第31講基因工程內(nèi)容考情——知考向核心素養(yǎng)——提考能內(nèi)容要求1.概述基因工程的誕生2.闡明基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))3.舉例說(shuō)明基因工程在農(nóng)牧、食品及醫(yī)藥等行業(yè)的應(yīng)用4.概述蛋白質(zhì)工程的原理及應(yīng)用5.活動(dòng)：DNA的粗提取與鑒定6.活動(dòng)：利用PCR擴(kuò)增DNA片段并完成電泳鑒定，或運(yùn)用軟件進(jìn)行虛擬PCR實(shí)驗(yàn)生命觀念基因結(jié)構(gòu)決定其功能科學(xué)思維建立基因工程的操作流程模型科學(xué)探究探究基因工程在生產(chǎn)上的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用近三年考情2020·全國(guó)卷Ⅲ(38)、2019·全國(guó)卷Ⅰ(38)、2018·全國(guó)卷Ⅰ(38)、2018·全國(guó)卷Ⅱ(38)社會(huì)責(zé)任基因工程和蛋白質(zhì)工程在生產(chǎn)實(shí)踐上的應(yīng)用考點(diǎn)一基因工程的操作工具1.基因工程的概念原理是基因重組(1)手段：按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過(guò)體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性。(2)目的：創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。(3)水平：分子水平。與雜交育種相比與誘變育種相比(4)優(yōu)點(diǎn)：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，定向改造生物的遺傳性狀。2.基因工程的基本工具3種工具，其中有2種工具酶(1)限制性核酸內(nèi)切酶限制酶是一類酶，而不是一種酶提醒①將一個(gè)基因從DNA分子上切割下來(lái)，需要切兩處，同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)黏性末端或平末端。②限制酶在識(shí)別序列中心軸線兩側(cè)切開(kāi)形成的是黏性末端，而在識(shí)別序列中心軸線處切開(kāi)形成的是平末端。(2)DNA連接酶(3)載體提醒與膜載體的區(qū)別：基因工程中的載體是DNA分子，能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)，并利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制；膜載體是蛋白質(zhì)，與細(xì)胞膜的通透性有關(guān)。1.DNA連接酶和DNA聚合酶是一回事嗎？為什么？eq\x(選修③P6“尋根問(wèn)底”)提示不是。DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段，而DNA聚合酶是把單個(gè)的脫氧核苷酸連接到已有的DNA片段上。2.天然的DNA分子是否可以直接用做基因工程載體？為什么？eq\x(選修③P7“思考與探究”)提示不可以。具有能自我復(fù)制、有一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)、有標(biāo)記基因及對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害等特點(diǎn)的DNA分子才可以直接用作基因工程的載體。實(shí)際上天然的DNA分子一般不完全具備上述條件，往往需要進(jìn)行人工改造后才能用于基因工程操作。1.基因工程概念的內(nèi)涵2.基因工程的理論基礎(chǔ)3.限制酶的特點(diǎn)與使用(1)限制酶具有特異性，即一種限制酶只能識(shí)別特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)上進(jìn)行切割；限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。(2)在獲取目的基因和切割載體時(shí)通常用同一種限制酶，以獲得相同的末端。但如果用兩種不同限制酶切割后形成的末端相同，在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來(lái)。(3)為了防止載體或目的基因的末端自己連接即所謂“環(huán)化”，可用不同的限制酶分別處理含目的基因的DNA和載體，使目的基因兩側(cè)及載體上各自具有兩個(gè)不同的末端。4.標(biāo)記基因的作用標(biāo)記基因可用于檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞：5.與DNA有關(guān)的幾種酶的比較考向1結(jié)合基因工程所需工具酶分析，考查科學(xué)實(shí)踐中的探究能力1.(2016·全國(guó)卷Ⅲ，40)圖(a)中的三個(gè)DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列與切割位點(diǎn)，圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點(diǎn)是唯一的)。根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問(wèn)題：(1)經(jīng)BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被________酶切后的產(chǎn)物連接，理由是__________________________________________________。(2)若某人利用圖(b)所示的表達(dá)載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子，如圖(c)所示，這三種重組子中，不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有________，不能表達(dá)的原因是____________________________________。圖(c)(3)DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段連接起來(lái)的酶，常見(jiàn)的有________________和________________，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是____________________________________________________。答案(1)Sau3AⅠ兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端(2)甲、丙甲中目的基因插入在啟動(dòng)子的上游，丙中目的基因插入在終止子的下游，二者的目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄(3)E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶T4DNA連接酶解析(1)由于限制酶Sau3AⅠ與BamHⅠ切割DNA后形成的黏性末端相同，所以經(jīng)BamHⅠ酶切割得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被Sau3AⅠ酶切后的產(chǎn)物連接。(2)在基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子應(yīng)位于目的基因的首端，終止子應(yīng)位于目的基因的尾端，這樣目的基因才能表達(dá)。圖中甲、丙均不符合，所以不能表達(dá)目的基因的產(chǎn)物。(3)常見(jiàn)的DNA連接酶有E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是T4DNA連接酶。限制酶的選擇技巧(1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點(diǎn)確定限制酶的種類。①應(yīng)選擇切割位點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ。②不能選擇切割位點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaⅠ。③為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，如圖甲也可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切割位點(diǎn))。(2)根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類。①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致，以確保產(chǎn)生相同的黏性末端。②質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)記基因等，所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu)，如圖乙中限制酶SmaⅠ會(huì)破壞標(biāo)記基因；如果所選酶的切割位點(diǎn)不是一個(gè)，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復(fù)制起點(diǎn)區(qū)，則切割重組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制。考向2結(jié)合載體的作用及特點(diǎn)，考查科學(xué)思維的能力2.(2021·河南百校聯(lián)盟)如圖所示為pBR322質(zhì)粒，其中ampr(氨芐青霉素抗性基因)和tetr(四環(huán)素抗性基因)為標(biāo)記基因，ori為復(fù)制原點(diǎn)，其他均為限制酶及其識(shí)別位點(diǎn)，并且每種限制酶都只有一個(gè)。pBR322質(zhì)粒是基因工程較常用的運(yùn)載體。回答下列相關(guān)問(wèn)題：(1)制備重組質(zhì)粒，需要限制酶和________酶。如制備重組質(zhì)粒時(shí)，使用PvuⅠ切割該質(zhì)粒，則檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，需要在培養(yǎng)基中添加________。(2)該質(zhì)粒中的BamHⅠ識(shí)別的核苷酸序列及切割位點(diǎn)為—G↓GATCC—，而Sau3AⅠ識(shí)別的核苷酸序列只有4個(gè)堿基。若BamHⅠ和Sau3AⅠ分別切割DNA所形成的DNA片段能拼接成一條DNA鏈，則Sau3AⅠ識(shí)別的核苷酸序列及切割位點(diǎn)為_(kāi)_______。該拼接在一起的DNA片段，能否被BamHⅠ識(shí)別？________。(3)與圖示質(zhì)粒相比，完整的重組質(zhì)粒中還應(yīng)有________________等三種特殊的DNA片段。將重組質(zhì)粒導(dǎo)入動(dòng)、植物細(xì)胞的方法分別為_(kāi)___________________________和_________________________，如受體細(xì)胞為大腸桿菌，則該菌經(jīng)鈣離子處理后，將具備________________的特性。答案(1)DNA連接四環(huán)素(2)—↓GATC—不一定能(3)啟動(dòng)子、終止子和目的基因顯微注射法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法將外界DNA吸入細(xì)胞考點(diǎn)二基因工程的基本操作程序1.目的基因的獲取(1)從基因文庫(kù)中獲取目的基因(2)人工合成目的基因如果基因比較小，核苷酸序列又已知，可以通過(guò)DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。①化學(xué)合成法②反轉(zhuǎn)錄法(3)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心(1)目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)組成提醒啟動(dòng)子≠起始密碼子終止子≠終止密碼子①啟動(dòng)子是位于基因首端的一段特殊序列，它是RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合的部位。終止子是位于基因尾端的一段特殊序列，作用是使轉(zhuǎn)錄過(guò)程停止。②起始密碼子和終止密碼子均位于mRNA上，分別控制翻譯過(guò)程的啟動(dòng)和終止。(3)構(gòu)建過(guò)程3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞只有該步驟沒(méi)涉及到堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象4.目的基因的檢測(cè)與鑒定1.你能推測(cè)出mRNA反轉(zhuǎn)錄形成cDNA的過(guò)程大致分為哪些步驟嗎？eq\x(選修③P8“求異思維”)提示第1步：mRNA在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下形成RNA—DNA雜交分子，第2步：在核酸酶的作用下將RNA—DNA雜交分子中的RNA水解掉，形成DNA單鏈，第3步：以DNA單鏈為模板，在DNA聚合酶的作用下形成雙鏈的DNA。2.cDNA文庫(kù)的基因中為什么不含有啟動(dòng)子和內(nèi)含子？eq\x(選修③P10“生物技術(shù)資料卡”)提示cDNA文庫(kù)是以某一發(fā)育時(shí)期細(xì)胞中的mRNA為模板反轉(zhuǎn)錄形成的，mRNA中不含有啟動(dòng)子和內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的堿基序列。1.PCR技術(shù)的過(guò)程關(guān)于引物：①引物是一小段單鏈的DNA或RNA，作為新子鏈的合成起點(diǎn)，只能結(jié)合在母鏈的3′端；②只有通過(guò)引物，DNA才可以開(kāi)始進(jìn)行復(fù)制。2.PCR技術(shù)和DNA復(fù)制的比較3.基因組文庫(kù)與cDNA文庫(kù)的比較考向1結(jié)合PCR技術(shù)的應(yīng)用，考查科學(xué)思維能力1.(2020·江蘇卷，33)如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法，簡(jiǎn)捷地分析出已知序列兩側(cè)的序列，具體流程如圖(以EcoRⅠ酶切為例)：請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：(1)步驟Ⅰ用的EcoRⅠ是一種________酶，它通過(guò)識(shí)別特定的________切割特定位點(diǎn)。(2)步驟Ⅱ用的DNA連接酶催化相鄰核苷酸之間的3′－羥基與5′－磷酸間形成________；PCR循環(huán)中，升溫到95℃是為了獲得________；TaqDNA聚合酶的作用是催化_______________________________。(3)若如表所列為已知的DNA序列和設(shè)計(jì)的一些PCR引物，步驟Ⅲ選用的PCR引物必須是________(從引物①②③④中選擇，填編號(hào))。DNA序列(虛線處省略了部分核苷酸序列)已知序列PCR引物①5′－AACTATGCGCTCATGA－3′②5′－GCAATGCGTAGCCTCT－3′③5′－AGAGGCTACGCATTGC－3′④5′－TCATGAGCGCATAGTT－3′(4)對(duì)PCR產(chǎn)物測(cè)序，經(jīng)分析得到了片段F的完整序列。下列DNA單鏈序列中(虛線處省略了部分核苷酸序列)，結(jié)果正確的是________。A.5′－AACTATGCG┈┈AGCCCTT－3′B.5′－AATTCCATG┈┈CTGAATT－3′C.5′－GCAATGCGT┈┈TCGGGAA－3′D.5′－TTGATACGC┈┈CGAGTAC－3′答案(1)限制性核酸內(nèi)切(或限制)核苷酸序列(2)磷酸二酯鍵DNA單鏈以DNA為模板的DNA鏈的延伸(3)②④(4)B解析(1)根據(jù)題圖可知，步驟Ⅰ是獲取目的DNA片段，所用的酶EcoRⅠ是一種限制酶，其能識(shí)別特定的核苷酸序列，并使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)。(2)步驟Ⅱ是將目的DNA片段連接成環(huán)狀，其中DNA連接酶的作用是催化相鄰核苷酸之間的3′—羥基和5′—磷酸間形成磷酸二酯鍵。PCR循環(huán)中，升高溫度到95℃是為了打開(kāi)氫鍵使雙鏈解旋，獲得DNA單鏈，TaqDNA聚合酶的作用是催化游離的脫氧核苷酸連接到引物3′端，合成DNA子鏈。(3)引物的作用是使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開(kāi)始延伸DNA子鏈，因?yàn)镈NA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸，故為擴(kuò)增未知序列，選擇的與模板鏈相結(jié)合的引物應(yīng)為5′－TCATGAGCGCATAGTT－3′(引物④)和5′－GCAATGCGTAGCCTCT－3′(引物②)。(4)分析題意可知，片段F的兩端為限制酶EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的黏性末端，因此其5′端序列應(yīng)為AATT－，3′端序列應(yīng)為－TTAA，B正確。獲取目的基因方法的選擇(1)如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通過(guò)構(gòu)建基因文庫(kù)的方法，即通過(guò)受體菌儲(chǔ)存并擴(kuò)增目的基因后，從基因文庫(kù)中獲取目的基因。(2)如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比較小，可以通過(guò)DNA合成儀利用化學(xué)方法直接人工合成。(3)如果知道要擴(kuò)增的目的基因及兩端的核苷酸序列，而且基因又比較大，可以通過(guò)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因?？枷?結(jié)合基因工程的操作程序，考查科學(xué)實(shí)踐能力2.(2018·全國(guó)卷Ⅰ，38)回答下列問(wèn)題：(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中進(jìn)行了表達(dá)。該研究除證明了質(zhì)?？梢宰鳛檩d體外，還證明了___________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。(2)體外重組的質(zhì)?？赏ㄟ^(guò)Ca2＋參與的________方法導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞；而體外重組的噬菌體DNA通常需與________組裝成完整噬菌體后，才能通過(guò)侵染的方法將重組的噬菌體DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞。在細(xì)菌、心肌細(xì)胞、葉肉細(xì)胞中，可作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是________。(3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時(shí)，表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會(huì)被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用________的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，在蛋白質(zhì)純化的過(guò)程中應(yīng)添加________的抑制劑。答案(1)體外重組的質(zhì)粒可以進(jìn)入受體細(xì)胞；真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá)(2)轉(zhuǎn)化外殼蛋白(或答噬菌體蛋白)細(xì)菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶解析(1)兩位科學(xué)家將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中并進(jìn)行了表達(dá)，因此，該研究可以證明：質(zhì)粒可以作為載體，真核細(xì)胞的基因在原核細(xì)胞中也可以表達(dá)(不同生物共用一套密碼子)、體外重組的質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞等。(2)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)化，將質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌時(shí)，常用的轉(zhuǎn)化方法是首先用Ca2＋處理大腸桿菌細(xì)胞，使其成為感受態(tài)細(xì)胞。噬菌體DNA沒(méi)有侵染能力，體外重組的噬菌體DNA通常需與外殼蛋白組裝成完整噬菌體才能完成侵染過(guò)程。噬菌體多寄生在細(xì)菌中，但不能寄生在心肌細(xì)胞和葉肉細(xì)胞中。(3)若要使蛋白質(zhì)不被降解，則大腸桿菌體內(nèi)不能存在蛋白酶，因此，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用蛋白酶缺陷型的大腸桿菌作為受體細(xì)胞。同理，在蛋白質(zhì)純化過(guò)程中，也不能使蛋白質(zhì)降解，因此，應(yīng)添加蛋白酶抑制劑。3.(2020·山東等級(jí)考，25)水稻胚乳中含直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉所占比例越小糯性越強(qiáng)?？蒲腥藛T將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列轉(zhuǎn)入水稻，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直鏈淀粉合成酶基因(Wx基因)啟動(dòng)子序列的定點(diǎn)編輯，從而獲得了3個(gè)突變品系。(1)將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時(shí)，所需的酶是_______________________________________，重組載體進(jìn)入水稻細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程稱為_(kāi)_______。(2)根據(jù)啟動(dòng)子的作用推測(cè)，Wx基因啟動(dòng)子序列的改變影響了________________________，從而改變了Wx基因的轉(zhuǎn)錄水平。與野生型水稻相比，3個(gè)突變品系中Wx基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的氨基酸序列________(填“發(fā)生”或“不發(fā)生”)改變，原因是__________________________________。(3)為檢測(cè)啟動(dòng)子變化對(duì)Wx基因表達(dá)的影響，科研人員需要檢測(cè)Wx基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA(WxmRNA)的量。檢測(cè)時(shí)分別提取各品系胚乳中的總RNA，經(jīng)________過(guò)程獲得總cDNA。通過(guò)PCR技術(shù)可在總cDNA中專一性地?cái)U(kuò)增出Wx基因的cDNA，原因是______________________________________________。(4)各品系WxmRNA量的檢測(cè)結(jié)果如圖所示，據(jù)圖推測(cè)糯性最強(qiáng)的品系為_(kāi)_______，原因是_____________________________________________。答案(1)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶轉(zhuǎn)化(2)RNA聚合酶與啟動(dòng)子的識(shí)別和結(jié)合不發(fā)生編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動(dòng)子(3)逆轉(zhuǎn)錄(或反轉(zhuǎn)錄)引物是根據(jù)Wx基因的一段已知序列設(shè)計(jì)合成的(或引物能與Wx基因的cDNA特異性結(jié)合)(4)品系3品系3的WxmRNA最少，控制合成的直鏈淀粉合成酶最少，直鏈淀粉合成量最少，糯性最強(qiáng)解析(1)限制性核酸內(nèi)切酶能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)；DNA連接酶能將DNA片段拼接起來(lái)。將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時(shí)，需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的參與。轉(zhuǎn)化是指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程。(2)啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。Wx基因啟動(dòng)子序列的改變影響了RNA聚合酶與啟動(dòng)子的識(shí)別和結(jié)合，從而改變了Wx基因的轉(zhuǎn)錄水平，使直鏈淀粉合成酶基因的表達(dá)量改變。根據(jù)題干信息可知，基因編輯系統(tǒng)是對(duì)啟動(dòng)子序列進(jìn)行定點(diǎn)編輯，由于編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動(dòng)子，所以與野生型水稻相比，3個(gè)突變品系中Wx基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的氨基酸序列沒(méi)有發(fā)生變化。(3)用提取的各品系胚乳中的總RNA合成總cDNA的過(guò)程為逆轉(zhuǎn)錄(反轉(zhuǎn)錄)，需要逆轉(zhuǎn)錄酶的參與。由于引物能與Wx基因的cDNA特異性結(jié)合，故通過(guò)PCR技術(shù)可在總cDNA中專一性地?cái)U(kuò)增出Wx基因的cDNA。(4)mRNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板，根據(jù)題圖分析可知，4個(gè)品系中品系3的WxmRNA量最低，控制合成的直鏈淀粉合成酶最少，直鏈淀粉合成量最少，糯性最強(qiáng)。(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的原理植物受損傷時(shí)傷口處分泌物(酚類化合物)可吸引農(nóng)桿菌→農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上的T－DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上(若將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T－DNA上，則目的基因?qū)⒈灰黄饚?。(2)受體細(xì)胞的選擇受體細(xì)胞常用植物受精卵或體細(xì)胞(經(jīng)組織培養(yǎng))、動(dòng)物受精卵(一般不用體細(xì)胞)、微生物(大腸桿菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素則必須用真核生物酵母菌(需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌)；一般不用支原體，原因是它營(yíng)寄生生活；一定不能用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞，原因是它無(wú)細(xì)胞核，也沒(méi)有核糖體等細(xì)胞器，不能合成蛋白質(zhì)。(3)基因表達(dá)載體中啟動(dòng)子、終止子的來(lái)源①如果目的基因是從自然界中已有的物種中分離出來(lái)的，目的基因中已含有啟動(dòng)子、終止子，在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，不需要在質(zhì)粒上接上特定的啟動(dòng)子、終止子。②如果目的基因是通過(guò)人工方法合成的，或通過(guò)cDNA文庫(kù)獲得的，則目的基因是不含啟動(dòng)子和終止子的。因此，在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需要在與質(zhì)粒結(jié)合之前，在目的基因的前后端接上特定的啟動(dòng)子、終止子。4.(2021·中原名校聯(lián)盟)某質(zhì)粒上有SalⅠ、HindⅢ、BamHⅠ三種限制酶切割位點(diǎn)，同時(shí)還含有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素基因。利用此質(zhì)粒獲得轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草的過(guò)程，如下圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。其中用到的質(zhì)粒是________；該質(zhì)粒含有一段特殊的DNA片段，稱為_(kāi)_______。該方法中農(nóng)桿菌的作用是________________________________。(2)在構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，和只用一種酶切割目的基因的兩端及質(zhì)粒相比，選用HindⅢ和SalⅠ兩種酶的好處是__________________________________________。(3)含有目的基因的農(nóng)桿菌可根據(jù)標(biāo)記基因進(jìn)行篩選。若農(nóng)桿菌在含有氨芐青霉素和四環(huán)素的培養(yǎng)基上都可以生長(zhǎng)繁殖，農(nóng)桿菌中是否已含有目的基因？________(填“是”或“否”)。為什么？____________________________。(4)將已經(jīng)轉(zhuǎn)化的農(nóng)桿菌進(jìn)行如下操作，篩選出符合要求的農(nóng)桿菌。先把轉(zhuǎn)化的農(nóng)桿菌接種到A培養(yǎng)基中培養(yǎng)，長(zhǎng)出菌落后，用無(wú)菌牙簽挑取A上的單個(gè)菌落，分別接種到B(含氨芐青霉素)和C(含四環(huán)素和氨芐青霉素)兩個(gè)培養(yǎng)基的相同位置上，一段時(shí)間后，菌落的生長(zhǎng)狀況如圖所示。含目的基因的菌落位于B或C上的哪些菌落中？請(qǐng)?jiān)趫D中相應(yīng)的位置上圈出來(lái)。答案(1)Ti質(zhì)粒T－DNA感染煙草細(xì)胞，把目的基因插入到煙草細(xì)胞的染色體DNA上(2)防止目的基因自連和質(zhì)粒自連，以提高帶有目的基因的重組質(zhì)粒的合成效率(3)否含有目的基因的質(zhì)粒中抗四環(huán)素基因被破壞(4)如何篩選出含有目的基因的受體細(xì)胞(1)原理：將目的基因插入含有兩種抗生素抗性基因的載體時(shí)，如果插入某種抗生素抗性基因內(nèi)部，則會(huì)導(dǎo)致該抗生素抗性基因失活。如圖，目的基因插入了四環(huán)素抗性基因內(nèi)部，則四環(huán)素抗性基因失活。(2)被轉(zhuǎn)化的細(xì)菌有三種：含環(huán)狀目的基因的細(xì)菌、含重組質(zhì)粒的細(xì)菌、含自身環(huán)化質(zhì)粒的細(xì)菌。(3)篩選方法：將混合處理后的細(xì)菌先放在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，能生長(zhǎng)的是含重組質(zhì)粒的細(xì)菌和含自身環(huán)化質(zhì)粒的細(xì)菌，如圖1、2、3、4、5菌落，再利用無(wú)菌的絨布影印到含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，如圖能生長(zhǎng)的菌落為2、3、4，則在含四環(huán)素培養(yǎng)基上不生長(zhǎng)的即為含有目的基因的菌落，如圖1、5菌落。最后，可在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上挑取1、5菌落進(jìn)行培養(yǎng)?？键c(diǎn)三基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程1.基因工程的應(yīng)用(1)動(dòng)物基因工程：用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度從而提高產(chǎn)品產(chǎn)量；用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體等。(2)植物基因工程：培育抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物(如抗蟲(chóng)棉)、抗病轉(zhuǎn)基因植物(如轉(zhuǎn)基因煙草)和抗逆轉(zhuǎn)基因植物(如抗寒番茄)；利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)(如新花色矮牽牛)。2.基因診斷與基因治療其常用的方法是DNA分子雜交技術(shù)(1)基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用基因檢測(cè)的方法來(lái)判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體。(2)基因治療①概念：把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。②成果：將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細(xì)胞中，使淋巴細(xì)胞能產(chǎn)生腺苷酸脫氨酶，然后，再將這種淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)，從而治療復(fù)合型免疫缺陷癥。③3.蛋白質(zhì)工程(1)概念(2)基本流程4.蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系1.科學(xué)家將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，通過(guò)顯微注射等方法，導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中，然后，將受精卵送入母體內(nèi)，使其生長(zhǎng)發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，可以通過(guò)分泌的乳汁來(lái)生產(chǎn)所需要的藥品，因而稱為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。eq\x(選修③P21“內(nèi)文信息”)2.蛋白質(zhì)工程為什么通過(guò)對(duì)基因操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)的改造？eq\x(選修③P26“旁欄思考”改編)提示①蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，基因的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，容易改造；②改造后的基因可以遺傳給下一代，被改造的蛋白質(zhì)無(wú)法遺傳。1.(2021·湖北華中師大一附中期中)中國(guó)T2DM(胰島β細(xì)胞功能衰退型糖尿病)的發(fā)病率由1979年的1.00%上升到2019年的4.37%，補(bǔ)充胰島素是控制和緩解病情的重要途徑。胰島素(由α、β兩條多肽鏈組成)的生產(chǎn)由提取動(dòng)物胰島素發(fā)展到了利用基因工程生產(chǎn)重組人胰島素。(1)構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)(如圖所示)，為避免目的基因任意連接和載體的自身環(huán)化，應(yīng)選用________酶切處理目的基因和載體。構(gòu)建完成的基因表達(dá)載體除了目的基因、標(biāo)記基因以外，還必須有________________等調(diào)控組件。(2)利用大腸桿菌生產(chǎn)重組人胰島素時(shí)，構(gòu)建表達(dá)載體的目的基因應(yīng)從________文庫(kù)中獲取，重組大腸桿菌合成的人胰島素原沒(méi)有活性，需用________酶將其加工成含α、β兩條多肽鏈的胰島素。(3)利用奶牛設(shè)計(jì)乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)人胰島素，為使人胰島素基因在奶牛乳腺中特異表達(dá)，構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)應(yīng)將目的基因與________________的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，并選用________為受體細(xì)胞。(4)重組人胰島素分子容易發(fā)生聚合而影響作用效果，可將胰島素分子的氨基酸序列及結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部調(diào)整，形成胰島素類似物加以避免。請(qǐng)根據(jù)上述設(shè)想，補(bǔ)充完善其基本研發(fā)流程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)→推測(cè)氨基酸序列→________________________→構(gòu)建基因表達(dá)載體，轉(zhuǎn)基因獲得胰島素類似物。答案(1)SmaⅠ、PstⅠ啟動(dòng)子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)(2)cDNA蛋白(3)奶牛乳腺蛋白基因受精卵(4)找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)解析(1)外源DNA分子中含有限制酶SmaⅠ、PstⅠ、AluⅠ的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)，其中限制酶AluⅠ的切割位點(diǎn)位于目的基因上，因此不能用該酶進(jìn)行切割；若只用PstⅠ切割會(huì)導(dǎo)致目的基因和載體自身環(huán)化或反向連接，因此構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，應(yīng)選用限制酶SmaⅠ、PstⅠ處理目的基因和載體?；虮磉_(dá)載體的組成包括目的基因、標(biāo)記基因、啟動(dòng)子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)等。(2)將真核基因?qū)朐松飼r(shí)，一般從cDNA文庫(kù)中獲取目的基因；重組大腸桿菌合成的人胰島素原沒(méi)有活性，需用蛋白酶將其加工成含α、β兩條多肽鏈的胰島素。(3)利用奶牛設(shè)計(jì)乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)人胰島素，為使人胰島素基因在奶牛乳腺中特異表達(dá)，構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)應(yīng)將目的基因與奶牛乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，并選用受精卵為受體細(xì)胞。(4)題述設(shè)想需要采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)，因此基本研發(fā)流程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)→推測(cè)氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)→構(gòu)建基因表達(dá)載體，轉(zhuǎn)基因獲得胰島素類似物。2.(2020·山西太原一模)Ⅰ.轉(zhuǎn)基因草莓中有能表達(dá)乙肝病毒表面抗原的基因，由此可獲得用來(lái)預(yù)防乙肝的一種新型疫苗，其培育過(guò)程如圖所示(①至④代表過(guò)程，A至C代表結(jié)構(gòu)或細(xì)胞)。請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)圖中①過(guò)程用到的酶是________，所形成的B叫________________。(2)②過(guò)程常用________處理農(nóng)桿菌，使之成為_(kāi)_______細(xì)胞，以利于完成轉(zhuǎn)化過(guò)程。(3)圖中③過(guò)程需要用到的激素有。Ⅱ.黃瓜花葉病毒(CMV)是能侵染多種植物的RNA病毒，可危害番茄的正常生長(zhǎng)并造成減產(chǎn)，研究人員通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)將該病毒外殼蛋白的cDNA導(dǎo)入番茄植株，成功獲得抗CMV的番茄植株。(1)獲得CMV的RNA后，需在________的催化下才能合成CMV外殼蛋白的cDNA。(2)獲得cDNA后，需先通過(guò)一定方法將其插入農(nóng)桿菌的________________片段中，然后將番茄子葉切段與該農(nóng)桿菌共同培養(yǎng)，以實(shí)現(xiàn)番茄細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。(3)將共同培養(yǎng)后的番茄外植體接種在含有卡那霉素和青霉素的選擇培養(yǎng)基上培養(yǎng)一段時(shí)間，只有部分外植體生出愈傷組織。研究人員據(jù)此確定這些生出愈傷組織的外植體都已成功導(dǎo)入了cDNA，你認(rèn)為他們作出以上判斷的理由是 。(4)要想確定轉(zhuǎn)基因番茄已經(jīng)成功表達(dá)出CMV外殼蛋白，需要進(jìn)行________________實(shí)驗(yàn)。(5)若要驗(yàn)證轉(zhuǎn)基因番茄具有較好的抗CMV能力，請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路： 。轉(zhuǎn)基因番茄自交，子代中抗性植株與敏感植株數(shù)量之比接近3∶1，由此可以得出的結(jié)論是 (答出兩點(diǎn))。答案Ⅰ.(1)DNA連接酶基因表達(dá)載體(或重組質(zhì)粒)(2)CaCl2溶液(或Ca2＋)感受態(tài)(3)生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素Ⅱ.(1)逆轉(zhuǎn)錄酶(2)Ti質(zhì)粒的T－DNA(3)重組質(zhì)粒同時(shí)含有卡那霉素抗性基因和青霉素抗性基因，只有成功導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的外植體才能在含有卡那霉素和青霉素的選擇培養(yǎng)基上生出愈傷組織(4)抗原—抗體雜交(5)用CMV分別感染轉(zhuǎn)基因番茄與未轉(zhuǎn)基因的番茄，一段時(shí)間后觀察結(jié)果，分析兩組番茄的抗性目的基因已經(jīng)整合到受體細(xì)胞的染色體上、獲得的轉(zhuǎn)基因親本為雜合子解析Ⅰ.(1)①表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，需用DNA連接酶將目的基因和運(yùn)載體(質(zhì)粒)連接形成重組質(zhì)粒。B是基因表達(dá)載體，由啟動(dòng)子、終止子、目的基因和標(biāo)記基因等部分構(gòu)成。(2)②過(guò)程表示將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞，常用CaCl2溶液或Ca2＋處理微生物細(xì)胞(農(nóng)桿菌)，使之成為易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細(xì)胞，以利于重組質(zhì)粒進(jìn)入微生物細(xì)胞(農(nóng)桿菌)，完成轉(zhuǎn)化過(guò)程。(3)圖中③過(guò)程為脫分化，需要用到的激素有生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素。Ⅱ.(1)以RNA為模板合成DNA的過(guò)程稱為逆轉(zhuǎn)錄，該過(guò)程需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化。(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的原理：農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T－DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上，因此獲得cDNA后，需先通過(guò)一定方法將其插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T－DNA片段中，然后將番茄子葉切段與該農(nóng)桿菌共同培養(yǎng)，以實(shí)現(xiàn)番茄細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。(3)重組表達(dá)載體同時(shí)含有卡那霉素抗性基因和青霉素抗性基因，只有成功導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的外植體才能在含有卡那霉素和青霉素的選擇培養(yǎng)基上生出愈傷組織，據(jù)此可知生出愈傷組織的外植體都已成功導(dǎo)入了cDNA。(4)檢測(cè)目的基因是否表達(dá)產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)，需要進(jìn)行抗原—抗體雜交實(shí)驗(yàn)。(5)若要驗(yàn)證轉(zhuǎn)基因番茄具有較好的抗CMV能力，可用CMV分別感染轉(zhuǎn)基因番茄與未轉(zhuǎn)基因的番茄，一段時(shí)間后觀察結(jié)果，分析兩組番茄的抗性。轉(zhuǎn)基因番茄自交，子代中抗性植株與敏感植株數(shù)量之比接近3∶1，符合基因分離定律，由此可以得出的結(jié)論是目的基因已經(jīng)整合到受體細(xì)胞的染色體上、獲得的轉(zhuǎn)基因親本為雜合子?？键c(diǎn)四DNA的粗提取與鑒定1.實(shí)驗(yàn)原理2.操作流程1.DNA和蛋白質(zhì)在不同濃度的NaCl溶液中溶解度的比較2.DNA的粗提取與鑒定中的“2、3、4”1.(2020·江蘇卷，17)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)常呈現(xiàn)“五顏六色”的變化。下列實(shí)驗(yàn)中溶液顏色變化的敘述正確的是()A.在新鮮的梨汁中加入斐林試劑，混勻后在加熱條件下由無(wú)色變成磚紅色B.在厭氧發(fā)酵的果汁中加入酸性重鉻酸鉀溶液，混勻后由藍(lán)色變成灰綠色C.在DNA溶液中加入二苯胺試劑，混勻后在沸水浴條件下逐漸變成藍(lán)色D.在氨基酸溶液中加入雙縮脲試劑，混勻后逐漸變成紫色答案C解析斐林試劑為藍(lán)色，在新鮮的梨汁中加入斐林試劑，混勻后在加熱條件下由藍(lán)色變成磚紅色，A錯(cuò)誤；厭氧發(fā)酵時(shí)果汁中有酒精生成，在厭氧發(fā)酵的果汁中加入酸性重鉻酸鉀溶液，混勻后由橙色變成灰綠色，B錯(cuò)誤；在DNA溶液中加入二苯胺試劑，混勻后在沸水浴條件下逐漸變成藍(lán)色，C正確；蛋白質(zhì)和多肽中含有肽鍵，與雙縮脲試劑可發(fā)生作用，產(chǎn)生紫色反應(yīng)，但氨基酸中不含有肽鍵，不能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)，D錯(cuò)誤。2.(2021·江蘇無(wú)錫期末)圖1、2分別為“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)中部分操作示意圖，下列敘述正確的是()A.圖1、2中加入蒸餾水的目的相同B.圖1、2中攪拌的操作要求不同C.圖1中完成過(guò)濾后應(yīng)棄去濾液D.圖2中完成過(guò)濾后要保留濾液答案B解析圖1表示加入蒸餾水讓雞血細(xì)胞吸水漲破，釋放DNA；圖2表示加水稀釋，使DNA逐漸析出，圖1、2中加入蒸餾水的目的不相同，A錯(cuò)誤；圖1中用玻璃棒快速攪拌，加速雞血細(xì)胞的破裂；圖2中用玻璃棒輕緩攪拌，以保證DNA分子完整，B正確；圖1中完成過(guò)濾后應(yīng)收集濾液，因?yàn)镈NA在濾液中，C錯(cuò)誤；圖2中完成過(guò)濾后要棄去濾液，因?yàn)镈NA析出在玻璃棒上，濾液中有雜質(zhì)，D錯(cuò)誤。重溫真題經(jīng)典再現(xiàn)1.(2020·全國(guó)卷Ⅲ，38)W是一種具有特定功能的人體蛋白質(zhì)。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應(yīng)器的研究思路，制備一種膀胱生物反應(yīng)器來(lái)獲得W，基本過(guò)程如圖所示。回答下列問(wèn)題：(1)步驟①中需要使用的工具酶有_________________________。步驟②和③所代表的操作分別是________和________。步驟④稱為_(kāi)_______。(2)與乳腺生物反應(yīng)器相比，用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)W的優(yōu)勢(shì)在于不受轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的____________(答出2點(diǎn)即可)的限制。(3)一般來(lái)說(shuō)，在同一動(dòng)物個(gè)體中，乳腺上皮細(xì)胞與膀胱上皮細(xì)胞的細(xì)胞核中染色體DNA所含的遺傳信息________(填“相同”或“不同”)，原因是__________________________________________________。(4)從上述流程可知，制備生物反應(yīng)器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技術(shù)有____________(答出2點(diǎn)即可)。答案(1)限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶顯微注射體外培養(yǎng)胚胎移植(2)性別、年齡(3)相同兩種上皮細(xì)胞都是體細(xì)胞，且來(lái)源于同一個(gè)受精卵(4)體外受精、胚胎移植解析(1)步驟①是基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，該過(guò)程需要使用的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)和DNA連接酶，用限制酶分別切割載體和目的基因，用DNA連接酶將目的基因和載體連接起來(lái)。步驟②和③所代表的操作分別是顯微注射和體外培養(yǎng)。步驟④是將早期胚胎植入到代孕母體內(nèi)，稱為胚胎移植。(2)與乳腺生物反應(yīng)器相比，用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)W的優(yōu)勢(shì)在于不受轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的性別和年齡的限制。(3)乳腺上皮細(xì)胞和膀胱上皮細(xì)胞都是體細(xì)胞。一般來(lái)說(shuō)，在同一動(dòng)物個(gè)體中，其體細(xì)胞都是由同一個(gè)受精卵分裂、分化而來(lái)的，細(xì)胞在分裂、分化過(guò)程中，其細(xì)胞核中染色體DNA所含的遺傳信息一般是不變的，因此兩種上皮細(xì)胞的染色體DNA所含的遺傳信息相同。(4)據(jù)題述流程可知，胚胎工程中所用到的主要技術(shù)有體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等。2.(2019·海南卷，31)人的T細(xì)胞可以產(chǎn)生某種具有臨床價(jià)值的蛋白質(zhì)(Y)，該蛋白質(zhì)由一條多肽鏈組成。目前可以利用現(xiàn)代生物技術(shù)生產(chǎn)Y?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)若要獲得Y的基因，可從人的T細(xì)胞中提取________作為模板，在________催化下合成cDNA，再利用________技術(shù)在體外擴(kuò)增獲得大量Y的基因。(2)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。若將上述所得Y的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的________中，得到含目的基因的重組Ti質(zhì)粒，則可用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將該基因?qū)肽撤N植物的葉肉細(xì)胞中。若該葉肉細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)、篩選等得到了能穩(wěn)定表達(dá)Y的愈傷組織，則說(shuō)明Y的基因已經(jīng)__________________________________________。(3)天然的Y通常需要在低溫條件下保存。假設(shè)將Y的第6位氨基酸甲改變?yōu)榘被嵋铱商岣咂錈岱€(wěn)定性，若要根據(jù)蛋白質(zhì)工程的原理對(duì)Y進(jìn)行改造以提高其熱穩(wěn)定性，具體思路是______________________________________。答案(1)mRNA逆轉(zhuǎn)錄酶PCR(2)T－DNA整合到葉肉細(xì)胞染色體DNA上(3)找到第6位氨基酸甲對(duì)應(yīng)的堿基所在的基因位置，參照密碼子表，將第6位氨基酸甲對(duì)應(yīng)的堿基替換為氨基酸乙的堿基解析(1)由于人的T細(xì)胞可以產(chǎn)生蛋白質(zhì)Y，要獲得Y的基因，可從人的T細(xì)胞中提取mRNA作為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶催化下，利用四種游離的脫氧核苷酸合成cDNA，再利用PCR技術(shù)(體外擴(kuò)增DNA的技術(shù))在體外擴(kuò)增獲得大量Y的基因。(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中，T－DNA可以攜帶目的基因轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上，故需要Y的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T－DNA中得到含目的基因的重組Ti質(zhì)粒，把含目的基因的重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入到農(nóng)桿菌中，再讓含目的基因的農(nóng)桿菌侵染植物的葉肉細(xì)胞。若該葉肉細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)、篩選等得到了能穩(wěn)定表達(dá)Y的愈傷組織，則說(shuō)明Y的基因已經(jīng)整合到葉肉細(xì)胞染色體DNA上。(3)蛋白質(zhì)工程需要從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，推出相應(yīng)的氨基酸序列，找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列，故對(duì)Y進(jìn)行改造以提高其熱穩(wěn)定性，需要找到第6位氨基酸甲對(duì)應(yīng)的堿基所在的基因位置，參照密碼子表，將第6位氨基酸甲對(duì)應(yīng)的堿基替換為氨基酸乙的堿基。3.(2017·全國(guó)卷Ⅰ，38)真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒(méi)有，原核生物沒(méi)有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡(jiǎn)稱蛋白A)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)某同學(xué)從人的基因組文庫(kù)中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A，其原因是_______________________________________。(2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體，在噬菌體和昆蟲(chóng)病毒兩種載體中，不選用________________作為載體，其原因是_____________________________。(3)若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體，因?yàn)榕c家蠶相比，大腸桿菌具有________________(答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。(4)若要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測(cè)物質(zhì)是____________________________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，也可以說(shuō)是基因工程的先導(dǎo)，如果說(shuō)他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是_________________________。答案(1)基因A有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列不能被切除，無(wú)法表達(dá)出蛋白A(2)噬菌體噬菌體的宿主是細(xì)菌，而不是家蠶(3)繁殖快、容易培養(yǎng)(4)蛋白A的抗體(5)DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體解析(1)細(xì)菌是原核生物，原核生物沒(méi)有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制，將完整的基因A導(dǎo)入大腸桿菌后，無(wú)法表達(dá)出蛋白A。(2)噬菌體是細(xì)菌病毒，專門(mén)寄生在細(xì)菌體內(nèi)；家蠶是動(dòng)物。因此用家蠶作為表達(dá)基因A的受體，不選用噬菌體作為載體。(3)原核生物作為基因工程中的受體細(xì)胞的原因是繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少，最常用的原核細(xì)胞是大腸桿菌。(4)檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交。(5)艾弗里實(shí)驗(yàn)表明加熱殺死的S型菌的DNA可轉(zhuǎn)入R型菌中，這充分顯示“DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體，”因此，可為基因工程理論的建立提供啟示。課后·強(qiáng)化訓(xùn)練(時(shí)間：40分鐘)1.(2021·河南洛陽(yáng)聯(lián)考)回答下列與基因工程相關(guān)的問(wèn)題：(1)自然界中原核生物容易受到外源DNA的入侵，但依然可以達(dá)到保護(hù)自身的目的，這為人們尋找________(答基因工程的操作工具)提供了啟示。質(zhì)粒作為基因工程的載體，應(yīng)具備的基本條件：能夠自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因和一個(gè)至多個(gè)________________________。(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增蜘蛛絲基因前，需根據(jù)目的基因的核苷酸序列設(shè)計(jì)2種引物，進(jìn)行PCR時(shí)需加熱至90～95℃，然后冷卻至55～60℃，此操作的目的是 。(3)動(dòng)、植物體中內(nèi)含子剪接系統(tǒng)不同，如果要將一個(gè)來(lái)自動(dòng)物體且含有內(nèi)含子的目的基因轉(zhuǎn)入植物體中進(jìn)行表達(dá)，只能從________文庫(kù)中獲取目的基因；與基因組文庫(kù)相比，其基因數(shù)目相對(duì)較少，原因是 。(4)用標(biāo)記的目的基因的片段作為探針，在基因工程中可以用來(lái)檢測(cè)______________________和________________。答案(1)限制酶限制酶切割位點(diǎn)(2)將DNA解鏈，然后使引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈上(3)cDNAcDNA文庫(kù)是用某種生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的mRNA通過(guò)反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的cDNA片段構(gòu)建的，因此只含有該種生物某個(gè)時(shí)期已轉(zhuǎn)錄的基因，而基因組文庫(kù)含有全部基因(4)目的基因是否插入染色體DNA中目的基因是否轉(zhuǎn)錄解析(1)自然界中原核生物易受到外源DNA的入侵，但其仍然可以保護(hù)自身，原因是其細(xì)胞內(nèi)有能破壞外源DNA和自身?yè)p傷的DNA的物質(zhì)——限制酶。作為載體必須具備三個(gè)條件：一是能在受體細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制；二是具有某些標(biāo)記基因；三是具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)。(2)利用PCR技術(shù)對(duì)目的基因進(jìn)行擴(kuò)增時(shí)，需加熱至90～95℃使DNA在高溫下解開(kāi)雙螺旋(解鏈)，然后冷卻至55～60℃使引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈上。(3)由于動(dòng)、植物體中內(nèi)含子的剪接系統(tǒng)不同，所以若希望跨物種轉(zhuǎn)入的基因能得到表達(dá)，只能用該基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA作為模板，通過(guò)反轉(zhuǎn)錄得到的cDNA片段，即從cDNA文庫(kù)中獲取；由于cDNA文庫(kù)是用某種生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的cDNA片段構(gòu)建的，因此只含有該種生物在某個(gè)時(shí)期已轉(zhuǎn)錄的基因，而基因組文庫(kù)含有該種生物的全部基因，故與基因組文庫(kù)相比，其基因數(shù)目相對(duì)較少。(4)用標(biāo)記的目的基因的片段作為探針，在基因工程中可以檢測(cè)目的基因是否插入染色體DNA中以及目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA。2.(2021·黑龍江哈爾濱六中期末)將蘇云金芽孢桿菌Bt毒蛋白基因?qū)朊藁?xì)胞中，可獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉，其過(guò)程如圖所示：注：質(zhì)粒中“Bt”代表“Bt毒蛋白基因”，“KmR”代表“卡那霉素抗性基因”。(1)過(guò)程①所需要的酶是________________，卡那霉素抗性基因的作用是。(2)過(guò)程③將棉花細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)，旨在讓重組Ti質(zhì)粒上的________轉(zhuǎn)移進(jìn)入棉花細(xì)胞，并整合到棉花細(xì)胞的________上。(3)若要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因棉花細(xì)胞中Bt毒蛋白基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，可采用____________技術(shù)，用______________作探針；若要鑒定轉(zhuǎn)基因棉花是否被賦予抗蟲(chóng)特性，需要做________實(shí)驗(yàn)。(4)種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉可以大大減少________的使用，以減輕環(huán)境污染。答案(1)限制酶和DNA連接酶作為標(biāo)記基因，檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞(或供重組DNA的鑒定和選擇)(2)T－DNA染色體DNA(3)核酸分子雜交標(biāo)記的Bt毒蛋白(或目的)基因抗蟲(chóng)接種(4)農(nóng)藥(或殺蟲(chóng)劑)解析(1)過(guò)程①為基因表達(dá)載體的構(gòu)建，需要對(duì)含有Bt毒蛋白基因的DNA和Ti質(zhì)粒進(jìn)行酶切和連接，故需要的工具酶有限制酶和DNA連接酶?？敲顾乜剐曰蜃鳛闃?biāo)記基因，其作用是檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，供重組DNA的鑒定和選擇。(2)過(guò)程③中將棉花細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)的目的是讓T－DNA進(jìn)入棉花細(xì)胞，并整合到棉花細(xì)胞的染色體DNA上。(3)若要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因棉花細(xì)胞中Bt毒蛋白基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，應(yīng)采用核酸分子雜交技術(shù)，用標(biāo)記的Bt毒蛋白(目的)基因作探針；檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因棉花的抗蟲(chóng)性狀，常用方法是投放棉鈴蟲(chóng)，做抗蟲(chóng)接種實(shí)驗(yàn)，若棉鈴蟲(chóng)大量死亡，說(shuō)明轉(zhuǎn)基因成功。(4)種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉能減少農(nóng)藥的使用，以減輕環(huán)境污染。3.(2020·云南昆明“三診一?！?2020年3月16日，中國(guó)科學(xué)家陳薇院士團(tuán)隊(duì)研制的重組新冠疫苗通過(guò)臨床研究注冊(cè)審評(píng)，獲批進(jìn)入臨床試驗(yàn)。重組新冠疫苗的制備流程如圖。回答下列問(wèn)題。(1)步驟②需要________作為原料。步驟③需要的工具酶主要是________。(2)被用作載體的Ad5應(yīng)具有的特點(diǎn)是________________________________(答出1點(diǎn)即可)。(3)步驟④是 。(4)重組疫苗注入志愿者體內(nèi)后，S蛋白基因指導(dǎo)合成的S蛋白作為_(kāi)_______，刺激機(jī)體產(chǎn)生能與之相結(jié)合的抗體，抗體的分泌量可作為檢測(cè)疫苗對(duì)志愿者免疫效果的指標(biāo)。參加臨床試驗(yàn)的志愿者需要滿足的條件之一是________(填“有”或“無(wú)”)SARS－CoV－2感染史，理由是 。(5)為探究疫苗的注射劑量對(duì)志愿者產(chǎn)生的免疫效果，需進(jìn)一步試驗(yàn)，請(qǐng)寫(xiě)出試驗(yàn)思路： 。答案(1)脫氧核苷酸Taq酶(2)能自我復(fù)制(或有一個(gè)或多個(gè)切割位點(diǎn)、有標(biāo)記基因位點(diǎn)、對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害)(3)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(4)抗原無(wú)有SARS－CoV－2感染史的志愿者血清中存在一定量的相應(yīng)抗體，會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾(5)給不同組志愿者分別注射不同劑量的疫苗，一段時(shí)間后采集血樣并檢測(cè)相應(yīng)抗體的水平解析(1)步驟②為逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程，合成的產(chǎn)物是cDNA，因此需要脫氧核苷酸作為原料。步驟③為利用PCR技術(shù)擴(kuò)增獲得S蛋白基因的過(guò)程，該過(guò)程需要的酶是Taq酶(耐高溫的DNA聚合酶)。(2)Ad5作為載體應(yīng)具有的特點(diǎn)是能自我復(fù)制、有一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)、有標(biāo)記基因、在宿主細(xì)胞中可以存活并表達(dá)、對(duì)宿主細(xì)胞無(wú)害等。(3)步驟④為構(gòu)建目的基因表達(dá)載體的過(guò)程，即重組新冠疫苗的過(guò)程。(4)重組疫苗注入志愿者體內(nèi)后，S蛋白基因指導(dǎo)合成的S蛋白可作為抗原，刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫過(guò)程，使機(jī)體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生能與之相結(jié)合的抗體，抗體的分泌量可作為檢測(cè)疫苗對(duì)志愿者免疫效果的指標(biāo)。參加臨床試驗(yàn)的志愿者需要滿足無(wú)SARS－CoV－2感染史的條件，即未感染過(guò)新冠病毒的志愿者，因?yàn)楦腥具^(guò)新冠病毒的人體內(nèi)含有相應(yīng)的記憶細(xì)胞，若注射疫苗，則會(huì)出現(xiàn)二次免疫的特征，即體內(nèi)的記憶細(xì)胞會(huì)迅速增殖分化，產(chǎn)生大量的漿細(xì)胞，漿細(xì)胞合成并分泌大量的抗體，從而導(dǎo)致無(wú)法檢測(cè)出該疫苗的真正效果。(5)實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑樘骄恳呙绲淖⑸鋭┝繉?duì)志愿者產(chǎn)生的免疫效果，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍?，該?shí)驗(yàn)的自變量為疫苗的注射劑量，因變量為抗體產(chǎn)生量，因此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：將同性別且年齡相當(dāng)?shù)闹驹刚唠S機(jī)分成若干組，然后給不同組別的志愿者注射不同劑量的疫苗，一段時(shí)間之后，檢測(cè)志愿者體內(nèi)的抗體產(chǎn)生量，作好記錄并進(jìn)行比較、分析，從而得出結(jié)論。4.(2021·黑龍江哈爾濱調(diào)研)回答下列問(wèn)題：(1)干擾素是動(dòng)物體內(nèi)合成的一種糖蛋白，可以用于治療病毒感染和癌癥。建立乳腺生物反應(yīng)器可大量生產(chǎn)干擾素，此生產(chǎn)過(guò)程需借助基因工程，常以哺乳動(dòng)物的________為受體細(xì)胞。為了保證干擾素基因只在乳腺細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)必須在目的基因的前端加入________________________?；蚬こ讨型灰栽思?xì)胞為受體細(xì)胞生產(chǎn)干擾素，是由于有活性的干擾素需要____________(填細(xì)胞器)等的加工。(2)干擾素體外保存相當(dāng)困難，如果將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，就可在－70℃條件下保存半年，給廣大患者帶來(lái)福音。對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？________________。原因： 。(3)動(dòng)物基因工程技術(shù)有可能使建立移植器官工廠的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最大難題是免疫排斥?？茖W(xué)家利用基因工程的方法對(duì)豬的器官進(jìn)行改造以便獲得對(duì)人無(wú)免疫排斥的可供移植的器官，所使用的方法是 。(4)試管嬰兒技術(shù)解決了部分夫妻不育的難題，它和母親正常懷孕生產(chǎn)過(guò)程的相同之處是都以________為發(fā)育起點(diǎn)，不同之處在于試管嬰兒是在體外進(jìn)行受精后，在試管中進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)；如果需要設(shè)計(jì)試管嬰兒，還可以對(duì)胚胎進(jìn)行________，最后選取健康的胚胎進(jìn)行移植，保證生出健康的孩子。答案(1)受精卵乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體(2)通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)①蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因也就間接對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，改造過(guò)的基因可以指導(dǎo)新的蛋白質(zhì)的合成；②對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接進(jìn)行改造要容易操作，難度要小得多(3)向豬基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)(或設(shè)法除去豬基因組中有關(guān)抗原決定基因)，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官(4)受精卵基因檢測(cè)解析(1)受精卵可發(fā)育為個(gè)體，培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物時(shí)，通常使用受精卵作為受體細(xì)胞。為保證干擾素基因只在乳腺細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，在構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)，需在干擾素基因前端加上在乳腺中特異性表達(dá)的乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子。有活性的干擾素需要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等處加工，原核細(xì)胞中沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，所以一般不選擇原核細(xì)胞作為受體細(xì)胞來(lái)生產(chǎn)干擾素。(2)對(duì)干擾素進(jìn)行改造，應(yīng)該對(duì)干擾素基因進(jìn)行操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，原因：①蛋白質(zhì)由基因編碼，蛋白質(zhì)不能復(fù)制，但基因可以遺傳；②對(duì)基因的改造比對(duì)蛋白質(zhì)的改造要容易操作。(3)科學(xué)家利用基因工程方法對(duì)豬的器官進(jìn)行改造，常用的方法是在器官供體基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，其目的是抑制抗原決定基因的表達(dá)(或設(shè)法去除抗原決定基因)，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。(4)試管嬰兒技術(shù)指人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，體外發(fā)育至早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。這種技術(shù)和母親正常懷孕生產(chǎn)過(guò)程的相同之處是都以受精卵為發(fā)育起點(diǎn)，不同之處在于試管嬰兒是在體外進(jìn)行受精后在試管中進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)的。如果需要設(shè)計(jì)試管嬰兒，還可以對(duì)胚胎進(jìn)行基因檢測(cè)，最后選取健康的胚胎進(jìn)行移植，保證生出健康的孩子。5.(2020·陜西西安八校二聯(lián))苦蕎是一種有名的經(jīng)濟(jì)植物，其含有的黃酮類化合物具有降血糖、血脂等功效。CHS是合成黃酮類化合物的關(guān)鍵酶。有人把經(jīng)修飾的CHS基因?qū)肟嗍w細(xì)胞中，培育高產(chǎn)黃酮苦蕎品系。按圖示回答：(1)將修飾后的CHS基因與Ti質(zhì)粒連接成重組Ti質(zhì)粒的酶稱為_(kāi)_______。這種酶主要有兩類，恢復(fù)的化學(xué)鍵是________，其中能“縫合”平末端的是________。(2)基因工程中構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的是 。(3)圖中將修飾后的CHS基因?qū)肟嗍w體細(xì)胞的方法稱為_(kāi)___________，用此方法的受體植物細(xì)胞可以釋放出________物質(zhì)，吸引農(nóng)桿菌移向細(xì)胞。如果是單子葉植物常采用的導(dǎo)入方法是________。(4)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因苦蕎培育是否成功，個(gè)體水平上可以通過(guò)比較________________________________________來(lái)進(jìn)行鑒定。答案(1)DNA連接酶磷酸二酯鍵T4DNA連接酶(2)使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法酚類基因槍法(4)轉(zhuǎn)基因苦蕎與普通苦蕎的黃酮類化合物的含量(或轉(zhuǎn)基因苦蕎與普通苦蕎細(xì)胞中CHS含量)解析(1)DNA連接酶可以連接DNA片段，恢復(fù)的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵。其中能“縫合”平末端的酶是T4DNA連接酶。(2)基因工程中構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(3)題圖中利用了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)肟嗍w體細(xì)胞。該方法的原理是受體植物受傷部位可釋放酚類化合物，吸引農(nóng)桿菌移向細(xì)胞。單子葉植物常用的轉(zhuǎn)基因方法是基因槍法。(4)將修飾過(guò)的CHS基因?qū)肟嗍w細(xì)胞中，可培育高產(chǎn)黃酮類的苦蕎品種，故可以通過(guò)對(duì)比轉(zhuǎn)基因苦蕎與普通苦蕎的黃酮類化合物的含量或轉(zhuǎn)基因苦蕎與普通苦蕎細(xì)胞中CHS含量，在個(gè)體水平上檢測(cè)轉(zhuǎn)基因苦蕎的培育是否成功。6.(2020·山東等級(jí)考試二模，23)大腸桿菌β－半乳糖苷酶(Z酶)可催化底物(X－gal)水解產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)。在pUC18質(zhì)粒中，lacZ′編碼Z酶氨基端的一個(gè)片段(稱為α－肽)，該質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及限制酶識(shí)別位點(diǎn)如圖甲所示。已知α－肽、缺失α－肽的Z酶片段單獨(dú)存在時(shí)均無(wú)Z酶活性，共同存在時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出Z酶活性。利用圖乙中的DNA片段與pUC18質(zhì)粒進(jìn)行基因工程操作。(1)限制酶能催化雙鏈DNA分子中________(填化學(xué)鍵名稱)的斷裂。本實(shí)驗(yàn)可使用限制酶________處理pUC18質(zhì)粒和圖乙中的DNA片段，再通過(guò)DNA連接酶連接，獲得含目的基因的重組質(zhì)粒。(2)用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，然后將大腸桿菌接種到含氨芐青霉素的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒(méi)有該質(zhì)粒，因而不具有________，在該培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)。從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。(3)當(dāng)上述培養(yǎng)基中含有X－gal時(shí)，生長(zhǎng)出的菌落有藍(lán)色和白色兩種類型，其中含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌的菌落顏色為_(kāi)_______，這是因?yàn)開(kāi)____________________________________________________。為保證能通過(guò)菌落顏色辨別出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，本實(shí)驗(yàn)作為受體細(xì)胞的大腸桿菌中Z酶基因應(yīng)滿足的條件是___________________________。答案(1)磷酸二酯鍵SalⅠ(2)氨芐青霉素抗性選擇(3)白色目的基因與質(zhì)粒連接后使lacZ′被破壞，不能合成α－肽編碼α－肽的DNA序列缺失，其他序列正常解析(1)限制酶能催化雙鏈DNA分子中磷酸二酯鍵的斷裂，將DNA降解。從圖中可知，酶HindⅢ可破壞目的基因，而質(zhì)粒和目的基因兩側(cè)都有酶SalⅠ識(shí)別位點(diǎn)，因此本實(shí)驗(yàn)可使用限制酶SalⅠ處理pUC18質(zhì)粒和圖乙中的DNA片段。(2)重組質(zhì)粒上有氨芐青霉素抗性基因，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒(méi)有該質(zhì)粒，因而不具有氨芐青霉素抗性，在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)。從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基，選擇了含重組質(zhì)粒的大腸桿菌。(3)從圖中可知，重組質(zhì)粒是用酶SalⅠ分別處理過(guò)的質(zhì)粒和目的基因片段形成的，重組質(zhì)粒的lacZ′基因被破壞，不能合成β－半乳糖苷酶(Z酶)，不能催化底物(X－gal)水解產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)，故菌落呈白色。已知α－肽、缺失α－肽的Z酶片段單獨(dú)存在時(shí)均無(wú)Z酶活性，共同存在時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出Z酶活性，為保證能通過(guò)菌落顏色辨別出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，本實(shí)驗(yàn)作為受體細(xì)胞的大腸桿菌中Z酶基因應(yīng)滿足的條件是編碼α－肽的DNA序列缺失，其他序列正常。7.(2020·清華大學(xué)中學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)學(xué)術(shù)能力診斷，38)苯丙酮尿癥是PKU基因突變引起的，研究人員嘗試用基因治療的方式治療該疾病，即將正?；駾導(dǎo)入攜帶突變基因的細(xì)胞中。圖甲為A、B、C三種質(zhì)粒，圖乙為含有目的基因D的DNA片段，圖丙表示重組載體的示意圖。其中ampr為氨芐青霉素抗性基因，tetr為四環(huán)素抗性基因，lacZ為藍(lán)色顯色基因(基因表達(dá)的產(chǎn)物將無(wú)色化合物X－gal轉(zhuǎn)化成一種藍(lán)色物質(zhì)，使菌落呈藍(lán)色)，EcoRⅠ(0.7kb)、PvuⅠ(0.8kb)等為限制酶及其切割位點(diǎn)與復(fù)制原點(diǎn)之間的距離。已知1kb＝1000個(gè)堿基對(duì)。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答：(1)將正常的D基因?qū)胧荏w細(xì)胞的基因工程操作步驟中，其核心是____________________。若要獲取目的基因D，圖乙中應(yīng)選擇限制酶________對(duì)其所在的DNA進(jìn)行切割。據(jù)圖分析圖甲中三種質(zhì)粒中不宜作為運(yùn)載體的有________，請(qǐng)分析原因： 。(2)如果僅知道D基因首尾的部分核苷酸序列，通常可根據(jù)該基因首尾兩端的已知核苷酸序列合成________，再利用________技術(shù)得到大量目的基因。(3)將目的基因D和圖甲中可作載體的質(zhì)粒進(jìn)行連接后，會(huì)得到圖