专题22 题型各个击破&专题压轴归纳(精讲册)-【实战高考】2026年高考生物总复习（山东专版）

讲解册 实战高考·生物学 ⊙ 怎么考 题型各 题型限制酶的选择 题型解读 1.基因工程中的同尾酶 同尾酶是指识别DNA分子中不同核苷酸 序列，但能切割产生相同黏性末端的限制 酶，如图。 Spe I 5'-ACTAGT-3' Xba I 5'-TCTAGA-3' 3-TGATCA-5' 3'-AGATCT-5 ↑ 由同尾酶切割产生的黏性末端，能够通过碱 基互补配对彼此连接，可用于基因表达载体 的构建。 2.限制酶的选择 Pst I Sma I Pst I 标记基因 Pst I EcoR I SmaI抗病 EcoR I 基因 Sma I 甲 乙 (1)不破坏目的基因原则：例如，图甲中一定不 选择SmaI。 (2)保留标记基因、启动子、终止子、复制原点 原则：质粒作为载体必须具备标记基因，所选 择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中 不选择SmaI。若载体上有两个及以上的标 记基因，则可合理对其中一些标记基因进行酶 切破坏，从而达到比一个标记基因更高的筛选 成功率，防止只有一个标记基因时出现的“假 阳性”（即未成功导入目的基因的载体也能正 常表达标记基因，造成无效筛选)。 (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 374 个击破 ⊙ 和作用是：①防止目的基因和质粒的自身环 化；②避免目的基因与载体反向连接。 (4)巧用“同尾酶”：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)若用Ti质粒，必须选T-DNA区段上的限 制酶，以便将目的基因插人该区段中。 典例1(2024山东烟台高三模拟)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NheI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。请思考以下问题： 启动子 EcoRI限制酶识别序列及切割位点： NheI:GCTAGC MunI:CAATTG Nhel 质粒 Xba I:TCTAGA B基因 EcoR I:GAATTC SpeI:ACTAGT Mun I XbaI Spel (1)请用图示法写出限制酶EcoR I和NheI 切割后形成黏性末端的过程。 (2)切割图示中的目的基因应选用哪类限制 酶？请说明理由。 解析：本题注意插入的方向的一致性并巧用 “同尾酶”突破。 )答案(1)限制酶EcoR I: EcoRI: -GAATTC- -G AATTC- -CTTAAG- -CTTAA G 限制酶NheI: Nhe I: -ctC·-8cac+ CTAGC- G (2)用限制酶MnI和SpeI切割目的基因。 限制酶MunI和EcoR I切割后形成的黏性 末端相同，限制酶NheI和SpeI切割后形 成的黏性末端相同，实验人员使用限制酶 EcoR I和NheI切割质粒，应选用MunI 和SpeI切割目的基因。 【方法技巧】图1质粒为载体，图2为克隆得到 的含W基因的DNA片段，W基因以乙链为 转录模板链(MfeI和EcoR I为同尾酶，可 切出相同的黏性末端)。 ⊙ 怎么学 专题月 考查内容 DNA复制及转录的方向、序列阅读及标记基 因、引物的选择。 典例研究者拟构建高效筛选系统，将改进的 苯丙氨酸合成关键酶基因P1导入谷氨酸棒杆 菌，以提高苯丙氨酸产量。 (1)如图是该高效筛选系统载体的构建过程。 载体1中含有KanR(卡那霉素抗性基因)和 SacB两个标记基因，为去除筛选效率较低的 ○专题22基因工程及生物技术的安全性与伦理问题 终止子 启动子 BamHI -Mfe I 氨苄青霉素 -EcoR I 抗性基因 Hind llI 启动子 Kpn l 终止子 EcoR I 图1 BamH I EcoR I Mfel HindⅢ 甲链5' 3' 乙链3 -51 KpnI W基因 图2 限制酶选择分析：图1质粒中含2个EcoR I 识别位，点，选用EcoR I会切去终止子，选用 Bam H I会破坏启动子，故可选用的限制酶 有MfeI、HindⅢ、KpnI;W基因以乙链 为转录模板链，RNA聚合酶从模板链的3'端 开始转录，故W基因乙链的3'端与启动子相 连，5'端与终止子相连，为保证W基因与质粒 正确连接，质粒的终止子一侧应选用与W基 因右侧相同的HindⅢ切割，故切割质粒可选 的限制酶为MfeI、HindⅢ。图2中选用 MfI会破坏W基因，故只能选择同尾酶 EcoR I,因此选用EcoR I、HindⅢ切割图2 中的DNA。 轴归纳 SacB,应选择引物 和 ,并在 引物的 (填“5”或“3”)端引入XhoI 酶识别序列，进行PCR扩增，产物经酶切、连 接后环化成载体2。 Xho 引物1 KanR EcoR I 引物2 RpsL Sac B HimdⅢ 1 物3 Xho I 4 号引物4 RpsL KanR Xho I Xho I 5 RpsL Xho I 375 讲解 实战高考·生物学】 (2)PCR扩增载体3中筛选效率较高的标记 基因RsL(链霉素敏感基因)时，引物应包含 (EcoR I/HindⅢ/XhoI)酶识别 序列，产物经单酶切后连接到载体2构建高效 筛选载体4。 (3)将改进的P1基因整合到载体4构建载体 5。将载体5导入链霉素不敏感（由RpsL突 变造成)、卡那霉素敏感的受体菌。为获得成 功导入载体5的菌株，应采用含有 的 平板进行初步筛选。 (4)用一定的方法筛选出如下菌株：P1基因脱 离载体5并整合到受体菌拟核DNA,且载体5 上其他DNA片段全部丢失。该菌的表型为 A.卡那霉素不敏感、链霉素敏感 B.卡那霉素敏感、链霉素不敏感 C.卡那霉素和链霉素都敏感 D.卡那霉素和链霉素都不敏感 (5)可采用 技术鉴定成功整合P1基 因的菌株。之后以发酵法检测苯丙氨酸产量。 解析：(1)结合题图中载体1分析，要去除 SacB区域，应扩增SacB区域外的DNA片 段，所选择的两种引物应方向相反，且位于扩 增部位两端，故应选引物1和4。由于PCR扩 增时，子链从引物的3'端开始延伸，因此应在 引物的5′端引入合适的限制酶识别序列。 (2)根据题图中构建载体4的过程可知，从载 体3扩增出的RpsL片段插入了载体2中含 有的Xh0I位点，故以载体3为模板扩增 RpsL时所需引物应包含Xh0I酶识别序列。 (3)因受体菌的表型为链霉素不敏感、卡那霉 素敏感，载体5上具有RpsL(链霉素敏感基 因)和KanR(卡那霉素抗性基因)，故成功导入 376 载体5的菌株链霉素不敏感、卡那霉素不敏 感，所以，为获得成功导入载体5的菌株，应利 用含有卡那霉素的平板进行初步筛选，选择平 板上出现的单菌落即可。(4)P1基因整合到 受体菌拟核DNA上，且载体5上其他DNA 片段全部丢失，所以该菌的表型依然是受体菌 的表型，即链霉素不敏感、卡那霉素敏感，故B 正确。（⑤）以受体菌拟核DNA为模板，采用P1 基因特异性引物进行PCR扩增，若获得相应大 小片段，即可表明该菌株成功整合了P1基因。 )答案(1)14（以上两空可调换）5 (2)XhoI(3)卡那霉素(4)B(5)PCR (聚合酶链式反应，答案合理即可) 选题意图 DNA复制及转录方向十基因工程中引物或 限制酶的选择两大难点结合，极大地增加了难 度，这也是山东考生普遍感觉每年高考试题第 25题很难做出来的原因。在复习备考中， 定要掌握快速有效的解题方法和技巧，迅速突 破，提高得分的能力。对DNA中相应序列书 写时一定要注意方向和起点及终点。现将相 关技巧和方法总结如下： 1.核酸序列的阅读 (1)DNA复制的方向性 引物1 引物2 ①DNA的一条单链具有两个末端，一端有 一个游离的磷酸基团，称作5端，另一端有 个羟基（一OH),称作3'端，DNA的两条 单链方向相反。 ②DNA复制时，引物与DNA单链的3'端 结合，子链延伸方向为5′→3'。 (2)转录和翻译 ①核酸序列的阅读 5'-ATGAGTAACGCG-3'编码链 DNA 3'-TACTCATTGCGC-5'模板链 转录：RNA聚合酶与 模板链的3'端结合 mRNA 5-AUGAGUAACGCG-3- 编码序列阅读时，从mRNA mRNA链碱基排列顺序 的起始密码子AUG[编码甲 和编码链一致（只是将 硫氨酸(Met]开始，相当于 编码链中的T替换为U) 从DNA的编码链的ATG开始 、翻译 肽链氨基端Met-Ser-Asn-Ala羧基端 ②模板链的判断 a链 5 启动子目的基因终止子 3 b链 转录的方向为启动子→终止子，转录沿模板 链的3'端到5'端进行，故目的基因模板链的 3'端与启动子相连，b链为模板链 2.引物的特点及选择 (1)引物是一段短单链核酸，且能与 DNA母链的一段碱基互补配对； (2)引物的5'端可以被修饰，而3'端需 引物的 与DNA模板链严格互补配对，故不可 特点 被修饰。5端常见的修饰：加酶切位 点、加荧光配记、引人突变位点等； (3)PCR过程中，引物一般成对存在且 成对的引物不能碱基互补配对 (1)判断引物的3'端、5′端：引物与 DNA模板链的3'端互补，方向相反； (2)DNA复制从引物的3'端继续向前 进行，图1中甲、乙、丙、丁四个引物的 判断引 扩增方向如该图中箭头所示。 物的方向 细 乙 5'a 3 3 启动子目的基因终止子 b 丙 丁 图1 ○专题22基因工程及生物技术的安全性与伦理问题 续表 (1)若扩增目的基因序列，则应选择图 1中的引物乙、丙； (2)若要检验目的基因是否以正确方 向插入质粒相应位点，应设计一个引 物与目的基因外部序列（即质粒序列） 根据扩 碱基互补配对，另一个引物与目的基 增目的 因内部序列碱基互补配对，如图2所 选择引物 示的引物1、2。 2 5' a 3 启动子目的基因终止子 3 6 图2 3.标记基因的常见类型及相应筛选方法 标记基因 筛选方法 常见类型 基因表达载体上携带的抗生素抗 性基因进入受体细胞并表达后， 标记基因为 可以使受体细胞表现出对相应抗 抗生素的抗 生素的抗性，在受体细胞的培养 性基因 体系中加入致死浓度的相应抗生 素后，存活的便是转化成功的 细胞 基因表达载体上携带某种必需营 养物质的合成基因，而受体细胞 标记基因为 本身不能合成这一营养组分。将 必需营养物 细胞在不含有此营养组分的培养 质合成基因 基中培养，存活的便是转化成功 的细胞 标记基因为 基因表达载体上携带的GFP基 报告基因 因表达的绿色荧光蛋白，在一定 [如绿色荧 条件下可发出绿色荧光。将携带 光蛋白 该标记基因的重组质粒导入细胞 (GFP)基 后，若细胞可发出绿色荧光，则说 因] 明表达载体已成功导入 377