版高考生物一轮复习选考部分现代生物科技专题学案Word文档下载推荐.docx

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（1）能自我复制、具有标记基因（答出两点即可）

（2）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　（3）受体细胞

1．与DNA有关的酶的比较

比较项目

限制酶

DNA连接酶

DNA聚合酶

解旋酶

作用底物

DNA分子

DNA

分子片段

脱氧

核苷酸

作用部位

磷酸

二酯键

碱基对

间的氢键

形成产物

黏性末端

或平末端

形成重组

新的

形成单链

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，原理如图所示：

1．限制性核酸内切酶MunⅠ和限制性核酸内切酶EcoRⅠ的识别序列及切割位点分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。

如图表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。

适于作为图示目的基因载体的质粒是（　　）

选A　由图可知，质粒B上无标记基因，不适合作为载体；

质粒C和D的标记基因上都有限制性核酸内切酶的识别位点；

只有质粒A上既有标记基因，且EcoRⅠ的切割位点不在标记基因上。

2．（2016·

全国卷Ⅲ）图（a）中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图（b）为某种表达载体的示意图（载体上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的）。

↓　　　　　　　　↓　　　　　　　↓

——GAATTC——　——GGATCC——　——GATC——

——CTTAAG——　——CCTAGG——　——CTAG——

　　　　↑　　　　　　　↑　　　　　　　↑

图（a）

图（b）

根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

（1）经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被________酶切后的产物连接，理由是________________________________________________________________________

（2）若某人利用图（b）所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图（c）所示。

这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有________，不能表达的原因是___________________________________________________________。

图（c）

（3）DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有________________和________________，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是______________。

（1）由题图可知，BamHⅠ和Sau3AⅠ两种限制性内切酶的共同识别序列是

，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经BamHⅠ酶切得到的目的基因可以与图（b）所示表达载体被Sau3AⅠ酶切后的产物连接。

（2）在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能顺利地转录，再完成翻译过程。

图中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，丙所示目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录，因此目的基因不能表达。

（3）常见的DNA连接酶有E·

coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。

（1）Sau3AⅠ　两种酶切割后产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启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录　（3）E·

coliDNA连接酶　T4DNA连接酶　T4DNA连接酶

—————突破点

（二）　基因工程的基本操作程序——（对应学生用书P203）————

1．PCR技术的原理和反应过程

（1）PCR原理

DNA复制原理，即：

（2）PCR反应过程

过程

说明

图解

变性

温度上升到90_℃左右，双链DNA解聚为单链

复性

温度下降到55_℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合

延伸

温度上升到72℃左右，Taq酶从引物起始合成互补链，可使新链由5′端向3′端延伸

（3）结果：

上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子以2n的形式增加。

PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。

2．基因工程的基本操作程序

（1）获取目的基因的方法

①从基因文库中获取；

②利用PCR技术扩增；

③通过化学方法人工合成。

（2）基因表达载体的组成

目的基因

能够控制特定性状

启动子

RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录

终止子

RNA聚合酶脱离部位，终止转录

标记基因

鉴别受体细胞中是否含有目的基因

（3）目的基因导入受体细胞的方法

受体细胞类型

方法

植物细胞

农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法

动物细胞

显微注射法（注射到受精卵内）

微生物细胞

感受态细胞法（Ca2＋处理法）

（4）目的基因检测与鉴定的方法

　（2017·

全国卷Ⅱ）几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。

通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。

（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________________________________________________________________________

（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________________________。

（1）与老叶相比，嫩叶组织细胞易破碎，容易提取到几丁质酶的mRNA。

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的启动子。

（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）嫩叶组织细胞易破碎　防止RNA降解　

（2）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）目的基因无复制原点；

目的基因无表达所需启动子　（4）磷酸二酯键　

（5）目的基因的转录或翻译异常

1．四种获取目的基因方法的比较

从基因文库中获取

人工合成

从基因组文

库中获取

从部分基因文

库，如cDNA

文库中获取

化学

合成法

反转

录法

过　　程

2.选择限制酶的两个依据

选择依据

内容

根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类

①应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶，不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶，如图甲可选择PstⅠ，不能选择SmaⅠ；

②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PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点）

根据质粒的特点确定限制酶的种类

①切割质粒和目的基因的限制酶一致，以确保产生相同的黏性末端；

②质粒上有标记基因等，所选限制酶尽量不要破坏这些结构。

如图乙中选SmaⅠ会破坏标记基因；

③如果所选限制酶的切割位点不只一个，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

1．（2014·

重庆高考）如图为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。

以下相关叙述，正确的是（　　）

A．②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与

B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上

C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状

D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异

选D　构建重组质粒需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶，不需要DNA聚合酶。

含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒的TDNA整合到受体细胞的染色体上，而不是重组Ti质粒整合到受体细胞的染色体上。

导入受体细胞的目的基因表达后，转基因植株方能表现出相应性状，若目的基因在受体细胞中不表达，转基因植株不能表现出相应性状。

⑤表现出抗虫性状则表明该植株细胞发生了基因重组，基因重组是可遗传变异。

天津高考）人血清白蛋白（HSA）具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。

下图是以基因工程技术获取重组HSA（rHSA）的两条途径。

（1）为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取______合成总cDNA，然后以cDNA为模板，使用PCR技术扩增HSA基因。

下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。

（2）启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是________（填写字母，单选）。

A．人血细胞启动子　B．水稻胚乳细胞启动子

C．大肠杆菌启动子D．农杆菌启动子

（3）利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是________________________________________________________________________。

（4）人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。

与途径Ⅱ相比，选择途径Ⅰ获取rHSA的优势是________________________________________________________________________

________________________。

（5）为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与______的生物学功能一致。

（1）要想合成总cDNA，需要采集人的血液获得总RNA。

由于DNA的复制只能从脱氧核苷酸单链的5′端向3′端延伸，因而引物均应结合在DNA单链的3′端，而DNA的两条链反向平行，由此可以确定引物在另一条脱氧核苷酸单链的位置和方向。

（2）若要从水稻胚乳细胞内获得目的产物，需要控制该目的基因只在水稻胚乳细胞内表达。

由题干中的信息“启动子通常具有物种及组织特异性”可知，此处需要选择水稻胚乳细胞启动子。

（3）酚类物质能吸引农杆菌，因此在水稻受体细胞中添加该类物质，能吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因的成功转化。

（4）途径Ⅰ和Ⅱ的主要区别是途径Ⅰ的受体细胞是真核细胞，途径Ⅱ的受体细胞是原核细胞。

由于人体合成的初始HSA多肽需要经膜系统加工形成正确的空间结构才有生物活性，所以选择途径Ⅰ获取rHSA更具有优势。

（5）rHSA是基因工程的产物，其是否具有医用价值，还需要在个体水平上进一步确认其与HSA的生物学功能是否一致。

（1）总RNA（或mRNA）

（2）B　（3）吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化　（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工　（5）HSA

———————————突破点（三）　蛋白质工程——————

（2015·

全国卷Ⅱ）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P的功能，而且具有了酶的催化活性。

（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：

________________________________________________________________________

（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。

（1）从题中所述资料可知，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后，该蛋白质的功能发生了改变，此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸序列进行改造，进而改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。

（2）在蛋白质工程中，目的基因可以以P基因序列为基础，对生物体内原有P基因进行修饰，也可以通过人工合成法合成新的P1基因。

中心法则的内容如图所示：

由图可知，中心法则的全部内容包括：

DNA以自身为模板进行的复制，DNA通过转录将遗传信息传递给RNA，最后RNA通过翻译将遗传信息表达成蛋白质；

在某些病毒中RNA可自我复制（如烟草花叶病毒等），在某些病毒中能以RNA为模板逆转录合成DNA（如HIV），这是对中心法则的补充。

（3）蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→合成DNA→表达出蛋白质，经过该过程得到的蛋白质，需要对其生物功能进行鉴定，以保证其发挥正常作用。

（1）氨基酸序列（或结构）（合理即可）　

（2）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）设计预期的蛋白质的结构　推测应有的氨基酸序列　功能

蛋白质工程与基因工程的比较

蛋白质工程

基因工程

区　别

预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列

获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定

实质

定向改造或生产人类所需的蛋白质

定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的类型或生物产品

结果

可生产自然界没有的蛋白质

只能生产自然界已有的蛋白质

联

系

①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程

②基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造

1．（2013·

广东高考）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

选C　该基因的表达产物多肽P1的抗菌性和溶血性均很强，要研发出抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先应根据P1的氨基酸序列设计模拟肽，再构建相应的DNA片段。

2．胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到影响。

如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：

（1）构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是________________________________________________________________________。

（2）通过DNA合成而形成的新基因应与________结合后转移到________________________________________________________________________

中才能得到准确表达。

（3）若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有______________、______________和发酵工程。

（4）图中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的合成的基本思路是________________________________________________________________________

（1）蛋白质工程首先要根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计，因此，题图中构建新的胰岛素模型的主要依据是预期胰岛素的功能。

（2）合成的目的基因应与载体结合，构建基因表达载体后导入受体细胞中才能表达。

（3）利用蛋白质工程生产速效胰岛素，需合成新的胰岛素基因，改造好的目的基因需要通过基因工程来生产基因产物，并在生产中要借助工程菌，所以还需要发酵过程，因此，此过程涉及蛋白质工程、基因工程、发酵工程。

（4）由新的胰岛素模型到构建新的胰岛素基因，其基本思路是根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成新的胰岛素基因。

（1）胰岛素的预期功能　

（2）载体　大肠杆菌等受体细胞　（3）蛋白质工程　基因工程　（4）根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪合成新的胰岛素基因

3．（2018·

大庆质检）镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子β肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。

（1）异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的______________序列发生改变。

（2）将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。

此操作____________（填“属于”或“不属于”）蛋白质工程，理由是该操作________________________。

（3）用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的________，以其作为模板，在________酶的作用下反转录合成cDNA。

cDNA与载体需在限制酶和________酶的作用下，构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。

（4）检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取________，用相应的抗体进行______________杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。

（1）编码血红蛋白的基因中碱基对的替换导致编码的氨基酸种类改变。

（2）蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，实现对现有蛋白质的改造或制造新蛋白质。

（3）因血红蛋白基因只在早期红细胞中表达，所以可从其中提取mRNA，以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下，反转录合成cDNA。

构建基因表达载体需要限制酶和DNA连