1、完整版生物高考总复习 第39讲 基因工程第39讲基因工程考纲解读考情播报最新考纲核心内容1.基因工程的诞生()主要是基因工程的工具和基因工程的操作步骤及在实际中的应用，对蛋白质工程考查较少1.考查方式：主要通过构建基因表达载体来考查基因工程的工具和基因工程操作步骤，也可以联系细胞工程和胚胎工程进行考查。2考查题型：课标以一道非选择题进行考查，属于高档题。2.基因工程的原理及技术()3.基因工程的应用()4.蛋白质工程()1(2015江苏卷)荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题：(1)DNA荧光探针的制备过
2、程如图1所示，DNA酶随机切开了核苷酸之间的_键从而产生切口，随后在DNA 聚合酶作用下，以荧光标记的_为原料，合成荧光标记的DNA探针。(2)图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中_键断裂，形成单链。随后在降温复性过程中，探针的碱基按照_原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有_条荧光标记的DNA片段。(3)A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到_个荧光点；减数第一次分裂形成的两
3、个子细胞中分别可观察到_个荧光点。解析：(1)如图所示，DNA酶处理后将DNA分成一个个DNA片段，说明DNA酶切开了核苷酸之间的磷酸二酯键。DNA聚合酶催化DNA的合成，以荧光标记的脱氧核苷酸为原料，合成荧光标记的DNA探针。(2)煮沸高温能够使DNA双链间的氢键断裂，形成单链。在降温复性过程中，探针的碱基按照碱基互补配对原则，与待测基因序列形成稳定的杂交分子。两条姐妹染色体含有4个DNA分子，分别与DNA探针互补，最多形成4个荧光标记的DNA片段。(3)植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交，则F1染色体组成是AABC，由于AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记，所以F1有丝分
4、裂中期，其为AB或AC，或A和ABC，由于染色体经过复制，则两个子细胞中含有2个A和2个B或2个A，则可观察到2和4个荧光点。答案：(1)磷酸二酯脱氧核苷酸(2)氢碱基互补配对4(3)62和42(2014课标全国卷)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题：(1)理论上，基因组文库含有生物的_基因；而cDNA文库中含有生物的_基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中_出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物_的体细胞中，
5、经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的_，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的_是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3：1时，则可推测该耐旱基因整合到了_(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。解析：(1)基因组文库含有生物的全部基因，而cDNA文库中含有生物的部分基因。(2)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关，若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，包含该生物的所有基因，然后再从中筛选出所需的耐旱基因。(3)若从植物甲中获得该耐
6、旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，通常采用的方法是农杆菌转化法。将耐旱基因导入植物乙的体细胞后，经过植物组织培养得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测该耐旱基因是否合成了相应的蛋白质，即检测此再生植株中该基因的表达产物，如果检测结果呈阳性，说明已经合成了相应的蛋白质，这时再进行个体生物学检测，即在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为3：1，符合基因的分离定律，说明得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子，因此可推测该耐旱基因只整合到了同源染色体的一条上。答案：(1)全部部分(2)筛选(3)乙
7、表达产物耐旱性(4)同源染色体的一条上3(2015江苏卷)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：(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是_。(2)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
8、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_。解析：(1)基因表达载体包括复制原点、启动子、终止子、标记基因和目的基因，图1基因表达载体缺少终止子。(2)启动子中RNA聚合酶识别和结合的部位，使目的基因转录；氨苄青霉素抗性基因是标记基因，能够将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来。(3)构建基因表达载体需要的工具酶是限制酶和DNA连接酶。(4)将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，可防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解。(5)由于半乳糖苷
9、酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸，所以用溴化氰处理相应的融合蛋白，可获得完整的A链或B链，半乳糖苷酶被切成多个肽段。(6)胰岛素共有两条肽链，每条肽链的一端各有一个游离的氨基，而氨基酸的R基中可能还含有游离的氨基，所以每个胰岛素分子中至少含有2个游离的氨基。答案：(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)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4(2015安徽卷，节
10、选)科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图。(1)由过程获得的A为_。(2)在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，目的是_。受体应选用_期卵母细胞。(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生_，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为_。解析：(1)分析图示可知，过程表示构建基因表达载体。 (2)对卵细胞去核的目的是保证后代的核遗传物质全部来自目的基因的成纤维细胞。受体应选用减数第二次分裂中期。(3)胚胎移植能
11、成功，原因是代孕母羊对置入子宫的重组胚胎基本上不发生免疫排斥反应。(4)转基因体细胞克隆属于无性繁殖，细胞能经过传代培养不断增殖，且遗传物质一般不会发生改变。答案：(1)含目的基因的表达载体(2)保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞M(3)免疫排斥反应(4)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养5菊天牛是菊花的主要害虫之一。科研人员将抗虫基因转入菊花，培育出抗虫菊花。下图是获得转基因菊花的技术流程，请据图回答。(1)为了促进土壤农杆菌吸收重组质粒，可用_处理土壤农杆菌，使其处于感受态。(2)将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够_的特点，使目的基因进入受体细胞中，并插入到菊花细胞
12、的_上，最终形成转基因植株。(3)将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和_的培养基中，在适宜条件下进行培养，筛选转基因菊花。(4)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据_的核苷酸序列设计特异引物，以_为模板进行第一轮扩增。(5)将转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料以适当比例混合后饲喂菊天牛2龄幼虫，实验结果如下表所示。对照组应饲喂等量的_。据表分析，_差异显著，说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。解析：(1)用Ca2处理土壤农杆菌，使其处于感受态，易于吸收外源重组DNA分子。(2)农杆菌能够感染植物细胞，并将TDNA转移至受体细胞中，并插入到受体细胞的染色体DNA上，利用
13、这个特点实现导入目的基因。(3)利用添加卡那霉素的培养基可以筛选含卡那霉素抗性基因的转基因植物。(4)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据目的基因的核苷酸序列设计特异引物，以含目的基因的菊花DNA为模板进行第一轮扩增。(5)本实验分对照组和实验组，对照组饲喂等量的非转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物，实验组饲喂转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物，通过实验组与对照组死亡率比较，说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。答案：(1)Ca2(或“CaCl2”)(2)感染菊花(或“植物”)细胞，并将TDNA转移至受体细胞染色体的DNA(3)卡那霉素(4)抗虫基因(目的基因)转
14、基因菊花的DNA(或“含目的基因的菊花DNA”)(5)非转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物实验组与对照组死亡率6(2016石家庄模拟)生物分子间特异性结合的性质广泛用于生命科学研究。以下实例为体外处理“蛋白质DNA复合体”获得DNA片段信息的过程图。据图回答：(1)过程酶作用的部位是_，此过程只发生在非结合区DNA，过程酶作用的部位是_。(2)两过程利用了酶的_特性。(3)若将得到的DNA片段用于构建重组质粒，需要将过程的测序结果与_酶的识别序列进行比对，以确定选用何种酶。(4)如果复合体中的蛋白质为RNA聚合酶，则其识别、结合的DNA序列区为基因的_。解析：(1)DNA酶作用于DNA分子后
15、，若将DNA分子切割成片段，应作用于磷酸二酯键，蛋白酶作用于蛋白质中的肽键。(2)酶的作用特点是具有专一性。(3)若用DNA片段构建重组质粒，需要与限制性核酸内切酶切割的识别序列进行比对，选用切割后获得的相同片段所对应的限制性核酸内切酶进行切割。(4)RNA聚合酶特定结合启动子中RNA聚合酶结合位点。答案：(1)磷酸二酯键肽键(2)专一性(3)限制性核酸内切(4)启动子(或转录起始区)7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、
16、GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下列问题：(1)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TA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
17、目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是_。解析：(1)两条脱氧核苷酸链之间的碱基通过氢键相连，一条脱氧核苷酸链中相邻的碱基通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖连接。(2)根据限制酶Sma识别的碱基序列可知，限制酶Sma切割产生的末端为平末端。在图1序列中共有2个Sma的切割位点，切割后形成3种不同长度的产物，分别为537 bp、790 bp、661 bp。(3)图1中有Sma的两个识别序列，完全切割后产生3个不同长度的DNA片段，若虚线方框中的碱基对被TA碱基对替换，再经Sma识别并完全切割后会产生2个DNA片段，其中1个DNA片段与未替换前完全切割的相同，因此经完全切割后共产生4种不同长度的DNA片段
18、。(4)切割目的基因可选用限制酶BamH和限制酶Mbo，但限制酶Mbo可将质粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因都破坏，而限制酶BamH只破坏抗生素A抗性基因，因此只能选用限制酶BamH；重组质粒中含有抗生素B抗性基因，因此可在含抗生素B的培养基上培养。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8家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。(1)进行转基因操作前，需用_酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。(
19、2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的_和_之间。(3)PCR反应体系的主要成分应包含扩增缓冲液(含Mg2)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、_和_。(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以_，增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。解析：(1)利用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织可获得单个细胞。(2)来自cDNA文库中的目的基因不含复制原点、标记基因、启动子和终止子等，故需将该目的基因插入启动子和终止子之间。(3)PCR技术是在体外高温条件下进行的，需利用热稳定的DNA聚合酶(如TaqDNA聚合酶)。由于DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连接在一个片段上，所以在PCR反应体系中还需加入引物。(4)据题意可知，反应器中放入多孔中空薄壁小玻璃珠可扩大细胞贴壁生长的附着面积，有利于细胞增殖。答案：(1)胰蛋白(或胶原蛋白)(2)启动子终止子(3)对干扰素基因特异的DNA引物TaqDNA聚合酶(4)扩大细胞贴壁生长的附着面积
