浙科版高考生物一轮复习第9单元生物技术与工程第33讲基因工程课件

第33讲基因工程复习目标概述基因工程的建立过程,运用科学思维阐明基因工程的理论基础,强化结构与功能相适应的生命观念(生命观念、科学思维)说明基因工程的工具酶和载体的作用(生命观念)阐明基因工程的基本操作程序,运用科学思维分析基本操作程序的原理(科学思维)进行DNA的粗提取与鉴定操作,阐明其操作原理,提高科学探究能力(科学探究)尝试运用PCR扩增DNA片段以及用凝胶电泳法鉴定特定DNA序列的实验操作,阐明其操作原理,提升科学思维和探究能力(科学思维、科学探究)概述蛋白质工程的原理,强化结构与功能相适应的生命观念(生命观念)复习目标关注并举例说明基因工程和蛋白质工程改善了人类生活品质(科学思维、社会责任)加深对科学、技术、社会相互关系的认识,学会运用生物学原理解释社会议题,进行个人决策,践行公民的社会责任(社会责任)举例说出日常生活中的转基因产品,探讨转基因技术在应用过程中带来的影响(科学思维、生命观念)面对日常生活中转基因食品安全性的热点话题,基于证据运用生物学基本概念和原理进行理性判断,强化社会责任意识(科学思维、社会责任)比较生殖性克隆与治疗性克隆,举例说出生殖性克隆人面临的伦理问题(生命观念、科学思维)复习目标能对生殖性克隆人等社会热点议题进行理性判断,运用科学思维分析说明我国为什么不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验,强化社会责任意识(科学思维、社会责任)举例说出制造生物武器的生物战剂,运用生物学基本概念和原理,说明历史上生物武器能够对人类造成严重威胁与伤害的原因(生命观念、科学思维)在对生物武器危害进行理性判断的基础上,认同我国反对生物武器及其技术和设备的扩散,强化社会责任意识(科学思维、社会责任)考情分析基因工程是高考命题的重点,几乎每年都有考查,试题一般难度较大,涉及工具酶和载体、基因工程的基本操作程序、PCR扩增DNA片段以及凝胶电泳法等知识。如2024年浙江1月选考T1考查生物技术的安全与伦理,T22、T23均涉及基因工程相关知识的考查;2023年浙江6月选考T23考查基因操作流程等;2023年浙江1月选考T2考查生物技术的安全与伦理,T24(5)考查PCR扩增DNA片段以及凝胶电泳考点一基因工程落实主干基础特别提醒(1)切割质粒和含目的基因的DNA片段的限制酶一般是同一种限制酶,也可以是不同限制酶,只要获得能互补的末端即可。但有时可用两种限制酶同时切割质粒和含有目的基因的DNA片段,这样可保证目的基因和质粒的定向连接,同时防止目的基因和质粒的自身环化。(2)基因组文库是基因组中所有DNA序列克隆的总汇,cDNA文库是利用成熟的mRNA构建出的,基因组文库比cDNA文库大。由于基因的选择性表达,不同组织细胞的cDNA文库是不同的,同一组织细胞在不同的发育阶段,cDNA文库也会有差异。(3)不论目的基因导入何种生物的细胞,都必须先将目的基因与载体结合,构建基因表达载体(该过程是在体外环境中进行的),这样才能保证导入的目的基因能够稳定地保存、复制和表达。(4)植物体细胞的全能性较高,可经植物组织培养过程形成完整植物体,因此植物中的受体细胞可以是体细胞;动物体细胞的全能性受到严格限制,因此动物中的受体细胞一般是受精卵。[练一练]1.判断下列说法正误。(1)限制酶通过专一性破坏双链DNA分子中碱基之间的氢键来切割DNA分子。(

)提示

限制酶切割DNA分子时,是破坏了同一条链上相邻脱氧核苷酸之间的化学键即磷酸二酯键,而不是两条链上互补配对的碱基之间的氢键。(2)双酶切法的优点主要在于防止质粒和目的基因自身环化和随意连接以及保证目的基因单向插入质粒。(

)(3)农杆菌转化法不是将农杆菌的重组质粒直接导入植物细胞中,农杆菌易感染植物细胞,并将其Ti质粒上的T-DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上。(

)×√√(4)某质粒分子其中一条链的部分核苷酸序列为5'-CGAGCCGAATTCTGCGCCTATAGGCCTCGA-3',限制酶EcoRⅠ在单链上的识别序列为5'-GAATTC-3'。用EcoRⅠ酶切割该质粒,至少会产生2个片段。(

)提示

质粒是环状的,该质粒只有一个EcoRⅠ酶切割位点,用EcoRⅠ酶切割该质粒,会产生1个片段。(5)培育转基因植物时,可利用带有目的基因的农杆菌侵染植株,但不能将目的基因通过显微注射的方法导入植物细胞、组织或器官获得转基因植株。(

)提示

培育转基因植株时,可以使用农杆菌转化法,也可使用显微注射法。××(6)抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2个稳定遗传转基因品系,抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗除草剂不抗盐。抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入一定无关。(

)提示

抗除草剂基因转入某抗盐植物后,一部分抗盐植株的抗盐性消失,说明抗除草剂基因的转入可能导致抗盐性改变。×2.结合选择性必修3第117页“小资料”思考:我国科学家在进行抗虫棉的培育过程中独创了“花粉管通道法”,该方法有多种操作方式。下图表示花粉管通道法介导植物基因转移。判断下列说法的正误。(1)相比于农杆菌转化法,花粉管通道法还适用于玉米等单子叶植物的转基因培育。(

)(2)相比于基因枪法和农杆菌转化法,花粉管通道法避免了植物组织培养这一操作。(

)(3)必须在雌蕊成熟时才能进行图中所示的处理方法。(

)(4)外源DNA不需要构建基因表达载体,就能借助花粉管通道进入受体细胞并表达。(

)√√√×3.长句训练。(1)要使携带的外源DNA片段在受体细胞中稳定存在,载体需要具备的条件是

。

提示

能在受体细胞中自我复制,或整合到受体DNA上,随受体DNA同步复制(2)利用探针检测目的基因的简要方法是

。(用文字和箭头表示)

提示

用化学方法使待检的DNA变性成单链→加入探针→去除未互补结合的探针→检测是否有放射性或荧光突破命题视角考向一

工具酶与载体[典例1]下列关于基因工程的叙述,正确的是(

)A.同种限制性内切核酸酶切出的黏性末端一定相同,不同种限制性内切核酸酶切出的黏性末端一定不同B.DNA连接酶能催化任意2个DNA片段之间形成磷酸二酯键C.通常根据标记基因的产物特征进行筛选含目的基因的受体细胞,根据目的基因的产物特征判断基因工程是否取得成功D.质粒、限制性内切核酸酶、DNA连接酶的化学本质都是DNAC解析

同种限制性内切核酸酶切出的黏性末端相同,不同种限制性内切核酸酶切出的黏性末端也可能相同,A项错误;DNA连接酶是将具有末端碱基互补的黏性末端或平末端的2个DNA片段连接在一起,B项错误;限制性内切核酸酶、DNA连接酶的化学本质为蛋白质,D项错误。总结归纳(1)与DNA相关的几种酶的比较名称作用部位作用底物作用结果限制酶磷酸二酯键DNA

DNA连接酶磷酸二酯键DNA片段名称作用部位作用底物作用结果DNA聚合酶或耐高温DNA聚合酶

磷酸二酯键脱氧核苷酸

将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端DNA(水解)酶磷酸二酯键DNA将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸解旋酶碱基对之间的氢键DNA将双链DNA分子局部解旋为单链,形成两条长链RNA聚合酶

磷酸二酯键核糖核苷酸将单个核糖核苷酸依次连接到单链末端(2)载体

[对点练]1.以下是几种不同限制酶切割DNA分子后形成的部分片段。下列叙述正确的是(

)A.以上DNA片段是由4种限制酶切割后产生的B.②片段是在识别序列为

的限制酶作用下形成的C.①和④两个片段在DNA聚合酶的作用下可形成重组DNA分子D.限制酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键D解析

图中①④是由同一种限制酶切割形成的,因此以上DNA片段是由3种限制酶切割后产生的,A项错误;②片段是在识别序列和酶切位点为

的限制酶作用下形成的,B项错误;①④连接形成DNA分子需要的是DNA连接酶,C项错误;限制酶和DNA连接酶作用的部位都是两个核苷酸之间的磷酸二酯键,D项正确。2.(2023浙江绍兴一模)限制性内切核酸酶SalⅠ和XhoⅠ识别序列与切割位点如图1。用SalⅠ切割目的基因两侧,用XhoⅠ切割载体质粒,再用连接酶处理可形成重组质粒。实验者用2种酶单独切割或同时切割普通质粒和重组质粒,再将产物电泳分离,其结果如图2。图1图2下列叙述正确的是(

)A.SalⅠ切割产生的黏性末端与XhoⅠ切割产生的黏性末端不同B.根据重组质粒的酶切结果可知有2个目的基因插入重组质粒中C.重组质粒上有1个限制酶SalⅠ和1个限制酶XhoⅠ的识别序列D.2种酶切后产生的2kb产物可作为探针筛选含目的基因的受体细胞C解析

SalⅠ切割产生的黏性末端与XhoⅠ切割产生的黏性末端都是3'-AGCT-5',A项错误。普通质粒被切割后长度都是5

kb,用一种酶切割重组质粒得到的结果都是7

kb,用两种酶切割重组质粒结果显示为5

kb和2

kb两个片段,说明重组质粒上有1个限制酶SalⅠ和1个限制酶XhoⅠ的识别序列,则在目的基因中有1个限制酶XhoⅠ的识别序列。若2个目的基因插入重组质粒中,则2个目的基因中含有2个限制酶XhoⅠ的识别序列,重组质粒被限制酶XhoⅠ切割后会产生2个片段,与电泳结果不符,因此只有1个目的基因插入重组质粒中,B项错误,C项正确。2种酶切后产生的2

kb产物只含有目的基因的部分片段,且需要经过标记,然后解链成为单链DNA分子才可以作为探针筛选含目的基因的受体细胞,D项错误。考向二

基因工程的基本操作[典例2](2023浙江金丽衢十二校第二次联考)低温冻害是草莓冬季生产关键期的主要气象灾害。为了培育出抗冻草莓,研究人员获得了青稞的抗冻物质脱水素的编码序列,构建重组DNA后,以农杆菌转化法介导最终培育得到抗冻草莓。下图是基因表达载体,下表是几种常见抗生素的作用机理。注:T-DNA区内的基因表达调控序列与真核生物类似。

抗生素种类抗生素作用机理潮霉素作用于细菌、动植物细胞,抑制核糖体作用卡那霉素链霉素羧苄青霉素抑制细菌细胞壁合成,杀死细菌;分解产物是生长素和萘乙酸,可以刺激愈伤组织的增殖请回答相关问题。(1)基因表达载体的构建,根据脱水素的编码序列,先通过

方法获得脱水素基因,该方法得到的基因与青稞基因组文库中的脱水素基因结构上的区别主要是

;然后将该基因通过

技术大量扩增并与农杆菌Ti质粒重组,构建基因表达载体。为了提高目的基因与载体的连接效率,从目的基因的角度分析,可以采取哪些措施?

(举2例)。

化学合成无启动子、内含子等序列PCR提高浓度、两端形成不同黏性末端(2)受体细胞的转化与筛选。将重组Ti质粒导入处于

的农杆菌后,需要先用含有

的选择培养基对其进行筛选,然后将阳性农杆菌与草莓叶片共培养。完成转化后,需要先后使用

和

作为除菌剂和筛选剂,前者既能及时杀死农杆菌,又能最大限度地减少对刚转化形成的受体细胞的影响,后者可实现对

的筛选。

(3)转基因植株的再生和检测。含有目的基因的草莓叶片经过

,叶片边缘形成愈伤组织,该组织经后续处理能够得到抗冻草莓幼苗,根本原因是由于愈伤组织细胞中含有

和

。从分子水平看,抗冻草莓转基因成功的标志是

。

感受态卡那霉素羧苄青霉素潮霉素转基因受体(植物)细胞/含目的基因的植物细胞脱分化草莓全套的遗传物质脱水素基因(抗冻基因)草莓细胞中合成了脱水素解析

(1)分析题意可知,根据脱水素的编码序列,可通过化学合成方法获得脱水素基因;该方法得到的目的基因只具有编码序列,故与青稞基因组文库中的脱水素基因结构上的区别主要是无启动子、内含子等非编码序列;PCR是一项体外扩增DNA分子的技术,可对该目的基因进行大量扩增;为了提高目的基因与载体的连接效率,从目的基因的角度分析,可以采取提高浓度、两端形成不同黏性末端等措施。(2)将目的基因导入农杆菌等微生物细胞之前,需要先将微生物用钙离子等处理,使其处于感受态;为进行初步筛选,可先将农杆菌置于含有卡那霉素的培养基上进行筛选,卡那霉素能够作用于细菌、动植物细胞,抑制核糖体的作用,而重组质粒上含有卡那霉素抗性基因,可据此筛选阳性的农杆菌。分析题意,完成转化后加入的抗生素需要及时杀死农杆菌,又能最大限度地减少对刚转化形成的受体细胞的影响,则需要加入的是羧苄青霉素;据图分析可知,重组质粒的T-DNA含有潮霉素抗性基因,故需要再用潮霉素作为筛选剂,可以实现对转基因受体(植物)细胞/含目的基因的植物细胞的筛选。(3)由草莓叶片形成愈伤组织的过程是脱分化过程;植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性,根本原因是愈伤组织细胞中含有草莓全套的遗传物质和脱水素基因(抗冻基因)。从分子水平看,抗冻草莓转基因成功的标志是草莓细胞中合成了脱水素。总结归纳(1)真核细胞基因与原核细胞基因的比较类型真核细胞基因原核细胞基因相同点基因两端都有启动子、终止子不同点结构核苷酸序列不连续核苷酸序列连续转录过程外显子、内含子均会被转录成RNA,再经过切去内含子对应部位、连接外显子对应部位等RNA加工过程,形成mRNARNA聚合酶与启动子结合,控制转录开始,到达终止子后,释放出RNA,转录结束类型真核细胞基因原核细胞基因图示

外显子:编码蛋白质的序列内含子:外显子之间不能编码蛋白质的序列

(2)获取目的基因的方法

(3)检测目的基因是否转入了细胞

类型检测内容方法说明分子生物学水平的检测目的基因是否在受体细胞中稳定地存在并遗传借助载体上的标记基因实例:利用含有青霉素和X-gal的培养基鉴定大肠杆菌克隆受体细胞中是否转入了目的基因PCR技术步骤:根据目的基因的序列设计PCR引物,利用待检DNA为模板进行PCR,再通过电泳或DNA测序技术鉴定PCR产物类型检测内容方法说明分子生物学水平的检测更加精确地鉴定受体细胞中是否转入了目的基因核酸分子杂交技术步骤:用化学方法使待检的DNA变性成单链并固定在硝酸纤维素膜上,然后加入探针,在适当的条件下探针与互补的目的基因片段形成双链。漂洗硝酸纤维素膜去除未互补结合的探针后,若硝酸纤维素膜仍具有放射性或荧光,则可判断待检DNA中含有目的基因检测目的基因是否转录出mRNA核酸分子杂交技术如果能检测到目的基因转录出的mRNA,则说明目的基因在受体细胞内成功转录类型检测内容方法说明分子生物学水平的检测检测目的基因是否表达出相应蛋白质抗原-抗体杂交技术以目的基因表达出的蛋白质为抗原,制备能与其特异性结合的并能被放射性或荧光标记的抗体。如果能探测到目的蛋白,则说明目的基因在受体细胞内成功表达个体生物学水平鉴定

测定个体是否表现出目的基因控制的特定性状并稳定遗传个体生物性状测定等判断转基因成功的直接证据[对点练]3.(2023浙里卷天下百校联考)大肠杆菌是基因工程技术中被广泛采用的工具,人生长激素的基因工程过程如图所示。下列叙述正确的是(

)A.经①获得该mRNA的最佳材料是受精卵B.通过①②过程,可以构建基因组文库C.要检测③⑥过程的产物可分别用PCR技术和抗原-抗体杂交技术D.⑤过程要在低温和较高浓度的氯化钙溶液中处理使重组DNA易进入受体细胞C解析

经①获得该mRNA的最佳材料是特定的组织细胞,而不是受精卵,A项错误;通过①②过程得到cDNA,cDNA所含的基因不是全部基因,不能构建基因组文库,B项错误;要检测③过程的产物生长激素基因可以用PCR技术,要检测⑥过程的产物生长激素可用抗原-抗体杂交技术,C项正确;⑤过程要在低温和低渗CaCl2溶液中处理,通过增大细菌细胞壁通透性使重组DNA易进入受体细胞,D项错误。4.某科研小组通过农杆菌转化法将黑麦草的抗旱基因P转入野生型拟南芥,以验证基因P的功能,其流程如图所示。回答下列问题。(1)从黑麦草的DNA中分离出目的基因P,利用

技术进行扩增。

(2)构建基因工程表达载体时,用不同类型的限制酶切割DNA后,可能产生平末端,也可能产生

末端。图中①表示

,在形成①时,可用两种不同的限制酶分别对含有基因P的DNA和质粒进行双酶切,与该方法相比,单酶切的缺点是容易造成基因P或质粒自身环化、

。在图中感染操作前需将农杆菌接种于含青霉素的LB培养基上培养,其目的是

。

PCR黏性重组质粒(重组DNA分子)基因P和质粒反向连接筛选含重组质粒的农杆菌(筛选含有质粒的农杆菌)(3)下列有关基因工程中载体的说法,正确的是(

)A.质粒是一种独立于细菌拟核外的链状DNA分子B.所有的质粒都可以作为基因工程中的载体C.质粒载体的复制和表达不遵循中心法则D.作为载体的质粒常含有抗生素抗性基因(4)取拟南芥叶肉细胞脱分化得到愈伤组织,诱导愈伤组织直接发育成花器官,属于植物组培中的

途径。

(5)将不同来源的遗传物质重新组合,除图示方法外还可采用显微注射及

。

D器官发生细胞融合解析

(1)从黑麦草的DNA中分离出目的基因P,利用PCR技术进行扩增。(2)构建基因工程表达载体时,用不同类型的限制酶切割DNA后,可能产生平末端,也可能产生黏性末端。图中①表示重组质粒,在形成①时,可用两种不同的限制酶分别对含有基因P的DNA和质粒进行双酶切,与该方法相比,单酶切的缺点是容易造成基因P或质粒自身环化、基因P和质粒反向连接。在图中感染操作前需将农杆菌接种于含青霉素的LB培养基上培养,其目的是筛选含重组质粒的农杆菌(筛选含有质粒的农杆菌)。(3)质粒是一种独立于细菌拟核外的环状DNA分子,A项错误;天然的质粒不能直接作为载体,基因工程中用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的,B项错误;质粒载体的复制和表达遵循中心法则,C项错误;作为载体的质粒常含有抗生素抗性基因作为标记基因,利于重组DNA的筛选,D项正确。(4)取拟南芥叶肉细胞脱分化得到愈伤组织,诱导愈伤组织直接发育成花器官,属于植物组培中的器官发生途径。(5)将不同来源的遗传物质重新组合,除图示方法外还可以采用显微注射及细胞融合(其他答案合理亦可)。考点二DNA的粗提取和鉴定、PCR扩增DNA片段及凝胶电泳鉴定落实主干基础1.DNA的粗提取和鉴定

实验原理提取利用DNA与其他物质成分在物理、化学性质上的差异,通过一定的方法,能去除其他成分,提取DNA。(1)用SDS处理材料,能使核蛋白变性并与DNA分离;EDTA能抑制DNA酶活性,防止核DNA被酶解。(2)DNA在2mol/L的NaCl溶液中溶解度高,且Na+与DNA形成钠盐;DNA钠盐不溶于酒精而某些蛋白质能溶于酒精,若在提取液中加入95%的冷酒精,能使DNA钠盐形成絮状沉淀物而析出鉴定在沸水浴的条件下,DNA遇二苯胺会被染成蓝色实验步骤

特别提醒(1)粗提取的DNA中可能含有少量的蛋白质和脂质。(2)沉淀DNA时必须用冷酒精。预冷的酒精溶液具有以下优点:一是可抑制核酸水解酶的活性,防止DNA降解;二是降低分子运动,使DNA易形成沉淀析出;三是低温有利于增加DNA分子的柔韧性,减少断裂。2.PCR扩增DNA片段及凝胶电泳鉴定

实验原理(1)聚合酶链式反应(PCR)是一种体外扩增特定基因或DNA片段的技术,经过多次循环变性、退火、延伸三个步骤,可获得大量的目的基因或DNA片段。(2)核酸是带有负电的生物大分子,在电场作用下,核酸分子会向正极迁移。核酸的迁移速率主要受核酸片段长度的影响。核酸分子越大,向正极迁移速率越慢。(3)电泳时常使用凝胶作为介质,凝胶的孔隙可起到分子筛的作用。DNA片段根据长度大小在凝胶上分开,形成不连续的条带,每个条带包含的DNA片段长度相同。可用荧光或放射性染料对DNA进行标记,或使用亚甲基蓝将DNA染成蓝色,进而观察DNA条带在凝胶中的分布实验步骤

结果分析(1)可以通过观察DNA条带的分布及粗细程度来评价扩增的效果。(2)如果出现多条条带,则可能是PCR出现非特异扩增。(3)如果扩增不成功,则可能的原因有漏加了PCR的反应成分、各反应成分的用量不当、PCR程序设置不当等特别提醒(1)含有DNA条带的凝胶可以用刀片切割下来,回收凝胶中的DNA,从而达到提纯的目的。(2)核酸分子的大小常用碱基对数(bp)进行描述。(3)DNA相对分子质量标准物(DNA

Marker)是一组已知长度和含量的标准DNA片段混合物,在电泳中能作为参照物。(4)在向微量离心管中添加反应组分时,每吸取一种试剂后,移液器上的枪头都必须更换。[练一练]1.判断下列说法正误。(1)已知不同分子量DNA可分开成不同条带,相同分子量的为一条带。用某种限制性内切核酸酶完全酶切环状质粒后,出现3条带。表明该质粒上一定至少有2个被该酶切开的位置。(

)提示

该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置。(2)以RNA为模板合成cDNA的过程为逆转录过程,该过程需要逆转录酶的参与,利用PCR技术对cDNA进行扩增时需要RNA聚合酶的参与。(

)提示

利用PCR技术对cDNA进行扩增时需要Taq

DNA聚合酶的参与。××(3)为避免外源DNA等因素的污染,PCR实验中使用的微量离心管、枪头等在使用前必须进行高压蒸汽灭菌。(

)(4)PCR过程中,如果两个引物之间互补序列过长,可能导致退火过程中,引物之间相互结合,造成引物不能很好地与模板DNA链结合。(

)√√2.结合选择性必修3第119页“课外读”思考:通过咽拭子取样进行RT-PCR技术检测是目前临床上诊断新型冠状病毒感染疑似患者的常用方法,用于核酸检测的RT-PCR试剂盒的部分工作原理简图如下。回答下列问题。(1)RT-PCR是指以病毒的RNA为模板通过逆转录过程合成cDNA,并对cDNA进行PCR扩增的过程。进行RT-PCR过程中,需要加入的酶有哪些?提示

逆转录酶和Taq

DNA聚合酶。

(2)利用RT-PCR试剂盒对新型冠状病毒进行检测时,除借助上述RT-PCR技术外,还需要有特异性探针。制作该探针的依据是什么?利用该探针对新型冠状病毒进行检测的原理是什么?提示

新型冠状病毒的(核糖)核苷酸序列。核酸分子杂交。

3.长句训练。DNA的粗提取与鉴定实验中充分研磨生物材料、倒入冷酒精的目的分别是

。

提示

充分研磨,使细胞结构破碎,释放出核DNA;冷酒精不仅可以溶解蛋白质,而且能使DNA钠盐形成絮状沉淀物析出突破命题视角考向一

DNA的粗提取与鉴定[典例1](2023浙里卷天下百校联考)下列关于DNA的粗提取和鉴定活动中的叙述,正确的是(

)A.将香蕉果肉放入研钵中,倒入95%的酒精进行充分研磨B.在漏斗中垫上滤纸,将研磨液过滤入离心管中C.经离心,取上清液倒入冷酒精的小烧杯中D.在含有絮状物的试管中加入亚甲基蓝,进行水浴锅加热显蓝色C解析

将香蕉果肉放入研钵中,倒入研磨液进行充分研磨,A项错误;在漏斗中垫上尼龙纱布,将研磨液过滤入离心管中,B项错误;经离心,取上清液倒入体积是上清液两倍的冷酒精的小烧杯中,C项正确;在含有絮状物的试管中加入二苯胺,进行水浴锅加热显蓝色,D项错误。总结归纳DNA的粗提取与鉴定活动分析步骤原理或目的充分研磨使细胞破碎,DNA溶解于研磨液中过滤后离心除去细胞膜等不溶杂质,得到与蛋白质等杂质结合在一起的溶解于上清液的DNA搅拌析出DNA加入预冷的酒精溶液,蛋白质溶于酒精,DNA不溶于酒精,将DNA和蛋白质等杂质分离溶解用2

mol/L的NaCl溶液溶解DNA鉴定DNA二苯胺试剂现配现用,水浴加热,溶液变蓝色则证明有DNA存在[对点练]1.提取与鉴定洋葱组织细胞DNA的相关实验操作中,不影响最终获得DNA总量的是(

)A.洋葱组织的类型和质量

B.NaCl溶液的浓度C.玻璃棒搅拌的方向和力度 D.加入二苯胺试剂的量D解析

进行分裂的细胞中由于经过了DNA复制,DNA含量相对较多,故洋葱组织的类型和质量会影响DNA的提取总量,A项不符合题意;由于DNA在不同浓度的NaCl

溶液中溶解度不同,所以NaCl溶液的浓度会影响DNA的提取总量,B项不符合题意;玻璃棒搅拌的方向和力度不恰当可能会使DNA断裂,最终影响DNA的提取总量,C项不符合题意;加入二苯胺试剂为DNA鉴定环节,不影响DNA的提取总量,D项符合题意。2.(2023浙江金华模拟)粗提取DNA时,向鸡血细胞培养液中加入一定量的蒸馏水并搅拌,过滤后得到滤液甲,在滤液甲中加入适量的物质X、NaCl后,再次过滤得到滤液乙,在滤液乙中加入物质Y,获得DNA相对含量较高的白色丝状物。下列叙述错误的是(

)A.加入蒸馏水的目的是使细胞破裂B.物质X可以是蛋白酶C.物质Y可以是95%的冷酒精D.滤液甲和滤液乙的成分基本相同D解析

鸡血细胞无细胞壁,在蒸馏水中容易吸水涨破,故加入蒸馏水的目的是使细胞破裂,A项正确;利用蛋白酶分解杂质蛋白,故物质X可以是蛋白酶,B项正确;加入物质Y后析出DNA,故物质Y可以是95%的冷酒精,C项正确;滤液甲和滤液乙的基本成分不同,其中滤液甲中主要含有蛋白质等杂质,而滤液乙中DNA较多,D项错误。考向二

PCR扩增及凝胶电泳鉴定[典例2](2023浙江1月选考节选)用PCR技术鉴定再生植株。已知甲植物细胞核具有特异性DNA序列a,乙植物细胞质具有特异性DNA序列b;M1、M2为序列a的特异性引物,N1、N2为序列b的特异性引物。完善实验思路:(1)提取纯化再生植株的总DNA,作为PCR扩增的

。

(2)将DNA提取物加入PCR反应体系,

为特异性引物,扩增序列a;用同样的方法扩增序列b。

(3)得到的2个PCR扩增产物经

后,若每个PCR扩增产物在凝胶中均出现了预期的

个条带,则可初步确定再生植株来自杂种细胞。模板M1、M2凝胶电泳1总结归纳PCR扩增分析基本条件模板待扩增的DNA分子原料4种脱氧核苷三磷酸,即dNTP(N代表A、T、G、C四种碱基)酶耐高温的DNA聚合酶,一般为Taq

DNA聚合酶

引物在体外根据目的基因的核苷酸序列人工合成的两段短的单链DNA扩增过程

扩增特点①每一次循环后DNA的量可以增加一倍,DNA呈指数形式扩增;②扩增DNA片段的起点和终点由2个引物决定产物鉴定电泳DNA片段根据长度大小在凝胶上分开,形成不连续的条带,每个条带包含的DNA片段长度是相同的观察可用荧光或放射性染料对DNA进行标记,或使用亚甲基蓝将DNA染成蓝色说明①1个模板DNA分子经n轮扩增,共产生2n个DNA片段,共需引物2n+1-2个;②经过第3轮扩增后,扩增出的含目的基因的DNA片段才不带黏性末端(占1/4);③经过n轮扩增,扩增出的不带黏性末端的DNA片段所占比例为1-n·2(1-n)[对点练]3.(2023浙江台州第二次教学质量评估)某校学习小组进行PCR实验,甲、乙、丙三名同学分别以酵母菌为材料,进行PCR扩增,各取20μL产物进行凝胶电泳,得到的结果如下图。下列叙述错误的是(

)A.凝胶a端靠近电泳槽的负极接线柱B.甲同学设置的PCR循环次数可能比乙同学多C.丙同学所用的引物可能与甲、乙同学的不一样D.丙同学扩增得到的片段比甲、乙同学的要大D解析

a端有点样孔,DNA分子带负电荷,在电场的作用下会向正极移动,故凝胶a端靠近电泳槽的负极接线柱,A项正确;甲同学的电泳条带比乙同学的宽,说明甲同学扩增的DNA产物多于乙同学,故甲同学设置的PCR循环次数可能比乙同学多,B项正确;由图可知,丙同学扩增出来的产物与甲、乙同学的不同,DNA不同,其碱基序列可能不同,故丙同学所用的引物可能与甲、乙同学的不一样,C项正确;丙同学扩增产物的电泳条带比甲、乙同学的条带位置距离点样孔更远,说明丙同学扩增的DNA分子小,迁移速率快,D项错误。4.(2023浙江嘉兴二模)镰刀形细胞贫血症是一种单基因遗传病,由正常血红蛋白基因(HbA)突变为镰刀形细胞贫血症基因(Hbs)引起,HbA和Hbs的某片段如图甲。对胎儿基因检测的主要原理是:MstⅡ限制酶处理扩增后的DNA;加热使酶切片段解旋,用荧光标记的CTGACTCCT序列与其杂交;凝胶电泳分离。图乙是凝胶电泳后荧光出现的三种可能性,甲乙下列叙述错误的是(

)A.提取胎儿DNA样品后,扩增DNA需要添加特定的引物B.用MstⅡ限制酶处理DNA不充分,可能把正常人误判为携带者C.荧光标记序列越长,图乙c中两个DNA条带间的距离越大D.若某胎儿检测结果为图乙b,则该胎儿为镰刀形细胞贫血症患者C解析

DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸,扩增DNA片段的起点和终点由2个引物决定,因此提取胎儿DNA样品后,扩增DNA需要添加特定的引物,A项正确;据图甲可知,与镰刀形细胞贫血症基因(Hbs)相比,正常血红蛋白基因(HbA)内部多一个MstⅡ限制酶的酶切位点,若用MstⅡ限制酶处理

DNA不充分,则HbA片段的内部可能没有被切割,结果可能与Hbs片段的结果一样,因此可能把正常人误判为携带者,B项正确;凝胶电泳中,DNA相对分子质量越大,DNA片段迁移速率越慢,迁移距离越短,因此图乙c中两个DNA条带间的距离与切割后DNA相对分子质量的大小有关,与荧光标记序列长短无关,C项错误;图乙中a的DNA条带距离加样孔较远,表示DNA相对分子质量小,是被限制酶从基因片段内部切割过的,故a检测结果代表样品中含有正常血红蛋白基因(HbA),b中的DNA条带距离加样孔较近,表示DNA相对分子质量大,故b检测结果代表样品中含有镰刀形细胞贫血症基因(Hbs),因此若某胎儿检测结果为图乙b,则该胎儿为镰刀形细胞贫血症患者,D项正确。考点三基因工程应用与蛋白质工程的设计流程落实主干基础比较内容基因工程蛋白质工程区别过程获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列或合成新的基因→获得所需要的蛋白质实质定向改造生物的遗传特性,以获得人类所需的生物类型或产品通过改造基因定向改造或生产人类所需的蛋白质结果只能生产自然界已有的蛋白质可生产自然界没有的蛋白质联系蛋白质工程是基因工程的延伸;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、改造特别提醒(1)通过基因改造或基因合成来完成蛋白质工程,而不是直接对蛋白质进行改造。①生物体内任何一种蛋白质都是由基因编码的,改造了基因即对蛋白质进行了改造,而且可以通过改造过的基因将蛋白质遗传下去。如果对蛋白质直接改造,即使成功,被改造过的蛋白质分子还是无法遗传。②对基因进行改造比直接改造蛋白质要容易操作,难度也要小得多。(2)基因工程中目的基因一般是自然存在的基因,而蛋白质工程中的目的基因不是天然存在的。(3)基因工程和蛋白质工程都遵循中心法则。[练一练]1.判断下列说法正误。(1)科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中,得到了体型巨大的“超级小鼠”,这属于蛋白质工程。(

)提示

“超级小鼠”的培育与导入的牛生长激素基因有关,属于基因工程。(2)转基因微生物成为理想的合成蛋白质的分子工厂,其原因是大肠杆菌等微生物遗传物质简单、操作方便、可以在价格低廉的培养基中快速生长。(

)(3)构建乳腺生物反应器的过程中,将药用蛋白基因和载体构建的重组DNA分子导入牛的受精卵后,还需要借助早期胚胎培养技术、胚胎分割技术、胚胎移植技术等技术手段,才能尽可能多地制造出乳腺生物反应器。(

)×√√2.长句训练。T4溶菌酶在高温时易失去活性。研究人员对编码T4溶菌酶的基因进行改造,使T4溶菌酶第3位的异亮氨酸突变为半胱氨酸,该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二硫键,提高了酶的耐热性。T4溶菌酶的改造属于

工程,T4溶菌酶耐热性提高的原因是

。

蛋白质组成该酶的氨基酸种类及其空间结构发生了改变突破命题视角考向一

基因工程应用[典例1](2023浙江精诚联盟一模)将外源多酚氧化酶基因(POT33)的同源片段与载体结合,构建反义表达载体,通过基因工程技术导入马铃薯,产生的反义RNA可有效降低马铃薯内源多酚氧化酶基因的表达水平,从而改善薯块的损伤褐化现象,提高马铃薯的食用和加工品质。回答下列相关问题。(1)获取马铃薯POT33基因的同源片段:根据马铃薯POT33基因的

设计一对特异性引物,在引物的5'端加入限制性内切核酸酶的

以满足目的基因连接到载体的需要,再通过PCR获取马铃薯POT33基因的同源片段。

(两端)核苷酸(碱基)的排列顺序识别序列(识别位点)(2)构建重组载体:用限制性内切核酸酶分别处理

,处理过程中用两种限制酶,可以防止目的基因以及载体的

,保证POT33基因同源片段与载体的反向连接,形成反义表达载体。

(3)马铃薯转化、选择及再生:以马铃薯无菌苗的叶片为外植体,一般可借助

实现马铃薯的遗传转化,再将被转化的叶片放在含抗生素的培养基上培养,加入的抗生素具有筛选转化细胞和

的双重作用;之后对脱分化形成的愈伤组织每隔适当时间进行

培养,可通过调控培养基中

以获得符合要求的再生植株。

目的基因(含马铃薯POT33基因同源片段的DNA片段)和载体自身环化农杆菌杀灭农杆菌继代植物生长调节物质和营养物质的种类和浓度总结归纳基因工程技术应用举例应用举例诊断、治疗、研究疾病①运用核酸分子杂交、PCR等技术进行基因诊断②向患者体内导入正常基因进行基因治疗③利用转基因生物生产基因工程药物④转基因动物可为研究疾病机理提供模型进行法医鉴定个体识别、亲子鉴定等培育具有优良性状的农牧业品种通过基因工程,很多农作物在抗虫、抗病、抗逆、产品的品质等方面不断被改良保护生态环境转基因工程菌:自然条件下,有些微生物具有采矿或分解有毒污染物的能力,将这些微生物的基因进行改造,获得了拥有珍贵性状并易于培养的转基因工程菌[对点练]1.(2023浙江金华十校调研)我国科学家利用链霉菌的靛蓝合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)构建基因表达载体(如下图)。通过农杆菌转化法导入白玫瑰细胞中,获得蓝玫瑰。下列叙述错误的是(

)A.表达载体中sfp和idgS具有各自的启动子,表达相互独立B.可利用DNA杂交技术从链霉菌的基因组文库中获取sfp和idgSC.在构建表达载体时所需的限制酶是BamHⅠ、SpeⅠ、SacⅠD.若受体白玫瑰细胞不变蓝,则可说明sfp和idgS未成功导入D解析

根据图解分析,sfp和idgS具有各自的启动子,表达是相互独立进行的,A项正确;已知sfp和idgS的序列,可利用DNA杂交技术从链霉菌的基因组文库中获取sfp和idgS,B项正确;将sfp和idgS插入Ti质粒时,需要插入T-DNA的相应序列中。将sfp插入时需要用到BamHⅠ,将idgS插入时需要用到SpeⅠ、SacⅠ,C项正确;若受体白玫瑰细胞不变蓝,可能是sfp和idgS未成功导入,也可能是成功导入后未能成功表达,D项错误。2.(2023浙江金华十校模拟)普通酵母菌利用淀粉的效率较低。研究人员将某海洋细菌中α-淀粉酶分子(B)基因转入酵母菌中,经筛选得到了可高效利用淀粉的工程酵母菌菌种。请回答下列问题。(1)采用PCR技术扩增B基因。下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。为使PCR产物能被限制酶切割,需在引物上添加相应的限制酶识别序列,该限制酶识别序列应添加在引物的

(填“3'端”或“5'端”)。

5'端(2)通常需提取大肠杆菌的质粒用来构建B基因的表达载体。提取的主要步骤是培养大肠杆菌→裂解菌体→质粒DNA的复性→离心提取→鉴定。在裂解菌体时需添加溶液Ⅰ(主要成分为EDTA)、溶液Ⅱ(主要成分为SDS),添加顺序是先加

,5min后再加

。在所提取的质粒上还需添加

(填“海洋细菌”“大肠杆菌”或“酵母菌”)的启动子、终止子等。

(3)在将B基因导入酵母细胞前,需先将酵母菌置于含醋酸锂的培养液中培养一段时间,从而提高转化效率。由此推测,醋酸锂的培养液可用于制备

。

溶液Ⅱ溶液Ⅰ酵母菌感受态酵母菌(4)用B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。这为分离、纯化B蛋白提供的启示是

。以淀粉为原料,用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵,接种了工程酵母菌的发酵罐需要率先排气,其原因是

。(5)如果将B的丝氨酸变成亮氨酸,改变后的α-淀粉酶分子(B1)不但保留B的功能,而且具更高的催化活性。以B基因序列为基础,获得B1基因的途径有修饰

基因或合成

基因。

在用该工程菌进行工业发酵时,应从菌体中分离、纯化B蛋白工程酵母菌分解淀粉产生葡萄糖的能力强,导致酒精发酵产生CO2速率更快

BB1解析

(1)DNA聚合酶延伸时,将脱氧核苷酸加到引物的3'端,为了不破坏目的基因,该限制酶识别序列应添加在引物的5'端。基因的两条链是反向平行的,因此两条链扩增的方向也是相反的,如图所示:(2)EDTA可结合DNA酶等,从而抑制其活性;SDS主要是裂解细菌和沉淀蛋白。所以在裂解菌体时先加入溶液Ⅱ裂解细菌和沉淀蛋白,再加入溶液Ⅰ结合DNA酶等,从而抑制其活性,裂解菌体完成后再进行DNA的复性,经离心、鉴定后即可得到所需质粒。最终目的是要将B基因转入酵母菌中,所以在所提取的质粒上还需添加酵母菌的启动子和终止子,以保证B基因导入酵母细胞后能正常表达。(3)由题意可知,B基因导入前需将酵母菌置于含醋酸锂的培养液中培养一段时间,说明醋酸锂可将酵母菌细胞转化为感受态酵母菌,保证目的基因的导入顺利进行。(4)培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,说明合成的蛋白质未分泌到细胞外,而留在细胞内,所以在用该工程菌进行工业发酵时,应从菌体中分离、纯化B蛋白。由于工程酵母菌发酵能力强,产生CO2较快,所以接种了工程酵母菌的发酵罐需要率先排气。(5)以B基因序列为基础,获得B1基因,B基因和B1基因区别在于其碱基对的排列顺序不一致,可通过修饰B基因或人工合成B1基因获得B1基因。考向二

蛋白质工程的设计流程[典例2]腈水合酶(N0)广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域,但不耐高温。利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1)。下列有关叙述错误的是(

)A.N1与N0氨基酸序列差异是影响其热稳定性的原因之一B.加入连接肽需要通过改造基因实现C.获得N1的过程需要进行转录和翻译D.检测N1的活性时先将N1与底物充分混合,再置于高温环境D解析

在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1),则N1与N0氨基酸序列有所不同,这可能是影响其热稳定性的原因之一,A项正确;蛋白质工程的作用对象是基因,即加入连接肽需要通过改造基因实现,B项正确;N1为蛋白质,蛋白质的合成需要经过转录和翻译两个过程,C项正确;酶具有高效性,检测N1的活性需先将其置于高温环境,再与底物充分混合,D项错误。易错提示蛋白质工程和基因工程都是在DNA分子水平上进行的操作。辨别的依据是:[对点练]3.下图表示蛋白质工程的操作过程,相关说法不正确的是(

)A.a、b过程分别是转录、翻译B.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作C.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因C解析

a过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的转录过程,b过程是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的翻译过程,A项正确;蛋白质工程是指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,通过基因改造或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活需求,因此蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作,B项正确;蛋白质工程是基因工程的延伸,C项错误;蛋白质工程中,可能根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因,D项正确。4.(2023浙江杭州联考)人胰岛素基因表达的最初产物是一条肽链构成的前胰岛素原,经加工后形成两条肽链(A链和B链)的有生物活性的胰岛素。此后科学家又提出了利用基因工程改造大肠杆菌生产人胰岛素的两种方法:“AB”法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段,利用工程菌分别合成两条肽链后将其混合自然形成胰岛素;“BCA”法是利用人体某细胞中的mRNA得到胰岛素基因,表达出胰岛素原后再用特定酶切掉C肽段。这两种方法使用同一种质粒作为载体。请根据下图分析并回答下列问题。(1)由于

,“AB”法中人工合成的两种DNA片段均有多种可能的序列。“BCA”法是利用人体

细胞中的mRNA,再由mRNA经

得到胰岛素基因,“

”(填“AB”“BCA”或“AB和BCA”)法获取的目的基因中不含人胰岛素基因启动子。一种氨基酸可能对应多种密码子胰岛β逆转录AB和BCA(2)如图是利用基因工程生产人胰岛素过程中使用的质粒及目的基因的部分结构。为使目的基因与载体正确连接,在设计PCR引物时可添加限制酶

的识别序列,PCR引物应该添加在识别序列的

(填“3'”或“5'”)端。通过上述方法获得人的胰岛素基因后,需要通过PCR技术进行扩增,若计划用1个胰岛素基因为模板获得m(m>2)个胰岛素基因,则消耗的引物总量是

个。引物序列中的GC含量越高,对PCR过程中的

步骤(写出具体过程)影响越大,越

(填“有利于”或“不利于”)目标DNA的扩增。XhoⅠ和MunⅠ3'2m-2变性不利于(3)PCR扩增的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定,下列叙述中正确的有

。

A.PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶,该酶主要在退火过程起作用B.待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率C.进行电泳时,带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动D.琼脂糖溶液中加入的核酸染料利于DNA在紫外灯下被检测BCD(4)β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质使菌落呈现蓝色,否则菌落为白色。经

(处理方法)大肠杆菌后,与重组质粒混合培养一段时间,将大肠杆菌接种到添加了

和X-gal的培养基上筛选出

色的菌落即为工程菌种。

(5)科学家利用蛋白质工程技术,研制出了易吸收、起效快的赖脯胰岛素,获得赖脯胰岛素基因的途径是:从预期的蛋白质功能出发→

→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。

钙离子处理氨苄青霉素白设计预期的蛋白质结构解析

(1)“AB”法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段,由于密码子的简并,即一种氨基酸可能对应多种密码子,所以“AB”法中人工合成的两种DNA片段均有多种可能的序列。胰岛素基因存在于所有细胞中,但只能在胰岛β细胞中表达,结合题意“‘BCA’法是利用人体某细胞中的mRNA得到胰岛素基因,表达出胰岛素原后再用特定酶切掉C肽段”可知,“BCA”法是从人体胰岛β细胞中获取mRNA,再由mRNA经逆转录过程得到胰岛素基因。在基因的结构中,启动子在非编码区,是不会被转录和翻译的,结合题干“‘AB’法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段,利用工程菌分别合成两条肽链后将其混合自然形成胰岛素”,故由“AB”法中的“胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列”和“BCA”法中的“胰岛β细胞中的mRNA”得到的目的基因中均不含人胰岛素基因启动子。(2)由图可知,对于目的基因,SalⅠ和NheⅠ的作用位点在目的基因的中间,会破坏目的基因,则在引物设计时不能选用这两种限制酶,那么只能在XhoⅠ和MunⅠ和EcoRⅠ中选择;同时质粒上EcoRⅠ的其中一个作用位点是在标记基因上,所以只能选择XhoⅠ和MunⅠ两种限制酶,则需要在设计PCR引物时添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的识别序列。由于DNA复制时,子链的延伸是从引物的3'端开始的,因此引物需要在模板的3'端开始进行碱基互补配对,即PCR引物应该添加在识别序列的3'端。通过上述方法获得人的胰岛素基因后,需要通过PCR技术进行扩增,若计划用1个胰岛素基因为模板获得m(m>2)个胰岛素基因,由于子链的延伸都需要从引物的3'端开始,即新合成的子链均带有引物,因此,消耗的引物总量是2m-2个,其中只有原来的模板链上没有引物连接。引物序列中的GC含量越高,对PCR过程中的变性步骤影响越大,越需要较高的温度才能使模板DNA中的氢键断裂,进而表现为不利于目标DNA的扩增。(3)PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶,该酶主要在延伸过程起作用,A项错误;待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率,进而影响DNA分子呈现的电泳效果,B项正确;根据电荷同性相斥、异性相吸可推测,进行电泳时,带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动,C项正确;DNA分子的大小和构象等有关,凝胶中的DNA分子通过染色才可以在波长为300

nm的紫外灯下被检测出来,D项正确。(4)将目的基因导入微生物细胞常用的方法是钙离子处理法,使其处于感受态,这样可提高转化率。结合图示可知,目的基因插入的位置是在lacZ基因中,会破坏lacZ基因的结构,根据题干信息“β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质”,故目的基因的插入破坏了lacZ基因的结构,使其不能正常表达产生β-半乳糖苷酶,底物X-gal不会被分解,所以筛选导入重组质粒的大肠杆菌时,在添加了氨苄青霉素和X-gal的培养基上应选择白色的菌落。(5)蛋白质工程的途径: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。考点四生物技术的安全与伦理落实主干基础特别提醒(1)我们对待生物武器与转基因生物安全性的态度:对待生物武器的态度是在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散;对待转基因生物的安全性的态度是趋利避害,不能因噎废食。(2)生物武器最大的特点是具有传染性,最令人害怕的一点是无差别的杀伤。(3)生物武器对人的伤害不只是身体上的,还有心理上的。[练一练]1.判断下列说法正误。(1)转基因农作物对于解决粮食、能源等问题起了积极作用,同时也存在一定风险,应理性对待和应用。(

)(2)我国政府对生物武器采取的态度是不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散。(

)√√(3)生物武器即生物战剂,指起伤害作用的微生物、毒素。(

)提示

生物武器不只是指致病微生物、昆虫、毒素,也包括装载它们的容器和投掷物,其中起伤害作用的微生物、毒素又称为生物战剂。(4)“治疗性克隆”的器官在移植方面的主要优点是其遗传物质与患者完全相同,没有免疫排斥反应。(

)提示

“治疗性克隆”的器官在移植方面的主要优点是其细胞核中的遗传物质与患者完全相同,没有免疫排斥反应。××2.结合选择性必修3第145页“小资料”思考:生殖性克隆和治疗性克隆有何异同?提示

项目生殖性克隆治疗性克隆不同点概念通过克隆技术产生独立生存的新个体利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官,用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官,从而达到治疗疾病的目的目的用于生育,产生新个体用于医学研究或治疗疾病研究水平个体水平细胞、组织或器官水平胚胎处理方式获得早期胚胎需通过胚胎移植到母体子宫内发育成个体获得早期胚胎主要用于获得胚胎干细胞,然后诱导胚胎干细胞分化出所需的细胞、组织或器官相同点都属于无性生殖,遗传物质不变突破命题视角考向一

转基因产品的安全性引发社会的广泛关注[典例1](2023浙江温州二模)转基因产品是指利用基因工程技术获得的生物制品,其安全性问题一直是大众关注和争论的热点。下列叙述错误的是(

)A.通过转基因育种可增加或消除原有生物品种的某些性状B.转基因食品风险评估时还需考虑标记基因的安全性问题C.严格选择种植区域可减少转基因作物发生外源基因扩散的可能性D.转基因作物的长期、大规模种植不利于侵染力更强的害虫的出现D解析

基因工程是指按照人们的愿望,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和产品;转基因产品是指利用基因工程技术而获得的生物制品,故通过转基因育种,按照人们的需要,可增加或消除原有生物品种的某些性状,A项正确;在基因表达载体上,除了有目的基因、启动子、终止子等外,还需要标记基因,故转基因食品风险评估时还需考虑标记基因的安全性问题,B项正确;转基因作物所携带的外源基因在使得作物高产的同时,也可能会向自然界扩散,从而打破自然界原有的物种平衡,严格选择种植区域可减少转基因作物发生外源基因扩散的可能性,C项正确;转基因作物的长期、大规模种植,可能使目标害虫或非目标害虫对转基因作物的适应在群体水平上产生抗性,有可能产生侵染力更强的“超级害虫”,造成更大的危害,D项错误。总结归纳转基因产品的优缺点优点缺点①解决粮食短缺问题;②大大减少农药的使用量,减少环境污染;③增加食物营养,提高附加价值;④增加食物种类,提升食物品质;⑤提高生产效率,带动相关产业发展①可能出现新的过敏源或重组形成新病原微生物;②可能产生抗除草剂的杂草;③可能使疾病的传播跨越物种的界限;④可能会破坏生物多样性;⑤可能会对人类生活环境造成二次污染[对点练]1.(2023浙江绍兴一模)“转基因”已越来越多地进入我们的生活,但是人们对转基因生物及其相关产品的安全性充满了担心,不需要对转基因农作物进行安全评估的是(

)A.转基因作物的蛋白质含量B.转基因作物对原来栖息地物种生存的影响C.转入的基因扩散到其他植物中D.食用转基因产品对人体健康的影响A解析

转基因农作物的安全评估主要指其遗传稳定性、环境安全、食用安全等方面,不需要评估其营养价值(例如蛋白质含量),A项符合题意;转基因农作物的种植是否会对生物多样性等产生生态影响,需要对原来栖息地物种生存情况进行评估,B项不符合题意;转基因植物可以通过花粉将外源基因扩散到其他植物,从而对生态环境造成潜在的危害,因此也要进行相应评估,C项不符合题意;转基因农作物产品对人体健康是否产生影响,需要对食用的转基因产品进行安全评估,D项不符合题意。2.维生素对视力、骨骼生长、免疫功能都有重要的调节作用。但是,人体不能合成维生素A,需要从食物中摄取。β-胡萝卜素是维生素A的前体,在人体内可以转化为维生素A,科学家将两个参与β-胡萝卜素合成的酶基因psy和crtl转入籼稻中,使水稻的胚乳中富含β-胡萝卜素,由此生产出“黄金大米”。以下说法错误的是(

)A.“黄金大米”的培育过程要利用植株组织培养技术B.食用“黄金大米”可以缓解维生素A缺乏症的病情C.培育“黄金大米”过程中,转入籼稻细胞中的目的基因有两个D.psy或crtl基因序列中含有构建重组质粒所用限制酶的识别序列D解析

培育“黄金大米”的过程中,要利用植物组织培养技术将含有目的基因的籼稻细胞培育成完整植株,A项正确;“黄金大米”的胚乳富含β-胡萝卜素,β-胡萝卜素在人体内可以转化为维生素A,进而缓解维生素A缺乏症的病情,B项正确;培育“黄金大米”过程中,转入籼稻细胞的目的基因包括两个参与β-胡萝卜素合成的酶基因psy和crtl,C项正确;ps