2019-2020年高考生物一轮复习第十单元第36讲基因教学案苏教版.DOC

2019-2020年高考生物一轮复习第十单元第36讲基因教学案苏教版1涵盖范围本单元包括选修3全部内容基因工程、细胞工程、胚胎工程以及生态工程。2考情分析(1)考查力度：占分比重相对稳定，如山东理综只出一个8分的简答题。(2)考查内容基因工程中三种工具。基因工程操作五步曲。基因工程成果转基因生物实例及安全性讨论。细胞工程中植物组织培养、植物体细胞杂交。动物细胞培养和单克隆抗体的制备及应用。核移植技术。胚胎工程中胚胎移植和胚胎分割。干细胞的研究。(3)考查形式有的省将选修与必修有机结合，既可出简答题也可出选择题。有的省如山东省全部以简答题形式呈现，且不与必修联系。3复习指导(1)复习线索以基因工程的具体成果(如抗虫棉)为主线，系统复习基因工程的操作工具和操作步骤等知识点。以植物的组织培养和动物细胞培养为基础，系统复习其他细胞工程技术手段。以体内受精作用和个体发育过程为基础，系统复习胚胎工程的流程。(2)复习方法图解法复习基因工程和胚胎工程。比较法复习植物组织培养和动物细胞培养；植物体细胞杂交和动物细胞融合及单克隆抗体制备。关注热点科研成果，注意知识的实践应用。第36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()。3.基因工程的应用()。4.转基因生物的安全性()。5.生物武器对人类的威胁()。6.蛋白质工程()。考点一基因工程的概念和基本工具重要程度：1 基因工程的概念方法在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法原理对生物的基因进行改造和重新组成操作水平基因水平过程包括基因的分离、体外重组转移以及在受体细胞内的复制和表达等目的获得人类需要的基因产物2 基因工程的工具酶与载体(1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用结果限制性核酸内切酶识别和切割DNA分子内一小段特定核苷酸序列把DNA分子切割成不同的片段，产生黏性末端或平口末端DNA连接酶将具有黏性末端的2个DNA片段连接在一起形成重组DNA分子(2)载体运载工具功能：将外源基因导入受体细胞，并使其在受体细胞中稳定遗传和表达。种类：质粒、噬菌体以及一些动植物病毒。质粒：本质是细菌细胞中一种小型环状DNA分子。1 下图为限制性核酸内切酶和DNA连接酶的关系，据图回答：(1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位相同吗？相同。(2)DNA连接酶起作用时是否需要模板？不需要。2 探究载体所具条件的意义条件意义稳定并能自我复制目的基因稳定存在且数量可扩大有一个至多个限制性核酸内切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分子的鉴定和选择易错警示巧辨基因工程操作基本工具的8个易错点(1)限制性核酸内切酶是一类酶，而不是一种酶。(2)限制性核酸内切酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。(3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制性核酸内切酶，目的是产生相同的黏性末端。(4)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。(5)不同DNA分子用同一种限制性核酸内切酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制性核酸内切酶切割，产生的黏性末端一般不相同。(6)限制性核酸内切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。(7)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。(8)基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。1 已知一双链DNA分子，用限制性核酸内切酶切割得到长度为120 kb(kb：千碱基对)片段；用限制性核酸内切酶切割得到40 kb和80 kb两个片段；同时用限制性核酸内切酶和限制性核酸内切酶切割时，得到10 kb、80 kb和30 kb 3个片段。据此分析该双链DNA分子结构及酶切位点情况为()答案D解析根据题意，该DNA用限制性核酸内切酶切割后长度不变，故为环状DNA，根据两酶的作用特点，可知酶切图谱为D。2 如图所示为部分双链DNA片段，下列有关基因工程中工具酶功能的叙述，错误的是()A切断a处的酶为限制性核酸内切酶B连接a处的酶为DNA连接酶C切断b处的酶为DNA解旋酶D连接b处的酶为RNA聚合酶答案D解析限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子，通常形成黏性末端，即能切割DNA链外侧的磷酸二酯键(图中的a处)，内侧碱基对之间的氢键(b处)可通过DNA解旋酶水解。DNA连接酶将切断的磷酸二酯键进行连接，即图中的a处。RNA聚合酶的作用是催化DNA的转录。与DNA有关的酶的比较作用底物作用部位形成产物限制性核酸内切酶DNA分子磷酸二酯键黏性末端或平口末端DNA连接酶DNA片段磷酸二酯键重组DNA分子DNA聚合酶脱氧核苷酸磷酸二酯键子代DNADNA解旋酶DNA分子碱基对间的氢键形成脱氧核苷酸单链DNA(水解)酶DNA分子磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸考点二基因工程的操作与应用重要程度：操作步骤：1获取目的基因。2制备重组DNA分子。3转化受体细胞。4筛选出获得目的基因的受体细胞。5培养受体细胞并实现目的基因功能表达。1观察基因工程的操作过程，分析每一步骤的操作程序(1) 获取目的基因 (2) 制备重组DNA分子 组成(3) 转化受体细胞 方法(4) 筛选重组细胞 (5)2探究目的基因导入不同受体细胞的过程生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌介导转化技术显微注射技术感受态细胞法受体细胞体细胞或受精卵受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞染色体的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DNA分子与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子3探究基因治疗与基因诊断的不同点原理操作过程进展基因治疗基因表达利用正常基因置换或弥补缺陷基因，以表达出正常性状来治疗临床实验基因诊断碱基互补配对采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体等临床应用易错警示规避与基因工程操作有关的7个失分点(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步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。(3)原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。(4)转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。(5)一般情况下，用同一种限制性核酸内切酶切割质粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制性核酸内切酶分别切割质粒和目的基因，这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。(6)不熟悉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。(7)还应注意的问题有：基因表达载体中，启动子(DNA片段)起始密码子(RNA)；终止子(DNA片段)终止密码子(RNA)。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 天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是()A提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因BB利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞答案A解析如果所需要的目的基因的序列是完全未知的，往往就需要构建基因文库，然后从基因文库中获取目的基因，而在基因序列已知的情况下，获取目的基因通常用逆转录法或利用化学方法直接人工合成，因此，A项正确、B项错误；将目的基因与质粒连接的酶是DNA连接酶，而非DNA聚合酶，C项错误；目的基因必须与载体结合后导入受体细胞才能够自我复制和表达，且导入植物细胞常用的载体是农杆菌，而不是大肠杆菌，D项错误。2 许多大肠杆菌的质粒上含有lacZ基因，其编码的产物半乳糖苷酶在Xgal和IPTG存在的条件下，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，否则菌落呈现白色。基因工程中常利用该原理从导入质粒的受体细胞中筛选出真正导入重组质粒的细胞，过程如图所示。请据图回答下列问题：(1)基因工程中，构建基因表达载体的目的是_。(2)限制性核酸内切酶EcoR的识别序列和切割位点是GAATTC，Sma的识别序列和切割位点是CCCGGG。图中目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接相应的末端，连接的末端序列是_，连接过程中需要的基本工具是_。(3)转化过程中，大肠杆菌应先用_处理，使其处于能吸收周围DNA的状态。(4)菌落颜色为白色的是_，原因是_。(5)菌落中的目的基因是否表达，可采用的检测办法是_。答案(1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，能遗传给后代，并表达和发挥作用(2)TTAADNA连接酶(3)Ca2(4)菌落lacZ标记基因区插入外源基因后被破坏，不能表达出半乳糖苷酶，故菌落为白色(5)免疫化学检测法解析(1)基因工程中，构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，能遗传给后代，并表达和发挥作用。(2)根据限制性核酸内切酶EcoR和Sam的识别序列、切割位点和图解判断，图中目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接相应的末端，连接的末端序列是TTAA，连接过程中需要的基本工具是DNA连接酶。(3)转化过程中，大肠杆菌应先用Ca2处理，使其处于能吸收周围DNA的状态。(4)由于lacZ标记基因区插入外源基因后被破坏，不能表达出半乳糖苷酶，故菌落为白色菌落。(5)可采用免疫化学检测的办法检测菌落中的目的基因是否表达。考点三转基因生物的安全性与生物武器重要程度：1 关注转基因生物的安全性(1)食用安全问题长期食用某种转基因食品是否会导致某种“毒素”在人体内积累。(2)环境安全问题转基因植物的扩散对生物多样性有无影响。导入的目的基因是否会扩散漂移到其他物种体内而导致自然界的混乱。若大面积种植转基因植物，其残体分解物、根际分泌物等是否会对生态与环境造成大规模的负面效应等。2 转基因生物安全性的保障措施(1)保障公众对所购食品是否来源于转基因生物拥有知情权。(2)国家应建立相应的评估及预警机制。3 生物武器的危害性(1)所用微生物种类细胞：霍乱弧菌、炭疽杆菌等。病毒：埃博拉病毒、天花病毒等。(2)被用作生物武器的方法将致病基因插入不致病的微生物体内。将抗普通疫苗或药物的基因插入致病细菌或病毒中。用于研制针对某一特定种群的生物武器。1 转基因生物存在安全性问题的原因(1)目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。(2)目的基因往往是异种生物的基因。(3)外源基因插入宿主细胞基因组的部位往往是随机的。2 理性看待转基因生物(1)转基因生物的优缺点优点缺点解决粮食短缺问题；可能出现新的过敏原或重组形成新病毒；大大减少农药的使用量，减少环境污染；可能产生抗除草剂的杂草；增加食物营养，提高附加值；可能使疾病的传播跨越物种障碍；增加食物种类，提升食物品质；可能会损害生物多样性；提高生产效率，带动相关产业发展可能会对人类生活环境造成二次污染(2)对待转基因生物的正确态度对转基因生物出现激烈的伦理方面的争论是正常的，关键是社会应有正确的舆论导向，从而促进科学技术的发展。国家对转基因技术要制定符合本国利益的政策和法规。在转基因生物或其产品研究过程中，科学家要自觉遵守科学研究道德。3 生物武器的特点(1)致病力强、传染性大。(2)污染面广、危害时间长。直接喷洒的生物气溶胶，可随风飘到较远的地区，杀伤范围可达数百至数千平方千米，且存活时间长，不易被发现。(3)难以防治。(4)具有一定的潜伏期。(5)受自然条件影响大。4 局限性(1)生物武器主要指病原微生物，它们的生存、繁殖、死亡易受环境条件的影响。(2)受地形、方向等多种条件的影响。(3)使用不易控制，使用不当可危害本方安全。1 如今，从土豆、草莓到西红柿，各种各样的转基因产品已经潜入寻常百姓家，有资料显示，我国餐桌上有50%以上的大豆色拉油属于转基因食品。然而近年来，有关转基因食品是否影响健康的争论不绝于耳。例如，美国康奈尔大学Losey等人将转Bt基因(苏云金杆菌杀虫晶体蛋白基因)玉米花粉撒在苦芭菜上，喂食黑脉金斑蝶，4天后死亡率达44%，而对照组无一死亡，研究者认为该转基因玉米对生物有毒。(1)据报道，转基因作物大面积种植已达7年，食用转基因食品的人群至少已有10亿之多，至今没有转基因食品是不安全的任何实例。转基因食品是安全的，试分析原因：_。(2)自1983年转基因作物在美国问世以来，用生物技术改造农产品的研究与应用进展飞快。试问：转基因产品到底有什么优势？ _。(3)有人认为转基因生物会造成基因污染，危害生态系统的稳定性。你是怎样理解的？_。答案(1)转基因食品被煮熟之后，细胞就被破坏了，进入人肠胃系统后，基因被消化成小分子物质而失去遗传作用；我们所吃的非转基因改良谷物是长期人工选择的结果，人们食用后并未有不适和影响健康；转基因食品仅是农作物品种中加入一两个对人类无害的已知性状的基因等(2)可缩短育种时间；可定向改造生物的性状；可提高粮食产量，解决粮食问题(3)转基因生物中所含的外源基因可能会通过杂交在环境中传递，可能会由此产生超级杂草、超级害虫以及其他超级生物等，使得生物多样性受到破坏等解析(1)转基因食品绝大多数是安全的，人们从食物中获得的是可以吸收的小分子物质，这些物质在不同生物体内多数是相同的，对人类无害；转基因食品只是增加了少量对人类无害的基因，产生了特定蛋白质，不会从根本上改变生物的性质。(2)利用转基因技术，可以按照人们的意愿定向地改造生物的性状，所以对人们来说，有很大的好处。(3)由于转基因技术还不是很成熟，需要特别控制其副作用。2 下列哪种生物不能作为生物武器()A伤寒杆菌 B炭疽杆菌 C乳酸菌 D天花病毒答案C解析生物武器必须是能致病的病菌、病毒或生化毒剂等。乳酸菌是一种非致病菌，因此不能作为生物武器。生物武器的种类包括致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等。考点四蛋白质工程重要程度：1 蛋白质工程概念(1)利用技术：物理化学、生物化学等。(2)改造对象：基因。(3)方法：计算机辅助设计、基因定点诱变、重组DNA技术。(4)目的：定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质。(5)关键技术：基因工程。2 类型(1)大改：设计并制造出自然界中不存在的全新蛋白质。(2)中改：在蛋白质分子中替代某一肽段或一个特定的结构域。(3)小改：改造蛋白质分子中某活性部位的1个或几个氨基酸残基。3 基本原理示意图4 应用(1)改造酶的结构，提高酶的热稳定性。(2)生物工程制药。(3)疾病诊断。基因工程与蛋白质工程的比较项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质的功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测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制备重组DNA分子转化受体细胞筛选重组细胞实现功能表达实质定向改造或生产人类所需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生产自然界中不存在的蛋白质一般是生产自然界中已有的蛋白质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，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，都必须通过基因修饰或基因合成实现1 干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子中的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可以在70 条件下保存半年，给广大患者带来了福音。(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产_的蛋白质，不一定符合_的需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过_或_，对现有蛋白质进行_，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的_结构。(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？_。原因是：_。答案(1)结构分析结构预测与设计基因工程蛋白质纯化功能分析(2)自然界已存在人类生产和生活基因修饰基因合成改造(3)空间(或高级)(4)应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造首先，任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是改造了蛋白质，并且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传给下一代。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传；其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多解析(1)蛋白质工程的基本流程为：根据预期的蛋白质功能，设计出预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，合成相对应的脱氧核苷酸序列。(2)蛋白质工程的实质是通过对基因改造或基因合成，制造自然界不存在的、符合人们生产和生活需要的蛋白质。(3)蛋白质的空间结构十分复杂，很难根据预期功能来预测出空间结构。(4)基因控制蛋白质的合成，对基因的改造相当于间接改造了蛋白质。高考模拟提能训练高考题组1 (xx江苏卷，22)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起超敏反应，为了克服这个缺陷，可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙述正确的是(多选)()A设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列B用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列CPCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶D一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞答案BD解析扩增后的目的基因需要与表达载体连接，这将涉及相关限制性核酸内切酶识别的序列，故设计引物时应考虑相关的碱基序列，A错误；PCR过程中，通过引物与模板链配对连接后，按照碱基互补配对原则进行延伸，故不必知道目的基因的全部序列，B正确；PCR体系中添加的是耐高温的DNA聚合酶，C错误；受体细胞的选择应适合目的基因的表达，如制备分泌蛋白的最佳受体是真核细胞，D正确。2 (xx广东卷，3)从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是()A合成编码目的肽的DNA片段B构建含目的肽DNA片段的表达载体C依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽答案C解析由题可知，多肽P1为抗菌性强和溶血性也强的多肽，但是要设计出抗菌性强但溶血性弱的多肽，即在P1的基础之上设计出自然界原本不存在的蛋白质，应用蛋白质工程，首先应依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽，即答案为C。3 (xx海南卷，31)回答下列有关基因工程的问题：(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制性核酸内切酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生_末端。若要在限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生_(相同、不同)黏性末端的限制性核酸内切酶。(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用_处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为_。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成_，常用抗原抗体杂交技术。(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的_中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的_上。答案(1)平口相同(2)驱动胰岛素基因转录出mRNACaCl2溶液(或Ca2)分子杂交技术蛋白质(3)TDNA染色体DNA解析(1)DNA分子经限制性核酸内切酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平口末端。当限制性核酸内切酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA切开时，产生的是黏性末端。而当限制性核酸内切酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平口末端。要使目的基因和质粒直接进行连接，应使用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒，使二者产生相同黏性末端。(2)一个基因表达载体的组成，除含有目的基因外，还必须有启动子、终止子和标记基因。启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶识别和结合部位，可以驱动目的基因转录出mRNA。在用表达载体转化大肠杆菌时，为便于表达载体进入，常用CaCl2溶液处理大肠杆菌。要检测目的基因是否转录出对应的mRNA，可采用分子杂交技术，即用目的基因片段作探针，与mRNA杂交，如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mRNA。(3)运用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，要先将目的基因插入农杆菌Ti质粒的TDNA中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入到植物细胞的染色体DNA上。模拟题组4 将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是()A每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子答案C解析大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶，说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至少含有一个或多个酶切位点，所以作为载体的质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点，B项正确；作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分，但并不是每个酶切位点都至少插入一个ada，C项错误；由于这些目的基因成功表达，所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，D项正确。5 现代生物技术并不是各自独立的，而是相互联系、相互渗透的。下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图，请分析回答下列问题：(1)该生产流程中应用到的现代生物技术有_、_(写出其中两种)。(2)图中A、B分别表示_、_。(3)为提高培育成功率，进行过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行_检测，对受体动物的处理是用_进行同期发情处理。(4)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_。答案(1)蛋白质工程基因工程胚胎移植技术(任写两种)(2)推测应有的氨基酸序列基因表达载体(3)DNA(核酸)分子杂交促性腺激素(4)改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作)解析(1)由图分析知该生产流程中应用到的现代生物技术有蛋白质工程、基因工程、胚胎移植技术等。(2)图中A、B分别表示推测应有的氨基酸序列、基因表达载体。(3)为提高培育成功率，进行过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行DNA分子杂交，对受体动物的处理是用促性腺激素进行同期发情处理。(4)由于改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作)，因此蛋白质工程中，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。1 若要利用某目的基因(见图甲)和P1噬菌体载体(见图乙)构建重组DNA(见图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是Bgl(AGATCT)、EcoR(GAATTC)和Sau3A(GATC)。下列分析合理的是()A用EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体B用Bgl和EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体C用Bgl和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体D用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体答案D解析解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体，构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同。2 如图表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤。以下说法错误的是()A利用含有四环素的培养基可将含的细菌筛选出来B是农杆菌，通过步骤将目的基因导入植株细胞C可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多种蛋白质D过程的完成需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶的参与答案C解析是一个mRNA分子，可与多个核糖体结合形成多聚核糖体，由于翻译的模板是同一个mRNA分子，故翻译出的是同一种蛋白质。3 利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素原。下列相关叙述中，正确的是()A人和大肠杆菌在合成胰岛素原时，转录和翻译的场所是相同的BDNA连接酶能催化磷酸与脱氧核糖之间形成化学键C通过检测发现大肠杆菌中没有胰岛素原产生，则可判断重组质粒未导入受体菌D人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原有较高的生物活性答案B解析人细胞内转录的主要场所是细胞核，翻译的场所是核糖体，大肠杆菌的转录和翻译都发生在细胞质中。磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键可由DNA连接酶催化形成。大肠杆菌中没有胰岛素原产生的原因可能是基因表达受阻或含目的基因的重组质粒未导入受体细胞。胰岛素原需经过内质网和高尔基体的加工后才能形成胰岛素，胰岛素具有较高的生物活性。4 如图是从酵母菌中获取某植物需要的某种酶的基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：(1)图中cDNA文库_基因组文库(大于、等于、小于)。(2)过程提取的DNA需要_的切割，B过程是_过程。(3)为在短时间内大量获得目的基因，可用的技术是_，其原理是_。(4)目的基因获取之后，需要进行_，其组成必须有_及标记基因等，此步骤是基因工程的核心。(5)将该目的基因导入某双子叶植物细胞，常采用的方法是_，其能否在此植物体内稳定遗传的关键是_，可以用_技术进行检测。答案(1)小于(2)限制性核酸内切酶逆转录(3)PCR技术DNA双链复制(4)基因表达载体的构建启动子、终止子、目的基因(复制原点可不答)(5)农杆菌介导转化技术目的基因是否整合到植物细胞的染色体上核酸杂交解析(1)基因组文库是指将某生物的全部基因组DNA切割成一定长度的DNA片段克隆到某种载体上形成的集合；cDNA文库是由mRNA经逆转录形成的基因组成的，由于基因的选择性表达，cDNA文库小于基因组文库。(2)从供体细胞的DNA中获取目的基因，首先应用限制性核酸内切酶将目的基因从其所在的DNA分子上切割下来；B过程是以mRNA为模板合成DNA的过程，应为逆转录过程。(3)PCR技术是一种体外扩增DNA的方法，其原理为DNA双链复制，能将得到的目的基因在细胞外大量扩增。(4)基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子和终止子等，其构建是基因工程的核心。(5)将目的基因导入某双子叶植物细胞常采用的方法是农杆菌介导转化技术，目的基因只有整合到植物细胞的染色体上才能在植物体内稳定遗传，可通过核酸杂交的方法对目的基因是否整合到染色体上进行检测。5 根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有_和_。(2)质粒载体用EcoR切割后产生的片段如下：AATTCG GCTTAA为使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核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。(3)逆转录作用的模板是_，产物是_。若要在体外获得大量逆转录产物，常采用_技术。(4)基因工程中除质粒外，_和_也可作为载体。(5)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_。答案(1)黏性末端平口末端(2)切割产生的DNA片段末端与EcoR切割产生的相同(3)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(4)噬菌体动植物病毒(5)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱解析限制性核酸内切酶切割DNA分子形成的末端通常有两种，即黏性末端和平口末端。为使载体和目的基因连接，二者必须具有相同的黏性末端，因而当使用除EcoR之外的其他酶进行切割时，应该产生相同的黏性末端。逆转录是由RNA形成DNA的过程，获得大量逆转录产物时常用PCR扩增技术。基因工程常用的载体是质粒，除此以外，噬菌体和动植物病毒也可作为载体。如果用大肠杆菌作为受体细胞，必须用钙离子处理，使其处于感受态(此状态吸收外源DNA的能力增强)。6 肺细胞中的let7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1。请回答：(1)进行过程时，需用_酶切开载体以插入let7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let7基因转录，该部位称为_。(2)进行过程时，需用_酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。(3)研究发现，let7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。据图分析，可从细胞中提取_进行核酸分子杂交，以直接检测let7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中_(RAS mRNA/RAS蛋白)含量减少引起的。答案(1)限制性核酸内切启动子(2)胰蛋白(3)RNARAS蛋白解析(1)过程表示基因工程操作步骤中基因表达载体的构建，在该过程中需要用限制性核酸内切酶对载体进行切割，以便于目的基因的插入；启动子是一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶识别和结合的位点，RNA聚合酶结合到该位点，可驱动转录过程。(2)过程表示动物细胞培养，培养过程中出现接触抑制现象后，可以用胰蛋白酶处理，使之分散成单个细胞，随后分装到新的培养瓶中进行传代培养。(3)判断目的基因是否在受体细胞中转录，可用核酸分子杂交技术来检测，从细胞中提取mRNA和用放射性同位素或者荧光标记的目的基因单链DNA片段进行杂交。根据题中信息“肺细胞中的let7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌”知，导入let7基因后，肺癌细胞的增殖受到抑制；据图2可知，let7基因影响RAS基因表达的机理是：let7基因转录产物miRNA与RAS基因转录产物RAS mRNA结合，使RAS基因翻译受到抑制，引起细胞中的RAS蛋白含量减少，进而导致癌细胞增殖受到抑制。7 图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列。图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp 、BamH 、Mbo 、Sma 4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下列问题：(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由_连接。(2)若用限制性核酸内切酶Sma 完全切割图1中DNA片段，产生的末端是_末端，其产物长度为_。(3)若图1中虚线方框内的碱基对被TA碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制性核酸内切酶Sma 完全切割，产物中共有_种不同长度的DNA片段。(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制性核酸内切酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制性核酸内切酶是_。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加_的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是_。答案(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖(2)平口537 bp、790 bp、661 bp(3)4(4)BamH 抗生素B同种限制性核酸内切酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接解析(1)一条脱氧核苷酸链中相邻的两个碱基之间是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连的，要注意与两条脱氧核苷酸链的相邻碱基之间通过氢键相连进行区分。(2)从Sma的识别序列和切点可见，其切割后产生的是平口末端，图1中DNA片段有Sma 的两个识别序列，故切割后产生的产物长度为537(5343)bp、790(79633)bp和661(6583)bp三种。(3)图示方框内发生碱基对的替换后，形成的d基因失去了1个Sma 的识别序列，故D基因、d基因用Sma 完全切割后产物中除原有的3种长度的DNA片段外，还增加一种537790 bp的DNA片段。(4)目的基因的两端都有BamH 的识别序列，质粒的启动子后抗生素A抗性基因上也有BamH 的识别序列，故应选用的限制性核酸内切酶是BamH ，此时抗生素B抗性基因作为标记基因，故筛选时培养基中要添加抗生素B。若重组质粒已导入了受体细胞却不能表达，很可能是因为用同种限制性核酸内切酶切割后，目的基因和质粒有两种连接方式，导入受体细胞的重组质粒可能是目的基因和质粒反向连接形成的。8 我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。如图为培育转基因水稻过程示意图，请回答：(1)在上述工程中，铁结合蛋白基因称为_，获取该基因后常用_技术进行扩增。(2)构建重组Ti质粒时，通常要用同种限制性核酸内切酶分别切割_和_。将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用_处理农杆菌，使重组Ti质粒易于导入。(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得_；培养基3与培养基2的区别是_。(4)检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻_。答案(1)目的基因PCR(2)含目的基因的DNA片段质粒CaCl2(3)含有重组质粒的愈伤组织生长素和细胞分裂素的浓度比例不同(4)种子中铁含量解析本题中培育转基因水稻的目的是获得铁含量比普通大米高的大米，因此目的基因为铁结合蛋白基因，要大量获得一般采用PCR技术进行扩增。构建重组质粒要用同种限制性核酸内切酶切割含目的基因的DNA片段和质粒。将外植体培养成试管苗的过程要用到不同的培养基，各培养基最明显的差别在于所添加激素的比例不同。