知識點86 重組DNA技術(shù)的基本工具
2.基因工程的基本工具
3.與DNA有關(guān)的幾種酶的比較
1.原核生物中存在限制酶的意義是什么？
提示 原核生物中限制酶的作用是切割外源DNA以保證自身安全，防止外來DNA的入侵。
2.原核生物中限制酶為什么不切割自身的DNA?
提示 原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已被修飾等。
3.基因工程中的載體與細(xì)胞膜上的載體相同嗎？
提示 不同?；蚬こ讨械妮d體通常是DNA，主要是攜帶外源基因進(jìn)入受體細(xì)胞并在受體細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制，或整合到受體DNA上，隨受體DNA進(jìn)行同步復(fù)制；細(xì)胞膜上的載體一般為蛋白質(zhì)，主要是運(yùn)載要進(jìn)入細(xì)胞的特定物質(zhì)。
4.天然質(zhì)粒一般不能直接用作基因工程載體的原因是什么？
提示 只有具有能自我復(fù)制、有一個或多個限制酶切割位點、有標(biāo)記基因及對受體細(xì)胞無害等特點的質(zhì)粒才可以直接用作基因工程的載體。實際上天然質(zhì)粒一般不完全具備上述條件，其往往需要進(jìn)行人工改造后才能用于基因工程操作。
1.[鏈接人教版選必3 P70從社會中來]我國華南農(nóng)業(yè)大學(xué)科研人員利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將抗環(huán)斑病毒基因?qū)敕竟?，培育出轉(zhuǎn)基因抗病番木瓜。下列敘述錯誤的是( )
2.[鏈接人教版選必3 P71圖3-3]如表列舉了幾種限制酶的識別序列及其切割位點（箭頭表示相關(guān)酶的切割位點），如圖是酶切后產(chǎn)生的幾種末端。下列說法正確的是( )
磷酸和脫氧核糖交替排列在外側(cè)
（2）將人的胰島素基因?qū)胭|(zhì)粒構(gòu)建基因表達(dá)載體時，所需的酶是______________________________；基因表達(dá)載體應(yīng)具備的基本條件有________________________________________________（答2點）。
能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因、具有啟動子和終止子等
用于鑒定目的基因（或重組質(zhì)粒）是否導(dǎo)入受體細(xì)胞
知識點87 基因工程的基本操作程序及應(yīng)用
1.基因工程的操作程序
2.利用PCR獲取和擴(kuò)增目的基因
PCR與體內(nèi)DNA復(fù)制的異同
1.構(gòu)建基因表達(dá)載體時，為什么一般選用兩種限制酶切割目的基因和載體？
提示 因為用不同的限制酶分別處理目的基因和載體時，可以使目的基因兩側(cè)和載體上各自具有兩個不同的黏性末端，防止目的基因或載體發(fā)生自身環(huán)化。
2.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中的“轉(zhuǎn)化”與肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗中的“轉(zhuǎn)化”的原理是否相同？
提示 相同，都是基因重組。
3.在構(gòu)建質(zhì)粒載體時，目的基因的序列中能否含有用到的限制酶的識別序列，為什么？
提示 不能，因為目的基因的序列中若含有用到的限制酶的識別序列，目的基因可能會被切斷。
5.復(fù)性時，引物與DNA模板的結(jié)合是隨機(jī)的，但兩條解開的DNA模板鏈結(jié)合的概率較低，其原因是什么？
提示 ①模板鏈一般較長，比引物復(fù)雜得多，重新結(jié)合的概率低；②加入引物的量足夠多，而模板鏈較少，故引物和模板鏈結(jié)合的機(jī)會遠(yuǎn)大于模板鏈間的。
變式1 目的基因的篩選與獲取
1.[鏈接人教版選必3 P77正文]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，獲取目的基因的方法也越來越多，下列不屬于獲取目的基因的方法是( )
變式2 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞
2.[鏈接人教版選必3 P81正文、資料卡，P82正文]轉(zhuǎn)化是指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。下列有關(guān)說法錯誤的是( )
歸納總結(jié)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞時，根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣。①將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；②將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞最有效的方法：顯微注射法；③將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞的方法：感受態(tài)細(xì)胞法。
3.[鏈接人教版選必3 P81正文]我國科學(xué)家在進(jìn)行抗蟲棉的培育過程中獨(dú)創(chuàng)了花粉管通道法，該方法有多種操作方式。如圖表示用花粉管通道法將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞的流程。下列相關(guān)說法正確的是( )
變式3 基因工程的應(yīng)用
5.[鏈接人教版選必3 P76、P82正文，P83到社會中去]我國是棉花的生產(chǎn)和消費(fèi)大國。棉花在種植過程中，常常會受到一些害蟲的侵襲，其中以棉鈴蟲最為常見。大量施用農(nóng)藥殺蟲不僅會提高生產(chǎn)成本，還可能造成農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境污染。要是能培育出自身就能抵抗蟲害的棉花新品種，這一問題就會迎刃而解，我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。下列關(guān)于培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的敘述正確的是( )
（1）與圖甲中啟動子結(jié)合的酶是____________。除圖甲中標(biāo)出的結(jié)構(gòu)外，
作為載體，質(zhì)粒還需具備的結(jié)構(gòu)有____________________（答出2個結(jié)構(gòu)即可）。
（1）獲得轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草新品種過程中利用的生物技術(shù)有___________________________________________________（答出2項）等。
（3）培育轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草新品種的核心工作是圖中過程____（填序號）。過程②③采用的方法是______________。
【解題思路】基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，即圖中過程①。過程②③采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。
（4）過程⑤需要用到____________________等植物激素，在誘導(dǎo)愈傷組織分化成幼苗的過程中，這兩種植物激素的比例會發(fā)生變化，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
誘導(dǎo)愈傷組織分化成幼苗的過程中，需要誘導(dǎo)生成根、芽等不同組織，而當(dāng)生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值大于1時有利于根的分化，當(dāng)生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值小于1時有利于芽的分化
【解題思路】過程⑤是再分化，需要用到生長素、細(xì)胞分裂素等。在誘導(dǎo)愈傷組織分化成幼苗的過程中，這兩種植物激素的比例會發(fā)生變化，這是因為誘導(dǎo)愈傷組織分化成幼苗的過程中，需要誘導(dǎo)生成根、芽等不同組織，而當(dāng)生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值大于1時有利于根的分化，當(dāng)生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值小于1時有利于芽的分化。
教材實驗12 DNA的粗提取與鑒定、DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定
1.DNA的粗提取與鑒定
2.DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定
1.能否選擇哺乳動物的成熟紅細(xì)胞作為DNA粗提取的實驗材料，為什么？
提示 不能。因為哺乳動物成熟的紅細(xì)胞中沒有細(xì)胞核和線粒體等，不含DNA。
2.DNA的粗提取實驗中，過濾時能否用濾紙代替紗布？
提示 不可以，因為DNA會被吸附到濾紙上而大量損失，影響最終提取的DNA量。
變式1 DNA的粗提取與鑒定
變式2 DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定
知識點88 蛋白質(zhì)工程及生物技術(shù)的安全性和倫理問題
3.蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較
1.用基因工程改造后的大腸桿菌生產(chǎn)的干擾素和人體產(chǎn)生的干擾素完全相同嗎？是否可以用改造后的酵母菌代替改造后的大腸桿菌呢？
提示 不完全相同。因為干擾素的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，而大腸桿菌是原核生物，沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等細(xì)胞器，不能對翻譯出來的多肽鏈進(jìn)行加工（大腸桿菌產(chǎn)生的干擾素經(jīng)后續(xù)加工后，與人體產(chǎn)生的干擾素具有同樣的效果）。是。酵母菌是真核生物，理論上可以產(chǎn)生與人體相同的干擾素。
2.已知基因工程可以改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，據(jù)此能否設(shè)計一個解決乳糖不耐受的方案？
提示 將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M→乳糖酶→乳糖分解→乳汁中的乳糖含量大大降低，其他營養(yǎng)成分不受影響，乳汁品質(zhì)改善。
3.某些轉(zhuǎn)基因藥物只在雌性動物的乳腺細(xì)胞表達(dá)的原因是什么？
提示 將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動子等調(diào)控元件重組在一起，通過顯微注射的方法導(dǎo)入哺乳動物的受精卵中，讓藥用蛋白基因只在乳腺細(xì)胞中選擇性表達(dá)。
4.為什么蛋白質(zhì)工程的操作對象是基因而不是蛋白質(zhì)？
提示 因為任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，基因是遺傳信息結(jié)構(gòu)與功能的基本單位，改造了基因就可以通過基因的信息傳遞進(jìn)而改造蛋白質(zhì)。如果直接對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，即使改造成功，被改造的蛋白質(zhì)也無法遺傳。
變式1 生物技術(shù)的安全性和倫理問題
1.[鏈接浙科版選必3 P145正文，P146正文、活動，2023浙江卷·1月]以哺乳動物為研究對象的生物技術(shù)已獲得了長足的進(jìn)步。對生物技術(shù)應(yīng)用于人類，在安全與倫理方面有不同的觀點，下列敘述正確的是( )
A.試管嬰兒技術(shù)應(yīng)全面禁止B.治療性克隆不需要監(jiān)控和審查C.生殖性克隆不存在倫理道德方面的風(fēng)險D.我國不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗
【解析】試管嬰兒屬于有性生殖，合理范圍內(nèi)，試管嬰兒技術(shù)是可以使用的，A錯誤；治療性克隆要在嚴(yán)格監(jiān)管下進(jìn)行，B錯誤；生殖性克隆會引起嚴(yán)重的道德、倫理、社會和法律問題，C錯誤。
2.[鏈接人教版選必3 P94正文、圖3-17，2022湖南卷]水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu)，提高其抗凝血活性。回答下列問題:
密碼子具有簡并性（一種氨基酸對應(yīng)多個密碼子）
化學(xué)方法合成
（3）將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性，結(jié)果如圖所示。推測兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的______（填“種類”或“含量”）有關(guān)，其活性不同的原因是____________________________________________________。
不同肽鏈的氨基酸數(shù)目、排列順序不同導(dǎo)致功能出現(xiàn)差異
【解題思路】由題圖可知，將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解
后，水解產(chǎn)物中的肽含量差別不大，但抗凝血活性差別較大，推測兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類有關(guān)。不同肽的功能不同主要與氨基酸的數(shù)目、排列順序不同有關(guān)。
（4）若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異，簡要寫出實驗設(shè)計思路：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
取四支試管，分別加入等量的生理鹽水、蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素，再向四支試管中各加入等量的新鮮血液，觀察四支試管中血液的凝血情況
長句訓(xùn)練7 生物技術(shù)與工程中的目的、原因及操作分析
1.[鏈接人教版選必3 P18正文，選自2022河北卷]枯草芽孢桿菌為好氧微生物，液體培養(yǎng)時應(yīng)采用__________（填“靜置”或“搖床振蕩”）培養(yǎng)。培養(yǎng)過程中抽樣檢測活菌數(shù)量時，應(yīng)采用________________（填“稀釋涂布平板法”或“顯微鏡直接計數(shù)法”）,其原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
用稀釋涂布平板法計數(shù)時，在培養(yǎng)基上看到的每一個菌落都來自樣品稀釋液中的一個活菌，而用顯微鏡直接計數(shù)法計數(shù)時，統(tǒng)計結(jié)果一般是死菌數(shù)和活菌數(shù)的總和
長句攻略本章中此類題目常圍繞某一技術(shù)或工程進(jìn)行考查，掌握相關(guān)原理是解決問題的關(guān)鍵。此外，在解決基因工程相關(guān)問題時，注意融合分子生物學(xué)思維來分析作答。
易錯辨析統(tǒng)計菌落數(shù)目的方法①顯微鏡直接計數(shù)法原理：利用血細(xì)胞計數(shù)板在顯微鏡下計算一定容積的樣品中微生物的數(shù)量。②間接計數(shù)法（活菌計數(shù)法）原理：當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時，培養(yǎng)基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)，就能推測出樣品中大約含有多少活菌。
2.[鏈接人教版選必3 P44正文，選自2021湖南卷]在無菌、無毒等適宜環(huán)境中進(jìn)行動物A成纖維細(xì)胞的原代和傳代培養(yǎng)時，需要定期更換培養(yǎng)液，目的是__________________________________________________________________________。
可以清除代謝產(chǎn)物，防止代謝產(chǎn)物累積對細(xì)胞自身造成傷害;給細(xì)胞提供足夠的營養(yǎng)
3.[鏈接人教版選必3 P52正文，選自2021湖南卷]與胚胎細(xì)胞核移植技術(shù)相比，體細(xì)胞核移植技術(shù)的成功率更低，原因是______________________________________________________________________________________。
動物體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)其全能性困難（或動物胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)其全能性容易）
作為標(biāo)記基因，篩選含有目的基因的受體細(xì)胞
終止轉(zhuǎn)錄，使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停下來
6.[鏈接人教版選必3 P81資料卡，選自2022河北卷]利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法時，必須將目的基因插入到質(zhì)粒的_________上，此方法的不足之處是__________________________________________________________________。
農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法適用于雙子葉植物和裸子植物，不適用于大多數(shù)單子葉植物
【解題思路】纖維素的分解需要纖維素酶的催化。
（2）采用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌，可以用淋洗液為原料制備培養(yǎng)基，培養(yǎng)基中還需要加入氮源等營養(yǎng)成分，氮源的主要作用是____________________________ （答出1點即可）。通常，可采用高壓蒸汽滅菌法對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌。在使用該方法時，為了達(dá)到良好的滅菌效果，需要注意的事項有______________________________________________________________________（答出2點即可）。
為酵母菌蛋白質(zhì)合成提供原料
把滅菌鍋內(nèi)原有的冷空氣排除;滅菌時要在一定的溫度和壓力下維持一定的時間
【解題思路】氮源主要用于菌體細(xì)胞中蛋白質(zhì)、核酸等含氮物質(zhì)的合成。采用高壓蒸汽滅菌法進(jìn)行滅菌時需要注意的事項有：①待滅菌的物品不要裝得太擠，以免妨礙蒸汽流通而影響滅菌效果；②錐形瓶與試管口不要與桶壁接觸，以免冷凝水淋濕包裹瓶口的紙而透入棉塞；③擰緊固定蓋子的螺栓，注意要同時旋緊相對的兩個螺栓，使螺栓松緊一致，不漏氣；④充分排除鍋內(nèi)的冷空氣；⑤滅菌時要在一定的溫度和壓力下維持一定的時間。
（3）將酵母菌接種到滅菌后的培養(yǎng)基中，擰緊瓶蓋，置于適宜溫度下培養(yǎng)、發(fā)酵。擰緊瓶蓋的主要目的是___________________________________________。但是在酵母菌發(fā)酵過程中，還需適時擰松瓶蓋，原因是____________________________________________________________________。發(fā)酵液中的乙醇可用__________溶液檢測。
為酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乙醇創(chuàng)造無氧條件

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