選修3現(xiàn)代生物科技專題

課堂互動探究案1基因工程

高效課堂?師生互動提考能

考點一基因工程的概念及操作工具（國考?5年5考?）

（全國卷：全國乙卷；全國卷川；全國卷I；全國卷I、i【）

任務驅(qū)動?探究突破

任務1對基因工程概念的理解

基因工程的基因拼接技術或________

別名技術

操作環(huán)境

操作對象基因

操作水平_______水平

原理

剪切f_____f______f

基本過程

表達

人類需要的_____或生物

結(jié)果

類型

供體提供_______

受體表達目的基因

本質(zhì)目的基因在_______體內(nèi)

的表達

可________生物的遺傳性

優(yōu)點

狀

任務2對DNA重組技術中基本工具的理解

(1)限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱：)

特別提醒

正確認識限制酶

①限制酶是一類酷，而不是一種酶。

②將一個基因從DNA分子上切割下來，需要切兩處，同時產(chǎn)生四個黏

性末端或平末端。

③不同DNA分子用同一種限制酶切割，產(chǎn)生的末端都相同，同一個

DNA分子用不同的限制酶切割，產(chǎn)生的末端一般不相同。

④限制酶切割位點應位于標記基因之外，不能破壞標記基因，以便進

行檢測。

⑤限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在該酶的識別序

列或識別序列已經(jīng)被修飾。

(2)DNA連接酸

常用類

E?coliDNA連接酶LDNA連接酶

型

—TJ噬菌體

連接黏性末端利平

功能連接黏性末端

末端

都縫合______如圖

結(jié)果能佯苛

|CTTA

(3)載體

①種類：、入噬菌體的衍生物、動植物病毒等。

(能自我復制

②質(zhì)粒的特點(有一個至多個_______

(有特殊的

任務3下圖為限制酶和DNA連接酶的關系，據(jù)圖回答

IIIIII限制瞬、~GAATTC

GAATTC

CTTAAGbNA連接酶￡?+￡

111111

(1)限制酶和DNA連接酶的作用部位相同嗎？

(2)DNA連接酶起作用時是否需要模板？

特別提醒

選擇限制酶的注意事項

PstISmaIPstI

圖甲圖乙

(i)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點來確定所用限制酶的種類

①應選擇切點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇Pst.Io

②不能選擇切點位于目的基因內(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)粒上也有這兩種前的切點)o

(2)根據(jù)質(zhì)粒的特點來確定限制酶的種類

①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相一致，以確保具有相同的

黏性末端。

②質(zhì)粒作為載體必須具備標記基因等，所以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會破壞標記基因。如果所選酶的切點

不只一個，則切割重組后可能會丟失某些片段，若丟失的片段含復制原點，

則切割重組后的片段進入受體細胞后將不能自主復制。

任務4與DNA有關的酶的比較

名稱作用部位作用底物作用結(jié)果

將DNA切成兩個或多個

限制酶—DNA

片段

將兩個DNA片段連接為

DNA連接酶DNA片段

一個DNA分子

將單個脫氧核甘酸依次

DNA聚合酶磷酸二酯鍵—

連接到DNA單鏈末端

DNA（水解）將DNA片段水解為單個

—DNA

酶脫氧核甘酸

將雙鏈DNA分子局部解

堿基對之間的

解旋酶旋為單鏈，形成兩條長

氫鍵

鏈

核糖核昔將單個核糖核甘酸依次

RNA聚合酶—

酸連接到RNA單鏈末端

任務5探究載體所具條件的意義

條件意義

穩(wěn)定并能自我復制

—

有一個至多個限制酶的切割位—

點

具有特殊的標記基因

—

特別提醒

基因載體與膜載體的區(qū)別

基因工程中的載體是DNA分子，能將目的基因?qū)胧荏w細胞內(nèi)，它能

在宿主細胞內(nèi)穩(wěn)定存在，并可對R的基因進行大量復制；膜載體是蛋白質(zhì)，

與細胞膜的選擇透過性有關。

考向分類?對點落實

考向一基因工程操作工具的基礎考查

1.［北京卷，5］用XhoI和SalI兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別處理同一

DNA片段，酶切位點及酶切產(chǎn)物分離結(jié)果如圖。以下敘述不正確的是

()

XhoISallSdlSallXho\

IIIII

圖1博切位點圖

A.圖1中兩種酶識別的核甘酸序列不同

B.圖2中醐切產(chǎn)物可用于構(gòu)建重組DNA

C.泳道①中是用SalI處理得到的醐切產(chǎn)物

D.圖中被酶切的DNA片段是單鏈DNA

2.［經(jīng)典模擬］如圖為DNA分子在不同酷的作用下所發(fā)生的變化，圖

中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是

（）

A.①②③④B.①②④③

C.①④②③D.①④③②

3.［江蘇省東臺中學高三檢測］“工欲善其事，必先利其器”。限制

酶、DNA連接酶的發(fā)現(xiàn)為DNA切割、連接功能基因的獲得以及表達載體的

構(gòu)建創(chuàng)造了條件，下列關于限制酶和DNA連接酶的敘述，正確的是（）

A.兩者都是從原核生物中分離純化出來的

B.兩者的催化都會導致磷酸二酯鍵數(shù)目的改變

C.限制酶都能在特定位點切割產(chǎn)生黏性末端

D.T.DNA連接酶只能連接雙鏈DNA片段互補的黏性末端

4.［經(jīng)典模擬］近年誕生的CRISPR/Cas9基因編輯技術可進行基因定

點編輯。CRISPR/Cas9系統(tǒng)主要包括Cas9（核酸內(nèi)切酉每）和向?qū)NA,其原

理是由向?qū)NA引導Cas9到一個特定的基因位點進行切割（上述過程見下

圖）。下列相關敘述，正確的是（）

/〃鏈Cas9蛋白

1m</目標DNA

D

向?qū)NA

一目標DNA

A.CRTSPR/Cas9的組成物質(zhì)是在核糖體上合成的

B.向?qū)NA的合成需要逆轉(zhuǎn)錄酶的參與

C.基因的定點編輯過程只涉及堿基A—U,G—C的互補配對

D.切割后形成的每個DNA片段均含有兩個游離的磷酸基團

考向二基因工程操作工具的綜合考查

5.［湖北高三模擬］大米鐵含量極低，科班人員通過基因工程、植物組

織培養(yǎng)等現(xiàn)代生物技術，培育出了鐵含量比普通大米高60%的轉(zhuǎn)基因水稻,

改良了稻米的營養(yǎng)品質(zhì)。下圖為培育轉(zhuǎn)基因水稻過程示意圖，其中①?⑥

為過程,EcoRI>HindULBamllI為限制酶。

2號培養(yǎng)M3號培養(yǎng)基4號培養(yǎng)次

⑴該轉(zhuǎn)基因水稻培育過程中選取目的基因用到的限制酶是

這么操作的優(yōu)點是

_____________o（回答3點）

（2）PCR是獲取大量目的基因的一種方法，反應體系的成分中有兩種

引物，對兩種引物的設計要求之一是：兩種引物之間不能堿基互補配對,

試分析原因;下圖展示了用PCR技術從

DNA分子中獲取鐵合蛋白基因的過程，A、B、C、D是四種引物，選擇圖中

的_______引物通過PCR三次循環(huán)就可將鐵合蛋白基因分離出來。

（3）圖中④⑤⑥過程，屬于_________________技術，制備的培養(yǎng)基是

由無機營養(yǎng)成分、有機營養(yǎng)成分、四部分組成。

6.［全國卷HI,40］圖（a）中的三個DNA片段上依次表示出了EcoRI、

BamHl和Sau3Al三種限制性內(nèi)切酶的識別序列與切割位點，圖⑹為某

種表達載體的示意圖（載體上的EcoRI、Sau3AI的切點是唯一的）。

I44

-GAATTC————GGATCC————GATC-

-CTTAAG————CCTAGG————CTAG

AAA

圖（a）

復制原點

圖（b）

根據(jù)基因工程的有關知識，回答下列問題：

⑴經(jīng)BamHI酶切后得到的目的基因可以與上述表達載體被

酶切后的產(chǎn)物連接，理由是

______________________________________________________________________________________________________________________________________O

(2)若某人利用圖(b)所示的表達載體獲得了甲、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，不能在宿主細胞中表達

目的基因產(chǎn)物的有，不能表達的原因是

(3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶，常見的有

和，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是

7.［全國卷II,40］植物甲具有極強的耐旱性，其耐旱性與某個基因

有關。若從該植物中獲得該耐旱基因，并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中,

有可能提高后者的耐旱性。

回答下列問題：

(1)理論上，基因組文庫含有生物的________基因；而cDNA文庫中含

有生物的__________基因。

(2)若要從植物甲中獲得耐旱基因，可首先建立該植物的基因組文庫,

再從中出所需的耐旱基因。

(3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌，并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導入植物

的體細胞中，經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認該耐旱

基因是否在再生植株中正確表達，應檢測此再生植株中該基因的

，如果檢測結(jié)果呈陽性，再在田間試驗中檢測植株的

是否得到提高。

(4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交，子代中耐旱與不耐旱

植株的數(shù)量比為3：1時，則可推測該耐旱基因整合到了

(填“同源染色體的一條上”或“同源染色體的兩

條上”)。

8.［經(jīng)典高考］根據(jù)基因工程的有關知識，回答下列問題。

(1)限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有

和O

(2)質(zhì)粒運載體用EcoRI切割后產(chǎn)生的片段如下：

AATTC...G

G...CTTAA

為使運載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRI切

割外，還可用另一和限制性核酸內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點是

(4)反轉(zhuǎn)錄的模板是,產(chǎn)物是。若要在體外獲得

大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用技術。

(5)基因工程中除質(zhì)粒外，和也可作為運載體。

(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的

大腸桿菌作為受體細胞，原因是

考點二基因工程的基本操作程序及應用(國考5年7考)

(全國卷：全國甲卷；全國卷ni；全國卷I；全國卷I；全國卷I、

II、III)

任務驅(qū)動?探究突破

任務1結(jié)合抗蟲棉的培育過程圖填空

Bt毒蛋白\轉(zhuǎn)入

蘇病布雄八蹌公

構(gòu)建基因

表達或體

T-DNA感染

Ti質(zhì)粒

II的基因

組織插入到染

色體DNA中

抗蟲棉棉株細胞

抗蟲棉的培ff過程

(D從圖中可以看出，目的基因是，使用的載體是

將目的基因表達載體導入受體細胞的方法是

⑵請寫出兩種檢測目的基因是否表達的方法:

任務2觀察基因工程的操作過程，分析每一步驟的操作程序

②從出生不到

10d的小牛的

①從大腸桿菌W中分離出編

中提取質(zhì)?？颇榈牡幕?/p>

限勰飄㈣、凝乳網(wǎng)生四

④含有凝乳的基因的質(zhì)

③利用限制

粒被大腸桿的吸收

解和DNA連

-------化的細

接醉.將凝

乳制基因插質(zhì)粒2至0鏟

人質(zhì)粒中

基因工程技術生產(chǎn)凝乳陶的過程

(①從______中獲取

(1)|目的基因的獲取|一《②利用______技術擴增

(③通過化學方法人工合成

'①目的基因

(2)|基因表達載體的構(gòu)建卜組成|?-----

------------------③終止子

、④_____

I

'①植物：、基因槍

⑶將目的基因?qū)胧荏w細胞一方法《?￡-----------7?

②動物：技術

<③微生物：感受態(tài)細胞法

I

'①利用_____________

技術檢測目的基因的有無

②利用_____________

/人日的甘H的叢、E-依+技術檢測目的基因的轉(zhuǎn)錄

(4)目的基因的檢測與鑒定〈…一E

③利用_____________

技術檢測目的基因的翻譯

④利用_____________

、的鑒定檢測重組性狀的表達

易錯提醒

基因工程操作的四個易錯點

(1)目的基因的插入位點不是隨意的，基因表達需要啟動子與終止子

的調(diào)控，所以目的基因應插入啟動子與終止子之間的部位。

(2)基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細胞)沒有

堿基互補配對現(xiàn)象。

(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理：農(nóng)桿菌易感染雙子葉或裸子植物的細胞，并

將其Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移并整合到受體細胞染色體DNA上。

(4)啟動子W起始密碼子，終止子W終止密碼子

啟動子和終止子位于DNA片段上，分別控制轉(zhuǎn)錄過程的啟動和終止;

起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別控制翻譯過程的啟動和終止。

任務3目的基因的檢測和鑒定

任務4完善基因工程的應用

技術名

應用

稱

培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和

植物基

______轉(zhuǎn)基因植物,利用轉(zhuǎn)基因改良植物

因工程

的品質(zhì)

提高動物生長速度，改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，

動物基

用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)_____，用轉(zhuǎn)基因動物

因工程

作______的供體

把_____導入病人體內(nèi)，使其表達產(chǎn)物發(fā)

基因治

揮作用，從而治療疾病，分為體內(nèi)基因治

療

療和體外基因治療

任務5探究基因治療與基因診斷的不同點

原理操作過程進展

利用________導入有基因

基因治臨床實

缺陷的細胞中，以表達出正

療—驗

常性狀來治療

制作特定_______與病人

基因診臨床應

樣品DNA混合，分析雜交帶

斷—用

情況

任務6研析深化教材，析因推理歸納，提升學科素養(yǎng)

(1)用箭頭及簡要的文字簡述基因組文庫和部分基因文庫的構(gòu)建過程。

⑵為什么不同生物的基因可以拼接起來?

⑶為什么一種生物的基因可以在另一種生物的細胞內(nèi)表達？

考向分類?對點落實

考向一對基因工程操作程序的考查

1.［山東省高三檢測］為使玉米獲得抗除草劑性狀，需進行如圖所示的

操作。報告基因的產(chǎn)物能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍色。轉(zhuǎn)化過程中，愈傷組

織表面常殘留農(nóng)桿菌，導致未轉(zhuǎn)化的愈傷組織也可能在選擇培養(yǎng)基上生長。

下列敘述不正確的是（）

報告ItFB（個加小A?、

除草劑抗性基因G

A.篩選1需要用含有氨茉青霉素的培養(yǎng)基篩選出成功導入表達載體

的農(nóng)桿菌

B.篩選2需要用無色物質(zhì)K處理愈傷組織并篩選出呈現(xiàn)藍色的組織

C.為使除草劑抗性基因G在農(nóng)桿菌中高效表達，需要把目的基因片

段插入到表達載體的復制原點和啟動子之間

D.為從個體水平上檢測圖中玉米植株A是否具有抗除草劑性狀，可

采用的方法是用相應除草劑噴灑待測玉米植株

2.［經(jīng)典模擬］如圖表示用化學方法合成目的基因I的過程。據(jù)圖分

析，下列敘述正確的是（）

---------DNA單鏈a

①］--------DNA單鏈b

a②|.DNA單鏈c

IIBIIinilBIIIBII

|——DNA單鏈d

a……二■……

unnimiiiiiiMmiur

I--------I----------1

A.過程①需要DNA連接醐

B.過程②需要限制性核酸內(nèi)切酶

C.目的基因I的堿基序列是已知的

D.若某質(zhì)粒能與目的基因I重組，則該質(zhì)粒和目的基因I的堿基序

列相同

考向二對基因工程的綜合考查

3.［重慶市江津中學高三模擬］黃萎病是危害棉花種植的常見疾病，科

學家通過基因工程技術將抗黃萎病基因一一葡萄糖氧化酶基因(GO)導入

棉花，獲得抗黃萎病棉花。已知T—DNA上的基因在農(nóng)桿菌中不表達，在

植物細胞中可以表達，請將轉(zhuǎn)基因棉花培育步驟補充完整：

T-DNA

(抗草丁粉基因)

nptll

(抗卡那卷索基因)

8r復制起點

(1)構(gòu)建上圖所示重組Ti質(zhì)粒，用_______處理農(nóng)桿菌，使重組Ti

質(zhì)粒進入農(nóng)桿菌中，將農(nóng)桿菌接種到含_______的LB液體培養(yǎng)基中振蕩

培養(yǎng)。培養(yǎng)適宜時間后，離心，去除上清液，加入適量MS液體培養(yǎng)基，

可通過測定菌液在600nm波長處的0D值來確定農(nóng)桿菌密度是否適宜。

(2)切取經(jīng)培養(yǎng)的棉花幼苗的下胚軸，直接轉(zhuǎn)入菌液中侵染

5-10min后，倒出菌液，用滅菌濾紙吸取下胚軸表面多余菌液，將下胚

軸放入愈傷組織誘導培養(yǎng)基中培養(yǎng)2天。2天后，向培養(yǎng)基中加入適量

________和青霉素，其目的是篩選出轉(zhuǎn)化成功的棉花細胞和

⑶將所得愈傷組織接種到適宜培養(yǎng)基中培養(yǎng)，誘導形成胚狀體，在

適宜人工條件下繼續(xù)發(fā)育成棉花幼苗。利用技術檢測棉花細胞是

否合成，選出抗黃萎病棉花。通過可以從個體水平上鑒

定該棉花對黃萎病的抗性。

4.［全國卷I,40］某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Amp'或

Tet『中會導致相應的基因失活(Ampr表示氨茉青霉素抗性基因，Tet『表示

四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用Ban-.11I酶切后，與用BamllI酶切

獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進行連接反應，用得到的混合物直

接轉(zhuǎn)化大腸桿菌，結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大

腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目

的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。回答下列問題：

(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應具備的基本條件有

______________________________________________(答出兩點即可)，而作

為基因表達載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。

(2)如果用含有氨葦青霉素的培養(yǎng)基進行篩選，在上述四種大腸桿菌

細胞中，未被轉(zhuǎn)化的卻僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的，其原因是

;并且和

的細胞也是不能區(qū)分的，其原因是

在上述篩選的基礎上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿

菌單菌落，還需使用含有的固體培養(yǎng)基。

(3)基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA復制所

需的原料來自o

5.［山東濰坊市高三三模］番茄果實后熟問題是影響番茄生產(chǎn)、加工

和運輸?shù)碾y題。ACC合成酶是番茄細胞合成乙烯的關鍵酶，科學家利用反

義基因技術培育出了耐儲存、利于長途運輸?shù)姆研缕贩N，具體做法是采

用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將攜帶有反義ACC合成酶基因的重組質(zhì)粒M導入番茄栽培

品種中，經(jīng)過卡那霉素篩選后，獲得番茄新品種。反義基因是指人工合成

出一段與某種基因堿基序列相同的DNAO經(jīng)過人為操作使之在轉(zhuǎn)錄生成

mRNA時，，模板鏈與原基因不同。

(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法適用的植物種類是;重

組質(zhì)粒M中的抗性基因是o

(2)有同學提出若要提取番茄中控制ACC合成酶的基因，只能利用成

熟的番茄組織。你認為他的說法是否有道理，作出判斷的依據(jù)是

(3)ACC合成酶基因在番茄細胞中表達的過程發(fā)生在細胞內(nèi)的

中；反義ACC合成酶基因轉(zhuǎn)錄啟動后，檢測發(fā)現(xiàn)番茄果

實中乙烯含量顯著降低，推測其機理最可能是

考向三基因工程的應用

6.［全國卷I］HFV屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒，是艾滋病的病原體。回答下列問

題：

(1)用基因工程方法制備HIV的某蛋白［目的蛋白)時，可先提取HIV

中的，以其作為模板，在的作用下合成，

獲取該目的蛋白的基因，構(gòu)建重組表達載體，隨后導入受體細胞。

(2)從受體細胞中分離純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機體后，

刺激機體產(chǎn)生的可與此蛋白結(jié)合的相應分泌蛋白是，該分泌蛋

白可用于檢測受試者血清中的HIV,檢測的原理是

(3)已知某種菌導致的肺炎在健康人群中罕見，但是在艾滋病患者中

卻多發(fā)。引起這種現(xiàn)象的根本原因是HTV主要感染和破壞了患者的部分

細胞，降低了患者免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。

(4)人的免疫系統(tǒng)有癌細胞的功能。艾滋病患者由于免疫

功能缺陷，易發(fā)生惡性腫瘤。

7.［天津卷，7］人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價值，只能從人

血漿中制備。下圖是以基因工程技術獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑：

(1)為獲取HSA基因，首先需采集人的血液，提取合成總

cDNA,然后以cDNA為模板，使用PCR技術擴增HSA基因。下圖中箭頭表

示一條引物結(jié)合模板的位置及擴增方向，請用箭頭在方框內(nèi)標出另一條引

物的位置及擴增方向。

=........□

I?HSA基因??

(2)啟動子通常具有物種及組織特異性，構(gòu)建在水稻胚乳細胞內(nèi)特異

表達rHSA的載體，需要選擇的啟動子是(填寫字母，單選)。

A.人血細胞啟動子

B.水稻胚乳細胞啟動子

C.大腸桿菌啟動子

D.農(nóng)桿菌啟動子

(3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細胞的過程中，需添加酚類物質(zhì)，其目

的是

(4)人體合成的初始HSA多肽，需要經(jīng)過生物膜系統(tǒng)加工形成正確的

空間結(jié)構(gòu)才能有活性。與途徑II相比，選擇途徑I獲取rHSA的優(yōu)勢是

(5)為證明rHSA具有醫(yī)用價值，須確認rHSA與的生物學功

能一致。

考點三蛋白質(zhì)工程、轉(zhuǎn)基因技術的安全性及生物武器(國考5年未

考)

任務驅(qū)動?探究突破

任務1完善蛋白質(zhì)工程概念的相關填空

蛋白質(zhì)工

具體內(nèi)容

程

別稱第二代基因工程

目標生產(chǎn)_____________的一種新的蛋白質(zhì)

由于基因決定蛋白質(zhì)，因此要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行改造，必

原理

須從_______入手

___________，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的

手段

蛋白質(zhì)

關鍵技術—

結(jié)果改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出________

任務2完善蛋白質(zhì)工程的操作過程

從預期的_______出發(fā)->設計預期的________-推測應有的

一找到相對應的(基因)一基因表達一產(chǎn)生所需要的蛋

白質(zhì)。

任務3完善轉(zhuǎn)基因技術安全性的相關內(nèi)容

(1)安全性問題

①安全：滯后效應、、營養(yǎng)成分改變等。

②生物安全：對的影響等。

③環(huán)境安全：對的影響等。

(2)理性看待轉(zhuǎn)基因技術

①需要正確的社會輿論導向：,不能囚噎廢食。

②制定,最大程度保證轉(zhuǎn)基因技術和產(chǎn)品的安全性。

［名師提醒］轉(zhuǎn)基因生物存在安全性問題的原因

(1)目前對基因的結(jié)構(gòu)、調(diào)控機制及基因間的相互作用了解有限。

(2)目的基因往往是異種生物的基因。

(3)外源基因插入宿主細胞基因組的部位往往是隨機的。

任務4完善生物武器的相關內(nèi)容

(1)生物武器的種類(連線)

種類實例

①致病菌、病毒a.血組流感病毒、新型鼠疳病毒

②生化毒劑b.鼠疫菌、炭疽桿菌

③基因建組的致病菌c.肉毒桿菌毒素

(2)生物武器的特點

①致病力強、;②污染面廣、危害時間長；③難以防治；④

具有一定的;⑤受影響大。

任務5蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系

項目蛋白質(zhì)工程基因工程

預期蛋白質(zhì)的______一設計預期的蛋________的獲取一

過白質(zhì)______f推測應有的氨基酸________的構(gòu)建一將目的

程______f推測相對應的脫氧核昔酸基因?qū)隷_______-目的

______f合成DNA-＞表達出蛋白質(zhì)基因的________

區(qū)

定向改造生物的遺傳特

別實

定向改造或生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)性，以獲得人類所需的生

質(zhì)

物類型或生物產(chǎn)品

結(jié)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白

生產(chǎn)自然界中沒有的蛋白質(zhì)

果質(zhì)

蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎上延伸出來的第二代基因工程，

聯(lián)系因為對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，都必須通過

________________來實現(xiàn)

任務6填寫蛋白質(zhì)工程流程圖中各字母所代表的含義

蛋白質(zhì)工程

1DNA合成B

c蛋白質(zhì)<—A

鹿三維結(jié)構(gòu)

多肽鏈折金—*生物功能

中心法則

A.,B.,C.

D.，E.o

考向分類?對點落實

考向一對蛋白質(zhì)工程的考查

1.［寧夏石嘴山三中高三月考］目前科學家們通過蛋白質(zhì)工程制造出

了藍色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等。采用蛋白質(zhì)工程技術制造出藍色熒光

蛋白過程的正確順序是（）

①推測藍色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核甘酸序列②藍色熒

光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)設計③藍色熒光蛋白基因的合成④表達出

藍色熒光蛋白

A.①②③④B.②①③④

C.②③①④D.④②①③

2.［廣西調(diào)研］科學家利用PCR定點突變技術可改造Rubisco酶基因，

從而提高了光合作用過程中Rubisco酶對CO?的親和力，進而顯著提高了

植物的光合作用速率。請回答下列問題：

(l)PCR過程所依據(jù)的原理是,該過程需要加入的酶是

o利用PCR技術擴增目的基因的前提是要有一段已知目的基因

的核甘酸序列，以便根據(jù)這一序列合成o

(2)該技術不直接改造Rubisco酶,而是通過對Rubisco酶基因進行

改造，從而實現(xiàn)對Rubisco酶的改造，其原因是

______________________________________。和傳統(tǒng)基因工程技術相比較,

定點突變技術最突出的優(yōu)點是

______________________________________，PCR定點突變技術屬于

________的范疇。

(3)可利用定點突變的DNA來構(gòu)建基因表達載體，常用

將基因表達載體導入植物細胞，將該細胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)后培育成幼苗，

從細胞水平分析所依據(jù)的原理是。

3.［全國卷H］已知生物體內(nèi)有種蛋白質(zhì)(P),該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運

蛋白，由305個氨基酸組成。如果將?P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，

240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(zhì)(P)不但保留P的功能，

而且具有酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}：

(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)的

______________進行改造。

(2)以P基因序列為基礎，獲得Pi基因的途徑有修飾_________基因

或合成__________基因。所獲得的基因表達時是遵循中心法則的，中心法

則的全部內(nèi)容包括的復制；以及遺傳信息在不同分

子之間的流動，即：O

（3）蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預期蛋白

質(zhì)功能出發(fā)，通過和進而確定相對應

的脫氧核甘酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還

需要對蛋白質(zhì)的生物進行鑒定。

考向二對轉(zhuǎn)基因技術安全性的考查

4.［重慶卷］生物技術安全性和倫理問題是社會關注的熱點。下列敘述,

錯誤的是（）

A.應嚴格選擇轉(zhuǎn)基因植物的目的基因，避免產(chǎn)生對人類有害的物質(zhì)

B.當今社會的普遍觀點是禁止克隆人的實驗，但不反對治療性克隆

C.反對設計試管嬰兒的原因之一是有人濫用此技術選擇性設計嬰兒

D.生物武器是用微生物、毒素、T擾素及重組致病菌等來形成殺傷

力

5.［經(jīng)典高考］下列關于轉(zhuǎn)基因生物安全性的敘述中，錯誤的是：）

A.我國已經(jīng)對轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品強制實施了產(chǎn)品標識制度

B.國際上大多數(shù)國家都在轉(zhuǎn)基因食品標簽上警示性注明可能的危害

C.開展風險評估、預警跟蹤和風險管理是保障轉(zhuǎn)基因生物安全的前

提

D.目前對轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭論主要集中在食用安全性和環(huán)境安

全性上

6.病毒疫苗的研制是現(xiàn)代生物技術應用最廣泛的領域，現(xiàn)在研發(fā)的

第二、三代病毒疫苗都基于DNA重組技術而建立。請分析并回答下列問題：

(1)第二代疫苗是以編碼病毒抗原蛋白的RNA為模板，經(jīng)__________

酶的作用而獲得目的基因，再利用這些工具酶來構(gòu)建重

組質(zhì)粒。形成的重組質(zhì)粒與經(jīng)過處理的大腸桿菌細

胞混合可轉(zhuǎn)化大腸桿菌，再擴增大腸桿菌以獲得大量的抗原蛋白。

(2)在構(gòu)建好的重組質(zhì)粒中，引導目的基因表達的序列是,

它是的識別和結(jié)合位點。

(3)第三代疫苗即“DNA疫苗”，是將編碼某種抗原蛋白的DNA注射

到動物體內(nèi)，該DNA可在生物體內(nèi)出相應的抗原蛋白。

(4)目前對于基因工程產(chǎn)品安全性的爭論越來越激烈，轉(zhuǎn)基因生物的

安全性主要體現(xiàn)在、、三個方面。

課堂總結(jié)?網(wǎng)絡聚焦大概念

［網(wǎng)絡建構(gòu)提升］

①W轉(zhuǎn)基因動物

轉(zhuǎn)基因植物

載體

基因工程藥物

③的獲取

基因診斷

I④—麗西

基因治療

將目的基因?qū)?/p>

入⑤——細胞

⑥的一提高酶的

檢測與鑒定⑦一性

蛋白質(zhì)工程的概念和原理⑧翊

［長句應答必備］

1.限制酶具有特異性，即一種限制酶只能識別特定的核甘酸序列，

并在特定的位點上切割DNA分子。

2.DNA連接酶的作用部位是磷酸二酯鍵。

3.質(zhì)粒是常用的載體，它是一種小型的雙鏈環(huán)狀DNA分子，具有一

個至多個限制酶切割位點及標記基因。

4.獲取目的基因常用的方法有從基因文庫中獲取目的基因、利用PCR

獲取和擴增目的基因、人工合成目的基因。

5.基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。

6.目的基因?qū)胫参锛毎Ｓ棉r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；導入動物細胞常用顯

微注射法，導入微生物細胞常用感受態(tài)細胞法。

歷屆真”@分類集訓培素養(yǎng)

［翻閱教材品原味］

1.［全國卷甲］PCR技術可用于臨床的病原菌檢測。為檢測病人是否

感染了某種病原菌，醫(yī)生進行了相關操作：①分析PCR擴增結(jié)果；②從病

人組織樣本中提取DNA；③利用PCR擴增DNA片段;④采集病人組織樣本。

問答下列問題：

(1)若要得到正確的檢測結(jié)果，正確的操作順序應該是(用數(shù)

字序號表示)。

(2)操作③中使用的酶是________oPCR反應中的每次循環(huán)可分為變

性、復性、三步，其中復性的結(jié)果是

(3)為了做出正確的診斷，PCR反應所用的引物應該能與

__________________________特異性結(jié)合o

(4)PCR(多聚酶鏈式反應)技術是指

該技術目前被廣泛地應用于疾病診斷等方面。

(高考VS教材)

小題

相關教材原文教材頁碼

號

皿L引物項r

熱稔定DNAj(3I、uS

聚合制#、點摭康

［人教選修

加熱至90~951、

(2)DNA斛儕

?酈廊加

TOWWG-3］PI0

nnnflfifln刪1

冷卻至55-60七加熱至70-75V.

引物結(jié)合到互補DPS鏈加狗從引物起始

進檸互補鏈的合成

圖1-8PCR反應原理示意圖

利用PCR技術擴增目的基因的前提，是要花一［人教選修

(3)段12知目的基因的核甘酸序列，以便根據(jù)這一

序列介成引物。

3］P10

［人教選修

PCR是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸

(4)

合成技術。

3］P,o

2.［全國乙卷］用DNA重組技術可以賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出

更符合人類需要的生物產(chǎn)品。在此過程中需要使用多種工具酶，其中4

種限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點如圖所示。

(;\\ricCCCGGGCGCAGGATATC

CTTAAGGGGCCCGACGTCCTATAG

限制陶：EcoRISmaIIEcoRV

回答下列問題:

(1)常用的DNA連接酶有E-coliDNA連接酶和T.DNA連接酶。圖中

酣切割后的DNA片段可以用E-coliDNA連接醐連接。圖中

________________________________酶切割后的DNA片段可以用T.DNA連

接酶連接。

(2)DNA連接酶催化目的基因片段與質(zhì)粒載體片段之間形成的化學鍵

是

(3)DNA重組技術中所用的質(zhì)粒載體具有一些特征。如質(zhì)粒DNA分子

上有復制原點，可以保證質(zhì)粒在受體細胞中能;質(zhì)粒DNA分子上

有,便于外源DNA插入；質(zhì)粒DNA分子上有標記基因(如某種抗

生素抗性基因)，利用抗生素可篩選出含質(zhì)粒載體的宿主細胞，方法是

⑷表達載體含有啟動子，啟動子是指

［人數(shù)選修3抨式高考VS教材)

薄沐中分離出來的，稱為T,DNA連接前。這兩類腳都是將雙鏈DNA

片段“縫合”起來，恢復被限制除切開的兩個核甘酸之間的磷酸二

酯健(圖1-4),但這兩種博的作用有所差別:￡”MD、A連接穗只能將雙

鏈DMA片段互補的黏性末端之間連接起來，不能將雙桂DMA片段平末端之

間進行連接。而T,DNA連接周既可以“縫合”

［人教選修3］PK高考VS教材)

1》、A分子上府一個至多個限制IW切劑位點.供外《U〉NA

片段(基因)捕人K中。攜帶外潦DNA片段的質(zhì)粒進人受

體細*后.在細胞中進行1*1我復制.或整介到染色體D、A

上.而染色體1>NA進彳j同步復制質(zhì)粒D\A分子上有種

殊的標記基因,如因環(huán)衣抗性將火、氨K青冬京抗性基因

等標記某IM.供我組DNA的&定和選舞(W1-5).

在基因工程中使用的靛體除質(zhì)粒外,還有入理曲體的