【生物】2020届 一轮复习 人教版 基因工程 学案

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【生物】2020届 一轮复习 人教版 基因工程 学案

2020 届 一轮复习 人教版 基因工程 学案 考点一 基因工程的操作工具 1.限制性核酸内切酶(简称限制酶) (1)来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。 (2)作用:识别双链 DNA 分子的某种特定的核苷酸序列并切开特定部位的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键。 (3)结果:产生黏性末端或平末端。 2.DNA 连接酶 种类 E·coli DNA 连接酶 T4DNA 连接酶 来源 大肠杆菌 T4 噬菌体 特点 只缝合黏性末端 缝合黏性末端和平 末端 作用 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 3.载体 (1)作用:携带外源 DNA 片段进入受体细胞。 (2)种类:质粒、λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 (3)条件Error! [基础自测] 1.判断下列叙述的正误 (1)切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别 6 个核苷酸序列(×) (2)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因(×) (3)限制酶只能用于切割目的基因(×) (4)DNA 连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来(×) (5)限制性核酸内切酶、DNA 连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶(×) (6)E·coli DNA 连接酶既可连接平末端,又可连接黏性末端(×) (7)用于载体的质粒 DNA 分子上至少含一个限制酶识别位点(√) (8)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(√) 2.载体需具备的条件及其作用(连线) 3.据两种限制酶的作用图示填空 (1) 已 知 限 制 酶 EcoRⅠ 和 SmaⅠ 识 别 的 碱 基 序 列 和 酶 切 位 点 分 别 为 G↓AATTC 和 CCC↓GGG,在图中画出两种限制酶切割 DNA 后产生的末端。 (2)写出产生的末端的种类:①产生的是黏性末端;②产生的是平末端。 (3)EcoRⅠ限制酶和 SmaⅠ限制酶识别的碱基序列不同,切割位点不同(填“相同”或“不同”), 说明限制酶具有专一性。 4.学透教材、理清原因、规范答题用语专练 (1)①是________酶,②是____________酶,二者的作用部位都是______________。 (2)限制酶不切割自身 DNA 的原因:__________________________________________。 答案:(1)限制 DNA 连接 磷酸二酯键 (2)自身 DNA 不存在该酶的识别序列或识别序列 已经被修饰 1.与 DNA 有关的酶的比较 名称 作用部位 作用底物 作用结果 限制酶 磷酸二酯键 DNA 将 DNA 切成两个片 段 DNA 连接酶 磷酸二酯键 DNA 片段 将两个 DNA 片段连 接为一个 DNA 分子 DNA 聚合酶或热稳 定 DNA 聚合酶 磷酸二酯键 脱氧核苷酸 将单个脱氧核苷酸依 次连接到单链末端 DNA(水解)酶 磷酸二酯键 DNA 将 DNA 片段水解为 单个脱氧核苷酸 解旋酶 碱基对之间的氢键 DNA 将双链 DNA 分子局 部解旋为单链,形成 两条长链 RNA 聚合酶 磷酸二酯键 核糖核苷酸 将单个核糖核苷酸依 次连接到单链末端 2.限制酶的特点与使用 (1)限制酶具有特异性,即一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列,并在特定的位点上进行 切割;限制酶不切割自身 DNA 的原因是原核生物 DNA 分子中不存在该酶的识别序列或识 别序列已经被修饰。 (2)在获取目的基因和切割载体时通常用同一种限制酶,以获得相同的黏性末端。但如果用 两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同,在 DNA 连接酶的作用下目的基因与载体也可 以连接起来。 (3)为了防止载体或目的基因的黏性末端自己连接即所谓“环化”,可用不同的限制酶分别处 理含目的基因的 DNA 和载体,使目的基因两侧及载体上各自具有两个不同的黏性末端。 [对点落实] 1.(2016·全国卷Ⅲ)图(a)中的三个 DNA 片段上依次表示出了 EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ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) 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(b)          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______________。 解 析 : (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 ——GATC—— ——CTAG——,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,即顺利表达。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·coli DNA 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。 答案:(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(其他合理答案也可) (3)E·coli DNA 连接酶 T 4DNA 连接酶 T4DNA 连接酶(其他合 理答案也可) 2.(2016·江苏高考,有改动)下表是几种限制酶识别序列及其切割位点,图 1、图 2 中标注 了相关限制酶的酶切位点,其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题: 限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ Hind Ⅲ 识别序 列及切 割位点 (1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用__________________两种限制酶切割,酶 切后的载体和目的基因片段,通过________酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒, 需将其转入处于________态的大肠杆菌。 (2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加________,平板上 长 出 的 菌 落 , 常 用 PCR 鉴 定 , 所 用 的 引 物 组 成 为 图 2 中 ________________________________________________________________________。 (3)若 BamHⅠ酶切的 DNA 末端与 BclⅠ酶切的 DNA 末端连接,连接部位的 6 个碱基对序 列为________________________,对于该部位,这两种酶________(填“都能”“都不能” 或“只有一种能”)切开。 (4)若用 Sau3AⅠ切图 1 质粒最多可能获得________种大小不同的 DNA 片段。 解析:(1)基因工程中选择合适的限制酶切割质粒和目的基因时,应保留目的基因和至少一 个标记基因结构的完整性,即遵循“目的基因切两侧,标记基因留一个”的基本原则,最好 选择切割产生不同末端的两种限制酶同时切割质粒和目的基因,以避免目的基因的反向插入 带来的不正常表达,因此据图分析应选择的限制酶为 BclⅠ和 HindⅢ,切割后质粒上保留的 四环素抗性基因作为标记基因。酶切后的载体和目的基因通过 DNA 连接酶的作用形成重组 质粒,重组质粒需要导入 Ca2+处理后的处于感受态的大肠杆菌(处于感受态的大肠杆菌细胞 膜的通透性大大增加,便于重组质粒进入)。(2)由上述分析可知,为了筛选出导入重组质粒 的大肠杆菌,应先配制含四环素的选择培养基,平板上长出的菌落为导入普通质粒或重组质 粒的大肠杆菌菌落,进一步鉴定出导入重组质粒的大肠杆菌,可利用 PCR 扩增的方式,结 合电泳技术来分析处理。DNA 的两条链是反向平行的,在 PCR 过程中,当引物与 DNA 母 链通过碱基互补配对结合后,DNA 聚合酶只能从引物的 3′端延伸 DNA 链,因此应选择引 物甲和引物丙。(3)因为 BclⅠ和 BamHⅠ酶切产生的黏性末端相同,所以可以被 DNA 连接 酶连接,连接部位的 6 个碱基对序列为T GATC C A CTAG G(G GATC A C CTAG T),但是连接后形成的 DNA 中不再具有 BclⅠ和 BamHⅠ的识别序列,连接部位不能被这两种酶切开。(4)由图可知,能 被限制酶 BclⅠ和 BamHⅠ切割的序列也能被 Sau3AⅠ识别并切割,因此图中质粒上存在 3 个 Sau3AⅠ的切割位点,若将 3 个切割位点之间的 DNA 片段分别编号为 a、b 和 c,则完全 酶切(3 个切割位点均被切割)会产生 3 种大小的 DNA 片段,即为 a、b 和 c;考虑只切 1 个 切割位点,有 3 种情况,都产生 1 种大小的 DNA 片段,即大小均为 a+b+c;考虑切 2 个 切割位点,则会产生 a+b、c、a+c、b、b+c、a 几种不同大小的 DNA 片段。综上所述, 若用 Sau3AⅠ识别并切割图中质粒,最多可获得 7 种大小的 DNA 片段,即为 a+b+c、a+ b、a+c、b+c、a、b、c。 答案:(1)BclⅠ和 HindⅢ 连接 感受 (2)四环素 引物甲和引物丙 (3) T GATC C A CTAG G (G GATC A C CTAG T) 都不能 (4)7 [类题通法] 选择限制酶的技巧 (1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类 ①应选择切点位于目的基因两端的限制酶,如图甲可选择 PstⅠ。 ②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 SmaⅠ。 ③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点)。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类 ①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致,以确保具有相同的黏性末端。 ②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 SmaⅠ会破坏标记基因。 考点二 基因工程的基本操作程序  基因工程的基本操作程序 目的基因 的获取 ―→基因表达 载体的构建―→目的基因导 入受体细胞―→目的基因的 检测与鉴定 1.目的基因的获取 (1)目的基因:主要是指编码蛋白质的基因,也可以是具有调控作用的因子。 (2)获取方法Error! 2.基因表达载体的构建 (1)构建基因表达载体的目的 ①使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代。 ②使目的基因能够表达和发挥作用。 (2)基因表达载体的组成:目的基因、启动子、终止子及标记基因等。 3.目的基因导入受体细胞 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 显微注射技术(注射到受精卵内) 微生物细胞 感受态细胞法(Ca2+处理法) 4.目的基因的检测与鉴定 检测目的 检测方法 判断标准 目的基因是否插入转基因生物 的 DNA DNA 分子杂交技术 是否出现杂交带 目的基因是否转录出了 mRNA 分子杂交技术 是否出现杂交带 目的基因是否翻译出蛋白质 抗原—抗体杂交技术 是否出现杂交带 个体水平的检测 如抗虫、抗病的接种实验 是否表现出相应的特性 [基础自测] 1.判断下列叙述的正误 (1)表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原点(×) (2)转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测(×) (3)PCR 反应中温度的周期性改变是为了 DNA 聚合酶催化不同的反应(×) (4)抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达(√) (5)用 PCR 方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列(√) (6)PCR 体系中一定要添加从受体细胞中提取的 DNA 聚合酶(×) (7)外源 DNA 必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制(×) (8)目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法(√) (9)为培育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(×) (10)检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原-抗体杂交技术(×) 2.基因表达载体的组成及各部分的作用(连线) 3.学透教材、理清原因、规范答题用语专练 (1)从图中可以看出,目的基因是________________,使用的载体是________,将基因表达 载体导入受体细胞的方法是________________。 (2)请写出两种检测目的基因是否表达的方法:__________________________________。 答案:(1)Bt 毒蛋白基因 Ti 质粒 农杆菌转化法 (2)抗原—抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃 虫 1.获取目的基因的方法比较 从基因文库中获取 人工合成 方法 从基因组文 库中获取 从部分基因文 库中获取,如 化学 合成法 逆转 录法 cDNA 文库 过程 2.PCR 反应的过程 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.目的基因检测与鉴定的方法 [对点落实] 1.(2018·海南高考)甜蛋白是一种高甜度的特殊蛋白质。为了改善黄瓜的品质,科学家采用 农杆菌转化法将一种甜蛋白基因成功导入黄瓜细胞,得到了转基因植株。回答下列问题: (1)用农杆菌感染时,应优先选用黄瓜________(填“受伤的”或“完好的”)叶片与含重组质 粒的农杆菌共培养,选用这种叶片的理由是_____________________________________ ___________________________________________________________________________。 (2)若在转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白,则表明该重组质粒中____________已转移到植物 细胞中且能够表达;用该转基因黄瓜的某一植株与一株非转基因植株杂交,发现子代中含 甜 蛋 白 个 体 数 与 不 含 甜 蛋 白 个 体 数 之 比 为 1∶1 , 则 说 明 甜 蛋 白 基 因 已 经 整 合 到 ________________(填“核基因组”“线粒体基因组”或“叶绿体基因组”)中。 (3)假设某种转基因作物因为受到病毒感染而减产,若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗, 应选用________作为外植体进行组织培养。 (4)通常,基因工程操作主要有 4 个步骤,即目的基因获取、重组表达载体的构建、将目的 基 因 导 入 受 体 细 胞 、 目 的 基 因 的 检 测 与 鉴 定 。 因 此 , 基 因 工 程 的 含 义 可 概 括 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)用农杆菌感染时,应优先选用黄瓜受伤的叶片与含重组质粒的农杆菌共培养,理 由是叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质,可吸引农杆菌移向这些细胞。(2)若在转基因 黄瓜中检测到这种甜蛋白,则表明该重组质粒中甜蛋白基因已转移到植物细胞中且能够表达; 用该转基因黄瓜的某一植株与一株非转基因植株杂交,发现子代中含甜蛋白个体数与不含甜 蛋白个体数之比为 1∶1,则说明甜蛋白基因已经整合到核基因组中。(3)假设某种转基因作 物因为受到病毒感染而减产,若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗,应选用茎尖作为外植 体进行组织培养。(4)通常,基因工程操作主要有 4 个步骤,即目的基因获取、重组表达载 体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。因此,基因工程的含义可概 括为按照人们的愿望进行设计,并通过体外重组和转基因等技术,赋予生物新的遗传特性, 创造出符合人们需要的新生物类型。 答案:(1)受伤的 叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质,可吸引农杆菌移向这些细胞 (2) 甜蛋白基因 核基因组 (3)茎尖 (4)按照人们的愿望进行设计,并通过体外重组和转基因 等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出符合人们需要的新生物类型 2.(2018·江苏高考有改动)为生产具有特定性能的 α­淀粉酶,研究人员从某种海洋细菌中克 隆了 α­淀粉酶基因(1 656 个碱基对),利用基因工程大量制备 α­淀粉酶,实验流程见下图。 请回答下列问题: (1)利用 PCR 技术扩增 α­淀粉酶基因前,需先获得细菌的________________。 (2)为了便于扩增的 DNA 片段与表达载体连接,需在引物的________端加上限制性酶切位点, 且 常 在 两 条 引 物 上 设 计 加 入 不 同 的 限 制 性 酶 切 位 点 , 主 要 目 的 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)进行扩增时,反应的温度和时间需根据具体情况进行设定,下列选项中________的设定 与引物有关,________的设定与扩增片段的长度有关。(填序号) ①变性温度 ②退火(复性)温度 ③延伸温度 ④变性时间 ⑤退火(复性)时间 ⑥延伸时 间 (4)下图表示筛选获得的工程菌中编码 α­淀粉酶的 mRNA 的部分碱基序列: 图中虚线框内 mRNA 片段包含________个密码子,如虚线框后的序列未知,预测虚线框后 的第一个密码子最多有________种。 (5)获得工程菌表达的 α­淀粉酶后,为探究影响酶活性的因素,以浓度为 1%的可溶性淀粉 为底物测定酶活性,结果如下: 缓冲液 50 mmol/L Na2HPO4­KH2PO4 50 mmol/L Tris­HCl 50 mmol/L Gly­NaOH pH 6.0 6.5 7.0 7.5 7.5 8.0 8.5 9.0 9.0 9.5 10.0 10.5 酶相对 活性(%) 25. 4 40. 2 49.8 63. 2 70.1 95.5 99.5 85. 3 68. 1 63. 7 41.5 20.8 根 据 上 述 实 验 结 果 , 初 步 判 断 该 α­ 淀 粉 酶 活 性 最 高 的 条 件 为 ________________________________________________________________________。 解析:(1)利用 PCR 技术扩增 α­淀粉酶基因前,需先获得细菌的基因组 DNA 作为模板,并 依据 α­淀粉酶基因两端的部分核苷酸序列合成两条引物。(2)利用 PCR 技术扩增 DNA 时, 只能从 3′端延伸 DNA 子链,为了便于扩增的 DNA 片段与表达载体连接,需在引物的 5′ 端加上限制性酶切位点,并且要注意在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点,这样既 能防止目的基因、载体的自身连接,又能确保目的基因与表达载体的定向连接。(3)PCR 技 术包括变性、退火(复性)和延伸三步,变性温度决定 PCR 反应中双链 DNA 的解链,且时间 很短;退火(复性)时引物结合到互补的 DNA 单链上,退火(复性)温度由引物复性温度决定, 其温度设定与引物的长度、碱基组成及浓度等有关;延伸时间与产物片段的长度有关,产物 在 1 kb 以内的延伸时间为 1 min 左右,3~4 kb 的延伸时间为 3~4 min。(4)图中虚线框内 共含有 24 个碱基,mRNA 上 3 个相邻的碱基编码 1 个氨基酸,故共包含 8 个密码子。虚线 框后的第 1 个密码子的第 1 个碱基是 U,第 2 和第 3 个碱基各有 4 种可能性,因此共有 16 种可能性。题干表明控制 α­淀粉酶的基因有 1 656 个碱基对,说明图中虚线框后的第 1 个密 码子肯定不是终止密码子(3 种终止密码子为 UAA、UAG、UGA),故虚线框后第 1 个密码 子实际最多可能性有 16-3=13(种)。(5)分析表格中的数据,酶相对活性最高为 99.5%,对 应的条件是 pH 为 8.5,缓冲液为 50 mmol/L Tris­HCl。 答案:(1)基因组 DNA (2)5′ 使 DNA 片段能定向插入表达载体,减少自连 (3)② ⑥  (4)8 13 (5)pH 为 8.5,缓冲液为 50 mmol/L Tris­HCl 考点三 基因工程的应用与蛋白质工程 一、基因工程的应用 1.植物基因工程:培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物;利用转基因 改良植物的品质;利用植物生产药物等。 2.动物基因工程:用于提高动物生长速度;用于改善畜产品品质;用转基因动物生产药物; 用转基因动物作器官移植的供体等。 3.基因工程药物 (1)来源:利用转基因的“工程菌”来生产的药物。 (2)种类:细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 4.基因治疗 (1)概念:把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能, 从而达到治疗疾病的 目的,这是治疗遗传病的最有效的手段。 (2)类型:体外基因治疗和体内基因治疗。 二、蛋白质工程 (1)操作手段:基因修饰或基因合成。 (2)结果:对现有蛋白质进行改造或制造出新的蛋白质。 (3)设计流程 预期的蛋 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(基因) [基础自测] 1.判断下列叙述的正误 (1)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(√) (2)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(×) (3)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用(×) (4)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质(√) (5)蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质(√) (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(×) 2.填写蛋白质工程流程图中字母代表的含义 A.转录,B.翻译,C.分子设计,D.氨基酸序列,E.预期功能。 1.体外基因治疗与体内基因治疗的区别 方法 比较   体外基因治疗 体内基因治疗 途径 从患者体内获得某种细胞→体外 完成基因转移→筛选、细胞扩增→ 输入体内 直接向患者体内组织细胞中转移基因 不同点 特点 操作复杂,但效果可靠 方法较简单,但效果难以控制 相同点 都是将外源基因导入靶细胞,以纠正缺陷基因,目前两种方法都处于临床 试验阶段 2.基因治疗与基因诊断的比较 原理 操作过程 进展 基因治疗 基因表达 利用正常基因导入有基因缺陷的细胞 中,以表达出正常性状来治疗(疾病) 临床试验 基因诊断 碱基互 补配对 制作特定 DNA 探针与病人样品 DNA 混合,分析杂交带情况 临床应用 3.蛋白质工程与基因工程的关系 项目 区别与联系 蛋白质工程 基因工程 过程 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 区别 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 [对点落实] 1.(2019·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。回答下列问题: (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(逆)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。 解析:(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,由于该操作中没有对 蛋白质或基因进行改造,因此不属于蛋白质工程。(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(逆)转录合成 cDNA。构建基因表达载体需要限制酶和 DNA 连接酶。(4)目的基因是否表达可以通过从受 体菌中提取蛋白质,进行抗原-抗体杂交实验加以判断。 答案:(1)碱基对(或脱氧核苷酸) (2)不属于 没有对现有的蛋白质进行改造(或没有对基因 进行修饰) (3)mRNA(或 RNA) 逆转录 DNA 连接 (4)蛋白质 抗原—抗体 2.(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。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:____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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)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的排列 顺序进行改造,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。中心法则的内容如下图所示: 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),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。 答案:(1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也可) (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)设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能 考点四 DNA 的粗提取与鉴定 1.实验原理 (1)提取原理 ①DNA 和蛋白质等其他成分在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同。 ②DNA 对酶、高温和洗涤剂的耐受性。 ③DNA 不溶于酒精溶液。 (2)鉴定原理: DNA+二苯胺试剂 ― ― →沸水浴 蓝色。 2.实验流程 [基础自测] 1.判断下列叙述的正误 (1)用兔的成熟红细胞可提取 DNA(×) (2)进行 DNA 粗提取和鉴定实验时,加入洗涤剂后用力进行快速、充分地研磨(×) (3)洗涤剂能瓦解细胞膜并增加 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度(×) (4)在溶有 DNA 的 NaCl 溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色(×) (5)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(×) (6)实验中两次使用蒸馏水的目的不同(√) 2.学透教材、理清原因、规范答题用语专练 (1)分析 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度曲线,思考如何通过控制 NaCl 溶液的浓度将 DNA 与蛋白质等杂质分离。 提示:NaCl 溶液浓度为 2 mol/L 时,DNA 溶解,而部分蛋白质发生盐析生成沉淀,通过过 滤可除去部分蛋白质及不溶于 NaCl 溶液的杂质。当 NaCl 溶液稀释至 0.14 mol/L 时,DNA 析出,过滤可除去溶于 NaCl 溶液中的部分蛋白质和其他杂质。 (2)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①~④操作的目的分 别是什么? ①_______________________________________________________________________; ②_______________________________________________________________________; ③_______________________________________________________________________; ④_______________________________________________________________________。 提示:①是使鸡血细胞吸水涨破释放出核物质 ②是析出 DNA,去除溶于酒精的杂质 ③ 是使 DNA 溶解在 2 mol/L NaCl 溶液中 ④是稀释 NaCl 溶液使其浓度接近 0.14 mol/L,去 除溶于低浓度 NaCl 溶液的杂质 1.DNA 与蛋白质在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同 溶解规律 2 mol/L NaCl 溶液 0.14 mol/L NaCl 溶液 DNA 溶解 析出 蛋白质 NaCl 溶液物质的量浓度从 2 mol/L 逐 渐降低的过程中,溶解度逐渐增大 部分发生 盐析沉淀 溶解 2.DNA 粗提取与鉴定实验中的“2、4、4” 加蒸馏 水 2 次 ①加到鸡血细胞液中,使血细胞吸收水破裂; ②加到含 DNA 的 2 mol/L 的 NaCl 溶液中,使 NaCl 溶液的物质的量浓度 下降到 0.14 mol/L,使 DNA 析出 用纱布 过滤 4 次 ①过滤血细胞破裂液,得到含细胞核物质的滤液; ②过滤溶有 DNA 的 2 mol/L 的 NaCl 溶液; ③滤取 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中析出的 DNA(黏稠物); ④再次过滤溶有 DNA 的 2 mol/L 的 NaCl 溶液 用 NaCl 溶液 4 次 ①加 2 mol/L 的 NaCl 溶液,溶解提取的细胞核物质; ②用 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液使 DNA 析出; ③用 2 mol/L 的 NaCl 溶液,溶解滤取的 DNA 黏稠物; ④用 2 mol/L 的 NaCl 溶液,溶解丝状物用于鉴定 DNA 3.注意事项 (1)本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料,原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞 核(无 DNA)。可选用鸡血细胞作材料。 (2)加入洗涤剂后,动作要轻缓、柔和,否则容易产生大量的泡沫。加入酒精和用玻璃棒搅 拌时,动作要轻缓,以免加剧 DNA 分子的断裂,导致 DNA 分子不能形成絮状沉淀。 (3)二苯胺试剂要现配现用,否则会影响鉴定的效果。 (4)提取植物细胞的 DNA 时,加入的洗涤剂能溶解细胞膜,有利于 DNA 的释放;加入食盐 (主要成分是 NaCl)的目的是溶解 DNA。 (5)在 DNA 进一步提纯时,选用冷却的 95%的酒精的作用是溶解杂质和析出 DNA。 [对点落实] 1.(2019·南通模拟)对利用鸡血进行“DNA 的粗提取与鉴定”的实验,下列叙述正确的是(  ) A.用蒸馏水将 NaCl 溶液浓度调至 0.14 mol/L,滤去析出物 B.可用木瓜蛋白酶纯化过滤后研磨液中的 DNA C.由于 DNA 对高温耐受性较差,故需向 DNA 滤液中加入冷酒精 D.将丝状物溶解在 2 mol/L NaCl 溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色 解析:选 B DNA 在浓度为 0.14 mol/L NaCl 溶液中的溶解度最低,因此用蒸馏水将 NaCl 溶液浓度调至 0.14 mol/L 时,DNA 析出,应该去除滤液;木瓜蛋白酶能分解蛋白质,但不 能分解 DNA,因此可用木瓜蛋白酶纯化过滤后研磨液中的 DNA;由于 DNA 不溶于酒精, 蛋白质溶于酒精,因此可向 DNA 滤液中加入冷酒精以进一步纯化 DNA;将丝状物溶解在 2 mol/L NaCl 溶液中,加入二苯胺试剂后要经过沸水浴才能呈现蓝色。 2.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,下列叙述错误的 是(  ) 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:选 A 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 稀释 NaCl 溶液,使 DNA 析出;图 1 中加入蒸馏水后,DNA 存在于滤液中;图 2 中加入蒸 馏水后,NaCl 溶液浓度降低,DNA 析出,所以弃去滤液;嫩肉粉主要成分是蛋白酶,鸡血 细胞液中加入少许嫩肉粉可将蛋白质水解成小分子肽或氨基酸,有利于除去蛋白质。      课堂一刻钟 研真题——知命题点·查薄弱点·清迷盲点 1.(2018·北京高考)用 Xho Ⅰ和 Sal Ⅰ两种限制性核酸内切酶 分别处理同一 DNA 片段,酶 切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是(  ) 易错探因——审题不细 解答本小题可因审题不细致,误认为是 XhoⅠ和 SalⅠ两种限制酶同时作用于 DNA 片段, 而不能得出正确答案。这要求学生在平时的练习中养成仔细审题的习惯,必要时可在关键部 位进行标注。   A.图 1 中两种酶识别的核苷酸序列不同 B.图 2 中酶切产物可用于构建重组 DNA C.泳道①中是用 SalⅠ处理得到的酶切产物 D.图中被酶切的 DNA 片段是单链 DNA 解析:选 D 通过图 1 可知,两种限制性核酸内切酶切割 DNA 分子的不同部位,说明两种 限制性核酸内切酶识别的核苷酸序列不同;图 2 中的酶切产物是 DNA 分子片段,可用于构 建重组 DNA;观察图 1 可知,该 DNA 片段有 3 个 SalⅠ酶切位点,故用 SalⅠ处理后,可 形成 4 个 DNA 分子片段,电泳后出现 4 条电泳带,与电泳条带①对应;限制性核酸内切酶 作用的是双链 DNA 片段,因此图中被酶切的 DNA 片段应是双链 DNA。 2.(2017·北京高考)为了增加菊花花色类型,研究者从其他植物中克隆出花色基因 C(图 1), 拟将其与质粒(图 2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。 下列操作与实验目的不符的是(  ) A.用限制性核酸内切酶 EcoRⅠ和连接酶构建重组质粒 B.用含 C 基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将 C 基因导入细胞 C.在培养基中添加卡那霉素,筛选被转化的菊花细胞 D.用分子杂交方法检测 C 基因是否整合到菊花染色体上 解析:选 C 目的基因 C 和质粒都有可被 EcoRⅠ切割的酶切位点,另外需要 DNA 连接酶 将切好的目的基因和质粒连接起来;愈伤组织全能性较高,是理想的植物受体细胞,将目的 基因导入植物受体细胞的方法通常为农杆菌转化法;质粒中含有潮霉素抗性基因,因此选择 培养基中应该加入潮霉素;使用分子杂交方法可检测目的基因是否整合到受体染色体上。 3.(2018·江苏高考)关于还原糖、蛋白质和DNA的鉴定实验,下列叙述正确的是(  ) A.在甘蔗茎的组织样液中加入双缩脲试剂,温水浴后液体由蓝色变成砖红色 B.在大豆种子匀浆液中加入斐林试剂,液体由蓝色变成紫色 C.提取 DNA 时,在切碎的洋葱中加入适量洗涤剂和食盐,充分研磨,过滤并弃去滤液 D.将 DNA 粗提物溶解在 2 mol/L NaCl 溶液中,加入二苯胺试剂,沸水浴后液体由无色变 成蓝色 解题关键——归纳整合 本题综合了必修①还原糖和蛋白质的鉴定与选修①DNA 的提取与鉴定的相关实验的原理与 步骤,意在考查考生的归纳整合和辨别能力。这也启示我们在复习选修内容时要注意与必修 部分的知识相联系,多进行归纳整合。                        解析:选 D 甘蔗茎的组织样液中含有大量的蔗糖,蔗糖属于非还原糖,与斐林试剂在 50~ 65 ℃的水浴加热条件下不会产生砖红色沉淀;大豆种子的匀浆液中含有大量的蛋白质,鉴 定蛋白质时应使用双缩脲试剂,双缩脲试剂在常温下能与蛋白质发生反应,生成紫色的络合 物;提取 DNA 时,在切碎的洋葱中加入适量的洗涤剂和食盐,进行充分地研磨,过滤后收 集滤液;在沸水浴条件下,DNA 与二苯胺试剂反应呈现蓝色。 4.(2014·江苏高考)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述,错误的是(  ) A.酵母和菜花均可作为提取 DNA 的材料 B.DNA 既溶于 2 mol/L NaCl 溶液也溶于蒸馏水 C.向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌,可见玻棒上有白色絮状物 D.DNA 溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热,冷却后变蓝 易错探因——知识不全 本题考查对“DNA 的粗提取和鉴定”实验的原理、实验材料的选择、实验采用的试剂及试 剂的作用等的记忆,需要考生识记的细节较多,考生在平时的学习过程中要注意积累。                          解析:选 C 原则上含 DNA 的生物材料都可用来提取 DNA,只是选用 DNA 含量高的生物 组织,成功的可能性更大;DNA 在 2 mol/L NaCl 溶液和蒸馏水中溶解度都较大;向鸡血细 胞液中加蒸馏水搅拌,鸡血细胞会吸水破裂,但在蒸馏水中不会析出 DNA;DNA 溶液加入 二苯胺试剂后需沸水浴加热,待冷却后溶液变蓝。 5.(2018·全国卷Ⅰ)回答下列问题: (1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌 细 胞 中 进 行 了 表 达 。 该 研 究 除 证 明 了 质 粒 可 以 作 为 载 体 外 , 还 证 明 了 ________________________________________________________________________ ____________________________________________________(答出两点即可)。 (2)体外重组的质粒可通过 Ca2+参与的________方法导入大肠杆菌细胞;而体外重组的噬菌 体 DNA 通常需与______________组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌 体 DNA 导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是 ________。 (3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。 为防止蛋白质被降解,在实验中应选用________________的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋 白质纯化的过程中应添加________的抑制剂。 解题关键——信息获取 解答本小题应先根据“蛋白质会被降解”的信息,再根据酶的专一性原理可推测大肠杆菌体 内含有分解该蛋白质的酶,以此作为突破口即可成功解答本小题。                          解析:(1)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌中,该过程利用的技术是 转基因技术。该研究除了证明质粒可作为载体外,还证明了体外重组的质粒可以进入受体细 胞,真核生物的基因可在原核细胞中表达等。(2)重组质粒导入大肠杆菌细胞可采用 Ca2+参 与的转化方法;体外重组噬菌体要通过将体外重组的噬菌体 DNA 和外壳蛋白(或噬菌体蛋白) 进行组装获得;因为噬菌体是专门寄生在细菌中的病毒,所以宿主细胞应选用细菌。(3)为 防止蛋白质被降解,在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞;在蛋白质纯化 过程中,为防止目的蛋白质被降解,需要添加蛋白酶的抑制剂。 答案:(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞;真核生物基因可在原核细胞中表达 (2)转化  外壳蛋白(或答噬菌体蛋白) 细菌 (3)蛋白酶缺陷型 蛋白酶 6.(2018·全国卷Ⅱ)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性 可 用 于 检 测 细 胞 中 目 的 基 因 的 表 达 。 某 科 研 团 队 将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连 接在GFP基因的5′末端,获得了L1­GFP融合基因(简称为甲),并将其插入质粒 P0,构建 了真核表达载体 P1,其部分结构和酶切位点的示意图如下,图中E1~E4四种限制酶产生 的黏性末端各不相同。 解题关键——信息获取 本题结合新情景、新材料考查考生从题干及题图中获取信息的能力。在解答此类问题时应注 重信息获取和结合已有的知识理解、应用信息。                       回答下列问题: (1)据图推断,该团队在将甲插入质粒 P0 时,使用了两种限制酶,这两种酶是______________。 使用这两种酶进行酶切是为了保证______________,也是为了保证____________________。 (2)将 P1 转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明 L1 基因 在牛的皮肤细胞中完成了________和________过程。 (3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括:将能够产生绿色荧光细胞的________ 移入牛的______________中、体外培养、胚胎移植等。 (4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用 PCR 方法进行鉴定,在鉴定 时应分别以该牛不同组织细胞中的________(填“mRNA”“总 RNA”或“核 DNA”)作为 PCR 模板。 解析:(1)由题意可知,L1 基因和 GFP 基因形成了 L1­GFP 融合基因(简称为甲),题图中显 示了四个酶切位点,当将 L1­GFP 融合基因插入质粒 P0 时,可用 E1 和 E4 限制酶进行酶切, 用这两种酶进行酶切不会破坏甲的完整性,同时能保证甲按照正确的方向与载体连接。(2) 若在牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光,则说明 L1­GFP 融合基因得到表达,即目的基因在受 体细胞中通过转录和翻译合成了荧光蛋白。(3)为了获得含有甲的牛,可将含有目的基因的 细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中,然后进行体外培养、胚胎移植等。(4)利用 PCR 技 术扩增目的基因,可以检测目的基因是否存在,PCR 扩增的模板是 DNA。 答案:(1)E1 和 E4 甲的完整 甲与载体正确连接 (2)转录 翻译 (3)细胞核 去核卵母 细胞 (4)核 DNA 7.(2017·江苏高考)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白,某研究小组计划通过 多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因,构建转基因工程菌,用于重金属废水的净化处理。 PCR 扩增过程示意图如下,请回答下列问题: (1)从高表达 MT 蛋白的生物组织中提取 mRNA,通过________获得________用于 PCR 扩 增。 (2)设计一对与 MT 基因两端序列互补配对的引物(引物 1 和引物 2),为方便构建重组质粒, 在 引 物 中 需 要 增 加 适 当 的 ____________ 位 点 。 设 计 引 物 时 需 要 避 免 引 物 之 间 形 成 ________________,而造成引物自连。 (3)图中步骤 1 代表________,步骤 2 代表退火(复性),步骤 3 代表延伸,这三个步骤组成一 轮循环。 (4)PCR 扩 增 时 , 退 火 ( 复 性 ) 温 度 的 设 定 是 成 败 的 关 键 。 退 火 温 度 过 高 会 破 坏 ________________的碱基配对。退火(复性)温度的设定与引物长度、碱基组成有关,长度相 同但____________的引物需要设定更高的退火(复性)温度。 (5)如果 PCR 反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改进措施有________[填序号:①升 高退火(复性)温度 ②降低退火(复性)温度 ③重新设计引物]。 解题关键——理解应用 本题主要考查 PCR 技术的相关知识,要求考生理解 PCR 的具体过程,以及引物的作用, 学会分析引物或温度改变对 PCR 结果的影响。 解析:(1)PCR 技术可在体外对 DNA 进行扩增,模板可以是 mRNA 经过逆转录获得的 cDNA。 (2)设计一对与 MT 基因两端序列互补配对的引物(引物 1 和引物 2)时,需在引物中增加适当 的限制性核酸内切酶的识别序列,便于目的基因与质粒的连接。为了避免引物自连,设计引 物时需要避免引物之间形成碱基互补配对。(3)根据 PCR 的过程可知,图中步骤 1 为变性, 步骤 2 为退火(复性),步骤 3 为延伸,这三个步骤构成一个循环。(4)退火(复性)温度的设定 与引物长度、碱基组成有关,过高的退火(复性)温度会破坏引物与模板的碱基配对。因 G、 C 之间的氢键数多于 A、T 之间的氢键数,故 GC 含量高的引物需要设定更高的退火(复性) 温度。(5)如果 PCR 反应得不到任何扩增产物,可能的原因是退火(复性)温度过高使扩增效 率降低,也可能是未按照目的基因两端的核苷酸序列来设计引物,因此可以采取的措施是降 低退火(复性)温度、重新设计引物等。 答案:(1)逆转录 cDNA (2)限制性核酸内切酶 碱基互补配对 (3)变性 (4)引物与模板  GC 含量高 (5)②③ [学情考情·了然于胸] 一、明考情·知能力——找准努力方向 考查知识 1.基因工程三种操作工具的特点及作用、基因工程的基本操作程序是常规考点, 难度一般。 2.获取目的基因的方法、限制酶的选择及基因表达载体的构建是高频考点,也 是难点、易错点。 3.DNA 的粗提取与鉴定。 考查能力 1.识记能力:主要考查对基因工程操作工具的种类、作用和特点及基本操作程 序等的记忆。 2.读图能力:如限制酶的选择及基因表达载体的构建常以图示为载体进行考查。 3.实验操作能力:DNA 的粗提取的原理、方法、操作步骤等。 4.综合应用能力:如第 3、4、5 题,考查考生综合运用基因工程的相关知识解 决相关生物学问题的能力。 二、记要点·背术语——汇总本节重点 1.DNA 重组技术的基本工具 (1)基因工程操作的基本工具有限制性核酸内切酶、DNA 连接酶和使目的基因进入受体细胞 的载体。 (2)限制酶具有特异性,即一种限制酶只能识别 DNA 分子中某种特定的碱基序列,并在特定 的位点上进行切割。 (3)E·coli DNA 连接酶只能连接黏性末端,而 T4DNA 连接酶既能连接黏性末端也能连接平 末端。 (4)质粒是基因工程常用的载体,需具备的条件有:能在宿主细胞内稳定保存并自我复制; 具有一个或多个限制酶切割位点;具有标记基因。 2.基因工程的基本操作程序 (1)基因工程的基本操作程序:目的基因的获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受 体细胞→目的基因的检测与鉴定。 (2)基因表达载体的构建是基因工程的核心,基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、 终止子和标记基因等。 (3)目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法,导入动物细胞常用显微注射法,导入微生物 细胞常用感受态细胞法(Ca2+处理法)。 (4)培育转基因动物时,受体细胞必须是受精卵;培育转基因植物时,受体细胞可以是受精 卵,也可以是体细胞。 (5)检测转基因生物的 DNA 上是否插入了目的基因常用 DNA 分子杂交技术,检测目的基因 是否转录出了 mRNA 同样是采用分子杂交技术,检测目的基因是否翻译成蛋白质常用抗原 -抗体杂交技术。 (6)启动子≠起始密码子,终止子≠终止密码子 ①启动子和终止子位于 DNA 片段上,分别控制转录过程的启动和终止。 ②起始密码子和终止密码子位于 mRNA 上,分别控制翻译过程的启动和终止。 3.基因工程的应用和蛋白质工程 (1)基因治疗是把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾 病的目的,这是治疗遗传病最有效的手段。 (2)蛋白质工程的操作过程:从预期的蛋白质功能出发→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(基因)→基因表达→产生需要的蛋白质。 4.DNA 的粗提取与鉴定 (1)DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同,在浓度为 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中溶解 度最低。 (2)DNA 不溶于酒精溶液,但细胞中的某些蛋白质可溶于酒精,可利用冷却的酒精对提取的 DNA 进行纯化。 (3)在沸水浴条件下,DNA 遇二苯胺会被染成蓝色。 (4)哺乳动物成熟的红细胞不含细胞核,不能作为提取 DNA 的实验材料。若选取肝脏细胞或 植物细胞,则必须充分研磨。
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