【生物】2019届一轮复习人教版专题81基因工程（二）教案

【生物】2019届一轮复习人教版专题81基因工程（二）教案

‎1．基因工程的操作过程与应用 ‎（1）基因工程的操作步骤 ‎（2）基因工程的应用：培育转基因植物和转基因动物，生产基因工程药物，进行基因治疗。‎ ‎（3）目的基因导入不同受体细胞的过程 生物种类 植物 动物 微生物 常用方法 农杆菌转化法 显微注射技术 感受态细胞法 受体细胞 体细胞或受精卵 受精卵 原核细胞 转化过程 Ca2＋‎ 将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞染色体的DNA上→表达 将含有目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物 处理细胞→感受态细胞→重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子 ‎（4）基因治疗与基因诊断的不同点 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)‎ 临床实验 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[]‎ ‎2．蛋白质工程 ‎（1）流程图 写出流程图中字母代表的含义：‎ A．转录，B．翻译，C．分子设计，D．多肽链，E．预期功能。‎ ‎（2）结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。‎ ‎（3）应用：主要集中应用于对现有蛋白质进行改造，改良生物性状。‎ 考向一 目的基因的获取及基因表达载体的构建 ‎1．如图表示用化学方法合成目的基因Ⅰ的过程。据图分析，下列叙述正确的是 A．过程①需要DNA连接酶 B．过程②需要限制性核酸内切酶 C．目的基因Ⅰ的碱基序列是已知的 D．若某质粒能与目的基因Ⅰ重组，则该质粒和目的基因Ⅰ的碱基序列相同 ‎【参考答案】C 归纳整合 几种目的基因获取方法的比较 方法 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．下图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶。下列有关说法中正确的是 A．图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶均来自原核生物 B．图示中构建基因表达载体时，需用到一种限制性核酸内切酶 C．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列 D．抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来 ‎【答案】D 考向二 基因工程的操作及应用实例分析 ‎3．下面图1为某植物育种流程，图2表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤。下列相关叙述错误的是 学%科网 A．图1子代Ⅰ与原种保持遗传稳定性，子代Ⅱ和子代Ⅲ选育原理相同 B．图1子代Ⅲ选育显性性状需自交多代，子代Ⅴ可能发生基因突变和染色体变异 C．图2中①过程的完成需要限制酶和DNA连接酶的参与 D．图2中⑥可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多种蛋白质 ‎【参考答案】D 图2中⑥可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多个同种蛋白质分子，D错误。‎ 技法提炼 ‎1．基因表达载体中启动子、终止子的来源 ‎（1）如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，在构建基因表达载体时，不需要在质粒上目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子，因为目的基因中已含有启动子、终止子。‎ ‎（2）如果目的基因是通过人工方法合成的，或通过cDNA文库获得的，则目的基因是不含启动子和终止子的。若只将基因的编码序列导入受体生物中，目的基因没有启动子、终止子，是无法转录的，因此，在构建基因表达载体时，需要在与质粒结合之前，在目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。‎ ‎2．基因工程中的几种检测方法 ‎4．下图表示科学家培育耐寒生物的过程，请回答：‎ ‎（1）从cDNA文库中获取的目的基因_________(填“有”或“无”)启动子。实现①过程常用_________技术，该技术的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成_________。‎ ‎（2）②表示_________，其中标记基因的作用是__________________________。‎ ‎（3）转基因技术是否成功，需要对受体细胞进行分子水平的检测，首先用DNA分子杂交技术检测受体细胞染色体的DNA上是否插入目的基因，这种方法需要遵循_________原则。[]‎ ‎（4）若要培育抗冻能力强的转基因羊，可将鱼的抗冻蛋白基因导入羊的_________中，培育该转基因羊的最后一道“工序”是胚胎工程的_________技术。‎ ‎【答案】（1）无 PCR 引物 ‎（2）基因表达载体 鉴别受体细胞中是否含有目的基因 ‎（3）碱基互补配对 ‎（4）受精卵 胚胎移植 则受体细胞为受精卵，培育该转基因羊的最后一道“工序”是胚胎移植技术。‎ 考向三 蛋白质工程概念和过程的辨析 ‎5．下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法不正确的是 A．蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作 B．蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术 C．a、b过程分别是转录、翻译 D．蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因 ‎【参考答案】B 全新的基因。‎ 解题技巧 蛋白质工程与基因工程的比较 ‎（1）区别 项目 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→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 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，以获得人类所需的生物类型和生物产品 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 ‎（2）联系 ‎①蛋白质工程是在基因工程的基础上，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。‎ ‎6．现代生物技术并不是各自独立的，而是相互联系、相互渗透的。下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图，请分析回答下列问题：‎ ‎（1）该生产流程中应用到的现代生物技术有__________、______________(写出其中两种)。‎ ‎（2）图中A、B分别表示____________________________、______________________。‎ ‎（3）为提高培育成功率，进行②过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行__________________检测，对受体动物的处理是用________________进行同期发情处理。‎ ‎（4）蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质，原因是___________________________________________________。学%科网 ‎【答案】（1）蛋白质工程　 基因工程　 胚胎移植技术(任写两种)　‎ ‎（2）推测应有的氨基酸序列　 基因表达载体 ‎（3）DNA(核酸)分子杂交　 促性腺激素　‎ ‎（4）改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作)‎ 白质。‎ ‎1．下列关于基因表达载体的构建，叙述不正确的是 A．目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传和表达 B．一个基因表达载体的组成含有目的基因、标记基因、启动子、终止子等 C．终止子位于mRNA的尾端，使转录在所需要的地方停止下来 D．由于不同的受体细胞及目的基因导入的方法不同，基因表达载体的构建也有所差别 ‎2．下表是基因工程操作中鉴定含目的基因植株的4种方法。请预测同一后代种群中，4种方法检出的含目的基因植株的比例最小的是 选项 方法 检验对象 检测目标 A PCR扩增 基因组DNA 目的基因 B 分子杂交 总mRNA 目的基因转录产物 C 抗原—抗体杂交 总蛋白质 目的基因编码的蛋白质 D 喷洒除草剂 幼苗 抗除草剂幼苗 A．A B．B C．C D．D ‎3．科研人员通过PCR获得肝细胞特异性启动子——白蛋白启动子，将该启动子与Cre重组酶基因结合构建表达载体，培育出在肝细胞特异性表达Cre重组酶的转基因小鼠。下列叙述正确的是 A．将该表达载体导入肝细胞以获得转基因小鼠 B．PCR获得白蛋白启动子需设计特异性的引物 C．构建该表达载体需要限制酶和DNA聚合酶 D．通过核酸分子杂交技术检测目的基因是否完成表达 ‎4．ch1L基因是蓝藻拟核DNA上控制叶绿素合成的基因。为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失ch1L基因的变异株细胞。技术路线如图所示，对此描述错误的是 A．ch1L基因的编码区是连续不间断的 B．①②过程应使用同一种限制酶 C．①②过程都要使用DNA连接酶 D．若操作成功，可用含红霉素的培养基筛选出该变异株 ‎5．下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，不正确的是 A．①→②利用两种不同限制酶处理，能避免抗虫基因的DNA片段自身环化 B．②→③可用氯化钙处理农杆菌，有助于促进重组Ti质粒转化到农杆菌细胞中 C．③→④用农杆菌侵染植物细胞，重组Ti质粒整合到植物细胞的染色体上 D．④→⑤用植物组织培养技术培养，具有抗虫性状的植株产生了可遗传变异 ‎6．为获得抗病毒的马铃薯植株，往往采用转基因技术，将一种目的基因转移到马铃薯体内。其过程大致如图所示。下列说法错误的是 A．该转基因马铃薯产生的配子中不一定含有目的基因 B．若使表达的蛋白质含量增高，应修饰目的基因编码区 C．导入农杆菌之前要用CaCl2处理土壤农杆菌，目的是增大细胞壁的通透性 D．检测转化成功的农杆菌，需要基因表达载体上含有标记基因，检测目的基因在马铃薯体内能否成功转录可采用DNA探针技术 ‎7．如图是生产转基因抗虫棉技术的流程图。已知卡那霉素抗性基因（kanR）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下列叙述正确的是 ‎①为检测抗虫基因是否成功表达，将“离体棉花叶片组织”放在含卡那霉素的培养基上培养 ‎②为了防止黏性末端任意连接，可将抗虫基因和质粒均用两种限制酶进行处理 ‎③卡那霉素抗性基因（kanR）中可能存在限制酶的酶切位点 ‎④生产抗虫棉的整个过程中只需要基因工程操作即可 A．②④ B．①②‎ C．②③ D．③④‎ ‎8．下列关于基因治疗的说法正确的是 A．基因治疗是治疗疾病的新途径，其利用的是转基因技术 B．基因治疗的主要方法是让患者口服一些健康的外源基因 C．基因治疗的主要原理是修复患者的基因缺陷 D．基因治疗在发达国家已成为一种常用的治疗手段 ‎9．乙型肝炎是由乙肝病毒（HBV）引起的一种严重危害人类健康的传染病。现在还无法彻底治愈，接种乙肝疫苗是预防乙肝感染最有效的方法。传统的血源性乙肝疫苗，存在传播疾病的风险和成本高的缺点。基因重组疫苗在安全性和经济性方面具有很大的优势，已经完全取代了血源性乙肝疫苗。回答下列问题：‎ ‎（1）在基因重组疫苗生产过程中，若要提取乙肝表面抗原的mRNA，应选用乙肝患者___________（填“肝细胞”或“血细胞”）作为实验材料，原因是________________________________________。在___________酶作用下合成乙肝表面抗原的cDNA作为目的基因。‎ ‎（2）目的基因通过___________技术进行扩增，其过程需要___________种引物参与。‎ ‎（3）基因重组疫苗生产过程的核心步骤是___________，需要___________酶参与。‎ ‎（4）用___________方法将乙肝表面抗原的cDNA导入CHO，若要使目的基因在CHO中稳定存在、正常表达并且能遗传，需要质粒必须含有___________。‎ ‎10．萝卜的蛋白A具有广泛的抗植物病菌作用，而且对人体没有影响。我国科学家欲获得高效表达蛋白A的转基因大肠杆菌作为微生物农药，做了相关研究。‎ ‎（1）研究者用相同的_________酶处理蛋白A基因和pET质粒，得到重组质粒，再将重组质粒置于经_________处理的大肠杆菌细胞悬液中，获得转基因大肠杆菌。‎ ‎（2）检测发现，转入的蛋白A基因在大肠杆菌细胞中表达效率很低，研究者推测不同生物对密码子具有不同的偏好，因而设计了与蛋白A基因结合的两对引物（引物B和C中都替换了一个碱基），并按图2方式依次进行4次PCR扩增，以得到新的蛋白A基因。‎ ‎①这是一种定点的_________技术。‎ ‎②图2所示的4次PCR应该分别如何选择图1中所示的引物？请填写以下表格（若选用该引物划“√”，若不选用该引物则划“×”）。‎ 引物A 引物B 引物C 引物D PCR1‎ PCR2‎ ‎[]‎ PCR3‎ PCR4‎ ‎（3）研究者进一步将含有新蛋白A基因的重组质粒和_________分别导入大肠杆菌，提取培养液中的蛋白质，用_________方法检测并比较三组受体菌蛋白A的表达产物，判断新蛋白A基因表达效率是否提高。为检测表达产物的生物活性，研究者将上述各组表达产物加入到长满了植物病菌的培养基上，培养一段时间后，比较_________的大小，以确定表达产物的生物活性大小。‎ ‎（4）作为微生物农药，使用时常喷洒蛋白A基因的发酵产物而不是转蛋白A基因的大肠杆菌，其优点是_________。‎ ‎11．（2017·北京卷）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 ‎12．（2017·新课标Ⅱ卷）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。回答下列问题：‎ ‎（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．【答案】C ‎【解析】构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传和表达，A正确；一个基因表达载体的组成含有目的基因、标记基因、启动子、终止子等，B正确；终止子位于基因的尾端，终止密码子位于mRNA的尾端，使转录在所需要的地方停止下来，C错误；由于不同的受体细胞及目的基因导入的方法不同，基因表达载体的构建也有所差别，D正确。‎ ‎2．【答案】D 含目的基因植株的比例最小。‎ ‎3．【答案】B ‎【解析】将该表达载体导入受精卵以获得转基因小鼠，A错误；PCR技术需设计特异性的引物，B正确；构建该表达载体需要限制酶和DNA连接酶，C错误；检测目的基因是否完成表达常用抗原—抗体杂交技术，D错误。‎ ‎4．【答案】B ‎【解析】ch1L基因是蓝藻拟核DNA上控制叶绿素合成的基因，为原核基因，其编码区是连续的，不间断的，A正确；图中①②过程插入的目的基因不同，因此使用的限制酶是不同的，B错误；图中①②‎ 过程都是插入目的基因的过程，都需要使用DNA连接酶，C正确；若操作成功，在无ch1L基因蓝藻中含有红霉素抗性基因，因此能够用含红霉素的培养基筛选出该变异株，D正确。‎ ‎5．【答案】C ‎【解析】图示是利用基因工程培育抗虫植物的示意图，其中①为质粒，作为运载体；②为重组质粒；③为含有重组质粒的农杆菌；④为含有目的基因的植物细胞；⑤为转基因植株。①→②利用两种不同限制酶处理，能避免含抗虫基因的DNA片段自身环化，A正确；②→③可用氯化钙处理农杆菌，使之成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞，这样有助于促进重组Ti质粒转化到农杆菌细胞中，B正确；③→④用农杆菌侵染植物细胞，重组Ti质粒的T-DNA片段整合到植物细胞的染色体上，C错误；④→⑤用植物组织培养技术培养，具有抗虫性状的植株产生了可遗传变异，D正确。‎ ‎6．【答案】B ‎【解析】根据题干信息和图形分析可知，该转基因马铃薯产生的配子中可能含有目的基因，也可能不含目的基因，A正确；若使表达的蛋白质含量增高，应该修饰目的基因非编码区，而编码区修饰后会导致蛋白质结构发生改变，B错误；导入农杆菌之前要用CaCl2处理土壤农杆菌，目的是增大细胞壁的通透性，使之成为感受态细胞，C正确；检测转化成功的农杆菌，需要基因表达载体上含有标记基因，检测目的基因在马铃薯体内能否成功转录可采用DNA探针技术，D正确。‎ ‎7．【答案】C 正确的是②③，故选C。‎ ‎8．【答案】A ‎【解析】基因治疗是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病，以达到治疗目的，基因治疗是治疗疾病的新途径，其利用的是转基因技术，A正确；基因是大分子有机物，所以口服基因，在消化道中被分解，不能起作用，B错误；基因治疗的主要原理是：将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病，而不是修复患者的基因缺陷，C错误；基因治疗目前只是处于初期的临床试验阶段，D错误。‎ ‎9．【答案】（1）肝细胞 乙肝病毒的宿主细胞是肝细胞，乙肝病毒的DNA可在肝细胞中转录出相应的mRNA 逆转录酶/反转录 ‎（2）PCR 2‎ ‎（3）基因表达载体的构建/将目的基因与转运载体结合 限制酶和DNA连接 ‎（4）显微注射 复制原点、启动子和终止子 ‎【解析】（1）乙肝病毒主要侵染肝细胞，乙肝病毒的DNA可在肝细胞中转录出相应的mRNA，可选用乙肝患者肝细胞提取乙肝表面抗原的mRNA，在逆转录酶/反转录酶作用下合成乙肝表面抗原的cDNA作为目的基因。（2）目的基因可通过PCR技术进行扩增，该过程需要2种引物参与，分别与目的基因两条链的一端结合。（3）基因重组疫苗生产过程的核心步骤是基因表达载体的构建（将目的基因与载体结合），需要用限制酶切割目的基因和载体，并用DNA连接酶进行连接。（4）将基因表达载体导入动物细胞常用显微注射法，要使目的基因在受体细胞中稳定存在、正常表达并且能遗传，载体必须含有复制原点、启动子和终止子。‎ ‎10．【答案】（1）限制酶和DNA连接 CaCl2‎ ‎（2）基因突变 ‎ ‎（3）含有蛋白A基因的重组质粒、空质粒（pET质粒） 抗原—抗体杂交 抑菌圈 ‎（4）对人、畜、农作物和自然环境安全；不会造成基因污染；有效成分纯度较高 基），因此4次PCR应该分别选择如图所示的引物：学%科网 ‎。‎ ‎（3）将含有新蛋白A基因的重组质粒和含有蛋白A基因的重组质粒、空质粒（pET质粒）分别导入大肠杆菌，提取培养液中的蛋白质，用抗原-抗体杂交方法检测并比较三组受体菌蛋白A的表达产物，判断新蛋白A基因表达效率是否提高。为检测表达产物的生物活性，研究者将上述各组表达产物加入到长满了植物病菌的培养基上，培养一段时间后，比较抑菌圈的大小，以确定表达产物的生物活性大小。（4）作为微生物农药，使用时常喷洒蛋白A基因的发酵产物而不是转蛋白A基因的大肠杆菌，是因为蛋白A基因的发酵产物对人、畜、农作物和自然环境安全；不会造成基因污染；有效成分纯度较高。‎ ‎11．【答案】C ‎【解析】用限制性核酸内切酶EcoRI处理目的基因和质粒，可以使目的基因两侧和质粒产生相同的黏性末端，再用连接酶把切口连起来就能构建成重组质粒，A正确；农杆菌转化法适用于双子叶植物或裸子植物，菊花属于双子叶植物，故可用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞，B正确；质粒中只有潮霉素抗性基因，被转化的菊花细胞只对潮霉素具有抗性，在培养基中添加卡那霉素，不能筛选被转化的菊花细胞，C错误；检测目的基因是否整合到受体细胞的染色体上，可采用DNA分子杂交技术，D正确。‎ ‎12．【答案】（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 动子。（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磷酸二酯键。（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，其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。‎