第 24 章 基因工程
考题
重组 技术的基本
DNA 山东 湖南 广东 重庆 福建 一
工具和 的粗提取 (2024 ,13)(2024 ,5)(2023 ,11)(2023 ,12)[2022 ,24( )]
DNA
河北 黑 吉 辽 贵州 山东 河北 福
与电泳 (2024 ,13)(2024 、 、 ,7)(2024 ,21)(2024 ,5)(2023 ,22)(2023
PCR 建 山东 辽宁
,4)(2023 ,25)(2022 ,12)
新课标 安徽 黑 吉 辽 全国甲 湖南
基因工程和蛋白质工程 (2024 ,35)(2024 ,20)(2024 、 、 ,25)(2024 ,38)(2024 ,21)
辽宁 辽宁 湖北 北京
(2023 ,8)(2023 ,25)(2022 ,24)(2020 ,17)
5
考查内容与题型 主要集中在基因工程基本操作程序中目的基因的获取 及基因表达载体的构建等内容
(1) : (PCR)
上 选择题与非选择题都有出现 但以非选择题的考查形式为主
; , 。
命题特点与难度 试题常以新品种的培育 药品等物质生产的基因工程应用情境为信息载体 旨在考查考生归
(2) : 、 ,
纳与概括 分析与推理等科学思维 实验分析和实验设计等科学探究能力及由药品等的生产所激发的社会责任 试
、 , ;
题一般难度偏大
。
新风向 过程中引物的选择 如 黑 吉 辽 山东 琼脂糖凝胶电泳 如 黑 吉 辽
(3) :PCR , (2024 、 、 ,25)(2023 ,25); , (2024 、 、 ,7)
河北 考查基因工程的新技术 如 新课标 利用了 基因组编辑技术
(2023 ,22); , (2024 ,35) CRISPR/Cas9 。
第 1 节 重组 DNA 技术的基本工具和 DNA 的粗提取
一、重组 DNA技术的基本工具
来源 主要是原核生物
具体作用 识别并切割双链 分子的特定核苷酸序列
DNA
“分子手 作用化学键 磷酸二酯键
术刀”———
限制酶切割 分子产生的末端通常有两种形式 如图所示
限制性内 作 DNA ( ):
切核酸酶 用
(限制酶) 作用结果
作用 将双链 片段 缝合 起来 恢复被限制酶切开的磷酸二酯键
DNA “ ” ,
“分子缝
Ec.oli 来自大肠杆菌 可高效连接具有互补黏性末端的 片段 连接具有平末端的
合针”——— DNA , DNA ,
连接酶 片段的效率远远低于 连接酶
分
DNA T4DNA
DNA
类
连接酶
T4DNA 来自 噬菌体 能连接互补的黏性末端和平末端
连接酶 T4 ,
第 24章 基因工程 199续表
作用 将外源 片段 目的基因 导入受体细胞
“分子运输 DNA ( )
裸露的 不与组蛋白结合 结构简单 独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核
车”——— 质粒 定义 ( )、 、 DNA
之外 并具有自我复制能力的环状双链 分子
基因进入 种 最 , DNA
( 结构 具有复制原点 在细胞中能够自我复制 标记基因 便于重组 分子的筛选 一
受体细胞 类 常用 ( )、 ( DNA )、
) 特点 个至多个限制酶切割位点 供目的基因插入
的载体 ( )
其他载体 噬菌体 动植物病毒等
、
教材深挖 同尾酶 易混易错 与 相关的酶的比较
DNA
【链接高考】( 贵州, )使用不同的限制酶也能
2024 13 酶种类 作用部位 底物 产物 作用过程
产生相同的黏性末端。 ( )
限制酶 片段
【溯源教材】选必 — “练习与应用”
DNA DNA 基因表达载
3P74 75
同尾酶是指识别 分子中不同核苷酸序列,
DNA DNA DNA 体的构建
但能切割产生相同末端的限制酶,如图: 连接酶 片段 DNA
核糖
RNA 合成
聚合酶 磷酸二 核苷酸 RNA RNA
逆转 酯键 脱氧
逆转录
录酶 核苷酸 DNA
酶 脱氧核苷酸 水解
DNA DNA DNA
脱氧
DNA 复制
由同尾酶切割 分子产生的黏性末端,能通 聚合酶 核苷酸 DNA DNA
DNA
过碱基互补配对彼此连接,可用于基因表达载体的构
双链 的两
解旋酶 氢键 DNA 复制
建。同尾酶使构建载体时,切割位点的选择范围扩大。
条单链 DNA
DNA
【答案】
√ 注: 聚合酶也能作用于 双链的氢键使其解旋。
RNA DNA
200 5年高考 3年模拟 A版 生物学
二、DNA的粗提取
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 与蛋白质
实验 (1)DNA , , , DNA ;
在不同浓度的 溶液中溶解度不同 它能溶于 的 溶液
原理 (2)DNA NaCl , 2mol/L NaCl ;
沸水浴
二苯胺试剂 蓝色
(3)DNA+ →
-. / 3H"9U-U-IUN--."U-.
K$" $ 3U-."D$& U 04I ,-."
+ B .0USNJO.NJO U #"
实验
#"0/+M+/+F1#"UL4_NJOU*() !
步骤 %/" UB''U*$3 L+!<#" .0USNJO
+ .NJOU#"U0+!"' 1 +%/" >
%/" ''!"'*NPM-+/B$M#"#?U& 86AU# 4!!&NJOU
+G >M7 %/"#" :7
过滤时应选用纱布而不是滤纸 如果用滤纸 可能会把 分子吸附在滤纸上
注意 (1) , , DNA 。
低温操作能防止 酶降解
事项 (2) DNA DNA。
粗提取的 中可能含有核蛋白 多糖等杂质
(3) DNA 、
知识拓展
本实验的研磨液中含 (可使蛋白质变性与 分离)、 (为 酶抑制剂,可防止细胞破碎后
SDS DNA EDTA DNA DNA
酶降解 )、 (提供缓冲体系,使 呈稳定状态)。实验中若遇到实验试剂缺乏的情况,可以用家用洗洁精
DNA Tris DNA
(含 )或质量分数为 的洗衣粉水溶液(含有蛋白酶和表面活性剂,可用温水溶解洗衣粉)替代研磨液,也能达
SDS 10%
到裂解细胞膜、让蛋白质变性的目的。
学生用书 P177
真题选改判 菌体中分离出来的 称为 连接
, DNA
1( 山东, ) 的粗提取与鉴定 实验 鉴 酶 这两类酶都能将双链 片段 缝合 起
.2024 13 “DNA ” , , DNA “ ”
定过程中 双螺旋结构不发生改变 来 恢复被限制酶切开的 键 但
DNA 。( ) , ,
1答案 连接酶连接具有平末端的
. ✕ DNA DNA
2( 安徽, ) 粗提取与鉴定 实验中 片段的效率要远远低于 连接
.2024 14 “DNA ” , DNA
如果将研磨液更换为蒸馏水 提取的效 酶 (选必 )( 新课标,)( 重庆, )
,DNA 。 3P72 2023 6 2023 12
率会降低 6答案 E.coli 磷酸二酯 E.coli
。 ( ) . T4
2答案
. √ T4
3( 福建,) 的粗提取与鉴定 实验 7 粗提取实验中涉及的主要试剂及作用
.2023 4 “DNA ” .DNA :
中 将白色丝状物直接加入二苯胺试剂中并 主要试剂 作用
,
进行沸水浴 用于鉴定 溶解蛋白质
, DNA。 ( ) 体积分数为 的冷酒精溶液 ,
95% 提取
3答案 DNA
. ✕ 的 溶液
4( 山东, )关于 的粗提取与鉴定 2mol/L NaCl
.2022 13 “DNA ” 二苯胺试剂 鉴定
实验中 过滤液沉淀过程在 冰箱中进行 DNA
, 4℃ (选必 — )( 黑、吉、辽, )( 安
是为了防止 降解 3P74 75 2024 25 2024
DNA 。 ( ) 徽, )( 山东, )( 福建,)( 山
4答案 14 2024 13 2023 4 2022
. √ 东, )
5( 山东, )在 的粗提取与鉴定 实验中 13
.2022 13 “DNA ” , 7答案 溶解
离心研磨液是为了加速 的沉淀 . DNA
DNA 。 ( ) 8 的鉴定 在 条件下 遇二
5答案 .DNA : ,DNA
. ✕ 苯胺试剂呈现 色(选必 — )
3P74 75
从真题到教材
( 安徽, )( 山东, )( 广东, )
2024 14 2024 13 2023 11
6在基因工程操作中 连接酶主要有两 ( 福建,)( 山东, )
. ,DNA 2023 4 2022 13 。
类 一类是从大肠杆菌中分离得到的 称为 8答案 沸水浴 蓝
, , .
连接酶 另一类是从 噬
DNA ; T4
第 24章 基因工程 201
第 2 节 PCR 与电泳
一、PCR技术
原理 半保留复制和 的热变性
DNA DNA
模板 一般为含目的基因的双链 片段 或含目的基因的基因组
DNA ( DNA)
原料 四种游离的脱氧核苷酸或脱氧核苷三磷酸
(dNTP)
PCR 一般为根据目的基因两端序列设计的能与之互补配对的短单链核酸片段 一般需要选择 种引
引物 ( 2
的条件 物分别扩增两条模板链
)
酶 耐高温的 聚合酶 如Taq 聚合酶
DNA ( DNA )
缓冲液 需含有 以激活 聚合酶
2+
Mg , DNA续表
PCR的
步骤和
结果
二、琼脂糖凝胶电泳
电泳的 分子具有可解离的基团 在一定的 下 这些基团可以带上正电荷或负电荷 在电场的作用下 这
DNA , pH , 。 ,
定义 些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动
检测 在凝胶中 分子的迁移速率与凝胶的浓度 分子的大小和构象等有关 凝胶中的 分子通
DNA 、DNA 。 DNA
原理 过染色 可以在波长为 的紫外灯下被检测出来
, 300nm
电泳
结果
示意图
常规
(
结果
)
电泳
结果及
以泳道 为参考系可推知其他泳道 片段的大小范围 如泳道 中的
初步 根据条带 (1) 1 DNA , 4 DNA
片段在
分析 位置判断 3000bp~5000bp。
当 构象相同 电泳条件基本一致时 相对分子质量大的 分子迁移速率
分子 (2) DNA 、 , DNA
DNA 较小 距点样孔较近 相对分子质量小的 分子迁移速率较大 距点样孔较远 故
结果 大小 , ; DNA , ;
泳道 的片段 的相对分子质量 片段 的相对分子质量
初步 3 ① > ②
分析
根据电泳 泳道 和泳道 为同一个质粒经不同限制酶处理得到的结果 泳道 只有 条条
2 3 。 2 1
条带判断 带 说明质粒含 个或 个相应限制酶切割位点 泳道 含 条条带 说明质粒含
, 0 1 。 3 2 , 2
限制酶酶 个相应限制酶切割位点 假设泳道 中 分子为 则泳道 中 分
。 2 DNA 4800bp, 3 DNA
切位点数量 子的大小分别为 片段 和 片段
3000bp( ①) 1800bp( ②)
学生用书 P178
真题选改判 3( 黑、吉、辽,)采用琼脂糖凝胶电泳鉴定
.2024 7
1( 河北, )利用添加核酸染料的凝胶对 产物的实验中 琼脂糖凝胶浓度的选择
.2024 13 PCR ,
产 物 进 行 电 泳 后 在 紫 外 灯 下 观 察 需考虑待分离 片段的大小
PCR , DNA 。 ( )
结果 3答案
。 ( ) . √
1答案 4( 广东,) 聚合酶的发现促进了
. √ .2024 4RNA PCR
2( 湖南, )电泳时 产物的片段越小 技术的发明
.2024 15 PCR , 。 ( )
迁移速率越慢 4答案
。 ( ) . ✕
2答案 5( 辽宁, )采用 方法进行目的基因
. ✕ .2022 12 PCR
202 5年高考 3年模拟 A版 生物学
扩增 延伸过程无需引物参与即可完成半保 用是
,
留复制 (选必 — 、 )( 河北, )
。 ( ) 3P77 78P84 2024 13
5答案 ( 辽宁, )
. ✕ 2022 12 。
从真题到教材
6答案 种脱氧核苷酸 加热 耐高温的
. 4
聚合酶 Taq 聚合酶 使
6利用 获取目的基因 需要 DNA ( DNA ) DNA
. PCR :
聚合酶能够从引物的 端开始连接脱氧核
作为原料 通过 方式打开 3'
, DNA
苷酸
双链 利用 催化合成
,
子链 同时要加入一对引物 引物的作
DNA , ,
第 24章 基因工程 203
学生用书 P179
考法 PCR 引物的特点与选择
是一段短单链核酸 且能与 母链的一段碱基序列互补配对
(1) , DNA ;
引物的 一般 端需与 模板链严格互补配对 不可被修饰 引物的 端可以被修饰 端常见的修饰有
(2) 3' DNA , ; 5' ,5'
特点 加酶切位点 加荧光标记 引入突变位点等
、 、 ;
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
(3)PCR ,
B *
判断引物的 端 端 引物与 模板链的 端互补 方向相反
判断引物 (1) 3' 、5' : DNA 3' , ; ,+ 3
复制 子链沿引物从 延伸
的方向 (2)DNA : 5'→3' ; C
由此可知 甲 乙 丙 丁四个引物的扩增方向如图 所示
(3) , 、 、 、 1 。 图
1
若扩增目的基因序列 则应选择图 中的引物乙 丙 B
根据扩增 (1) , 1 、 ; ,+ 3
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
目的选择 (2) , C
引物与目的基因外部序列 即质粒序列 碱基互补配对 另一个引物与目
引物 ( ) , 图
的基因内部序列碱基互补配对 如图 所示的引物 2
, 2 1、2。
典例 ( 山东, 节选)科研人员构建了可表 答案 聚合酶 标记基因 复制原点
2023 25 (1)RNA 、
达 融合蛋白的重组质粒并进行了检测 该 或限制性酶切位点 和 或 和
J-V5 , ( ) (2)F2 R1( “F1
质粒的部分结构如图甲所示 其中V5编码序
。 R2”)
列表达标签短肽 变式 同考法不同考查角度 引物的延伸方向未
V5。
知、引物的修饰 ( 届河北沧州阶段考, 节
2025 22
选)苹果生长过程中易受真菌感染 科研人员将
,
在其他植物中发现的BG2基因转入苹果中 该
,
基因控制合成的 葡聚糖酶可降解许多病
图甲 β-1,3-
原真菌的细胞壁 从而抑制真菌的生长与繁殖
与图甲中启动子结合的酶是 除
, 。
(1) 。
请回答下列问题
图甲中标出的结构外 作为载体 质粒还需具备 :
, ,
利用 技术克隆BG2基因时 应选择图
的结构有 答出 个结 (1) PCR ,
( 2
中的引物 填序号 引物的作用是
构即可 1 ( ),
)。
构建重组质粒后 为了确定J基因连接到质
(2) ,
粒中且插入方向正确 需进行 检测 若仅 。
, PCR ,
用一对引物 应选择图甲中的引物
, 。
子的作用是 增强
:① ,②
转录活性
。
图
1
如图 为构建含BG2基因重组质粒的过程
(2) 2 。
研究人员用Xba 和Not 切割质粒 用Not
Ⅰ Ⅰ , Ⅰ
和Spe 切割目的基因后 二者可连接在一起
Ⅰ ,
构成重组质粒 原因是
,
图
若BG2基因两端没有Not 2
。 Ⅰ 答案 和 使 聚合酶能够从引物
识别序列 时可在引物 填序号 (1)2 3 DNA
,PCR ( )
的 端开始连接脱氧核苷酸 酶切后产生
的 填 或 端加上Not 识别 3' (2)
( “3'” “5'”) Ⅰ 的黏性末端相同 驱动基因的转录 或
序列 图 中增强子是一段能使基因转录频率 2 5' (
。 2 聚合酶识别和结合位点
明显增加的 序列 其参与构成的复合启动 RNA )
DNA ,
204 5年高考 3年模拟 A版 生物学
第 3 节 基因工程和蛋白质工程
一、基因工程的基本操作程序
1.目的基因的筛选与获取
用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因 主要是指编码蛋白质的基因 也
目的基因 , (
可能是基因调控序列等
)
较为有效的筛选方法 从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选
目的基因的获取方法 人工合成法 基因文库法等
PCR、 、
2.基因表达载体的构建(基因工程的核心步骤)
让目的基因在受体细胞中稳定存在 并且遗传给下一代
构建目的 (1) , ;
使目的基因能够表达和发挥作用
(2)
基因表达
载体的
组成型启动子 在多数或全部组织中保持持续的驱动转录活性
组成
启动子的 诱导型启动子 受外界化学或物理信号调控驱动下游基因转录 如乳糖操纵子
,
分类
具有组织特异性 在特定的组织或器官中驱动下游基因转录 或者发育时
特异型启动子 ( )
期特异性 在特定发育时期驱动下游基因转录 如水稻胚乳细胞启动子
( ),续表
构建基因
表达载体
过程
示意图
易混易错 启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比
启动子 终止子 起始密码子 终止密码子
位置
DNA DNA mRNA mRNA
聚合酶识别和结合 翻译的起始信号(编码氨 翻译的结束信号(一般不编码氨
作用 RNA 使转录停止
的部位,驱动基因的转录 基酸:甲硫氨酸) 基酸)
知识拓展 标记基因的常见类型及相应筛选方法
标记基因常见类型 筛选方法
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,可以使受体细胞表现出对相
标记基因为抗生素
应抗生素的抗性,在受体细胞的培养体系中加入致死浓度的相应抗生素后,存活的便是转化成
的抗性基因
功的细胞
标记基因为必需营 基因表达载体上携带某种必需营养物质的合成基因,而受体细胞本身不能合成这一营养组分。
养物质合成基因 将细胞在不含有此营养组分的培养基中培养,存活的便是转化成功的细胞
标记基因为报告基
基因表达载体上携带的GFP基因表达的绿色荧光蛋白,在一定条件下可发出绿色荧光。将携
因[如绿色荧光蛋
带该标记基因的重组质粒导入细胞后,若细胞可发出绿色荧光,则说明转化成功
白(GFP)基因]
3.将目的基因导入受体细胞
我国科学家独创 可以用微量注射器将含目的基因的 溶液直接注入子
花粉管 。 DNA
房中 也可以在植物受粉后的一定时间内 剪去柱头 将 溶液滴加在花
通道法 。 , , DNA
柱切面上 使目的基因借助花粉管通道进入胚囊
,
植物细胞 农杆菌细胞内含 质粒 当农杆菌侵染植物细胞后 能将 质粒上的
Ti 。 , Ti
受体细胞 可转移的 转移到被侵染的细胞 并将其整合到该细胞的染色
农杆菌 T-DNA( DNA) ,
的种类及 体 上 将目的基因插入 质粒的 中 不会因目的基因
转化法 DNA 。 Ti T-DNA (T-DNA
方法 的插入而丧失转移功能 通过农杆菌的转化作用 就可以使目的基因进入植
), ,
物细胞
动物细胞 显微注射法 利用显微注射将目的基因注入动物的受精卵中
微生物 先用 处理大肠杆菌细胞 使细胞处于一种能吸收周围环境中 分子
2+
处理法 Ca , DNA
2+
细胞 Ca 的生理状态 然后再将重组的基因表达载体导入其中
,
第 24章 基因工程 2054.目的基因的检测与鉴定
操作方法 设计目的基因特异性引物 提取受体细胞内的基因组 进行
检测目的 : , DNA
PCR 扩增 如果能够扩增出目的基因片段 说明该基因已经导入受体细胞
基因是否 PCR , ,
操作方法 把目的基因片段用放射性同位素 生物素或荧光进行标记 与受
导入受体
: 、 ,
DNA 体细胞的基因组 进行杂交 如果目的基因已经导入受体细胞 那么标
细胞
分子杂交 DNA , ,
分子水平 记的基因片段就会与其结合 通过特殊的仪器就能够检测出来
,
的检测 逆转录 操作方法 提取受体细胞内的总 进行逆转录 得到 以获得的
检测目的 -PCR : RNA , cDNA,
为模板 设计目的基因特异性引物进行
基因是否 (RT-PCR) cDNA , PCR
核酸分子 操作方法 从待测转基因生物细胞中提取 分子 用已标记的目的基
转录 : mRNA ,
杂交 因片段作为探针与 杂交
mRNA
检测目的基 抗原 抗体 操作方法 从受体细胞中提取蛋白质后 进行电泳分离 然后利用目的蛋白
— : , ,
因是否翻译 杂交 的抗体进行检测
个体生物
检测目标性状的有无等 如通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来确定抗虫基因是否赋予了棉花抗虫特
学水平的 ,
性以及抗性的程度
鉴定
教材深挖 农杆菌转化法
【链接高考】1[ 河北, ()]利用 方法将r2HN基因导入水稻愈伤组织。为检测r2HN表达情况,
.2024 222
可通过 技术检测 ,通过 技术检测是否翻译出 蛋白。
PCR r2HN
2[ 海南, ()]农杆菌侵染植物细胞时,可将外源基因递送到植物细胞中的原因是
.2023 203
。
3[ 河北, ()]利用农杆菌转化法时,必须将目的基因插入质粒的 上。
.2022 243
【溯源教材】选必 “资料卡”
3P81
()两次重组
1
第一次重组:目的基因与 质粒构建重组载体。
① Ti
第二次重组:重组 质粒上的 插入染色体 。
② Ti T-DNA DNA
()两次导入
2
第一次导入:将重组 质粒导入经 处理的农杆菌细胞。
2+
① Ti Ca
第二次导入:将 导入植物细胞染色体 上。
② T-DNA DNA
【答案】 农杆菌转化 r2HN 抗原—抗体杂交 农杆菌细胞内含 质粒,当它侵染植物细胞后,能
1. mRNA 2. Ti
将 质粒上的 转移并整合到受体细胞染色体 上
Ti T-DNA DNA 3.T-DNA
二、基因工程的应用
D ; ' * E+*'
D * '
'
8 '36*8' 6UU*' U8*;+
* 6'=D+ + 0
D K8 ' M 'F*8' AF3 BUED"+
/
7 '+ B L + + " '+ 1U*E 1
+
P'+*JE( * * / + 5+D ' E! U
* ED!! *L>+8'
N
* + B *N *F
L
! F 4*20
"U6*' L@D 'KU"U6
+*
6U*' L>5;D '+
206 5年高考 3年模拟 A版 生物学三、蛋白质工程
设计基础 以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础
目的 改造现有蛋白质 或制造一种新的蛋白质
,
由于基因决定蛋白质 因此要对蛋白质的结构进行设计改造 最终还必须通过改造或合
简介 改造方法 , ,
成基因来完成
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 找到并
基本思路 → → →
改变相对应的脱氧核苷酸序列 基因 或合成新的基因 获得所需要的蛋白质
( ) →
应用 速效胰岛素类似物的研发 延长干扰素的体外保存时间 枯草杆菌蛋白酶的改进等
、 、
小表达 蛋白质工程中为什么通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造?
。
答案:蛋白质一般具有十分复杂的空间结构,基因的结构相对简单,容易改造;改造后的基因可以遗传给下一代,而直
接改造的蛋白质无法遗传
学生用书 P183
从真题到教材 中(选必 )( 广东, )( 河
3P81 2023 20 2022
1基因表达载体的构建 基因表达载体由目的 北, ) 动物常采用显微注射技术将目的基因
. : 24。
基因 复制原点 启动子 导入 将目的基因导入大肠杆菌时
、 、 、 、 ;
等组成 启动子位于基因的 需先用 处理 使之处于一种能吸收
。 , ,
作用是 周围环境中 分子的生理状态(选必
DNA 3
诱导型启动子的作用是 )( 辽宁, )
。 P82 2021 24 。
(选必 2答案 受精卵 2+
。 . T-DNA Ca
)( 黑、吉、辽, )( 河北, )( 3目的基因的检测与鉴定 分子水平的检测 常
3P80 2024 25 2023 22 2023 . : ,
广东, )( 山东, ) 采用 等技术检测 和 检测
20 2023 25 DNA RNA,
1答案 标记基因 终止子 上游 聚 是否表达出相应的蛋白质常采用
. RNA
合酶识别和结合的部位 驱动基因的转录 最终还要进行 水平的
, ;
当诱导物存在时 可以激活或抑制目的基因 鉴定(选必 )( 全国甲, )( 河北,
, 3P82 2023 38 2022
的表达 )
24 。
2将目的基因导入受体细胞 植物常采用农杆 3答案 抗原 抗体杂交技术 个体生
. : . PCR —
菌转化法 需将目的基因插入 质粒的 物学
, Ti
第 24章 基因工程 207
学生用书 P183
考法 1 限制酶的选择
1.限制酶不能破坏目的基因的完整结构 也不能
,
破坏载体上的启动子 终止子 复制原点等必
、 、
要元件
。
选) 酶基因以 链为转录模板链 转录时
C1 B ,
自身的延伸方向为 为了使
mRNA 5'→3'。 C1
酶基因按照正确的方向与已被酶切的 质粒
HT
连接 克隆 酶基因时在其两端添加了Sma
, C1 Ⅰ
和Bam 的酶切位点 该基因内部没有这两
HⅠ 。
种酶切位点 图中酶切位点 和 所对应的酶
。 1 2
结合两图可知 最宜选用Bam 和Eco 分别是
: HⅠ RⅠ 。
进行双酶切
。
注 若用 质粒 目的基因必须插入 序列
: Ti , T-DNA 。
2.应使目的基因按照正确的转录方向插入载体
的启动子和终止子之间
。
3.为避免目的基因和质粒的自身环化和反向连
接 尽量选用不同的限制酶切割目的基因和质
,
粒 即双酶切
, 。
答案 Bam Sma
典例 1 ( 湖北, 节选)如图 是载体的 HⅠ、 Ⅰ
2022 24 1、2 考法 2 转基因“受体细胞”的筛选
限制性核酸内切酶 限制性内切核酸酶 酶谱和
( ) 1.用含抗生素的培养基筛选
S基因的 为了成功构建重组表达载
cDNA。
载体只有一种标记基因 利用该标记基因控
体 确保目的基因插入载体中方向正确 最好选 (1) :
, ,
制的性状进行筛选 如质粒有四环素抗性
用 酶切割S基因的 和载体 。
cDNA 。 基因 则需将完成转化后的受体细胞接种在
,
含四环素的培养基中培养 能生长的细胞即
,
为导入 重组 质粒的受体细胞
( ) 。
载体有两种标记基因 可利用两种标记基因
(2) :
相对应进行 反向 选择 如图
“ ” , :
图
1
质粒特点 质粒有氨苄青霉素抗性基因和四
① :
图
环素抗性基因 且目的基因插入了一种抗性
2
,
答案 Xba 和Hin
基因 四环素抗性基因 内部
Ⅰ dⅢ
( ) 。
变式 1 同考法不同考查角度 根据转录模板链判
转化后的受体细胞 不含质粒的细胞 含重组
② : 、
断基因的上下游，进而选择限制酶 ( 北京, 节 质粒 插入了目的基因 的细胞 含质粒载体
2020 17 ( ) 、
208 5年高考 3年模拟 A版 生物学
未插入目的基因 即空质粒 的细胞 #BN)
( , ) 。
4BM
筛选方法 将转化后的受体细胞先接种在含
③ : (2
氨苄青霉素的培养基上培养 能生长的是含 !L2
, 3 #BN) 4BM
重组质粒的细胞和含空质粒的细胞 如图中
,
9
可再利用灭菌的绒布影印到含有 %
1、2、3、4、5,
四环素的培养基上 能在含氨苄青霉素的培
,
FUEU
养基上生长 但不能在含四环素培养基上生
, D5 8
长的即含重组质粒的受体细胞 如图中
, 1、5 *2
即含重组质粒的受体细胞
。
研究表明 碳源和氮源的种类 浓度及其比
知识拓展 (3) , 、
对空质粒的筛选———蓝白斑筛选法:载体上携带有 例会影响微生物生长和发酵产物积累 如果培
。
抗生素抗性基因及lacZ基因。lacZ基因表达产物可分 养基中碳源相对过多 容易使其氧化不彻底 形
, ,
解 产生蓝色物质,使菌落呈现蓝色,否则菌落为白
成较多的 引起发酵液
X-gal
色。该载体上仅在lacZ基因中存在目的基因插入位点, , pH
下降 兴趣小组通过单因子实验确定了木薯淀
若目的基因插入lacZ基因,则lacZ基因失去相应功能。 。
粉和酵母粉的最适浓度分别为 和
在大肠杆菌的培养基中加入相应抗生素和
X-gal
后,未
100g·L
-1
导入质粒的菌株不能生长,白色的菌落便是成功导入目 在此基础上 设置不同浓度的木薯
-1
15g·L 。 ,
的基因的大肠杆菌,呈现蓝色的菌落则是转入空质粒的
淀粉 和酵母
-1 -1 -1
(90g·L 、100g·L 、110g·L )
大肠杆菌。
粉 筛选碳源
-1 -1 -1
2.利用其他技术筛选目的基因：如提取受体细
(12g·L 、15g·L 、18g·L )
和氮源浓度的最佳组合 以获得较高发酵产量
, ,
胞中的质粒进行 并电泳 根据电泳条带
PCR , 理论上应设置 填数字 组实验 重
( ) (
进行判断或提取受体细胞中的质粒进行酶切
复组不计算在内
)。
并电泳 根据电泳条带进行判断
, 。 大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时 温
(4) ,
典例 2 ( 安徽, , 分)丁二醇广泛应用于
度会升高 其原因是
2024 2011
,
化妆品和食品等领域 兴趣小组在已改造的大
。
。
肠杆菌中引入合成丁二醇的关键基因 以提
发酵工业中通过菌种选育 扩大培养和发酵
X,
(5) 、
高丁二醇的产量 回答下列问题
后 再经 最终获得发酵
。 。
, ,
扩增 基因时 的反应中需要使用 产品
(1) X ,PCR 。
Taq
DNA
聚合酶
,
原因是 答案
(1)
Taq
DNA
聚合酶能耐高温并催化合
成 子链 将无抗生素平板上生长的每
。 DNA (2)
使用Bam 和Sal 限制酶处理质粒和 个菌落分别依次接种到含四环素的平板和含氯
(2) HⅠ Ⅰ X
基因 连接后转化大肠杆菌 并涂布在无抗生素 霉素的平板上 在含四环素的平板上不能生长
, , ,
平板上 如图 在此基础上 进一步筛选含目的 而在含氯霉素的平板上能生长的菌落 即含目
( )。 , ,
基因菌株的实验思路是 的基因的菌株形成的菌落 乳酸等有机酸
(3)
高密度发酵时大量大肠杆菌进行细胞
9 (4)
呼吸 释放的能量大部分以热能形式散失 从而
, ,
使发酵罐内温度升高 分离 提纯产物
。 (5) 、
第 24章 基因工程 209
变式 2 同考法不同考查角度 利用电泳等筛选受 为了使上述改造后的基因能在大肠杆菌中
(4)
高效表达 由图 所示的 质粒构建得到
体细胞 ( 辽宁, )天然 淀粉酶大多耐热 , 2 pLN23
2023 25 β-
基因表达载体 除图示信息外 基因表达载体
性差 不利于工业化应用 我国学者借助 。 ,
, 。 PCR
中还应该有目的基因 即改造后的基因 和
改造 淀粉酶基因 并将改造的基因与 ( )
β- , pLN23
质粒重组后导入大肠杆菌 最终获得耐高温的 。
,
淀粉酶 回答下列问题
β- 。 :
上述过程属于 工程
(1) 。
中使用的聚合酶属于 填写
(2)PCR (
编号
)。
图
以 为模板的 聚合酶 2
① DNA RNA 目的基因 不含Eco 酶切位点 全长为
以 为模板的 聚合酶 (5) ( RⅠ )
② RNA RNA 将其插入Bam 位点 用Eco 酶
以 为模板的 聚合酶 1.5kb, HⅠ 。 RⅠ
③ DNA DNA 切来自不同大肠杆菌菌落的质粒 经琼脂
以 为模板的 聚合酶 DNA,
④ RNA DNA 糖凝胶电泳确定 片段长度 这一操作的目
某天然 淀粉酶由 个氨基酸构成 研究 DNA ,
(3) β- 484 , 的是
发现 将该酶第 位天冬氨酸替换为天冬酰 。
, 476 正确连接的基因表达载体被Eco 酶切后长
胺 耐热性明显提升 在图 所示的 淀粉酶 RⅠ
, 。 1 β- 度为
基因改造方案中 含已替换碱基的引物是 kb。
, 采用 还能在分子水平上确定目的基因
填写编号 (6) PCR
( )。 是否转录 根据中心法则 可通过 反应获
, ,
得 的模板
PCR 。
答案 蛋白质 标记基
(1) (2)③ (3)② (4)
因 通过电泳鉴定目的基因是否插入质粒
(5)
中 逆转录
图 5.7 (6)
1
210 5年高考 3年模拟 A版 生物学
