2022届高考生物一轮复习第1讲基因工程课件新人教版选修3202106052255

第1讲　基因工程 考情研读·备考定位考点展示核心素养1．简述基因工程的诞生。2．简述基因工程的原理及技术。3．举例说出基因工程的应用。4．简述蛋白质工程。5．活动：DNA的粗提取和鉴定。6．活动：利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳鉴定，或运用软件进行虚拟PCR实验。1．生命观念——结构决定功能：基因的结构与功能。2．理性思维——建立模型：理解基因工程的操作流程。3．科学探究——解决问题：基因工程的应用和蛋白质工程。学会细胞中的DNA的提取和鉴定方法，学习PCR技术原理和操作。 考点一　基因工程的操作工具考点二　基因工程的基本操作程序考点三　基因工程的应用和蛋白质工程考点四DNA的粗提取与鉴定 1．基因工程的概念理解(1)供体：提供____________。(2)操作环境：________。(3)操作水平：____________。考点一　基因工程的操作工具目的基因体外分子水平自主回顾·素养储备 (4)原理：____________。(5)受体：表达目的基因。(6)本质：性状在________体内表达。(7)优点①与杂交育种相比：克服了__________________的障碍。②与诱变育种相比：________改造生物遗传性状。基因重组受体远缘杂交不亲和定向 2．DNA重组技术的基本工具(1)限制性核酸内切酶(简称：__________)①来源：主要是从________生物中分离纯化出来的。②作用：识别特定的______________并切开相应两个核苷酸之间的______________。③结果：产生____________或平末端。限制酶原核核苷酸序列磷酸二酯键黏性末端 (2)DNA连接酶①种类：常用类型E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源____________T4噬菌体功能只缝合____________缝合____________________结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的______________②作用：在两个核苷酸之间形成磷酸二酯键以连接__________________。大肠杆菌黏性末端黏性末端和平末端磷酸二酯键两段DNA片段 质粒限制酶切割位点标记基因 易错整合，判断正误。(1)切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列()(2)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因()(3)限制酶只能用于切割目的基因()(4)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来()×××× (5)限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶()(6)E·coliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端()(7)用于载体的质粒DNA分子上至少含一个限制酶识别位点()(8)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达()××√√ 1．DNA连接酶和DNA聚合酶的作用相同吗？试简要说明。[提示]不相同。DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶连接的是单个脱氧核苷酸。2．原核生物中限制酶为什么不切割自身的DNA?[提示]原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰等。 3．思考并表述在基因工程的基本操作步骤中，哪些步骤发生了碱基互补配对？[提示]第一步中，碱基互补配对发生在用反转录法合成目的基因或PCR技术扩增目的基因的过程中；第二步中，碱基互补配对发生在黏性末端相互连接过程中；第四步目的基因的检测与鉴定步骤中分子杂交及基因表达时存在碱基互补配对。 4．将目的基因导入受体细胞整合到线粒体DNA或叶绿体DNA上，能否稳定遗传？说明理由。[提示]一般不能。因为仅把目的基因整合到线粒体DNA或叶绿体DNA上，细胞分裂可能导致目的基因丢失，因此无法稳定遗传。5．动物基因工程中，为何常选用动物的受精卵作为受体细胞？[提示]受精卵的全能性高，能使目的基因在相应的组织和器官中得以表达。 剖析难点·考点突破1．基因工程的理论基础 2．基因工程的工具酶(1)几种酶的比较比较项目限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶DNA(水解)酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键磷酸二酯键作用结果产生黏性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子形成游离的脱氧核苷酸 (2)限制酶与DNA连接酶的关系 3．限制酶的特点与使用(1)限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点上进行切割；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)在获取目的基因和切割载体时通常用同一种限制酶，以获得相同的黏性末端。但如果用两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同，在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。 (3)为了防止载体或目的基因的黏性末端自己连接即所谓“环化”，可用不同的限制酶分别处理含目的基因的DNA和载体，使目的基因两侧及载体上各自具有两个不同的黏性末端。 关于工具酶的五个注意点(1)限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。(2)为使目的基因与载体形成相同的DNA片段末端连接，通常使用同一种限制酶将二者切割，但如果不同的限制酶切割DNA分子所产生的末端也存在互补关系时，则两末端也可连接。···································································································■ (3)限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。(4)限制酶是一类酶，而不是一种酶。(5)DNA连接酶起作用时，不需要模板。 4．载体(1)载体种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒，最常用的载体是质粒。(2)作用①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 (3)作为载体的条件条件适应性稳定存在并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大有一个至多个限制酶切割位点可携带多个或多种外源基因具有特殊的标记基因便于重组DNA的鉴定和选择 (1)与膜载体的区别：基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内，并利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。···································································································■ (2)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： (2021·乐山期末)某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。﹝典例剖析﹞例1 结合图形分析下列有关这一过程的叙述，正确的是()A．获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①B．基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶、质粒C．连接基因a与运载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②D．一种限制酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子A [解析]获取基因a的限制酶其作用部位是图中的①磷酸二酯键，A正确；基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶，质粒是基因工程常用的运载体，不是工具酶，B错误；连接基因a与运载体的DNA连接酶其作用部位是图中的①磷酸二酯键，C错误；一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核糖核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子，D错误。 技巧点拨 (1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。③为避免目的基因和质粒的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，如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶SmaⅠ会破坏标记基因；如果所选酶的切点不止一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。 1．下列是基因工程的有关问题，请回答：﹝对应训练﹞ (1)限制性核酸内切酶可以识别双链DNA分子中的特定核苷酸序列，并可以使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的______________(填化学键名称)断裂，形成的末端总体可分为两种类型，分别是____________________。(2)目的基因和载体重组时需要的工具酶是________________，和限制性核酸内切酶相比，它对所重组的DNA两端碱基序列______(填“有”或“无”)专一性要求。磷酸二酯键黏性末端和平末端DNA连接酶无 (3)如图表示构建表达载体时的某种质粒与目的基因。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切割位点是－G↓GATCC－，限制酶Ⅱ的识别序列和切割位点是－↓GATC－。分析可知，最好选择限制酶______切割质粒，限制酶______切割目的基因所在的DNA，这样做的好处分别是________________________________________________________________________________。ⅠⅡ限制酶Ⅰ切割质粒不会把两个标记基因都破坏、目的基因两端均有限制酶Ⅱ的识别序列 [解析](1)限制性核酸内切酶(限制酶)能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式，分别为黏性末端和平末端。(2)目的基因和载体重组时需要DNA连接酶恢复所连接的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。多种限制酶切割，形成不同的切割位点，所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列没有专一性要求。 (3)由题干及图示可知，限制酶Ⅰ的识别序列和切割位点是－G↓GATCC－，限制酶Ⅰ切割质粒不会把两个标记基因都破坏，最好选择限制酶Ⅰ切割质粒。限制酶Ⅱ的识别序列和切点是－↓GATC－，目的基因两端均有限制酶Ⅱ的识别序列，因此用限制酶Ⅱ切割目的基因所在的DNA。 考点二　基因工程的基本操作程序自主回顾·素养储备 编码蛋白质基因文库PCR技术 2．基因表达载体的构建(1)构建基因表达载体的目的①使目的基因在受体细胞中____________，并且可以________给下一代。②使目的基因能够________和发挥作用。(2)基因表达载体的组成：目的基因、__________、终止子及____________等。稳定存在遗传表达启动子标记基因 3．目的基因导入受体细胞受体细胞类型方法植物细胞________________、基因枪法、花粉管通道法动物细胞________________(注射到受精卵内)微生物细胞感受态细胞法(Ca2＋处理法)农杆菌转化法显微注射技术 4．目的基因的检测与鉴定检测目的检测方法判断标准目的基因是否插入转基因生物的DNA__________________技术是否出现杂交带目的基因是否转录出了mRNA分子杂交技术是否出现杂交带目的基因是否翻译出蛋白质______________________技术是否出现杂交带个体水平的检测如抗虫、抗病的接种实验是否表现出相应的特性DNA分子杂交抗原—抗体杂交 易错整合，判断正误。(1)用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列()(2)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制()(3)表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原点()(4)目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法()√××√ (5)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体()(6)抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达()(7)转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测()(8)检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原－抗体杂交技术()×√×× 据图分析抗虫棉的培育过程 (1)该基因工程中的目的基因和载体分别是什么？切取目的基因与切割载体时只能使用同一种限制酶吗？(2)目的基因的插入位点是随意的吗？(3)该实例中，采用何种方法导入目的基因？为什么目的基因可以整合到染色体的DNA上？(4)该实例中，检测目的基因是否成功表达的常见方法有哪两种？ [提示](1)目的基因是Bt毒蛋白基因，载体是Ti质粒。①在获取目的基因和切割载体时通常用同一种限制酶，以获得相同的黏性(或平)末端。但如果用两种不同的限制酶切割后形成的末端相同，在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。②为了避免目的基因和载体的自身环化和随意连接，可使用不同的限制酶切割目的基因和载体，使目的基因和载体各具有两个不同的末端。 (2)不是。基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动子与终止子之间，若目的基因插入启动子内部，启动子将失去原功能。(3)采用的方法是农杆菌转化法；由于Ti质粒上的T－DNA可转移到受体细胞且能整合到受体细胞的染色体DNA上，而目的基因又插入到了T－DNA上，所以目的基因可以整合到受体细胞的染色体DNA上。(4)抗原－抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫。 剖析难点·考点突破1．目的基因的检测与鉴定 2．基因组文库与cDNA文库的比较文库类型cDNA文库基因组文库文库大小小大基因中启动子无有基因中内含子无有基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因物种间的基因交流可以部分基因可以说明基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤。从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性 关于基因工程的四个注意点(1)限制酶剪切目的基因与质粒的次数不同：获取一个目的基因需限制酶剪切2次，共产生4个黏性末端或平末端，切割质粒则只需要限制酶剪切1次，因为质粒是环状DNA分子，而目的基因在DNA分子链上。(2)基因工程操作过程中只有第三步没有碱基互补配对现象；第一步存在逆转录法获得DNA，第二步存在黏性末端连接现象，第四步存在分子水平杂交检测。···································································································■ 3．利用PCR技术扩增目的基因(1)PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。(2)目的：短时间内大量扩增目的基因。(3)原理：DNA双链复制。(4)前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列。 (5)过程 (2021·黑龙江第二次月考)绿色荧光是由绿色荧光蛋白发出的，为了培育能发出绿色荧光的小鼠，人们设计了如下的流程：﹝典例剖析﹞例2 (1)获取绿色荧光蛋白基因的常用方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和____________等。(2)绿色荧光蛋白基因通常可以从基因文库中获取，含有一种生物一部分基因的文库称为________________________________。(3)A过程是基因工程的核心，常用到的工具酶有限制性核酸内切酶和________________，它们作用的化学键是______________。(4)B过程常用的是____________技术。(5)通常采用__________________技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。人工合成cDNA文库(或部分基因文库)DNA连接酶磷酸二酯键显微注射DNA分子杂交 [解析]图中A表示基因表达载体的构建过程，B表示将目的基因导入受体细胞，C表示早期胚胎培养，D表示胚胎移植，E表示妊娠。(1)获取目的基因——绿色荧光蛋白基因的方法有从基因文库中获取和人工合成等。(2)基因文库分为基因组文库和部分基因文库，其中含有一种生物所有基因的文库称为基因组文库，含有一种生物的部分基因的文库称为部分基因文库，如cDNA文库。 (3)A过程表示基因表达载体的构建，是基因工程的核心，常用到的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA连接酶，它们作用的化学键是磷酸二酯键。(4)将目的基因导入动物细胞采用的最多也最有效的方法是显微注射技术。(5)检测外源基因是否插入了小鼠的基因组，通常采用DNA分子杂交技术，即用外源基因制作成的DNA探针与受体细胞的基因组进行杂交，观察是否出现杂交带。 2．(2019·全国卷Ⅰ，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________________。﹝对应训练﹞基因组文库cDNA文库 (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____________________________________________________。解旋酶加热至90～95℃氢键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](1)基因工程中的基因文库包括基因组文库和部分基因文库(cDNA文库)。(2)生物体细胞内的DNA复制开始时，通过解旋酶解开DNA双链。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，通过高温(90～95℃)使反应体系中的模板DNA解链为单链。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的氢键。(3)大肠杆菌DNA聚合酶不耐高温，在高温下会失活，而PCR反应体系中加入的聚合酶需耐高温，故在PCR反应中要用能耐高温的Taq酶。 3．(2021·福建高三开学考)如图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答： (1)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？________。为什么？______________________________________________________________________________。(2)过程②必需的酶是__________酶，过程③在体外需要的条件是________，过程④在体外必需的酶是____________________________酶。不能由于基因选择性表达，人的皮肤细胞中胰岛素基因不能表达，得不到胰岛素mRNA逆转录加热热稳定DNA聚合(Taq) (3)在利用A、B获得C的过程中，必须用________________切割A和B，使它们产生__________________，再加入________________，才可形成C。(4)C的组成除必须含有____________、____________、复制原点外，还必须有__________和__________。(5)图中的D是基因工程中的受体细胞，为了使过程⑧更易进行，可用__________处理D。同一种限制酶相同的黏性末端DNA连接酶目的基因标记基因启动子终止子Ca2＋ [解析](1)由于基因选择性表达，人的皮肤细胞中胰岛素基因不表达，从皮肤细胞中无法获得胰岛素基因转录的mRNA。(2)过程②是逆(反)转录，需要逆转录酶。过程③是解旋，在体外需要的条件是加热。过程④是以DNA一条链为模板合成子代DNA，在体外必需的酶是Taq酶。(3)A、B分别是目的基因和质粒，C是重组质粒，此过程中，必须用同种限制酶切割A和B，使它们产生相同的黏性(或平)末端，再加入DNA连接酶，才可形成重组质粒。(4)重组质粒除必须含有目的基因、标记基因、复制原点外，还必须有启动子和终止子。(5)为了使受体细胞更容易吸收重组质粒，可用Ca2＋处理，使其处于感受态。 1．基因工程的应用(1)转基因植物植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、__________和抗盐碱等)，以及改良________________和利用植物____________等方面。考点三　基因工程的应用和蛋白质工程自主回顾·素养储备抗干旱农作物的品质生产药物 (2)转基因动物动物基因工程在动物品种改良、建立______________、器官移植等方面显示了广阔的应用前景。(3)基因工程药物①来源：转基因的__________。②成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。③作用：用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、__________、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。生物反应器工程菌遗传病 (4)基因治疗①方法：把____________导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能。②效果：治疗__________的最有效的手段。③分类：________________和体外基因治疗。正常基因遗传病体内基因治疗 2．蛋白质工程(1)概念理解①基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。②操作：____________或基因合成。③结果：改造了现有蛋白质或制造出______________。④目的：满足人类的生产和生活的需求。基因修饰新的蛋白质 (2)操作过程从预期的______________出发→设计预期的______________→推测应有的______________→找到相对应的__________________(基因)→基因表达→产生需要的蛋白质。蛋白质功能蛋白质结构氨基酸序列脱氧核苷酸序列 易错整合，判断正误。(1)将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株()(2)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中()√× (3)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用()(4)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质()(5)蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质()(6)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构()×√√× 1．利用转基因技术获得的已整合药用蛋白基因的转基因小鼠，分泌的乳汁中检测不到药用蛋白，根据中心法则分析，其可能的原因是什么？[提示]药用蛋白基因没有转录或翻译。 2．几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是什么？[提示]嫩叶组织细胞易破碎。 3．对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？原因是什么？[提示]通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。原因是任何蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的基因可以遗传下去。如果对蛋白质直接进行改造，即使改造成功了，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传。 剖析难点·考点突破1．蛋白质工程与基因工程的关系项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能→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获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 项目蛋白质工程基因工程区别实质定向改造或生产人类所需的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果可生产自然界没有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质联系①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程②基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造 二者都属于分子水平的操作，蛋白质工程的本质是通过改造基因进而形成自然界不存在的蛋白质，所以被形象地称为第二代基因工程。···································································································■ 2．体外基因治疗与体内基因治疗的区别 3．基因治疗与基因诊断原理操作过程进展基因治疗基因表达利用正常基因导入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗临床实验基因诊断碱基互补配对制作特定DNA探针与病人样品DNA混合分析杂交带情况临床应用 (2020·河北衡水中学联考)人胰岛素由A、B两条肽链构成。研究人员用大肠杆菌作生产菌，利用基因工程技术分别生产两条肽链，并在体外将两条肽链加工成胰岛素。请回答下列问题：(1)由A、B两条肽链可推导出A、B基因的碱基序列，依据是____________________________。因为A、B基因中的脱氧核苷酸数较少，因此常用____________的方法获取目的基因。﹝典例剖析﹞例3氨基酸与密码子的对应关系人工合成 (2)在基因表达载体中，标记基因的作用是________________________________________________。基因工程中不能将A、B基因直接导入大肠杆菌的原因是______________________________________________________。(3)检测A、B基因是否导入受体菌时，常用______________________________作探针。若A、B基因表达的肽链中氨基酸数目增多，肽链后延，则需对A、B基因进行改造，这个改造是__________________________________________________。便于重组DNA(目的基因表达载体)的鉴定和筛选A、B基因(目的基因)在大肠杆菌中不能稳定遗传和表达放射性物质标记的A、B基因添加上能转录出终止密码子的碱基(脱氧核苷酸)序列 (4)引导肽是由引导肽基因控制合成的一段多肽序列，若在A、B肽链的前端加上引导肽序列后，可将A、B肽链引导到大肠杆菌的细胞膜外，便于A、B肽链提取。为实现上述目的，在基因层面的操作是__________________________________。在以后的体外加工过程中，需要用__________切除引导肽。将A、B基因连接在引导肽基因后蛋白酶 [解析](1)因肽链中的氨基酸是由密码子决定的，基因在表达过程中遵循碱基互补配对原则，所以根据氨基酸与密码子的对应关系，可依据A、B两条肽链中氨基酸的序列推导出mRNA的碱基序列，进而推出A、B基因的碱基序列。因为A、B基因中的脱氧核苷酸数较少，导致A、B基因较小，因此常用人工合成的方法获取目的基因。(2)在基因表达载体中，标记基因的作用是便于重组DNA(目的基因表达载体)的鉴定和筛选。由于A、B基因(目的基因)在大肠杆菌(受体菌)中不能稳定存在、遗传和表达，所以基因工程中不能将A、B基因直接导入大肠杆菌。 (3)探针是将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有目的基因的DNA片段上，用放射性同位素等作标记而制成。可见，检测A、B基因是否导入受体菌时，常用放射性物质标记的A、B基因作探针。若A、B基因表达的肽链中氨基酸数目增多，肽链后延，说明缺少终止密码子，则需在A、B基因上添加上能转录出终止密码子的碱基(脱氧核苷酸)序列。(4)由题可知，将A、B基因连接在引导肽基因后形成融合基因，这个融合基因表达的产物融合蛋白的前端为引导肽，可将融合蛋白引导到大肠杆菌的细胞膜外。在体外加工过程中，用蛋白酶切除引导肽，便可获得A、B肽链。 4．(2021·大庆质检)镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子β－肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题：(1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的________________________序列发生改变。﹝对应训练﹞碱基对(或脱氧核苷酸) (2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作__________(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该操作_______________________________________________________。(3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的______________________，以其作为模板，在__________酶的作用下反(逆)转录合成cDNA。cDNA与载体需在限制酶和______________酶的作用下，构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。不属于没有对现有的蛋白质进行改造(或没有对基因进行修饰)mRNA(或RNA)逆转录DNA连接 (4)检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取__________，用相应的抗体进行______________杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。蛋白质抗原—抗体 [解析](1)编码血红蛋白的基因中碱基对的替换导致编码的氨基酸种类改变。(2)蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，实现对现有蛋白质的改造或制造新蛋白质，由于该操作中没有对蛋白质或基因进行改造，因此不属于蛋白质工程。(3)因血红蛋白基因只在早期红细胞中表达，所以可从其中提取mRNA，以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下，反(逆)转录合成cDNA。构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶。(4)目的基因是否表达可以通过从受体菌中提取蛋白质，进行抗原－抗体杂交实验加以判断。 1．实验原理考点四DNA的粗提取与鉴定自主回顾·素养储备0.14NaCl二苯胺 DNA蒸馏水不同浓度的NaCl酒精蓝色↓↓↓ 易错整合，判断正误。(1)提取DNA时，如果没有鸡血材料，可用猪血代替()(2)进行DNA粗提取和鉴定实验时，加入洗涤剂后用力进行快速、充分地研磨()(3)洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度()××× (4)在溶有DNA的NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色()(5)在DNA的粗提取与鉴定实验中，用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同()(6)实验中两次使用蒸馏水的目的不同()××√ 下图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作，请仔细观察并分析： (1)操作①和④都是加入蒸馏水，其目的一样吗？(2)操作②中加入酒精的目的是什么？此时搅拌要注意什么？(3)操作③中的黏稠物是如何获取的？加入2mol/LNaCl的目的是什么？ [提示](1)不一样。①是使鸡血细胞吸水涨破释放出核物质；④是稀释NaCl溶液使其浓度接近0.14mol·L－1，去除溶于低浓度NaCl溶液的杂质。(2)②中加入酒精的目的是析出DNA，去除其中溶于酒精的杂质，这时候搅拌要沿一个方向，轻缓的进行。(3)黏稠物是经过单层纱布过滤获得的；加入2mol/LNaCl的目的是使DNA再次溶解。 剖析难点·考点突破1．DNA和蛋白质在不同NaCl溶液中的溶解度比较 2．DNA的粗提取与鉴定实验中的“2、4、4”加蒸馏水2次①加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破；②加到含DNA的2mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度稀释到0.14mol/L，使DNA析出用纱布过滤4次①过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；②过滤用2mol/L的NaCl溶液充分溶解的DNA，滤去溶液中的杂质；③滤取0.14mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)；④过滤溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液 用NaCl溶液4次①加2mol/L的NaCl溶液，溶解提取的细胞核物质；②用0.14mol/L的NaCl溶液使DNA析出；③用2mol/L的NaCl溶液，溶解滤取的DNA黏稠物；④用2mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于鉴定DNA 注意事项(1)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。(2)加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫。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。 (3)二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。(4)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。(5)在DNA进一步提纯时，选用冷却的95%的酒精的作用是溶解杂质和析出DNA。 (2021·南通模拟)对利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验，下列叙述正确的是()A．用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14mol/L，滤去析出物B．可用木瓜蛋白酶纯化过滤后研磨液中的DNAC．由于DNA对高温耐受性较差，故需向DNA滤液中加入冷酒精D．将丝状物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色﹝典例剖析﹞例4B [解析]DNA在浓度为0.14mol/LNaCl溶液中的溶解度最低，因此用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14mol/L时，DNA析出，应该去除滤液；木瓜蛋白酶能分解蛋白质，但不能分解DNA，因此可用木瓜蛋白酶纯化过滤后研磨液中的DNA；由于DNA不溶于酒精，蛋白质溶于酒精，因此可向DNA滤液中加入冷酒精以进一步纯化DNA；将丝状物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂后要经过沸水浴才能呈现蓝色。 5．图1、2分别为“DNA的粗提取与鉴定”实验中部分操作步骤示意图，﹝对应训练﹞ 下列叙述错误的是()A．图1、2中加入蒸馏水稀释的目的相同B．图1中完成过滤之后保留滤液C．图2中完成过滤之后弃去滤液D．在图1鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质A [解析]图1中加入蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破，图2中加入蒸馏水的目的是稀释NaCl溶液，使DNA析出；图1中加入蒸馏水后，DNA存在于滤液中；图2中加入蒸馏水后，NaCl溶液浓度降低，DNA析出，所以弃去滤液；嫩肉粉主要成分是蛋白酶，鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉可将蛋白质水解成小分子肽或氨基酸，有利于除去蛋白质。 6．(2019·江苏卷，10)下列关于DNA粗提取与鉴定的叙述，错误的是()A．用同样方法从等体积兔血和鸡血中提取的DNA量相近B．DNA析出过程中，搅拌操作要轻柔以防DNA断裂C．预冷的乙醇可用来进一步纯化粗提的DNAD．用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行水浴加热A [解析]哺乳动物(如兔)成熟的红细胞无细胞核，细胞内不含DNA，故兔血不宜作为该实验的实验材料，A项错误。DNA析出过程中，搅拌要轻柔，以防止DNA断裂，B项正确。DNA不溶于冷乙醇，向DNA提取液中加入适量预冷的乙醇溶液，会使DNA析出，从而进一步提纯DNA，C项正确。向溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴加热数分钟，溶液出现蓝色，D项正确。