2019版高考生物（5年高考+3年模拟）精品课件江苏专版：专题26　基因工程(共97张PPT).pptx

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1、专题26 基因工程,高考生物 (江苏专用),考点1 基因工程的工具与操作程序 1.(2014江苏单科,23,3分)下列关于基因工程技术的叙述,错误的是(多选) ( ) A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列 B.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 C.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因 D.抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达,五年高考,A组 自主命题江苏卷题组,答案 ABC 限制酶的识别序列多为6个核苷酸,也有少数限制酶的识别序列由4、5或8个核 苷酸组成,A错误;PCR反应中,起初的9095高温是使目的基因解旋,

2、后冷却至50左右是使 引物结合到互补DNA链上,最后再加热至72左右是让DNA聚合酶催化DNA的子链延伸,B错 误;载体质粒上的四环素抗性基因、青霉素抗性基因等抗生素抗性基因常作为标记基因,C错 误;目的基因即使成功地插入到受体细胞染色体上,如果不是在启动子和终止子之间,也不能正 常表达,D正确。,错因分析 错答集中在C选项上。主要原因可能是:将“抗生素合成基因”误以为是“抗 生素抗性基因”;可能是学生对抗生素抗性基因在基因工程操作中的作用还了解不够。,2.(2018江苏单科,32,8分)为生产具有特定性能的-淀粉酶,研究人员从某种海洋细菌中克隆了 -淀粉酶基因(1 656个碱基对),利用基因

3、工程大量制备-淀粉酶,实验流程见图。请回答下列 问题: (1)利用PCR技术扩增-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) 变性温度 退火温度 延伸温度 变性时间 退火时间 延伸时间 (4)下图表示筛选获得的工程菌中编码-淀粉酶的mRNA 的部分碱基序列: 5-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU-3 图中虚线框内m

4、RNA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-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:,根据上述实验结果,初步判断该-淀粉酶活性最高的条件为 。,答案 (8分) (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) (4)8 13 (5)pH为8.5,缓冲液为50 mmol/L Tirs-HCl,解析 (1)由题干信息可知某种海洋细菌含有-淀粉酶基因,因此在扩增-淀粉酶基因前需先 从细菌中提取细菌的基因组DNA。(2)由于引物的作用是引导子链的延伸,将脱

5、氧核苷酸连接 到引物上时,是与引物的3端相连的,由此确定需在引物的5端加上限制性酶切位点。常在两 条引物上加入不同的限制酶切位点的主要目的是使DNA片段能定向插入表达载体,防止自身 相连。(3)进行PCR扩增时,退火的温度与引物长短和碱基种类有关。延伸时间长短的设定与 扩增片段的长度有关。(4)密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,该mRNA 上5端为AUG(起始密码子),因此可依据三个碱基是一个密码子来分析图中虚线框中的碱基, 可得出共有8个密码子。由于虚线框后的第一个密码子已经固定为U,因此还有2个碱基未知, 共可能有的种数为44=16,又因为UAG、UGA、UAA为终止密码

6、子,因此决定氨基酸的密码 子最多有13种。(5)据表格数据可知:-淀粉酶在pH为8.5、缓冲液为50 mmol/L Tris-HCl的条 件下相对活性为99.5%,初步判断此条件下酶活性最高。,3.(2017江苏单科,33,8分)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

7、,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,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:升高退 火温度 降低退火温度 重新设计引物)。,答案 (8分)(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),解析 本题主要考查目的

8、基因的获取及PCR技术的有关知识。(1)依据题中表述现象分析, mRNA合成目的基因的过程应为逆转录过程,由mRNA直接逆转录形成的DNA为cDNA。(2) 构建重组质粒时需要限制酶和DNA连接酶,因此推测在引物中需要增加适当的限制酶识别的 位点。设计引物时需要注意避免引物1和引物2之间形成碱基互补配对。(3)图中步骤1代表变 性。(4)退火温度过高会破坏引物与模板链之间的碱基互补配对。由于含G/C碱基对多的 DNA稳定性强,因此在PCR过程中设置的温度应视G/C的含量而定。(5)温度过高不利于引物 与模板结合;引物设计不合理也会影响PCR扩增反应。,知识归纳 关于引物的几个问题:引物是一小段

9、DNA或RNA,它能与DNA母链的一段碱基 序列互补配对,其长度通常为2030个核苷酸。由于PCR利用了DNA的热变性原理,因此温 度的高低直接影响DNA变性、复性和延伸的过程,特别是复性的过程也即题中的退火过程,它 关乎引物是否能与模板链结合,只有结合后才有可能进行“延伸”。结合DNA结构特点,A 与T之间有2个氢键、C与G之间有3个氢键的知识分析,引物中含碱基不同耐温程度不同,其中 含C/G较多的引物,PCR扩增时温度可适当提高。,4.(2016江苏单科,33,9分)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

10、题:,图1,图2 (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BamH酶切的DNA末端与Bcl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Sau3A切图1质粒最多可能获得 种大小不同的DNA片段。,答案 (9分)(1)Bcl和Hind 连接

11、感受 (2)四环素 引物甲和引物丙 (3)TGATCC ACTAGG 都不能 (4)7,解析 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)分析4种限制酶识别的序列可知:BamH和Bcl 识别序列中含有Sau3A的识别序列,这三种酶切割DNA后可以产生相同的黏性末端。为 保证质粒上含有标记基因,切割质粒时不能选用BamH和Sau3A,应选用Bcl和Hind两 种限制酶切割;酶切后的载体和目的基因片段,需用DNA连接酶连接形成重组质粒,为了扩增 重组质粒,需将其转入处于感受态的大肠杆菌中。(2)重组质粒中四环素抗性基因结构完整,氨 苄青霉素抗性基因结构被破坏,在筛选平板培养基中添加四环素可以筛选出转入了

12、重组质粒 的大肠杆菌。PCR扩增目的基因时,需用引物甲和引物丙两种引物。(3)BamH酶切产生的黏 性末端为 ,Bcl酶切产生的黏性末端为 ,经DNA连接酶连接后,连接部位的6,个碱基对序列为 ,此序列不能被BamH和Bcl识别,因此不能被两 种酶切开。(4)图1质粒中含有Sau3A酶的3个识别序列,如图:(A、B、C分别表示相邻切点间 的DNA片段),用Sau3A酶切,若在一个切点处切割可得到:B+C+A、C+A+B、A+B+C三种DNA片段(但其大小相同),若在两个切点处切割可得到:A、B+C、A+C、B、A+B、C六种DNA片段(其大小均不同);若在三个切点处均切割,可得到A、B、C三种

13、大小不同的DNA片段,综上所述,用Sau3A酶切质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。,疑难突破 准确识别出BamH酶和Bcl酶识别序列中含有Sau3A酶的识别序列,是准确解 答本题的关键。注意第(4)小题,Sau3A酶可能打开1个切点、2个切点和3个切点三种情况。,5.(2015江苏单科,32,9分)胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法 所用的基因表达载体,图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋 白A、B分别表示-半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题: 图1,图2,(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是 。 (2)

14、图1中启动子是 酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达;氨苄青霉 素抗性基因的作用是 。 (3)构建基因表达载体时必需的工具酶有 。 (4)-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内 部,其意义在于 。 (5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的 A链或B链,且-半乳糖苷酶被切成多个肽段,这是因为 。 (6)根据图2中胰岛素的结构,请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果 是 , 理由是 。,答案 (9分)(1)终止子 (2)RNA聚合 作为标记基因,将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来 (3)

15、限制酶和DNA连接酶 (4)防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解 (5)-半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸,而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸 (6)至少2个 两条肽链的一端各有一个游离的氨基,氨基酸R基团中可能还含有游离的氨基,解析 (1)完整的基因表达载体应包含目的基因、启动子、终止子、标记基因等,图1中没有 标注出终止子。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,可驱动转录出mRNA;氨苄青霉素 抗性基因属于标记基因,可利用含氨苄青霉素的培养基筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。(3) 构建基因表达载体需用限制酶分别切割目的基因和质粒,再用DNA连接酶将两者连接形成重 组质粒。(4)利用-半乳糖苷酶

16、与胰岛素A链或B链融合表达的意义是将胰岛素肽链上的蛋白 酶切割位点隐藏在-半乳糖苷酶内部,从而防止胰岛素A链或B链被大肠杆菌体内的蛋白酶降 解。(5)根据溴化氰的作用特点可知,溴化氰可将-半乳糖苷酶切成多个肽段,但不会切割胰岛 素A、B链,这与肽链中含有的甲硫氨酸数量有关。(6)由于每条肽链的一端都含有一个游离的 氨基,所以蛋白质分子中游离氨基的数量=肽链数+R基上游离氨基数,故可推测胰岛素(由A、 B链组成)至少含有2个游离的氨基。,易错警示 基因表达载体几个组成部分中,启动子和终止子是常考查的内容,也是易与mR-NA上起始密码子和终止密码子相混淆的知识。避免将“游离氨基”与“氨基残基”混淆

17、。,考点2 基因工程的应用与蛋白质工程,B组 统一命题省（区、市）卷题组,考点1 基因工程的工具与操作程序 1.(2018北京理综,5,6分)用Xho和Sal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 ( ) 图1 酶切位点图 图2 电泳结果示意图 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.泳道中是用Sal处理得到的酶切产物 D.图中被酶切的DNA片段是单链DNA,答案 D 图1中,两种限制性核酸内切酶的酶切位点不同,说明两种限制性核酸内切酶识别的 核苷酸序列不同,A正确。图2中,两种酶的酶切产物都为

18、DNA片段,都可用于构建重组DNA,B 正确。结合图1的酶切位点图,判断两种酶切DNA后得到的DNA片段数;再结合泳道电泳 结果知,泳道是用Sal处理得到的酶切产物,C正确。能被限制性核酸内切酶酶切的DNA片 段仍为双链DNA,D错误。,知识拓展 为什么现代基因工程不使用同一种限制酶? 为防止载体或目的基因发生自身环化,我们常用不同的限制酶分别处理目的基因和载体,使目 的基因两侧及载体各自具有两个不同的末端。,2.(2017北京理综,5,6分)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 (

19、) A.用限制性核酸内切酶EcoR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,答案 C 本题主要考查基因工程的相关知识。由于C基因两端及质粒上均存在限制酶 EcoR的酶切位点,因此,可采用限制酶EcoR和DNA连接酶构建重组质粒;用含C基因的农杆菌 侵染菊花愈伤组织(即农杆菌转化法),可以将C基因导入细胞;由于质粒上存在潮霉素抗性基 因(标记基因),因此,可以在培养基中添加潮霉素,筛选被转化的菊花细胞,C符合题意;可用分子 杂交方法检测C基因是否整合到菊花染

20、色体上。,3.(2014广东理综,25,6分)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示,下列叙 述正确的是(双选) ( ) A.过程需使用逆转录酶 B.过程需使用解旋酶和PCR获取目的基因 C.过程使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备 D.过程可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞,答案 AD 由mRNA形成cDNA需要逆转录酶,A正确;过程需要使用限制酶和PCR技术获 得并扩增目的基因,B错误;过程使用的感受态细胞可用CaCl2溶液制备,C错误;工程菌是指用 基因工程方法,使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系,所以过程可利用DNA分子杂交鉴 定目的基因是否已导入

21、受体细胞,D正确。,4.(2018课标全国,38,15分)生物选修3:现代生物科技专题 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

22、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。,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,解析 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞,且重组质 粒在不同细胞中能正常表达,说明目的基因在不同细胞中的表达机制相同,生物界共用一套遗 传密码。(2)基因工程中,受体细胞为大肠杆菌细胞时,常用Ca2+处理大肠杆菌,使之处于感受态, 即Ca2+参与的转化法。噬菌体DNA与外壳蛋白组装成完整噬菌体。因噬

23、菌体的宿主是细菌, 故只有细菌可作为重组噬菌体的宿主细胞。(3)为防止目的基因表达的蛋白质被破坏,可选用 不能合成蛋白酶的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化过程中加入蛋白酶的抑制剂可以保 护蛋白质不被水解。,知识归纳 目的基因导入受体细胞的方法 (1)若受体细胞为植物细胞:基因枪法、花粉管通道法、农杆菌转化法。 (2)若受体细胞为动物细胞:显微注射法。 (3)若受体细胞为大肠杆菌:感受态细胞法。,5.(2017课标全国,38,15分)生物选修3:现代生物科技专题 真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除 内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A

24、(有内含子)可以表达出某种特定蛋白 (简称蛋白A)。回答下列问题: (1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原 因是 。 (2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用 作为载体, 其原因是 。 (3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比,大肠杆菌具有 (答出两点即可)等优点。 (4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是 (填“蛋白A的基 因”或“蛋白A的抗体”)。 (5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基,因工程的先导,如果说他们的工作为基因

25、工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是 。,答案 (1)基因A有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被 切除,无法表达出蛋白A (2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕 (3)繁殖快、容易培养 (4)蛋白A的抗体 (5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体,解析 本题主要涉及基因文库与cDNA文库的差异、基因工程的步骤、基因工程产物的检测 方法等知识,意在考查考生提取知识、分析和归纳知识的能力。 (1)真核生物和原核生物的基 因结构不同,真核生物的基因中存在内含子等不能编码蛋白质的序列,原核生物的基因中不存 在内含子。真核生物在基因表达时,转录出的

26、RNA需要将内含子对应的RNA序列切除后才可 进行翻译。从人的基因组文库中获得的基因 A 中含有内含子,而作为原核生物的大肠杆菌不 能切除内含子对应的RNA序列,故基因 A 在大肠杆菌中无法表达出蛋白A。 (2)病毒对宿主细 胞的侵染具有特异性,噬菌体是专门侵染细菌的病毒,不能侵染家蚕细胞,故可选用可感染家蚕 的昆虫病毒作为载体。 (3)与真核生物相比,大肠杆菌等原核生物具有繁殖快、容易培养、遗 传物质相对较少等优点,因此在基因工程中常用原核生物作为受体细胞。(4)检测基因A 是否 翻译出蛋白A,一般用抗原抗体杂交的方法,即用蛋白 A 的抗体与从细胞中提取的蛋白质进 行杂交,观察是否出现杂交带

27、。(5)肺炎双球菌转化实验的实质是 S型菌的 DNA 进入 R 型菌 体内,并可在 R 型菌体内完成表达,这证明了 DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个 体,为基因工程奠定了理论基础。,知识拓展 真核生物基因中通常有内含子,原核生物的基因中不含有内含子,原核生物不能切 除内含子转录的RNA序列,故基因工程中不能将真核生物的基因直接导入原核生物,而常使用 反转录的方法先获得真核生物的cDNA(不含内含子),再进行下一步操作。,6.(2017课标全国,38,15分)生物选修3:现代生物科技专题 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

28、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 。,答案

29、(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,解析 本题主要考查基因工程的相关知识,考查学生获取知识,分析与归纳知识等能力。(1)从 植物体中提取mRNA需要破碎组织细胞,嫩叶比老叶的组织细胞易破碎,mRNA提取效率高。 由于植物组织中存在的RNA酶能将RNA分解,所以实验过程中要添加RNA酶抑制剂以降低 RNA酶的活性,保护提取的RNA不被分解。(2)cDNA是在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板, 按照碱基互

30、补配对的原则合成的。(3)由于目的基因无复制原点,也无基因表达所需的启动子 和终止子,所以需与质粒构建重组质粒后再导入受体细胞。(4)DNA连接酶可以催化两个DNA 片段的黏性末端或平末端连接形成磷酸二酯键。(5)几丁质酶基因已经整合到植物的基因组 中,但是转基因植株抗真菌病的能力没有提高,说明转基因植株体内不存在抗菌活性蛋白,即几 丁质酶基因的转录或翻译过程出现异常,从而导致几丁质酶基因没有正常表达合成抗菌活性 蛋白。,知识归纳 走出基因工程的5大易混点 (1)限制酶具有特异性,即一种限制酶只能识别特定的碱基序列,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

31、不存在该酶的识别序列或识别序列已 经被修饰。 (2)切取目的基因与切割载体时“只能”使用“同一种酶”? 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。 为了避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接,可使用不同的限制酶切割目的基因和质 粒,使目的基因和载体各具有两个不同的黏性末端。 (3)启动子起始密码子,终止子终止密码子 启动子:一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端。它是RNA聚合酶识别、结合的部位。 终止子:一段有特殊结构的DNA短片段,位于基因的尾端。 作用是

32、使转录过程停止。,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。 (4)目的基因的插入位点不是随意的:基因表达需要启动子与终止子的调控,所以目的基因的插 入位点应在启动子与终止子之间,若目的基因插在启动子内部,启动子将失去原功能。 (5)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。第 一步用PCR或人工合成法获得DNA过程中存在碱基互补配对,第二步黏性末端连接时存在碱 基互补配对,第四步分子杂交及基因表达时存在碱基互补配对。,考点2 基因工程的应用与蛋白质工程 1.(2014重庆理综,4,6分)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相

33、关叙述,正确的 是 ( ),A.的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B.侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到的染色体上 C.的染色体上若含抗虫基因,则就表现出抗虫性状 D.只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异,答案 D 的构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶参与,A错误;侵染植物细胞后,通 过农杆菌的转化作用,使目的基因进入植物细胞并整合到的染色体上,B错误;的染色体上 含有目的基因(抗虫基因)但不一定表达,C错误;基因工程依据的原理是基因重组,基因重组属 于可遗传变异,D正确。,2.(2015海南单科,31,15分)在体内,人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链,

34、此 肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原,进入高尔基体的胰岛素原经 酶乙切割去除中间片段C后,产生A、B两条肽链,再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的 胰岛素。目前,利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题: (1)人体内合成前胰岛素原的细胞是 ,合成胰高血糖素的细胞是 。 (2)可根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的 序列,用该序列与 质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体,再经过细菌转化、筛选及鉴定,即可建立能稳 定合成 的基因工程菌。 (3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应, 则用该工程菌进行工业发

35、酵时,应从 中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便 可转变为胰岛素。,答案 (1)胰岛B细胞 胰岛A细胞(每空3分,共6分) (2)DNA 胰岛素原(每空3分,共6分) (3)菌体(3分),解析 (1)人体合成前胰岛素原的细胞是胰岛B细胞,合成胰高血糖素的细胞是胰岛A细胞。(2)蛋白质工程生产胰岛素时,需根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的脱氧核苷酸序列(目的基因),然后再构建胰岛素原基因重组表达载体,导入细菌细胞内,再经过细菌转化、筛选及鉴定,即可建立能稳定合成胰岛素原的工程菌。(3)运用抗原抗体检测法检测胰岛素原时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,故应从菌体中分离

36、、纯化胰岛素原。,C组 教师专用题组,考点1 基因工程的工具与操作程序 1.(2013江苏单科,22,3分)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应, 为了克服这个缺陷,可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙 述正确的是(多选) ( ) A.设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列 B.用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列 C.PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶 D.一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞,答案 BD 本题主要考查PCR技术的有关知识。利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有 一段已知目的

37、基因的核苷酸序列,以便根据这一序列设计引物,但不需知道目的基因的全部序 列,需要考虑载体的序列;因PCR反应在高温条件下进行,故反应体系中需加入耐高温的DNA 聚合酶;因某些目的基因编码的产物需经特殊的加工修饰过程,故一定要根据目的基因编码产 物的特性选择合适的受体细胞。,2.(2012江苏单科,32,9分)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序 列,图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp、BamH、Mbo、Sma4种限 制性核酸内切酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GATC、 CCCGGG。 请回答下列问题: 图1,图2 (1

38、)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由 连接。 (2)若用限制酶Sma完全切割图1中DNA片段,产生的末端是 末端,其产物长度为 。 (3)若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换,那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分 离出图1及其对应的DNA片段,用限制酶Sma完全切割,产物中共有 种不同长度的 DNA片段。,(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用 的限制酶是 。在导入重组质粒后,为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌,一般需要用添 加 的培养基进行培养。经检测,部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不 能正确表达,其最可能的原因是

39、 。,答案 (1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖 (2)平 537 bp、790 bp、661 bp (3)4 (4)BamH 抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D与质粒反向连接,解析 本题主要考查基因工程中限制酶的作用原理和重组质粒构建的相关知识。(1)通过分 析DNA分子结构的特点可知,在DNA的一条链中,相邻两个碱基依次由脱氧核糖磷酸脱 氧核糖连接。(2)限制酶Sma的识别序列和酶切位点为CCCGGG,酶切位点位于识别序列的 中轴线上,所以酶切后形成的末端是平末端。在图1DNA片段中,有两个Sma的识别序列,完 全切割后形成的产物长度分别为:534 bp+3 bp=537 b

40、p;796 bp-3 bp-3 bp=790 bp;658 bp+3 bp= 661 bp。(3)D基因突变为d基因后,其碱基序列中只含有一个Sma的识别序列,此时用Sma完 全切割该DNA片段后产物的长度有两种,分别为:534 bp+796 bp-3 bp=1 327 bp;658 bp+3 bp= 661 bp。所以,从杂合子(Dd)中分离出的D、d基因如图1对应的DNA片段被Sma完全切割,产物 中有537 bp、790 bp、661 bp、1 327 bp 4种不同长度的DNA片段。(4)分析图1DNA片段上的 限制酶酶切位点可知,为了防止目的基因被破坏,并将目的基因从DNA片段中切下

41、来,可选择 用BamH或Mbo对目的基因进行处理。质粒用Mbo处理后抗生素A抗性基因和抗生素B 抗性基因都会被破坏,质粒用BamH处理后,会破坏抗生素A抗性基因,但抗生素B抗性基因正 常,所以应选用的限制酶是BamH。筛选含重组质粒的大肠杆菌时,一般需用添加抗生素B的 培养基进行培养。因为用同种限制酶处理后目的基因和质粒上形成的黏性末端完全相同,所,以部分目的基因D可能会反向连接在质粒上,此类重组质粒上的目的基因D将不能正确表达。,3.(2011江苏单科,33,8分)请回答基因工程方面的有关问题: (1)利用PCR技术扩增目的基因,其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链 DN

42、A片段,它是子链合成延伸的基础。,从理论上推测,第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为 。 在第 轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。 (2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不 合理(如下图),请分别说明理由。,第1组: ; 第2组: 。 (3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶,下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能, 这是因为 。,(4)用限制酶EcoR V、Mbo单独或联合切割同一种质粒,得到的DNA片段长度如下图(1 kb即 1 000个碱基对),请画出质粒上EcoR V、Mbo的切割位点。,答案 (

43、1)15/16 三 (2)引物和引物局部发生碱基互补配对而失效 引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效 (3)DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上 (4)见图,解析 (1)依据图解特点,第四轮循环产物中可以得到16个DNA分子,其中有15个含引物A的 单链、15个含引物B的单链,以及一个不含引物A和一个不含引物B的模板链。从图解原 DNA与引物A、B的比例关系分析,经三次复制后开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片 段。(2)比较第一组引物的碱基顺序,可以发现引物与引物有两对碱基能发生互补配对,形 成局部双链结构而失效;而第二组引物中,引物折叠后会发生碱基互补

44、配对而导致失效。 (3)在PCR反应体系中,引物首先与模板DNA单链互补配对形成局部双链DNA片段,然后在 DNA聚合酶的作用下将单个脱氧核苷酸依次连接到引物链上。(4)分析本小题中图解可知,用 EcoR V切割质粒只得到长度为14 kb的一个片段,说明该酶在质粒上只有1个切点;同理可以推 测Mbo在质粒上有2个切点;由图中可以看出同时用两种限制酶切割时得到了3个片段,由此 可以推测限制酶EcoR V的切点在图中11.5 kb的DNA片段中。具体切割位点见答案。,4.(2010江苏单科,27,8分)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中箭头表 示相关限制酶的酶切位点。请回答下

45、列问题:,(1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后,分别含有 个游离的磷酸基团。 (2)若对图中质粒进行改造,插入的Sma酶切位点越多,质粒的热稳定性越 。,(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用Sma切割,原因是 。 (4)与只使用EcoR 相比较,使用BamH 和Hind 两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的 优点在于可以防止 。 (5)为了获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入 酶。 (6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 。 (7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因,将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大 肠杆菌突变体,然后在 的培养基中培养

46、,以完成目的基因表达的初步检测。,答案 (8分)(1)0、2 (2)高 (3)Sma会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因 (4) 质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化 (5)DNA连接 (6)鉴别和筛选含有目的基因的 细胞 (7)蔗糖为唯一含碳营养物质,解析 本题综合考查基因工程的过程及应用。(1)质粒是双链环状DNA分子,在Sma切割前 没有游离的磷酸基团,Sma作用于两个核苷酸之间的磷酸二酯键,切割产生的DNA片段末端 是平末端,因而质粒经切割后含有2个游离的磷酸基团。(2)质粒的热稳定性主要由氢键的数 量决定,氢键数量越多,质粒的热稳定性越高,反之则低,DNA分子中A与T之间存在2个氢键,C 与G之间存在3个氢键,因此DNA分子中G-C碱基对越多,热稳定性就越高,Sma识别CCCGGG 序列,并在C和G之间将这段序列切开,也就是质粒中Sma酶切位点越多,G-C碱基对越多,热稳 定性越高。(3)据图1可知,Sma切割的位点在抗生素抗性基因之中,抗生素抗性基因是标记 基因,应尽量避免破坏,据图2可知Sma切割的位点在目的基因之中,破坏了目的基因,所以不 能使用Sma切割。(4)用同种限制酶切割后的质粒和目的基因,在基因表达载体构建时,常形 成三种连接方式,其中目的基因