1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。讲 核心考点全突破考点一基因工程的工具 1.与DNA有关的四种酶：比较项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键形成产物黏性末端或平末端形成重组DNA分子新的DNA分子形成单链DNA2.限制酶：(1)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如 ，以中心线为轴，两侧碱基互补对称； 以 为轴，两侧碱基互补对称。(2)切割后末端
2、的种类：3.限制酶和DNA连接酶的作用关系：(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。(2)原核生物限制酶不切割自身DNA的原因是不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。(3)DNA连接酶起作用时，不需要模板，但DNA聚合酶起作用时需要模板。4.载体：(1)条件与目的：条件目的稳定并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大有一个至多个限制酶切割位点可携带多个或多种外源基因具有特殊的标记基因便于重组DNA的鉴定和选择(2)作用。作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 【高考警示】基因工程操作基本工具的五个易错点(1)在切割目的基因和载体时一般要
3、求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。(2)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。(3)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。(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)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。 【典例】(2018全国卷)回答下列问题：(1)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
4、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)。(2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的_方法导入大肠杆菌细胞；而体外重组的噬菌体DNA通常需与_组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞，在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是_。(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用_的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加_的抑制剂。【解析】(1)体外重组的质粒进入受体细胞才能使子代细胞具有目的基因，故体外重组的质粒，必须可以进入受体
5、细胞。目的基因是具有遗传效应的DNA片段，必须可在原核细胞中表达才能使受体细胞获得新性状。(2)外源基因导入微生物受体细胞的方法是先用Ca2+处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，然后让重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。噬菌体属于专门侵染细菌的病毒，而心肌细胞和叶肉细胞均属于真核细胞，故可作为重组噬菌体宿主细胞的是细菌。(3)由于大肠杆菌细胞内含有可以分解目的基因表达的蛋白质的酶，故实验中需要选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌，蛋白质纯化时需要抑制蛋白酶的活性。答案：(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表
6、达 (2)转化外壳蛋白(或噬菌体蛋白)细菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶 (1)载体上的标记基因一般是抗生素抗性基因。受体细胞应没有(填“有”或“没有”)抵抗相关抗生素的能力。(2)题中能否把核糖体蛋白基因整合到线粒体DNA或叶绿体DNA上？为什么？提示：不能。如果把核糖体蛋白基因整合到线粒体DNA或叶绿体DNA上，由于细胞分裂可能导致核糖体蛋白基因丢失，无法稳定遗传。 (2016全国卷)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，
7、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，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_。(3)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_。【解题指南】(1)图示信息：图(a)中三种酶的识别序列，图(b)中终止子、启动子、图c中目的基因的插入位置。(2)关键知识：只有两种限制性核酸内切酶剪切时识别的序列相同时，才能被DNA连接酶连接；启动子是启动目的基因转录
8、的，终止子终止转录过程，插入二者之间的目的基因才能正常表达。【解析】本题主要考查限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用及基因表达载体的构建。(1)BamH和Sau3A的共同识别序列是GATC，二者切割形成的黏性末端相同，可以被DNA连接酶连接。(2)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的前端，终止子应位于目的基因的后端，这样目的基因才能顺利地转录并完成翻译过程，即顺利表达，图中所示甲、丙均不符。(3)常见的DNA连接酶有T4 DNA连接酶和Ecoli DNA连接酶，T4 DNA连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端。答案：(1)Sau3A两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2)甲和丙甲中
9、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(其他合理答案亦可)(3)Ecoli DNA连接酶T4 DNA连接酶T4 DNA连接酶 限制酶的选择技巧(1)根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类。应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst。不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择Sma。(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类。所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，以确保产生相同的黏性末端。质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶Sma会破坏标记基因；如果所选酶的切割位
10、点不是一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制原点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。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Pst和EcoR两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点)。【加固训练】1.(2016全国卷)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH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化大肠杆菌，结果大肠杆菌有
11、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，某些噬菌体经改造后可以作为
12、载体，其DNA复制所需的原料来自_。【解题指南】解答本题的关键有两点：(1)理解基因工程中载体的特点。(2)熟悉导入重组质粒的微生物的筛选方法。【解析】本题考查基因工程的相关知识。(1)质粒被选为基因工程的载体是因为：具有一个或多个限制酶切点；具有自我复制能力；带有标记基因；对宿主细胞无害。(2)未被转化的和仅含环状目的基因的细胞都不能在含有氨苄青霉素的培养基上生长，故这两种不可区分。含有质粒载体和含有插入了目的基因的重 组质粒的细胞在含有氨苄青霉素的培养基上都能生长，这两种也不可区分。因目的基因插入位点在四环素抗性基因上，四环素抗性基因被破坏，在获得的单个菌落中各挑取少许分别接种到含有四环素
13、的培养基上，不能生长的为要筛选的菌落，即含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。(3)噬菌体营寄生生活，能利用宿主细胞内的原料和场所进行自身DNA的复制和蛋白质的合成。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2.利用基因工程技术培育转基因抗冻番茄，该过程需要用多种限制酶，如图依次表示EcoR、Sma、Nae 三种限制酶的识别序列及切割位点，请回答：(1)上述限制酶在特定位点切割DNA，其实质是断开DNA分子每条链中
14、特定部位的两个核苷酸之间的_，切割后产生了_末端。(2)利用EcoR和Nae酶切得到某种鱼的抗冻蛋白基因，可与被EcoR和Sam 酶切后的质粒连接成重组质粒，原因是_。(3)重组质粒导入番茄后，欲检测抗冻蛋白基因是否转录出mRNA，需利用_作探针。(4)利用抗冻蛋白制备出相应的_，然后进行抗原抗体杂交，观察到杂交带出现，尚不足以确定转基因抗冻番茄培育是否成功。因此，还应将转基因番茄_，以确定其耐寒能力是否提高。【解析】(1)限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，产生黏性末端和平末端。(2)EcoR酶切出黏性末端，Sma 和
15、Nae 酶切出平末端，利用EcoR和Nae酶切得到某种鱼的抗冻蛋白基因，可与被EcoR和Sma 酶切后的质粒连接成重组质粒，原因是相同的黏性末端之间可以连接，且不同的平末端之间也可以连接。(3)欲检测目的基因是否转录出mRNA，需利用标记的含有目的基因的DNA片段作探针，进行核酸分子杂交，若出现杂交带，说明目的基因转录出了mRNA。(4)利用抗冻蛋白制备出相应的抗体，然后进行抗原抗体杂交，观察到杂交带出现，尚不足以确定转基因抗冻番茄培育是否成功。因此还应进行个体生物学水平的鉴定，将转基因番茄置于寒冷环境中培养，以确定其耐寒能力是否提高。答案：(1)磷酸二酯键黏性末端和平(2)相同的黏性末端之间
16、可以连接，且不同的平末端之间也可以连接(3)标记的含有目的基因的DNA片段(或“标记的抗冻蛋白基因”或“标记的含有目的基因的DNA单链”)(4)抗体置于寒冷环境中培养(或进行个体水平检测或进行抗冻实验) 考点二基因工程的基本操作程序 1.目的基因的提取：2.基因表达载体的构建：(1)基因表达载体的组成及作用：(2)基因表达载体的构建过程：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受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上转入农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的染色体DNA上表达将含有目的基因的表达载体提纯取卵(受精
17、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：【高考警示】基因工程操作程序易错点剖析(1)基因表达载体载体：基因表达载体与载体相比增加了目的基因。(2)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，所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位，若目的基因插入启动子内部，启动子将失去原功能。(3)启动子起始密码子，终止子终止密码子：启动子和终止子位于DNA片段上，分别控制转录过程的启动和终止；起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译的启动和终止。(4)切割目的基
18、因和载体并非只能用同一种限制酶。如果用两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同时，在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。 【典例】(2019全国卷)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包括_和_。(2)生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是_。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是_。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的_。(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是_。【解析】(1)基因
19、文库包括基因组文库和部分基因文库(cDNA文库)，前者包括一种生物的全部基因，后者只包括一种生物的部分基因。(2)体内进行DNA复制时，需要解旋酶和DNA聚合酶，解旋酶可以打开双链之间的氢键，DNA聚合酶可以催化磷酸二酯键的形成。在体外进行PCR扩增时，利用高温变性即加热至9095 ，破坏双链之间的氢键，使DNA成为单链。解旋酶和高温处理都破坏了DNA双链中碱基对之间的氢键。 (3)由于在PCR过程中，需要不断地改变温度，该过程中涉及较高温度处理，大肠杆菌DNA聚合酶在高温处理下会变性失活，因此PCR过程中需要用耐高温的Taq酶催化。答案：(1)基因组文库cDNA文库(2)解旋酶加热至9095
20、 氢键(3)Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活 (2018全国卷)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科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-GFP融合基因(简称为甲)，并将其插入质粒P0，构建了真核表达载体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。回答下列问题：(1)据图推断，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肤细胞后，若
21、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_和_过程。(3)为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的_移入牛的_中、体外培养、胚胎移植等。(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定，在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的_(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。【解析】(1)将甲插入质粒P0时，为了保证甲(L1-GFP融合基因)的完整性，应该选择E1和E4两种酶切割，并且把目的基因插入启动子和终止子之间，从而使其能在受体细胞中表达。(2)在牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光表明基因已表达，而基因的表
22、达包括转录和翻译两个过程。(3)由(4)题意可知，获得含有L1-GFP融合基因(甲)的牛为克隆牛，需要用核移植技术，即将能够产生绿色荧光细胞的细胞核移入去核卵母细胞中。(4)检测甲是否存在于牛的不同组织细胞中，可以采用PCR技术扩增，再用DNA分子杂交技术来检测，PCR技术中模板是DNA，并不是RNA。答案：(1)E1和E4甲的完整甲与载体正确连接(2)转录翻译(3)细胞核去核卵母细胞(4)核DNA “三三一一法”解决基因工程基本操作程序问题三辨：分辨限制酶的种类、识别序列和切割位点。在切割目的基因和载体时，一般用同一种限制酶切割，也可用不同的限制酶切割。三找：找出标记基因、目的基因及其插入位
23、点。一般来说，质粒中至少有一个标记基因，如抗生素抗性基因。明确目的基因的插入位点是在标记基因内部，还是在标记基因之外。一析：分析目的基因插入质粒后是否破坏了标记基因。如果质粒中有一个标记基因，插入目的基因后不能破坏标记基因；如果质粒中有两个标记基因，则需看标记基因中是否有插入位点，如果某一标记基因中有插入位点，则目的基因插入质粒后该标记基因被破坏。一判：判断目的基因是否导入受体细胞的方法。一般用含有某种抗生素的培养基培养受体菌，如果有两种抗生素抗性基因，还需判断用哪一种抗生素来检测。【加固训练】1.(2017全国卷)真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的
24、切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题：(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_。(2)若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用_作为载体，其原因是_。(3)若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_(答出两点即可)等优点。(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是_(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。(5)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
25、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_。【解析】本题主要考查了基因工程的相关知识。(1)人体基因A有内含子，将获得的基因A导入大肠杆菌中，经过转录得到含有内含子的mRNA，因为大肠杆菌没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。内含子部分对应的mRNA序列阻断了蛋白A的合成。(2)若用家蚕作为表达基因A的受体，选用昆虫病毒作为载体，不选用噬菌体作载体的原因是噬菌体的宿主细胞是细菌，噬菌体不能侵染家蚕。(3)大肠杆菌是原核生物，原核生物作为受体细胞，有以下优点：结构简单、繁殖速度快、容易培养等。(4)要检测基因A是否翻译出蛋白A，最准确的方法是利用
26、蛋白A的抗体，因抗体具有特异性，一种抗体只能与特定的蛋白质结合，可根据蛋白A抗体的杂交情况来判断是否合成了蛋白A。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中将一种生物个体的DNA转移到了另一种生物个体中，并表达合成了相应的蛋白质。答案：(1)基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A(2)噬菌体噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕(3)繁殖快，容易培养(4)蛋白A的抗体(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体2.(2017全国卷)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗
27、真菌病的能力。回答下列问题：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而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_。【解析】(1)嫩叶相对于老叶，细胞壁较薄，
28、较易破碎，容易提取几丁质酶的mRNA；由于RNA酶可降解RNA，提取RNA时，提取液中应添加RNA酶抑制剂，以防止所提取的RNA降解。(2)以mRNA为模板、4种脱氧核苷酸为原料，在逆转录酶的作用下，按照碱基互补配对原则，mRNA可通过逆转录合成cDNA。(3)目的基因中缺乏表达所需要的复制原点、启动子等，而质粒载体中含有，为了使目的基因在受体细胞中表达，应将目的基因与质粒载体形成重组质粒，导入受体细胞。(4)DNA连接酶可将同种限制酶切割产生的末端连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。(5)几丁质酶基因整合到植物基因组中，但植物抗真菌病的能力没有提高，说明几丁质酶基因在植物
29、细胞中未表达。依据中心法则可知，基因表达包括转录和翻译两个过程，可能是目的基因的转录或翻译过程异常导致目的基因在受体细胞中未表达，进而导致植物抗真菌病的能力没有提高。答案：(1)嫩叶组织细胞易破碎防止RNA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的原则可以合成cDNA(3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需的启动子(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常3.(2017全国卷)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成，如图1所示。回答下列问题：(1)现要通过基因工程的方法获得蛋白乙，若在启动子的下
30、游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA)，则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙，原因是_。(2)某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等，还加入了序列甲作为_，加入了_作为合成DNA的原料。(3)现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白，要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用，某同学做了如下实验：将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组，其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一组作为对照，培养并定期检测T淋巴细胞浓度，结果如图2。由图2 可知：当细胞浓度达到a时，添加蛋白乙的培养液
31、中T淋巴细胞浓度不再增加，此时若要使T淋巴细胞继续增殖，可采用的方法是_ _。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，CO2的作用是_。仅根据图1、图2可知，上述甲、乙、丙三种蛋白中，若缺少_(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。【解析】(1)编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA)转录后的mRNA无起始密码子AUG或GUG，无法进行翻译，所以不能翻译出蛋白乙。(2)用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入序列甲作为模板，加入4种脱氧核苷酸作为合成DNA的原料。(3)细胞培养过程中会
32、出现贴壁生长、接触抑制现象，可采用胰蛋白酶处理，进行传代培养。细胞培养过程中，培养箱中CO2的作用是维持培养液一定的pH。根据图1、图2可知，蛋白乙促进T淋巴细胞增殖的效果最好，与编码蛋白甲和乙的DNA序列相比，编码蛋白丙的序列缺少C片段，蛋白丙缺少C片段所编码的肽段，促进T淋巴细胞增殖的效果最差。答案：(1)编码乙的DNA序列中无起始密码子对应的碱基序列，转录出的mRNA无起始密码子(2)模板脱氧核苷酸(3)进行细胞传代培养维持培养液的pHC考点三基因工程的应用和蛋白质工程 1.基因工程的应用：(1)乳腺生物反应器。优点：产量高、质量好、成本低、易提取等。操作过程：获取目的基因构建基因表达载
33、体显微注射导入哺乳动物受精卵中形成早期胚胎将胚胎移植到母体动物子宫内发育成转基因动物在雌性个体中目的基因表达，从分泌的乳汁中提取所需蛋白质。(2)基因工程药品。生产方式：利用基因工程培育“工程菌”来生产药品。a.“工程菌”：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系，如含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株、含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株等。b.用基因工程生产的药品，从化学成分上分析都应该是蛋白质类。成果：生产出细胞因子、抗体、疫苗、激素等。(3)基因治疗与基因诊断：基因治疗基因诊断原理基因重组及基因表达DNA分子杂交方法将正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，以达到治疗疾病的
34、目的制作特定DNA探针与病人样品DNA混合分析杂交带情况，判断患者是否出现了基因异常或携带病原体进展临床实验临床应用2.蛋白质工程与基因工程：(1)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或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(2)联系。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。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
35、造。【高考警示】 突破基因工程应用的五个易错点(1)农杆菌转化法原理：农杆菌在自然条件下易感染双子叶植物和裸子植物，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。(2)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系一般称为“工程菌”，如含有人干扰素基因的酵母菌。而青霉素是由人工诱变后的高产青霉菌产生的，不是通过基因工程改造的工程菌产生的。(3)用基因工程生产的药品，从化学成分上分析都应该是蛋白质类。(4)动物基因工程的实施主要是为了改善畜产品的品质，不是为了产生体型巨大的个体。(5)并非所有个体都可作为乳腺生物反应器，制备乳腺生物反应器通常是针对雌性个体进行的操作。
36、【典例】(2015全国卷)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的_进行改造。(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰_基因或合成_基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括_的复制，以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基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过_和_，进而
37、确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物_进行鉴定。【解析】本题考查蛋白质工程和中心法则的相关内容。(1)蛋白质P1是由蛋白质P改变了两个氨基酸序列得到的，故若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造。(2)P1基因可以在P基因的基础上经修饰改造而成，也可以根据氨基酸序列用化学方法合成。中心法则的内容为：，包括DNA的复制，RNA的复制，遗传信息由DNARNA、由RNADNA、由RNA蛋白质五个过程。(3)蛋白质工程的基本途径是：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(基因)。
38、该基因表达后得到相应蛋白质，蛋白质是否符合我们的设计要求，还需要进一步对蛋白质的生物功能进行检测与鉴定。答案：(1)氨基酸序列(或结构)(2)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能 (1)上题中与P相比，P1结构发生改变的直接原因是肽链中氨基酸的种类和排列顺序发生了改变。(2)蛋白质工程操作的对象是基因(填“基因”或“蛋白质”)，理由是基因控制蛋白质的合成，通过改造基因达到对蛋白质改造的目的。 (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
39、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)
40、若要获得Y的基因，可从人的T细胞中提取mRNA作为模板，在逆转录酶催化下合成cDNA，再利用PCR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T-DNA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的基因已经成功表达。(3)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，具体思路是先找到第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，就能完成对天然的Y的改造。答案：(1)mRNA逆转录酶PCR(2)T-DNA整合到叶肉细胞染色体DNA上(
41、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 基因工程和蛋白质工程的判断方法(1)从对基因的操作方法上判断：如果仅将基因用限制酶从DNA片段中切割下来，没有经过对编码蛋白序列进行修饰、加工，或仅对其调控序列进行加工，则属于基因工程；如果将目的基因经过了一些实质性的改造，如对编码蛋白序列进行了碱基替换或增添或去除了某几个碱基，则属于蛋白质工程。(2)从目的基因的合成方式上判断：基因工程和蛋白质工程都可以反转录合成目的基因，或根据蛋白质的氨基酸序列先合成mRNA，再合成基因。如果合成时mRNA或氨基酸序列没有经过改造，则为基因工程技术；如果m
42、RNA或氨基酸序列经过了改造，或mRNA或氨基酸序列是根据蛋白质预期的功能人工设计的，则为蛋白质工程技术。(3)从合成的蛋白质种类上判断：如果合成的蛋白质是天然蛋白质，则是基因工程；如果合成的蛋白质和天然蛋白质有差异，甚至是自然界中所没有的，则为蛋白质工程。【加固训练】1.(2016天津高考)人血清白蛋白(HSA) 具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。(1)为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_合成总cDNA，然后以cDNA为模板，采用PCR技术扩增HSA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
43、出另一条引物的位置及扩增方向。(2)启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是_(填写字母，单选)。A.人血细胞启动子B.水稻胚乳细胞启动子C.大肠杆菌启动子D.农杆菌启动子(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是_。(4)人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性。与途径相比，选择途径获取rHSA的优势是_。(5)为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_的生物学功能一致。【解题指南】解答本题的关键有三点：(1)掌握用PCR技术扩增HSA基因的方法，明确引物的作用。(2)理解酚类物
44、质在农杆菌转化过程中的作用。(3)明确膜系统在蛋白质加工过程中的作用。【解析】本题主要考查基因工程的基本操作步骤和基因工程的应用等相关知识。(1)合成总cDNA需要提取细胞中的所有mRNA，再通过逆转录过程获得。采用PCR技术扩增HSA基因时，两条引物分别与每条模板链的3端结合，扩增的方向相反。(2)因为启动子通常具有物种及组织特异性，所以在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA时，需要选择水稻胚乳细胞的启动子。(3)农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，酚类物质可以吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因的转移。(4)水稻是具有生物膜系统的真核生物，水稻细胞能对初始rHSA多肽进行高效加工，而大肠杆菌是
45、原核生物，原核细胞中没有内质网、高尔基体等具膜结构的细胞器，不能对初始rHSA多肽进行高效加工。(5)为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与天然的HSA生物学功能一致。答案：(1)总RNA(或mRNA)(2)B (3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化(4)水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工(5)HSA2.我国科学家独立研制的轮状病毒疫苗对婴幼儿感染性腹泻有很好的预防效果。轮状病毒是RNA病毒，表面的E蛋白为主要抗原，下面介绍疫苗生产的有关过程，回答下列问题：(1)用轮状病毒的抗原E蛋白获得E基因(目的基因)的过程需要借助_工程，构建完整的表达载
46、体必须要含有_和目的基因等结构。(2)生产疫苗时可用微生物做受体细胞，则应采用Ca2+处理微生物细胞，使受体细胞处于_，从而将表达载体导入受体细胞；疫苗药物生产也可用乳腺生物反应器，导入目的基因的方法应采用_法。(3)对健康婴幼儿进行该传染病免疫预防时，可选用基因工程生产的_作疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可以从疑似患者体内分离出病毒，与_比较；或用_进行特异性结合检测。【解析】(1)蛋白质工程的基本途径之一是根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列，因此用轮状病毒的抗原E蛋白获得E基因(目的基因)的过程需要借助蛋白质工程。基因表达载体的组成包括复制原点、启动子、目的基因、标记基因和终止子等
47、结构。(2)将目的基因导入微生物细胞常用感受态转化法，即用Ca2+处理微生物细胞，使受体细胞处于易于吸收周围环境中DNA分子的感受态，从而将表达载体导入受体细胞；将目的基因导入动物细胞常用显微注射法。(3)对健康婴幼儿进行该传染病免疫预防时，可选用基因工程生产的E蛋白作疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可以从疑似患者体内分离出病毒，与已知病毒进行核酸序列比较；或采用抗原抗体杂交法，即用抗E蛋白的抗体进行特异性结合检测。答案：(1)蛋白质启动子、终止子、复制原点、标记基因(2)感受态显微注射(3)E蛋白已知病毒进行核酸序列抗E蛋白的抗体考点四DNA的粗提取与鉴定 1.基本原理：(1)DNA的粗提取
48、：原理：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在理化性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。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/LNaCl溶液中 溶解析出0.14 mol/LNaCl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(2)DNA的鉴定：DNA+二苯胺蓝色。2.主要步骤及注意事项：【高考警示】 DNA的粗提取与鉴定的“两个”提醒(1)提取DNA不能用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，因为哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，提取不到DNA。(2)进行DNA粗提取与鉴定实验时，为了防止DNA分子断裂，应
49、该加入洗涤剂和食盐后进行轻缓、充分地搅拌和研磨。 【典例】(2019郑州模拟)如图表示以鸡血为实验材料进行DNA的粗提取与鉴定的操作程序，请分析回答问题。(1)步骤一中，向鸡血细胞液中加入_并搅拌，可使鸡血细胞破裂。(2)步骤二：过滤后收集含有DNA的_。(3)步骤三、四的操作原理是_。步骤四通过向溶液中加入_调节NaCl溶液物质的量浓度为_mol/L时，DNA将会析出，过滤去除溶液中的杂质。(4)步骤七：向步骤六过滤后的_中，加入与滤液等体积的冷却的_，静置23 min，溶液中会出现_色丝状物，这就是粗提取的DNA。(5)步骤八：DNA遇_试剂，沸水浴加热5 min，冷却后，溶液呈_色。【解
50、析】(1)步骤一中加入蒸馏水的目的是使红细胞破裂，释放出核物质。(2)步骤二过滤后收集含有核物质的滤液。(3)由于DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，所以通过控制NaCl溶液的浓度可以分别溶解DNA和析出DNA，并且对DNA进行提纯；步骤四加入蒸馏水的目的是逐渐稀释NaCl溶液，使其物质的量浓度达到0.14 mol/L，这时DNA在NaCl溶液中溶解度最低，可以析出DNA。(4)DNA不溶于酒精，某些蛋白质可以溶于酒精，这样可以进一步提纯DNA。(5)鉴定DNA的方法是用二苯胺试剂，在沸水浴加热条件下，如果变蓝色，证明是DNA。答案：(1)蒸馏水(2)滤液(3)DNA在不同浓度的NaC
51、l溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质蒸馏水0.14(4)滤液体积分数为95%的酒精白(5)二苯胺蓝 (1)上题图中操作步骤二后过滤，应取滤液，原因是DNA主要存在于滤液中，黏稠物中主要为破碎的细胞膜等物质。(2)上题图中操作步骤四后过滤，应取黏稠物，原因是NaCl浓度降低，DNA析出。 某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动，具体步骤如下：材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10 g。剪碎后分成两组，一组置于20 、另一组置于-20 条件下保存24 h。DNA的粗提取：第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15 mL研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液
52、备用。第二步：先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液，再加入20 mL体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地沿一个方向搅拌，使丝状物缠绕在玻璃棒上。第三步：取6支试管，分别加入等量的2 mol/L NaCl溶液溶解上述丝状物。DNA的检测：在上述第三步所用试管中各加入4 mL二苯胺试剂，混合均匀后，置于沸水中加热5 min，待试管冷却后比较溶液颜色的深浅，结果如下表：材料保存温度 花菜辣椒蒜黄20 +-20 +注：“+”越多表示蓝色越深。分析上述实验过程，回答下列问题：(1)该探究性实验课题的名称是_。(2)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少_。(3)根据实验结果，得出结论并分析。
53、结论1：与20 相比，相同实验材料在-20 条件下保存，DNA的提取量较多。结论2：_。针对结论1，请给出合理的解释：_。(4)氯仿密度大于水，与水和DNA均不相溶，能使蛋白质变性沉淀，且对DNA影响极小。为了进一步提高粗提取时DNA的纯度，依据氯仿的特性，在第三步的基础上继续操作的步骤是_，然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。【解析】(1)据题意，该探究实验的自变量是实验材料的种类和保存温度，因变量是DNA提取量，则该探究性实验课题的名称是探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响。(2)搅拌过程中常常会发生DNA的断裂，因此该步骤需要“缓缓地”进行。(3)据表分析不同自变量
54、条件下的因变量情况，可得结论2：等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄中提取的DNA量最多。低温使相关酶的活性受到抑制，从而降低了DNA的降解速率，使DNA提取量增多。(4)根据氯仿的理化性质，可将氯仿与提取液充分混合，静置后吸取上清液，再用体积分数为95%的冷酒精使DNA析出，从而纯化DNA。答案：(1)探究不同实验材料和不同保存温度对DNA提取量的影响(2)DNA断裂(3)等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄中提取的DNA量最多低温抑制了相关酶的活性，DNA的降解速率慢(4)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液 DNA的粗提取与鉴定实验中的
55、“2、3、4”(1)加蒸馏水2次。加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水破裂；加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的浓度下降到0.14 mol/L，使DNA析出。(2)用纱布过滤3次。过滤鸡血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；滤取0.14 mol/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。(3)用NaCl溶液4次。加2 mol/L的NaCl溶液，溶解提取的细胞核物质；用0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出；用2 mol/L的NaCl溶液，溶解滤取的DNA黏稠物；用2 mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于鉴定DNA。【加
56、固训练】1.“DNA的粗提取与鉴定”实验中，A、B、C、D、E五个小组除表中所列处理方法不同外，其他操作步骤均相同且正确，但实验结果却不同。分析回答：组别实验材料提取核物质时加入的溶液去除杂质时加入的溶液DNA鉴定时加入的试剂A鸡血蒸馏水体积分数为95%的酒精(25 )二苯胺B菜花蒸馏水体积分数为95%的酒精(冷却)双缩脲C人血浆蒸馏水体积分数为95%的酒精(冷却)二苯胺D人血细胞2 mol/L的氯化钠溶液0.14 mol/L的氯化钠溶液双缩脲E鸡血蒸馏水体积分数为95%的酒精(冷却)二苯胺(1)实验材料选择错误的组别是_，其原因是_。(2)实验步骤(不包括实验材料)均正确，但得不到DNA的组
57、别是_。(3)沸水浴中试管颜色变蓝的组别是_；蓝色较淡的是_，其原因是_。(4)B组实验不成功的最主要原因是_。【解析】(1)人的血浆中没有细胞结构，人成熟的红细胞中没有细胞核，在这些材料中不能得到DNA或得到的DNA很少。(2)血细胞中有少量的白细胞，其中有DNA，所以只有C组人血浆中没有DNA。(3)A组和E组都能得到DNA，沸水浴中试管颜色都会变蓝色。冷却的酒精溶液中DNA的溶解度最低，而A组中为25 的酒精溶液，所以试管中颜色较浅。(4)菜花细胞外有细胞壁起保护作用，在蒸馏水中不会破裂，所以不能得到DNA。答案：(1)C、D人的血浆中没有细胞结构，人成熟的红细胞中没有细胞核，选用这些材
58、料得不到DNA或得到的DNA很少(2)C(3)A、EA冷却的酒精溶液中DNA的溶解度最低，而该组使用的是25 的酒精溶液(4)菜花细胞在蒸馏水中不能被破坏，得不到DNA(应采用研磨的方法)2.某研究小组利用香蕉提取DNA，设计实验如下：(1)制取香蕉研磨液。取一段约2 cm长的去皮香蕉，剪碎置于研磨钵中。加入10 mL温水、2 g食盐和12滴洗洁精，研磨510 min。用双层纱布过滤研磨液于烧杯中。(2)粗提取DNA。向滤液中加入2 g嫩肉粉，轻摇烧杯，让嫩肉粉和滤液充分接触。把烧杯置于60 的水浴锅中加热10 min。待烧杯冷却后，沿玻璃棒从烧杯壁缓缓加入2倍体积的95%的冷却酒精。静置5
59、min后，用牙签缓缓卷起上层漂浮的白色絮状物。分析回答下列问题：(1)制取香蕉研磨液时加入2 g食盐，目的是_。过滤研磨液后，DNA存在于_中。(2)有人认为，洗洁精应在粗提取DNA时使用，你认为正确吗？_。说出你的理由_。(3)粗提取DNA时加入嫩肉粉主要利用了其中的成分是_，目的是_。把烧杯置于60 的水浴锅中加热10 min，可以使_变性，从而提高提取DNA的纯度。【解析】(1)由于DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低，因此加入食盐可以提高DNA的溶解度，使DNA溶于滤液中。(2)洗洁精的作用是瓦解细胞膜，利于核物质释放，而研磨的目的是破碎细胞，释放核物质，因此洗洁精应在制取香蕉研磨液时加入效果更好。(3)粗提取DNA时加入嫩肉粉主要利用了其中的蛋白酶，作用是水解蛋白质。DNA能够耐高温，而蛋白质在高温时会变性，因此可以利用60 水浴加热使蛋白质变性，从而提高提取DNA的纯度。答案：(1)提高DNA的溶解度滤液(2)不正确洗洁精的作用是瓦解细胞膜，利于核物质释放，而研磨的目的是破碎细胞，释放核物质(3)蛋白酶水解蛋白质蛋白质关闭Word文档返回原板块
