1、 自自 主主 梳梳 理理 基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果二基因工程的基本操作工具(1)限制性核酸内切酶“分子手术刀”来源：主要从 中分离纯化出来的。特点：能够识别DNA分子 ，并使特定部位的两个核苷酸之间的并使特定部位的两个核苷酸之间的 断开。断开。结果：产生 或 。(2)DNA连接酶“分子缝合针”作用：将 拼接成新的DNA分子。原核细胞原核细胞特定核苷酸序特定核苷酸序列列磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端黏性末端平末端平末端DNA片段片段作用：将作用：将 送入受体细胞中。送入受体细胞中。常用种类：常用种类：、噬菌体的衍生物、噬菌体的衍生物、。特点：含有特点：含有 、切点，切点，
2、并能在受体细胞中并能在受体细胞中 。目的基因目的基因质粒质粒动植物病毒动植物病毒标记基因标记基因多个限制酶多个限制酶复制并稳定保存复制并稳定保存限制酶DNA解旋酶区别切割特定的核苷酸序列切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键的磷酸二酯键将将DNADNA两条链的氢键两条链的氢键打开形成两条单链打开形成两条单链限制酶DNA水解酶区别切割特定的核苷酸序列切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键，形成片的磷酸二酯键，形成片段的段的DNA.DNA.切割磷酸二酯键，形成切割磷酸二酯键，形成单个的脱氧核苷酸。单个的脱氧核苷酸。DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA连接酶连接酶区别区别1 1区别区别2 2相同点相同点1)1)
3、只能将只能将单个核苷酸单个核苷酸连连接到已有的核酸片段上，接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键形成形成磷酸二酯键磷酸二酯键1)1)在在两个两个DNADNA片段之片段之间间形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键2)2)以以一条一条DNADNA链为模板链为模板，连接成一条互补连接成一条互补的的DNADNA链链2)2)将将DNADNA双链上的双链上的两两个缺口同时连接个缺口同时连接起来，起来，不需要模板不需要模板 典典 例例 导导 悟悟 考点二基因工程基本操作程序考点二基因工程基本操作程序【基础知识整合】【基础知识整合】基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序第一步：第一步：1目的基因主要是
4、指目的基因主要是指 ，也可，也可以是一些具有调控作用的因子。目的基因的获取途以是一些具有调控作用的因子。目的基因的获取途径常见的有：径常见的有：、。目的基因的获取目的基因的获取编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因人工合成目的基因人工合成目的基因利用利用PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因从基因文库中获取从基因文库中获取2基因文库：将含有某种生基因文库：将含有某种生 物物 不不 同同 基基 因因 的的 许许 多多 ，导入导入 的群体中储存，各个的群体中储存，各个 分别含有这种生物分别含有这种生物的的 ，称为基因文库。称为基因文库。常见的基因文库有常见的基因文库有 和和 。3PCR技术扩增目
5、的基因技术扩增目的基因PCR 是是 的的 缩缩 写，是写，是 一一 项在项在 复制特定复制特定DNA片段的核酸合成技术，可以在短时间片段的核酸合成技术，可以在短时间内内 。其原理是。其原理是 ，其过程，其过程是：是：加热至加热至9095，；冷却到冷却到5560，；加热至加热至7075，。DNA片段片段受体菌受体菌受体菌受体菌不同的基因不同的基因基因组文库基因组文库cDNA文库文库聚合酶链式反应聚合酶链式反应生物体外生物体外大量扩增目的基因大量扩增目的基因DNA双链复制双链复制DNA解链解链引物结合到互补引物结合到互补DNA链链热稳定热稳定DNA聚合酶聚合酶(如如Taq酶酶)从引物起始进行互补链
6、的合成从引物起始进行互补链的合成第二步：第二步：1目的：使目的基因在受体细胞中目的：使目的基因在受体细胞中 ，并且，并且可以可以 ，同时使目的基因能，同时使目的基因能够够 。2基因表达载体的组成：基因表达载体的组成：。(1)启动子：是一段有特殊结构的启动子：是一段有特殊结构的 ，位于基，位于基因的首端，是因的首端，是 识别和结合的部位，能驱识别和结合的部位，能驱动基因动基因 ，最终获得所需的蛋白质。，最终获得所需的蛋白质。(2)终止子：是一段有特殊结构的终止子：是一段有特殊结构的 ，位于，位于基因的基因的 。(3)标标 记记 基基 因因 的的 作作 用：是用：是 为为 了了 鉴鉴 定定 受受
7、体体 细细 胞胞 中中 ，从而将，从而将 筛筛选出来。常用的标记基因是选出来。常用的标记基因是 。基因表达载体的构建基因表达载体的构建稳定存在稳定存在遗传给下一代遗传给下一代表达和发挥作用表达和发挥作用目的基因目的基因启动子启动子终止子终止子标记基因标记基因DNA片段片段RNA聚合酶聚合酶转录出转录出mRNADNA短片段短片段尾端尾端是否含有目的基因是否含有目的基因含有目的基因的细胞含有目的基因的细胞抗生素抗性基因抗生素抗性基因第三步：第三步：1转化的概念：是目的基因进入转化的概念：是目的基因进入 ，并，并且在受体细胞内且在受体细胞内 的过程。的过程。2常用的转化方法：常用的转化方法：(1)将
8、目的基因导入植物细胞：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是采用最多的方法是 ，农杆菌特点：，农杆菌特点：易感染易感染 植植 物物 和和 裸裸 子子 植植 物，物，对对 大大 多多 数数 植物没有感染力；农杆菌中的植物没有感染力；农杆菌中的Ti质粒质粒上的上的TDNA可转移至受体细胞，并整合到受体可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的细胞的 上。上。将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞受体细胞内受体细胞内维持稳定和表达维持稳定和表达农杆菌转化法农杆菌转化法双子叶双子叶单子叶单子叶染色体的染色体的DNA其次还有其次还有 ，是单子叶植物中常用的，是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成
9、本较高。一种基因转化方法，但是成本较高。是我国科学家独创的一种方法，是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法。是一种十分简便经济的方法。(我国的转基因抗我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的虫棉就是用此种方法获得的)(2)将目的基因导入动物细胞：将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是最常用的方法是 。此方法的受。此方法的受体细胞多是体细胞多是 。操作程序：目的基因表达载体操作程序：目的基因表达载体 取卵取卵(受精卵受精卵)显微注射显微注射注射了目的基因的受精卵注射了目的基因的受精卵移植到移植到 性动物的性动物的 内发育内发育新性状动物。新性状动物。基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管
10、通道法显微注射技术显微注射技术受精卵受精卵提纯提纯雌雌输卵管或子宫输卵管或子宫(3)将目的基因导入微生物细胞：将目的基因导入微生物细胞：感受态细胞法感受态细胞法原核生物特点：原核生物特点：、等，因此早期的基因工程都等，因此早期的基因工程都用原核生物作为受体细胞。用原核生物作为受体细胞。大肠杆菌最常用的转化方法是：大肠杆菌最常用的转化方法是：处理细处理细胞胞 细胞细胞表达载体与感受态细胞混合表达载体与感受态细胞混合 细胞吸收细胞吸收DNA分子。分子。3重组目的基因导入受体细胞后，筛选含有基因重组目的基因导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是表达载体受体细胞的依据是 。繁殖快繁殖快多
11、为单细胞多为单细胞遗传物质相对较少遗传物质相对较少Ca2感受态感受态感受态感受态标记基因是否表达标记基因是否表达第四步：第四步：1首先要检测转基因生物染色体的首先要检测转基因生物染色体的DNA上是否插上是否插入了目的基因，方法是入了目的基因，方法是 。2其次还要检测其次还要检测 ，方，方法是法是 。3最后检测最后检测 ，方法，方法是从转基因生物中提取是从转基因生物中提取 ，用相应的抗体，用相应的抗体进行进行 。4有时还需进行有时还需进行 的鉴定。如转的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。基因抗虫植物是否出现抗虫性状。目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定DNA分子杂交技术分子杂交技术目的
12、基因是否转录出了目的基因是否转录出了mRNA用标记的目的基因作探针与用标记的目的基因作探针与mRNA杂交杂交目的基因是否翻译成蛋白质目的基因是否翻译成蛋白质蛋白质蛋白质抗原抗原抗体杂交抗体杂交个体生物学水平个体生物学水平【知识拓展】【知识拓展】1基因文库的比较基因文库的比较文库类型文库类型cDNA文库文库基因组文库基因组文库文库大小文库大小小小大大基因中启动子基因中启动子(具有启动具有启动作用的作用的DNA片段片段)无无有有基因中内含子基因中内含子(位于编码位于编码蛋白质序列的非编码蛋白质序列的非编码DNA片段片段)无无有有基因多少基因多少某种生物的某种生物的部分基因部分基因某种生物的某种生物
13、的全部基因全部基因物种间的基因交流物种间的基因交流可以可以部分基因可部分基因可以以2.将目的基因导入受体细胞的比较将目的基因导入受体细胞的比较生物生物种类种类植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞微生物细胞微生物细胞常用常用方法方法农杆菌转化法农杆菌转化法 显微注射技术显微注射技术Ca2处理法处理法受体受体细胞细胞体细胞体细胞受精卵受精卵原核细胞原核细胞转化转化过程过程将目的基因插将目的基因插入入Ti质粒的质粒的TDNA上上农杆菌农杆菌导入导入植物细胞植物细胞整整合到受体细胞合到受体细胞的的DNA表表达达将含有目的基将含有目的基因的表达载体因的表达载体提纯提纯取卵取卵(受精卵受精卵)显显微注射微注射
14、受精受精卵发育卵发育获得获得具有新性状的具有新性状的动物动物Ca2处理细处理细胞胞感受态细感受态细胞胞重组表达重组表达载体与感受态载体与感受态细胞混合细胞混合感感受态细胞吸收受态细胞吸收DNA分子分子3目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定类类型型步骤步骤检测内容检测内容方法方法结果结果显示显示分分子子检检测测导入导入检测检测目的基因是否插目的基因是否插入受体细胞染色入受体细胞染色体的体的DNA上上DNA分子杂交技分子杂交技术术(DNA和和DNA之间之间)是否成是否成功显示功显示出杂交出杂交带带表达表达检测检测目的基因是否转目的基因是否转录出录出mRNA核酸分子杂交技核酸分子杂交技术术(DN
15、A和和mRNA之间之间)同上同上目的基因是否翻目的基因是否翻译出蛋白质译出蛋白质蛋白质分子杂交蛋白质分子杂交(抗原与抗体之间抗原与抗体之间)同上同上个体生物学个体生物学水平的鉴定水平的鉴定确定是否具有确定是否具有抗性及抗性程度抗性及抗性程度基因工程产品基因工程产品与天然产品的活与天然产品的活性是否相同性是否相同抗虫或抗病的抗虫或抗病的接种实验接种实验基因工程产品基因工程产品与天然产品活性与天然产品活性的比较的比较是否赋是否赋予了预予了预期抗性期抗性或蛋白或蛋白质活性质活性【典例精析】【典例精析】【例【例2 2】(2011江苏江苏)请回答基因工程方面的有关问题：请回答基因工程方面的有关问题：(1
16、)利用利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似复制类似(如下图所示如下图所示)。图中引物为单链图中引物为单链DNA片段，片段，它是子链合成延伸的基础。它是子链合成延伸的基础。从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的的DNA片段所占的比例为片段所占的比例为 。在第在第 轮循环产物中开始出现两条脱氧核轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的苷酸链等长的DNA片段。片段。(2)设计引物是设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物设计的两组引物(只标注了部分碱基序列只标注了部分
17、碱基序列)都不合都不合理理(如下图如下图)，请分别说明理由。，请分别说明理由。15/16三三第第1组：组：；第第2组：组：。(3)PCR反应体系中含有热稳定反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的聚合酶，下面的表达式不能正确反映表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因为聚合酶的功能，这是因为 。引物引物和引物和引物局部发生碱基互补配对而失效局部发生碱基互补配对而失效引物引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效 DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链链DNA片段的引物链上片段的引物链上(4)用限制酶用限制酶
18、EcoR、Mbo单独或联合切割同一种单独或联合切割同一种质粒，得到的质粒，得到的DNA片段长度如下图片段长度如下图(1kb即即1000个碱个碱基对基对)，请在下图中画出质粒上，请在下图中画出质粒上EcoR、Mbo的的切割位点。切割位点。答案如右图：答案如右图：【考查类型】【考查类型】本题主要考查基因工程中本题主要考查基因工程中PCR的的操作过程及限制酶在质粒上切割位点的特点。操作过程及限制酶在质粒上切割位点的特点。【解析】【解析】(1)根据题意，根据题意，PCR前三轮循环示意图前三轮循环示意图如下：如下：从图中可知，在第从图中可知，在第3轮循环产物中开始出现两条轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷
19、酸链等长的脱氧核苷酸链等长的DNA片段片段(占占1/4)。第一轮。第一轮循环产物中不含引物循环产物中不含引物A的的DNA片段是一个，第片段是一个，第二轮循环产物中不含引物二轮循环产物中不含引物A的的DNA片段是片段是1个，个，第三轮产物中不含引物第三轮产物中不含引物A的的DNA片段也是一个，片段也是一个，同理可推知第四轮产物中不含引物同理可推知第四轮产物中不含引物A的的DNA片片段也是一个，第四轮产物中段也是一个，第四轮产物中DNA片段共有片段共有16个，个，所以第四轮循环产物中含有引物所以第四轮循环产物中含有引物A的的DNA片段片段所占的比例为所占的比例为15/16。(2)引物设计的要求之一
20、是引物必须与待复制的引物设计的要求之一是引物必须与待复制的DNA片段的一条链准确配对，但第片段的一条链准确配对，但第1组引物中组引物中引物引物和引物和引物局部发生碱基互补配对而失效，局部发生碱基互补配对而失效，第第2组引物中的引物组引物中的引物自身折叠后会出现局部碱自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。基互补配对而失效。(3)DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链到双链DNA片段的引物链上，而表达式中是直接片段的引物链上，而表达式中是直接将两个脱氧核苷酸直接相连。将两个脱氧核苷酸直接相连。(4)由图可知，质粒由图可知，质粒DNA分子的长度是分子的长度
21、是14kb，EcoR V在质粒上有一个切割位点；在质粒上有一个切割位点；Mbo 在质在质粒上有两个切割位点，这两个切割位点的距离是粒上有两个切割位点，这两个切割位点的距离是2.5kb，其中一个切割位点与，其中一个切割位点与EcoR V的切割位点的切割位点相距相距6kb，另一个切割位点与，另一个切割位点与EcoR V的切割位点的切割位点相距相距5.5kb。【方法归纳】【方法归纳】本题立意在基因工程的基本工具和本题立意在基因工程的基本工具和操作程序，要准确作答，必须对相关过程达到深操作程序，要准确作答，必须对相关过程达到深刻理解的程度。为了便于推算有时要画出示意图刻理解的程度。为了便于推算有时要画
22、出示意图帮助理解。帮助理解。课时练习七十五课时练习七十五一、选择题一、选择题(每小题只有一个正确选项每小题只有一个正确选项)1有关基因工程的叙述正确的是有关基因工程的叙述正确的是()A限制性内切酶只在获得目的基因时才用限制性内切酶只在获得目的基因时才用 B重组质粒的形成在细胞内完成重组质粒的形成在细胞内完成C质粒都可作运载体质粒都可作运载体 D蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料D2下列关于染色体和质粒的叙述，正确的是下列关于染色体和质粒的叙述，正确的是()A染色体只存在于真核生物细胞中，质粒只存染色体只存在于真核生物细胞中，质粒只存在于原核生物细胞中在于原
23、核生物细胞中B染色体和质粒均与生物的遗传有关染色体和质粒均与生物的遗传有关C在基因工程中染色体和质粒均可以作为运载在基因工程中染色体和质粒均可以作为运载体体D染色体和质粒的化学本质相同染色体和质粒的化学本质相同B3下列叙述符合基因工程概念的是下列叙述符合基因工程概念的是()AB淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有含有B淋巴细胞中的抗体基因淋巴细胞中的抗体基因B将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆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菌，获得能产生人干扰素的菌株C用紫外线照射青霉菌，使其用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，
24、发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株通过筛选获得青霉素高产菌株D自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其其DNA整合到细菌整合到细菌DNA上上B4下表有关基因表达的选项中，不可能的是下表有关基因表达的选项中，不可能的是()基因基因表达的细胞表达的细胞表达产物表达产物A细菌抗虫细菌抗虫蛋白基因蛋白基因抗虫棉叶抗虫棉叶肉细胞肉细胞细菌抗虫细菌抗虫蛋白蛋白B人酪氨酸人酪氨酸酶基因酶基因正常人皮正常人皮肤细胞肤细胞人酪氨人酪氨酸酶酸酶C动物胰岛动物胰岛素基因素基因大肠杆菌大肠杆菌工程菌细胞工程菌细胞动物胰动物胰岛素岛素D兔血红蛋兔血红蛋白基因白基因兔成熟兔成熟红细
25、胞红细胞兔血红兔血红蛋白蛋白D5.下图所示平末端属于同一种限制酶切割而成下图所示平末端属于同一种限制酶切割而成的是的是()A BC DA6.下图下图AD段表示质粒的某基因段表示质粒的某基因(非标记基因非标记基因)，B表示表示RNA聚合酶结合位点。为使目的基因最易聚合酶结合位点。为使目的基因最易表达，目的基因插入的最佳位点是图中的表达，目的基因插入的最佳位点是图中的()A BC DC7现有一长度为现有一长度为3000个碱基对个碱基对(bp)的线性的线性DNA分分子，用限制酶切割后，进行凝胶电泳，使降解产子，用限制酶切割后，进行凝胶电泳，使降解产物分开。用酶物分开。用酶H单独酶切，结果如图单独酶切
26、，结果如图1。用酶。用酶B单独单独酶切，结果如图酶切，结果如图2。用酶。用酶H和酶和酶B同时酶切，结果如同时酶切，结果如图图3。该。该DNA分子的结构及其酶切图谱是分子的结构及其酶切图谱是()A8研究人员想将生长激素基因通过质粒介导入大研究人员想将生长激素基因通过质粒介导入大肠杆菌细胞内，以表达产生生长激素。已知质粒肠杆菌细胞内，以表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：中存在两个抗性基因：A是抗链霉素基因，是抗链霉素基因，B是抗是抗氨苄青霉素基因，且目的基因不插入到基因氨苄青霉素基因，且目的基因不插入到基因A、B中，而大肠杆菌不带任何抗性基因，则筛选获得中，而大肠杆菌不带任何抗性基因，
27、则筛选获得“工程菌工程菌”的培养基中的抗生素首先应该的培养基中的抗生素首先应该()A仅有链霉素仅有链霉素B仅有氨苄青霉素仅有氨苄青霉素C同时有链霉素和氨苄青霉素同时有链霉素和氨苄青霉素D无链霉素和氨苄青霉素无链霉素和氨苄青霉素C二、非选择题二、非选择题9已知已知SARS是由一种是由一种RNA病毒感染所引起的疾病。病毒感染所引起的疾病。SARS病毒表面的病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康复后的血清中有抗病人康复后的血清中有抗S蛋白的特异性抗体。蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防某研究小组为了研制预防SARS病毒的疫苗，开展病毒的疫苗，开展了前期研究工
28、作，其简要的操作流程如下：了前期研究工作，其简要的操作流程如下：(1)实验步骤实验步骤所代表的反应过程是所代表的反应过程是 。(2)步骤步骤构建重组表达载体构建重组表达载体A和重组表达载体和重组表达载体B必必须使用限制性内切酶和须使用限制性内切酶和 酶，后者的作用酶，后者的作用是将是将 用用 限限 制制 性性 内内 切切 酶酶 切切 割割 的的 和和 连接起来。连接起来。(3)如果省略步骤如果省略步骤而将大量扩增的而将大量扩增的S蛋白基因直接蛋白基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的S蛋蛋白，其原因白，其原因 是是 S 蛋蛋 白白 基基 因因
29、在在 大大 肠肠 杆杆 菌菌 中中 不不 能能 ，也不能，也不能 。逆转录逆转录DNA连接连接载体载体S蛋白基因蛋白基因复制复制合成合成S蛋白基因的蛋白基因的mRNA(4)为了检验步骤为了检验步骤所表达的所表达的S蛋白是否与病毒蛋白是否与病毒S蛋白蛋白有相同的免疫反应特性，可用有相同的免疫反应特性，可用 与与 进行抗原进行抗原抗体特抗体特异性反应实验，从而得出结论。异性反应实验，从而得出结论。(5)步骤步骤和和的结果相比，原核细胞表达的的结果相比，原核细胞表达的S蛋白蛋白与真核细胞表达的与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列蛋白的氨基酸序列 (相同相同或不同或不同)，根本原因是，根本原因是 。大肠
30、杆菌中表达大肠杆菌中表达的的S蛋白蛋白SARS康复病人血清康复病人血清相同相同表达蛋白质所用的基因相同表达蛋白质所用的基因相同10水稻种子中水稻种子中70%的磷以植酸形式存在。植酸的磷以植酸形式存在。植酸易同铁、钙等金属离子或蛋白质结合排出体外，易同铁、钙等金属离子或蛋白质结合排出体外，是多种动物的抗营养因子，同时，排出的大量磷是多种动物的抗营养因子，同时，排出的大量磷进入水体易引起水华。进入水体易引起水华。(1)磷元素除了形成植酸外，还磷元素除了形成植酸外，还 可可 以以 出出 现现 在在 下下 列列 分子或结构中分子或结构中(多选多选)。A核糖核糖 BATPC核糖体核糖体 D核膜核膜(2)
31、种植芦苇能有效抑制水华的发生，表明芦苇与种植芦苇能有效抑制水华的发生，表明芦苇与引起水华的藻类关系是引起水华的藻类关系是 。(3)植酸酶可降解植酸，在谷物类饲料中添加植酸植酸酶可降解植酸，在谷物类饲料中添加植酸酶可提高饲料的酶可提高饲料的 利用率。利用率。BCD竞争关系竞争关系营养成分营养成分(4)酵母菌中植酸酶的活性较高。下图是从不同类酵母菌中植酸酶的活性较高。下图是从不同类型酵母菌的发酵液中提取植酸酶的工艺流程。型酵母菌的发酵液中提取植酸酶的工艺流程。据图回答：据图回答：植酸酶植酸酶_(/)属于分泌蛋白。属于分泌蛋白。若植酸酶若植酸酶和和的肽链组成不同，其差异体现的肽链组成不同，其差异体现
32、在在 。氨基酸的种类、数量和排列顺序不同氨基酸的种类、数量和排列顺序不同提纯的植酸酶需做活性条件测定。下图为测提纯的植酸酶需做活性条件测定。下图为测定结果。定结果。图中的自变量可为图中的自变量可为 (答一种答一种)；因；因变量可以通过测定变量可以通过测定 来表示。来表示。温度温度(或或pH)单位时间内植酸的降解量单位时间内植酸的降解量(或植酸降解产物的生成量或植酸降解产物的生成量)(5)为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。下图是基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程。获取植酸
33、酶基因的流程。据图回答：据图回答：图中基因组文库图中基因组文库 (小于小于/等于等于/大于大于)cDNA文库。文库。B过程需要的酶是过程需要的酶是 ；A、C过程中过程中 (可可以以/不可以不可以)使用同一种探针筛选含目的基因的菌株。使用同一种探针筛选含目的基因的菌株。目的基因目的基因和和除从构建的文库中分离外，还可以分除从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中别利用图中 和和 为模板直接进行为模板直接进行PCR扩扩增，该过程中所用酶的显著特点是增，该过程中所用酶的显著特点是 。大于大于逆转录酶逆转录酶可以可以DNAcDNA耐高温耐高温(6)已获得的转植酸酶基因水稻品系植酸含量低，已获得的转植酸
34、酶基因水稻品系植酸含量低，但易感病，下图为选育低植酸抗病水稻品种的过但易感病，下图为选育低植酸抗病水稻品种的过程。图中两对相对性状分别由两对基因控制，并程。图中两对相对性状分别由两对基因控制，并独立遗传。独立遗传。采用上图育种过程，需从采用上图育种过程，需从_代开始筛选，经代开始筛选，经筛选淘汰后，在选留的植株中低植酸抗病纯合体筛选淘汰后，在选留的植株中低植酸抗病纯合体所占的比例是所占的比例是 。选留植株多代自交，经。选留植株多代自交，经筛选可获得低植酸抗病性状稳定的品性。筛选可获得低植酸抗病性状稳定的品性。F21/9【解析】【解析】(1)只有核糖中不含磷元素，只有核糖中不含磷元素，ATP(磷
35、酸基团磷酸基团)、核糖体核糖体(含含RNA)、核膜、核膜(含磷脂含磷脂)中均含有磷元素。中均含有磷元素。(2)芦苇能抑制水华的发生，表明芦苇引起与水华的藻类芦苇能抑制水华的发生，表明芦苇引起与水华的藻类关系是竞争。关系是竞争。(3)植酸易同铁、钙等金属离子或蛋白质植酸易同铁、钙等金属离子或蛋白质结合排出体外，是多种动物的抗营养因子，而植酸酶结合排出体外，是多种动物的抗营养因子，而植酸酶可降解植酸，因此在谷物类饲料中添加植酸酶可提高可降解植酸，因此在谷物类饲料中添加植酸酶可提高饲料的营养成分的利用率。饲料的营养成分的利用率。(4)分析图可知，植酸酶分析图可知，植酸酶需要经过两次离心，因此植酸酶需
36、要经过两次离心，因此植酸酶属于分泌蛋白。若属于分泌蛋白。若植酸酶植酸酶和和的肽链组成不同，其差异体现在氨基酸的肽链组成不同，其差异体现在氨基酸的种类、数量和排列顺序的不同。从图中可看出，自的种类、数量和排列顺序的不同。从图中可看出，自变量可为温度或变量可为温度或pH，因变量可以通过测定单位时间内，因变量可以通过测定单位时间内植酸的降解量或植酸降解产物的生成量来表示。植酸的降解量或植酸降解产物的生成量来表示。(5)分析获取植酸酶基因的流程图可知，图中基因分析获取植酸酶基因的流程图可知，图中基因组文库大于组文库大于cDNA文库。文库。B过程需要的酶应该是逆过程需要的酶应该是逆转录酶，因为转录酶，因
37、为A、C过程都能获得含目的基因的过程都能获得含目的基因的菌株，所以可以使用同一种探针进行筛选。目的菌株，所以可以使用同一种探针进行筛选。目的基因基因和和除从构建的文库中分离外，还可以分除从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中别利用图中DNA和和cDNA为模板直接进行为模板直接进行PCR扩扩增，该过程中所用酶的显著特点是耐高温。增，该过程中所用酶的显著特点是耐高温。(6)根根据上图育种过程，所需性状在据上图育种过程，所需性状在F2代中才开始出现，代中才开始出现，所以应从所以应从F2代开始筛选。从图中可以看出，低植代开始筛选。从图中可以看出，低植酸抗病是双显性酸抗病是双显性(在在F2中占中占9/
38、16)，经筛选淘汰后，经筛选淘汰后，在选留的植株中纯合体所占的比例是在选留的植株中纯合体所占的比例是1/9。11下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图位点，图1、图、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：点。请回答下列问题：(1)一个图一个图1所示的质粒分子经所示的质粒分子经Sma切割前后，分切割前后，分别含有别含有 个游离的磷酸基团。个游离的磷酸基团。(2)若对图中质粒进行改造，插入的若对图中质粒进行改造，插入的Sma酶切位点酶切位点越多，质粒的热稳定性越越多，质粒的热稳定性越 。(3)用图中的质粒和外源
39、用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能构建重组质粒，不能使用使用Sma切割，原因是：切割，原因是：(4)与只使用与只使用EcoR相比较，使用相比较，使用BamH和和Hind两种限制酶同时处理质粒、外源两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优的优点在于可以防止：点在于可以防止：0、2高高 Sma会破坏质粒的抗性基因、外源会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目中的目的基因。的基因。质粒和含目的基因的外源质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化。片段自身环化。(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入因片段混合，并加入 酶。酶。(6)重
40、组质粒中抗生素重组质粒中抗生素 抗抗 性性 基基 因因 的的 作作 用用 是是 为为 了了 。(7)为为 了了 从从 cDNA 文文 库库 中中 分分 离离 获获 取取 蔗蔗 糖糖 转转 运运 蛋蛋 白白 基基 因，将因，将 重重 组组 质质 粒粒 导导 入入 丧丧 失失 吸吸 收收 蔗蔗 糖糖 能能 力力 的的 大大 肠肠 杆杆 菌菌 突突 变变 体，然体，然 后后 在在 的培养基的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。中培养，以完成目的基因表达的初步检测。DNA连接连接鉴别和筛选含有目的基因的细胞鉴别和筛选含有目的基因的细胞以蔗糖为惟一碳源以蔗糖为惟一碳源(或含碳营养物质或含碳营养物
41、质)【解析】【解析】本题考查基因工程的限制性内切酶的作本题考查基因工程的限制性内切酶的作用特点。用特点。(5)质粒和目的基因连接后获得重组质粒，该过程质粒和目的基因连接后获得重组质粒，该过程需要连接酶作用，故混合后加入需要连接酶作用，故混合后加入DNA连接酶。连接酶。(6)质粒上的抗性基因为标记基因，用于鉴别和筛选质粒上的抗性基因为标记基因，用于鉴别和筛选含有重组质粒的受体细胞。含有重组质粒的受体细胞。(7)将重组质粒导入丧将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后，含有重组失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后，含有重组质粒的个体才能吸收蔗糖，因此可利用蔗糖作为质粒的个体才能吸收蔗糖，因此可利用蔗糖作为惟一碳源的培养基培养受体细胞，含有重组质粒惟一碳源的培养基培养受体细胞，含有重组质粒的细胞才能存活，不含有重组质粒的因不能获得的细胞才能存活，不含有重组质粒的因不能获得碳源而死亡，从而达到筛选目的。碳源而死亡，从而达到筛选目的。
