第一部分 专题八 第2讲 基因工程（课件PPT）-【艺考生】2024年新高考文化课冲刺点金生物

艺考生 生物 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 专题八　细胞工程和基因工程 第一部分 专题突破 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 第2讲　基因工程 【思维导图】 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 【考点梳理】 考点1　基因工程的基本工具 (1)限制性核酸内切酶(限制酶)——“分子手术刀” ①作用:切开磷酸二酯键。 ②特点:识别双链DNA的特定核苷酸序列(识别序列,大多数由6个核苷酸组成),并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 ③种类:EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶。 EcoRⅠ限制酶:中轴线两侧切开,产生黏性末端。   SmaⅠ限制酶:中轴线出切开,产生平末端。   同一种限制酶产生的粘性末端能进行碱基互补配对。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (2)DNA连接酶——“分子缝合针” ①作用:恢复磷酸二酯键。 ②结果:将两个DNA片段连接起来。   ③种类:E.coliDNA连接酶和T4 DNA连接酶。 E.coliDNA连接酶:连接黏性末端。 T4 DNA连接酶:连接黏性末端和平末端,但连接平末端效率较低。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (3)基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” ①种类:质粒(最常用)、噬菌体、动植物病毒等。 质粒:裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外,并具有自我复制能力的环状DNA分子。 用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行人工改造的。 ②条件:结构小、能自我复制、具多个限制酶切位点、具标记基因(抗性基因)等。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 考点2　基因工程的基本操作程序 (1)目的基因的筛选与获取 ①目的基因:用于改变性状的基因。 ②筛选合适目的基因的方法:从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 ③利用PCR获取和扩增目的基因。 原理:DNA半保留复制。 条件:DNA模板、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶、2种引物。 过程   仪器:PCR扩增仪。 鉴定:琼脂糖凝胶电泳。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (2)基因表达载体的构建 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 启动子:紧挨转录起点,RNA聚合酶识别和结合的部位。 限制酶切割位点:插入目的基因的位置。 终止子:转录终点。 复制原点:DNA复制起点。 标记基因:可用抗性基因标记,便于重组DNA分子的筛选。 用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割目的基因和载体。 用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (3)将目的基因导入受体细胞 农杆菌转化法 Ti质粒目的基因>表达载体农杆菌植物细胞植物细胞染色体DNA新性状植株 受体细胞 导入方法 注意事项 植物 花粉管通道法;农杆菌转化法 农杆菌转化法适用于双子叶植物和裸子植物 动物 显微注射   微生物 Ca2+处理 常用大肠杆菌 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (4)目的基因的检测与鉴定 ①分子水平检测:检测目的基因是否导入、转录、翻译。 用PCR、分子杂交技术检测目的基因是否导入和转录出mRNA。 用抗原-抗体杂交技术检测目的基因是否翻译出蛋白质。 ②个体水平的鉴定(抗虫、抗病、活性鉴定等)。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 考点3　基因工程的应用 ●基因工程的目的:克服了远缘杂交不亲和的障碍,定向改造生物的遗传性状。 (1)农牧业方面的应用 培养具有抗虫、抗病、抗除草剂等抗逆能力的农作物。 改良植物的品质。 提高动物生长速度。 改善畜产品的品质。 (2)医药卫生方面的应用 生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等药物。 (3)食品工业方面的应用 生产食品工业用酶(凝乳酶、淀粉酶等)、氨基酸和维生素等。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 考点4　蛋白质工程 (1)概念:以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。 (2)崛起的缘由:①基因工程原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。②天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (3)基本原理: 天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的,而蛋白质工程却与之相反。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 典型示范 α1-抗胰蛋白缺乏症是一种在北美较为常见的单基因遗传病,患者成年后会出现肺气肿及其他疾病,严重者甚至死亡。对于该致病患者常可采用注射α1-抗胰蛋白酶的方式来缓解症状。据此回答: 图1   图2 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (1)图1表示获取α1-抗胰蛋白酶基因的两种方法,请回答下列问题: ①a过程是在　　　　　酶的作用下完成的,该酶的作用特点是　 。  ②c过程需要的原料是　 。  【答案】　(1)①限制　识别特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子　②4种游离的脱氧核苷酸 【详解】　(1)①a过程表示直接获得目的基因的方法,该方法是在限制酶的作用下完成的,该酶的作用特点是识别特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子。②c过程表示逆转录,该过程的产物是DNA,需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (2)利用转基因技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵,最终培育出能在乳腺细胞表达α1-抗胰蛋白酶的转基因羊,从而更易获得这种酶,简要过程如图2所示。 ①获得目的基因后,常利用PCR技术在体外将其大量扩增,其过程是高温变性解旋,低温复性　　　　　　　　,然后中温延伸,在Taq酶的作用下从引物开始进行互补链的合成。  ②载体上绿色荧光蛋白(GEP)基因的作用是便于　　　　　。基因表达载体d,除图中的标示部分外,还必须含有　 。  书友图书 艺考生冲刺点金-生物 【答案】　(2)①引物结合到互补DNA链上　 ②筛选含有目的基因的受体细胞　启动子、终止子 【详解】　(2)①获得目的基因后,常利用PCR技术在体外将其大量扩增,其过程是高温使模板DNA 变性解旋为单链DNA,低温复性过程为引物结合到互补DNA链上,然后在中温条件子链延伸,即在Taq酶的作用下从引物开始进行互补链的合成。②载体上绿色荧光蛋白(GEP)基因是作为标记基因用的,用于筛选含有目的基因的受体细胞。基因表达载体d,除图中的标示部分外,还必须含有启动子、终止子,以便目的基因在受体细胞中正常表达。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (3)人类遗传病一般很难用药物治疗,基因治疗是指把正常基因导入病人体内进行治疗。目前基因治疗分为  　　　　　　　　　　　　　　　 两种方法。  【答案】　(3)体内基因治疗、体外基因治疗 【详解】　(3)基因治疗是指把正常基因导入病人体内有缺陷的细胞中,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的。基因治疗分为体内基因治疗、体外基因治疗。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 变式训练 图甲为人们利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图,实现基因工程操作通常使用到限制酶。图乙和图丙分别是表示SmaⅠ和EcoR Ⅰ酶切作用的示意图,回答下列相关问题: 图甲 书友图书 艺考生冲刺点金-生物   图乙   图丙 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (1)图甲中A表示　　　　　　　　,是通过②逆转录过程获得的,③④过程利用　　　　　技术获得大量的A。  【答案】　(1)cDNA(互补DNA)　PCR 【详解】　(1)图甲中的A是由mRNA逆转录而成cDNA。扩增目的基因可以采用PCR技术。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (2)图甲中C→D过程,通常采用　　　　法将含有　　　　的质粒导入大肠杆菌细胞内,在其细胞内表达人胰岛素。  【答案】　(2)Ca2+转化(CaCl2转化)　人胰岛素基因 【详解】　(2)将目的基因导入细菌,经常采用Ca2+转化法,题中的目的基因是人胰岛素基因。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (3)图乙中DNA分子经Sma Ⅰ限制酶切割后产生的DNA片段是　　　　　末端,若将切下来的DNA片段重新拼接起来,可选用 　　　　　　　　(填“E.coli DNA连接酶”或“T4 DNA连接酶”)。已知Mun Ⅰ识别序列和切割位点是-C↓AATTG-,该酶切割DNA后所得末端与图丙所得末端　　　(填“能”或“不能”)用E.coli DNA连接酶连接起来。若能连接,得到的DNA分子不能再次被EcoR Ⅰ或Mun Ⅰ重新切割的原因是　　 。 【答案】　(3)平　T4 DNA连接酶　能 重新形成的序列为,不是EcoR Ⅰ或MunⅠ识别序列(答案合理即可) 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 【详解】　(3)基因工程之中,用限制性核酸内切酶切割DNA分子时候,会产生两种末端。一种是平末端,一种是黏性末端。平末端是指DNA分子在对称轴两端对称切开,从其他位置切开的是黏性末端。Sma Ⅰ限制酶切割后产生的DNA片段是平末端。E.coli DNA连接酶、T4 DNA连接酶这二者都能连接黏性末端,此外T4 DNA连接酶还可以连接平末端,但连接平末端时的效率比较低。Mun Ⅰ酶切位点与图丙的酶切位点的露出相同的粘性末端,能用E.coli DNA连接酶连接起来。重新连接的DNA分子的序列为,不能再次被EcoRⅠ或MunⅠ重新切割的原因是重新形成的序列是不是EcoRⅠ或MunⅠ的识别序列。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 真题回顾 1.(2022·全国乙卷)新冠疫情出现后,病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题: (1)新冠病毒是一种RNA病毒,检测新冠病毒RNA(核酸检测)可以采取RT-PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA,这一过程需要的酶是　　　　　,再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。  书友图书 艺考生冲刺点金-生物 【答案】　(1)逆转录酶(反转录酶) 【详解】　(1)分析题意可知,新冠病毒的遗传物质是RNA,而RT-PCR法需要先得到cDNA,由RNA到DNA的过程属于逆转录过程,逆转录过程需要的酶是逆转录酶(反转录酶)。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 1.(2022·全国乙卷)新冠疫情出现后,病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题: (2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性,在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的　　　　　来进行。PCR过程每次循环分为3步,其中温度最低的一步是　 。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 【答案】　(2)特异性核苷酸序列　退火(复性) 【详解】　(2)PCR过程需要加入引物,设计引物时应有一段已知目的基因的核苷酸序列,在该过程中为了确保新冠病毒核酸检测的准确性,在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的特异性核苷酸序列来进行;PCR过程每次循环分为3步,分别为变性(90~95 ℃)、复性(55~60 ℃)、延伸(70~75 ℃),故其中温度最低的一步是复性(或退火)。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 1.(2022·全国乙卷)新冠疫情出现后,病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题: (3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测(检测体内是否有新冠病毒抗体),若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性,说明  (答出1种情况即可);若核酸检测和抗体检测结果均为阳性,说明　 。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 【答案】　(3)曾感染新冠病毒,已康复　已感染新冠病毒,是患者 【详解】　(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测,若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性,说明该个体曾经感染过新冠病毒,机体发生特异性免疫反应,产生抗体,将病毒消灭,则核酸检测为阴性,但由于抗体有一定的时效性,能在体内存在一段时间,故抗体检测为阳性;若核酸检测和抗体检测结果均为阳性,说明该个体体内仍含有病毒的核酸,机体仍进行特异性免疫过程,能产生抗体,则说明该人已经感染新冠病毒,为患者。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 1.(2022·全国乙卷)新冠疫情出现后,病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题: (4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S(具有抗原性)的编码序列(目的基因)。为了制备蛋白疫苗,可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是　 。  书友图书 艺考生冲刺点金-生物 【答案】　(4)获取S蛋白基因→构建S蛋白基因与运载体的表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 (检测受体能否产生S蛋白) 【详解】　(4)基因工程的基本操作流程是:获取目的基因→基因表达载体的构建(基因工程的核心)→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定,结合题意,本基因工程的目的是获得大量的S蛋白,故具体流程为:获取S蛋白基因→构建S蛋白基因与运载体的表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 (检测受体能否产生S蛋白)。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 2.(2021·全国乙卷)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶,其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示。 ↓　　　　　 ↓　　　　　 ↓　　　 ↓ GAATTC　CCCGGG　CTGCAG　GATATC CTTAAG　GGGCCC　GACGTC　CTATAG 　　　↑　　　 ↑　　　 ↑　　　　　 ↑ 限制酶:EcoRⅠ　SmaⅠ　PstⅠ　　　 EcoRⅤ 回答下列问题: 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (1)常用的DNA连接酶有E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。上图中　　　　　酶切割后的DNA片段可以用E.coli DNA连接酶连接。上图中　　　　　酶切割后的DNA片段可以用T4 DNA连接酶连接。  书友图书 艺考生冲刺点金-生物 【答案】　(1)EcoRⅠ、PstⅠ　 EcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ和EcoRⅤ 【详解】　(1)限制酶EcoRⅠ和PstⅠ切割形成的是黏性末端,限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割形成的是平末端,E.coli DNA连接酶来源于大肠杆菌,只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来,而T4 DNA连接酶来源于T4噬菌体,可用于连接黏性末端和平末端,但连接效率较低。因此图中EcoRⅠ和PstⅠ切割后的DNA片段(黏性末端)可以用E.coli DNA连接酶连接,除了这两种限制酶切割的DNA片段,限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割后的DNA片段(平末端)也可以用T4 DNA连接酶连接。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是 　　　　　 。 【答案】　(2)磷酸二酯键 【详解】　(2)DNA连接酶将两个DNA片段连接形成磷酸二酯键。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征,如质粒DNA分子上有复制原点,可以保证质粒在受体细胞中能　　　　;质粒DNA分子上有　　　　　,便于外源DNA插入;质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因),利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞,方法是　 　 。  书友图书 艺考生冲刺点金-生物 【答案】　(3)自我复制　一至多个限制酶切位点　 用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞,能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞 【详解】　(3)质粒是小型环状的DNA分子,常作为基因表达的载体,首先质粒上含有复制原点,能保证质粒在受体细胞中自我复制。质粒DNA分子上有一个至多个限制性核酸内切酶的酶切位点,便于目的基因的导入。质粒上的标记基因是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因,具体做法是用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞,能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (4)表达载体含有启动子,启动子是指 　 。  【答案】　(4)位于基因首端的一段特殊DNA序列,是RNA聚合酶识别及结合的部位,能驱动转录过程 【详解】　(4)启动子是一段特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,它是RNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因转录出mRNA,最终获得需要的蛋白质。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 3.(2021·全国甲卷)PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌,医生进行了相关操作:①分析PCR扩增结果;②从病人组织样本中提取DNA;③利用PCR扩增DNA片段;④采集病人组织样本。回答下列问题: (1)若要得到正确的检测结果,正确的操作顺序应该是 　　　　　　　(用数字序号表示)。  【答案】　(1)④②③① 【详解】　(1)PCR技术可用于临床的病原菌检测,若要得到正确的检测结果,正确的操作顺序应该是④采集病人组织样本→②从病人组织样本中提取DNA→③利用PCR扩增DNA片段→①分析PCR扩增结果。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 3.(2021·全国甲卷)PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌,医生进行了相关操作:①分析PCR扩增结果;②从病人组织样本中提取DNA;③利用PCR扩增DNA片段;④采集病人组织样本。回答下列问题: (2)操作③中使用的酶是　　　　　。PCR 反应中的每次循环可分为变性、复性、　　　　　三步,其中复性的结果是　 。  书友图书 艺考生冲刺点金-生物 【答案】　(2)Taq酶(热稳定DNA聚合酶)　延伸　 引物通过碱基互补配对与单链DNA结合 【详解】　(2)在用PCR技术扩增DNA时,DNA的复制过程与细胞内DNA的复制类似,操作③中使用的酶是Taq酶(热稳定DNA聚合酶),PCR 反应中的每次循环可分为变性、复性、延伸三步,其中复性的结果是引物通过碱基互补配对与单链DNA结合。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 3.(2021·全国甲卷)PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌,医生进行了相关操作:①分析PCR扩增结果;②从病人组织样本中提取DNA;③利用PCR扩增DNA片段;④采集病人组织样本。回答下列问题: (3)为了做出正确的诊断,PCR反应所用的引物应该能与 　　　　特异性结合。  【答案】　(3)病原菌的两条单链DNA 【详解】　(3)DNA复制需要引物,为了做出正确的诊断,PCR反应所用的引物应该能与病原菌的两条单链DNA特异性结合。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 3.(2021·全国甲卷)PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌,医生进行了相关操作:①分析PCR扩增结果;②从病人组织样本中提取DNA;③利用PCR扩增DNA片段;④采集病人组织样本。回答下列问题: (4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指 　　　 ,该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。  【答案】(4)一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术 【详解】(4)据分析可知,PCR(多聚酶链式反应)技术是指一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 4.(2021·海南卷)CRISPR/Cas9是一种高效的基因编辑技术, Cas9基因表达的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”,在单链向导RNA (SgRNA)引导下,切割DNA双链以敲除目标基因或插入新的基因。CRISPR/Cas9基因编辑技术的工作原理如图所示。   回答下列问题: 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (1)过程①中,为构建CRISPR/Cas9重组质粒,需对含有特定sgRNA编码序列的DNA进行酶切处理,然后将其插入到经相同酶切处理过的质粒上,插入时所需要的酶是　　　　　　　　。  【答案】　(1)DNA连接酶 【详解】　(1)基因工程所需的工具酶有限制酶和DNA连接酶,限制酶负责切割,DNA连接酶负责连接,因此为构建CRISPR/Cas9重组质粒,需对含有特定sgRNA编码序列的DNA进行酶切处理,然后将其插入到经相同酶切处理过的质粒上,插入时所需要的酶是DNA连接酶。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (2)过程②中,将重组质粒导入大肠杆菌细胞的方法是 　　　　　　　　 。  【答案】　(2)感受态细胞法/Ca2+处理法 【详解】　(2)大肠杆菌是原核生物,属于微生物,将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (3)过程③~⑤中,SgRNA与Cas9蛋白形成复合体,该复合体中的SgRNA可识别并与目标DNA序列特异性结合,二者结合所遵循的原则是　　　　　　　　　　　　。随后,Cas9蛋白可切割 　　　　　　　　序列。  书友图书 艺考生冲刺点金-生物 【答案】　(3)碱基互补配对　目标(目的)DNA(基因) 【详解】　(3)根据题图可知:在CRISPR/Cas9基因编辑技术中, SgRNA是根据靶基因设计的引导RNA,准确引导Cas9切割与SgRNA配对的靶基因DNA序列。Cas9能借助SgRNA分子与目标DNA进行特异性结合的原因在于SgRNA分子上的碱基序列与目标DNA分子上的碱基序列可以通过碱基互补配对原则实现SgRNA与目标DNA特定序列的特定识别,进而定位;由此可见, Cas9在功能上属于限制酶,可切割目标DNA特定的核苷酸序列。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (4)利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除一个长度为1200bp的基因,在DNA水平上判断基因敲除是否成功所采用的方法是　　　　　　　,基因敲除成功的判断依据是　 　 。 【答案】　(4)DNA分子杂交技术　经编辑过的DNA片段(从受体细胞中提取的基因组DNA)与标记的目标(对应)基因(探针)杂交,若无杂交带,则敲除成功 【详解】　(4)可利用DNA分子杂交技术判断基因敲除是否成功,即利用经编辑过的DNA片段(从受体细胞中提取的基因组DNA)与标记的目标(对应)基因(探针)杂交,若无杂交带,则敲除成功。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (5)某种蛋白酶可高效降解羽毛中的角蛋白。科研人员将该蛋白酶基因插入到CRISPR/Cas9质粒中获得重组质粒,随后将其导入到大肠杆菌细胞,通过基因编辑把该蛋白酶基因插入到基因组DNA中,构建得到能大量分泌该蛋白酶的工程菌。据图简述CRISPR/Cas9重组质粒在受体细胞内,将该蛋白酶基因插入到基因组DNA的编辑过程: 　 。  书友图书 艺考生冲刺点金-生物 【答案】　(5)表达Cas9蛋白和sgRNA,两者形成复合体;sgRNA识别并结合目标DNA序列;引导Cas9蛋白切割目标DNA序列 【详解】　(5)根据图示可知:CRISPR/Cas9重组质粒在受体细胞内进行转录和表达,转录的产物是SgRNA,表达的产物是Cas9蛋白,二者形成复合体,该复合体中的SgRNA可识别并与目标DNA序列特异性结合,引导Cas9蛋白切割目标DNA序列。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 5.(2021·广东卷)非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法,在细胞外构建多酶催化体系,获得目标产物的新技术,其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线(如图),可直接用淀粉生产肌醇(重要的医药食品原料),以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题,并可以提高产率。 回答下列问题: 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (1)研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外,获得酶基因的方法还有 　　　　　　　　　　。(答出两种即可)  【答案】　(1)基因文库中获取、人工合成法 【详解】　(1)分析题意,研究人员从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因采用了PCR技术,此外获得酶基因的方法还有从基因文库中获取和人工合成法。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (2)高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白,方法有  　 。(答出两种即可)  【答案】　(2)盐析法、酶解法或高温变性 【详解】　(2)高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白,可根据DNA和蛋白质的溶解性、对酶、高温和洗涤剂的耐受性去除蛋白质,方法有盐析、酶解法或高温变性法等。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (3)研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时,首先应制备　　　　　细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白,需要采用的方法有　 。  【答案】　(3)感受态　抗原—抗体杂交技术 【详解】　(3)研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时,首先应制备感受态细胞, 即利用钙离子处理大肠杆菌,使其成为感受态细胞,使其易于接受外来的DNA分子。基因工程中,酶基因(目的基因)成功表达的产物酶蛋白的化学本质是蛋白质,常用抗原-抗体杂交技术进行检测。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (4)依图所示流程,在一定的温度、pH等条件下,将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同,可能导致的结果是　　　　　　　　。在分子水平上,可以通过改变　　　　　　　　,从而改变蛋白质的结构,实现对酶特性的改造和优化。  【答案】　(4)有的酶失活而使反应中断　基因的碱基序列 【详解】　(4)依图所示流程,在一定的温度、pH等条件下,将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。由于酶的作用条件较温和,若这些酶最适反应条件不同,则可能导致有的酶失活而使反应中断。在分子水平上,可以通过改变基因的碱基序列,从而改变蛋白质的结构,实现对酶特性的改造和优化。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 6.(2022·广东卷)“绿水逶迤去,青山相向开”大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力,有研究者以某些工业废气(含CO2等一碳温室气体,多来自高污染排放企业)为原料,通过厌氧发酵生产丙酮,构建一种生产高附加值化工产品的新技术。   回答下列问题: 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (1)研究者针对每个需要扩增的酶基因(如图)设计一对 ,利用PCR技术,在优化反应条件后扩增得到目标酶基因。  【答案】　(1)引物 【详解】　(1)利用PCR技术扩增目标酶基因,首先需要根据目标酶基因两端的碱基序列设计一对引物,引物与模板链结合后,Taq酶才能从引物的3'端延伸子链。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (2)研究者构建了一种表达载体pMTL80k,用于在梭菌中建立多基因组合表达库,经筛选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等,其中抗生素抗性基因的作用是 　　　 ,终止子的作用是　 。  【答案】　(2)作为标记基因,筛选含有基因表达载体的受体细胞　终止转录,使转录在需要的地方停下来 【详解】　(2)基因表达载体中,抗生素抗性基因作为标记基因,可用于筛选含有基因表达载体的受体细胞,终止子可终止转录,使转录在需要的地方停下来。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (3)培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时,出现了生长迟缓的现象,推测其原因可能是 　 ,此外丙酮的积累会伤害细胞,需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。 【答案】　(3)二氧化碳等气体用于大量合成丙酮,而不是用于重组梭菌的生长 【详解】　(3)重组梭菌大量表达上述酶蛋白时,在这些酶蛋白的作用下,二氧化碳等气体大量用于合成丙酮,而不是用于重组梭菌的生长,所以会导致生长迟缓。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 (4)这种生产高附加值化工产品的新技术,实现了 ,体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看,该技术的优势在于　　　　　　　　　　　　　,具有广泛的应用前景和良好的社会效益。  书友图书 艺考生冲刺点金-生物 【答案】　(4)废物的资源化　 不仅不排放二氧化碳,而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳 【详解】　(4)根据题意可知,这种生产高附加值化工产品的新技术,以高污染企业排放的二氧化碳等一碳温室气体为原料,实现了废物的资源化,体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看,该技术生产丙酮的过程不仅不排放二氧化碳,而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳,有利于减缓温室效应,并实现较高的经济效益,所以具有广泛的应用前景和良好的社会效益。 书友图书 艺考生冲刺点金-生物 $$