基因工程的概念（选择性必修3P67）基因工程的基本工具（选择性必修3P7172）限制酶DNA连接酶载体来源(1).大肠杆菌、T4噬菌体原核生物、病毒常见种类(2).(3).(4).作用识别特定的核苷酸序列并切开相应两个核苷酸的键(6)在两个核苷酸之间形成磷酸二酯键，以连接两个..(7)将目的基因导入受体细胞，使其在.,专一性(8).无无DNA的粗提取与鉴定（选择性必修3P74）(1)原理：(2)操作步骤：答案：1、生物类型、生物产品、人们的愿望、转基因、遗传性状2、（1）主要是原核生物（2）EcoR=1\*ROMANISma=1\*ROMANI(3)E.coliDNA连接酶、T4DNA连接酶（4）质粒、动植物病毒、入噬菌体衍生物（5）磷酸二酯键（6）DNA片段（7）受体细胞中稳定遗传和表达（8）有3、（1）不溶于、2mol/L、二苯胺（2）研磨、上清液、95%、一个方向、2mol/L、二苯胺5min、蓝色二、课堂过关.重难点突破1、深挖教材（选择性必修3P71“旁栏思考”）原核生物中存在限制酶的意义是什么？原核生物中限制酶的作用是切割外源DNA以保证自身安全，防止外来病原物的危害。限制酶的选择根据目的基因两端的限制酶切割位点、质粒上的限制酶切割位点以及是否破坏目的基因和标记基因等来确定限制酶的种类。(1)应选择酶切位点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ；不能破环目的基因，如图甲不能选择SmaⅠ。(2)为避免目的基因及质粒的自身环化、反向连接，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质粒(双酶切)，如图甲可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶，但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点,以确保具有相同的黏性末端。(3)切割质粒的限制酶不能同时切开质粒上的所有标记基因，即至少要保留一个标记基因，以用于重组DNA的鉴定和筛选，如图乙中的质粒不能使用SmaⅠ切割。(4)切割质粒的限制酶的切点应在启动子与终止子之间，且不能破坏启动子、终止子以及复制原点。3、DNA相关的4种酶DNA是丰富多彩的生命现象的“剧本”。现在人们借助生物科学技术可以对“剧本”进行“拷贝”或“改编”。据图回答下列问题：(1)催化①过程的酶是，经①过程产生的DNA片段末端的形式为；该酶主要来自原核生物，能对外源DNA进行切割，但通常不切割自身DNA，原因是.。(2)催化②过程的酶是。(3)催化③过程的酶是，实现该过程还可以采用的方法是。(4)催化④过程的酶是，该过程体现了DNA复制.的特点。(5)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。【答案】2、(1)限制酶黏性末端原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰(2)DNA连接酶(3)解旋酶加热(4)DNA聚合酶半保留复制、边解旋边复制(5)E·coliDNA连接酶

T4DNA连接酶

T4DNA连接酶4、（选择性必修3P72）请概述运载体应该具备的条件:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)能在宿主细胞内稳定保存并大量复制(2)有一个至多个限制酶的切割位点(3)具有标记基因(4)对受体细胞无害。三.考向预测.高考真题(2021·全国乙卷，38)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性内切核酸酶的切割位点如图所示。回答下列问题：常用的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中_________________酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接。上图中________________________________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是______________________。(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能_________________________；质粒DNA分子上有____________________，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)表达载体含有启动子，启动子是指___________________________________________________(1)EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ(2)磷酸二酯键(3)自我复制限制酶切割位点用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞(4)RNA聚合酶识别、结合和驱动转录的部位四、课后作业.巩固提高1、在基因工程中，已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。根据下图示判断下列操作错误的是(D)A.质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割B.用限制酶切割获得目的基因时，有四个磷酸二酯键被水解C.限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ切割后获得的黏性末端相同D.用酶I和酶II形成相同的黏性末端，且用DNA连接酶连接的重组DNA还能用上面两种酶切割2、（2022·山东·高考真题）关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法错误的是（

B

）A．过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解B．离心研磨液是为了加速DNA的沉淀C．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色D．粗提取的DNA中可能含有蛋白质3、如图为某基因工程中利用的质粒简图，小箭头所指分别为限制酶EcoRI、BamHI的酶切位点，ampR为青霉素(抗生素)抗性基因，tetR为四环素(抗生素)抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点。据图回答下列问题：（1）基因工程中除质粒外，______________________和____________________也可作为载体。（2）青霉素抗性基因在质粒DNA上称为________________，其作用是.（3）将含有目的基因的DNA与经同一种酶切后的载体(质粒)进行拼接形成重组DNA，理论上讲，重组DNA可能有“____________________”“____________________”“____________________”三种，其中有效的(所需要的)重组DNA是。因此需要对这些拼接产物进行分离提纯。*（4）利用图示的质粒拼接形成的三种拼接产物(重组DNA)与无任何抗药性的原核宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的拼接产物(重组DNA)是_________________。【答案】(1)λ噬菌体的衍生物动植物病毒（2）标记基因鉴定并筛选含有目的基因的受体细胞（3）目的基因—目的基因目的基因—载体载体—载体目的基因—载体(4)载体—载体4、人类是乙型肝炎病毒的唯一宿主，现有的肝硬化、肝癌多从乙肝发展而来，接种乙肝疫苗是预防乙肝病毒感染的最有效方法。乙型肝炎疫苗的研制先后经历了血源性疫苗和基因工程疫苗阶段。血源性“乙型肝炎疫苗”是取用乙肝病毒感染者的血液，用高速离心提纯血液中的乙肝病毒，之后再灭活，制成乙肝疫苗。基因工程乙肝疫苗的生产和使用过程如图1，图2示意大肠杆菌质粒的相关基因与限制酶切点；图3示意有关限制酶在DNA分子中的具体切点。请回答相关问题：（1）从图1可知，该目的基因的具体功能是。（2）选择大肠杆菌质粒作为运载体的原因是.（答两点）（3）用基因工程疫苗接种比血源性疫苗更安全，试从疫苗的结构特点解释原因：.。形成有效的重组质粒，选择适当的限制性内切酶很重要。某学习小组根据图2和图3提出了三种方案：单独使用BamHⅠ、分别使用BamHⅠ和EcoRⅠ以及分别使用HindⅢ和EcoRⅠ，且认为选择使用BamHⅠ和EcoRⅠ最佳。该方案的优点是____________________________________________________________________________________。【答案】1、（1）指导合成乙肝病毒外壳（2）对受体细胞无害、具有标记基因、能自我复制、具多个酶切位点（4选2）（3）血源性疫苗需灭活破坏其核酸结构，灭活不成功则会导致接种者患乙肝，而基因工程不需要。（4）防止质粒自身环化和目的基因与质粒之间的反向连接。第42讲第2课时基因工程的基本操作程序学习目标：①理解PCR扩增目的基因的方法；②掌握构建基因表达载体的方法。自主学习.知识梳理基因工程的基本操作程序（1）（2）.(3)（4），其中核心程序是。2、基因表达载体由目的基因、标记基因、、等组成。3、目的基因主要指的基因，获取目的基因常用的方法是、、________________________________。4、将目的基因导入受体细胞（选择性必修3P8082）(1)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过程叫。(2)导入植物细胞的方法：、。

农杆菌特点：易感染植物和植物，若用此法将目的基因导入单子叶植物，需要添加。Ti质粒上的可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞上。

(3)导入动物细胞的方法：。

(4)导入微生物细胞的常用处理方法：用处理受体细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，这种细胞称为。5、目的基因的检测与鉴定（选择性必修3P82）检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因或目的基因是否转录出了RNA，采用等技术。

检测目的基因是否翻译成蛋白质，采用杂交技术。

除了分子检测外，还需要进行水平的鉴定，如抗虫、抗病接种实验等。

1、目的基因的筛选与获取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基因表达载体的构建2、启动子终止子3、编码蛋白质从基因文库中获取目的基因用化学方法直接合成目的基因利用PCR扩增目的基因4、（1）转化（2）农杆菌转化法花粉管通道法双子叶裸子酚类化合物TDNA染色体的DNA（3）显微注射技术（4）Ca2+感受态细胞5、PCR抗原抗体个体二、课堂过关.重难点突破1、PCR反应体系及扩增过程(1)PCR反应体系（选择性必修3P8485）PCR反应体系配方作用缓冲液维持反应体系pH稳定4种脱氧核糖核苷酸合成DNA子链的原料2种引物使Taq酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸TaqDNA聚合酶催化合成DNA子链模板DNA提供DNA复制的模板说明：①在PCR过程中实际加人的为dNTP(即dATP、dGTP、dTTP、dCTP),既可作为合成DNA子链的___原料___，又可为DNA的合成提供能量。

②引物既可以是DNA单链,也可以为RNA单链。细胞内的DNA进行复制时,也需要引物,一般为RNA片段。③（选择性必修3P77“相关信息”）真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活。因此,PCR反应缓冲溶液中一般都要添加Mg2+(2)PCR扩增过程中的循环图示与规律（选择性必修3P7879）细胞内DNA复制需要解旋酶解开双螺旋，而PCR则是通过________________方式解开螺旋需要引物的原因：________________________________________________________________2n2n＋1－23加热DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从引物的3′端开始延伸DNA链。【典例】PCR技术扩增DNA的流程如图1所示，图中引物是单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。请回答下列相关问题。PCR过程所依据的原理是；扩增过程需要加入模板、原料、、。Taq酶的作用是。进行PCR时需先加热至90～95℃然后冷却至55～60℃，此操作的目的是_____________。（4）PCR技术的前提是必须知道基因的部分序列，目的是。引物的作用是。（5）设计引物是

PCR

技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如图2)，请分别说明理由。①第1组：；②第2组：。*（6）在目的基因进行扩增时，加入的引物有A、B两种，若该目的基因扩增n代，则其中含有A、B引物的DNA分子有

个。消耗引物A的数量是个。【答案】（1）DNA双链复制引物耐高温的DNA聚合酶(或Taq酶)（2）催化以DNA链为模板的DNA链的延伸（3）加热至90～95℃是为了让双链DNA解螺旋，冷却至55～60℃是为了让引物结合到模板链上（4）用来设计引物和DNA模板特异性结合，使Taq酶能够从引物的3’端开始复制(5)①引物I和引物II局部发生碱基互补配对而失效②引物I’自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效（6）2n—22n—1PCR扩增结果的电泳鉴定原理：DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动。PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。【典例】（2022秋·辽宁大连·高三统考期末）家畜胚胎的性别鉴定技术对畜牧业发展具有重要意义。科研人员利用PCR技术同时扩增优质奶牛Y染色体上雄性决定基因（SRY）和常染色体上的酪蛋白基因（CSN1S1），进行早期胚胎的性别鉴定，并将鉴定后的胚胎进行移植。下图为取自不同胚胎的DNA样品PCR产物的电泳结果。下列叙述错误的是（

D

）A．选取囊胚期的滋养层细胞提取DNA进行鉴定B．需要根据牛的SRY和CSN1S1序列设计2对引物C．对受体牛进行同期发情处理后再进行胚胎移植D．根据结果可以确定A为CSN1S1，3、5号胚胎为雌性3、启动子、起始密码子、终止子、终止密码子的区别

位置作用启动子位于DNA分子上RNA聚合酶识别和结合位点，启动转录过程起始密码子位于mRNA分子上决定翻译的开始终止子位于DNA分子上决定转录的结束终止密码子位于mRNA分子上决定翻译的结束4、深挖教材（选择性必修3P79）PCR可以扩增mRNA吗？ 不可以，因为PCR是用DNA双链做模板的，不能直接用单链RNA做PCR，必须把mRNA逆转录成单链cDNA之后再做PCR。5、长句应答：下列有关基因工程的问题为高考真题中出现的问答（1）1967年，罗思和海林斯基发现细菌染色体DNA之外的质粒有自我复制能力，并可以在细菌细胞之间转移，这一发现对于当时基因工程技术的发展有什么促进作用？.可以把质粒作为运载工具，实现目的基因的转移艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是：.DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体（3）博耶（H．Boyer）和科恩（S．Cohen）将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了.（答出两点即可）。体外重组质粒可以进入受体细胞；真核基因可以在原核细胞中表达三.考向预测·模拟(2022·中原名校联盟)某质粒上有SalⅠ、HindⅢ、BamHⅠ三种限制酶切割位点，同时还含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。利用此质粒获得转基因抗盐烟草的过程，如下图所示。请回答下列问题：(1)将目的基因导入植物细胞，采用最多的方法是农杆菌转化法。其中用到的质粒是__________；该质粒含有一段特殊的DNA片段，称为________________________。该方法中农杆菌的作用是_____________________________________________________。(2)在构建重组质粒时，和只用一种酶切割目的基因的两端及质粒相比，选用HindⅢ和SalⅠ两种酶的好处是_______________________________________________________________________。(3)含有目的基因的农杆菌可根据标记基因进行筛选。若农杆菌在含有氨苄青霉素和四环素的培养基上都可以生长繁殖，农杆菌中是否已含有目的基因？______(填“是”或“否”)。为什么？___________________________________________________________________________________。(4)将已经转化的农杆菌进行如下操作，筛选出符合要求的农杆菌。先把转化的农杆菌接种到A培养基中培养，长出菌落后，用无菌牙签挑取A上的单个菌落，分别接种到B(含氨苄青霉素)和C(含四环素和氨苄青霉素)两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况如图所示。含目的基因的菌落位于B或C上的哪些菌落中？请在图中相应的位置上圈出来。Ti质粒T­DNA感染烟草细胞，把目的基因插入到烟草细胞的染色体DNA上防止目的基因自连和质粒自连；防止目的基因与质粒反向连接否含有目的基因的质粒中抗四环素基因被破坏课后作业.巩固提高1、（2022·辽宁·模拟预测）引物是一小段能与DNA母链上一段碱基序列互补配对的短单链核酸。下列相关叙述错误的是（

A

）A．引物的基本骨架由“磷酸—脱氧核糖”与“碱基”交替排列构成B．引物5'端为游离的磷酸基团C．引物与DNA母链3'端碱基序列互补配对D．若DNA多起点复制，则该过程需要多种引物的参与2、（2022·湖北武汉·模拟预测）在研究拟南芥Q基因的功能，获得了该基因TDNA突变体，该突变体和野生型相比，对重金属镉（Cd）胁迫抗性明显增加。TDNA中含有植物生长素合成酶基因和细胞分裂素合成酶基因，它们的表达与能否影响相应植物激素含量，进而调节肿瘤组织生长和分化。有关叙述错误的是（

B

）A．Ti质粒的TDNA整合到植物染色体DNA上的变异属于基因重组B．该基因有可能编码一个根细胞膜的Cd2+吸收转运载体蛋白质C．可利用TDNA的特性将目的基因整合到受体细胞染色体DNA中D．可检测拟南芥肿瘤组织的生长和分化情况初步判断TDNA是否转移3、关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验，下列相关叙述正确的是（

A

）A．PCR仪实质上就是一台能自动调控温度的仪器，但在使用时需根据扩增的DNA片段以及引物的情况人工设定合适的温度B．PCR反应体系中的10倍浓缩的扩增缓冲液中含有Mg²⁺、4种脱氧核糖核苷酸等成分C．为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水和移液器等在使用前都必须进行高压灭菌处理D．电泳时，电泳缓冲液不能没过凝胶导致凝胶加样孔中的电泳样液流出4、(2022·山东济南调研)人类胰岛素基因位于第11号染色体上，长度为8416bp，人类胰岛素的氨基酸序列已知。回答下列相关问题。(1)右图是利用PCR技术获取人胰岛素基因的方法，除了此方法外，还可以利用的方法是_____________________________。(2)利用PCR技术获取人胰岛素基因，在缓冲液中除了要添加模板和引物外，还需要添加的物质有________________________________________。(3)利用SDS－凝胶电泳分离不同DNA分子，迁移速度取决于___________________________。(4)利用图示方法获取的目的基因，直接构建基因表达载体后导人大肠杆菌，_______(填“能”或“不能”)表达出人胰岛素，理由是_____________________________________________________。(1)从基因文库获取或人工合成(2)四种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶(3)DNA分子的大小(4)不能因为此方法获得的目的基因中含有内含子，大肠杆菌无法正常识别内含子，而对内含子部分转录的mRNA进行翻译，导致合成的蛋白质出现错误5、（2022·上海闵行·统考一模）心肌长期负荷过重引起的心肌细胞肥大、间质纤维化等过程称为心脏重塑，与基因Snhg5相关。Snhg5转录出的RNA并不翻译产生蛋白质，而是以RNA的形式发挥调节作用。研究人员利用转基因技术建立了心肌细胞特异性Snhg5转基因小鼠。(1)Snhg5转录所需的原料是______________________________。(2)PCR是一项模拟细胞内DNA复制过程的DNA体外扩增技术，是获取目的基因的主要方法。以下说法正确的是______。A．PCR过程需提供DNA模板 B．PCR过程中新链的合成只能从5’→3’C．PCR过程需打开磷酸二酯键 D．可以利用PCR技术进行Snhg5扩增(3)通过PCR获得的目的基因Snhg5和质粒能用相应的酶切割、连接形成重组质粒（图1）。研究人员在构建重组质粒时得到6株可能含有重组质粒的大肠杆菌，分别提取各菌株中的质粒，使用限制性内切核酸酶SalⅠ和HindⅢ切割后，经DNA凝胶电泳技术检测得到结果如图2所示，其中含有重组质粒的菌株编号是______。（编号选填）(4)根据图1，为获得aMHCSnhg5hGH转基因片段，研究人员应使用限制性内切核酸酶______切割Snhg5重组质粒。（编号选填）①KpnⅠ

②SalⅠ

③HindⅢ

④SmaⅠ

⑤SacⅡ(5)将aMHCSnhg5hGH片段导入小鼠受精卵中可以构建aMHCSnhg5hGH转基因小鼠。结合题干信息，以下说法合理的是______。A．可以使用激素使雌鼠超数排卵B．可以用显微注射法将aMHCSnhg5hGH片段导入小鼠受精卵中C．转基因小鼠可以成功表达出Snhg5蛋白D．一般需要多次杂交才可以获得纯合的转基因小鼠(1)四种核糖核苷酸(2)ABD(3)1346(4)①⑤(5)ABD第42讲第3课时基因工程的应用及蛋白质工程学习目标：①掌握基因工程的主要应用；②掌握蛋白质工程的流程；自主学习.知识梳理生长乳腺（房）生物反应器器官移植1、（选择性必修3P90）乳房（乳腺）生物反应器：将______________基因与_______________等调控组件重组在一起，通过_________方法，导入哺乳动物的_________________________中，将其送入母体，使其发育成转基因动物,转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需药品.药用蛋白乳腺中特异表达的基因的启动子显微注射受精卵用转基因动物做器官移植的供体（选择性必修3P91）①存在难题：存在______________反应。②解决办法：将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制______________________的表达，或设法除去_______________________________，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。免疫排斥抗原决定基因抗原决定基因蛋白质工程（选择性必修3P94）步骤：生物功能合成基因蛋白质蛋白质结构氨基酸系列脱氧核苷酸系列课堂过关.重难点突破乳腺生物反应器和膀胱生物反应器①膀胱生物反应器原理：将_______________基因与膀胱上皮细胞_________________________等调控组件重组在一起，促使目的基因在膀胱中表达，并在尿液中获得目的蛋白。由于乳腺生物反应器受生物性别和年龄的限制，只能是哺乳期的雌性个体，而膀胱生物反应器不受此限制，所以膀胱生物反应器适用性更广。②目的基因可在乳腺细胞中表达，其他组织细胞中含有该目的基因吗？_____________。理由是：__________________________________________________________________________。③若是膀胱生物反应器，为何更容易得到目的基因的产物的原因是______________________________________________________________________________________________________________药用蛋白特异性表达的基因的启动子含有因为它们都是由同一个受精卵分裂、分化而来的不受性别和发育时期的限制与大肠杆菌相比，用酵母菌生产人的胰岛素有什么优势？酵母菌为真核生物，有生物膜系统，可通过内质网和高尔基体对产生胰岛素进行加工和修饰，从而产生有活性的胰岛素。3、基因工程与蛋白质工程的区别分子基因重组基因突变①蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质，原因是._。②与基因工程相比较,蛋白质工程产物具备的特点是。蛋白质空间结构复杂，操作难，而且不能遗传可以产生自然界中不存在的蛋白质考向预测.高考真题（2020·全国·高考真题）W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。（1）步骤①中需要使用的工具酶有________________。步骤②和③所代表的操作分别是________________和________________。步骤④称为________________。（2）与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的______________（答出2点即可）的限制。（3）一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息__________（填相同或不同），原因是____________________________________________________________________________________________________________________________（4）从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有________________________________________________（答出2点即可）。【答案】

限制性内切核酸酶、DNA连接酶

显微注射

体外培养

胚胎移植

性别、年龄

相同

两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵

体外受精、胚胎移植课后作业.巩固提高1、（2021·山东威海一模）下列生物技术操作对遗传物质的改造，不能遗传给子代的是（C）A.将含胰岛素基因的表达载体转入大肠杆菌，筛选获得的基因工程菌B.通过植物体细胞杂交获得的番茄—马铃薯杂种植株C.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗D.将生长激素基因导入奶牛受精卵，培育出能分泌含生长激素乳汁的奶牛2、葡萄糖异构酶在工业上应用广泛，科学家将其第138位甘氨酸替换为脯氨酸后，其最适温度提高了10℃左右。相关叙述正确的是（

B

）A．蛋白质功能是由氨基酸的种类和数量决定B．改造蛋白质结构可通过改造基因结构实现C．蛋白质工程不可以定向改变蛋白质的结构D．酶最适温度提高是因为脯氨酸比甘氨酸更耐热3、（2021·山东青岛期中）采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述，正确的是（B）A.人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目等于凝血因子氨基酸数目的3倍B.该技术的利用可以定向改变生物的遗传性状，使种群的基因库发生改变C.在转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中D.人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA4、（2021·广东·高考真题）非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线（如图），可直接用淀粉生产肌醇（重要的医药食品原料），以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并可以提高产率。回答下列问题：（1）研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还有_____________________________________________________________。（答出两种即可）（2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，方法有_____________________________________________________。（答出两种即可）（3）研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备___________细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有______________。（4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是________________________________。在分子水平上，可以通过改变_________________，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。【答案】

基因文库中获取、人工合成法

盐析法、酶解法或高温变性

感受态

抗原抗体杂交技术

有的酶失活而使反应中断

基因的碱基序列5、（2022·河北·高考真题）蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂（NaPI）和胰凝乳蛋白酶抑制剂（StPinlA）的基因单独或共同转化棉花，获得了转基因植株。回答下列问题：(1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是______________________________________________________。(2)______________________________是实施基因工程的核心。(3)利用农杆菌转化法时，必须将目的基因插入到质粒的________上，此方法的不足之处是_______________________________________________________________________________。为检测目的基因在受体细胞基因组中的整合及其转录和翻译，可采用的检测技术有_____________________________________________________________________________（写出两点即可）。确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后，还需进一步做抗虫的_____________________以鉴定其抗性程度。下图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果，据结果分析____________（填“NaPI”或“StPinlA”或“NaPI＋StPinlA”）转基因棉花的抗虫效果最佳，其原因是_______________________________________________________________________________________________。基因突变可产生新的等位基因，在自然选择的作用下，昆虫种群的基因频率会发生________。导致昆虫朝着一定的方向不断进化。提此推测，胰蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后，某些害虫具有了抗胰蛋白酶抑制剂的能力，其分子机制可能是________________________________________________________________________________________________________（写出两点即可）。【答案】(1)调节害虫胰蛋白酶活性，从而使害虫不能正常消化食物达到抗虫的目的(2)基因表达载体的构建(3)

TDNA

该方法不适用与单子叶植物(4)PCR、抗原抗体杂交技术(5)

效果

NaPI

饲喂NaPI转基因的虫体质量较对照组差，且每株棉铃数较对照组少(6)

定向改变

由于害虫发生基因突变后，在胰蛋白酶抑制剂的选择下，抗性基因频率逐渐增高，从而提升了其抗胰蛋白酶抑制剂的能力，或胰蛋白酶抑制剂基因发生突变后不能编码处胰蛋白酶抑制剂第42讲第4课时生物技术的安全性与伦理问题学习目标：①了解转基因产品的安全性；②比较试管婴儿和设计试管婴儿过程；一、自主学习.知识梳理1、转基因产品的安全性（选择性必修3P103104）(1)争论焦点：在_____________________等方面发生激烈的争论。(2)正确态度：理性看待转基因技术要做到建立在_______________________之上；看到人们的观点受到许多复杂的__________________等因素的影响；要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。(3)我国方针：研究上要________，坚持自主创新；推广上要________，做到确保安全；管理上要________，坚持依法监管。2、关注生殖性克隆人（选择性必修3P106109）(1)生殖性克隆和治疗性克隆①生殖性克隆：是指通过克隆技术产生___________________。②治疗性克隆是指利用克隆技术产生特定的__________________，用它们来修复或替代受损的___________________，从而达到治疗疾病的目的。(2)我国禁止生殖性克隆人的“四不”原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。(3)警惕用__________和____________________等新技术研究生殖性克隆人。3、禁止生物武器（选择性必修3P111113）(1)生物武器①种类：病菌类、病毒类和____________类等。②特点：______________________________。③散布途径：直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布。(2)禁止生物武器我国主张________________________生物武器等各类大规模杀伤性武器。转基因食品的安全性完备的相关科学知识基础政治、经济和文化大胆慎重严格独立生存的新个体细胞、组织和器官细胞、组织和器官细胞研究人类基因组编写计划3、生化毒剂致病能力强，攻击范围广全面禁止和彻底销毁二、课堂过关.重难点突破1、治疗性克隆与生殖性克隆类型项目治疗性克隆生殖性克隆区别目的从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗用于生育，获得人的复制品水平细胞水平个体水平联系都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息不变2、试管婴儿和设计试管婴儿的比较类型试管婴儿设计试管婴儿技术手段不需进行________胚胎移植前需进行________实践应用解决问题用于等疾病的治疗联系二者都是体外受精，经体外，再进行_______

，在生殖方式上都为________遗传诊断遗传诊断不孕不育白血病、贫血病早期胚胎发育胚胎移植有性生殖三、考向预测.高考模拟2022·山西·统考二模）试管婴儿技术的出现，为难以自然受孕的家庭带来了希望，该技术流程示意图如图，回答下列问题：(1)体外受精对精子进行获能处理后，精子入卵的时期是图中数字______________，受精作用完成的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到______________个极体。若植入子宫前需要提前确定胎儿的性别，需要取______________的细胞进行DNA鉴定以确定性别。(2)完成受精作用时，为了避免多精入卵的两道防线是______________和卵细胞膜反应，在受精卵形成早期胚胎的细胞培养液中需提供95%的空气和5%CO2，其中CO2的作用是______________。(3)胚胎工程在良种奶牛繁育中具有很强的优势，该技术可以充分发挥______________（填性别）优良个体的繁殖潜能，在此应用中需要用到胚胎移植技术，即将雌性动物体内的早期胚胎移