第3章 基因工程 单元综合提升-【金版新学案】2024-2025学年高中生物选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 多选）

单元综合提升 学生用书第116页 1．切割质粒的限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列。(×) 2．限制性内切核酸酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶。(×) 3．根据不同的需要，目的基因是不同的，但都是能编码蛋白质的基因。(×) 4．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原点。(×) 5．PCR反应中温度的周期性改变是为了使DNA聚合酶催化不同的反应。(×) 6．进行DNA片段的扩增及电泳鉴定实验所需的缓冲液和酶应分装成小份，并在20 ℃条件下储存。(×) 7．在凝胶中DNA分子的迁移速率只与DNA分子的大小相关。(×) 8．为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体。(×) 9．用基因工程方法从大肠杆菌和酵母菌细胞内获得的干扰素结构和功能完全相同。(×) 10．蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列。(×) 11．基因工程在分子水平对基因进行操作，蛋白质工程在分子水平对蛋白质进行操作。(×) 12．蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性。(√) 1．几种获取目的基因方法的比较 方法 从基因文库获取 PCR技术扩增 化学方法直接人工合成 基因组文库 部分基因文库(如cDNA文库) 过程 优点 操作简单 专一性强 可在短时间内大量扩增目的基因 专一性强，可产生自然界中不存在的新基因 缺点 工作量大、盲目性大、专一性差 操作过程较繁琐，技术要求高 需要严格控制温度，技术要求高 适用范围小 针对练1.（2024·浙江杭州二模）科研人员制作了某哺乳动物三个组织或细胞的基因组文库和cDNA文库，标号如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.若库A中不含甲状腺激素基因，则库B中含血红蛋白基因 B．若库C中含促甲状腺激素基因，则库D中不含胰岛素基因 C．若库E中不含任何基因，则库F中可能含有很少量的基因 D．库A和库B含有相同的基因，但这些基因的长度一般有差别 答案：B 解析：该腺体为胰岛，若库A中不含甲状腺激素基因，说明库A表示cDNA文库，则库B为基因组文库，则库B中含血红蛋白基因，A正确；垂体可以分泌促甲状腺激素，所以若库C中含促甲状腺激素基因，则库C可能是cDNA文库，也可能是基因组文库，库D中含不含胰岛素基因无法确定，B错误；哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，不含有核基因，但细胞质中含有mRNA，所以库E不含任何基因，推测其为基因组文库，库F为cDNA文库，含有少量的基因，C正确；根据cDNA文库的建立过程，其基因中不含有内含子，而基因组文库中虽然有与cDNA文库相同的基因，但是其基因中含有内含子，所以，这些基因的长度一般有差别，D正确。 针对练2.（2024·湖南师大附中一模）科学家设想将人的生长激素基因导入其他生物体（细胞）内，以期获取大量的生 学生用书第117页 长激素，应用于侏儒症的早期治疗。部分过程如图所示，下列分析错误的是(　　) A.若要从人体内提取生长激素mRNA，只能从人的垂体细胞中提取 B．过程①在人体内不能完成，但人体细胞可能进行其他的逆转录过程 C．过程②之前常用相同的限制性内切核酸酶处理目的基因和质粒 D．人的生长激素基因可以导入其他生物细胞内，说明生物之间共用一套遗传密码 答案：D 解析：基因的表达具有选择性，一般情况下，人体的每个细胞中都含有生长激素基因，但只能在垂体细胞中表达出相应的mRNA和生长激素，A正确；过程①是以人的生长激素mRNA为模板，在逆转录酶的催化下合成生长激素基因，人体细胞内不能完成，但是逆转录病毒整合进人类基因组完成逆转录过程，以及端粒酶利用自身RNA中的一段重复序列作为模板，逆转录合成端粒DNA重复序列，也可表现出逆转录酶活性，B正确；过程②之前常用同种限制性内切核酸酶处理目的基因和质粒，使它们产生相同的黏性末端，然后用DNA连接酶连接，形成重组DNA分子，C正确；人的生长激素基因可以在其他生物细胞内表达出人的生长激素，说明生物之间共用一套遗传密码，D错误。 2．PCR技术和DNA复制的比较 针对练3.（2024·广东佛山高三期中）PCR扩增仪的温度、时间和循环次数等参数设定不当会影响到基因的扩增结果。下图是PCR扩增目的基因时的参数设定，图中线上、线下分别为温度和时间设定。下列叙述错误的是(　　) A.步骤2的温度及时间设定主要依据目的基因的G、C含量 B．步骤3的温度及时间设定主要依据引物的长度及G、C含量 C．步骤4延伸时间的设定主要依据目的基因的碱基数目 D．步骤5除设定循环次数（25次）外，还应将“GOTO”设定为步骤3 答案：D 解析：步骤2是变性过程，是在高温条件下使DNA分子解旋的过程，由于G和C之间有3个氢键，热稳定性高，故步骤2的温度及时间设定主要依据目的基因的G、C含量，A正确；步骤3是复性过程，一般情况下，引物的长度越长，G和C比例越高，则复性步骤中的复性温度设定就越高，B正确；步骤4是延伸过程，时长的设置依据目的基因的长度，即主要依据目的基因的碱基数目，C正确；“GOTO”是设置返回的步骤序号，参数应设置为步骤2，D错误。 针对练4.（2024·辽宁本溪二模）图1表示的是细胞内DNA复制的过程，图2表示图1中RNA引物去除并修复的过程，下列叙述错误的是(　　) A．DNA体内复制和PCR过程所需的引物不同，且PCR反应引物不需要去除 B．细胞内核酸形成过程中都存在A—U碱基对 C．酶3为DNA聚合酶，其在“被修复链”上的移动方向是5′→3′，DNA聚合酶还能够从引物的3′开始连接脱氧核苷酸 D．酶4能催化磷酸二酯键的形成，PCR反应也需要酶4的参与 答案：D 解析：结合题意可知，DNA体内复制需要的引物是短单链RNA，PCR过程所需的引物为短单链DNA，因此PCR过程的引物不需要去除，A正确；细胞中DNA复制过程中存在A—U碱基对，逆转录过程、转录、RNA复制也都存在A—U碱基对，B正确；酶3为DNA聚合酶，在“被修复链”上的移动方向是5′→3′，DNA聚合酶能够从引物的3′开始连接脱氧核苷酸，C正确；酶4是DNA连接酶，DNA连接酶能催化磷酸二酯键的形成，PCR过程不需要酶4的参与，D错误。 3．基因工程的三种工具，4个步骤 (1)基因工程的工具。基因工程是一种DNA操作技术，需要借助限制酶、DNA连接酶和载体等工具才能进行。 (2)基因工程的步骤。 第一步：获得符合人类意愿的基因，即获得目的基因。目的基因是依据基因工程设计中所需要的某些DNA分子片段，含有所需要的完整的遗传信息。 第二步：基因表达载体的构建（核心）。把目的基因接到某种运载体上，常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。 第三步：将目的基因导入受体细胞。通过载体把目的基因带入某生物体内，使它得到表达。 学生用书第118页 第四步：目的基因的表达与检测。目的基因的表达是指目的基因进入受体细胞后能准确地转录和翻译。目的基因能否表达是基因工程是否成功的关键。 针对练5.（2024·贵州铜仁二模）由C基因编码的C蛋白和V基因编码的V蛋白均能特异性杀死玉米害虫，这两种蛋白的结构和作用原理不同。现利用C—V融合基因和如图所示载体，获得具高抗虫性的转基因玉米。下列叙述错误的是(　　) A．构建含有C—V融合基因的载体需要限制酶和DNA连接酶 B．载体中的目的基因可以通过农杆菌的转化进入玉米细胞 C．在玉米细胞染色体DNA上检出C—V基因就说明培育成功 D．以单转C基因玉米为食比以该玉米为食的害虫更易产生抗性 答案：C 解析：基因表达载体的构建方法是先用同种限制酶切割载体和含目的基因的DNA分子，再用DNA连接酶进行连接，因此构建含有C—V融合基因的载体需要限制酶和DNA连接酶，A正确。农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。根据农杆菌的这一特点，如果将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上。载体中的目的基因可以通过农杆菌的转化进入玉米细胞，B正确。在玉米细胞染色体DNA上检出C—V基因不能说明培育成功，因为融合基因可能不能正常表达，C错误。该玉米具有C－V融合基因，具有高抗虫性，与单转C基因玉米相比，此玉米可延缓害虫抗性基因频率增加，即以单转C基因玉米为食比以该玉米为食的害虫更易产生抗性，D正确。 针对练6.（2024·河北沧州模拟）匙叶草是一种泌盐植物。科研工作者将匙叶草液泡膜Na＋/H＋逆向转运蛋白基因（TaNHX2基因）转移到棉花细胞内，获得了转基因耐盐棉花新品种。图1表示获取的含有目的基因的DNA片段，Sau3AⅠ、EcoRⅠ、BamHⅠ为三种限制酶，图中箭头所指为三种限制酶的切点；图2是三种限制酶的识别序列与酶切位点示意图；图3是土壤农杆菌中用于携带目的基因的Ti质粒结构示意图。下列叙述错误的是(　　) A．基因工程中，TaNHX2基因可以通过PCR技术扩增 B．切割图1所示的DNA片段应优先选用Sau3AⅠ和BamHⅠ C．将含有TaNHX2基因的重组质粒导入受体细胞后，还需要利用植物组织培养技术 D．为了确定耐盐棉花植株是否培育成功，可以从个体生物学水平鉴定棉花植株的耐盐性 答案：B 解析：图1表示从生物体内提取DNA并用限制酶切割获取目的基因，可以用PCR技术扩增目的基因，A正确；由于Sau3AⅠ在目的基因内部含有切割位点，因此不能用此限制酶切割目的基因，若用同一种限制酶切割，在构建基因表达载体时容易出现目的基因自连的情况，因此为保证目的基因和质粒的准确连接，应选择不同的限制酶切割目的基因，故切割图1所示的DNA片段应优先选用EcoRⅠ和BamHⅠ，B错误；转基因细胞经过植物组织培养技术可培养为转基因棉花幼苗，C正确；为了确定耐盐棉花植株是否培育成功，应从个体生物学水平鉴定，即将转基因棉花植株种植在盐碱地，观察其生长状况，以鉴定其耐盐性，D正确。 4．基因工程与细胞工程、胚胎工程、发酵工程的联系 (1)发酵工程：现代发酵工程具有广阔的前景。例如，利用DNA重组技术有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。 (2)细胞工程和胚胎工程：植物细胞工程和基因工程结合可以快速获得转基因植物；动物细胞工程、胚胎工程和基因工程结合可以快速获得转基因动物。 针对练7.（2024·四川南充高二期中）我国是名副其实的发酵大国，发酵工程在食品工业、医药工业及农牧业等许多领域得到了广泛的应用。下列相关叙述错误的是(　　) A．发酵产品既可以是微生物的代谢产物，也可以是微生物细胞本身 B．利用黑曲霉将大豆原料中的蛋白质水解，经淋洗后可调制成酱油 C．将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵可生产乙型肝炎疫苗 D．利用发酵工程生产的微生物农药，作为化学防治的重要手段，可用于防治病虫害 答案：D 解析：发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品，主要包括微生物的代谢产物、酶及菌体本身，A正确；以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌（如黑曲霉），将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后经淋洗、调制可以制成酱油产品，B正确；可以将乙肝病毒的抗原基因转入酵母菌通过发酵工程制备乙肝疫苗，可以大大提高生产效率，C正确；微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的，微生物农药作为生物防治的重要手段，将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用，D错误。 学生用书第119页 针对练8.（2024·陕西渭南高二期末）下列有关基因工程的成果及应用的说法，错误的是(　　) A．基因工程中抗虫、抗病转基因植物的种植减少了农药的使用 B．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物 C．基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，以达到治疗目的 D．利用基因工程技术，将人的产生胰岛素的基因转入大肠杆菌后，大肠杆菌内表达出的胰岛素与人的胰岛素结构相同 答案：D 解析：基因工程中抗虫、抗病转基因植物的种植减少了农药的使用，有利于降低生产成本，减少农药对环境的污染，A正确；基因工程的应用很广泛，基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物，B正确；基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，基因治疗的原理是基因重组，这是治疗遗传病的最有效手段，C正确；利用基因工程技术，将人的产生胰岛素的基因转入大肠杆菌后，大肠杆菌内表达出的胰岛素与人的胰岛素结构不相同，因为大肠杆菌没有内质网和高尔基体等细胞器，不能对胰岛素进行加工，D错误。 1．（2023·辽宁卷）CD163蛋白是PRRSV病毒感染家畜的受体。为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，将红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因拼接在一起（如下图），使其表达成一条多肽。该拼接过程的关键步骤是除去(　　) A．CD163基因中编码起始密码子的序列 B．CD163基因中编码终止密码子的序列 C．RFP基因中编码起始密码子的序列 D．RFP基因中编码终止密码子的序列 答案：B 解析：为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，则拼接在一起的红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因都得转录和翻译，使其表达成一条多肽，因此拼接在一起的CD163基因转录形成的mRNA中不能出现终止密码子，否则红色荧光蛋白RFP基因转录形成的mRNA不能进行翻译，无法合成红色荧光蛋白，因此该拼接过程的关键步骤是除去CD163基因中编码终止密码子的序列，B符合题意。 2．（2023·湖北卷）用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构建基因表达载体（重组质粒），并转化到受体菌中。下列叙述错误的是(　　) A．若用HindⅢ酶切，目的基因转录的产物可能不同 B．若用PvuⅠ酶切，在含Tet（四环素）培养基中的菌落，不一定含有目的基因 C．若用SphⅠ酶切，可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否 D．若用SphⅠ酶切，携带目的基因的受体菌在含Amp（氨苄青霉素）和Tet的培养基中能形成菌落 答案：D 解析：若用HindⅢ酶切，目的基因可能正向插入，也可能反向插入，转录的产物可能不同，A正确；若用PvuⅠ酶切，重组质粒和质粒中都有四环素抗性基因(TetR)，因此在含Tet（四环素）培养基中的菌落，不一定含有目的基因，B正确；DNA凝胶电泳技术可以分离不同大小的DNA片段，重组质粒的大小与质粒不同，能够鉴定重组质粒构建成功与否，C正确；SphⅠ的酶切位点位于四环素抗性基因中，若用SphⅠ酶切，重组质粒中含氨苄青霉素抗性基因(AmpR)，因此携带目的基因的受体菌在含Amp（氨苄青霉素）的培养基中能形成菌落，在含Tet的培养基中不能形成菌落，D错误。 3．（2024·山东卷）制备荧光标记的DNA探针时，需要模板、引物、DNA聚合酶等。在只含大肠杆菌DNA聚合酶、扩增缓冲液、H2O和4种脱氧核苷酸（dCTP、dTTP、dGTP和碱基被荧光标记的dATP）的反应管①～④中，分别加入如表所示的适量单链DNA。已知形成的双链DNA区遵循碱基互补配对原则，且在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区。能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有(　　) 反应管 加入的单链DNA ① 5′-GCCGATCTTTATA-3′ 3′-GACCGGCTAGAAA-5′ ② 5′-AGAGCCAATTGGC-3′ ③ 5′-ATTTCCCGATCCG-3′ 3′-AGGGCTAGGCATA-5′ ④ 5′-TTCACTGGCCAGT-3′ A.①② B．②③ C．①④ D．③④ 答案：D 解析：分析反应管①～④中分别加入的适量单链DNA可知，①中两条单链DNA分子之间具有互补的序列，但双链DNA区之外的3′端无模板，因此无法进行DNA合成，不能得到带有荧光标记的DNA探针；②中单链DNA分子内具有自身互补的序列，由于在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区，故一条单链DNA分子不发生自身环化，但两条链可以形成双链DNA区，由于DNA合成的链中不含碱基A，不能得到带有荧光标记的DNA探针；③中两条单链DNA分子之间具有互补的序列，且双链DNA区之外的3′端有模板和碱基T，因此进行DNA合成能得到带有荧光标记的DNA探针；④中单链DNA分子内具有自身互补的序列，一条单链DNA分子不发生自身环化，两条链可以形成双链DNA区，且双链DNA区之外的3′端有模板和碱基T，因此进行DNA合成能得到带有荧光标记的DNA探针。综上，能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有③④。 4．（2023·新课标卷）某同学拟用限制酶（酶1、酶2、酶3和酶4）、DNA连接酶为工具，将目的基因（两端含相应限制酶的识别序列和切割位点）和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。 学生用书第120页 下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是(　　) A．质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli DNA连接酶连接 B．质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接 C．质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接 D．质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coli DNA连接酶连接 答案：C 解析：酶3切割后得到的是平末端，应该用T4 DNA连接酶连接，A错误；质粒用酶3切割后得到的是平末端，目的基因用酶1切割后得到的是黏性末端，二者不能连接，B错误；质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4 DNA连接酶连接后，还能保证目的基因在质粒上的连接方向，此重组表达载体的构建方案最合理且高效，C正确；若用酶2和酶4切割质粒和目的基因，会破坏质粒上的抗生素抗性基因，连接形成的基因表达载体缺少标记基因，无法进行后续的筛选，D错误。 5．（2024·山东卷）关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是(　　) A．整个提取过程中可以不使用离心机 B．研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中 C．鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变 D．仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰 答案：A 解析：在DNA的粗提取与鉴定实验中，可将获得的研磨液用纱布过滤后，在4 ℃的冰箱中放置几分钟，再取上清液，也可以直接将研磨液用离心机进行离心后取上清液，A正确，B错误；鉴定过程中用沸水浴加热，DNA双螺旋结构会发生改变，C错误；加入二苯胺试剂后沸水浴处理的时间要在5分钟以上，且要等到冷却后再观察结果，这样才可以观察到较为明显的颜色反应，仅设置一个对照组可以排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰，D错误。 6．（2024·吉林卷）关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验，下列叙述正确的是(　　) A．琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小 B．凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置 C．在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快 D．琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来 答案：A 解析：应根据待分离DNA片段的大小，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液，一般配制质量体积比为0.8%～1.2%的琼脂糖溶液，A正确；凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示电泳的进度，而不是指示DNA分子的具体位置，B错误；在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关，在同一电场作用下，DNA片段（带负电）越长，DNA向正极迁移的速率越慢，C错误；凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，D错误。 7．（2024·湖南卷）最早的双脱氧测序法是PCR反应体系中，分别再加入一种少量的双脱氧核苷三磷酸（ddATP、ddCTP、ddGTP或ddTTP），子链延伸时，双脱氧核苷三磷酸也遵循碱基互补配对原则，以加入ddATP的体系为例：若配对的为ddATP，延伸终止；若配对的为脱氧腺苷三磷酸(dATP)，继续延伸；PCR产物变性后电泳检测。通过该方法测序某疾病患者及对照个体的一段序列，结果如图所示。下列叙述正确的是（多选）(　　) A．上述PCR反应体系中只加入一种引物 B．电泳时产物的片段越小，迁移速率越慢 C．5′-CTACCCGTGAT-3′为对照个体的一段序列 D．患者该段序列中某位点的碱基C突变为G 答案：AC 解析：利用双脱氧测序法时，PCR反应体系中加入的模板是待测的单链DNA，故只需加入一种引物，A正确。电泳时，产物的片段越大，迁移速率越慢，B错误。依据题干中双脱氧测序法的原理，可以确定每个泳道中的条带（DNA片段）的3′终端的碱基，如＋ddATP的泳道中出现的条带（DNA片段）的3′终端碱基就是A。另外由于每个片段的起始点相同，但终止点不同，因此可以通过比较片段的长度来确定DNA序列中每个位置上的碱基；图示电泳方向为从上→下，即对应的DNA片段为长→短，则对应的DNA测序结果为3′→5′，如对照个体的电泳结果最短的条带为＋ddCTP泳道组的条带，则说明该DNA片段5′端第一个碱基为C；因此对照个体的测序结果为5′-CTACCCGTGAT-3′，患者的测序结果为5′-CTACCTGTGAT-3′，C正确。对比患者和对照个体的测序结果可知，患者该段序列中某位点的碱基C突变为T，D错误。 8．（2024·全国甲卷）某同学采用基因工程技术在大肠杆菌中表达蛋白E。回答下列问题。 (1)该同学利用PCR扩增目的基因。PCR的每次循环包括变性、复性、延伸3个阶段，其中DNA双链打开成为单链的阶段是　　　　，引物与模板DNA链碱基之间的化学键是　　　　。 (2)质粒载体上有限制酶a、b、c的酶切位点，限制酶的切割位点如图所示。构建重组质粒时，与用酶a单酶切相比，用酶a和酶b双酶切的优点体现在　　　　　　　　　（答出两点即可）；使用酶c单酶切构建重组质粒时宜选用的连接酶是　　　　　　　　。 (3)将重组质粒转入大肠杆菌前，通常先将受体细胞处理成感受态，感受态细胞的特点是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 若要验证转化的大肠杆菌中含有重组质粒，简要的实验思路和预期结果是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 学生用书第121页 (4)蛋白E基因中的一段DNA编码序列（与模板链互补）是GGGCCCAAGCTGAGATGA，编码从GGG开始，部分密码子见表。若第一个核苷酸G缺失，则突变后相应肽链的序列是________________________________________________________________________。 氨基酸 赖氨酸 精氨酸 丝氨酸 脯氨酸 亮氨酸 甘氨酸 终止 密码子 AAG AGA AGC CCA CCC CUG GGC GGG UGA 答案：(1)变性　氢键　(2)用酶a和酶b双酶切可防止载体和目的基因自身环化以及目的基因的反向连接，保证目的基因和载体正确连接，从而提高重组率　T4 DNA连接酶　(3)能吸收周围环境中DNA分子　实验思路：将处理后的大肠杆菌培养在含对应抗生素的培养基上，观察是否有菌落出现。预期结果：有菌落出现，说明大肠杆菌中有重组质粒；反之，则没有　(4)甘氨酸—脯氨酸—丝氨酸 解析：(1)PCR反应需要在一定的缓冲液中才能进行，需提供DNA模板，分别与两条模板链结合的2种引物，4种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶；同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。扩增的过程是目的基因DNA受热变性后解旋为单链，引物与单链相应互补序列通过氢键结合。(2)用酶a单酶切，产生的黏性末端相同，目的基因和载体容易发生自身环化以及目的基因的反向连接；用酶a和酶b双酶切可防止载体和目的基因自身环化以及目的基因的反向连接，保证目的基因和载体正确连接，从而提高重组率。使用酶c单酶切只能形成平末端，T4 DNA连接酶可以“缝合”双链DNA片段的平末端。(3)感受态细胞的特点是能吸收周围环境中DNA分子。欲验证转化的大肠杆菌中含有重组质粒，需要利用质粒上的标记基因，可以将该大肠杆菌在含相应抗生素的培养基上培养，观察是否有菌落出现，如果有，说明大肠杆菌中含有重组质粒；反之，则没有。(4)依据DNA分子模板链和编码链的碱基配对情况、转录过程的碱基配对情况，可推出转录形成的mRNA上的碱基序列和编码链相近，只存在T和U的差别，即正常mRNA碱基序列为GGGCCCAAGCUGAGAUGA，编码序列缺失第一个核苷酸G后，产生的异常mRNA碱基序列为GGCCCAAGCUGAGAUGA，对应的密码子依次是GGC（甘氨酸）、CCA（脯氨酸）、AGC（丝氨酸）、UGA（终止密码子），即突变后相应肽链的序列是甘氨酸—脯氨酸—丝氨酸。 9．（2024·江西卷）聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种聚酯塑料，会造成环境污染。磷脂酶可催化PET降解。为获得高产磷脂酶的微生物，研究人员试验了2种方法。回答下列问题： (1)方法1从土壤等环境样品中筛选高产磷脂酶的微生物。以磷脂酰乙醇酯（一种磷脂类物质）为唯一碳源制备　　　　培养基，可提高该方法的筛选效率。除碳源外，该培养基中至少还应该有　　　　、　　　　、　　　　等营养物质。 (2)方法2采用　　　　技术定向改造现有微生物，以获得高产磷脂酶的微生物。除了编码磷脂酶的基因外，该技术还需要　　　　、　　　　、　　　　等“分子工具”。 (3)除了上述2种方法之外，还可以通过　　　　技术非定向改造现有微生物，筛选获得能够高产磷脂酶的微生物。 (4)将以上获得的微生物接种到鉴别培养基（在牛肉膏蛋白胨液体培养基中添加2%的琼脂粉和适量的卵黄磷脂）平板上培养，可以通过观察卵黄磷脂水解圈的大小，初步判断微生物产磷脂酶的能力，但不能以水解圈大小作为判断微生物产磷脂酶能力的唯一依据。从平板制作的角度分析，其原因可能是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)选择　水　无机盐　氮源　(2)基因工程（或转基因）　限制酶　DNA连接酶　载体（或质粒）　(3)诱变育种　(4)不同平板中培养基量的差异以及平板内和平板间培养基厚度不均匀 解析：(1)方法1从土壤等环境样品中筛选高产磷脂酶的微生物。以磷脂酰乙醇酯为唯一碳源制备选择培养基，在该培养基中只有能利用磷脂酰乙醇酯的微生物能生长，其他微生物的生长被抑制，进而获得筛选出所需要的微生物，为了提高该方法的筛选效率。除碳源外，该培养基中至少还应该有水、无机盐和氮源等营养物质，同时还需要提供微生物生长所需要的外界环境条件。(2)方法2采用基因工程技术定向改造现有微生物，以获得高产磷脂酶的微生物。除了编码磷脂酶的基因，即目的基因外，该技术还需要限制酶、DNA连接酶和载体（或质粒）等“分子工具”，进而可以实现目的基因表达载体的构建。(3)除了上述2种方法之外，还可以通过诱变育种技术非定向改造现有微生物，筛选获得能够高产磷脂酶的微生物，该技术的原理是基因突变，由于基因突变具有不定向性，因而该技术具有盲目性。(4)将以上获得的微生物接种到鉴别培养基（在牛肉膏蛋白胨液体培养基中添加2%的琼脂粉和适量的卵黄磷脂）平板上培养，可以通过观察卵黄磷脂水解圈的大小，初步判断微生物产磷脂酶的能力，但不能以水解圈大小作为判断微生物产磷脂酶能力的唯一依据。从平板制作的角度分析，即倒平板过程中没有经过定量检测，且平板倒置的实际可能也会影响平板中培养基厚度的不同，因此不同平板中培养基量的差异以及平板内培养基厚度不均匀以及平板间厚度不均匀都会影响实验结果的判断，因此可采用水解圈的直径和菌落直径的比值作为判断依据。 10．（2024·安徽卷）丁二醇广泛应用于化妆品和食品等领域。兴趣小组在已改造的大肠杆菌中引入合成丁二醇的关键基因X，以提高丁二醇的产量。回答下列问题。 (1)扩增X基因时，PCR反应中需要使用Taq DNA聚合酶，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)使用BamHⅠ和 SalⅠ限制酶处理质粒和X基因，连接后转化大肠杆菌，并涂布在无抗生素平板上（如图）。在此基础上，进一步筛选含目的基因菌株的实验思路是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)研究表明，碳源和氮源的种类、浓度及其比例会影响微生物生长和发酵产物积累。如果培养基中碳源相对过多，容易使其氧化不彻底，形成较多的　　　　　　　　，引起发酵液pH值下降。兴趣小组通过单因子实验确定了木薯淀粉和酵母粉的最适浓度分别为100 g·L-1和15 g·L-1。在此基础上，设置不同浓度的木薯淀粉(90 g·L-1、100 g·L-1、110 g·L-1)和酵母粉(12 g·L-1、15 g·L-1、18 g·L-1)筛选碳源和氮源浓度的最佳组合，以获得较高发酵产量，理论上应设置　　　　（填数字）组实验（重复组不计算在内）。 (4)大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时，温度会升高，其原因是________________________________________________________________________。 (5)发酵工业中通过菌种选育、扩大培养和发酵后，再经　　　　　　　　，最终获得发酵产品。 答案：(1)在 PCR 反应中，需要利用高温使 DNA 双链解旋，普通的 DNA聚合酶在高温下会变性失活，而 Taq DNA 聚合酶能够耐高温，在高温条件下依然具有活性　(2)在平板中添加氯霉素，再将在含氯霉素的培养基中生长的菌落利用影印法影印到添加四环素的培养基中，在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落由导入目的基因的菌株形成 (3)乳酸或有机酸　9　(4)大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量热量　(5)提取、分离、纯化 解析：(1)在 PCR 反应中，变性的温度需要90 ℃以上，需要利用高温使 DNA 双链解旋，普通的 DNA聚合酶在高温下会变性失活，而 Taq DNA 聚合酶能够耐高温，在高温条件下依然具有活性，因此扩增X基因时，PCR反应中需要使用Taq DNA聚合酶。(2)据图可知，使用BamHⅠ和SalⅠ限制酶处理质粒和X基因，四环素抗性基因被破坏，氯霉素抗性基因保留，因此能在氯霉素培养基上生存，不能在四环素培养基上生存的大肠杆菌即是含目的基因菌株，因此实验思路为在平板中添加氯霉素，再将在含氯霉素的培养基中生长的菌落利用影印法影印到添加四环素的培养基中，在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落由导入目的基因的菌株形成。(3)碳源是微生物生长所需的主要能量来源，而氮源则是构成细胞物质和合成蛋白质、核酸等生物大分子的基本原料。当培养基中碳源相对过多时，微生物可能会优先利用碳源进行能量代谢，而氮源的消耗相对较慢。这会导致碳源氧化不完全，形成较多的乳酸或有机酸。这些乳酸或有机酸会在溶液中解离，使发酵液的pH值下降。因为要筛选碳源和氮源浓度的最佳组合，木薯淀粉浓度有3种，酵母粉浓度也有3种，因此理论上应设置3×3＝9组实验。(4)大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量能量，绝大多数以热能形式释放，因此大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时，温度会升高。(5)发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品分离、提纯等方面，因此发酵工业中通过菌种选育、扩大培养和发酵后，如果产品是代谢物再经提取、分离、纯化，最终获得发酵产品。 学科网（北京）股份有限公司 $$