2019高考生物一轮总复习 现代生物科技专题 第1讲 基因工程课件 新人教版选修3.ppt

选修三现代生物科技专题 选考内容 第一讲基因工程 1 基因工程的概念理解 1 供体 提供 2 操作环境 3 操作水平 4 原理 5 受体 表达目的基因 6 本质 性状在 体内表达 考点一基因工程的操作工具 目的基因 体外 分子水平 基因重组 受体 7 优点 与杂交育种相比 克服了 的障碍 与诱变育种相比 改造生物遗传性状 2 DNA重组技术的基本工具 1 限制性核酸内切酶 简称 来源 主要是从 生物中分离纯化出来的 作用 识别特定的 并切开相应两个核苷酸之间的 结果 产生 或平末端 远缘杂交不亲和 定向 限制酶 原核 核苷酸序列 磷酸二酯键 黏性末端 2 DNA连接酶 种类 大肠杆菌 黏性末端 黏性末端和平末端 磷酸二酯键 两段DNA片段 质粒 限制酶切割位点 标记基因 判断下列说法的正误 1 限制酶只能用于切割目的基因 2 DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来 3 E coliDNA连接酶既可连接平末端 又可连接黏性末端 4 质粒是小型环状DNA分子 是基因工程常用的载体 5 载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中 使之稳定存在并表达 6 切割质粒的限制酶均能特异性地识别6个核苷酸序列 如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化 则图中依次表示限制性核酸内切酶 DNA聚合酶 DNA连接酶 解旋酶作用的正确顺序如何 提示 限制性核酸内切酶能将DNA分子切割为DNA片段 符合图中 DNA聚合酶在DNA复制过程中将脱氧核苷酸连接成DNA链 符合图中 DNA连接酶能连接不同的DNA片段 符合图中 解旋酶能打开DNA双链形成DNA单链 符合图中 故正确顺序应为 1 基因工程的理论基础 2 基因工程的工具酶 1 几种酶的比较 2 限制酶与DNA连接酶的关系 2 为使目的基因与载体形成相同的DNA片段末端连接 通常使用同一种限制酶将二者切割 但如果不同的限制酶切割DNA分子所产生的末端也存在互补关系时 则两末端也可连接 3 限制酶不切割自身DNA的原因是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 4 限制酶是一类酶 而不是一种酶 5 DNA连接酶起作用时 不需要模板 3 载体 1 载体种类 质粒 噬菌体的衍生物 动植物病毒 最常用的载体是质粒 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 3 作为载体的条件 高考警示 1 与膜载体的区别 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 并利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制 膜载体是蛋白质 与细胞膜的通透性有关 2 载体上标记基因的标记原理 载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因 目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力 当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后 抗性基因在受体细胞内表达 使受体细胞能够抵抗相应抗生素 所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞 原理如下图所示 A A 质粒用限制酶 切割 目的基因用限制酶 切割B 目的基因和质粒均用限制酶 切割C 质粒用限制酶 切割 目的基因用限制酶 切割D 目的基因和质粒均用限制酶 切割 解析 由图可知 限制酶 能识别限制酶 的识别序列 限制酶 不能识别限制酶 的识别序列 要将目的基因从该DNA链中提取出来 需要在目的基因左右切开 所以要用限制酶 质粒不能用限制酶 否则会将两个标记基因都给切开 确定限制酶种类的两种方法 1 根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类 应选择切点位于目的基因两端的限制酶 如图甲可选择Pst 不能选择切点位于目的基因内部的限制酶 如图甲不能选择Sma 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点 技巧点拨 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相一致 以确保具有相同的黏性末端 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 变式训练 D 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 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 1 基因工程的基本操作程序 1 目的基因的获取 目的基因 主要是指编码蛋白质的 获取方法 a 直接分离法 从自然界已有的物种中分离 如从基因组文库或 中获取 考点二基因工程的操作过程与应用 基因 部分基因文库 b 人工合成 如果基因比较小 核苷酸序列又已知 可以通过 用化学方法直接人工合成 以RNA为模板 在 的作用下人工合成 扩增目的基因 利用 扩增目的基因 2 基因表达载体的构建 基因工程的核心 基因表达载体的组成 启动子 终止子 a 启动子 位置 位于 作用 是RNA聚合酶识别和结合的部位 驱动基因 最终获得所需要的蛋白质 DNA合成仪 逆转录酶 PCR技术 目的基因 标记基因 基因的首端 转录出mRNA b 终止子 位置 位于基因的尾端 作用 使 在所需要的地方停止下来 构建目的a 使目的基因在 中稳定存在 并且可以遗传给下一代 b 使 能够表达和发挥作用 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 的过程 转录 受体细胞 目的基因 稳定和表达 常用方法 连线 4 目的基因的检测与鉴定 目的基因是否转录 抗原 抗体杂交技术 分子 目的基因是否表达 2 基因工程的应用 1 转基因植物植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力 如抗除草剂 抗虫 抗病 和抗盐碱等 以及改良 和利用植物 等方面 2 转基因动物动物基因工程在动物品种改良 建立 器官移植等方面显示了广阔的应用前景 3 基因工程药物 来源 转基因的 抗干旱 农作物的品质 生产药物 生物反应器 工程菌 成果 细胞因子 抗体 疫苗 激素等 作用 用来预防和治疗人类肿瘤 心血管疾病 各种传染病 糖尿病 类风湿等疾病 4 基因治疗 方法 把 导入病人体内 使该基因的表达产物发挥功能 效果 治疗 的最有效的手段 分类 和体外基因治疗 3 蛋白质工程 1 概念理解 基础 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 遗传病 正常基因 遗传病 体内基因治疗 操作 或基因合成 结果 改造了现有蛋白质或制造出 目的 满足人类的生产和生活的需求 2 操作过程从预期的 出发 设计预期的 推测应有的 找到相对应的 基因 基因表达 产生需要的蛋白质 基因修饰 新的蛋白质 蛋白质功能 蛋白质结构 氨基酸序列 脱氧核苷酸序列 判断下列说法的正误 1 抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达 2 应用DNA探针技术 可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达 3 将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌 获得能产生人干扰素的菌株 4 利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品 如人的血清白蛋白 这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中 5 为培育出抗除草剂的作物新品种 导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体 6 蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作 定向改变分子的结构 7 目前在抗菌性和溶血性均较强的多肽P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物 首先要做的是依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽 8 设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列 如图为抗虫棉的培育过程 请据图回答下列问题 1 该基因工程中的目的基因和载体分别是什么 一般情况下 为什么要用同一种限制酶处理目的基因和载体 2 该实例中 采用何种方法导入目的基因 为什么目的基因可以整合到染色体的DNA上 3 该实例中 检测目的基因是否表达常见的方法有哪两种 提示 1 目的基因是Bt毒蛋白基因 载体是Ti质粒 用同一种限制酶处理目的基因和载体 可以获得相同的黏性末端 便于构建基因表达载体 2 采用的方法是农杆菌转化法 由于Ti质粒上的T DNA可转移到受体细胞且能整合到受体细胞的染色体DNA上 而目的基因又插入到了T DNA上 所以目的基因可以整合到受体细胞的染色体DNA上 3 抗原 抗体杂交法 用棉叶饲喂棉铃虫 高考警示 细胞内DNA的复制与PCR扩增DNA的比较 3 将目的基因导入受体细胞 4 目的基因的检测与鉴定 2 基因工程的应用 1 乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较 2 基因治疗与基因诊断 高考警示 关于基因工程的四个注意点 1 限制酶剪切目的基因与质粒的次数不同 获取一个目的基因需限制酶剪切2次 共产生4个黏性末端或平末端 切割质粒则只需要限制酶剪切1次 因为质粒是环状DNA分子 而目的基因在DNA分子链上 2 基因工程操作过程中只有第三步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 第四步存在分子水平杂交检测 3 并非所有个体都可作为乳腺生物反应器 操作成功的应该是雌性个体 个体本身的繁殖速度较高 泌乳量 蛋白含量等都是应该考虑的因素 4 DNA复制 PCR技术与基因克隆 3 蛋白质工程与基因工程的关系 高考警示 二者都属于分子水平的操作 蛋白质工程的本质是通过改造基因进而形成自然界不存在的蛋白质 所以被形象地称为第二代基因工程 C A 将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoR 酶切 在DNA链接酶作用下 生成由两个DNA片段连接形成的产物有两种B DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来 形成一个重组质粒时形成两个磷酸二酯键C 为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化 酶切时可选用的酶是EcoR 和BamH D 能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞 解析 DNA连接酶只能将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来 因此将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoR 酶切 在DNA连接酶作用下 生成由两个DNA片段之间连接形成的产物有3种 即质粒与质粒连接 目的基因与目的基因连接 目的基因与质粒连接 A错误 DNA连接酶的作用是将酶切后得到的具有相同末端的DNA片段连接起来 形成一个重组质粒时形成4个磷酸二酯键 B错误 EcoR 和BamH 切割形成的黏性末端不同 而DNA连接酶只能将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来 因此为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化 酶切时可选用的酶是EcoR 和BamH C正确 导入普通质粒的大肠杆菌和导入重组质粒的大肠杆菌都能在含青霉素的培养基中生长 因此能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞不一定含有目的基因 D错误 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 下图为培育转基因水稻过程示意图 请回答下列问题 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 目的基因 PCR 含目的基因的DNA片段 质粒 CaCl2 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 种子中铁的含量 解析 本题中培育转基因水稻的目的是培育出铁含量比普通大米高的水稻 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一种限制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 培养基最明显的差别在于所添加激素的种类和比例的不同 培育转基因水稻的目的是获得铁含量较高的大米 因此检测时应看转基因水稻种子中铁的含量 解答有关基因工程基本操作程序的 四步曲 一要分辨限制酶的种类及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 但两种限制酶切割后产生的黏性末端中碱基要互补配对 二要找出标记基因 目的基因及其插入位点 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标记基因之外 技巧点拨 三要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 插入后一般不破坏标记基因 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 四要理清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 如果有两种抗生素基因 还需确定用哪一种抗生素来判断 变式训练 A A 该技术的核心内容是构建基因表达载体B 目的基因在抗虫棉中的遗传要遵循基因的分离定律C 图中I常直接从大肠杆菌中获取D 剔除培育成功的抗虫棉体内的四环素抗性基因会影响抗虫基因的表达 解析 基因工程的核心技术是基因表达载体的构建 A正确 抗虫基因如果整合到棉花细胞细胞质的DNA上 其遗传不遵循基因的分离定律 B错误 常见的载体有质粒 动植物病毒和 噬菌体的衍生物 C错误 基因的表达具有独立性 剔除抗虫棉体内的四环素抗性基因不影响抗虫基因的表达 D错误 4 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X gal和IPTG存在下 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 过程如下图所示 请据图回答 1 基因工程中 构建基因表达载体的目的是 2 限制酶EcoR 的识别序列和切割位点是 G AATTC Sma 的识别序列和切割位点是 CCC GGG 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 可采用的检测方法是 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 抗原 抗体杂交 TTAA DNA连接酶 Ca2 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 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 根据限制酶EcoR 和Sma 的识别序列和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 可采用抗原 抗体杂交的方法检测菌落 中的目的基因是否表达 1 提取原理 DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中 不同 在NaCl溶液浓度为 时 DNA的溶解度最小 DNA不溶于 但是细胞中某些蛋白质则溶于酒精 2 具体步骤 1 选取实验材料 选取富含 的组织 如鸡血细胞 菜花等 2 破碎细胞 如用鸡血细胞就置于清水中使之 并用玻璃棒 搅拌 过滤取滤液 考点三DNA的粗提取与鉴定 溶解度 0 14mol L 酒精 DNA 释放DNA 吸水涨破 单向 NaCl溶液 DNA 冷酒精 二苯胺 蓝色 判断下列说法的正误 1 用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质 2 提取DNA时 如果没有鸡血材料 可用猪血代替 3 在DNA的粗提取与鉴定实验中 用菜花替代鸡血作为实验材料 其实验操作步骤相同 4 洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度 5 将制备的含有DNA的滤液加入60 75 的恒温水浴箱中保温10 15min 可以将DNA析出 6 实验中两次使用蒸馏水的目的不同 7 在DNA的粗提取与鉴定实验中 将丝状物溶解在2mol LNaCl溶液中 加入二苯胺试剂即呈蓝色 下图为 DNA 粗提取和鉴定 实验的相关操作 请仔细观察并分析 操作的目的分别是什么 是使鸡血细胞吸水涨破释放出核物质 是析出DNA 去除溶于酒精的杂质 是使DNA溶解在2mol LNaCl溶液中 是稀释NaCl溶液使其浓度接近0 14mol l 去除溶于低浓度NaCl溶液的 杂质 1 DNA与蛋白质在不同NaCl溶液中溶解度不同 2 比较细胞内DNA复制与体外DNA扩增 PCR 第二步 先向6只小烧杯中分别注入10mL滤液 再加入20mL体积分数为95 的冷酒精溶液 然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌 使絮状物缠绕在玻璃棒上 第三步 取6支试管 分别加入等量的2mol LNaCl溶液溶解上述絮状物 DNA检测 在上述试管中各加入4mL二苯胺试剂 混合均匀后 置于沸水中加热5min 待试管冷却后比较溶液的颜色深浅 结果如下表 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 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 探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量 的影响 DNA断裂 等质量的不同实验材料 在相同的保存温度下 从蒜黄提取的 DNA量最多 针对结论1 请提出合理的解释 4 氯仿密度大于水 能使蛋白质变性沉淀 与水和DNA均不相溶 且对DNA影响极小 为了进一步提高DNA纯度 依据氯仿的特性 在DNA粗提取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 题目给出了多种实验材料 以探究不同保存温度对DNA提取量的不同影响 因此该实验名称可为 探究不同实验材料和不同保存温度对DNA提取量的影响 低温抑制了相关酶的活性 DNA降解速度慢 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 2 在提取DNA时 玻璃棒沿一个方向缓慢搅拌 为了有效提取DNA 防止DNA分子断裂 3 由表格可见 花菜 辣椒 蒜黄三种不同的实验材料在20 时 DNA提取量表现为蒜黄多于花菜 花菜多于辣椒 在 20 结果相同 等质量的不同实验材料 在同一温度下DNA提取量不同 或从蒜黄提取的DNA量最多 低温下由于DNA水解酶的活性减弱 导致DNA降解速度慢 从而DNA提取量相对较高 4 由于氯仿可使蛋白质变性沉淀 而与DNA 水不相溶 对DNA结构无影响 因此可将第三步获得的滤液与等量氯仿混合 静置一段时间 蛋白质变性沉淀 而DNA溶解于上清液中 从而可吸取上清液 从上清液中提取DNA DNA的粗提取与鉴定实验中的 2 3 4 技巧点拨 5 实验中对DNA进行鉴定时 做如下操作 变式训练 溶液不变蓝色 溶液逐渐变蓝色 DNA在沸水浴的情况下遇二苯胺会被染成蓝色 1 根据上图 完成表格空白处的实验内容 2 对于B试管 完成1 2 3的操作后溶液颜色如何变化 3 在沸水浴中加热的目的是 同时说明DNA对高温有较强的 4 A试管在实验中的作用是 5 B试管中溶液颜色的变化程度主要与 有关 溶液颜色基本不变 加快颜色反应速度 耐受性 对照 加入试管中的DNA 丝状物 的多少 解析 A B两试管形成对照 B试管中含DNA丝状物 A试管中不含 起对照作用 其他条件均完全相同 本实验强调反应条件是沸水浴加热5min 这样可加快颜色反应的速度 观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后 课末总结 思维导图 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 探究高考 明确考向 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 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 噬菌体 噬菌体的宿主是细菌 而不是家蚕 繁殖快 容易培养 蛋白A的抗体 DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 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 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 嫩叶组织细胞易破碎 防止RNA降解 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 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 目的基因无复制原点 目的基因无表达所需启动子 磷酸二酯键 目的基因的转录或翻译异常 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 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 能自我复制 能稳定遗传 具有标记基因 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载体 其DNA复制所需的原料来自于 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 或答含有重组质粒 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 受体细胞 解析 1 质粒载体作为基因工程的工具 应具备的基本条件 具有一个或多个限制酶切位点 具有标记基因 能够在宿主细胞中复制表达等 2 在含有氨苄青霉素的培养基上 只有具有Ampr的大肠杆菌才能够生长 而Ampr位于质粒上 故未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌细胞中无Ampr 仅含有质粒载体的和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌均具有Ampr 目的基因的插入破坏了质粒载体的Tett 故含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌不能在含有四环素的平板上生长 从而与仅含有质粒载体的大肠杆菌区分 3 噬菌体是病毒 无细胞结构 无法自主合成DNA 需借助宿主细胞完成DNA复制 4 2015 全国卷 40 HIV属于逆转录病毒 是艾滋病的病原体 回答下列问题 1 用基因工程方法制备HIV的某蛋白 目的蛋白 时 可先提取HIV中的 以其作为模板 在 的作用下合成 获取该目的蛋白的基因 构建重组表达载体 随后导入受体细胞 2 从受体细胞中分离纯化出目的蛋白 该蛋白作为抗原注入机体后 刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是 该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV 检测的原理是 RNA 逆转录酶 cDNA 或DNA 抗体 抗原抗体特异性结合 3 已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见 但是在艾滋病患者中却多发 引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分 细胞 降低了患者免疫系统的防卫功能 4 人的免疫系统有 癌细胞的功能 艾滋病患者由于免疫功能缺陷 易发生恶性肿瘤 解析 1 因为HIV为逆转录病毒 所以提取HIV中的RNA 以RNA作为模板 在逆转录酶的作用下合成DNA获取该目的基因 2 目的蛋白作为抗原侵入机体后 可启动机体的体液免疫 通过浆细胞产生抗体 而此抗体可与目的蛋白抗原结合 利用上述原理可检测受试者血清中是否含有HIV 3 HIV致病的机理是HIV主要感染和破坏了患者的部分T细胞 降低了患者的体液免疫和细胞免疫 4 人的免疫系统有监控和清除癌细胞的功能 T 或T淋巴 监控和清除 5 2015 全国卷 40 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 不但保留了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 氨基酸序列 或结构 其他合理答案也可 P P1 DNA和RNA 或遗传物质 DNA RNA RNA DNA RNA 蛋白质 或转录 逆转录 翻译 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 1 蛋白质的功能与结构相关 若要改变蛋白质的功能 需要对其结构进行改造 2 确定的基因的碱基序列后 可通过对现有基因进行改造或者重新合成来获得目的基因 中心法则的内容包括遗传信息的复制 转录 逆转录和翻译 设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能 6 2015江苏卷 图1 2分别为 DNA的粗提取与鉴定 实验中部分操作步骤示意图 下列叙述不正确的是 A A 图1 2中加入蒸馏水稀释的目的相同B 图1中完成过滤之后保留滤液C 图2中完成过滤之后弃去滤液D 在图1鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质 解析 图1中加入蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破 图2中加入蒸馏水的目的是调节NaCl溶液的浓度 使DNA析出 图1中含有DNA的核物质位于滤液中 因此完成过滤后应保留滤液 图2中析出的DNA在纱布上 因此完成过滤后应弃去滤液 嫩肉粉中含有木瓜蛋白酶 能催化杂质蛋白分解