第9单元 第42讲 基因工程的基本工具和基本操作程序-（配套课件）【赢在微点·顶层设计】2026年高中生物学高考一轮总复习（多选版）

第42讲 第九单元　生物技术与工程 基因工程的基本工具和基本操作程序 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 课 标 内 容 1.阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。2.阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定等步骤。3.DNA的粗提取与鉴定实验。4.利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳鉴定，或运用软件进行虚拟PCR实验。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 微考点 大突破 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 微真题 重体悟 考点一　重组DNA技术的基本工具 考点二　基因工程的基本操作程序 考点三　DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增及电泳鉴定 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 赢在微点 生物 大一轮 考点一　重组DNA技术的基本工具 微考点/大突破 第一部分 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1.基因工程的概念 (1)手段：基因工程是指按照人们的愿望，通过________等技术，赋予生物新的遗传特性。 (2)目的：创造出更符合人们需要的新的生物类型和_________。 (3)水平：DNA分子水平。 (4)基础：生物化学、分子生物学和微生物学等学科。 (5)意义：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的_________。 转基因 生物产品 遗传性状 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 提醒　基因工程的理论基础 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.基因工程的基本工具 (1)限制性内切核酸酶——“分子手术刀”。 原核生物 数千 特定核苷酸序列 磷酸二酯键 磷酸二酯键 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 提醒　①限制酶的识别序列一般由6个核苷酸组成，少数由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。 ②限制酶作用的化学键只能是磷酸二酯键。 ③在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割两次此DNA分子，产生4个末端。只有这样才能使目的基因的两端都有可连接的黏性末端或平末端。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)DNA连接酶——“分子缝合针”。 限制酶 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”。 环状 噬菌体 一个至多个 自我复制 受体DNA 标记 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 教材基础辨析 (1)基因工程中用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶、载体。(源自选择性必修3 P70)( ) (2)限制酶能够识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的氢键断开。(源自选择性必修3 P71)( ) (3)限制酶在识别序列中心轴线两侧切开形成的是黏性末端，在识别序列中心轴线处切开形成的是平末端。(源自选择性必修3 P71)( ) × × √ 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (4)DNA连接酶可以连接目的基因与载体的氢键，形成重组DNA。(源自选择性必修3 P72)( ) (5)载体质粒通常以抗生素合成基因作为筛选的标记基因。(源自选择性必修3 P72)( ) × × 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 教材素材拓展 将从苏云金杆菌中获取的Bt基因转入棉花细胞内培育转基因抗虫棉的过程中，需借助多种分子工具且经历多个操作步骤。实验人员使用限制酶EcoR Ⅰ和Nhe Ⅰ切割质粒。如图表示常用的限制酶识别序列和切割位点以及质粒上的限制酶切割位点。请回答下列问题： 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)请用图示法写出限制酶Nhe Ⅰ和EcoR Ⅰ切割后形成黏性末端的过程。 限制酶Nhe Ⅰ：   限制酶EcoR Ⅰ： 答： 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)切割图示中的目的基因应选用哪类限制酶?请说明理由。 答：_______________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 用限制酶Mun Ⅰ和Spe Ⅰ切割目的基因。限制酶Mun Ⅰ和EcoR Ⅰ切割后形成的黏性末端相同，限制酶Nhe Ⅰ和Spe Ⅰ切割后形成的黏性末端相同，实验人员使用限制酶EcoR Ⅰ和Nhe Ⅰ切割质粒，应选用Mun Ⅰ和Spe Ⅰ切割目的基因 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 限制酶的选择 (1)不破坏目的基因原则：如图中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则，如图所示。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)善用“双酶切”，注意方向性：目的基因所在序列和载体上存在多种酶切位点时，一般需要选择在目的基因所在序列和载体上都存在切割位点的两种不同的限制酶，对目的基因所在序列和载体进行剪切，即“双酶切法”。其优点和作用是①防止目的基因环化；②避免目的基因与载体反向连接，即用DNA连接酶连接后形成的重组DNA分子上，目的基因和载体启动子的方向(或描述为“RNA聚合酶的移动方向”)必须是相同的，否则目的基因导入后无法正常表达。如图甲、乙也可选择Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ两种限制酶。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (4)巧用“同尾酶”：“同尾酶”指来源不同，但能产生相同黏性末端的限制酶。当不适合选择某种限制酶时，可用其“同尾酶”替换，以获得相同的黏性末端。 (5)根据Ti质粒的T-DNA片段选择限制酶，图中甲、乙、丁Ti质粒均不宜选取，而丙Ti质粒宜选取(设切割目的基因的限制酶为Xba Ⅰ和Sac Ⅰ)。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 能力　辨析基因工程的基本工具(考查科学思维) 1.(2025·连云港模拟)质粒是基因工程中最常用的载体，质粒有标记基因(如图所示)，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。质粒上箭头表示 三种限制酶的酶切位点。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况不同。如表是外源基因插入 (插入点有a、b、c)后细菌的生长情况。下列有关叙述正确的是(　　) 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 项目 细菌在含氨苄青霉素的培养基上生长情况 细菌在含四环素的培养基上生长情况 ① 能生长 不能生长 ② 能生长 能生长 ③ 不能生长 能生长 A.质粒的复制原点上有RNA聚合酶的结合位点 B.①②③三种重组后细菌的外源基因插入点①是a，②是c，③是b C.质粒被一种限制酶切开时，被水解的磷酸二酯键有2个 D.将外源基因与质粒连接时需用DNA聚合酶 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 质粒的复制原点上有DNA聚合酶的结合位点，A项错误；①②③三种重组后细菌的外源基因插入点①是b，②是c，③是a，B项错误；将外源基因与质粒连接时需用DNA连接酶，D项错误。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.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种限制性内切核酸酶的切割位点如图所示。   回答下列问题： 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)常用的DNA连接酶有E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。图中__________________________________酶切割后的DNA片段可以用T4 DNA连接酶连接。 (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______________。 EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ 磷酸二酯键 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (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_________________________________ _____________________________________________________。 自我复制 限制酶切割位点 将待筛选的宿主细胞接种到含该抗生素的培养基中，能够生长的是含有质粒载体的宿主细胞 (4)表达载体含有启动子，启动子是指___________________________ ______________________。 RNA聚合酶识别、结合并启动转录的DNA片段 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)T4 DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，题图中四种限制酶切割后的DNA片段都可以用T4 DNA连接酶进行连接。(2)DNA连接酶是通过催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键，将双链DNA片段“缝合”起来的。(3)作为载体，质粒DNA分子上必须有复制原点，才能使质粒在受体细胞中能进行自我复制；且质粒DNA分子上应具有一个至多个限制酶切割位点，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因，可以用添加特定抗生素的选择培养基培养经转化处理的宿主细胞，以达到筛选目的。 (4)启动子是指RNA聚合酶识别、结合并启动转录的DNA片段。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 与DNA有关的几种酶的比较 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 赢在微点 生物 大一轮 考点二　基因工程的基本操作程序 微考点/大突破 第一部分 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1.目的基因的筛选与获取 (1)筛选合适的目的基因。 ①目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变_____________或获得______________等的基因，主要是指____________的基因。 ②筛选目的基因的方法。 a.从已知____________清晰的基因中进行筛选。 b.利用序列数据库和序列比对工具进行筛选。 受体细胞性状 预期表达产物 编码蛋白质 结构和功能 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)利用PCR获取和扩增目的基因。 ①原理：_________________。 ②条件：基本条件。 参与的组分 在DNA复制中的作用 解旋酶 (体外用______代替) 打开DNA双链 DNA母链 提供DNA复制的模板 DNA半保留复制 高温 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 ______________ 合成DNA子链的原料 ____________________ 催化合成DNA子链 引物 使DNA聚合酶能够从引物的______端开始连接脱氧核苷酸 4种脱氧核苷酸 耐高温的DNA聚合酶 3' 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 ③过程。 两种引物 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 ④结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即成________形式扩增(约为2n，其中n为扩增循环的次数)。 ⑤PCR产物的鉴定：常采用_________________来鉴定。 耐高温的DNA聚合酶 指数 琼脂糖凝胶电泳 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 提醒　①在PCR过程中实际加入的原料为dNTP(即dATP、dGTP、dTTP、dCTP)，既可作为合成DNA子链的原料，又可为DNA的合成提供能量。 ②引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，作为新子链的合成起点，只能结合在母链的3'端，使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。 ③复性温度过高，则引物难以与模板链结合，温度过低则易使两条母链配对结合，均无法获得PCR产物。 ④真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活。因此，PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.基因表达载体的构建——基因工程的核心 (1)目的。 ①使目的基因在__________中稳定存在，并且可以遗传给下一代。 ②使目的基因能够表达和发挥作用。 受体细胞 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)基因表达载体的组成及作用。 启动子 标记基因 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)基因表达载体的构建过程。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 项目 本质 位置 功能 启动子 DNA片段 目的基 因上游 RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA 终止子 DNA片段 目的基 因下游 使转录在所需要的地方停下来 起始 密码子 mRNA上三个 相邻的碱基 mRNA 首端 翻译的起始信号(编码氨基酸) 终止 密码子 mRNA上三个 相邻的碱基 mRNA 尾端 翻译的结束信号(不编码氨基酸) 提醒　启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.将目的基因导入受体细胞 受体细胞 导入方法 内容 植物 细胞 花粉管 通道法 用微量注射器将含_________的DNA溶液直接注入______中等 农杆菌 转化法 农杆菌细胞内的Ti质粒上的________可携带目的基因整合到受体细胞的________DNA上 目的基因 子房 T-DNA 染色体 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 动物 细胞 ____________技术 常用受体细胞：________ 原核 细胞 Ca2+处 理法 用Ca2+处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 显微注射 受精卵 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 提醒　①农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入：第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T-DNA上，第二次拼接(非人工操作)是指插入目的基因的T-DNA拼接到受体细胞的染色体DNA上。第一次导入是将含目的基因的Ti质粒导入农杆菌。第二次导入(非人工操作)是指将含目的基因的T-DNA导入受体细胞。 ②导入的目的基因，可能存在于细胞质中，也可能整合到染色体DNA上。存在于染色体DNA上的目的基因有可能通过花粉传播进入杂草或其他作物中，造成“基因污染”。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.目的基因的检测与鉴定 目的基因 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 杂交带 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 教材基础辨析 (1)引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。(选择性必修3 P77“相关信息”)( ) (2)PCR技术扩增目的基因时不必知道基因的全部序列，该技术既可以扩增DNA又可以直接扩增mRNA。(选择性必修3 P79“旁栏思考”) ( ) (3)构建基因表达载体是转基因工程的核心工作，唯一不需要进行碱基互补配对的过程是将目的基因导入受体细胞。(源自选择性必修3 P80)( ) √ × √ 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (4)启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，它是RNA聚合酶识别和结合的部分，有了它才能驱动DNA的复制过程。(源自选择性必修3 P80)( ) (5)可以将生物的所有DNA通过注射或花粉管通道法转入植物细胞 中，就可获得具有理想性状的转基因植物。(选择性必修3 P80“旁栏思考”)( ) (6)转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。(选择性必修3 P81“资料卡”)( ) (7)应用PCR技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因是否存在及其是否表达。(源自选择性必修3 P82)( ) × × √ × 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 教材素材拓展 Bt抗虫蛋白基因(简称Bt基因)是培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因，筛选Bt基因后可以利用PCR技术对其进行大量扩增。回答下列问题： (1)什么是引物?DNA复制时为什么需要引物? 答：_______________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________。 引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。在DNA扩增时，DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3'端延伸DNA链，因此复制DNA时应加入两种引物 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)PCR扩增Bt基因需要知道Bt基因的全部核苷酸序列吗? 答：_______________________________________________________ _________________________。 (3)为检测Bt基因在转基因抗虫棉细胞中是否转录，科研人员提取棉花细胞中的总RNA，经逆转录过程获得总cDNA，通过PCR技术可在总cDNA中专一性地扩增出Bt基因的cDNA，原因是什么? 答：_______________________________________________________ ________________________________。 不需要，只要知道Bt基因两端的部分核苷酸序列即可(以便根据这部分序列合成两种引物) 引物是依据Bt抗虫蛋白基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与Bt基因的cDNA特异性结合) 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (4)PCR扩增过程中的循环图示与规律如图所示，若一个Bt抗虫蛋白基因在PCR中经过n轮循环，理论上得到多少个DNA分子?含引物的DNA分子多少个?含引物A(或B)的DNA分子多少个?同时含两种引物的DNA分子多少个? 共需要消耗多少个引物?含不等长脱氧核苷酸链的DNA分子多少个?含等长脱氧核苷酸链的DNA分子多少个? 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 答：_______________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 经过n轮循环，得到2n个DNA分子，含引物的DNA分子2n个，含引物A(或B)的DNA分子数(2n-1)个，同时含两种引物的DNA分子(2n-2)个，共需要消耗(2n+1-2)个引物。含不等长脱氧核苷酸链的DNA分子2n个，含等长脱氧核苷酸链的DNA分子(2n-2n)个 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1.体内DNA复制与PCR技术的比较   PCR技术 体内DNA复制 相同点 原则 碱基互补配对 条件 DNA母链作为模板、引物(体内引物RNA、体外引物DNA)、4种脱氧核苷酸为原料 延伸方向 新链都是从5'端向3'端延伸 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 不同点 解旋方式 90℃以上高温解旋 解旋酶催化 场所 PCR扩增仪 主要在细胞核 延伸用酶 耐高温的DNA聚合酶 DNA聚合酶 温度 控制温度，需要在不同温度下进行 细胞内温和条件 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 不同点 过程   结果 大量的DNA片段(或目的基因) 形成完整的子代DNA 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.引物设计应注意的问题 (1)设计引物的依据：目的基因两端的核苷酸序列。 (2)引物设计时既要考虑目的基因序列，又要考虑载体序列，原因：为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需在引物的5'端加上限制酶的酶切位点。 (3)使用的一对引物的序列不相同，因为目的基因两端具有不同的核苷酸序列。 (4)引物设计的要求(或引物失效的原因)：每种引物内部不能发生局部碱基互补配对；两种引物之间不能在局部发生碱基互补配对。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 ①每种引物内部不能发生局部碱基互补配对的原因：防止引物自身折叠。 ②两种引物之间不能在局部发生碱基互补配对的原因：防止引物之间配对，导致引物不能同模板链结合。 (5)两种引物都结合在DNA模板链的3'端；脱氧核苷酸连接在引物的3'端进行延伸。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.农杆菌转化法分析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)构建基因表达载体需要两种工具酶：限制酶和DNA连接酶。 (2)基因表达载体(重组质粒)导入农杆菌细胞时，要用Ca2+处理农杆菌细胞，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，有利于重组质粒的导入。 (3)将导入目的基因的受体细胞培育成完整的植株要用到植物组织培养技术。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.如何筛选出含有目的基因的受体细胞 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)原理：将目的基因插入含有两种抗生素抗性基因的载体时，如果目的基因插入某种抗生素抗性基因内部，则会导致该抗生素抗性基因失活。如图，目的基因插入了四环素抗性基因内部，则四环素抗性基因失活。 (2)被转化的细菌有三种：含目的基因的细菌、含重组质粒的细菌、含质粒的细菌。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)筛选方法：将细菌先放在含氨苄青霉素的培养基上培养，能生长的是含重组质粒的细菌和含质粒的细菌，如图中1、2、3、4、5菌 落，再利用灭菌的绒布影印到含有四环素的培养基上，如图能生长的菌落为2、3、4，则在含四环素培养基上不生长的即含有重组质粒的菌落，如图中1、5菌落。最后，可在含氨苄青霉素的培养基上挑取1、5菌落进行培养。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 能力一　PCR的过程和应用分析(考查科学思维) 1.(2024·黑吉辽卷，T7)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 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 琼脂糖凝胶浓度太高会影响DNA片段的迁移，浓度太低则会导致分辨率降低，因此琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小，A项正确；凝胶载样缓冲液中的指示剂可避免DNA分子迁移出凝胶，起到指示电泳进程的作用，不能指示DNA分子的具体位置，B项错误；DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH 下，这些基团可以带上正电荷或负电荷，在同一电场作用下，DNA片段不一定向负极迁移，一般情况下，DNA片段越长移动速率越慢，C项错误；凝胶中的DNA分子通过染色后，可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，D项错误。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(2024·浙江1月选考，T22)锌转运蛋白在某种植物根部细胞特异性表达并定位于细胞质膜，具有吸收和转运环境中Zn2+的功能。为研究该植物2种锌转运蛋白M和N与吸收Zn2+相关的生物学功能，在克隆 M、N基因基础上，转化锌吸收缺陷型酵母，进行细胞学鉴定。 回答下列问题： 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)锌转运蛋白基因M、N克隆。以该植物________为材料提取并纯化mRNA，反转录合成cDNA。根据序列信息设计引物进行PCR扩增，PCR每个循环第一步是进行热变性处理，该处理的效果类似于生物体内________的作用效果。对PCR产物进行琼脂糖凝胶电泳时，DNA分子因为含__________而带负电荷，凝胶点样孔端应靠近电泳槽负极接口；当2个PCR产物相对分子质量接近时，若延长电泳时间，凝胶中这2个条带之间的距离会________。回收DNA片段，连接至克隆载体，转化大肠杆菌，测序验证。 根 解旋酶 磷酸基团 变长 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)重组表达载体构建。分别将含M、N基因的重组质粒和酵母表达载体同时进行双酶切处理，然后利用____________连接，将得到的重组表达载体转化大肠杆菌，用PCR快速验证转化是否成功，此反应可以用大肠杆菌悬液当模板的原因是_____________________________ _____________。 (3)酵母菌转化。取冻存的锌吸收缺陷型酵母菌株，直接在固体培养基进行________培养，活化后接种至液体培养基，采用__________以扩大菌体数量，用重组表达载体转化酵母菌。检测M、N基因在受体细胞中的表达水平，无显著差异。 DNA连接酶 热变性使大肠杆菌细胞破裂，DNA流出 划线 振荡培养 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (4)转基因酵母功能鉴定。分别将转化了M、N基因的酵母菌株于液体培养基中培养至OD600为0.6，将菌液用____________法逐级稀释至OD600为0.06、0.006和0.000 6，然后各取10 μL菌液用涂布器均匀涂布在固体培养基上，培养2天，菌落生长情况如图。该实验中阴性对照为_________________________。由实验结果可初步推测：转运蛋白M和N中，转运Zn2+能力更强的是________，依据是______________ __________________。 梯度稀释 锌吸收缺陷型酵母+空载体 N 转入N基因的这组酵母菌数量多 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 [注]　OD600为波长600 nm下的吸光值，该值越大，菌液浓度越高；空载体为未插入M、N基因的表达载体。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)锌转运蛋白在某种植物根部细胞特异性表达，说明锌转运蛋白基因在该种植物根部细胞可转录出mRNA，再以mRNA为模板翻译出锌转运蛋白，所以进行锌转运蛋白基因M、N克隆时，可以该植物根为材料提取并纯化mRNA，反转录合成cDNA。PCR中热变性处理时温度超过了90 ℃，双链DNA解旋为2条单链，该处理的效果类似于生物体内解旋酶的作用效果。DNA分子含磷酸基团，故带负电荷。在凝胶中DNA分子的迁移速率与DNA分子的大小等 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 有关，当2个PCR产物相对分子质量接近时，电泳时间过短会导致2个PCR产物分离不完全，而延长电泳时间可使2个PCR产物即凝胶中相应2个条带之间的距离变长。(2)构建重组表达载体时，先分别将含M、N基因的重组质粒和酵母表达载体同时进行双酶切处理，以得到相同的黏性末端或平末端，再利用DNA连接酶连接，将得到的重组表达载体转化大肠杆菌，用PCR快速验证重组转化是否成功，此反应可以用大肠杆菌悬液当模板的原因是若转化成 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 功，则大肠杆菌的DNA中含有M、N基因，热变性会使大肠杆菌细胞破裂，DNA流出。(3)菌株一般低温保存于固体培养基上，故取冻存的锌吸收缺陷型酵母菌株，可直接在固体培养基上进行划线培养。有氧条件下，酵母菌可以大量繁殖，故活化后接种至液体培养基，可采用振荡培养以扩大菌体数量。(4)可采用梯度稀释法对菌液逐级稀释。该实验中阴性对照为锌吸收缺陷型酵母+空载 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 体，其不含M、N基因。由“OD600为波长600 nm下的吸光值，该值越大，菌液浓度越高”及题图中相同吸光值下(OD0.006和OD0.000 6)，锌吸收缺陷型酵母+N基因表达载体组酵母菌数量明显多于锌吸收缺陷型酵母+M基因表达载体组，可知，转运蛋白M和N中，转运Zn2+能力更强的是N。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 能力二　基因工程的基本操作程序分析(考查科学思维、科学探究) 3.(2023·全国乙卷，T38节选)GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料，利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白，丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题： 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)构建目的基因表达载体。科研人员从构建的GFP突变基因文库中提取目的基因(均为突变基因)构建表达载体，其模式图如图所示(箭头为GFP突变基因的转录方向)。图中①为_______；②为________，其作用是_________________________________________________。 终止子 启动子 被RNA聚合酶识别并结合，驱动GFP突变基因的转录 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现大肠杆菌有的发绿色荧光，有的发黄色荧光，有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析，发绿色荧光的可能原因是___________________________________________________________ (答出1点即可)。 密码子的简并性使GFP基因突变后编码的蛋白质与突变前相同 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含的GFP突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP基因的不同，将该GFP突变基因命名为YFP基因(黄色荧光蛋白基因)。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，实验思路是___________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________。 选择合适的运载体，利用合适的限制酶和DNA连接酶将YFP基因和运载体连接起来，构建基因表达载体，之后将基因表达载体导入酵母菌，检测酵母菌是否会发黄色荧光 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)一个基因表达载体的组成，除了目的基因，还必须有启动子、终止子以及标记基因等。启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，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，最终表达出人类需要的蛋白质。终止子相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停下来，位于基因的下游，也是一段有特殊序列结构的DNA片段。(2)结合题中信息可知，将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达， 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 发现有的大肠杆菌发绿色荧光，即GFP蛋白的荧光颜色，推测发绿色荧光的可能原因是密码子的简并性使GFP基因突变后编码的蛋白质与突变前的相同。(3)欲通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，可通过基因工程的方法将目的基因导入酵母菌，之后检测酵母菌是否发黄色荧光，如果发黄色荧光，则可证明YFP基因能在真核细胞中表达，否则，不能证明YFP基因能在真核细胞中表达。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.(2024·湖南卷，T21)百合具有观赏、食用和药用等多种价值，科研人员对其进行了多种育种技术研究。回答下列问题： 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)体细胞杂交育种。进行不同种百合体细胞杂交前，先用________ ____________去除细胞壁获得原生质体，使原生质体融合，得到杂种细胞后，继续培养，常用____________________(填植物激素名称)诱导愈伤组织形成和分化，获得完整的杂种植株。 纤维素 酶和果胶酶 生长素和细胞分裂素 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)单倍体育种。常用________________的方法来获得单倍体植株，鉴定百合单倍体植株的方法是_________________________________ _____________________。 (3)基因工程育种。研究人员从野生百合中获得一个抵抗尖孢镰刀菌侵染的基因L，该基因及其上游的启动子pL和下游的终止子结构如图a。图b是一种Ti质粒的结构示意图，其中基因gus编码GUS酶，GUS酶活性可反映启动子活性。 花药离体培养 利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 ①研究病原微生物对L的启动子pL活性的影响。从图a所示结构中获取L，首先选用__________________酶切，将其与相同限制酶酶切的Ti质粒连接，再导入烟草。随机选取3组转基因成功的烟草(P1、P2和P3)进行病原微生物胁迫，结果如图c。由此可知：三种病原微生物都能诱导pL的活性增强，其中___________的诱导作用最强。 HindⅢ和BamHⅠ 交链格孢 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 ②现发现栽培种百合B中也有L，但其上游的启动子与野生百合不 同，且抗病性弱。若要提高该百合中L的表达量，培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种，简要写出实验思路：_________________ _________________________________________________________。 利用转基因技术将百合B中L基因的启动子替换为野生百合中L基因的启动子pL 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此获得原生质体的方法是用纤维素酶和果胶酶对植物细胞进行处理。原生质体融合后形成杂种细胞，给予适宜的条件培养杂种细胞，并添加生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织形成和分化，从而获得完整的杂种植株。(2)获得单倍体植株的常用方法是花药(花粉)离体培养；鉴定百合单倍体植株的方法是利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目，如果染色体数目为百合植株根尖有丝分裂中期的一半，则获得的植株为单倍体植株。(3)①根据目的片段以 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 及质粒上限制酶的识别位点，若要获得pL并将其连接到质粒上，可选用限制酶HindⅢ、BamHⅠ进行酶切，以替换Ti质粒中的启动 子，从而达到根据GUS酶活性反映病原微生物对启动子pL活性的影响的目的。根据题图c的结果可知，交链格孢处理的每一组转基因烟草中的GUS酶活性都最高，可确定其诱导作用最强。②欲提高百合B中L基因的表达量，培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种，可利用转基因技术将百合B中L基因的启动子替换为野生百合中L基因的启动子pL。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 赢在微点 生物 大一轮 考点三　DNA的粗提取与鉴定、DNA片段 的扩增及电泳鉴定 微考点/大突破 第一部分 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1.DNA的粗提取与鉴定 (1)实验原理。 不溶于 2 mol/L 二苯胺 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)方法步骤(以洋葱为例)。 研磨 上清液 95% 一个方向 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 提醒　加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。 2 mol/L 二苯胺 5 min 蓝色 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.DNA片段的扩增 (1)原理：DNA的__________原理。 (2)PCR实验的操作步骤。 热变性 微量移液器 离心管 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 提醒　①为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理。 ②每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换。 底部 PCR仪 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.DNA片段的电泳鉴定 (1)原理。 ①电泳的原理：DNA分子具有______________，在一定的pH下，这些基团可以带上________________。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷__________的电极移动。 ②鉴定的原理：PCR的产物一般通过_________________________来鉴定，在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的______________等有关；凝胶中的DNA分子通过________，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。 可解离的基团 正电荷或负电荷 相反 琼脂糖凝胶电泳 大小和构象 染色 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)过程。 电泳 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 凝胶载样 紫外灯 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)结果分析与评价。 ①成功扩增出DNA片段的判断依据是__________________________ ___________________________。 ②进行电泳鉴定的结果应该是________条条带。如图所示，该片段大小约为________bp。 可以在波长为300 nm的紫外灯下直接观察到DNA条带 一 750 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 提醒　电泳时，DNA的相对分子质量越大，迁移速率越慢；DNA的相对分子质量越小，迁移速率越快。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 能力一　DNA的粗提取与鉴定(考查科学探究) 1.(2023·广东卷，T11)“DNA的粗提取与鉴定”实验的基本过程是裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是(　　) A.裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质 B.分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等 C.沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度 D.鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 裂解的目的是使细胞破裂释放出DNA等物质，A项正确；DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质等，DNA分离过程中混合物中的多糖、蛋白质等可被去除，B项正确；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不 同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质，可反复多次以提高DNA的纯度，C项正确；将DNA溶于NaCl溶液中，加入二苯胺试剂，沸水浴五分钟，待冷却后，溶液能呈现蓝色，D项错误。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(2024·山东卷，T13)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 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 DNA的提取过程中可以不使用离心机，可将过滤好的研磨液在 4 ℃冰箱中放置几分钟后，直接取上清液放入烧杯中，A项正确，B项错误；鉴定过程需要沸水浴加热，DNA分子在高温下会解螺旋，双螺旋结构会发生改变，C项错误；加热是唯一变量，设置一个加二苯胺不加DNA的对照组可以排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰，D项错误。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 能力二　DNA片段的扩增及电泳鉴定(考查科学探究) 3.(2023·福建卷，T4)关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”(实验Ⅰ)和“DNA的粗提取与鉴定”(实验Ⅱ)的实验操作，下列相关叙述正确的是(　　) A.实验Ⅰ中，PCR实验所需的移液器、枪头、蒸馏水等必须进行高压灭菌处理 B.实验Ⅰ中，将扩增得到的PCR产物进行凝胶电泳，加样前应先接通电源 C.实验Ⅱ中，取洋葱研磨液的上清液，加入等体积冷酒精后析出粗提取的DNA D.实验Ⅱ中，将白色丝状物直接加入二苯胺试剂中并进行沸水浴，用于鉴定DNA 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理，但移液器不需要，A项错误；在将扩增得到的PCR产物进行凝胶电泳时，应先加样，然后接通电源，B项错误；由于DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，因此取洋葱研磨液的上清液，加入等体积冷酒精后，析出的白色丝状物即粗提取的DNA，C项正确；鉴定DNA 时，需要把白色丝状物溶解在2 mol·L-1的NaCl溶液中，再加入二苯胺试剂进行沸水浴，D项错误。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.(2023·浙江6月选考，T19)某研究小组利用转基因技术，将绿色荧光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如图甲所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只，交配以期获得Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型，设计了引物1和引物2用于PCR扩增，PCR产物电泳结果如图乙所示。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 下列叙述正确的是(　　) A.Gata3基因的启动子无法控制GFP基因表达 B.翻译时先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白 C.2号条带的小鼠是野生型，4号条带的小鼠是Gata3-GFP基因纯合子 D.若用引物1和引物3进行PCR，能更好地区分杂合子和纯合子 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 由题图甲可知，Gata3基因与GFP基因共用一个启动子，且由题干可知两基因能正常表达出相关蛋白质，A项错误；由于启动子在左侧，基因在右侧，转录基因时，先转录Gata3基因，再转录GFP基因，且翻译的方向是沿mRNA的5'→3'，因此翻译时先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白，B项正确；由题图乙可知，大片段包含GFP基因编码区片段，小片段不包含GFP基因编码区片段， 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 则2号小鼠是Gata3-GFP基因纯合子，4号小鼠是野生型，C项错 误；若用引物1和引物3进行PCR，杂合子和Gata3-GFP基因纯合子均能扩增出条带，仅有Gata3基因时无法扩增出条带，不利于区分杂合子和纯合子，D项错误。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 赢在微点 生物 大一轮 微真题/重体悟 第二部分 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1.(2024·湖南卷，T5)某同学将质粒DNA进行限制酶酶切时，发现DNA完全没有被酶切，分析可能的原因并提出解决方法。下列叙述错误的是(　　) A.限制酶失活，更换新的限制酶 B.酶切条件不合适，调整反应条件如温度和酶的用量等 C.质粒DNA突变导致酶识别位点缺失，更换正常质粒DNA D.酶切位点被甲基化修饰，换用对DNA甲基化不敏感的限制酶 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 限制酶失活会使DNA完全不被酶切，此时应更换新的限制酶，A项正确；酶切条件不合适通常会使切割效果下降，此时应有部分DNA被酶切，B项错误；质粒DNA突变导致限制酶识别位点缺 失，会造成限制酶无法进行切割，因此应更换为正常质粒DNA，C项正确；质粒DNA上酶切位点被甲基化修饰，会导致对DNA甲基化敏感的限制酶无法进行酶切，此时应换用对DNA甲基化不敏感的限制酶，D项正确。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(2024·江西卷，T12)γ-氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一。研究人员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γ-氨基丁酸的菌株E.coliB。下列叙述正确的是(　　) 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.图中表明，可以从酿酒酵母S中分离得到目的基因gadB B.E.coliB发酵生产γ-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γ-氨基丁酸 D.可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 分析题图可知，可以从酿酒酵母S中筛选、分离出目的基因 gadB，A项正确；由题意知，L-谷氨酸钠是生产γ-氨基丁酸的底 物，不能用来供能，B项错误；将目的基因(gadB)导入菌株E.coliA构建高效生产γ-氨基丁酸的菌株E.coliB，E.coliA和E.coliB均不能高效降解γ-氨基丁酸，C项错误；选择限制酶时需考虑多种条件，如确保目的基因不被限制酶破坏、切割位点应精准位于启动子和 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 终止子之间、避免对启动子和终止子造成任何损害等，同时在设计特异性引物时，还需要在其5'端设计限制酶酶切位点，以便构建重组质粒，根据题干提供的信息，无法推断出是否有其他酶能够替代NcoⅠ和KpnⅠ，D项错误。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.(2024·山东卷，T5)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(　　) 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.①② B.②③ C.①④ D.③④ 反应管 加入的单链DNA ① 5'—G C C G A T C T T T A T A—3' 3'—G A C C G G C T A G A A A—5' ② 5'—A G A G C C A A T T G G C—3' ③ 5'—A T T T C C C G A T C C G—3' 3'—A G G G C T A G G C A T A—5' ④ 5'—T T C A C T G G C C A G T—3' 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 反应管②和④虽然只有一种单链，但是单链含回文序列，可以同种单链之间发生互补，四个反应管中单链DNA互补配对情况如图所示： 由图分析可知，D项正确。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.(2024·贵州卷，T21)研究者用以蔗糖为唯一碳源的液体培养基，培养真菌A的野生型(含NV基因)、突变体(NV基因突变)和转基因菌株 (转入NV基因)，检测三种菌株NV酶的生成与培养液中的葡萄糖含 量，结果如表所示(表中“+”表示有，“-”表示无)。 检测用菌株 蔗糖 NV酶 葡萄糖(培养液中) 野生型 + + + 野生型 - - - 突变体 + - - 转基因菌株 + + + 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 回答下列问题： (1)据表可推测________诱导了NV基因表达。NV酶的作用是________ ________________。检测NV酶活性时，需测定的指标是__________ __________________________________________________(答出1点即可)。 蔗糖 催化蔗 糖转化成葡萄糖 单位时间单位体积的培养液中葡萄糖的增加量(或蔗糖的减少量) 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)表中突变体由T-DNA随机插入野生型菌株基因组DNA筛选获得。从野生型与突变体中分别提取基因组DNA作为模板，用与________ (填“T-DNA”或“NV基因”)配对的引物进行PCR扩增。若突变体扩增片段长度________(填“>”“=”或“<”)野生型扩增片段长度，则表明突变体构建成功，从基因序列分析其原因是_________________________ _________________________________________________________________________________________。 NV基因 > 与野生型相比，突变体是由T-DNA插入NV基因中，使NV基因发生了碱基对的增添而引起的，因此突变体相应基因的序列更长 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)为进一步验证NV基因的功能，表中的转基因菌株是将NV基因导入________细胞获得的。在构建NV基因表达载体时，需要添加新的标记基因，原因是_____________________________________________ ____________________________________。 突变体 突变体的T-DNA上会存在相应的标记基因，干扰NV基因表达载体导入成功与否的检测 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)据题表中野生型菌株的两组结果对比分析可知，如果培养液中添加了蔗糖，NV基因就会表达形成NV酶，否则没有NV酶的形 成，由此推测蔗糖诱导了NV基因表达。分析题表可知，当蔗糖和NV酶同时存在时，培养液中就会出现葡萄糖，由此说明NV酶的作用是催化蔗糖转化成葡萄糖。酶的活性可以用单位时间单位体积反应物的减少量或生成物的增加量表示，因此NV酶的活性可以用单位时间单位体积的培养液中葡萄糖的增加量(或蔗糖的减少 量)表示。(2)根据题意，突变体是由T-DNA随机插入野生型菌株， 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 使NV基因发生了突变产生的，说明T-DNA插入了NV基因中，使NV基因发生了碱基对的增添，即突变体中NV基因突变后的序列比野生型的NV基因序列更长，所以用与NV基因配对的引物进行扩增，扩增的结果是突变体扩增片段的长度更长。(3)为了进一步验证NV基因的功能，在突变体(NV基因突变)细胞中，转入NV基因，以便将转基因植株与突变体(NV基因突变)的结果进行对比。由于突变体的T-DNA上会存在原有的标记基因，干扰NV基因表达载体导入成功与否的检测，因此在构建NV基因表达载体时，需要添加新的标记基因。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 5.(2024·广东卷，T21)驹形杆菌可合成细菌纤维素(BC)并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料，BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表达载体，将其转入驹形杆菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株，为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路(图1)。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 回答下列问题： (1)研究者优化了培养基的____________(答出两点)等营养条件，并控制环境条件，大规模培养工程菌株后可在气液界面处获得BC菌膜(菌体和BC膜的复合物)。 碳源、氮源 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签，构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体(光控原理见图2，载体的部分结构见图3)。构建载体时，选用了通用型启动子PBAD(被工程菌RNA聚合酶识别)和特异型启动子PT7(仅被T7RNAP识别)。为实现蓝光控制染色，启动子①②及③依次为________________，理由是_________________________________________________________ ______________________________。 PT7、PBAD、PBAD 基因2、3可正常表达出无活性产物，蓝光照射时再激活基因1(或酪氨酸酶基因或目的基因)的表达 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素，其作用为_______________________________ ________________________(答出两点)。 (4)根据预设的图案用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时 间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色，其原因是_____________________________________________ _________________________________________________________________________________________。 选择含有重组质粒的驹形杆菌，杀死其他杂菌避免污染 蓝光照射诱导nMag和pMag结合，激活T7RNAP，从而与特异型启动子PT7结合，酪氨酸酶基因表达合成酪氨酸酶，酪氨酸酶催化酪氨酸形成黑色素 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (5)有企业希望生产其他颜色图案的BC膜。按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路：_________________________________________ _____________________。 将酪氨酸酶基因换成合成其他色素酶的基因，催化产生不同的色素 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)培养基的营养物质包括水、无机盐、碳源、氮源等，研究者培养工程菌，需要优化培养基的碳源、氮源等营养条件，并控制环境条件。(2)依据题图2及题干信息可知，为实现蓝光控制染色，应该先合成无活性的T7RNAP，故基因2、3的上游应连接通用型启动子。在蓝光诱导下合成酪氨酸酶，酪氨酸酶催化酪氨酸形成黑色素，实现蓝光控制染色。此过程中酪氨酸酶需要特异性合 成，因此基因1上游应连接仅被T7RNAP识别的PT7启动子。(3)将 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 携带大观霉素抗性基因的光控表达载体导入驹形杆菌，会获得未成功导入的菌株和成功导入的工程菌株，长时间培养时也可能感染其他杂菌，在培养液中加入大观霉素(抗生素)可以筛选出工程菌株，同时也能抑制其他杂菌的生长，提高工程菌的生产效率。(4)详见答案。(5)为获得不同颜色图案的BC膜，可以利用题述光控基因表达载体，将酪氨酸酶基因换成控制合成其他色素酶的基因，催化产生不同的色素。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 把握高考微点，实现素能提升 完成——课时微练(四十二) 本部分内容讲解结束 $$