现代生物科技专题一 基因工程

现代生物科技专题一基因工程一．基因工程1、（a）基因工程的诞生（一）基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过，赋予生物以，创造出。

基因工程是在上进行设计和施工的，又叫做。

2、（a）基因工程的原理及技术原理：基因重组技术：（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——（1）来源：主要是从中分离纯化出来的。

（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种的核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开，因此具有性。

（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：和。

2.“分子缝合针”——(1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较：①相同点：都缝合键。

②区别：E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合，但连接平末端的之间的效率较。

(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。

DNA连接酶是连接的末端，形成磷酸二酯键。

3.“分子运输车”——（1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。

②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。

③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

（2）最常用的载体是 ,它是一种裸露的、结构简单的、独立于，并具有的双链DNA分子。

（3）其它载体：(二)基因工程的基本操作程序第一步：1.目的基因是指：。

2.原核基因采取获得，真核基因是。

人工合成目的基因的常用方法有_ 和。

3.PCR技术扩增目的基因（1）原理：（2）过程：第一步：加热至90～95℃；第二步：冷却到55～60℃，；第三步：加热至70～75℃，。

第二步：1.目的：使目的基因在受体细胞中，并且可以，使目的基因能够。

2.组成：＋＋＋（1）启动子：是一段有特殊结构的，位于基因的，是识别和结合的部位，能驱动基因，最终获得所需的。

（2）终止子：也是一段有特殊结构的，位于基因的。

（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中，从而将筛选出来。

常用的标记基因是。

第三步：1.转化的概念：是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。

2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是，其次还有和等。

将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是。

此方法的受体细胞多是。

将目的基因导入微生物细胞：3.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。

第四步：1.首先要检测，方法是采用2.其次还要检测，方法是采用。

3.最后检测，方法是从转基因生物中提取，用相应的进行。

4.有时还需进行的鉴定。

如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。

（三）（b）基因工程的应用1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。

2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。

3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。

（四）（a）蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。

（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）（1）蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质（2）蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代的基因工程。

基本途径：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）以上是蛋白质工程特有的途径；以下按照基因工程的一般步骤进行。

（注意：目的基因只能用人工合成的方法）设计中的困难：如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列二高考真题1(现代生物科技专题，10分)利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。

基因工程的四个基本操作步骤是＿＿＿＿＿＿＿、基因表达载体的构建、＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿。

若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体必须包括：某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿和复制原点等。

将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是＿＿＿＿＿（显微注射法、农杆菌转化法），为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入的受体细胞是＿＿＿＿＿（受精卵、乳腺细胞）。

2.（08广东卷·39）(现代生物科技专题，10分)天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。

研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转人酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。

请回答下列问题：（1）将淀粉酶基因切割下来所用的工具是，用将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，下一步将该DNA分子，以完成工程菌的构建。

（2）若要鉴定淀粉酶基因是否插人酿酒酵母菌，可采用的检测方法是；若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶，可采用检测。

将该工程菌接种在含淀粉的固体平板培养基上，培养一定时间后，加入碘液，工程菌周围出现透明圈，请解释该现象发生的原因。

3.（08天津卷·30）（20分）Ⅰ、（10分）下图为人β-珠蛋白基因与其mRNA杂交的示意图，①～⑦表示基因的不同功能区。

据图回答：⑴上述分子杂交的原理是；细胞中β-珠蛋白基因编码区不能翻译的序列是（填写图中序号）。

⑵细胞中β-珠蛋白基因开始转录时，能识别和结合①中调控序列的酶是。

⑶若一个卵原细胞的一条染色体上，β-珠蛋白基因编码区中一个A替换成T，则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是。

⑷上述突变基因的两个携带者婚配，其后代中含该突变基因的概率是。

4.（08山东卷·35）【生物－现代生物技术专题】为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。

我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。

（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的处，DNA连接酶作用于处。

（填“a”或“b”）（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和法。

（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用技术。

该技术的核心是和。

（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的作探针进行分子杂交检测，又要用方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。

5.（08江苏卷·32）（8分）将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。

以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表。

请根据以上图表回答下列问题。

（1）在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是——。

（2）PCR过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。

表1根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对与模板结合示意图。

请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？——。

（3）图1步骤3所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？——（4）为将外源基因转入马铃薯，图1步骤6转基因所用的细菌B通常为——。

（5）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。

①采用EcoRI和PstI酶切，得到——种DNA片断。

②采用EcoRI和SmaI酶切，得到——种DNA片段。

6.（08重庆卷·31）（21分）2007年我国科学家率先完成了家蚕基因组精细图谱的绘制，将13000多个基因定位于家蚕染色体DNA上．请回答以下有关家蚕遗传变异的问题：（l）在家蚕的基因工程实验中，分离基因的做法包括用对DNA进行切割然后将DNA片段与结合成重组DNA，再将重组DNA转入大肠杆菌进行扩增等．(2）家蚕的体细胞共有56条染色体，对家蚕基因组进行分析（参照人类基因组计划要求），应测定家蚕条双链DNA分子的核苷酸序列．(3）决定家蚕丝心蛋白H链的基因编码区有16000个碱基对，其中有1000个碱基对的序列不编码蛋白质，该序列叫；剩下的序列最多能编码个氨基酸（不考虑终止密码子），该序列叫．(4）为了提高蚕丝的产量和品质，可以通过家蚕遗传物质改变引起变异和进一步的选育来完成．这些变异的来源有：．（5）在家蚕遗传中，黑色（B)与淡赤色（b）是有关蚁蚕（刚孵化的蚕）体色的相对性状，黄茧(D）与白茧（d）是有关茧色的相对性状，假设这两对性状自由组合，杂交后得到组合一组合二组合三②让组合一杂交子代中的黑蚁白茧类型自由交配，其后代中黑蚁白茧的概率是．7.（9分）降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症等。

人的降钙素活性很低，半衰期较短。

某科学机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素，从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条72个碱基的DNA单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段，再利用Klenow酶补平，获得双链DNA，过程如下图。

在此过程中发现，合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象。

分析回答下列问题：（1）Klenow酶是一种_____ 酶，合成的双链DNA有____ 个碱基对。

（2）获得的双链DNA经Eco RⅠ（识别序列和切割位点-G↓AATTC-）和BamHⅠ（识别序列和切割位点-G↓GATCC-）双酶切后插入到大肠杆菌质粒中，筛选含重组质粒的大肠杆菌并进行DNA测序验证。

①大肠杆菌是理想的受体细胞，这是因为它______________。

②设计EcoRⅠ和BamHⅠ双酶切的目的是________ 。

③要进行重组质粒的鉴定和选择，需要大肠杆菌质粒中含有_______。

（3）经DNA测序表明，最初获得的多个重组质粒，均未发现完全正确的基因序列，最可能的原因是______ _。

（4）上述制备该新型降钙素，运用的现代生物工程技术是__________。