1、研考点重点难点探究 固考基双基体系优化 目 录 ONTENTSC悟高考真题演练 4 课时作业 第十一单元 现代生物科技专题第1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PCR技术)()。3.基因工程的应用()。4.蛋白质工程()。5.实验：DNA的粗提取与鉴定。一、基因工程的基本工具二、基因工程的操作程序三、基因诊断与基因治疗基因治疗基因诊断原理及基因表达DNA 分子方法将正常基因导入有基因缺陷的细胞中，使该基因的发挥功能，以达到治疗的目的制作特定 DNA 探针与病人样品 DNA 混合，分析情况进展临床实验临床应用基因重组杂交表达产物杂交带四、蛋白质工程1据两种
2、限制酶的作用图示填空：(1)已知限制酶 EcoR和 Sma识别的碱基序列和酶切位点分别为 GAATTC 和CCCGGG，在图中画出两种限制酶切割 DNA 后产生的末端并写出末端的种类。(2)产生的是；产生的是。(3)EcoR限制酶和 Sma限制酶识别的不同，切割位点(填“相同”或“不同”)，说明限制酶具有。黏性末端平末端碱基序列不同专一性2结合抗虫棉的培育过程图填空：(1)从图中可以看出，目的基因是，使用的载体是，将目的基因表达载体导入受体细胞的方法是。(2)请写出两种检测目的基因是否表达的方法：。Bt毒蛋白基因Ti质粒农杆菌转化法抗原抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫考点一 基因工程的概念与操作工
3、具分析考点研析1“分子手术刀”限制性核酸内切酶(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；=CCAGGGGTCC以=AT为轴，两侧碱基互补对称。(2)切割后末端的种类(3)限制酶的选择技巧根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类a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。b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。根据质粒的特点确定限制酶的种类a所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，以确保产生相同的末端。b质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所
4、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点不止一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。2“分子缝合针”DNA 连接酶(1)作用：将限制酶切割下来的 DNA 片段拼接成 DNA 分子。(2)类型种类Ecoli DNA 连接酶T4DNA 连接酶来源大肠杆菌T4 噬菌体功能特性只能连接黏性末端可以连接黏性末端和平末端，但连接平末端之间的效率较低相同点都缝合磷酸二酯键，如图：3.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
5、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，将目的基因导入宿主细胞内。利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。方法技巧 比较法比较四种酶及 PCR 技术与 DNA 复制(1)与 DNA 有关的四种酶的辨析种类项目 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作用结果形成黏性末端或平末端形成重组 DNA分子形成新的 DNA分子形成单链 DNA 分子(2)PCR 技术与体内 DNA 复制的比较DNA 复制PCR 技术解旋方式解旋酶催化DNA 在高温作用下
6、变性解旋场所细胞内(主要在细胞核内)细胞外(主要在 PCR 扩增仪内)酶DNA 解旋酶、普通的 DNA聚合酶等耐热的 DNA 聚合酶(Taq 酶)温度条件细胞内温和条件需控制温度，在较高温度下进行区别合成的对象DNA 分子DNA 片段或基因DNA 复制PCR 技术联系模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质合成原料：均为四种脱氧核苷酸酶：均需要 DNA 聚合酶进行催化引物：均需要引物，使 DNA 聚合酶从引物的 3端开始连接脱氧核苷酸命题探究1根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)限 制 性内 切酶切 割 DNA 分 子后 产 生的 片段，其 末 端类 型有 _ 和_。(2)质粒运载体用
7、 EcoR切割后产生的片段如下：AATT CGGCTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的 DNA 除可用 EcoR切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。(3)按其来源不同，基因工程中所使用的 DNA 连接酶有两类，即_DNA 连接酶和_DNA 连接酶。(4)反转录作用的模板是_，产物是_。若要在体外获得大量反转录产物，常采用_技术。(5)基因工程中除质粒外，_和_也可作为运载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_。解析：(1)DNA 分子经限制酶切割后产生的 DNA 片段的末端通常有两种黏性末端和平末端
8、。(2)为了保证目的基因与运载体相连，用另一种限制酶切割含目的基因的DNA 后形成的黏性末端必须与 EcoR切割形成的黏性末端相同。(3)DNA 连接酶有Ecoli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶两类。(4)反转录的模板是 mRNA，产物是 DNA。大量扩增反转录产物常采用 PCR 技术。(5)在基因工程中使用的运载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒等。(6)经 Ca2处理后的大肠杆菌更易吸收周围环境中的 DNA分子。答案：(1)黏性末端 平末端(2)切割产生的 DNA 片段末端与 EcoR切割产生的相同(3)Ecoli T4(4)mRNA(或 RNA)cDNA(或 DNA)PCR(5)
9、噬菌体 动植物病毒(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源 DNA)的能力极弱2通过基因工程的方法，科学家采用花粉管通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并获得成功表达。棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡。花粉管通道法是指利用植物花粉萌发时形成的花粉管通道将毒蛋白基因送入胚囊，进而导入尚不具备细胞壁的合子或早期胚体细胞中，借助天然的种胚系统，形成含有目的基因的种胚。请回答下列问题：(1)基因工程中常用的“剪刀”是指_；常用的“针线”是指_。(2)利用花粉管通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞，此过程是基因工程操作步骤中的第三步，即_，又称为_。获取目的基因时，如果基因比较小，_已知，则可以通过 DNA 合
10、成仪用化学方法直接合成。(3)该目的基因在导入受体细胞前需要与载体结合，目前经常使用的载体是_，重组的该结构除了目的基因之外，还有_、_、_和复制原点等结构。这是基因工程操作步骤中的第二步，该步骤是基因工程的_。(4)基因工程操作的第四步是目的基因的检测与鉴定，其中分子水平的检测又分三步：首 先 要 检 测 转 基 因 生 物 的 DNA 上 是 否 插 入 了 目 的 基 因，采 用 的 技 术 是_；其次还要检测_，方法同样是采用分子杂交技术；最后检测_，方法是_杂交技术。(5)为了使毒蛋白只出现在棉花叶肉细胞中，在进行基因工程第二步时应该加上_等调控组件。解析：(1)基因工程中常用的“剪
11、刀”是指限制酶；常用的“针线”是指 DNA 连接酶，连接目的基因和运载体形成重组 DNA。(2)基因工程的基本操作步骤主要包括四步：目的基因的获取；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。其中目的基因导入受体细胞属于第三步，即转化过程；在获取目的基因时，如果目的基因比较小，核苷酸序列又已知，则可以通过 DNA 合成仪人工合成。(3)基因工程中最常用的运载体是质粒，可以将目的基因导入受体细胞。构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，该表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。(4)DNA 上是否插入了目的基因的检测方法是 DNA 分子杂交技术；目的基因是否转
12、录出了 mRNA 的检测方法是分子杂交技术；目的基因是否翻译成蛋白质的检测方法是抗原抗体杂交技术。(5)为了使毒蛋白只出现在棉花叶肉细胞中，应在目的基因前加上叶肉蛋白基因启动子，构建成基因表达载体。答案：(1)限制酶 DNA 连接酶(2)将目的基因导入受体细胞 转化 核苷酸序列(3)质粒 启动子 终止子 标记基因 核心(4)DNA 分子杂交技术 目的基因是否转录出了 mRNA 目的基因是否翻译成蛋白质 抗原抗体(5)叶肉蛋白基因启动子考点二 基因工程的操作步骤考点研析1目的基因的获取(1)直接分离法从基因文库基因组文库或cDNA文库中获取利用PCR技术扩增 基因组文库与部分基因文库基因文库类型
13、基因组文库部分基因文库(cDNA 文库)构建基因文库的过程PCR 技术a原理：DNA 复制。b需要条件：模板 DNA、引物、四种脱氧核苷酸、热稳定 DNA 聚合酶(Taq 酶)。c过程：DNA 受热变性解旋为单链，冷却后 RNA 引物与单链相应互补序列结合，然后在 DNA 聚合酶作用下延伸合成互补链。(2)人工合成法化学合成法：针对已知核苷酸序列的较小基因逆转录法：以RNA为模板，在反转录酶的作用 下人工合成2基因表达载体的构建基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体的组成及作用(3)基因表达载体的构建
14、过程3将目的基因导入受体细胞(转化)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的过程，称为转化。转化的关键是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。(1)受体细胞种类不同，导入方法不同生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射法转化法生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞受体细胞体细胞受精卵原核细胞生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞转化过程将目的基因插入到 Ti 质粒的T-DNA 上导入农杆菌侵染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与感受态细胞
15、混合感受态细胞吸收DNA 分子(2)基因工程产物不同、选择的受体细胞类型也不相同培育转基因植物：受体细胞可以是受精卵、体细胞(需经植物组织培养成为完整植株)。培育转基因动物：受体细胞为受精卵，若用体细胞作为受体细胞，则需经核移植技术培养成转基因动物。生产蛋白质产品：一般选用大肠杆菌等原核生物作为受体细胞，因原核生物具有一些其他生物没有的特点，如繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。4目的基因的检测与鉴定易混易错 基因工程操作过程中的 5 个易错点(1)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到启动子与终止子之间的部位。(2)基因工程操作过程中只有第三
16、步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象：第一步存在逆转录法获得 DNA，第二步存在黏性末端连接现象，第四步存在检测分子水平杂交。(3)农杆菌转化法原理：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)标记基因的种类和作用：标记基因的作用筛选、检测目的基因是否导入受体细胞。常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。(5)受体细胞的选择：受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基
17、体的加工、分泌)；一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，也没有核糖体等细胞器，不能合成蛋白质。命题探究3请回答利用农杆菌转化法培育转基因植物的相关问题：(1)培育转基因植物过程的核心步骤是_，其目的是使目的基因在受体细胞中_，并且可以通过复制遗传给下一代，同时，使目的基因表达和发挥作用。(2)构建基因表达载体时，可利用 DNA 连接酶连接被限制酶切开的_键。基因表达载体的组成部分包括启动子、终止子、目的基因、_、复制原点等。(3)组成基因表达载体的单体是_。基因表达载体中的启动子是_识别和结合的部位，这种结合完成后才能驱动目的基因通过_(填过程)
18、合成mRNA。(4)用两种限制酶 Xba和 Sac(两种酶切出的黏性末端不同)切割某 DNA，获得含目的基因的片段。若利用该片段构建基因表达载体，应选用的 Ti 质粒是如图中的_。注：图中箭头所指的位置是限制酶识别和切割的位点解析：(1)基因工程的核心步骤是构建基因表达载体，目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以通过复制遗传给下一代，同时使目的基因表达和发挥作用。(2)限制酶切开磷酸二酯键，DNA 连接酶连接形成磷酸二酯键，基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基因和复制原点。(3)基因表达载体的单体是脱氧核苷酸，启动子是 RNA 聚合酶识别和结合部位，结合后启动基因的转录。(4
19、)目的基因两端需要用限制酶 Xba和 Sac切割，且目的基因必须连接到 T-DNA 中，故甲符合要求。答案：(1)构建基因表达载体 稳定存在(2)磷酸二酯 标记基因(3)脱氧核苷酸 RNA 聚合酶 转录(4)甲4为获得 Bt 杀虫蛋白的转基因马铃薯，研究人员把苏云金杆菌中的 Bt 杀虫蛋白基因导入马铃薯体细胞，从而培育出转基因马铃薯新品种。回答下列问题：(1)Bt 杀虫蛋白基因来自苏云金杆菌。可利用苏云金杆菌细胞内合成的_通过逆转录形成单链 DNA 片段，从而获得目的基因。在生物体外采用 PCR 技术扩增目的基因时需要加入引物，其引物是_。(2)除了通过上述方法可以获取 Bt 杀虫蛋白基因外，
20、还可以通过化学合成的方法获取Bt 杀虫蛋白基因，其前提条件是通过 Bt 杀虫蛋白的_推导出 mRNA 的核苷酸序列，再合成该基因的脱氧核苷酸序列，这样合成的目的基因与从 cDNA 文库获取的目的基因相比，脱氧核苷酸序列可能不相同，是因为_。(3)构建基因表达载体时，通常用同种限制性核酸内切酶分别切割含目的基因的 DNA片段和质粒，是为了_。用农杆菌转化法将基因表达载体导入植物细胞，此过程利用了 Ti 质粒具有_的特点。(4)从个体生物学水平鉴定转基因马铃薯的培育是否成功，需要对转基因马铃薯进行_。解析：(1)通过逆转录法合成目的基因需要以 mRNA 为模板。利用 PCR 技术扩增目的基因时，需
21、要加入能与目的基因配对的一段脱氧核苷酸序列作为引物。(2)获取目的基因还可以通过 Bt 杀虫蛋白的氨基酸序列推导出 mRNA 的核苷酸序列，再合成该基因的脱氧核苷酸序列。由于密码子具有简并性，因此通过氨基酸序列推导出 mRNA 的核苷酸序列，再推出基因的脱氧核苷酸序列，不一定与从 cDNA 文库中获取的目的基因脱氧核苷酸序列相同。(3)构建基因表达载体时，用同种限制酶分别切割含目的基因的DNA 片段和质粒，可以使目的基因的 DNA 片段和质粒具有相同的末端，便于构建基因表达载体。农杆菌中的 Ti 质粒上的 T-DNA 可转移至受体细胞，并能整合到受体细胞染色体的 DNA 上。(4)在个体生物学
22、水平上鉴定转基因马铃薯培育是否成功，需进行抗虫接种实验，若抗虫则说明培育成功。答案：(1)mRNA 能与目的基因配对的一段脱氧核苷酸序列(2)氨基酸序列 密码子具有简并性(一个氨基酸可对应多种密码子)(3)使目的基因的 DNA 片段和质粒具有相同的末端，便于构建(连接)成基因表达载体 T-DNA 可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体 DNA 上(4)抗虫的接种实验考点三 基因工程的应用与蛋白质工程考点研析1抗虫棉的培育(1)目的基因：Bt 毒蛋白基因。(2)抗虫原理：Bt 毒蛋白水解成的多肽与肠上皮细胞受体结合，会导致细胞膜穿孔，细胞肿胀裂解，最后造成害虫死亡。注：Bt 毒蛋白基因来自苏云金
23、芽孢杆菌。(3)受体细胞受精卵正常发育体细胞组织培养(4)方法：花粉管通道法(也可用农杆菌转化法或基因枪法)。2动物反应器(1)外源基因：药用蛋白基因。(2)表达条件：药用蛋白基因乳腺蛋白基因的启动子等。(3)受体生物牛、羊等。(4)方法：显微注射法。(5)种类：乳腺反应器和膀胱反应器。前者受动物性别(只能是雌性)和年龄(哺乳期)限制，优点是不用提取直接服用；后者需提取后服用，但不受动物性别和年龄的限制。3工程菌(1)概念：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。(2)外源基因：控制合成抗体、疫苗、激素等的基因。(3)受体细胞：微生物细胞。(4)特点：细菌内没有内质网、高尔基体
24、等，产生的药物可能没有活性。(5)药物提取：从微生物细胞中提取。4蛋白质工程与基因工程的比较项目蛋白质工程基因工程区别原理中心法则的逆推基因重组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合成DNA表达出蛋白质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(基因的异体表达)结果生产自然界没有的蛋白质生产自然界已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程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、改造命题探究5
25、在体内，人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链，此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原，进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段 C 后，产生 A、B 两条肽链，再经酶丙作用生成由 51 个氨基酸残基组成的胰岛素。目前，利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题：(1)人体内合成前胰岛素原的细胞是_，合成胰高血糖素的细胞是_。(2)可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的_序列，用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体，再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成_的基因工程菌。(3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时，培养液无抗原
26、抗体反应，菌体有抗原抗体反应，则用该工程菌进行工业发酵时，应从_中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。解析：(1)人体合成前胰岛素原的细胞是胰岛 B 细胞，合成胰高血糖素的细胞是胰岛 A细胞。(2)蛋白质工程生产胰岛素时，需根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的脱氧核苷酸序列(目的基因)，然后再构建胰岛素原基因重组表达载体，导入细菌细胞内，再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成胰岛素原的工程菌。(3)运用抗原抗体检测法检测胰岛素原时，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，故应从菌体中分离、纯化胰岛素原。答案：(1)胰岛 B 细胞 胰岛 A 细胞(2)D
27、NA 胰岛素原(3)菌体6阅读如下资料：资料甲：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”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。资料乙：T4 溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码 T4 溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的 T4 溶菌酶第 3 位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第 97 位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了 T4 溶菌酶的耐热性。资料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。回答下列问题：(1)资 料 甲 属 于 基 因 工 程
28、 的 范 畴。将 基 因 表 达 载 体 导 入 小 鼠 的 受 精 卵 中 常 用_法。构建基因表达载体常用的工具酶是_和_。在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是_。(2)资料乙中的技术属于_工程的范畴，该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对_进行改造，或制造一种_的技术。在该实例中，引起 T4 溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的_序列发生了改变。(3)资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到_种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为_体，兔乙称为_体。解析：(1)将
29、目的基因导入动物细胞常用显微注射法；构建基因表达载体需要限制性核酸内切酶对目的基因所在的 DNA 和载体进行切割，还需要 DNA 连接酶将目的基因与载体结合；农杆菌中的 Ti 质粒上的 T-DNA 可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的 DNA 上，故可用农杆菌感染植物，将目的基因导入植物细胞。(2)资料乙中的技术属于蛋白质工程的范畴，通过改造基因，对 T4 溶菌酶这种蛋白质进行了改造，使组成该酶的氨基酸序列发生了改变，从而提高了 T4溶菌酶的耐热性。(3)由于同一物种的生理特性相同，因此进行胚胎移植时，受体与供体物种相同，易于成功；兔甲是提供胚胎的个体，称为供体，兔乙是接受胚胎的个体，
30、称为受体。答案：(1)显微注射 限制性核酸内切酶 DNA 连接酶 农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中(2)蛋白质 现有的蛋白质 新蛋白质 氨基酸(3)同 供 受考点四 DNA 的粗提取与鉴定(实验)考点研析1实验原理(1)DNA 与蛋白质在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同溶解规律2 mol/L NaCl 溶液0.14 mol/L NaCl 溶液DNA溶解析出蛋白质NaCl 溶液物质的量浓度从 2 mol/L 逐渐降低的过程中，溶解度逐渐增大部分发生盐析沉淀溶解(2)DNA 不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理可将DNA 与蛋白质进一步分离。(3)DNA
31、 与二苯胺沸水浴加热，呈蓝色。2操作流程材料的选取：选用 DNA 含量相对较高的生物组织破碎细胞(以鸡血为例)：鸡血细胞加蒸馏水用玻璃棒搅拌用纱布过滤收集滤液去除杂质：利用 DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同，通过控制 NaCl 溶液的浓度去除杂质DNA 的析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等的、冷却的体积分数为 95%的酒精溶液DNA 的鉴定：在溶有 DNA 的溶液中加入二苯胺试剂，混合均匀后将试管置于沸水中加热 5 min，溶液变成蓝色易混易错 DNA 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 2 mo
32、l/L 的 NaCl溶液中，使 NaCl 溶液的物质的量浓度稀释到 0.14 mol/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 2 mol/L 的 NaCl充分溶解的 DNA，滤去溶液中的杂质；滤取 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中析出的 DNA(黏稠物)；过滤溶有 DNA 的 2 mol/L 的 NaCl 溶液用 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/
33、L 的 NaCl 溶液，溶解丝状物用于鉴定 DNA命题探究7下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，请分析回答下列问题：(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)步骤二中，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 溶液的物质的量浓度为_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 5 min，冷却后，溶液呈_色。
34、解析：本题考查 DNA 提取的过程和鉴定的程序。破碎红细胞应用蒸馏水，使之吸水涨破。DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同，在 2 mol/L 的 NaCl 溶液中 DNA 溶解，在 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中 DNA 析出。可通过加入蒸馏水将 2 mol/L NaCl 溶液稀释为 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液。DNA 不溶于冷酒精，由此可粗提取 DNA。DNA 遇二苯胺沸水浴加热呈蓝色反应。答案：(1)蒸馏水(2)滤液(3)DNA 在不同浓度的 NaCl 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 酒精 白(5)二
35、苯胺 蓝结论语句要记牢易错易混辨析清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、终止子和标记基因。4.培育转基因动物时，受体细胞必须是受精卵，培育转基因植物时的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。(1
36、)在切割目的基因和载体时用同一种限制酶，目的是产生相同的末端。(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)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；膜上载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。(6)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。(7)基因表达载体中，启动子(DNA片段)起始密码
37、子(位于mRNA)；终止子(DNA片段)终止密码子(位于mRNA)；基因表达载体的构建是最核心、最关键的一步，在体外进行。1(2018高考全国卷)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
38、，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)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌中，该过程利用的技术是基因工程。该研究除了证明质粒可作为载体外，还证明了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达等。(2)重组质粒导入大肠杆菌细胞可采用 Ca2参与的转化方法；体外重组噬菌体要通过将体外重组的噬菌体 DNA 和外壳蛋白(或噬菌体蛋白)进行组装获得；因为噬菌体是专门寄生在细菌中的病毒，所以
39、宿主细胞选用细菌。(3)为防止蛋白质被降解，在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞；在蛋白质纯化过程中，为防止目的蛋白质被降解，需要添加蛋白酶的抑制剂。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达(2)转化 外壳蛋白(或答噬菌体蛋白)细菌(3)蛋白酶缺陷型 蛋白酶2(2017高考全国卷)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
40、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：(1)人为真核生物，从人的基因组文库中获取的基因 A 含有内含子，基因 A 转录
41、出的产物中有与内含子对应的 RNA 序列。大肠杆菌为原核生物，没有真核生物所具有的切除内含子对应的 RNA 序列的机制，因此以大肠杆菌作为受体细胞，不能切除内含子对应的 RNA 序列，无法表达出蛋白 A。(2)噬菌体和动物病毒均可作为基因工程的载体，但它们的宿主细胞不同。题中受体为家蚕，是一种昆虫，因此，选择昆虫病毒作为载体，噬菌体的宿主是细菌，不适合作为该实验的载体。(3)大肠杆菌具有繁殖快、容易培养、单细胞、遗传物质少等优点，因此，常作为基因工程的受体细胞。(4)常用抗原抗体杂交的方法检测目的基因是否表达，故能用于检测蛋白 A 的物质为蛋白 A 的抗体。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验
42、中，S 型菌的 DNA 转移到了 R 型菌体内，其对基因工程理论的建立提供的启示是 DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。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3(2017高考全国卷)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
43、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)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
44、验材料，原因是相对于老叶而言嫩叶组织细胞更容易被破碎。提取 RNA 时，提取液中需添加 RNA 酶抑制剂，其目的是防止 RNA 降解。(2)以 mRNA为材料获得 cDNA 的原理是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)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，原因是目的基因无复制原点且目的基因无表达所需启动子。(4)DNA 连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)若获得的转基因植株不具备所期望的性状表现，根据中心法则分析，其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。答案：(1)嫩叶组织细胞易破碎 防止 R
45、NA 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启动子(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常4(2017高考全国卷)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
46、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，
47、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)若 在 启 动 子 的 下 游 直 接 接 上 编 码 蛋 白 乙 的DNA序 列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA)，则转录出的 mRNA 上缺少起始密码子，故不能翻译出蛋白乙。(2)使用 PCR 技术获取 DNA 片段时，应在 PCR 反应体系中添加引物、耐高温的 DNA 聚合酶、模板、dNTP 作为原料。(3)T 淋巴细胞浓度之所以不再增加，是因为细胞间出现接触抑制，因此若要使 T 淋巴细胞继续增殖，需要对贴满瓶壁的细胞使用胰蛋白酶处理，然后分瓶培养，即细胞传代培养。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的 CO2 浓度，以维持培养液的 pH。据图分析，蛋白丙与对照接近说明 B、D 片段对于 T 淋巴细胞增殖不是非常重要，蛋白甲和乙对 T 淋巴细胞的增殖都有较大影响，甲、乙两种蛋白中共同的片段是 C，所以缺少 C 片段会降低其刺激 T 淋巴细胞增殖的效果。答案：(1)编码乙的 DNA 序列起始端无 ATG，转录出的 mRNA 无起始密码子(2)模板 dNTP(3)进行细胞传代培养 维持培养液的 pH C课时作业 点击进入word.
