第62课时 基因工程的应用、蛋白质工程、DNA的两个重要实验-【金榜题名】2026年高考生物一轮总复习

金榜题名创新高考总复习生物 第62课时基因工程的应用、蛋白质工程、 DNA的两个重要实验 1.举例说明基因工程在农牧业、食品工业及医药卫生领域等方面的广泛应用改善了人类的 高考目 生活品质。2.概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更 标定位 符合人类需求的蛋白质。3.举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产 目标蛋白的过程。 核心考点突破 >》 ■ 考点一 基因工程的应用 2.基因工程在医药卫生领域的应用 知识储备·夯基 做生物或动对做生物或动植物的胞进行 梢物的细胞 1.基因工程在农牧业方面的应用 使它们能够产药物 抗虫梢物：从某些生物中分离出 生 科学家将药川蛋白恭因与」 一具有 ,将它导人作 药物 的恭因的启动了等 物巾培行出的其有抗虫性的作物 医药 哺乳动物批满控元件重组在一起，通过 杭病枯物：将来源丁某些病市、真闲 量生产约物 的方法导人哺乳动物的 培养抗性 等的 宁入植物巾培行出转 受精卵中，制成乳腺作物反应 植物 基因抗病梢物 生 器或乳房生物反应器 抗除草剂植物：将 某 域 种除片剂的基因导入植物培有出抗 在器官供休的基因组中导人某种调节 除草剂的作物品种 因子，以抑制 的表达，或 建立移植 器官L下 设法除去抗原决定基囚，然后再结合 将某种必需氨基酸含量多的 导入植物巾，可以提 技术，培育出不会引起 袭 高这种氨基酸的含量 反应的转基因克隆器宫 改良植物 的品项 将与拉物 基因 3.基因工程在食品工业方面的应用 宁人矮作牛巾，使它呈现出A然 界没有的颜色变异，大大提高了 利用基因 生产食品工业用酶、氨基 它的观赏价值 酸和维生东等 提商动物的如导人 食品 科学家将编码 导入大肠 其因 生长速率 杆菌、黑山莓或酵付菌的基因组中，冉通 导人奶牛本因组， 业 将 过工业发酵批量生产凝乳酶 改裔产使获得的转基因牛分泌的中 面 品的品质乳糖的含量大大降低，而其他种 加工转化糖浆装的淀粉酶，加工烘烤食 养成分不受影响 品要川到的眙防酶等也都可以通过构建 ,然后川发酵技术大量生产 判断正误 (1)科学家利用转基因技术培育了抗玉米螟玉米，种植该玉米的农田就不需要进行防虫管理了 ( (2)乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中 (3)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌 (4)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用 340 第10章生物技术与工程 ②乳腺生物反应器需是处于生殖期的雌性动 关键老能·提升 物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是 1.基因工程用于提高植物抗逆能力，请思考回 任何生长期的雌雄动物均可生产药用蛋白。 答下列转基因抗虫棉的相关问题： (1)抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？为 专典型例题·研磨 什么？ 考向一 基因工程的应用 【例1】(2024·江西高考)Y氨基丁酸在医药 等领域有重要的应用价值。利用L谷氨酸 (2)从环境保护角度出发，分析转基因抗虫 脱羧酶(GadB)催化L,谷氨酸脱羧是高效生 棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性 产Y氨基丁酸的重要途径之一。研究人员 有哪些？ 采用如图方法将酿酒酵母S的L谷氨酸脱 羧酶基因(gadB)导入生产菌株E.coliA。 构建了以L谷氨酸钠为底物高效生产Y氨 (3)种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不 基丁酸的菌株E.coliB。下列叙述正确的是 会对转基因抗虫棉产生抗性？为什么？ NcoI和KpnI 双摩切 2.为提高动物的生长速度，需要将外源生长激 质粒 E.coli 素基因导入动物体内，应该选择的受体细胞 (含多克倦位点) 是什么？并说明理由。 NcoI和KpnI 双酶切 重组质粒 PCR gadB 酿酒酵母S E.coli B 3.生产乳腺生物反应器构建基因表达载体时 A,上图表明，可以从酿酒酵母S中分离得到 有什么特别要求？为什么？ 目的基因gadB B.E.coliB发酵生产Y氨基丁酸时，L-谷氨 酸钠的作用是供能 C.E.coliA和E.coliB都能高效降解Y氨基 【归纳总结】 乳腺生物反应器 丁酸 (1)操作过程 D.可以用其他酶替代VcoI和KpnI构建 获取目的基因 (如血清台蛋白基因) 重组质粒 【例2】(2024·河北高考)新城疫病毒可引起 湖建基因袁达裁体 (在血辩自蛋白共习 前加到腺蛋自甚习 家禽急性败血性传染病，我国科学家将该病 显撩注射导入哺乳动物受特第中 的启动子) 毒相关基因改造为r2HN,使其在水稻胚乳 形成胚治 特异表达，制备获得r2HN疫苗，并对其免 疫效果进行了检测。 将坠胎移入迂体 (只有在产下的雌性 回答下列问题： 发有成转恭因动物 个体中，转入的禁 (1)实验所用载体的部分结构及其限制酶识 因才能表达) 别位点如图1所示。其中GtP为启动子，若 (2)比较乳腺生物反应器与膀胱生物反应器 使r2HN仅在水稻胚乳表达，GtP应为 ①乳腺生物反应器是利用转基因动物的乳汁 启动子。Nos为终止子，其作 生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基 用为 r2HN基因内部 因动物的尿液生产药用蛋白，二者的优点：产 不含载体的限制酶识别位点。因此，可选择 量高、质量好、成本低、易提取，且不会对动物 限制酶 和 对r2HN基因 造成伤害。 与载体进行酶切，用于表达载体的构建。 341 金榜题名创新高考总复习生物 CuP Nos 注：kpnI、Hind II、SacI 剂。检测两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水 ■H和EcoR T标注的位点为 Kpn I HindⅢEcoR T Sac T 各限制酶的识别位点 平和特异应答的CD8+T细胞（细胞毒性T 图1 细胞)水平，结果如图2所示。据此分析，获 (2)利用 方法将r2HN基因 得的r2HN疫苗能够成功激活鸡的 导入水稻愈伤组织。为检测r2HN表达情 免疫和 免疫。 况，可通过PCR技术检测 80 ■对照组 ,通过 技术检测是否翻 60 口实验纽 译出r2HN蛋白。 20 (3)获得转基因植株后，通常选择单一位点 42 插入目的基因的植株进行研究。此类植株 0 自交一代后，2HN纯合体植株的占比为 抗体 CD8T细胞 。 选择纯合体进行后续研 图2 究的原因是 (5)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫 苗的优点是 (4)制备r2HN疫苗后，为研究其免疫效果， (答出两点即可) 对实验组鸡进行接种，对照组注射疫苗溶 考点二 蛋白质工程的原理和应用 续表 知识储备·夯基 蛋白质工程 基因工程 1.蛋白质工程的概念 改造现有蛋白质，或 定向改造生物的遗 基础 白质 日的 制造一种新的蛋白质， 实 定向改造或生产人类所需传特性，以获得人类 质 及其与生物 要的蛋白质 所需的生物类型或 功能的关系 生物产品 手段 结可生产 只能生产 基因改造 基因合成 结米 结采 改造现有蛋白质 制造新的蛋白质 联 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的 2.蛋白质工程与基因工程的异同 第二代基因工程 项 蛋白质工程 3.蛋白质工程的应用 基因工程 (1)在医药方面 ①利用蛋白质工程研发 从预期的蛋白质功能出发 ②实例：如果将干扰素分子上的一个半胱氨 目的基因的筛选与 →设计预期的 酸变成 ,在一定条件下，可以延长 获取→基因表达载 →推测应有的 保存时间。 体的构建→将目的 (2)在工业方面 程 →找到并改变相对应的 基因导入受体细胞 (基因) ①蛋白质工程被广泛用于改进 →目的基因的检测 或合成新的基因→获得所 或开发新的工业用酶。 与鉴定 需要的蛋白质 ②实例：枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的 作用，因此常被用于洗涤剂工业、丝绸工 业等。 342 第10章生物技术与工程 (3)在农业方面 【归纳总结】判断基因工程和蛋白质工程 科学家正在尝试改造某些参与调控光合作 (1)如果仅将基因用限制酶从DNA片段中切 用的酶，以提高植物 的效率，增 割下来，没有经过对编码蛋白序列进行修饰、 加粮食的产量。 加工，或仅对其调控序列进行加工，则属于基 判断正误 因工程；如果将目的基因经过了一些实质性的 (1)蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨 改造，如对编码蛋白序列进行了碱基替换、增 基酸序列 添或缺失某几个碱基，则属于蛋白质工程。 (2)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子 (2)如果合成的蛋白质是自然界中已存在的蛋 直接进行操作，定向改造分子的结构( 白质（天然蛋白质），则是基因工程：如果合成 (3)蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要 的蛋白质与天然蛋白质有差异，甚至是自然界 是因为人们对蛋白质复杂的高级结构没有完 中所没有的，则为蛋白质工程。 全认识 (4)蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳 典型例题·研磨 定性 考向二 辨析蛋白质工程的原理和操作 多关键考能·提升 流程 基因工程在原则上只能生产自然界已存在 【例3】腈水合酶(N。)广泛应用于环境保护 的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进 和医药原料生产等领域，但不耐高温。利用 化过程中形成的，它们的结构和功能符合特 蛋白质工程技术在N。的α和3亚基之间加 定物种生存的需要，却不一定完全符合人类 入一段连接肽，可获得热稳定的融合型腈水 生产和生活的需要。蛋白质工程的目标是 合酶(N,)。下列有关叙述错误的是( 生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质， A.N1与No氨基酸序列的差异是影响其热 甚至是自然界不存在的蛋白质。结合图示 稳定性的原因之 回答有关问题： B.加入连接肽需要通过改造基因实现 A 设计 推测 C C.获得N1的过程需要进行转录和翻译 蛋白质 B 基内 D.检测N1的活性时先将N1与底物充分混 上物功能 三维结构 多肽链 行使 折叠 DDNA 合，再置于高温环境 (1)写出流程图中字母代表的含义： 【例4】(2022·湖南高考)水蛭是我国的传统 A. ;B. :C. 中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中 D. :E. 重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟 (2)图示字母中属于中心法则的过程有 通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗 属于蛋白质工程的过程有 凝血活性。回答下列问题： (3)对天然蛋白质进行改造，你认为应该直 (1)蛋白质工程流程如图所示，物质a是 接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因 ,物质b是 。 在 的操作来实现？原因是什么？ 生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白 质空间构象却相同，原因是 (4)通过对B1抗虫蛋白三维结构图及氨基 分了设计 蛋白质-预期功能 三维结构→牛物功能 酸序列进行分析，发现该蛋白质结构中一段 折叠 由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构 (2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工 变化后的Bt抗虫蛋白能使棉铃虫具有更高 程中获取目的基因的常用方法有 的致死率。若要根据蛋白质工程的原理设 计实验对Bt抗虫蛋白进行改造，以提高其 和利用PCR技术扩增。PCR技术 致死率，请写出实验设计思路。 遵循的基本原理是 (3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水 解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血 343 金榜题名创新高考总复习生物 活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解 年600 产物的抗凝血活性差异主要与肽的 500 400 (填“种类”或“含量”)有关，导致其活性不同 300 士酶甲处理 200 的原因是 100 。-酶乙处理 5 46810 30 酶解时问(h) (4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、 上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗 5 凝血活性差异，简要写出实验设计思路 0 46810 酶解时问(h) 考点三 DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增与电泳鉴定 2.DNA片段的扩增及电泳鉴定 知识储备·夯基 (1)实验基础 L.DNA的粗提取与鉴定 ①PCR原理：利用了 原理。 (1)基本原理 ②电泳：DNA分子具有可解离的基团，这些 酒精，某此蛋 初步分离DNA、 基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的 DNA 白质溶于酒精 蛋户质 作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷 的电极移动，这个过程就是电泳。 DNA能溶于物质的量浓度 ③PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来 为 的NaCl溶液 溶解DNA 鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝 一定温度下，DNA遇 鉴定DNA 胶的浓度、DNA分子的 等 试剂呈现蓝色 有关。 (2)操作流程 (2)PCR实验操作步骤 收材、研磨 移液 用 按照配方或PCR试剂盒的 在猫斗中垫上纱布，将研磨液过 说明书，向微量离心管中依次加人各组分 去除滤液中 滤到烧杯中，在4℃冰箱中放置 混合盖严 的盖了 杂质 几分钟后（或直接将研增液倒人 塑料离心管中，商心5min),再 将微量离心管放在离心机里，离心约10s, 离心 取上清液 使反应被集中在管的 设置好PCR仪的循环程序，将装有反应液 在上清液巾加人等体积的、预冷 反应 的微量离心管放在PCR仪中进行反应 的体积分数为的酒精溶液. 静置2~3min,用玻璃棒沿-个 (3)DNA的电泳鉴定：凝胶中的DNA分子 DNA的析 方向搅拌，卷起丝状物，用滤纸 通过染色，可以在波长为 的紫外灯 吸去上面的水分（或将溶液倒入 下被检测出来。 塑料离心管中，离心5min,弃上清 判断正误 液，将管底的沉淀物惊干) (1)提取DNA时，如果没有鸡血材料，可用猪 将丝状物或沉淀物用2moL的 血代替 NaC1溶液溶解，然后加入一苯 (2)DNA与蛋白质都溶于酒精 DNA的鉴定 胺试剂，混匀后置于巾加 (3)为了节约资源，移液器上的枪头在实验过 热5min,冷却后观察颜色变化 程中不必更换 () 【注意】 加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作 (4)进行DNA片段的扩增及电泳鉴定实验所 要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致 需的缓冲液和酶应分装成小份，并在20℃条 DNA分子不能形成丝状沉淀。 件下储存 344 第10章生物技术与工程 (5)PCR反应中温度的周期性改变是为了 C.DNA在不同浓度NaC1溶液中溶解度不 DNA聚合酶催化不同的反应 () 同，该原理可用于纯化DNA粗提物 (6)在凝胶中DNA分子的迁移速率只与DNA D.将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反 分子的大小有关 应，可检测溶液中是否含有蛋白质杂质 关键考能·提升 【例6】(2024·山东高考)制备荧光标记的 DNA探针时，需要模板、引物、DNA聚合酶 可通过PCR技术扩增Bt抗虫蛋白基因的数 等。在只含大肠杆菌DNA聚合酶、扩增缓 量，PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴 冲液、H2O和4种脱氧核苷酸(dCTP、dT 定，回答下列有关问题： TP、dGTP和碱基被荧光标记的dATP)的 1.是否成功扩增出DNA片段，判断的依据是 反应管①~④中，分别加入如表所示的适量 什么？ 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 2.进行电泳鉴定的结果如果不止一条条带，请 针的反应管有 ( 分析产生这个结果的可能原因。 反应管 加入的单链DNA 5'-GCCGATCTTTATA-3' ① 三典型例题·研磨 3-GACCGGCTAGAAA-5' 考向三 辨析DNA的粗提取与鉴定、 ② 5'-AGAGCCAATTGGC-3 DNA片段的扩增与电泳鉴定 【例5】(2024·安徽高考)下列关于“DNA粗 5-ATTTCCCGATCCG-3' ③ 提取与鉴定”实验的叙述，错误的是( 3'-AGGGCTAGGCATA-5' A.实验中如果将研磨液更换为蒸馏水， 5'-TTCACTGGCCAGT-3' DNA提取的效率会降低 ④ B.利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度 A.①② B.②③ 差异，可初步分离DNA C.①④ D.③④ 教材查漏补缺 >》 1.(选择性必修3P90)乳腺生物反应器是指将 3.(选择性必修3P93)蛋白质工程是指以 与乳腺中 等调控元件重组在一起，通过 的方法导入哺乳动物的 作为基础，通过 ,来改造 中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进 现有蛋白质，或制造 ,以 入泌乳期后，可以通过分泌 来生产 满足 的需求。 所需要的药物。 2.(选择性必修3P1)用转基因动物（猪）作器 4,(选择性必修3P93)基因工程原则上只能生 官移植的供体，方法是在器官供体基因组中 产 导入 ,以抑制 5.(选择性必修3Pg4)对蛋白质的结构进行设 ,然后 再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥 计改造，最终还必须通过 反应的转基因克隆猪器官。 来完成。 345 金榜题名创新高考总复习生物 6.(选择性必修3Pg4)蛋白质工程的基本思 雄性动物 雕性动物 w基因 载体 路：从 出发→设计预期 的 →推测应有的 精了 卵了 重组表达载休 →找到并改变相对应的 ② (基因)或 →获得 3 早期④ 代 受精卵 转基因 压怡 母休 动物 尿液w 7.(选择性必修3P74)DNA的粗提取与鉴定的 回答下列问题： 原理： 不溶于酒精，但某些 (1)步骤①中需要选择的启动子是 溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离 ,选择该启动子的目的 DNA与蛋白质。DNA在不同浓度的NaCI 是 溶液中溶解度不同，它能溶于 的 步骤②所代表的操作是 NaCI溶液。在一定温度下，DNA遇 (2)与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反 试剂会呈现 ,因此 试剂可 应器生产W的优势在于不受转基因动物的 以作为鉴定DNA的试剂。 (答出两点即可)的限制。 8.(选择性必修3P84)PCR的产物一般通过 10.(2019·海南，31节选)人的T细胞可以产 来鉴定。在凝胶中DNA分 生某种具有临床价值的蛋白质(Y),该蛋白 子的迁移速率与 ,DNA分子 质由一条多肽链组成。目前可以利用现代 的 和 等有关。凝胶中的DNA 生物技术生产Y。天然的Y通常需要在低 分子通过染色，可以在波长为300nm的 温条件下保存。假设将Y的第6位氨基酸 下被检测出来。 甲改变为氨基酸乙可提高其热稳定性，若 9.(2020·全国Ⅲ，38节选)W是一种具有特 定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照 要根据蛋白质工程的原理对Y进行改造以 制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种 提高其热稳定性，具体思路是 膀胱生物反应器来获得W,基本过程如图 所示。 请完成课时提分集训62 第63课时 生物技术的安全性与伦理问题 1.教学活动：搜集文献资料，就“转基因食品是否安全”展开辩论。2.教学活动：搜集关于设 高考目 标定位 计试管婴儿的资料，并在小组内讨论“是否支持设计试管婴儿”。3.教学活动：搜集历史上使 用生物武器的资料，并分析其严重危害。 核心考点突破 ■ 考点一 转基因产品的安全性 知识储备·夯是 续表 领域 成果 1.转基因成果 领域 成果 ①培育 的 转基因 ①减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒 转基因家禽、家畜： 动物方 微生物 的 ②培育抵抗相应病毒的动物新品种： 方面 ②构建高产、优质的基因工程菌生产氨基酸： 面 ③建立某些人类疾病的转基因动物模型 ③用基因工程菌生产药物 346(3)为进一步验证NV基因的功能，表中的转基因蓝株是将NV 类型三 基因导入突变体细胞获得的，突变体由于NV悬因发生突变， 【典例突破】 无法正常表达NV酶，导致相关生理功能缺失或异常。通过将 3.【答案】(1)改造基因（或基因定点突变）(2)T一A或C一G 正常的NV装因导入突变体细范，如果能够恢复原本在突变体 A或G(3)3引物2和3中存在互补配对片段，置于同一反应 中缺失或异常的生理功能，就可以有力地证明NV基因确实具 系统时会结合而失去作用(4)M,M中的一种引物与N,,N 有特定的功能。在构建NV基周表达载体时，需要添加新的标记 中的一种引物必须具有互补配对的片段 基因，原因是便于筛选出成功导入NV基因的细胞， 【解析】(2)若拟突变位，点的碱基对为A一T,则需要让其突变 【例4】【答案】(1)只有能利用羧甲基纤维素钠的微生物才能生 为T一A或C一G,对应的密码子由AAU变成AAA或由AAC 长繁殖菌落产生的纤维索酶的活性和量有关 变成AAG,可使天冬酰胶替换为懶氨酸。(3)若两个反应系统均 (2)耐高温的DNA聚合酶 进行一次复制，则会产生3种不同的DNA分子，因为引物1和4 (3)基因表达载体的构建限制酶，DNA连接碑 (4)繁殖能力强、生理结构和遗传物质简单，对环境因素敏感，容 产生的DNA分子是一样的。(4)重叠互补引物的设计是重叠延 易进行遗传操作等能吸收周围环境中DNA分子 伸PCR技术成功的关镀。拼接基因M和N时，设计引物时需要 (5)降解时的温度不同、降解时的PH不同 注意的是，需要找到两种基因的重叠部分，即M、M,中的一种 【解析】(1)选择培养基是指一类根据特定微生物的特珠营养 引物与N1,N,中的一种引物必须具有互补配对的片段。 要求或其对某理化因素抗性的原理而设计的培养基。具有只允 类型四 许特定的微生物生长，而同时抑制或阻止其他微生物生长的功 【典例突破】 能。在以酸甲基轩维素的为唯一碳源的法择培养基中，只有能 4,【答案】(1)限制性内切核酸（或限制）核苷酸序列(2)磷酸 利用羧甲基纤维素钠的微生物才能生长繁殖。 二酯键 DNA单链以DNA为模板的DNA链的延伸 刚采红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，使得含有纤维 (3)②① 素的培养基呈见红色。当轩维素被纤维素酶分解时，刚果红与 【解析】(3)PCR过程中，根据已知的DNA序列合成两个引物 纤雏素的复合物无法形成，培茶基中就会出现以纤维素分解茵 要注意模板链和引物的方向是相反的，引物的核苷酸序列要能 为中心的设明图。这个透明图的大小直接反映了纤维素分解蔺 够和相应模板的核昔腋序列发生碱基互补配对，环款DNA图中 分解纤维素的能力。透明图越大，说明针雏素分解菌分解纤维 显示PCR过程是从已知DNA序列的两端分别向相反方向彩成 素的能力越强，即蔺落产生的纤雏素醉的活性强，量多， 子链，一个引物是与已知DNA序列的第一条链的左端互补结 (2)扩增目的基因片段在PCR仪中进行，因此需要耐高温的 合，向右侧方向延伸形成子链，孩引物是④，另一个引物是与已 DNA聚合酶 知DNA序列的第二条链的右端互补结合，向左侧方向延仲形成 (3)根据图示中酶基因与质粒载体经过过程③构成重组质粒，推 子链，该引物是②。 导出过程⑤为基因表达载体的构建，该过程需要限制酶和DNA 类型五 连接醉。 【典例突破】 (4)大肠杆菌作为受体细胞的优点繁殖能力强、生理结构和道传 5,【答案】(1)逆转录(2)①碱基互补配对②正相关 物质简单、对环境国素敏感、容易进行遗传操作等， 先用C2+处理铺胞，使其成为感受态翎胞，使其处于一种能吸 (3)①Tag DNA聚合酶活性下降，引物浓度下降，原料dNTP浓 度下降②越小③阳性(4)abc 收周围环境中DNA分子的生理状态。将重组质粒加于援冲液 【解析】(I)由病毒RNA生成cDNA的过程属于逆转录，需要 中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收 递转录醉的催化。(2)①当样本中有目的基因时，引物和探针与 DNA分子，究成转化过程。 目的基因复性时，通过碱基互补配对形成氢键而特异性结合 (5)不同酶的最适温度、最造pH不同，当温度和pH改变时，降 促反应递率也会受到影响。 ②在PCR循环的延仲阶较，Tag DNA聚合畸催化子链的合成并 教材查漏补缺 水解探针。根据题干信息“荧光信号的累积与PCR产物数量完 1,转基因遗传特性生物类型和生物产品 全同步”可知，检测到的荧光强度与反应体系中DNA分子教呈 正相关关系，(3)①与指数增长期相比，线性增长期目的基因数 2,双链DNA分子的特定核苷酸序列 3.重组DNA分子的筛选 量的增长率下降，有可能是底物浓度降低导致的，也有可能是酶 4.DNA模板2种引物脱氧核苷酸DNA聚合酶 的活性援慢下降导致的。②样本中初始模板越多时，达到设定 5,DNA聚合蘭能与IDNA母链的一段碱基序列互补配对的短单 的荧光闲值时所经历的护增循环数就总少，Ct值就总小 链核酸使DNA聚合酶能够从引物的3瑞开始连接脱氧核 ③C1≤37判定为和性，C1>40或无C1值判定为阴性。图2中荧 开酸 光闲值大概是36，猴痘病毒核酸检测结果应判定为阳性。(4)阴 6.在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代表达和发挥作用 性结果也不能排除猴疸病毒感兼，可能产生假阴性的因素有戰 标记基因RNA聚合南转录出mRNA蛋白质 样太早，样本中病毒量少，达不到实验时荧光PCR检测闲值：样 7.目的基因进人受体细胞内，并且在受体细胞内雏特稳定和表达 本被污柒，RNA酶将病毒RNA降解，从而导致样本中病毒量 的过程 少：病毒发生变异，检测不出来，从而出现假阴性 8.农杆菌转化法花粉管通道法显做注射法Ca2 第62课时基因工程的应用、蛋白质工程、 9.PCR,蛋白质抗体抗原一抗体杂交采摘抗虫棉的叶片饲 喂棉铃虫 DNA的两个重要实验 1O.PitⅡEcoR I T4DNA连接酶 考点一 知识储备 专题突破10综合PCR的基因工程问题 1.抗虫功能的基因抗病基因降解或抵抗蛋白质编码基因 花青素代谢相关的外源生长激素肠乳糖酶基因乳汁 类型 2.基因改造 乳腺中特异表达显微注射抗原决定基因克隆 【典例突破】 免疫排斥 1.C[据图分析可知，第一轮复制形成2个DNA分子，即①②各 3.工程菌 牛凝乳酶的基因基因工程南 一个，A正确：第二轮复制得到2=4（个）DNA分子，即①复制 判断正误 得①和③、②复制得②和④，即得到①②③①各一个，B正确：第 (1)×提示转基因抗玉米螟玉米能够抵抗玉米螟，但不一定 四轮复制得到16个DNA分子，其中有8个⑤(X基图)，C错误： 能抵挽其他害虫 经五轮循环后共形成32个DNA分子，其中①②各一个，③④各 (2)×提示乳酿生物反应器是将药用蛋白基因导入有乳动 四个，22个⑤，故产物中有五种不同的DNA分子，D正确，门 类型二 物的受精鲫中，但该基因在乳腺细艳中表达。 (3)、/ 【典例突破】 2.【答案】乙，丙日的基因反向连接 (4)×提示：大南杆菌细胞中没有内质网、高尔基体等朝胞 器，获得人的千扰素后要经过进一步的加工和修饰才具有生物 【解析】分析题图可知，理论上可以迭择的引物组合有甲和丙、乙 和两两种情况。知果选择甲和两这对引物，测无论目的基固是否 活性 正确插入，扩增的片段都是50十300十100=450(bp),不符合要求： 关键考能 如果选择乙和丙这对引物，正向连接和反向连接后所得结果不同 1.(1)提示不能。抗虫基因县有专一性 所以应选择乙和丙这对引物近行PCR婆定。如果目的基因和质 (2)提示减少了化学农药的使用量，降低了环境污染。 粒反向连接，则引物乙会出现在重组质粒的外侧，此时若加入引物 (3)提示会。害虫会国遗传物质发生改变产生对转基因抗出 甲和乙，别可以扩增出300+100=400(bp)的片段 棉的抗性 638 2.提示应孩遮择的受体细胞是受精卵。受精卵体积校大，操作 典型例题 校容易，营养物质含量丰富，也能保障发有成的个体所有翻胞都 【例3】D[A、在N的a和B亚基之间加入一段连接欣，可获得 含有外源生长激素基因，全能性较高。 热稳定的融合型睛水合酶(N,),则N与N黛基酸序列有所不 3.提示必须把日的基因与乳腺蛋白基图的启动子等调拉元件重 问，这可能是影响其热稳定性的原图之一，A正确：B、蛋白质工 组在一起。因为只有连楼了乳腺蛋白因的启动子，才能保证 程的作用对象是基因，即加入连接肽需要通过改造基因实现，B 相应的目的基因在雌性动物泌乳期的乳腺细艳内袁达 正确：C,N1为蛋白质，蛋白质的合成需要经过转录和腳译两个 典型例题 过程，C正确，D、酶具有高效性，检测N1的活性需先将其置于高 【例1】A[A、由题意可知，研究人员采用如图方法将酿酒酵母S 温环境，再与底物充分混合，D错误。故选D,门 【例4】【答案】(1)多肽链mRNA密码子的简并性 的1-谷象酸脱羧酶基因(g4dB)导入生产蔺株E,oliA,说明可 (2)从基因文库中获取日的基因通过DNA合成仪用化学方法 以从酿酒辞母S中分离得到目的基因gdB,A正确：B、由题意 直接人工合成DNA双链复制 可知，用L谷氨酸税羧酶(GdB)催化L,谷氨酸脱羧是高效生产 (3)种类提取的水姬蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同 Y氨基丁骏的重要途径之一，E.clB中能表达I谷气酸脱羧醉 导致水经蛋白空间结构有不同程度破坏 (GdB),国因此可用E.coliB发酵生产y氨基丁酸，该过程中L谷 (4)向四组材料中分别加入等量改造后的水蛭素、用酶甲处理过 氨酸的的作用不是供能，B错误：C、E.cliA中没有L.谷氨酸脱 的水蛭蛋白酶解产物、用酶乙处理过的水蛭蛋白酶解产物、天然 羧酶(GadB),因而不能降解L.谷氨酸，而E.olB中含有孩酶的 水蜂素，相同条件下观察疑血需要的时间 基因，因而能高效降解Y氢基丁酸，C错误：D,图中质粒上含有 【解析】(1)据分析可知，物质a是多肽链，物质b是mRNA Nco1和KpnI的醉切位点，周而不可以用其他酶替代NC0I和 在生产过程中，物质b可能不同，合成的蜜白质空间构象却相 Kpn【构建重组质粒，D错误。故遮A。 同，原因是密码子的简并性，即一种氨基酸可能有几个密码子 【例2】【答案】(1)在胚乳中特异性表达的终止转录Hind川 (2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的 EcoRI 常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化 (2)农杆南转化2 HNmRNA抗原抗体杂交 学方法直接人工合成和利用PCR技术扩增，PCR技术遵猾的 基本原理是DNA双链复制 (3)1/A纯合体自交后代不发现性状分离 (3)将提取的水经蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后·据图可知，水 (4)休液细胞 解产物中的肽含量随者酶解时问的延长均上升，且差别不大；而 (5)不受性别的限制、.可大量种植，成本低，安全性高 水解产物中杭凝血活性有差异，经酶甲、酶乙处理后，且酶甲处 【解析】(1)利用水稻细胞培育能表达2HN的水稻胚乳细胞生 理后的醉解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产 物反应器，在胚乳中特弄性表达的启动子在水稻胚乳朝他中更 物的抗凝血活性，差并明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗 客易被RNA聚合酶识别和结合而孤动转来。NOs为终止子，终 凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原固是 止子可以终止转录，2HV基图内部不含载体的限制酶识别位 提取的水姬晏白的酶解时间和酶的种美不同，导致水姬受白空 点。KpnI破坏了启动予序列不能选用，SacI位于终止予序列 间站构有不同程度破坏。 之外不能选用，则为了将目的基因插入到载体的启动子和终止 (4)为比较不同物质的抗疑血活性差并，可以设计向四组材料中 子之间，则需要用限制酶HindⅢ和EcoR I对r2HN基因与载体 分别加入等量放造后的水短素，用酶甲处理过的水颇蛋白酶解 进行酶切，用于表达载体的构建。 产物、用酶乙处理过的水姬蛋白醉解产物，天然水姬素，相同条 (2)获得水稻愈伤组织后，道过农杆菌的侵染，使目的基因进入 件下观器凝血需要的时间，凝血时间越长，抗凝血活性越高。 水稻细胞并完成转化。为检测r2HN表达精况，可通过PCR技 考点三 知识储备 术检测转录的r2 HNmRNA,可从转基因水稻中提取白质，用 1.(1)不溶于2mol/1 二苯胺(2)95%沸水 相应的抗体进行抗原一抗体杂交检测是否翻译出2HN蛋白 2.(1)①DNA的热变性②相反 ③大小和构象(2)微量移液器 离心管 底部(3)300nm (3)获得转基因植袜后，通常远择单一位点插入目的基因的植袜 判断正误 进行研究。单一往，点梧入目的基因的植株，则相当于杂合子，条 (1)× 提示猪为嘀乳动物，其成熟红细胞中没有细胞核 合子自交，后代含有2HV基因的纯合予为1/4。由于纯合体自 (2)× 提示DNA不溶于酒精，某些蛋白质溶于酒精。 交后代不发生性状分离，具有遗传的稳定性，所以选择纯合体进 (3)× 提示为避免外源DN八等因素的污染，在向微量离心 行后续研究 管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必 (4)据图可知，实验组的抗体水平和CD8十T细胞水平都比对照 须更换。 组高，说明通过体液免疫产生了抗体，通过如胞免疫产生了细胞 (4)×提示 PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在 毒性T细胞，即2HN疫蓝能够成功激活鸡的体液免疫和细胞 一20℃储存。使用前，将所需试制从冰箱拿出，放在冰块上缓慢 免骏 融化。 (5)通过水稻作为生物反应器生产2HN疫苗具有不受性别的限 (5)X提示PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA益高 制、可大量种植、成本低、安全性高等优点 温变性，低温复性及中温延伸 考点二知识储备 (6)×提示在凝胶中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 1.蛋白质分子的结构规律以满足人类生产和生活的需求 关键考能 2.蛋白质结构氨基酸序列脱氧核苷酸序列自然界中不存在 1.提示可以道过在紫外灯下直接观察DNA条带的分布及粗 的蛋白质自然界中已存在的蛋白质 程度来评价扩增的结果。 3.(1)①药物②丝氨酸(2)①酶的性能(3)光合作用 2.提示如果扩增结果不止一条条带，可能的原国有：引物设计不 判断正误 合理，它们与非目的序列有同源性或客易聚合形成二聚体：复性 (1)×提示蛋白质工程改变的是蛋白质分子的少数氨基酸。 温度过低：DNA聚合酶的质量不好等 (2)×提示 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其 典型例题 与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有 【例5】D[A、研摩液有利于DNA的溶解，换为蒸馏水，DNA提 蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的 取的效率会降低，A正确：B,DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的 需求 某些蛋白质溶于酒精，可分离DNA,B正确：C,DNA在NC1客 (3)/(4) 液中的溶解度随着NCI浓度的变化而改变，因北可用不同浓度 关键考能 的NCI溶液对DNA进行粗提取，C正确：D、在沸水浴的条件 (门)预期功能氨基酸序列改造或合成转录翻译 下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色，二苯胺试剂用于鉴定DNA,D 错误。故选D,门 (2)D、EA,B、C、D、E 【例6】D[分析反应管①④中分别加入的适量单链DNA可 (3)提示应该通过对墓国的操作来实现对天然蛋白质的改造。 知，①中两条单链DNA分子之间其有互补的序列，但双链DNA 主要原因：①蛋白质具有十分复奈的空何结构，基因的结构相对 区之外的3'端无模板，因此无法进行DNA合成，不能得到带有 简单，容易改造：②改造后的基因可以遗传给下一代，而被改造 荧光标记的DNA探针：②中单链DNA分子内具有自身互补的 的蛋白质无法遗传。 序列，由于在本实险的温度条件下不能产生小于9个连续碱基 (4)提示参照密码子表，找到合成该14个氨基酸的碱基序列 对的双链DNA区，故一条单链DNA分子不发生自身环化，但两 所在的基因位置，将这些碱基序列进行块失处理， 条链可以形成双链DNA区，由于DNA合成的链中不含碱基A。 639 不能得到带有荧光标记的DNA探针：图中两条单链DNA分子 判断正误 之间具有互补的序列，且双链D八A区之外的3'端有模板和碱基 (1)X提示生殖性克隆人会面临流产、死脸和畸形儿等问 T,因北进行DNA合成能得到带有荧光标记的DNA探针：④中 题，与人类传统的伦理道德是骨道而地的 单链DNA分子内具有自身豆补的序列，一条单链DNA分子不 (2)/ 发生自身环化，两条链可以形成双链DNA区，且双链DNA区之 (3)×提示生殖性克隆是为了旋得新个体，治疗性克隆只是 外的3'端有模板和碱基T,图此进行DNA合成能得到帝有荧光 为了装得用于治疗疾病的组织或器官，两者之间有着本质区别。 标记的DNA探针。综上，能得到带有荧光标记的DNA探针的 (4)×提示我国不餐成，不允许、不支持，不提受任何生殖性 反应管有③④。故选D。门 克隆人实验，主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查。 教材查漏补缺 关键考能 1.药用蛋白基因 特异表达的基因的启动子显微注射受精卵 (1)①②③①②④⑤励 乳汁 (2)提示设计试管婴儿多了胚胎移植前的遗传学诊斯过程。 2.某种调节因子抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基 (3)提示 前者需要经过体外受精，后者需要用到细胞核移植 因 技术 3.蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系改造或合成基 (4)提示 试管婴儿技术属于有性生殖，克隆技术属于无性 因一种新的蛋白质人类生产和生活 生殖。 4.自然界中已存在的蛋白质 (5)提示不相同。治疗性克隆获得的早期胚胎主要用于获得 5.改造或合成基因 胚胎干细胞，然后谤导胚胎干细胞分化出所需的特定的组织、细 6,预期的蛋白质功能 蛋白质结构氨基酸序列脱氧核苷酸序 列合成新的基因 所需要的蛋白质 胞和器官：在生殖性克隆过程中，获的胚胎移入母体的子宫内 7.DNA蛋白质2mol/1.二苯胺蓝色二苯胺 发育成婴儿 8.琼脂糖凝胶电泳凝胶的浓度大小构象紫外灯 典型例题 9.(1)膀就上皮细胞蛋白基因的启动子使W基因在膀胱上皮细 【例3】A[A、生殖性克隆就是以产生新个体为目的克隆，该过 胞中特异性表达显微注射(2)性别、年酸 程都涉及体细孢核移植技术，A正确：B、生殖性克隆萬于无性繁 10,找到第6位氨基酸甲对应的碱基所在的基因位置，参照密码子 殖，不能增加相关生物基因多样性，B错误：C,生殖性克隆最终 表，将第6位氨基酸甲对应的碱基替换为氨基酸乙的碱基 目的是为了拔得新的个体，C错误：D、我国允许生殖性克隆动 第63课时生物技术的安全性与伦理问题 物，但禁止生殖性克隆人，D错误。故选A] 【例4】D[A、试管琴儿技术必须茂得玫府部门的相关批准运 考点一知识储备 书，以防孩技术的溢用，但不是全面禁止，A错误：B我国政府同 1.发酵周期生长迅速营养品质优良抗虫抗病抗除草剂 料重视治疗性克隆所涉及的伦理问题，主张对治疗性克隆进行 2,经济发展水平安全性 有效监控和严格审查，B错误：C、生殖性克隆人冲击了现有的一 3.(1)①原理操作②文化③确凿严谨(2)①大胆②慎 些有关婚烟、家庭和两性关系的伦理道德观念，C错误：D、我国 重③严格(3)①知情权选择权②安全性 政府一再重中四不原则：不赁成、不充许，不支持，不接受任何生 判断正误 殖性克隆人实脸，D正确。故选D,] (1)× 提示可通过转基因微生物和转基因动物生产药物 考点三知识储备 (2)W 1.(1)致病菌类生化毒剂类 (3)×提示转基因技术的安全性问题需要脸证才能得到证 2.(1)禁止生物武器公约(3)不发展、不生产、不储存(4)生物 实，若转基因杭物的外源基因来源于自然界，也有可能存在安全 武器 性问题。 判断正误 (4) (1)/(2)/(3) 关键考能 典型例题 (1)提示设置空白实验是为了排除实验操作，试剂污染等对结 【例5】D〔A,试管动物的培有属于胚胎工程，没有禁止，A正 果的影响：阳性对照组加样孔内应该加入Bt抗虫蛋白基因 确：B、我国目前不反对转基因的食品的生产，B正确：C、中国政 (2)提示棉田杂草6、7中检测出B抗虫蛋白基因，说明转基因 府禁止生殖性克隆，支持治疗性克隆，C正确：D、生物武器致病 抗虫棉已经造成基图污乘 能力强、攻击范围广，世界范围内应全面禁止生物武器，D错误， (3)提示棉铃虫产生抗B抗虫蛋白的变异，在抗虫棉的选择 故选D。 下，棉铃虫对B抗虫蛋白的抗性不断增强：将两种或两种以上的 【例6】B[A,到现在为止还没有是够的科学手段去评估转基因 杭虫蛋白基因同时转入棉花细胞 生物及食品的风险，如含有杭虫害基因的食品是否会成胁人类 典型例题 健康，转基因产品对环境的影响，转基因产品是否会破坏生物多 【例1】D[A,转基因技术本身是中性的，如果确实有证据表明 料生，转基因对生物个体的影响，转基因产品带来的伦理问题等 某种转基因食品有害，就应孩禁止产品的使用，不应孩禁止转基 等，A错误：B,设计试管婴儿技术必须莪得政府部门的相关批 因技术的应用，A错误：B、试管婴儿技术已经成熟，移植前可对 准，以防该技术滥用，所以我国政府的立场是允许设计试营婴 胚胎进行意传学珍断，不涉及基因改造，B错误：C,转基国技术 制造的新型致病菌，致病能力和传染能力以及抗药能力等大福 儿，B正确C,1998年6月27日，中美两国元首在关于《禁止生 物武器公约》议定书的民合声明中，重中在任何情况下不发展、 度增加，因而导致具有极大的危害性，C错误：D、转基因马铃薯 培育中，除目的基因外还导入了能使花粉失去活性的基因，例如 不生产，不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设各的护 a一淀粉酶基因，可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，从而减少 散，所以不免许利用和开发生物武器，C错误：D,蛋白质工程是 是因污荣的发生，D正确。故这D。 改造基因来制造新的蛋白质，D错误。故选B.] 【例2】C[A,转基因作为一项技术本身是中性的，由这项技术研 教材查漏补缺 发出来的产品需要经过一系列的安全性评价，符合相应标准后才 1.淀粉酶a淀粉酶转基因花粉 能上市，A正确：B、转基因食品可能是转基因生物本身（如转基因 2.通过克隆技术产生独立生存的新个体 大豆)或其加工产品（如转基因大豆油等》，B正确：C、转基因农作 3.利用克隆技术产生特定的细胞，组织和器官，用它们来修复或替 物产品的安全性还尚未得到确定结论，故转基因农作物产品不 代受损的细胞，组织和器官，从而达到治疗疾病的目的 定可以增进人类健康，C错误：D、转基周产品，应标注为“转基因× 4,三倍体鱼在进行减数分裂时，染色体联会素乱，儿乎不能形成正 X加工品（制成品）”或者“加工原料为转基因×X”,使用转基因大 常的生殖细胞，投放到自然水体中饲养不会因与其他鱼类杂交 豆加工成的食用油一定要进行标识，D正确。故选C,] 引起生态危机 考点二知识储备 5,在叶绿体或线粒体内的目的基因不会通过花粉传递，故可在一 1.(1)产生独立生存的新个体治疗疾病个体水平细胞或组 定程度上避免基因污染 织水平(2)自己内在的发展规律人的观念有违人类尊严 6,前者主要用于解决不孕不育问题，后者可以用于治疗白血病、贫 人类伦理道德流产，死胎和畸形儿(3)不赞成(4)治疗 血症等疾病，也可用于设计孕育不患某些遗传病的胎儿遗传 性克隆 学诊断破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德 2.遗传学诊断遗传学诊断不草不育白血病，贫血症早期 7.致病菌病毒生化毒剂 胚胎发有胚胎移植有性生殖 8,致病能力强攻击范围广不发展不生产不储存 640