1、第35講基因工程第十單元 現代生物科技專題考綱要求考綱要求1.基因工程的誕生()。2.基因工程的原理及技術(含pcr技術)()。3.基因工程的應用()。4.蛋白質工程()。5.轉基因生物的安全性()。6.生物武器對人類的威脅()。考點一基因工程的操作工具考點三轉基因生物的安全性與生物武器考點二基因工程的操作過程與蛋白質工程矯正易錯強記長句重溫高考 演練模擬內容索引課時作業基因工程的操作工具考點一1.基因工程的概念基因工程的概念(1)供體：提供 。(2)操作環境： 。(3)操作水平： 水平。(4)原理： 。(5)受體：表達目的基因。(6)本質：性狀在 體內的表達。(7)優點：克服 的障礙，定向改

2、造生物的 。知識梳理目的基因體外分子基因重組受體遠緣雜交不親和遺傳性狀2.基因工程的工具基因工程的工具(1)限制性核酸內切酶(簡稱：限制酶)來源：主要是從 生物中分離純化出來的。作用：識別特定的 并切開特定部位的兩個脫氧核苷酸之間的 。結果：產生 或平口末端。原核脫氧核苷酸序列磷酸二酯鍵黏性末端(2)dna連接酶作用：將限制酶切割下來的dna片段 。dna連接酶和限制酶的關系拼接成dna分子歸納歸納提升提升與與dna相關的五種酶的比較相關的五種酶的比較名稱作用部位作用結果限制酶磷酸二酯鍵將dna切成兩個片段dna連接酶磷酸二酯鍵將兩個dna片段連接為一個dna分子dna聚合酶磷酸二酯鍵將單個脫

3、氧核糖核苷酸依次連接到單鏈末端dna (水解)酶磷酸二酯鍵將dna片段水解為單個脫氧核糖核苷酸解旋酶堿基對之間的氫鍵將雙鏈dna分子局部解旋為單鏈，形成兩條長鏈質粒的特點能自我復制有一個至多個_有特殊的_(3)載體種類： 、噬菌體的衍生物、動植物病毒等。質粒限制酶切割位點標記基因深化深化拓展拓展載體上標記基因的作用載體上標記基因的作用 載體上的標記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉入的受體細胞沒有抵抗相關抗生素的能力。當含有抗生素抗性基因的載體進入受體細胞后，抗性基因在受體細胞內表達，使受體細胞能夠抵抗相應抗生素，所以在受體細胞的培養體系中加入該種抗生素就可以只保留轉入載體的受體細胞

4、，原理如下圖所示：1.有關工具酶的判斷(1)限制酶只能用于切割目的基因( )(2)切割質粒的限制性核酸內切酶均能特異性地識別6個核苷酸序列( )(3)dna連接酶能將兩堿基間通過氫鍵連接起來( )(4)ecoli dna連接酶既可連接平口末端，又可連接黏性末端( )(5)限制酶也可以識別和切割rna( )(6)限制性核酸內切酶、dna連接酶和質粒是基因工程中常用的三種工具酶( )常考基礎診斷常考基礎診斷2.有關載體的判斷(1)載體質粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標記基因( )(2)每個質粒dna分子上至少含一個限制酶識別位點( )(3)質粒是小型環狀dna分子，是基因工程常用的載體( )(4

5、)載體的作用是將攜帶的目的基因導入受體細胞中，使之穩定存在并表達( )(5)外源dna必須位于重組質粒的啟動子和終止子之間才能進行復制( )教材熱點拓展教材熱點拓展下圖中的圖1和圖2分別表示的是ecor限制酶和sma限制酶的作用示意圖，據圖分析：(1)請說出ecor限制酶和sma限制酶識別的堿基序列及切割的位點。提示提示ecor限制酶識別的堿基序列是gaattc，切割位點在g和a之間；sma限制酶識別的堿基序列是cccggg，切割位點在g和c之間。(2)以上實例說明限制酶有何特性？提示提示說明限制酶具有專一性(特異性)。提示命題點一工具酶的應用分析命題點一工具酶的應用分析1.下圖是表達新基因用

6、的質粒的示意圖，若要將目的基因插入到質粒上的a處，則切割基因時可用的是a.hind b.ecorc.ecob d.pst命題探究答案解析解析解析a處有3處(bamh、ecob、cla)限制酶的切點，只有使用ecob限制酶切割時，才能讓目的基因插入到a處且使原有基因失活。2.(2018青島第二中學調研)用限制酶ecor單獨切割某普通質粒，可產生14 kb(1 kb即1 000個堿基對)的長鏈，而同時用限制酶ecor、mbo聯合切割該質粒，可得到三種長度的dna片段，見下圖(其中*表示ecor限制酶切割后的一個黏性末端)。 若用mbo限制酶單獨切割該普通質粒，則產生的dna片段的長度為 a.2.5

7、和5.5 b.2.5和6c.5.5和8 d.6和8答案解析解析解析依圖示可知，該質粒上有1個ecor限制酶的切點、2個mbo限制酶的切點，故用限制酶mbo單獨切割該質粒時，將產生長度為6和8的兩種片段。3.(2016全國，40)圖(a)中的三個dna片段上依次表示出了ecor、bamh和sau3a三種限制性核酸內切酶的識別序列與切割位點，圖(b)為某種表達載體的示意圖(載體上的ecor、sau3a的切點是唯一的)。根據基因工程的有關知識，回答下列問題：(1)經bamh酶切后得到的目的基因可以與上述表達載體被_酶切后的產物連接，理由是_。答案兩種酶切割后產生的片段具有相同的黏性末端解析解析解析分

8、析圖(a)可知，限制酶sau3a與bamh切割dna后形成的黏性末端相同，故經這兩種酶切割得到的產物可以用dna連接酶進行連接。sau3a(2)若某人利用圖(b)所示的表達載體獲得了甲、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，不能在宿主細胞中表達目的基因產物的有_，不能表達的原因是_ _。答案 甲、丙 甲中目的基因插入在啟動子的上游，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錄解析解析解析構建基因表達載體時，為保證目的基因能在宿主細胞中成功表達，目的基因應插入在啟動子和終止子之間，據此可判斷甲、丙均不符合要求，目的基因均不能表達。方法方法鏈接鏈接限制酶的選

9、擇方法限制酶的選擇方法 根據目的基因兩端的限制酶切點確定限制酶的種類。(1)應選擇切點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇pst。(2)不能選擇切點位于目的基因內部的限制酶，如圖甲不能選擇sma。(3)為避免目的基因和質粒的自身環化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質粒，如圖甲也可選擇用pst和ecor兩種限制酶(但要確保質粒上也有這兩種酶的切點)。命題點二載體的應用分析命題點二載體的應用分析4.質粒是基因工程中最常用的載體，它存在于許多細菌體內。質粒上有標記基因如圖所示，通過標記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉移成功。外源基因插入的位置不同，細菌在培養基上的生長情況不同，

10、如圖表示外源基因插入位置(插入點有a、b、c)，請根據表中提供細菌的生長情況，推測三種重組后細菌的外源基因插入點，正確的一組是 項目細菌在含氨芐青霉素培養基上生長情況細菌在含四環素培養基上生長情況能生長能生長能生長不能生長不能生長能生長a.是c；是b；是ab.是a和b；是a；是bc.是a和b；是b；是ad.是c；是a；是b答案解析項目細菌在含氨芐青霉素培養基上生長情況細菌在含四環素培養基上生長情況能生長能生長能生長不能生長不能生長能生長解析解析第組中重組后細菌能在含氨芐青霉素和含四環素培養基上生長，說明抗氨芐青霉素基因和抗四環素基因沒有被破壞，因此外源基因插入點是c。第組中重組后細菌能在含氨芐

11、青霉素培養基上生長，說明抗氨芐青霉素基因沒有被破壞；細菌不能在含四環素培養基上生長，說明抗四環素基因被破壞，因此外源基因插入點是b。第組重組后細菌不能在含氨芐青霉素培養基上生長，說明抗氨芐青霉素基因被破壞；細菌能在含四環素培養基上生長，說明抗四環素基因沒有被破壞，因此外源基因插入點是a。5.(2016全國，40) 某一質粒載體如圖所示，外源dna插入到ampr或tet r中會導致相應的基因失活(ampr表示氨芐青霉素抗性基因，tet r表示四環素抗性基因)。有人將此質粒載體用bamh酶切后，與用bamh酶切獲得的目的基因混合，加入dna連接酶進行連接反應，用得到的混合物直接轉化大腸桿菌，結果大

12、腸桿菌有的未被轉化，有的被轉化。被轉化的大腸桿菌有三種，分別是含有環狀目的基因、含有質粒載體、含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌。回答下列問題：(1)質粒載體作為基因工程的工具，應具備的基本條件有_ _(答出兩點即可)，而作為基因表達載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。答案解析解析解析質粒作為載體應具備的基本條件有：能自我復制、具有標記基因、含有一個至多個限制酶切割位點等。 能自我復制、具有標記基因(2)如果用含有氨芐青霉素的培養基進行篩選，在上述四種大腸桿菌細胞中，未被轉化的和僅含環狀目的基因的細胞是不能區分的，其原因是_ _；并且_和_的細胞也是不能區分的，其原因是_。

13、在上述篩選的基礎上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌的單菌落，還需使用含有_的固體培養基。答案解析 二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養基上均不生長 含有質粒載體含有插入了目的基因的重組質粒(或答含有重組質粒) 二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養基上均能生長 四環素解析解析由題意可知，未被轉化的和僅含環狀目的基因的細胞中均不含有氨芐青霉素抗性基因，所以在含有氨芐青霉素的培養基上均不能生長。質粒載體上含有氨芐青霉素抗性基因和四環素抗性基因，插入了目的基因的重組質粒中僅含有氨芐青霉素抗性基因，所以含有質粒載體和含有插入了目的基因的重組質粒的細胞均能在含有氨芐青霉素的培養基上生

14、長，但前者可以在含有四環素的培養基上生長而后者不能，所以可用含有四環素的培養基，篩選出含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌單菌落。(3)基因工程中，某些噬菌體經改造后可以作為載體，其dna復制所需的原料來自于_。答案解析解析解析噬菌體屬于病毒，病毒增殖過程中所需的原料、酶等均來自于受體細胞。受體細胞基因工程的操作過程與蛋白質工程考點二1.基因工程的基本操作過程基因工程的基本操作過程(1)獲取目的基因目的基因：主要是指 的基因。獲取目的基因的方法a.直接分離法：從自然界已有的物種中分離，如從基因組文庫或 中獲取。b.人工合成：如果基因比較小，脫氧核苷酸序列又已知，可以通過 用化學方法直接人工合

15、成。擴增目的基因：通過 擴增目的基因。知識梳理編碼蛋白質cdnadna合成儀pcr技術相關視頻(2)構建基因表達載體基因工程的核心目的：使目的基因 ，同時，使目的基因能夠表達和發揮作用。基因表達載體的組成基因表達載體目的基因復制原點：載體自我復制的起點啟動子： 識別和結合的部位，驅動 基因轉錄終止子：rna聚合酶脫離部位，終止_標記基因：鑒別受體細胞中是否含有_在受體細胞中穩定存在，并且可以遺傳給下一代目的基因轉錄rna聚合酶啟動子啟動子起始密碼子，終止子起始密碼子，終止子終止密碼子終止密碼子(1)啟動子：一段有特殊結構的dna片段，位于基因的首端。它是rna聚合酶識別、結合的部位。(2)終止

16、子：一段有特殊結構的dna短片段，位于基因的尾端。作用是使轉錄過程停止。(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和終止。小貼士小貼士構建過程dna連接同種限制酶生物種類植物動物微生物常用方法農桿菌轉化法顯微注射法感受態細胞法受體細胞_轉化過程將目的基因插入到ti質粒的tdna上農桿菌導入植物細胞整合到受體細胞染色體的dna上表達將含有目的基因的表達載體提純取卵(受精卵)顯微注射受精卵發育獲得具有新性狀的動物ca2處理細胞感受態細胞重組表達載體dna分子與感受態細胞混合感受態細胞吸收dna分子(3)將目的基因導入受體細胞體細胞或受精卵受精卵原核細胞(4)檢測和鑒定目的基

17、因2.基因工程的應用基因工程的應用(1)植物基因工程：培育抗蟲轉基因植物、抗病轉基因植物和 轉基因植物；利用轉基因改良植物的 和利用植物生產藥物。(2)動物基因工程：用于提高動物 從而提高產品產量；用于改善畜產品品質；用轉基因動物生產 ；用轉基因動物作器官移植的 等。抗逆藥物生長速度品質供體 基因治療基因診斷原理_操作過程利用 導入有基因缺陷的細胞中，以表達出正常性狀來治療(疾病)制作特定 與病人樣品dna混合，分析雜交帶情況進展臨床實驗臨床應用(3)比較基因治療與基因診斷正常基因dna探針堿基互補配對基因表達3.蛋白質工程蛋白質工程(1)流程圖 a. ，b. ，c. ，d. ，e. 。(2)

18、結果：改造了現有蛋白質或制造出 。(3)應用：主要集中應用于對 進行改造，改良生物性狀。轉錄多肽鏈分子設計翻譯現有蛋白質新的蛋白質預期功能1.有關基因工程原理與操作的判斷(1)設計擴增目的基因的引物時不必考慮表達載體的序列( )(2)用pcr方法擴增目的基因時不必知道基因的全部序列( )(3)為培育抗除草劑的作物新品種，導入抗除草劑基因時只能以受精卵為受體( )(4)抗蟲基因即使成功地插入植物細胞染色體上也未必能正常表達( )(5)檢測目的基因是否成功表達可用抗原抗體雜交技術( )(6)應用dna分子雜交法，可以檢測轉基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其是否完全表達( )常考基礎診斷常考基礎診

19、斷2.有關基因工程的應用及蛋白質工程的判斷(1)將人的干擾素基因重組到質粒后導入大腸桿菌，獲得能產生人干擾素的菌株( )(2)利用乳腺生物反應器能夠獲得一些重要的醫藥產品，如人的血清白蛋白，這是因為將人的血清白蛋白基因導入了動物的乳腺細胞中( )(3)由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應用( )(4)蛋白質工程的目的是改造或合成人類需要的蛋白質( )(5)蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作，定向改變分子的結構( )據圖分析抗蟲棉的培育過程(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？提示提示目的基因是bt毒蛋白基因，載體是

20、ti質粒。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，便于構建基因表達載體。教材熱點拓展教材熱點拓展提示(2)該實例中，采用何種方法導入目的基因？為什么目的基因可以整合到染色體的dna上？提示提示采用的方法是農桿菌轉化法，由于ti質粒上的tdna可轉移到受體細胞且能整合到受體細胞的染色體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胞的染色體dna上。(3)該實例中，檢測目的基因是否成功表達的常見方法有哪兩種？提示提示抗原抗體雜交法、用棉葉飼喂棉鈴蟲。提示1.基因組文庫與基因組文庫與cdna文庫的比較文庫的比較重點剖析文庫類型部分基因文庫基因組文庫構建基因

21、文庫的過程某種生物發育的某個時期的mrnacdna 受體菌群體某種生物體內全部dna逆轉錄與載體 連接導入限制酶分別與載體 連接導入許多dna片段受體菌群體文庫大小小大基因中啟動子無有基因中內含子無有基因多少某種生物的部分基因某種生物的全部基因物種間的基因交流可以部分基因可以說明基因文庫的組建過程就包含基因工程的基本操作步驟。從基因文庫中獲取目的基因的優點是操作簡便，缺點是工作量大，具有一定的盲目性2.通過通過pcr技術擴增目的基因技術擴增目的基因(1)pcr的含義：是一項在生物體外通過酶促反應有選擇地大量擴增目的基因或dna序列的技術。(2)目的：短時間內大量擴增目的基因。(3)原理：dna

22、分子半保留復制。(4)前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列。(5)過程加入反應物質：在離心管中加入所需要的模板dna、引物、4種脫氧核苷酸以及taqdna聚合酶。變性：加熱至94 左右，使dna中的氫鍵斷裂，雙鏈解開。退火(復性)：冷卻到55 左右，引物與單鏈dna相應互補序列結合。延伸：加熱至72 左右，在taqdna聚合酶的作用下，沿模板延伸子鏈，最終合成2條dna分子。3.蛋白質工程與基因工程的比較蛋白質工程與基因工程的比較(1)區別項目蛋白質工程基因工程過程預期蛋白質功能設計預期的蛋白質結構推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核糖核苷酸序列獲取目的基因基因表達載體的構建將目的基因導入受

23、體細胞目的基因的檢測和鑒定實質定向改造或生產人類所需的蛋白質定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型和生物產品結果可生產自然界沒有的蛋白質只能生產自然界已有的蛋白質(2)聯系蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程。基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質工程進行修飾、改造。命題點一基因工程操作程序的分析命題點一基因工程操作程序的分析1.(2017全國，38)真核生物基因中通常有內含子，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含子對應的rna序列的機制。已知在人體中基因a(有內含子)可以表達出某種特定蛋白(簡稱蛋白a)。回答下列問題：(1)某同學從人的基因

24、組文庫中獲得了基因a，以大腸桿菌作為受體細胞卻未得到蛋白a，其原因是_ _。命題探究答案解析 基因a有內含子，在大腸桿菌中，其初始轉錄產物中與內含子對應的rna序列不能被切除，無法表達出蛋白解析解析從人的基因組文庫中獲得的基因a中含有內含子，而大腸桿菌屬于原核生物，不能切除基因a初始轉錄產物中與內含子對應的rna序列，故基因a在大腸桿菌中無法表達出蛋白a。(2)若用家蠶作為表達基因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_。噬菌體答案解析噬菌體的宿主是細菌，而不是家蠶解析解析由于病毒對宿主細胞的感染具有特異性，噬菌體只能寄生在細菌細胞中，不能感染家蠶細胞，故應選用可感

25、染家蠶的昆蟲病毒作為載體。解析解析與真核生物相比，大腸桿菌等原核生物具有繁殖快、容易培養、遺傳物質相對較少等優點。(3)若要高效地獲得蛋白a，可選用大腸桿菌作為受體。因為與家蠶相比，大腸桿菌具有_ (答出兩點即可)等優點。繁殖快、容易培養(4)若要檢測基因a是否翻譯出蛋白a，可用的檢測物質是_(填“蛋白a的基因”或“蛋白a的抗體”)。蛋白a的抗體答案解析解析解析檢測基因a是否翻譯出蛋白a，一般用抗原抗體雜交的方法，即用蛋白a的抗體與從細胞中提取的蛋白質進行雜交，觀察是否出現雜交帶。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗為證明dna是遺傳物質做出了重要貢獻，也可以說是基因工程的先導，如果說他們的工

26、作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是_ _。 dna可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體答案解析解析解析肺炎雙球菌轉化實驗的實質是s型細菌的dna進入r型細菌體內，并可在r型細菌體內完成表達，這證明了dna可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體，為基因工程奠定了基礎。2.2,4d作為除草劑在農田中大量使用，研究認為它是某種淋巴癌的致病因子。為降低2,4d的危害，科研人員通過基因工程技術構建了能高效降解2,4d的基因工程菌。請回答下列問題：(1)在農業生產上常會使用_濃度2,4d對麥田進行除草，在殺死雜草的同時卻不會對小麥生長造成損害，原因是_。高答案解析解析解析2,4d是生長素

27、類似物，利用不同植物對其敏感程度不同，可用其除去麥田雜草。不同植物對2,4d的敏感程度不同(2)從被2,4d污染的土壤中得到能降解2,4d的細菌，從該細菌中提取rna，構建_文庫，進一步獲得目的基因。cdna(部分基因)答案解析解析解析從工程菌中提取rna構建成的基因文庫是部分基因文庫(cdna文庫)。(3)pcr技術擴增目的基因的過程：含目的基因的dna受熱變性后解旋為單鏈，引物與單鏈相應互補序列結合，然后在_酶作用下進行延伸，如此重復循環多次，使目的基因的量呈_形式擴增。熱穩定dna聚合(或taqdna聚合)解析解析pcr技術用熱穩定dna聚合酶(taqdna聚合酶)延伸，多次循環，目的基

28、因的量呈指數(2n)增長。指數(4)一個基因表達載體的組成中要有標記基因，標記基因的作用是鑒別受體細胞中_。欲知基因工程成功與否，需要進行_水平的檢測，有時還需進行_水平的鑒定。是否含有目的基因答案解析解析解析標記基因的作用是鑒別受體細胞中是否含有目的基因，欲知基因工程成功與否，需要進行分子水平的檢測，有時還需要進行個體生物學水平的鑒定。分子個體生物學(個體)命題點二基因工程與蛋白質的關系的分析命題點二基因工程與蛋白質的關系的分析3.(2015全國，40)已知生物體內有一種蛋白質(p)，該蛋白質是一種轉運蛋白，由305個氨基酸組成。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

29、成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(p1)不但保留p的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列問題：(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質的功能，可以考慮對蛋白質的_ _進行改造。 氨基酸序列(或結構)(其他答案合理也可)答案解析解析解析由題干信息可知，改造蛋白質的功能可以通過改變蛋白質的結構來實現。(2)以p基因序列為基礎，獲得p1基因的途徑有修飾_基因或合成_基因，所獲得的基因表達是遵循中心法則的，中心法則的全部內容包括_ _的復制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：_ _。p答案解析解析解析依據蛋白質工程的定義及題中信息可知，獲得p1基因的途徑有修飾現有(p)基因或合成新(p1)基因。中心法則的

30、全部內容包括dna的復制，rna的復制、轉錄、逆轉錄和翻譯。p1 dna和rna (或遺傳物質) dna rna、rnadna、rna蛋白質(或轉錄、逆轉錄、翻譯)(3)蛋白質工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預期蛋白質功能出發，通過_和_，進而確定相對應的脫氧核糖核苷酸序列，據此獲得基因，再經表達、純化獲得蛋白質，之后還需要對蛋白質的生物_進行鑒定。設計蛋白質的結構 推測氨基酸序列答案解析解析解析蛋白質工程的基本途徑：從預期蛋白質功能出發設計預期的蛋白質結構推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核糖核苷酸序列。通過蛋白質工程合成的蛋白質還需要進行生物活性的鑒定即功能鑒定，看是否達到人們

31、的需求。功能4.胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會堆積在皮下，并要經過較長的時間才能進入血液中，而進入血液的胰島素又容易被分解，因此，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質工程設計速效胰島素的生產過程，請據圖回答有關問題：(1)構建新的蛋白質模型是蛋白質工程的關鍵，圖中構建新的胰島素模型的主要依據是_。蛋白質的預期功能答案解析解析解析蛋白質工程的目標是根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質結構進行分子設計，因此，圖中構建新的胰島素模型的依據是預期胰島素，即速效胰島素的功能。(2)人工合成的dna與_結合后，被轉移到_中才能得到準確表達。載體解析解析人工合成的目的基因與載體結合后

32、，被導入受體細胞中才能得以表達。大腸桿菌等受體細胞(3)若要利用大腸桿菌生產速效胰島素，需用到的生物工程有_、_和發酵工程。 蛋白質工程 基因工程答案解析解析解析利用蛋白質工程生產自然界中原本不存在的蛋白質，需對原有的胰島素進行改造，根據新的胰島素中氨基酸的序列推測出其基因中的脫氧核糖核苷酸序列，人工合成新的胰島素基因，得到目的基因，改造好的目的基因需通過基因工程將其導入受體細胞獲得工程菌，再利用工程菌進行發酵，從而獲取大量產品，因此該過程涉及蛋白質工程、基因工程和發酵工程。(4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么？_。根據新的胰島素中氨基酸的序列，推測出其脫氧核糖核苷酸序

33、列，然后利用dna合成儀來合成出新的胰島素基因答案解析解析解析由新的蛋白質模型到構建新的基因，其基本設計思路是根據新的蛋白質中的氨基酸序列，推測出基因中的脫氧核糖核苷酸序列，然后用dna合成儀直接合成出新的基因。轉基因生物的安全性與生物武器考點三1.轉基因生物的安全性轉基因生物的安全性(1)轉基因植物的安全性 安全問題。對 的影響a.轉基因植物的擴散對 有無影響。b.導入的目的基因是否會 到其他物種體內而導致自然界的混亂。c.若大面積種植轉基因植物，其 、 等是否會對生態與環境造成大規模的負面效應等。知識梳理食用生態系統生物多樣性擴散漂移殘體分解物根部分泌物(2)轉基因動物的安全性對 的影響。

34、對 的影響。(3)轉基因生物安全性的保障措施保障公眾對所購食品是否來源于轉基因生物擁有 。國家應建立相應的 機制。人體健康生態系統知情權評估及預警2.生物武器的危害性生物武器的危害性(1)所用微生物種類細菌：霍亂弧菌、 等。病毒：埃博拉病毒、 等。(2)被用作生物武器的方法將 插入不致病的微生物體內。將 或藥物的基因插入致病細菌或病毒中。用于研制針對某一特定種群的生物武器。致病基因天花病毒炭疽桿菌抗普通疫苗(1)國際上大多數國家都在轉基因食品標簽上警示性注明可能的危害( )(2)轉入油菜的抗除草劑基因，可能通過花粉傳入環境中( )(3)目前對轉基因生物安全性的爭論主要集中在食用安全性和環境安全

35、性上( )(4)轉基因作物被動物食用后，目的基因會轉入動物體細胞中( )(5)種植轉基因植物有可能因基因擴散影響野生植物的遺傳多樣性( )(6)中國反對生物武器，但中國在特殊情況下可以生產生物武器( )常考基礎診斷常考基礎診斷自1984年第一例轉基因魚在我國誕生以來，轉基因魚的研究取得很大進步。如轉入外源生長激素(gh)基因的魚生長速度快，餌料轉化率高，但魚類易于逃逸、擴散，因此轉基因魚的生態安全性問題是很值得研究的問題，需研究轉基因魚對生態系統的壓力及外源基因的擴散問題。最近，我國科學家只是將三倍體的轉基因魚投入自然系統。(1)轉基因魚培育成功的物質基礎是什么？提示提示遺傳物質都是dna。教

36、材熱點拓展教材熱點拓展提示(2)魚類易于逃逸、擴散，因此轉基因魚的生態安全性問題是很值得研究的問題，試分析引起生態安全性問題的原因。提示提示轉基因魚與同種野生魚雜交，使野生魚帶有轉基因，具有生長優勢，使其捕食對象大量減少，與其他物種競爭加劇，引起生態危機。(3)多倍體魚類對控制過度繁殖是有效的，培育成功的三倍體“湘云鯽”，說出其形成過程。提示提示轉基因的二倍體個體加倍為四倍體轉基因個體，然后二倍體與四倍體雜交形成三倍體。提示(4)試從保障生態安全性問題分析只投放三倍體魚的原因。提示提示三倍體魚不能繁殖，可以人工控制養殖數量和范圍，避免發生雜交、競爭，引起生態危機。提示命題點一生物技術的安全性問

37、題分析命題點一生物技術的安全性問題分析1.轉基因生物的安全性引起人們爭論的技術原因是 轉移基因的功能往往未知轉移基因的結構往往未知外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機的外源基因往往是異種生物的基因a. b.c. d.命題探究答案解析解析解析由于科學水平的限制，目前科學家對基因的結構、基因間的相互作用以及基因的調控機制了解有限；轉移的基因雖然功能已知，但不少是異種生物的基因；外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機的。因此，在轉基因生物中，有時候會出現意想不到的后果，引起人們在食物安全、生物安全和環境安全三個方面的激烈爭論。2.下列關于轉基因生物安全性的敘述中，錯誤的是 a.我國已經對轉基因食品

38、和轉基因農產品強制實施了產品標識制度b.國際上大多數國家都在轉基因食品標簽上警示性注明可能的危害c.開展風險評估、預警跟蹤和風險管理是保障轉基因生物安全的前提d.目前對轉基因生物安全性的爭論主要集中在食用安全性和環境安全性上答案解析解析解析本題用直選法。對轉基因食品只是要求標注“轉基因*”等字樣，并沒有在轉基因食品標簽上警示性注明可能的危害，b錯誤。1.轉基因生物存在安全性問題的原因轉基因生物存在安全性問題的原因(1)目前對基因的結構、調控機制及基因間的相互作用了解有限。(2)目的基因往往是異種生物的基因。(3)外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機的。(4)轉基因生物具有較強的生長優勢，其他

39、物種競爭力弱而大量死亡，引起生態危機。題后題后歸納歸納2.安全性常見誤區安全性常見誤區(1)引入外來物種增加生物多樣性：如果引進的生物會破壞環境或者對當地生物的生存造成影響，可能會造成生物多樣性的銳減。(2)轉基因生物具有危害阻止技術的發展：應用正確態度對待轉基因技術，不能因為可能的危害而阻止技術的發展。命題點二生物武器的危害分析命題點二生物武器的危害分析3.生物武器的危害有傳染性強的特點，針對這一特點，下列哪項不是防治生物武器的有效措施 a.提前接種和個人的防護b.發現病人，立即報告，及時隔離c.注意切斷傳播途徑d.只注意環境消毒，不注意動植物滅菌答案解析解析解析防護生物武器，既要注意環境消

40、毒，又要注意動植物滅菌，因為動植物也可以成為傳染源。4.(2018貴陽第一中學質檢)若轉基因技術被濫用，恐怖組織就會將它用于恐怖行為，下列不屬于恐怖行為的是 a.把蠟狀桿菌通過轉基因技術改造成像炭疽桿菌一樣的致病菌b.把炭疽桿菌基因通過轉基因技術重組到人體內，使人具有免疫力c.把流感病毒基因改造，只會使具有某種易感基因的人群感染，而其他 人卻不易感染d.將生物毒素分子的基因與流感病毒的基因拼接在一起解析答案解析解析經過基因重組獲得的致病菌屬于生物武器的一種，a項錯誤；炭疽桿菌是一種讓感染者死亡率極高的致病菌，使人具有該病菌的免疫力不是轉基因技術的濫用，不屬于恐怖行為，b項正確；把流感病毒基因改

41、造，只會使具有某種易感基因的人群感染，屬于恐怖行為，c項錯誤；將生物毒素分子的基因與流感病毒的基因拼接在一起，屬于恐怖行為，d項錯誤。矯正易錯強記長句1.限制酶是一類酶，而不是一種酶。2.將一個基因從dna分子上切割下來，需要切兩處，同時產生四個黏性末端或平末端。3.不同dna分子用同一種限制酶切割，產生的末端都相同，同一個dna分子用不同的限制酶切割，產生的末端一般不相同。4.限制酶切割位點應位于標記基因之外，不能破壞標記基因，以便進行檢測。易錯警示突破選擇題5.目的基因的插入位點不是隨意的：基因表達需要啟動子與終止子的調控，所以目的基因的插入位點應在啟動子與終止子之間。6.受體細胞選擇時需

42、注意：要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素必須用真核生物酵母菌(需內質網、高爾基體的加工、分泌)；一般不用支原體，原因是它營寄生生活；一定不能用哺乳動物成熟的紅細胞，原因是它無細胞核，不能合成蛋白質。7.轉基因生物具有危害阻止技術的發展：應用正確的態度對待轉基因技術，不能因為可能的危害而阻止技術的發展。1.限制酶具有特異性，即一種限制酶只能識別特定的脫氧核苷酸序列特定的脫氧核苷酸序列，并在特定的位點上特定的位點上切割dna分子。dna連接酶的作用部位是磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵。2.質粒是常用的載體，它是一種小型的雙鏈環狀dna分子，具有一個至一個至多個限制酶切割位點及標記基因多個限制酶切割位點及標記基

43、因。3.基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子、標記基因和復制原點目的基因、啟動子、終止子、標記基因和復制原點。4.培育轉基因動物時，受體細胞必須是受精卵；受精卵；培育轉基因植物時，受體細胞可以是受精卵，受精卵，也可以是體細胞體細胞。長句應答突破簡答題5.目的基因導入植物細胞常用農桿菌轉化法；農桿菌轉化法；導入動物細胞常用顯微注顯微注射法，射法，導入微生物細胞常用感受態細胞法感受態細胞法。6.目的基因到了另一種生物體內能夠成功表達的原理是所有生物共用一所有生物共用一套遺傳密碼套遺傳密碼。重溫高考 演練模擬1234答案解析1.(2017北京，5)為了增加菊花花色類型，研究者從其他植物中克隆出花

44、色基因c(圖1)，擬將其與質粒(圖2)重組，再借助農桿菌導入菊花中。下列操作與實驗目的不符的是 a.用限制性核酸內切酶ecor和連接酶構建重組質粒b.用含c基因的農桿菌侵染菊花愈傷組織，將c基因導入細胞c.在培養基中添加卡那霉素，篩選被轉化的菊花細胞d.用分子雜交方法檢測c基因是否整合到菊花染色體上1234解析解析由于c基因兩端及質粒上均存在限制酶ecor的切割位點，因此，可采用限制酶ecor和dna連接酶構建重組質粒，a項正確；用含c基因的農桿菌侵染菊花愈傷組織(即農桿菌轉化法)，可以將c基因導入細胞，b項正確；由于質粒上存在潮霉素抗性基因(標記基因)，因此，可以在培養基中添加潮霉素，篩選被

45、轉化的菊花細胞，c項錯誤；可用分子雜交方法檢測c基因是否整合到菊花染色體上，d項正確。2.(2017全國，38)幾丁質是許多真菌細胞壁的重要成分，幾丁質酶可催化幾丁質水解。通過基因工程將幾丁質酶基因轉入植物體內，可增強其抗真菌病的能力。回答下列問題：(1)在進行基因工程操作時，若要從植物體中提取幾丁質酶的mrna，常選用嫩葉而不選用老葉作為實驗材料，原因是_ _。提取rna時，提取液中需添加rna酶抑制劑，其目的是_。1234 嫩葉中基因表達強烈，相應的mrna多(或嫩葉組織細胞易破碎) 防止提取的mrna被rna酶降解答案解析1234解析解析由于嫩葉組織細胞比老葉組織細胞易破碎，所以適于作為

46、提取幾丁質酶的mrna的實驗材料。由于植物組織中存在的rna酶能將rna分解，所以實驗過程中要添加rna酶抑制劑以降低rna酶的活性，保護提取的rna不被分解。(2)以mrna為材料可以獲得cdna，其原理是_ _。1234 在逆轉錄酶的作用下，以 mrna為模板按照堿基互補配對原則合成cdna答案解析解析解析以mrna為材料獲得cdna的過程為逆轉錄，即以mrna為模板、以4種脫氧核糖核苷酸為原料，在逆轉錄酶的催化下，遵循堿基互補配對原則，合成cdna的過程。(3)若要使目的基因在受體細胞中表達，需要通過質粒載體而不能直接將目的基因導入受體細胞，原因是_ _ (答出兩點即可)。1234 質粒

47、載體中有啟動子、終止子，便于目的基因的表達；質粒中有標記基因便于篩選；質粒中含有復制原點等答案解析解析解析由于目的基因無復制原點，也無基因表達所需的啟動子和終止子，所以需與質粒構建重組質粒后再導入受體細胞。(4)當幾丁質酶基因和質粒載體連接時，dna連接酶催化形成的化學鍵是_。1234答案解析解析解析dna連接酶可以催化兩個dna片段的黏性末端或平口末端連接形成磷酸二酯鍵。磷酸二酯鍵(5)若獲得的轉基因植株(幾丁質酶基因已經整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高，根據中心法則分析，其可能的原因是_ _。1234 幾丁質酶基因沒有轉錄或轉錄出的mrna沒有翻譯答案解析解析解析幾丁質酶基因已

48、經整合到植物的基因組中，但是植株抗真菌病的能力沒有提高，從中心法則角度分析，可能是轉基因植株細胞中幾丁質酶基因沒有轉錄或轉錄的mrna沒有翻譯導致的。3.(2017唐山期末)科學家通過利用pcr定點突變技術改造rubisco酶基因，提高了光合作用過程中rubisco酶對co2的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率。請回答下列問題：(1)pcr過程所依據的原理是_，利用pcr技術擴增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據這一序列合成_；擴增過程需要加入_酶。1234 dna雙鏈復制(或dna分子半保留復制) 引物 耐高溫的dna聚合(或taqdna聚合)答案解析解析解析p

49、cr依據的原理是dna雙鏈復制(或dna分子半保留復制)，在用pcr技術擴增目的基因前要依據一段已知目的基因的脫氧核糖核苷酸序列合成引物；擴增過程需要加入耐高溫的dna聚合(或taqdna聚合)酶。(2)啟動子是一段有特殊結構的dna片段，其作用是_ _。目的基因能在不同生物體內正常表達原來的蛋白質，說明整個生物界_。pcr定點突變技術屬于_的范疇。1234 rna聚合酶識別和結合的部位，可驅動基因轉錄出mrna 共用一套密碼子 蛋白質工程答案解析解析解析啟動子是rna聚合酶識別和結合的部位，可驅動基因轉錄出mrna；因生物界共用一套遺傳密碼，所以目的基因可以在不同細胞內表達合成相同蛋白質。(

50、3)可利用定點突變的dna構建基因表達載體。常用_法將基因表達載體導入植物細胞，還需用到植物細胞工程中的_技術來最終獲得轉基因植物。1234 農桿菌轉化 植物組織培養答案解析解析解析常用農桿菌轉化法將基因表達載體導入植物細胞，借助于植物組織培養技術，獲得轉基因植物。4.(2017大慶一中期末)鐮刀型細胞貧血癥是一種單基因遺傳病，患者的血紅蛋白分子肽鏈第6位氨基酸谷氨酸被纈氨酸代替，導致功能異常。回答下列問題：(1)異常血紅蛋白的氨基酸序列改變的根本原因是編碼血紅蛋白基因的_序列發生改變。1234堿基對(或脫氧核糖核苷酸)答案解析解析解析編碼血紅蛋白的基因中因堿基對的替換導致編碼的氨基酸種類改變

51、。(2)將正常的血紅蛋白基因導入患者的骨髓造血干細胞中，可以合成正常的血紅蛋白達到治療的目的。此操作_(填“屬于”或“不屬于”)蛋白質工程，理由是該操作_ _。1234 不屬于 沒有對現有的蛋白質進行改造(或沒有對基因進行修飾)答案解析解析解析蛋白質工程是通過基因修飾或基因合成，實現對現有蛋白質的改造或制造出新的蛋白質。此操作不屬于蛋白質工程。(3)用基因工程方法制備血紅蛋白時，可先提取早期紅細胞中的_，以其作為模板，在_酶的作用下逆轉錄合成cdna。cdna與載體需在限制酶和_酶的作用下，構建基因表達載體，導入受體菌后進行表達。1234 mrna(或rna) 逆轉錄 dna連接答案解析解析解

52、析因血紅蛋白基因只在早期紅細胞中表達，所以可從其中提取mrna，以mrna為模板，在逆轉錄酶的作用下，逆轉錄合成cdna。構建基因表達載體需要限制酶和dna連接酶。(4)檢測受體菌是否已合成血紅蛋白，可從受體菌中提取_，用相應的抗體進行_雜交，若出現雜交帶，則表明該受體菌已合成血紅蛋白。1234 蛋白質 抗原抗體答案解析解析解析目的基因是否表達可以通過從受體菌中提取蛋白質，進行抗原抗體雜交實驗加以鑒定。課時作業12345答案解析1.如圖是利用基因工程技術培育轉基因植物生產可食用疫苗的部分過程示意圖，其中pst、sma、ecor、apa為四種限制性核酸內切酶。下列說法錯誤的是 a.圖示過程是基因

53、工程的核心步驟b.表達載體構建時需要用到限制酶smac.抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細胞篩選出來d.除圖示組成外，表達載體中還應該含有啟動子和終止子等結構67891012345678910解析解析圖示過程為基因表達載體的構建過程，是基因工程中的核心步驟。構建過程中需要將目的基因完整切割下來，此時要用到限制酶pst、ecor。抗卡那霉素基因是標記基因，目的是便于鑒定和篩選含有目的基因的細胞。基因表達載體包括啟動子、目的基因、終止子和標記基因等。答案2.下列關于限制酶的敘述中，錯誤的是 a.它能在特定位點切割dna分子b.同一種限制酶切割不同的dna分子產生的黏性末端能夠很好地進行堿

54、 基配對c.它能任意切割dna，從而產生大量dna片段d.每一種限制酶只能識別特定的脫氧核苷酸序列解析解析解析限制酶是基因工程的重要工具之一；每種限制酶只能識別特定的脫氧核苷酸序列，并在特定的位點上切割dna分子；同一種限制酶切割不同的dna分子產生的黏性末端能進行互補配對。12345678910答案3.將目的基因導入玉米莖尖分生區細胞和小鼠受精卵，應分別采用的方法是 a.顯微注射法農桿菌轉化法b.基因槍法花粉管通道法c.農桿菌轉化法顯微注射法d.基因槍法顯微注射法解析解析解析玉米是單子葉植物，對單子葉植物來說，常用的方法是基因槍法；對于動物細胞來說，常用的方法是顯微注射法。123456789

55、10答案4.應用基因工程技術診斷疾病的過程中，必須使用基因探針才能達到檢測疾病的目的。這里的基因探針是指 a.用于檢測疾病的醫療器械b.用放射性同位素或熒光分子等標記的dna分子c.合成珠蛋白的dnad.合成苯丙氨酸羥化酶的dna片段解析解析解析基因探針是用放射性同位素或熒光分子等標記的dna分子。12345678910答案解析5.抗菌肽對治療癌癥有一定的作用，下圖表示抗菌肽合成過程。相關說法正確的是 a.用pcr克隆目的基因不需要dna解旋酶b.基因表達載體包含起始密碼和終止密碼c.用顯微注射法導入基因表達載體d.篩選菌種時用基因探針檢測相關蛋白質12345678910解析解析pcr技術中采

56、用的是高溫變性，因此用pcr克隆目的基因不需要dna解旋酶，a項正確；基因表達載體包含啟動子和終止子，而起始密碼和終止密碼在mrna上，b項錯誤；將基因表達載體導入酵母菌細胞時應用感受態細胞法，c項錯誤；篩選菌種時用基因探針檢測相關dna或mrna，不能用基因探針檢測蛋白質，d項錯誤。123456789106.(2017郴州第四次質檢)利用基因工程技術培育馬鈴薯新品種，目前已經取得豐碩成果。請根據教材所學知識回答下列問題：(1)馬鈴薯易患多種疾病，導致其產量不高。通過導入抗病基因并使其表達可以提高馬鈴薯產量，基因工程中使用最多的抗病基因是_和病毒的復制酶基因。答案解析解析解析在基因工程中，使用

57、最多的抗病基因是病毒外殼蛋白基因和病毒的復制酶基因。病毒外殼蛋白基因12345678910(2)馬鈴薯是雙子葉植物，常用_(方法)將目的基因導入馬鈴薯受體細胞中。構建好的基因表達載體基本結構包括目的基因、標記基因、_、_、_等五部分。答案解析解析解析常用農桿菌轉化法將目的基因導入馬鈴薯等雙子葉植物的受體細胞中。構建好的基因表達載體的基本結構包括目的基因、標記基因、終止子、啟動子和復制原點等五部分。農桿菌轉化法啟動子終止子復制原點12345678910(3)科學家還培育出抗除草劑的轉基因馬鈴薯，其設計方法：修飾除草劑作用的靶蛋白，使其對除草劑_(填“敏感”或“不敏感”)，或使靶蛋白過量表達，植物

58、吸收除草劑后仍能_。答案解析解析解析培育抗除草劑的轉基因馬鈴薯，需通過修飾使除草劑作用的靶蛋白對除草劑不敏感，或使靶蛋白過量表達，使植物吸收除草劑后仍能正常代謝。不敏感正常代謝(4)將目的基因導入受體細胞后，還需對轉基因植物進行_ _。 目的基因的檢測與鑒定解析解析將目的基因導入受體細胞后，還需對轉基因植物進行目的基因的檢測與鑒定。123456789107.(2017沈陽監測)歐洲哥廷根小型豬因其器官大小、結構和生理特點等方面與人的器官極為相似，已經成為國際上理想的異種器官移植的研究材料。目前，歐洲哥廷根小型豬作為糖尿病、心臟病、帕金森氏癥等重大人類疾病及新藥研究的動物模型，也得到了全世界醫藥

59、管理機構的認可。(1)異種器官移植到人體內會發生_，從而使外源器官難以存活。為解決這一難題，必須設法除去醫用小型豬的_基因，或抑制該基因的_。答案解析解析解析異種器官移植會引起人體內發生免疫排斥反應。為解決此問題，需去除小型豬體內表達抗原的基因，或抑制該抗原基因的表達。免疫排斥反應抗原決定表達12345678910(2)向小型豬轉入外源基因時，其受體細胞通常是_，導入方法是_。(3)要對轉基因成功的醫用小型豬進行擴大培養，可采用的技術手段是_。答案解析解析解析基因工程中常用的動物受體細胞是受精卵，因為受精卵全能性高，通常采用顯微注射法將目的基因導入受精卵。解析解析對轉基因成功的小型豬擴大培養，可采用克隆(核移植)技術。受精卵顯微注射法克隆(或“核移植”)12345678910(4)利用基因工程技術，可以獲得乳汁中含有藥用蛋白的動物，這種動物叫_。為了獲得該動物，需將_基因與_基因的啟動子等調控組件重組在一起，構建基因表達載體。答案解析解析解析能從其乳汁中獲取含有藥用蛋白的動物稱為乳腺(乳房)生物反應器。獲得該種動物需將藥用蛋白基因和乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件重組在一起，構建基因表達載體。乳腺(乳房)生物反應器藥用蛋白乳腺蛋白12345678910解析8.某實