溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標滾軸，調節合適的觀看比例，答案解析附后。關閉Word文檔返回原板塊。知識整合·思維脈圖主題歸納·能力培優主題一基因工程的操作程序典題示范某種質粒上有SalⅠ、HindⅢ、BamHⅠ三種限制酶切割位點,它們的識別序列和黏性末端各不相同,該質粒同時含有抗四環素基因和抗氨芐青霉素基因。科學家利用此質粒培育轉基因抗鹽作物,提高糧食種植面積取得重大進展。其培育過程如圖所示,請回答下列問題。(1)在構建重組質粒時,應選用____________兩種酶對質粒和含抗鹽基因的DNA進行切割,以保證重組質粒序列的唯一性。

(2)基因工程中的檢測篩選是一個重要的步驟。為篩選出導入了重組質粒的農桿菌,下圖表示運用影印培養法(使一系列培養皿的相同位置上能出現相同菌落的一種接種培養方法)檢測重組質粒是否導入了土壤農桿菌。培養基除了含有土壤農桿菌生長繁殖必需的成分和瓊脂外,培養基A和培養基B分別還要含有____________、______________。從檢測篩選的結果分析,含有目的基因的是______________(填數字)菌落中的細菌。

(3)為了確定抗鹽作物是否培育成功,要用____________等方法在分子水平進行檢測,還要從個體水平用____________________(方法)鑒定作物的耐鹽性。

(4)將轉入抗鹽基因的煙草細胞培育成完整植株需要用組織培養技術,組織培養技術依據的原理是________________________。

(5)將抗鹽基因導入作物細胞內,使作物具有了抗鹽性狀,這種變異類型屬于____________。

【解析】(1)質粒和含有目的基因的外源DNA分子上都含有SalⅠ、HindⅢ、BamHⅠ三種限制酶切割位點,其中BamHⅠ的切割位點位于目的基因上,用該酶切割會破壞目的基因;若只用SalⅠ一種限制酶切割可能會導致目的基因與運載體反向連接;因此在構建重組質粒時,應選用SalⅠ和HindⅢ兩種限制酶對質粒和抗鹽基因的DNA進行切割,以保證重組質粒序列的唯一性。(2)用SalⅠ和HindⅢ兩種限制酶對質粒進行切割時,會破壞四環素抗性基因,但不會破壞氨芐青霉素抗性基因,因此導入重組質粒的農桿菌能在含有氨芐青毒素的培養基上能生存,但不能在含有四環素培養基上生存,所以培養基A和培養基B分別還含有氨芐青霉素、四環素,含目的基因的是4和6菌落中的細菌。(3)利用PCR可在分子水平上進行檢測,除了從分子水平上進行檢測,還可以從個體水平上進行鑒定,即用一定濃度的鹽水澆灌作物來鑒定作物的耐鹽性。(4)將轉入抗鹽基因的煙草細胞培育成完整的植株需要用植物組織培養技術,組織培養技術依據的原理是細胞的全能性。(5)將抗鹽基因導入作物細胞內,使作物具有了抗鹽性狀,這屬于基因工程技術,變異類型是基因重組。答案:(1)SalⅠ、HindⅢ(2)氨芐青霉素四環素4和6(3)PCR一定濃度的鹽水澆灌作物(將作物移栽到鹽堿地中種植)(4)細胞的全能性(5)基因重組【答題關鍵】基因工程的原理和操作程序:1.基因工程原理:基因重組。2.操作程序:類題精練1.(2020·煙臺高二檢測)某研究小組計劃通過多聚酶鏈式反應(PCR)擴增獲得目的基因,構建轉基因工程菌,下列有關PCR擴增過程相關敘述不正確的是 ()A.為方便構建重組質粒,在引物中需要增加適當的限制性內切核酸酶位點B.設計引物時需要避免引物之間形成堿基互補配對,而造成引物自連C.PCR擴增時,復性時溫度的設定與引物長度、堿基組成無關D.如果PCR反應得不到任何擴增產物,則需要降低退火溫度或重新設計引物【解析】選C。構建重組質粒,首先要用限制性內切核酸酶切割含目的基因的DNA片段和質粒,所以位于目的基因兩端的引物中需要增加適當的限制性內切核酸酶位點,A正確;設計的引物之間不能有堿基互補配對,否則會導致引物自連,而不能與模板相連,B正確;PCR擴增時,復性時溫度的設定與引物長度、堿基組成有關,因為不同長度和堿基組成的引物中氫鍵數量不同,C錯誤;PCR反應得不到任何擴增產物,可能是退火溫度過高,導致引物與模板不能相連;或引物間相互配對,引物自連,不能與模板相連,可通過降低退火溫度或重新設計引物進行改進,D正確。2.B基因存在于水稻基因組中,僅在體細胞和精子中正常表達,在卵細胞中不轉錄。為研究B基因表達對卵細胞的影響,設計了如下實驗來獲取能夠在卵細胞中表達B基因的轉基因植株。下列關于該實驗的敘述,不正確的是 ()注:啟動子﹡指可在水稻卵細胞中啟動轉錄的啟動子;Luc基因表達的熒光素酶能催化熒光素產生熒光。A.B基因在水稻卵細胞中不轉錄,可能是B基因的啟動子在卵細胞中無法啟動轉錄B.可從水稻體細胞和精子中提取mRNA構建cDNA文庫,從中獲得B基因中編碼蛋白的序列C.過程②在培養基中應加入卡那霉素以檢測T-DNA是否整合到水稻細胞染色體DNA上D.在鑒定和篩選轉基因植株時,可以檢測加入熒光素的該植株卵細胞中是否發出熒光【解析】選C。啟動子是與RNA聚合酶結合并能啟動mRNA合成的序列,所以B基因在水稻卵細胞中不能轉錄,可能是B基因的啟動子在卵細胞中無法啟動轉錄,A正確;目的基因獲取途徑之一就是從cDNA文庫中獲得,B正確;檢測T-DNA是否整合到水稻細胞染色體DNA上,應該用PCR等,C錯誤;由于基因表達載體上有Luc基因,其表達的熒光素酶能催化熒光素產生熒光,所以在鑒定和篩選轉基因植株時,可以檢測加入熒光素的該植株卵細胞中是否發出熒光,D正確。主題二基因工程與蛋白質工程典題示范干擾素是動物體內合成的一種蛋白質,可以用于治療病毒感染和癌癥,但體外保存相當困難,如果將其分子中的一個半胱氨酸變成絲氨酸,就可以在-70℃條件下保存半年(1)蛋白質的合成是受基因控制的,因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產的關鍵,依據蛋白質工程原理,設計實驗流程,讓動物生產“可以保存的干擾素”:(2)基因工程和蛋白質工程相比較,基因工程在原則上只能生產____________的蛋白質,不一定符合__________的需要。而蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系為基礎,通過____________或____________,對現有蛋白質進行______________,或制造一種新的蛋白質,以滿足人類的生產和生活需要。

(3)蛋白質工程實施的難度很大,原因是蛋白質具有十分復雜的____________結構。

(4)對天然蛋白質進行改造,應該直接對蛋白質分子進行操作,還是通過對基因的操作來實現?__________________________________。原因是________________________________________________________。

【解析】(1)蛋白質工程的基本途徑是:從預期的蛋白質功能出發→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苷酸序列(基因)。(2)基因工程只能生產自然界中已經存在的蛋白質,但不一定能滿足人們生產和生活的需要;蛋白質工程的定義是:以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎,通過化學、物理和分子生物學的手段進行基因修飾或基因合成,對現有蛋白質進行改造,或制造一種新的蛋白質,以滿足人類對生產和生活的需求。(3)蛋白質是大分子化合物,具有十分復雜的空間結構。(4)對天然蛋白質的改造,應該從對基因的操作來實現對天然蛋白質的改造,原因有以下幾個方面:①任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的,改造了基因也就是對蛋白質進行了改造;②改造過的蛋白質可以通過改造過的基因遺傳下去。如果對蛋白質直接改造,即使改造成功,被改造過的蛋白質分子也無法遺傳;③對基因進行改造比對蛋白質直接進行改造要容易操作,難度要小得多。答案:(1)預期的蛋白質功能預期的蛋白質結構應有的氨基酸序列相對應的脫氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在人類生產和生活基因修飾基因合成改造(3)空間(或高級)(4)應該從對基因的操作來實現對天然蛋白質的改造首先,任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的,改造了基因也就是改造了蛋白質,并且改造過的蛋白質可以通過改造過的基因遺傳給下一代。如果對蛋白質直接改造,即使改造成功,被改造過的蛋白質分子還是無法遺傳;其次,對基因進行改造比對蛋白質直接進行改造要容易操作,難度要小得多【答題關鍵】蛋白質工程和基因工程的比較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苷酸序列→獲得所需要的蛋白質獲取目的基因→構建基因表達載體→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與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或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聯系①蛋白質工程是在基因工程基礎上,延伸出來的第二代基因工程;②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、改造類題精練1.科研人員利用相關技術改變了胰島素B鏈的第9位氨基酸,從而避免了胰島素結合成無活性的二聚體形式。下列相關敘述中,不正確的是 ()A.胰島素的本質是蛋白質,不宜口服B.可通過測定DNA的序列確定突變是否成功C.對胰島素結構的改造屬于蛋白質工程D.該過程的操作對象是胰島素分子【解析】選D。胰島素的本質是蛋白質,只能注射,不宜口服,A正確;可通過測定DNA的序列確定突變是否成功,B正確;通過改變氨基酸對胰島素結構的改造屬于蛋白質工程,C正確;蛋白質工程屬于基因工程,蛋白質工程的操作對象是基因,D錯誤。2.某種植物甲的A基因編碼的蛋白質富含賴氨酸,科研人員欲通過轉基因技術培育富含賴氨酸的玉米,提高玉米的營養價值。請回答下列問題:(1)從植物甲提取相關的______________后,通過逆轉錄技術合成cDNA片段,利用______________技術擴增目的基因。

(2)直接導入的cDNA無法在玉米細胞內正常表達,原因是基因表達載體缺少____________(答出一點即可)。

(3)將重組的目的基因導入玉米的薄壁組織,這些細胞可在含______________(填植物激素)的培養基上誘導培養,形成愈傷組織。挑取部分愈傷組織,用____________技術,檢測目的基因是否導入玉米細胞并轉錄。

(4)改造玉米的B基因也可能產生富含賴氨酸的蛋白質,具體的思路是先設計預期的蛋白質結構,其次推測出多肽鏈中的______________,再在B基因上改造對應的________________________。

【解析】(1)從植物甲中獲取目的基因的方法為:從植物甲提取A基因的mRNA后,通過逆轉錄技術合成cDNA片段,利用PCR技術擴增目的基因。(2)直接導入的cDNA由于缺少相關的啟動子(或終止子),故無法在玉米細胞內正常表達,所以構建的基因表達載體必須包含相關的啟動子(或終止子)。(3)將重組的目的基因導入玉米的薄壁組織,將這些細胞在含有生長