高考生物一轮复习讲义-第10单元第1课时基因工程的基本工具和基本操作程序.docx

第1课时基因工程的基本工具和基本操作程序目标要求1.基因工程的诞生。2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)。3.实验：DNA的粗提取与鉴定。考点一重组DNA技术的基本工具1基因工程的概念(1)手段：按照人们的愿望，通过体外DNA重组和转基因等技术，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生物产品。(3)水平：分子水平。由于在DNA分子水平上进行设计和施工，因此又叫做DNA重组技术。拓展延伸基因工程的理论基础2DNA重组技术的基本工具(1)限制性核酸内切酶(也称“限制酶”)(2)DNA连接酶(3)载体(1)源于选修3 P4“寻根问底”原核生物中存在限制酶的作用是什么？提示原核生物中限制酶的作用是切割外源DNA以保证自身安全，防止外来病原物的危害。限制酶来源于原核生物，为什么不能切割自己的DNA分子？提示限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。(2)源于选修3 P6“寻根问底”：DNA连接酶和DNA聚合酶不是(填“是”或“不是”)一回事。原因是：DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶是把单个的脱氧核苷酸连接到已有的DNA片段上。DNA聚合酶起作用时需要以一条DNA链为模板，而DNA连接酶不需要模板。延伸应用图解限制酶的选择原则(1)不破坏目的基因原则：如图甲中可选择Pst ，而不选择Sma 。(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，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择Sma 。(3)确保出现相同黏性末端原则：通常选择与切割目的基因相同的限制酶，如图甲中Pst ；为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择Pst 和EcoR 两种限制酶。考向一限制酶和DNA连接酶1下表为常用的限制性核酸内切酶(限制酶)及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法中，错误的是()限制酶名称识别序列和切割位点限制酶名称识别序列和切割位点BamH GGATCCKpn GGTACCEcoR CAATTCSau3A GATCHind GTYRACSma CCCGGG注：Y为C或T，R为A或G。AHind 、Sma 两种限制酶切割后形成平末端BSau3A 限制酶的切割位点在识别序列的外部CBamH 和Sau3A 两种限制酶切割后形成相同的黏性末端D一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列答案D解析Hind 、Sma 两种限制酶沿着中轴线切口切开，切割后形成平末端，A项正确；Sau3A 限制酶识别GATC序列，切割位点在识别序列的外部，B项正确；BamH 限制酶识别GGATCC序列，Sau3A 限制酶识别GATC序列，切割后形成相同的黏性末端GATC，C项正确；Hind 能识别GTCAAC，也能识别GTTAAC，D项错误。2(2023·河北沧州高三模拟)限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶，下列说法正确的是()ADNA连接酶能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键B限制酶只能切割双链DNA片段，不能切割烟草花叶病毒的核酸C大多数限制酶的识别序列由5个核苷酸组成D限制酶主要从原核生物中分离纯化而来，所以也能剪切自身的DNA答案B解析DNA连接酶连接的是两个DNA片段，A错误；限制酶只能切割双链DNA片段而不能切割RNA，烟草花叶病毒的核酸为RNA，B正确；大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，C错误；限制酶主要从原核生物中分离纯化而来，但是因为原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰，所以限制酶不能剪切自身的DNA，D错误。考向二基因工程载体的应用3质粒是基因工程最常用的载体，下列有关质粒的说法正确的是()A质粒不仅存在于细菌中，也存在于某些病毒中B细菌的基因只存在于质粒上C质粒为小型环状DNA分子D质粒是基因工程中的重要工具酶之一答案C解析病毒中不含质粒，A错误；细菌基因主要存在于拟核DNA上，也有少数存在于质粒上，B错误；质粒为小型环状DNA分子 ，存在于细胞核外或拟核外的细胞质基质中，C正确；质粒是基因工程中的重要工具之一，但不是工具酶，D错误。4下列有关基因工程中载体的说法，正确的是()A在进行基因工程操作中，被用作载体的质粒都是天然质粒B所有的质粒都可以作为基因工程中的载体C质粒是一种独立于细菌染色体外的链状DNA分子D作为载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和选择的标记基因答案D解析在进行基因工程操作中，被用作载体的质粒是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，A错误；具有一至多个限制酶切点、具有标记基因的质粒才可以作为基因工程中的载体，B错误；质粒是一种独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外的环状DNA分子，C错误；作为载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和选择的标记基因，而且能在受体细胞中复制并稳定保存，D正确。考点二基因工程的基本操作程序1目的基因的获取(1)目的基因：主要指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。(2)获取目的基因的方法从基因文库中获取利用PCR技术扩增目的基因用化学方法直接人工合成归纳总结(1)PCR技术和DNA复制的比较(2)几种获取目的基因方法的比较项目从基因文库中获取人工合成方法从基因组文库中获取从cDNA文库中获取化学合成法反转录法过程供体细胞中的DNA许多DNA片段载体受体菌群(基因组文库)外源DNA扩增，产生特定性状目的基因目的基因的mRNA单链DNA双链DNA载体受体菌群(cDNA文库)目的基因蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列基因的核苷酸序列目的基因目的基因的mRNA单链DNA双链DNA(即目的基因)说明将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库，包括基因组文库和cDNA文库适用于片段较小，核苷酸序列已知的目的基因；利用DNA合成仪合成以RNA为模板，需要逆转录酶易错提醒在PCR过程中实际加入的为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。引物既可以是DNA单链，也可以是RNA单链。细胞内的DNA进行复制时，也需要引物，一般为RNA片段。真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2激活。因此，PCR反应缓冲溶液中一般要添加Mg2。PCR扩增过程中的循环图示与规律循环次数123nDNA分子数2482n含引物A(或B)的DNA分子数1372n1同时含引物A、B的DNA分子数0212222262322n2共消耗的引物数量22112622121423122n122.基因表达载体的构建基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体的组成及作用(3)构建过程易错提醒列表比较启动子、终止子、起始密码子、终止密码子项目启动子终止子起始密码子终止密码子本质DNADNAmRNAmRNA位置目的基因上游目的基因下游mRNA首端mRNA尾端功能RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA使转录在所需要的地方停下来翻译的起始信号(编码氨基酸)翻译的结束信号(不编码氨基酸)3.将目的基因导入受体细胞生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌转化法、花粉管通道法显微注射技术Ca2处理法受体细胞体细胞或受精卵受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入Ti质粒的TDNA中农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的染色体DNA上表达将含有目的基因的表达载体提纯取卵(受精卵)显微注射受精卵发育获得具有新性状的动物Ca2处理细胞细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态基因表达载体导入辨析(1)转化：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。此处“转化”与肺炎双球菌转化实验中的“转化”含义相同，实质都是基因重组。(2)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TDNA上，第二次拼接(非人工操作)是指插入目的基因的TDNA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)是指含目的基因的TDNA导入受体细胞。(3)农杆菌特点能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有感染能力。农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的TDNA转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。4目的基因的检测与鉴定考向一目的基因的获取5如图表示基因工程中获取目的基因的示意图，下列相关叙述不正确的是()A表示PCR技术，用来扩增目的基因B若获取的目的基因相同，则图中基因组文库小于cDNA文库C要从基因文库中得到所需的目的基因可以根据目的基因的相关信息来获取D若基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过化学方法直接人工合成获取答案B解析cDNA文库只包括某种生物的部分基因，而基因组文库包括某种生物的全部基因，因此cDNA文库小于基因组文库，B错误。6(2023·辽宁盘锦高三检测)下列有关体内DNA复制和体外PCR扩增的叙述，错误的是()A都是根据DNA半保留复制的原理B都需要DNA双链作模板C都涉及氢键打开过程D都需要热稳定DNA聚合酶答案D解析体内DNA复制和体外PCR扩增过程中都需要氢键打开，体内DNA复制需要解旋酶打开氢键，而PCR技术需要高温解旋，C正确；体外PCR扩增时需要热稳定DNA聚合酶，体内DNA复制需要DNA聚合酶，D错误。考向二基因工程的基本操作程序7戊型肝炎病毒是一种RNA病毒，ORF2基因编码的结构蛋白(pORF2)位于病毒表面，构成病毒的衣壳。我国科研人员利用基因工程技术，在大肠杆菌中表达pORF2，制备戊型肝炎疫苗，过程如图。下列关于该疫苗的叙述，正确的是()A过程需要的酶是RNA聚合酶，原料是A、U、G、CB重组基因表达载体上的启动子需来源于戊型肝炎病毒C过程需要用聚乙二醇处理大肠杆菌使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态D过程大量制备pORF2蛋白前应做相应的检测与鉴定答案D解析戊型肝炎病毒是一种RNA病毒，过程是以病毒RNA为模板合成DNA，获取目的基因的过程，需要的酶是逆转录酶，原料是四种脱氧核苷酸，A项错误；启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是供RNA聚合酶的识别结合以驱动目的基因的转录，启动子具有物种或组织特异性，构建在大肠杆菌细胞内特异表达pORF2蛋白的载体时，需要选择大肠杆菌细胞的启动子，而不能选择其他物种和组织细胞的启动子，B项错误；将目的基因导入微生物细胞的方法是Ca2处理法，需要用Ca2处理大肠杆菌，增大大肠杆菌细胞壁的透过性，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，C项错误。8某质粒上有Sal、Hind、BamH 三种限制酶切割位点，同时还含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。利用此质粒获得转基因抗盐烟草的过程如图所示。请回答下列问题：(1)将目的基因导入植物细胞，采用最多的方法是农杆菌转化法。其中用到的质粒是_；该质粒含有一段特殊的DNA片段，称为_。该方法中农杆菌的作用是_。(2)在构建重组质粒时，和只用一种酶切割目的基因的两端及质粒相比，选用Hind和Sal两种酶的好处是_。(3)含有目的基因的农杆菌可根据标记基因进行筛选。若农杆菌在含有氨苄青霉素和四环素的培养基上都可以生长繁殖，农杆菌中是否已含有目的基因？_(填“是”或“否”)。为什么？_。(4)将已经转化的农杆菌进行如下操作，筛选出符合要求的农杆菌。先把转化的农杆菌接种到A培养基中培养，长出菌落后，用无菌牙签挑取A上的单个菌落，分别接种到B(含氨苄青霉素)和C(含四环素和氨苄青霉素)两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况如图所示。含目的基因的菌落位于B或C上的哪些菌落中？请在图中相应的位置上圈出来。答案(1)Ti质粒TDNA感染烟草细胞，把目的基因插入到烟草细胞的染色体DNA上(2)防止目的基因自连和质粒自连，以提高带有目的基因的重组质粒的合成效率(3)否含有目的基因的质粒中抗四环素基因被破坏(4)如图所示解析(1)结合前面的分析，根据农杆菌转化法的原理，该方法中应用的质粒必须是具有可转移的TDNA的Ti质粒。该方法中农杆菌的作用是感染烟草细胞，进而把目的基因插入到烟草细胞的染色体DNA上。(2)在构建重组质粒时，如果只用一种酶切割目的基因的两端及质粒，切割后的目的基因或者质粒各自出现的两个黏性末端碱基序列正好能互补配对，容易发生目的基因或质粒各自自连的现象，但是如果选用Hind 和Sal 两种酶切割目的基因或质粒，则可以避免这种自连现象的发生，这样将切割后的它们混合，在DNA连接酶的作用下，才可以得到更多的目的基因和质粒相连接的重组质粒。(3)根据图示分析，所给的限制酶在质粒上的切割位点都位于抗四环素基因的部位，如果目的基因插入到质粒中，得到重组质粒，则含重组质粒的农杆菌只含有完整的抗氨苄青霉素基因，不含完整的抗四环素基因(被目的基因破坏)，而这种农杆菌不能在同时含两种抗生素的培养基中正常生长繁殖，只能在含抗氨苄青霉素的培养基中生长繁殖。(4)结合图示操作分析，由于B、C两个培养基中相同位置接种的来自A中的菌种是都能抗氨苄青霉素的，在B、C中培养对比分析，由C中培养的有两个位置的菌落消失，说明这两个位置的菌种只能抗氨苄青霉素，不能同时抗两种抗生素，所以推测这两个位置的菌种是含有重组质粒的农杆菌(见参考答案的两圆圈处)。科学思维载体上标记基因的标记原理载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如下图所示：考点三DNA的粗提取与鉴定1基本原理(1)DNA的粗提取原理：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。DNA与蛋白质在物理和化学性质方面的差异比较项目DNA蛋白质溶解性2 mol·L1NaCl溶液中溶解析出0.14 mol·L1NaCl溶液中析出溶解酒精溶液中析出溶解耐受性蛋白酶无影响水解高温80 以上变性不能忍受6080 的高温(2)DNA的鉴定：DNA二苯胺蓝色。2操作流程易错提醒(1)DNA的粗提取与鉴定实验中的“2、4、4”实验操作实验操作的目的加蒸馏水2次加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破；加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度稀释到0.14 mol/L，使DNA析出用纱布过滤4次过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；过滤用2 mol/L的NaCl溶液充分溶解的DNA，滤去溶液中的杂质；滤取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)；过滤溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液用NaCl溶液4次加2 mol/L的NaCl溶液，溶解提取的细胞核物质；用0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出；用2 mol/L的NaCl溶液，溶解滤取的DNA黏稠物；用2 mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于鉴定DNA(2)注意事项本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核(无DNA)。可选用鸡血细胞作材料。加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤的操作。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。二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。提取植物细胞的DNA时，加入的洗涤剂能溶解细胞膜，有利于DNA的释放；加入食盐(主要成分是NaCl)的目的是溶解DNA。在DNA进一步提纯时，选用冷却的体积分数为95%的酒精溶液的作用是溶解杂质和析出DNA。考向DNA的粗提取与鉴定9下图是“DNA的粗提取与鉴定”实验中几个重要操作的示意图，下列叙述错误的是()A图的原理是DNA不溶于酒精，而某些蛋白质可溶于酒精B图和图都需要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌，便于DNA的析出并保持结构完整C若图操作后接图操作，则DNA会留在滤液中D若图操作后接图操作，则DNA会留在纱布上答案B解析图中利用DNA不溶于酒精而某些蛋白质可溶于酒精的原理，可对提取的DNA进行粗提纯，A正确；图需用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌，以防止破坏DNA；图需用快速搅拌，有利于细胞涨破，释放出DNA，B错误；鸡血细胞在低渗溶液中会吸水涨破，释放出DNA，若图操作后接图操作，则DNA留在滤液中，C正确；DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，若图操作后接图操作，则DNA留在纱布上，D正确。10下图是“DNA的粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示意图，下列相关叙述正确的是()A图1中溶液a是物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液B图2所示实验操作中有一处明显错误，可能导致试管2中蓝色变化不明显C图1所示操作的原理是DNA能溶于酒精，而蛋白质等杂质不溶D图2试管1的作用是证明物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液遇二苯胺出现蓝色答案B解析图1中溶液a是NaCl溶液，其目的是溶解DNA，DNA在物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中的溶解度较高，在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低，A错误；图2所示实验的试管中溶液的液面高于烧杯中的液面，可能导致加热不充分，试管2中蓝色变化不明显，B正确；图1所示操作的原理是DNA不能溶于酒精，而蛋白质等杂质能溶，C错误；图2试管1起对照作用，目的是证明沸水浴下物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液遇二苯胺不会出现蓝色，而DNA遇二苯胺出现蓝色，D错误。1(2022·山东，13)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法错误的是()A过滤液沉淀过程在4 冰箱中进行是为了防止DNA降解B离心研磨液是为了加速DNA的沉淀C在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色D粗提取的DNA中可能含有蛋白质答案B解析低温时DNA酶的活性较低，过滤液沉淀过程在4 冰箱中进行是为了防止DNA降解，A正确；离心研磨液是为了使细胞碎片沉淀，B错误；在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色，C正确；细胞中的某些蛋白质可以溶解于酒精，可能有蛋白质不溶于酒精，在95%的冷酒精中与DNA一块儿析出，故粗提取的DNA中可能含有蛋白质，D正确。2(2021·全国甲，38)PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌，医生进行了相关操作：分析PCR扩增结果；从病人组织样本中提取DNA；利用PCR扩增DNA片段；采集病人组织样本。回答下列问题：(1)若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是_(用数字序号表示)。(2)操作中使用的酶是_，PCR 反应中的每次循环可分为变性、复性、_三步，其中复性的结果是_。(3)为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与_特异性结合。(4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指_。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。答案(1)(2)Taq酶(热稳定DNA聚合酶)延伸引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合(3)病原菌DNA(4)一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术解析(1)PCR技术可用于临床的病原菌检测，若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是采集病人组织样本从病人组织样本中提取DNA利用PCR扩增DNA片段分析PCR扩增结果。(3)DNA复制需要引物，为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与两条单链DNA特异性结合。3(2019·全国，38)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题：(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包括_和_。(2)生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是_。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是_。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的_。(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是_。答案(1)基因组文库cDNA文库(2)解旋酶加热至9095 氢键(3)Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活解析(2)生物体细胞内DNA复制开始时是利用解旋酶进行解旋的，而在体外利用PCR技术扩增目的基因时，则是通过加热至9095 进行解旋的，二者都破坏了碱基对之间的氢键。(3)在PCR过程中，要加热至9095 ，所以使用热稳定性高的Taq酶，而不使用在高温下会失活的大肠杆菌DNA聚合酶。4(2022·河北，24)蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂(NaPI)和胰凝乳蛋白酶抑制剂(StPinlA)的基因单独或共同转化棉花，获得了转基因植株。回答下列问题：(1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是_。(2)_是实施基因工程的核心。(3)利用农杆菌转化法时，必须将目的基因插入到质粒的_上，此方法的不足之处是_。(4)为检测目的基因在受体细胞基因组中的整合及其转录和翻译，可采用的检测技术有_(写出两点即可)。(5)确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后，还需进一步做抗虫的_以鉴定其抗性程度。下图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果，据结果分析_(填“NaPI”或“StPinlA”或“NaPIStPinlA”)转基因棉花的抗虫效果最佳，其原因是_。(6)基因突变可产生新的等位基因，在自然选择的作用下，昆虫种群的基因频率会发生_。导致昆虫朝着一定的方向不断进化。据此推测，胰蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后，某些害虫具有了抗胰蛋白酶抑制剂的能力，其分子机制可能是_(写出两点即可)。答案(1)阻断或减弱害虫胰蛋白酶的作用，从而使害虫不能正常消化食物，达到抗虫的目的(2)基因表达载体的构建(3)TDNA该方法不适合用于单子叶植物(4)DNA分子杂交技术、分子杂交技术、抗原抗体杂交技术(5)接种实验NaPIStPinlA饲喂NaPIStPinlA转基因棉花的虫体质量最小，且每株棉铃数较对照组多(6)定向改变由于害虫发生基因突变后，在胰蛋白酶抑制剂的选择下，抗性基因频率逐渐增高，从而提升了其抗胰蛋白酶抑制剂的能力(或胰蛋白酶抑制剂基因发生突变后不能编码出胰蛋白酶抑制剂)解析(3)农杆菌转化法的原理：农杆菌中的Ti质粒上的TDNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。根据农杆菌的这一特点，如果将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上。其不足之处是该方法不适合用于单子叶植物。(4)目的基因是否整合的检测，在分子水平上可通过检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因、是否能转录出目的基因对应的mRNA、是否能合成目的基因所控制合成的蛋白质等；在个体水平可检测抗虫性、抗病性、活性等。即可利用DNA分子杂交技术、分子杂交技术、抗原抗体杂交技术等。5(2022·北京，21)生态文明建设已成为我国的基本国策。水中雌激素类物质(E物质)污染会导致鱼类雌性化等异常，并通过食物链影响人体健康和生态安全。原产南亚的斑马鱼，其肌细胞、生殖细胞等存在E物质受体，且幼体透明。科学家将绿色荧光蛋白(GFP)等基因转入斑马鱼，建立了一种经济且快速的水体E物质监测方法。(1)将表达载体导入斑马鱼受精卵的最佳方式是_。(2)为监测E物质，研究者设计了下图所示的两种方案制备转基因斑马鱼，其中ERE和酵母来源的UAS是两种诱导型启动子，分别被E物质受体复合物和酵母来源的Gal4蛋白特异性激活，启动下游基因表达。与方案1相比，方案2的主要优势是_，因而被用于制备监测鱼(MO)。(3)现拟制备一种不育的监测鱼SM，用于实际监测。SM需经MO和另一亲本(X)杂交获得。欲获得X，需从以下选项中选择启动子和基因，构建表达载体并转入野生型斑马鱼受精卵，经培育后进行筛选。请将选项的序号填入相应的方框中。.启动子：EREUAS使基因仅在生殖细胞表达的启动子(P生)使基因仅在肌细胞表达的启动子(P肌).基因： AGFPBGal4C雌激素受体基因(ER)D仅导致生殖细胞凋亡的基因(dg)(4)SM不育的原因是：成体SM自身产生雌激素，与受体结合后_，造成不育。(5)使拟用于实际监测的SM不育的目的是_。答案(1)显微注射(2)监测灵敏度更高(3)D(4)激活ERE诱导Gal4基因表达，Gal4蛋白结合UAS诱导dg表达，生殖细胞凋亡(5)避免转基因斑马鱼逃逸带来生物安全问题解析(1)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法，所以将表达载体导入斑马鱼受精卵的最佳方式是显微注射。(2)由题图分析可知，方案1 E物质受体复合物激活ERE，使GFP基因表达，方案2 E物质受体复合物先激活ERE获得Gal4蛋白，然后Gal4蛋白激活UAS启动子，使GFP基因表达，方案2 GFP蛋白表达量大，更灵敏。(3)MO和另一亲本(X)杂交获得SM，MO是方案2获得，所以亲本X启动子选择UAS。要获得SM不育个体，MO是可育的，所以X必须有仅导致生殖细胞凋亡的基因(dg)。(4)成体SM自身产生雌激素，与受体结合后形成复合物，激活ERE诱导Gal4基因表达，Gal4蛋白与UAS启动子结合诱导dg表达，使生殖细胞凋亡。(5)监测鱼属于转基因生物，目前安全性不确定，为了避免转基因斑马鱼逃逸带来生物安全问题，需要SM不育。一、易错辨析1限制酶也可以识别和切割RNA(×)2DNA连接酶能将两碱基通过氢键连接起来(×)3E·coli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端(×)4用PCR方法扩增目的基因时需要设计两种引物()5提取DNA时，如果没有鸡血材料，可用猪血代替(×)二、填空默写1(选修3 P1)基因工程：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。2(选修3 P4)限制酶的作用是能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。3(选修3 P5)DNA连接酶的作用是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。4(选修3 P6)质粒：一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。5(选修3 P6)载体上有特殊的标记基因，作用是供重组DNA的鉴定和选择。6(选修3 P9)目的基因：主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。7(选修3 P11)基因表达载体是载体的一种，除目的基因、标记基因外，还必须含有启动子、终止子等。8(选修3 P11)启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，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，最终获得所需要的蛋白质。9(选修3 P11)终止子位于基因的尾端，是一段有特殊结构的DNA短片段，终止子相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停止下来。10(选修3 P12)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法，将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞，并将其插入到植物细胞中染色体的DNA上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。11(选修3 P13)将目的基因导入动物细胞采用最多的方法是显微注射技术。12(选修3 P13)将目的基因导入微生物细胞最常用的方法是Ca2处理法，首先用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，这种细胞称为感受态细胞，第二步是将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。课时精练一、选择题1若要利用某目的基因(见图甲)和P1噬菌体载体(见图乙)构建重组DNA(见图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是Bgl (AGATC