2019屆高考生物一輪復(fù)習(xí) 第十一單元 現(xiàn)代生物科技專題 第35講 基因工程及其安全性學(xué)案.doc

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第35講　基因工程及其安全性 1．基因工程的誕生(Ⅰ)　2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))(Ⅱ)　3.基因工程的應(yīng)用(Ⅱ) 4．蛋白質(zhì)工程(Ⅰ)　5.實(shí)驗(yàn)：DNA的粗提取與鑒定 　基因工程的操作工具 1．基因工程的概念理解 (1)供體：提供目的基因。 (2)操作環(huán)境：無菌。 (3)操作水平：DNA分子水平。 (4)原理：基因重組。 (5)受體：表達(dá)目的基因。 (6)本質(zhì)：性狀在受體生物體內(nèi)表達(dá)。 (7)優(yōu)點(diǎn)：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙，定向改造生物的遺傳性狀。 2．限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱：限制酶) (1)來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。 (2)作用：識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并使每條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。 (3)結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。 3．DNA連接酶 (1)功能：縫合被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 (2)不同DNA連接酶的比較[連一連] (選修3 P6“尋根問底”改編)DNA連接酶和DNA聚合酶的作用相同嗎？試簡要說明。 答案：不相同。DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段，而DNA聚合酶連接的是單個(gè)的脫氧核苷酸。　 4．載體 (1)常用載體：質(zhì)粒，其化學(xué)本質(zhì)是獨(dú)立于擬核之外的雙鏈環(huán)狀DNA分子。 (2)其他載體：λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。 (3)特點(diǎn)及意義 特點(diǎn) 意義 穩(wěn)定并能復(fù)制 目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴(kuò)大 有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn) 可攜帶多個(gè)或多種外源基因 具有特殊的標(biāo)記基因 便于重組DNA的鑒定和選擇 限制性核酸內(nèi)切酶MunⅠ和限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)分別是和。如圖表示四種質(zhì)粒和目的基因，其中箭頭所指部位為限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)，質(zhì)粒的陰影部分表示標(biāo)記基因。適于作為圖示目的基因載體的質(zhì)粒是哪一種？并指明理由。 　 答案：適合的質(zhì)粒是①。由圖可知，質(zhì)粒②上無標(biāo)記基因，不適合作為載體；質(zhì)粒③和④的標(biāo)記基因上都有限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)，使用該酶后將會(huì)導(dǎo)致標(biāo)記基因遭破壞，故均不宜選作載體。 考向1　限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶等酶的作用 1．(2016高考全國卷Ⅲ)圖(a)中的三個(gè)DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列與切割位點(diǎn)，圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點(diǎn)是唯一的)。 根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問題： (1)經(jīng)BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被________________酶切后的產(chǎn)物連接，理由是_____________________________________________。 (2)若某人利用圖(b)所示的表達(dá)載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子，如圖(c)所示。這三種重組子中，不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有____________，不能表達(dá)的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段連接起來的酶，常見的有________________和________________，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是________________。 解析：(1)由圖(a)可知，盡管BamHⅠ和Sau3AⅠ兩種限制酶的識(shí)別位點(diǎn)不相同，但兩種酶切割后產(chǎn)生的DNA片段具有相同的黏性末端，故被BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以與圖(b)中表達(dá)載體被Sau3AⅠ酶切后的產(chǎn)物連接。(2)運(yùn)載體上的啟動(dòng)子和終止子具有調(diào)控目的基因表達(dá)的作用，由于甲和丙的目的基因分別插入在啟動(dòng)子的上游和終止子的下游，故這兩個(gè)運(yùn)載體上的目的基因都不能被轉(zhuǎn)錄和翻譯。(3)常見的DNA連接酶是Ecoli DNA連接酶和T4DNA連接酶，但作用有所差別，T4DNA連接酶既能連接黏性末端，又能連接平末端，而Ecoli DNA連接酶只能連接黏性末端。 答案：(1)Sau3A Ⅰ　兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端 (2)甲和丙　甲中目的基因插入在啟動(dòng)子的上游，丙中目的基因插入在終止子的下游，二者的目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄 (3)Ecoli DNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶 考向2　載體的作用和特點(diǎn)分析 2．(2016高考全國卷Ⅰ)某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用BamHⅠ酶切后，與用BamHⅠ酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌，結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}： (1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有________________________(答出兩點(diǎn)即可)。而作為基因表達(dá)載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動(dòng)子和終止子。 (2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 并且__________________和________________________的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落，還需使用含有________的固體培養(yǎng)基。 (3)基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA復(fù)制所需的原料來自________。 解析：(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有：具有一個(gè)或多個(gè)限制酶酶切位點(diǎn)、具有標(biāo)記基因、能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制表達(dá)等。 (2)由于未被轉(zhuǎn)化的和僅含有環(huán)狀目的基因的細(xì)胞，均不含氨芐青霉素抗性基因，因而在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上都不能生長，所以是不能區(qū)分的；含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的細(xì)胞，因二者都含氨芐青霉素抗性基因，在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上都能生長，因此也是不能區(qū)分的。在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌的單菌落，還需使用含有四環(huán)素的固體培養(yǎng)基；因目的基因插入后，導(dǎo)致四環(huán)素抗性基因(Tetr)失活，含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌在該培養(yǎng)基中不能生長，而含有質(zhì)粒載體的則能正常生長。 (3)噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，其進(jìn)入細(xì)菌的DNA，利用細(xì)菌細(xì)胞中的物質(zhì)合成子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)外殼。據(jù)此推知：基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA復(fù)制所需的原料來自于受體細(xì)胞。 答案：(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因、具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)(答出兩點(diǎn)即可) (2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長　 含有質(zhì)粒載體　 含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或答含有重組質(zhì)粒)　二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長　四環(huán)素 (3)受體細(xì)胞 載體上標(biāo)記基因的標(biāo)記原理 載體上的標(biāo)記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉(zhuǎn)入的受體細(xì)胞沒有抵抗相關(guān)抗生素的能力。當(dāng)含有抗生素抗性基因的載體進(jìn)入受體細(xì)胞后，抗性基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，使受體細(xì)胞能夠抵抗相應(yīng)抗生素，所以在受體細(xì)胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以只保留轉(zhuǎn)入載體的受體細(xì)胞，原理如圖所示： 　 　基因工程的基本操作 1．目的基因的獲取 (1)目的基因：主要指編碼蛋白質(zhì)的基因，也可以是一些具調(diào)控作用的因子。 (2)方法 2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建——基因工程的核心 (1)目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。 (2)基因表達(dá)載體的組成 (3)構(gòu)建過程 3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 項(xiàng)目 植物細(xì)胞 動(dòng)物細(xì)胞 微生物細(xì)胞 常用方法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 顯微注射法 轉(zhuǎn)化法 受體細(xì)胞 體細(xì)胞或受精卵 受精卵 原核細(xì)胞 過程 將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的TDNA上→導(dǎo)入農(nóng)桿菌→侵染植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上→表達(dá) Ca2＋處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子 4.目的基因的檢測(cè)與鑒定 如圖為抗蟲棉的培育過程，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題： (1)該基因工程中的目的基因和載體分別是什么？一般情況下，為什么要用同一種限制酶處理目的基因和載體？ (2)該實(shí)例中，采用何種方法導(dǎo)入目的基因？為什么目的基因可以整合到染色體的DNA上？　 (3)該實(shí)例中，檢測(cè)目的基因是否成功表達(dá)的常見方法有哪兩種？ 答案：(1)目的基因是Bt毒蛋白基因，載體是Ti質(zhì)粒。用同一種限制酶處理目的基因和載體，可以獲得相同的黏性末端，便于構(gòu)建基因表達(dá)載體。 (2)采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。由于Ti質(zhì)粒上的TDNA可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞且能整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上，而目的基因又插入到了TDNA上，所以目的基因可以整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。 (3)抗原—抗體雜交法、用棉葉飼喂棉鈴蟲。 1．(2017高考全國卷Ⅰ)真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒有，原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡稱蛋白A)?；卮鹣铝袉栴}： (1)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用____________作為載體，其原因是 ________________________________________________________________________。 (3)若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。因?yàn)榕c家蠶相比，大腸桿菌具有________________________________________________________________________ (答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。 (4)若要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測(cè)物質(zhì)是________________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。 (5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，也可以說是基因工程的先導(dǎo)，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是________________________________________________________________________。 解析：(1)人為真核生物，從人的基因組文庫中獲取的基因A含有內(nèi)含子，基因A轉(zhuǎn)錄出的產(chǎn)物中有與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列。大腸桿菌為原核生物，沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制，因此以大腸桿菌作為受體細(xì)胞，不能切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列，無法表達(dá)出蛋白A。(2)噬菌體和動(dòng)物病毒均可作為基因工程的載體，但它們的宿主細(xì)胞不同。題中受體為家蠶，是一種昆蟲，因此，選擇昆蟲病毒作為載體；噬菌體的宿主是細(xì)菌，不適合作為該實(shí)驗(yàn)的載體。(3)大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)，因此，常作為基因工程的受體細(xì)胞。(4)常用抗原—抗體雜交的方法檢測(cè)目的基因是否表達(dá)，故能用于檢測(cè)蛋白A的物質(zhì)為蛋白A的抗體。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，S型菌的DNA轉(zhuǎn)移到了R型菌體內(nèi)，其對(duì)基因工程理論的建立提供的啟示是DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體。 答案：(1)基因A有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列不能被切除，無法表達(dá)出蛋白A (2)噬菌體　噬菌體的宿主是細(xì)菌，而不是家蠶 (3)繁殖快、容易培養(yǎng) (4)蛋白A的抗體 (5)DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體 2．農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞后，能將Ti質(zhì)粒上的TDNA插入植物基因組中。圖示為利用農(nóng)桿菌培育轉(zhuǎn)基因植物的基本流程，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題： (1)剪除Ti質(zhì)粒的某些片段、替換復(fù)制原點(diǎn)O與添加抗生素的抗性基因T的過程①中，需用多種限制酶處理，原因是________________________________________________， 需用________“縫合”雙鏈DNA片段的平末端。 (2)目的基因是指________________和一些具調(diào)控作用的因子。由過程②形成的基因表達(dá)載體中，目的基因的首端具有________識(shí)別和結(jié)合的部位。 (3)過程③常用________處理使農(nóng)桿菌成為感受態(tài)細(xì)胞?？股乜剐曰騎的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)在過程⑤⑥前，常采用________________技術(shù)檢測(cè)農(nóng)桿菌和愈傷組織細(xì)胞中是否含有目的基因。 答案：(1)不同的限制酶識(shí)別并切割不同的堿基序列　T4DNA連接酶　(2)編碼蛋白質(zhì)的基因　RNA聚合酶　(3)Ca2＋(CaCl2溶液)　用于檢測(cè)受體細(xì)胞中是否含有基因表達(dá)載體　(4)DNA分子雜交 　基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程 1．動(dòng)物基因工程與植物基因工程 (1)動(dòng)物基因工程：用于提高動(dòng)物生長速度從而提高產(chǎn)品產(chǎn)量；用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體等。 (2)植物基因工程：培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和抗逆轉(zhuǎn)基因植物；利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。 2．基因診斷與基因治療 (1)基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用基因檢測(cè)的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體。 (2)基因治療 ①概念：把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。 ②成果：將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細(xì)胞中，使淋巴細(xì)胞能產(chǎn)生腺苷酸脫氨酶，然后，再將這種淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)，從而治療復(fù)合型免疫缺陷癥。 ③ 3．蛋白質(zhì)工程 (1)概念 (2)基本流程 寫出流程圖中字母代表的含義： A．轉(zhuǎn)錄，B.翻譯，C.分子設(shè)計(jì)，D.多肽鏈，E.預(yù)期功能。 (3)結(jié)果：改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出新的蛋白質(zhì)。 (4)應(yīng)用：主要集中應(yīng)用于對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，改良生物性狀。 考向1　基因工程的應(yīng)用分析 1．(2018濟(jì)寧曲阜一中模擬)利用動(dòng)物乳腺生產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)稱為動(dòng)物乳腺反應(yīng)器技術(shù)。青島“嶗山奶山羊乳腺生物反應(yīng)器的研制”項(xiàng)目通過鑒定，該項(xiàng)目生產(chǎn)的藥用蛋白具有表達(dá)效率高、成本低、安全性高、易于分離純化的優(yōu)點(diǎn)，可產(chǎn)生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等醫(yī)藥產(chǎn)品，造福人類健康。下圖為利用生物技術(shù)獲得這一生物新品種和抗蟲棉的過程，據(jù)圖回答下列問題： (1)在基因工程中，A表示________，如果直接從蘇云金芽孢桿菌中獲得抗蟲基因，①過程使用的酶區(qū)別于其他酶的特點(diǎn)是__________________________________________，B表示________。 (2)在研究過程中，研究人員首先從相關(guān)基因組中獲取了目的基因，并采用________技術(shù)對(duì)目的基因進(jìn)行了擴(kuò)增，然后將目的基因與質(zhì)粒等載體組合形成了重組載體。在重組載體的構(gòu)建過程中需要的工具酶有__________________________________________________。 (3)基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心，一個(gè)完整的基因表達(dá)載體至少包括哪幾部分？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的過程中，在③過程中一般是采用________________法，在②過程中一般采用________________。 (5)由于轉(zhuǎn)基因表達(dá)產(chǎn)物存在于山羊的乳汁中，檢測(cè)其體內(nèi)是否出現(xiàn)藥用蛋白，在分子水平上的檢測(cè)方法及結(jié)果是什么？_____________________________________________。 解析：限制酶具有特異性，即一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并且在特定的位點(diǎn)上切割DNA分子。經(jīng)限制酶切割后露出黏性末端或平末端，而DNA連接酶則能把目的基因和運(yùn)載體連接起來構(gòu)成重組DNA。一個(gè)完整的基因表達(dá)載體至少包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因等部分。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的過程中，受體細(xì)胞若是植物細(xì)胞可以用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、花粉管通道法和基因槍法；若是動(dòng)物細(xì)胞一般用顯微注射技術(shù)。目的基因的檢測(cè)與鑒定的方法有四種，蛋白質(zhì)的鑒定一般采用抗原—抗體檢測(cè)。 答案：(1)目的基因　一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并且在特定的位點(diǎn)上切割DNA分子　重組DNA分子 (2)PCR(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))　限制酶、DNA連接酶 (3)目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因等 (4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化　顯微注射技術(shù) (5)從轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交。如果出現(xiàn)雜交帶，表明奶羊中出現(xiàn)了抗原蛋白；如果不出現(xiàn)雜交帶，表明奶羊中未出現(xiàn)抗原蛋白 考向2　蛋白質(zhì)工程的概念和過程的辨析 2．(2015高考全國卷Ⅱ)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，由305個(gè)氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}： (1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對(duì)蛋白質(zhì)的________________________進(jìn)行改造。 (2)以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得P1基因的途徑有修飾________基因或合成________基因，所獲得的基因表達(dá)時(shí)是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括__________________的復(fù)制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動(dòng)，即：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過________________和________________，進(jìn)而確定相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對(duì)蛋白質(zhì)的生物________進(jìn)行鑒定。 解析：(1)從題中所述資料可知，將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸后，該蛋白質(zhì)的功能發(fā)生了改變，此過程是通過對(duì)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的排列順序進(jìn)行改造，進(jìn)而改變了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而改變了蛋白質(zhì)的功能。(2)在蛋白質(zhì)工程中，目的基因可以以P基因序列為基礎(chǔ)，對(duì)生物體內(nèi)原有P基因進(jìn)行修飾，也可以通過人工合成法合成新的P1基因。中心法則的內(nèi)容如下圖所示： 由圖可知，中心法則的全部內(nèi)容包括：DNA以自身為模板進(jìn)行的復(fù)制，DNA通過轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后RNA通過翻譯將遺傳信息表達(dá)成蛋白質(zhì)；在某些病毒中RNA可自我復(fù)制(如煙草花葉病毒等)，在某些病毒中能以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA(如HIV)，這是對(duì)中心法則的補(bǔ)充。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)，經(jīng)過該過程得到的蛋白質(zhì)，需要對(duì)其生物功能進(jìn)行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。 答案：(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其他答案合理也可) (2)P　P1　DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯) (3)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)　推測(cè)氨基酸序列　功能 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較 項(xiàng)目 蛋白質(zhì)工程 基因工程 實(shí)質(zhì) 定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì) 定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品(基因的異體表達(dá)) 結(jié)果 生產(chǎn)自然界中沒有的蛋白質(zhì) 生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì) 聯(lián)系 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程，因?yàn)閷?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn) 　PCR技術(shù)和DNA粗提取與鑒定 1．PCR技術(shù) (1)原理：DNA雙鏈復(fù)制。 (2)條件 (3)過程 2．DNA的粗提取與鑒定 (1)實(shí)驗(yàn)原理 ①DNA與蛋白質(zhì)在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同 項(xiàng)目 溶解規(guī)律 2 mol/L NaCl溶液 0.14 mol/L NaCl溶液 DNA 溶解 析出 蛋白質(zhì) NaCl溶液物質(zhì)的量濃度從2 mol/L逐漸降低的過程中，溶解度逐漸增大 部分發(fā)生鹽析沉淀 溶解 ②DNA不溶于酒精溶液，但是細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精，利用這一原理可將DNA與蛋白質(zhì)進(jìn)一步分離。 ③DNA與二苯胺沸水浴加熱，呈藍(lán)色。 (2)操作流程 材料的選?。哼x用DNA含量相對(duì)較高的生物組織 破碎細(xì)胞(以雞血為例)： 去除雜質(zhì)：利用DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，通過控制NaCl溶液的濃度去除雜質(zhì) DNA的析出：將處理后的溶液過濾，加入與濾液體積相等的、冷卻的體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液 DNA的鑒定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺試劑，混合均勻后將試管置于沸水中加熱 5 min，溶液變成藍(lán)色 下圖為“DNA粗提取和鑒定”實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作，請(qǐng)仔細(xì)觀察并分析： (1)操作①和④都是加入蒸餾水，其目的一樣嗎？ (2)操作②中加入酒精的目的是什么？此時(shí)攪拌要注意什么？ (3)操作③中的黏稠物是如何獲取的？加入2 mol/L NaCl的目的是什么？　 答案：(1)不一樣。①是使雞血細(xì)胞吸水漲破釋放出核物質(zhì)；④是稀釋NaCl溶液使其濃度接近0.14 mol/L，去除溶于低濃度NaCl溶液的雜質(zhì)。 (2)②中加入酒精的目的是析出DNA，去除其中溶于酒精的雜質(zhì)。這時(shí)候攪拌要沿一個(gè)方向，輕緩的進(jìn)行。 (3)黏稠物是經(jīng)過單層紗布過濾獲得的；加入2 mol/L NaCl的目的是使DNA再次溶解。 考向1　PCR技術(shù) 1．(2017高考江蘇卷)金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結(jié)合蛋白，某研究小組計(jì)劃通過多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增獲得目的基因，構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌，用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴(kuò)增過程示意圖如下，請(qǐng)回答下列問題： (1)從高表達(dá)MT蛋白的生物組織中提取mRNA，通過________獲得________用于PCR擴(kuò)增。 (2)設(shè)計(jì)一對(duì)與MT基因兩端序列互補(bǔ)配對(duì)的引物(引物1和引物2)，為方便構(gòu)建重組質(zhì)粒，在引物中需要增加適當(dāng)?shù)腳_____________位點(diǎn)。設(shè)計(jì)引物時(shí)需要避免引物之間形成________，而造成引物自連。 (3)圖中步驟1代表________，步驟2代表退火，步驟3代表延伸，這三個(gè)步驟組成一輪循環(huán)。 (4)PCR擴(kuò)增時(shí)，退火溫度的設(shè)定是成敗的關(guān)鍵。退火溫度過高會(huì)破壞______________的堿基配對(duì)。退火溫度的設(shè)定與引物長度、堿基組成有關(guān)，長度相同但________的引物需要設(shè)定更高的退火溫度。 (5)如果PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物，則可以采取的改進(jìn)措施有________(填序號(hào)：①升高退火溫度?、诮档屯嘶饻囟取、壑匦略O(shè)計(jì)引物)。 解析：(1)PCR技術(shù)可在體外對(duì)DNA進(jìn)行擴(kuò)增，模板可以是mRNA經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄獲得的cDNA。(2)設(shè)計(jì)一對(duì)與MT基因兩端序列互補(bǔ)配對(duì)的引物(引物1和引物2)時(shí)，需在引物中增加適當(dāng)?shù)南拗菩院怂醿?nèi)切酶的識(shí)別序列，便于目的基因與質(zhì)粒的連接。為了避免引物自連，設(shè)計(jì)引物時(shí)需要避免引物之間形成堿基互補(bǔ)配對(duì)。(3)根據(jù)PCR的過程可知，圖中步驟1為變性，步驟2為退火(復(fù)性)，步驟3為延伸，這三個(gè)步驟構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。(4)退火溫度的設(shè)定與引物長度、堿基組成有關(guān)，過高的退火溫度會(huì)破壞引物與模板的堿基配對(duì)。因G、C之間的氫鍵數(shù)多于A、T之間的氫鍵數(shù)，故GC含量高的引物需要設(shè)定更高的退火溫度。(5)如果PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物，可能的原因是退火溫度過高使擴(kuò)增效率降低，也可能是未按照目的基因兩端的核苷酸序列來設(shè)計(jì)引物，因此可以采取的措施是降低退火溫度、重新設(shè)計(jì)引物等。 答案：(1)逆轉(zhuǎn)錄　cDNA　(2)限制性核酸內(nèi)切酶　堿基互補(bǔ)配對(duì)　(3)變性　(4)引物與模板　GC含量高 (5)②③ 考向2　DNA的粗提取與鑒定 2．實(shí)驗(yàn)中對(duì)DNA進(jìn)行鑒定時(shí)，做如下操作： 試管 序號(hào)　　 A B 1 加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 2 不加 加入提取的DNA絲狀物并攪拌 3 加4 mL二苯胺，混勻 加4 mL二苯胺，混勻 4 沸水浴5分鐘 沸水浴5分鐘 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 (1)根據(jù)上圖，完成表格空白處的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 (2)對(duì)于B試管，完成1、2、3的操作后溶液顏色如何變化？________________________________________________________________________。 (3)在沸水浴中加熱的目的是______________________，同時(shí)說明DNA對(duì)高溫有較強(qiáng)的________。 (4)A試管在實(shí)驗(yàn)中的作用是________。 (5)B試管中溶液顏色的變化程度主要與________________________有關(guān)。 解析：A、B兩試管形成對(duì)照，B試管中含DNA絲狀物，A試管中不含，起對(duì)照作用，其他條件均完全相同。本實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)反應(yīng)條件是沸水浴加熱5 min，這樣可加快顏色反應(yīng)的速度，觀察對(duì)比兩試管的顏色時(shí)要等到冷卻以后。 答案：(1)溶液不變藍(lán)色　溶液逐漸變藍(lán)色　DNA在沸水浴的情況下遇二苯胺會(huì)被染成藍(lán)色 (2)溶液顏色基本不變 (3)加快顏色反應(yīng)速度　耐受性 (4)對(duì)照 (5)加入試管中的DNA(絲狀物)的多少 DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中的“2、4、4” 加蒸餾水2次 ①加到雞血細(xì)胞液中，使血細(xì)胞吸水漲破；②加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度稀釋到0.14 mol/L，使DNA析出 用紗布 過濾4次 ①過濾血細(xì)胞破裂液，得到含細(xì)胞核物質(zhì)的濾液；②過濾用2 mol/L的NaCl充分溶解的DNA，濾去溶液中的雜質(zhì)；③濾取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)；④過濾溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液 用NaCl 溶液4次 ①加2 mol/L的NaCl溶液，溶解提取的細(xì)胞核物質(zhì)；②用0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出；③用2 mol/L的NaCl溶液，溶解濾取DNA的黏稠物；④用2 mol/L的NaCl溶液，溶解絲狀物用于鑒定DNA [清一清] 易錯(cuò)點(diǎn)1　誤認(rèn)為目的基因的插入位點(diǎn)是“隨機(jī)”的 [點(diǎn)撥]　目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的：基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)子與終止子之間的部位，若目的基因插入到啟動(dòng)子內(nèi)部，啟動(dòng)子將失去原功能。 易錯(cuò)點(diǎn)2　誤認(rèn)為切取目的基因與切取載體時(shí)“只能”使用“同一種酶” [點(diǎn)撥]　(1)在獲取目的基因和切割載體時(shí)通常用同種限制酶，以獲得相同的黏性末端。但如果用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同時(shí)，在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來。 (2)為了防止載體或目的基因的黏性末端自己連接即所謂“環(huán)化”可用不同的限制酶分別處理目的基因和載體，使目的基因兩側(cè)及載體上具有兩個(gè)不同的黏性末端。 易錯(cuò)點(diǎn)3　混淆啟動(dòng)子與起始密碼子，終止子與終止密碼子，不明確標(biāo)記基因的作用 [點(diǎn)撥]　啟動(dòng)子≠起始密碼子，終止子≠終止密碼子 (1)啟動(dòng)子：一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端。它是RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合的部位。 (2)終止子：一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端。作用是使轉(zhuǎn)錄過程停止。 (3)起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別控制翻譯過程的啟動(dòng)和終止。 (4)標(biāo)記基因：一般為抗生素抗性基因或熒光基因等，其作用是鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因(目的基因是否導(dǎo)入成功)，從而將含目的基因的細(xì)胞篩選出來。 易錯(cuò)點(diǎn)4　誤認(rèn)為基因工程可導(dǎo)致受體細(xì)胞或生物產(chǎn)生“新基因”或“新蛋白質(zhì)” [點(diǎn)撥]　基因工程的實(shí)質(zhì)是“基因重組”，它是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞，使該基因在受體細(xì)胞中表達(dá)——由于“外源基因”是自然界已存在的“現(xiàn)成”基因，故基因工程并未產(chǎn)生新基因，因此目的基因表達(dá)時(shí)也未產(chǎn)生新蛋白質(zhì)，基因工程只不過是讓受體細(xì)胞(或生物)“實(shí)現(xiàn)了外源基因的表達(dá)”。 [判一判] (1)切割質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶均能特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列(　　) (2)載體的作用是攜帶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中，使之穩(wěn)定存在并表達(dá)(　　) (3)DNA連接酶能將兩堿基間通過氫鍵連接起來(　　) (4)限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和質(zhì)粒是基因工程中常用的三種工具酶(　　) (5)Ecoli DNA連接酶既可連接平末端，又可連接黏性末端(　　) (6)抗蟲基因即使成功地插入到植物細(xì)胞染色體上也未必能正常表達(dá)(　　) (7)將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株(　　) (8)利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因?yàn)閷⑷说难灏椎鞍谆驅(qū)肓藙?dòng)物的乳腺細(xì)胞中(　　) (9)應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測(cè)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(dá)(　　) (10)蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)(　　) (11)進(jìn)行DNA粗提取和鑒定實(shí)驗(yàn)時(shí)，加入洗滌劑后用力進(jìn)行快速、充分的研磨(　　) (12)洗滌劑能瓦解細(xì)胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度(　　) (13)將制備的含有DNA的濾液加入60～75 ℃的恒溫水浴箱中保溫10～15 min，可以將DNA析出(　　) 答案：(1)　(2)√　(3)　(4)　(5)　(6)√　(7)√　(8)　(9)　(10)　(11)　(12)　(13) (2017高考全國卷Ⅱ)幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分，幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)，可增強(qiáng)其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉栴}： (1)在進(jìn)行基因工程操作時(shí)，若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA，常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料，原因是________________________________。提取RNA時(shí)，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是________________________________________。 (2)以mRNA為材料可以獲得cDNA，其原理是______________________________________。 (3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，原因是_____________________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。 (4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時(shí)，DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是________________。 (5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是____________________________________。 解析：(1)在進(jìn)行基因工程操作時(shí)，若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA，常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料，原因是相對(duì)于老葉而言嫩葉組織細(xì)胞更容易被破碎。提取RNA時(shí)，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA為材料獲得cDNA的原理是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則可以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，原因是目的基因無復(fù)制原點(diǎn)且目的基因無表達(dá)所需啟動(dòng)子。(4)DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵。(5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株不具備所期望的性狀表現(xiàn)，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常。 答案：(1)嫩葉組織細(xì)胞易破碎　防止RNA降解　(2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則可以合成cDNA　(3)目的基因無復(fù)制原點(diǎn)；目的基因無表達(dá)所需啟動(dòng)子　(4)磷酸二酯鍵　(5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 (2017高考全國卷Ⅲ)編碼蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五個(gè)片段組成，編碼蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段組成，如圖1所示。 回答下列問題： (1)現(xiàn)要通過基因工程的方法獲得蛋白乙，若在啟動(dòng)子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，則所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙，原因是_______________________________________________。 (2)某同學(xué)在用PCR技術(shù)獲取DNA片段B或D的過程中，在PCR反應(yīng)體系中加入了DNA聚合酶、引物等，還加入了序列甲作為__________，加入了________作為合成DNA的原料。 (3)現(xiàn)通過基因工程方法獲得了甲、乙、丙三種蛋白，要鑒定這三種蛋白是否具有刺激T淋巴細(xì)胞增殖的作用，某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：將一定量的含T淋巴細(xì)胞的培養(yǎng)液平均分成四組，其中三組分別加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一組作為對(duì)照，培養(yǎng)并定期檢測(cè)T淋巴細(xì)胞濃度，結(jié)果如圖2。 ①由圖2 可知，當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時(shí)，添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細(xì)胞濃度不再增加，此時(shí)若要使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖，可采用的方法是________________。細(xì)胞培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度，CO2的作用是_______________________________。 ②僅根據(jù)圖1、圖2可知，上述甲、乙、丙三種蛋白中，若缺少____________(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所編碼的肽段，則會(huì)降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果。 解析：(1)若在啟動(dòng)子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，則轉(zhuǎn)錄出的mRNA上缺少起始密碼子，故不能翻譯出蛋白乙。(2)使用PCR技術(shù)獲取DNA片段時(shí)，應(yīng)在PCR反應(yīng)體系中添加引物、耐高溫的DNA聚合酶、模板、dNTP作為原料。(3)T淋巴細(xì)胞濃度之所以不再增加，是因?yàn)榧?xì)胞間出現(xiàn)接觸抑制，因此若要使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖，需要對(duì)貼滿瓶壁的細(xì)胞使用胰蛋白酶處理，然后分瓶培養(yǎng)，即細(xì)胞傳代培養(yǎng)。細(xì)胞培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度，以維持培養(yǎng)液的pH。據(jù)圖分析，蛋白丙與對(duì)照接近說明B、D片段對(duì)于T淋巴細(xì)胞增殖不是非常重要，蛋白甲和乙對(duì)T淋巴細(xì)胞的增殖都有較大影響，甲、乙兩種蛋白中共同的片段是C，所以缺少C片段會(huì)降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果。 答案：(1)編碼乙的DNA序列起始端無ATG，轉(zhuǎn)錄出的mRNA無起始密碼子　(2)模板　dNTP　(3)①進(jìn)行細(xì)胞傳代培養(yǎng)　維持培養(yǎng)液的pH　②C (高考新課標(biāo)全國卷Ⅰ)閱讀如下資料： 資料甲：科學(xué)家將牛生長激素基因?qū)胄∈笫芫阎?，得到了體型巨大的“超級(jí)小鼠”；科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草。 資料乙：T4溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性?？茖W(xué)家對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行了改造，使其表達(dá)的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼幔谠摪腚装彼崤c第97位的半胱氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。 資料丙：兔甲和兔乙是同一物種的兩個(gè)雌性個(gè)體，科學(xué)家將兔甲受精卵發(fā)育成的胚胎移植到兔乙體內(nèi)，成功產(chǎn)出兔甲的后代，證實(shí)了同一物種的胚胎可在不同個(gè)體的體內(nèi)發(fā)育。 回答下列問題： (1)資料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用________法。構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是________和________。在培育有些轉(zhuǎn)基因植物時(shí)，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，農(nóng)桿菌的作用是__________________________________________。 (2)資料乙中的技術(shù)屬于________工程的范疇，該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)________進(jìn)行改造，或制造一種________的技術(shù)。在該實(shí)例中，引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的________序列發(fā)生了改變。 (3)資料丙屬于胚胎工程的范疇。胚胎移植是指將獲得的早期胚胎移植到______種的、生理狀態(tài)相同的另一個(gè)雌性動(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育成新個(gè)體的技術(shù)。在資料丙的實(shí)例中，兔甲稱為______體，兔乙稱為________體。 解析：(1)小鼠細(xì)胞為動(dòng)物細(xì)胞，將基因表達(dá)載體導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞常用的方法是顯微注射法；構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是限制酶和DNA連接酶；將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，農(nóng)桿菌的作用是作為載體，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 (2)從資料乙中可以得出是對(duì)基因進(jìn)行改造，結(jié)果是得到耐熱性提高的蛋白質(zhì)，因此屬于蛋白質(zhì)工程的范疇，該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新蛋白質(zhì)的技術(shù)。對(duì)基因進(jìn)行改造后，第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成二硫鍵，引起了空間結(jié)構(gòu)的改變，所以最終是由于氨基酸序列的改變導(dǎo)致了空間結(jié)構(gòu)的改變。 (3)胚胎工程中胚胎移植是指將雌性動(dòng)物的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動(dòng)物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。資料丙中甲兔提供受精卵，所以甲兔是供體；胚胎在乙兔子宮內(nèi)發(fā)育，所以乙兔為受體。 答案：(1)顯微注射　限制酶　DNA連接酶 農(nóng)桿菌可感染植物，將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中 (2)蛋白質(zhì)　現(xiàn)有的蛋白質(zhì)　新蛋白質(zhì)　氨基酸 (3)同　供　受 [課時(shí)作業(yè)] 1．DNA是豐富多彩的生命現(xiàn)象的“劇本”?，F(xiàn)在人們借助生物科學(xué)技術(shù)可以對(duì)“劇本”進(jìn)行“拷貝”或“改編”。據(jù)圖回答下列問題： (1)催化①過程的酶是________，經(jīng)①過程產(chǎn)生的DNA片段末端的形式為________。 (2)催化②過程的酶是________，與催化①過程的酶相比較，該酶的專一性________(填“較強(qiáng)”或“較弱”)。 (3)催化③過程的酶是________，實(shí)現(xiàn)該過程還可以采用的方法是________。 (4)催化④過程的酶是________，該過程體現(xiàn)了DNA復(fù)制_________________________的特點(diǎn)。 答案：(1)限制酶　黏性末端　(2)DNA連接酶　較弱　(3)解旋酶　加熱　(4)DNA聚合酶　半保留復(fù)制、邊解旋邊復(fù)制 2．(2018遼寧五校協(xié)作體高三聯(lián)考)白細(xì)胞介素是一類淋巴因子。研究人員將人白細(xì)胞介素的基因?qū)氲浇湍妇?xì)胞中，使其分泌出有活性的白細(xì)胞介素。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題： (1)為增加白細(xì)胞介素基因的數(shù)量，可使用________技術(shù)，但前提是必須知道基因的部分序列，目的是________________________________________________________________________。 (2)在重組載體導(dǎo)入酵母菌細(xì)胞之前，需用________處理酵母菌，白細(xì)胞介素基因進(jìn)入酵母菌細(xì)胞內(nèi)，并且在其細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程，稱為________。在表達(dá)過程中，啟動(dòng)子需與________識(shí)別和結(jié)合，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄過程。 (3)在體液免疫過程中，白細(xì)胞介素是由________細(xì)胞分泌的，為了能成功表達(dá)出白細(xì)胞介素，不使用細(xì)菌，而使用酵母菌細(xì)胞作為受體細(xì)胞，可能原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)在分泌型表達(dá)載體和白細(xì)胞介素基因所在DNA分子上均有多個(gè)限制酶的酶切位點(diǎn)，圖示過程獲得有效表達(dá)的重組載體使用了EcoRⅠ和EcoR 52兩種限制酶，與使用單一的限制酶相比，其優(yōu)點(diǎn)是_______________________________________________。 解析：(1)基因工程中，擴(kuò)增目的基因利用的是PCR技術(shù)，但前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便設(shè)計(jì)引物。(2)在重組載體導(dǎo)入酵母菌細(xì)胞之前，需用Ca2＋處理酵母菌，使酵母菌細(xì)胞處于感受態(tài)，白細(xì)胞介素基因進(jìn)入酵母菌細(xì)胞內(nèi)，并且在其細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程稱為轉(zhuǎn)化。在表達(dá)過程中，啟動(dòng)子需與RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄過程。(3)在體液免疫過程中，白細(xì)胞介素是由T淋巴細(xì)胞分泌的；由于細(xì)菌屬于原核生物，細(xì)胞中無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等加工白細(xì)胞介素的細(xì)胞器，因此為了能成功表達(dá)出白細(xì)胞介素，不使用細(xì)菌，而使用酵母菌細(xì)胞作為受體細(xì)胞。(4)在分泌型表達(dá)載體和白細(xì)胞介素基因所在的DNA分子上均有多個(gè)限制酶的酶切位點(diǎn)，圖示過程獲得有效表達(dá)的重組載體使用了EcoRⅠ和EcoR 52兩種限制酶，與使用單一的限制酶相比，其優(yōu)點(diǎn)是能防止目的基因、表達(dá)載體發(fā)生自身環(huán)化或者目的基因反向接入分泌型表達(dá)載體中。 答案：(1)PCR　設(shè)計(jì)引物　(2)Ca2＋　轉(zhuǎn)化　RNA聚合酶　(3)T淋巴　細(xì)菌細(xì)胞中無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等加工白細(xì)胞介素的細(xì)胞器　(4)能防止目的基因、表達(dá)載體發(fā)生自身環(huán)化或者目的基因反向接入分泌型表達(dá)載體中 3．(2018德州高三調(diào)研)凡是具有抗原性、接種于機(jī)體可產(chǎn)生特異性免疫、可抵抗傳染病的發(fā)生和流行的物質(zhì)均可稱為疫苗。以下是三代乙肝疫苗的生產(chǎn)原理示意圖，回答下列問題。 (1)目前臨床使用的乙肝疫苗是第二代疫苗。圖中外衣殼蛋白基因A的大量擴(kuò)增可通過________技術(shù)，需要用到的一種重要酶是________和________種引物。構(gòu)建含基因A的重組質(zhì)粒需要用到的工具酶是______________________________________________。 (2)據(jù)信息和所學(xué)知識(shí)分析：第一代疫苗基本處于淘汰的原因是：__________________。 (3)結(jié)合圖中第二代、第三代疫苗的化學(xué)本質(zhì)，分析推測(cè)哪一代疫苗利于運(yùn)輸及其原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)處源DNA進(jìn)入機(jī)體后，如果整合到人體基因組中可能會(huì)引起________和________發(fā)生突變而導(dǎo)致機(jī)體癌變，這也是第三代疫苗可能存在的安全隱患，目前正在研究中。 解析：(1)目的基因大量擴(kuò)增可通過PCR技術(shù)，該過程需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶。由于DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩條鏈反向平行，因此擴(kuò)增過程需要2種引物。構(gòu)建基因表達(dá)載體需要用到的工具酶是限制酶和DNA連接酶。(2)第一代疫苗用的是減毒或滅活的病毒，病毒有可能恢復(fù)致病性或引起血源性疾病。(3)從圖中分析，第三代疫苗要比第二代疫苗更有利于運(yùn)輸，因?yàn)榈谌呙绫举|(zhì)是DNA，第二代疫苗本質(zhì)是蛋白質(zhì)，DNA的穩(wěn)定性比蛋白質(zhì)高。(4)細(xì)胞癌變的原因是原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變。 答案：(1)PCR　熱穩(wěn)定DNA聚合酶(或Taq DNA聚合酶)　2　限制酶與DNA連接酶　(2)有引起血源性疾病的嫌疑(或病毒有可能恢復(fù)致病性)　(3)第三代疫苗更有利于運(yùn)輸，因?yàn)榈谌呙绲谋举|(zhì)是DNA，第二代疫苗的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，DNA穩(wěn)定性比蛋白質(zhì)高　(4)原癌基因　抑癌基因 4．(2016高考江蘇卷)下表是幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中標(biāo)注了相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)，其中切割位點(diǎn)相同的酶不重復(fù)標(biāo)注。請(qǐng)回答下列問題： 限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ HindⅢ 識(shí)別序列及 切割位點(diǎn) ↓　　　 GGATCC CCTAGG 　↑ ↓　　　 TGATCA ACTAGT 　↑ ↓　　　 GATC CTAG 　↑ ↓　　　 AAGCTT TTCGAA 　↑ (1)用圖中質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒，應(yīng)選用________兩種限制酶切割，酶切后的載體和目的基因片段，通過________酶作用后獲得重組質(zhì)粒。 (2)若BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接，連接部位的6個(gè)堿基對(duì)序列為____________________，對(duì)于該部位，這兩種酶________________(填“都能”“都不能”或“只有一種能”)切開。 (3)若用Sau3AⅠ切圖1質(zhì)粒最多可能獲得________種大小不同的DNA片段。 解析：(1)選擇的限制酶應(yīng)在目的基因兩端存在識(shí)別位點(diǎn)，但BamHⅠ可能使質(zhì)粒中標(biāo)記基因丟失，因此只能選BclⅠ和HindⅢ。酶切后的載體和目的基因片段，通過DNA連接酶作用后獲得重組質(zhì)粒。 (2)根據(jù)BamHⅠ和BclⅠ的酶切位點(diǎn)，BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接，在連接部位的6個(gè)堿基