第43講基因工程

1.認(rèn)識(shí)基因工程的基本原理及操作程序。

2.了解基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。

4.認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)工程的基本原理及操作程序。

考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析

基因工程2023,遼寧（2道）、江蘇（2道）、浙江、本專題知識(shí)難度較高、基礎(chǔ)性強(qiáng)。

北京、海南、湖南、天津、山東、廣東、湖考查學(xué)生對(duì)基因工程的整體性的認(rèn)

北，識(shí)，或結(jié)合一些情景信息或表格信

2022,遼寧、江蘇、浙江、北京、海南、湖息設(shè)置題目，考查學(xué)生的應(yīng)變能力、

南、天津、山東、廣東、湖北、重慶獲取信息和綜合分析能力。

2021,9省市及地區(qū)

蛋白質(zhì)工程2023,遼寧，填空

2022,重慶、湖南

2021,遼寧、廣東

生物技術(shù)的安全性與2023,浙江，選擇

倫理問題2022,北京，天津、河北，填空

2021,北京，選擇

DNA連接醐||③基因進(jìn)入受體細(xì)胞的教體|

基本工具

|利用PCR擴(kuò)增—⑤目的基因的獲取卜植

物

基

人工合成因

工

-程

利用植物生產(chǎn)藥物

|⑥度因表達(dá)載體的構(gòu)建卜基

因

⑦農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法］一|工提高動(dòng)物生長速度

程

動(dòng)

一

顯微注射法『工耳⑧目的基因的導(dǎo)入物改善畜產(chǎn)品品質(zhì)

基

因

I乳腺生物發(fā)生器

Ga?,處理法卜一匚

程

I器官移植供體

mRNA檢測(cè)卜方斗⑩JI的基因的檢測(cè)與鑒定口?生產(chǎn)基因工程藥物

一

基

|蛋白質(zhì)檢測(cè)］一因體外基因治療

治

療

體內(nèi)基因治療

|個(gè)體水平的鑒星一一I

I崛起緣由I

|預(yù)期蛋白質(zhì)功可------＞憐設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)氨基酸序列|：?一到對(duì)應(yīng)的基因I

考點(diǎn)一基因工程

一.基因工程

1.概念:按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞

里，定向（定向/不定向）地改造生物的遺傳性狀。

2.別名：基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。

3.原理：基因重組。

4.操作對(duì)象:基因。

5.操作水平:DNA分子水平。

6.操作環(huán)境：生物體外（體內(nèi)/體外）進(jìn)行

7.結(jié)果：創(chuàng)造出符合人們需要的生物類型和生物產(chǎn)品。

8.優(yōu)點(diǎn)：（1）定向改造生物性狀（目的性強(qiáng)）。

（2）克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙等。

【總結(jié)歸納】

提升?必考考向歸納

1.人的胰島素基因能通過拼接并在受體細(xì)胞大腸桿菌中表達(dá)出相同蛋白質(zhì)一胰島素的理論基礎(chǔ)：

(1)大腸桿菌和人的遺傳物質(zhì)都是O

(2)不同生物的DNA分子能夠拼接在一起，原因是。

(3)同一種基因在不同生物體內(nèi)表達(dá)出來的蛋白質(zhì)相同，因?yàn)?

(4)遺傳信息的傳遞都遵循。

(5)為什么一種生物的基因可以在另一種生物細(xì)胞內(nèi)表達(dá)？

答案：DNA

基因的組成、空間結(jié)構(gòu)和堿基互補(bǔ)配對(duì)方式相同

所有生物共用一整套遺傳密碼

中心法則

①基因是控制生物性狀的獨(dú)立遺傳單位②遺傳信息的傳遞都遵循中心法則③生物界共同一套遺傳密碼

基因操作基本的工具

1.限制性內(nèi)切核酸酶(也稱“限制酶”)

產(chǎn)L主要來自_______________

種'分離的限制同有種

限!［識(shí)別雙filDNA分子的

魚(專一性)使每一條修中特定部位的瞬俄而

尸！,［犍斷開________________

產(chǎn)"斷開兩個(gè)核件版之間的______________

但￡產(chǎn)生和平末豳

答案：原核生物數(shù)干特定核甘酸序列磷酸二酯鍵粘性末端

提升-必考考向歸納

(1)限制酶切割DNA產(chǎn)生黏性末端的過程和黏性末端的表示方法：

【例析】如EcoRI酶能識(shí)別-GAATTC-序列，并在G與A之間切割，請(qǐng)表示:

答案：

EcoRI識(shí)別

I識(shí)別特定位點(diǎn)

II切,

I特異翻割切

點(diǎn)

用"“""07

黏性末0

(2)下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn).請(qǐng)

回答下列問題：

限制幅BamHIHind^EcoRISma1

11I

識(shí)別序列及GGATCCAAGCTTGAA1TCCCCGGG

切割位點(diǎn)CCTAGGTTCGAACTFAAGGGGCCC

tf

①請(qǐng)寫出同時(shí)用EcoRI切割含目的基因的DNA的過程。

②請(qǐng)寫出同時(shí)用BamH和Hindlll切割質(zhì)粒的過程。

答案：

GIATTC

CTTAAG

限制酶切

(3)用限制酶切割時(shí)需注意的事項(xiàng)

①獲取目的基因和切割載體時(shí)，通常使用同種限制酶，目的是為了產(chǎn)生相同的黏性末端，便于連接。但是

使用該法缺點(diǎn)是容易發(fā)生目的基因、質(zhì)粒的自身環(huán)化以及目的基因與質(zhì)粒反向連接，為了避免上述情況發(fā)

生，可采取的措施是分別使用兩種限制酶去切割目的基因和運(yùn)載體。

②獲取一個(gè)目的基因需限制酶切割兩次,共產(chǎn)生4個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。

③選擇限制酶切割位點(diǎn)的基本原則：

A.切割目的基因時(shí)：能切下目的基因且不破壞目的基因。

B.切割質(zhì)粒時(shí)：至少保留一個(gè)完整的標(biāo)記基因，便于篩選。

PstISmalPstI

5意1抗病基因EIORI

圖甲

提升-必考考向歸納

例2.①用圖1中的質(zhì)粒和圖2中的外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用Smal切割，原因

是

②構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，最好選擇限制酶BamHI、Hindlll處理質(zhì)粒、外源DNA,這樣做的目的

是。

答案：SmaI會(huì)破壞質(zhì)粒中的抗性基因以及破壞目的基因

確保目的基因與質(zhì)粒的定向連接

【教材拾遺】

教材隱性知識(shí)：

⑴源于選擇性必修3P71“旁欄思考”：①原核生物中存在限制酶的意義是什么？

原核生物中限制酶的作用是切割外源DNA以保證自身安全，防止外來病原物的危害。

②限制酶來源于原核生物，為什么不能切割自己的DNA分子？

限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾(甲基

化)，使限制酶不能將其切開。

【教材拾遺】總結(jié)：圖解限制酶的選擇原則

Ps，tISm匚aIPJst

SmaI抗病EcoR

茶因

⑴不破壞目的基因原則：如圖甲中可選擇PstI,而不選擇Smal。

(2)保留標(biāo)記基因、啟動(dòng)子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)原則：質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)記基因，所以所選擇的限

制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu)，如圖乙中不選擇SmaI。

(3)確保出現(xiàn)相同黏性末端原則：通常選擇與切割目的基因相同的限制酶，如圖甲中PstI；為避免目的基

因和質(zhì)粒自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，如圖甲也可選擇PstI和EcoR

I兩種限制酶。

2.DNA連接酶

作用將雙鏈DNA片段“健合”題來.恢復(fù)被限M

IW切開的網(wǎng)個(gè)核音陂之間的___________

DNA

連東一-

接.￡.co〃DNA|■-------------------------

M連接醐I功—一“㈢人加

唾菌體

T4D、A

直接的I功能“縫合”和平

?末端

答案：磷酸二酯鍵大腸桿菌黏性末端黏性末端

提升?必考考向歸納

3.下列所示的黏性末端是由幾種限制性核酸內(nèi)切酶作用產(chǎn)生的（）圖中的黏性末端哪些能連接在一起

嗎？

-IIIiI~I_I_I-r-n-?1~r

AATTCAATTGTTAACTTAAG

GCGC

②③④

A.1種B.2種C.3種D.4種

答案：D①②③④

3.載體

一類]質(zhì)檢（常用唬體h-

[、動(dòng)植物物毒等

[限制一切割位點(diǎn)

攜?外源DNA片段的質(zhì)他進(jìn)人受體細(xì)

冬冬當(dāng)BU后.能在細(xì)胞中進(jìn)行________.成整

合■一上.一一體DNA網(wǎng)步"制

常的特秣的些因.使F，aiDNA

[分子的籥甚_________________

"l覆帝外源DNA片吸進(jìn)人受體韁酗

能夠在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定保存

答案：環(huán)狀雙鏈DNA分子噬菌體入噬菌體的衍生物有一個(gè)至多個(gè)自我復(fù)制受體DNA標(biāo)記

⑴在進(jìn)行基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的

⑵X噬菌體的衍生物或某些動(dòng)植物病毒作為運(yùn)載體利用的原理是利用病毒對(duì)宿主細(xì)胞的侵染性.病毒對(duì)

宿主細(xì)胞的侵染具有一定的物種（組織）特異性。

.提升?必考考向歸納

例5.若用家蠶作為某基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用

作為載體，其原因是。

答案：噬菌體噬菌體的宿主細(xì)胞是細(xì)菌，而不是家蠶

（4）【分子運(yùn)輸車一質(zhì)?！?/p>

①來源：來源于許多細(xì)菌和酵母菌等生物，它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，并具

有自我復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子（化學(xué)本質(zhì)），故質(zhì)粒有。個(gè)游離的磷酸基團(tuán)

②氨茉青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為標(biāo)記基因，還有如：卡那霉素抗性基因、四環(huán)素抗性基因等；其

作用是用于鑒別和篩選含有目的基因的受體細(xì)胞。

③復(fù)制原點(diǎn)：DNA分子復(fù)制的起點(diǎn)。

【歸納總結(jié)】

⑴質(zhì)粒與擬核中的DNA有哪些相同點(diǎn)：(至少寫出兩點(diǎn))

①化學(xué)本質(zhì)和結(jié)構(gòu)相同。

②能夠自我復(fù)制。

③具有遺傳效應(yīng)或都能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成等。

(2)質(zhì)粒不是(是/不是)一種細(xì)胞器。

(3)細(xì)胞膜上的載體蛋白與基因工程中的載體的區(qū)別

①化學(xué)本質(zhì)不同：細(xì)胞膜上的載體：蛋白質(zhì)。基因工程中的載體可能是物質(zhì)，如質(zhì)粒；也可是生物，

如動(dòng)植物病毒；也可是人噬菌體的衍生物。

②功能不同：細(xì)胞膜上的載體功能是協(xié)助細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞;基因工程中的載體是一種“分子

運(yùn)輸車”，把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。

【教材拾遺】

教材隱性知識(shí)：

⑵源于選擇性必修3P72“旁欄思考”：DNA連接酶和DNA聚合酶不是(填“是”或“不是”)一回事。原

因是：①DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段，而DNA聚合酶是把單個(gè)的脫氧核甘酸連接到已有的DNA片段

上。②DNA聚合酶起作用時(shí)需要以一條DNA鏈為模板，而DNA連接酶不需要模板。

4.DNA的粗提取與鑒定

便正］_利用DNA與其他飾質(zhì)在功理和化學(xué)性

〔思聞-質(zhì)方面的蒙異，提取DNA

*1DNA不常于■精.某些量白腐常

朦，.于EWI

—DNA在不同濃度的N?CI,彼中

的1常.度不同，能冶于2m?！钡?/p>

N.CM*

DNA的整定1

DNA?二革腋試劑橫水遒穌色

(2)實(shí)驗(yàn)步驟

研?材料」一新鮮洋藕，m簿充分研磨

過簸（紗布）、提取濾液；Atf.

-1500r/inin的轉(zhuǎn)速下離茬Smin.

Mt±?a

’在上清液中?人體枳分我為，25_

的冷酒精熔液.解置后用破現(xiàn)棒帶

一個(gè)方M足井叁起白色二狀也.

或在10000r/min的代速下離心5min.

、取沉淀物

「將絲狀物-沉淀物椿?盒2mol/L

［的NaCl腐液中

「在舊有DNA的溶液中加入口ML

DNA的整定;<K荒.梅奇均力帆將試管在沸水中

［加熱5min.酒液變成苣色

三.基因操作基本操作程序

1.目的基因的獲取

⑴篩選合適的目的基因

①目的基因:在基因工程的設(shè)計(jì)和操作中，用于改變受體細(xì)胞性狀或獲得預(yù)期表達(dá)產(chǎn)物等的基因。主要

是指編碼蛋白質(zhì)的基因。

②篩選目的基因的方法:從相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中進(jìn)行篩選是較為有效的方法之一。

⑵利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因

①概念：PCR全稱為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項(xiàng)在生物體外（體內(nèi)/體外）復(fù)制特定DNA片段核酸合成技術(shù)

②原理：DNA雙鏈復(fù)制。

③前提：要有一段已知目的基因的核昔酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物。

④引物的化學(xué)本質(zhì)：是一小段DNA或RNA單鏈；它是以DNA單鏈為模板，在引物酶的作用下合成的

⑤兩種引物與模板鏈如何配對(duì)？引物的5,端與模板鏈3,端互補(bǔ)配對(duì)。

⑥延伸時(shí)需要加入兩種引物，原因是

DNA是反向平行的雙鏈，DNA聚合酶只能從引物3,端延伸DNA鏈，用兩種引物才能確保DNA兩條鏈同時(shí)被

擴(kuò)增。

⑦兩種引物的要求：

引物自身不能環(huán)化兩種引物之間不能互補(bǔ)配對(duì)引物長度不宜過短，防止引物隨機(jī)結(jié)合。

⑧PCR反應(yīng)的基本步驟：變性復(fù)性延伸。

【歸納總結(jié)】

總結(jié)：PCR技術(shù)和DNA復(fù)制的比較

體內(nèi)復(fù)制PCR技術(shù)

解旋在解旋酶作用下，細(xì)胞提加熱到94。6雙鏈全部解開，

供ATP,部分解開不需解旋酶

引物一小段RNA一般用DNA片段

DNA聚合酶細(xì)胞自身的DNA聚合酶Taq酶

(不耐高溫)

復(fù)制特點(diǎn)半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)半保留復(fù)制，完全解旋后復(fù)制

制，多起點(diǎn)復(fù)制。從模板鏈的一端開始復(fù)制。

復(fù)制的方向子鏈的5'端向3'端延伸子鏈的5'端向3'端延伸

【教材拾遺】

教材隱性知識(shí)：

源于選擇性必修3P77“相關(guān)信息”：Bt抗蟲蛋白基因產(chǎn)生的Bt抗蟲蛋白只在某類昆蟲腸道的堿性環(huán)境

中才能表現(xiàn)出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸性，腸道細(xì)胞也無特異性受體，因此，Bt抗蟲蛋白不會(huì)對(duì)人畜

產(chǎn)生危害。

.提升?必考考向歸納

5.若用PCR技術(shù)擴(kuò)增圖示目的基因，應(yīng)選用的引物是

HamWI用物中,,indUI

|S---------?\

t?t

HclI/引物內(nèi)引物乙E3Al

H的基;LM

答案：引物甲、引物丙

2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建一基因工程的核心：

(1)構(gòu)建目的：

①使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳給下一代。；

②使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。

(2)構(gòu)建過程：

如果使用兩種限制酶同時(shí)切割目的基因和質(zhì)粒，有何優(yōu)點(diǎn)？。

可防止目的基因和質(zhì)粒自身環(huán)化以及目的基因與運(yùn)載體的反向連接

若只考慮兩兩連接，質(zhì)粒和目的基因至少可以連接3種；即目的基因-目的基因、質(zhì)粒-質(zhì)粒、目的基因-

質(zhì)粒。

(3)基因表達(dá)載體的組成及作用：

①目的基因：能控制表達(dá)所需要的特殊性狀。

②啟動(dòng)子作用是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNAo

啟動(dòng)子具有物種和組織特異性。即只有使用受體生物自身基因的啟動(dòng)子才能比較有利于基因的表達(dá)。如：

構(gòu)建在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的表達(dá)載體需要選擇的啟動(dòng)子是水稻胚乳細(xì)胞啟動(dòng)子。

③終止子：使轉(zhuǎn)錄終止的特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段。

④標(biāo)記基因：

種類：四環(huán)素抗性基因，卡那霉素抗性基因，氨芳青霉素抗性基因等抗生素抗性基因。

作用：用于鑒別和篩選含有目的基因的受體細(xì)胞。

⑤復(fù)制原點(diǎn)：DNA分子復(fù)制的起點(diǎn)。

思考：作為基因工程表達(dá)載體，只需含有目的基因就可以完成任務(wù)嗎？

不可以。因?yàn)槟康幕蛟诒磉_(dá)載體中得到表達(dá)并發(fā)揮作用，還需要有其他控制元件，如啟動(dòng)子、終止子和

標(biāo)記基因等。

理由是：A.生物之間進(jìn)行基因交流，只有使用受體生物自身基因的啟動(dòng)子才能比較有利于基因的表達(dá)；

B.通過cDNA文庫獲得的目的基因沒有啟動(dòng)子，只將編碼序列導(dǎo)入受體生物中無法轉(zhuǎn)錄；

C.目的基因是否導(dǎo)入受體生物中需要有篩選標(biāo)記；

D.為了增強(qiáng)目的基因的表達(dá)水平，往往還要增加一些其他調(diào)控元件，如增強(qiáng)子等；

E.如何篩選出插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌的單菌落？

在含有氨葦青霉素的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，產(chǎn)生一些菌落，然后將這些菌落按照原來的位置轉(zhuǎn)移到含有四環(huán)

素的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，一段時(shí)間后，某些菌落將會(huì)出現(xiàn)停止增殖的現(xiàn)象，這些菌落的位置在含氨茶青霉

素的培養(yǎng)基中對(duì)應(yīng)的位置的菌落即為插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌的單菌落。

提升-必考考向歸納

（2020,高三，衡水）目前基因工程所用的質(zhì)粒載體主要是以天然細(xì)菌質(zhì)粒的各種元件為基礎(chǔ)重新組建的

人工質(zhì)粒，PBR322質(zhì)粒是較早構(gòu)建的質(zhì)粒載體，其主要結(jié)構(gòu)如圖一所示:

AiAMIt.Ml

⑴構(gòu)建人工質(zhì)粒時(shí)要有抗性基因，以便于。觀察上圖，如果A為質(zhì)粒,

則C表示。

(2)pBR322分子中有單個(gè)EcoRI限制酶作用位點(diǎn)，EcoRI只能識(shí)別序列一GAATTC一，并只能在G與A之間

切割。若在某目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)EcoRI的切點(diǎn)，請(qǐng)畫出目的基因兩側(cè)被限制酶EcoRI切割后所形

成的黏性末端。

(3)pBR322分子中另有單個(gè)的BamHI限制酶作用位點(diǎn)，現(xiàn)將經(jīng)BamHI處理后的質(zhì)粒與用另一種限制酶Bgl

II處理得到的目的基因，通過作用恢復(fù)鍵，成功地獲得了重組質(zhì)

粒。能形成重組質(zhì)粒的原因是。

(4)作為受體大腸桿菌應(yīng)不含,以方便篩選已導(dǎo)入重組質(zhì)粒的受體大腸桿菌。將大腸桿

菌在含氨葦青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如圖二的菌落。再將滅菌絨布按到培養(yǎng)基上，使絨布面沾上菌落，

然后將絨布按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如圖三的結(jié)果(空圈表示與圖二對(duì)照無菌落的位置)。與圖

三空圈相對(duì)應(yīng)的圖二中的菌落表現(xiàn)型是圖三結(jié)果顯示，多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是。

答案：供重組DNA的鑒定和選擇重組質(zhì)粒

口的總囚

—GAATTC—…“一GAAT1V—

—CTTAAG—“…-CTTAAG—

DNA連接酶磷酸二酯鍵兩種限制酶(BamHI和BglII)切割得到的黏性末端相同

ampR和tetR(或氨葦青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因)能抗氨茉青霉素，但不能抗四環(huán)素pBR322質(zhì)

粒

3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：

⑴轉(zhuǎn)化：指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。

⑵常用的受體細(xì)胞：

①原核生物：腸桿菌枯草桿菌土壤農(nóng)桿菌等。

②真核生物：酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。

(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理：借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。

⑷常用的方法：

植物細(xì)胞：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。

動(dòng)物細(xì)胞：顯微注射法。

微生物細(xì)胞：感受體細(xì)胞法。

A.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法

①農(nóng)桿菌特點(diǎn)：易感染雙子葉植物和裸子植物，對(duì)大多數(shù)單子葉植物沒有感染能力。

②原理：Ti質(zhì)粒上的T-DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。

【易錯(cuò)積累】

a.農(nóng)桿菌的作用是感染植物細(xì)胞，把目的基因插入到植物細(xì)胞的染色體的DNA上o

b.用農(nóng)桿菌感染時(shí)，優(yōu)先選擇受傷的(受傷的/完好的)葉片與重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌培養(yǎng)，選用該葉片的理

由是葉片傷口處的細(xì)胞可釋放大量的酚類物質(zhì)，可吸引農(nóng)桿菌。

C.若要利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化單子葉植物細(xì)胞，可采取添加酚類物質(zhì)，其目的是吸引農(nóng)桿菌移向受體細(xì)

胞，有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化。

d.利用Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒的目的是：將目的基因插入到Ti質(zhì)粒上的T-DNA上，利用其將目的基因?qū)?/p>

受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上，使目的基因的遺傳特性穩(wěn)定維持和表達(dá)。

ffii-n表HM*化法和，陽

B.將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞

①方法:顯微注射技術(shù)。

②受體細(xì)胞：受精卵。

【思維拓展】為什么受體細(xì)胞選受精卵而不是正常體細(xì)胞?

受精卵具有全能性且體積大,易操作；而動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受限

③過程:

提純含目的罕因表達(dá)載體

取卵受精卵

顯微注射

受精卵發(fā)育

I早期胚胎

移植到子宮

新性狀動(dòng)物

C.將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞

①常用法:Ca2+處理法（感受態(tài)細(xì)胞法）.

②常用菌：大腸桿菌。

③微生物作為受體細(xì)胞的原因是繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)少。

④過程:

Ca2+處理感受太細(xì)表達(dá)載體與感式態(tài)細(xì)

顯處理感常細(xì)感受態(tài)細(xì)胞一胞吸收

細(xì)胞胞混合DNA

⑤受體細(xì)胞用Ca2+處理的目的是使其變?yōu)楦惺軕B(tài)細(xì)胞，容易吸收周圍環(huán)境中的DNA分子。

⑥用Ca2+處理受體細(xì)胞是通過改變細(xì)胞壁的通透性來完成

4.目的基因的檢測(cè)與鑒定:

（l）DNA分子探針：放射性同位素標(biāo)記的含有目的基因的DNA片段。

（2）檢測(cè)和鑒定

①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因，它是目的基因能否在個(gè)體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵，采用

的技術(shù)是DNA分子雜交技術(shù)。

②檢測(cè)目的基因是否成功轉(zhuǎn)錄出mRNA是檢測(cè)目的基因是否發(fā)揮功能作用的第一步，該過程采用的技術(shù)

是分子雜交技術(shù)。

③檢測(cè)目的基因是否成功翻譯出蛋白質(zhì)

A.分子水平檢測(cè)：抗原一抗體雜交。

B.個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定

a.檢測(cè)生物是否具有該蛋白質(zhì)賦予的某種特性以及具有該特性的程度。如：

抗蟲：做抗蟲接種實(shí)驗(yàn)，觀察害蟲（害蟲/生物）的生存狀況

抗?。鹤霾≡w接種實(shí)驗(yàn)，觀察生物（病原體/生物）的生存狀況

抗鹽：將轉(zhuǎn)基因植物移栽到鹽堿地。

抗寒：將轉(zhuǎn)基因植物移栽到低溫（寒冷）環(huán)境中，觀察其生長狀況

b.活性比較實(shí)驗(yàn)：

將基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的功能進(jìn)行活性比較，以確定功能活性是否相同。

提升-必考考向歸納

例6.（2021?山東，25）人類丫基因啟動(dòng)子上游的調(diào)控序列中含有BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)，該位點(diǎn)結(jié)合BCL11A

蛋白后，丫基因的表達(dá)被抑制。通過改變?cè)摻Y(jié)合位點(diǎn)的序列，解除對(duì)丫基因表達(dá)的抑制，可對(duì)某種地中海

貧血癥進(jìn)行基因治療。科研人員擴(kuò)增了丫基因上游不同長度的片段，將這些片段分別插入表達(dá)載體中進(jìn)行

轉(zhuǎn)化和熒光檢測(cè)，以確定BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)的具體位置。相關(guān)信息如圖所示。

建：

11;C'AAE

得*管"9CL1U4|：cSoMO

分#AMPMH

I:tfMTTC

T/彳套；岫-Ml：tfTCMC

MWIMilJBtol，*于MWtlOCTAOC

⑴為將擴(kuò)增后的產(chǎn)物定向插入載體指導(dǎo)熒光蛋白基因表達(dá)，需在引物末端添加限制酶識(shí)別序列。據(jù)圖可

知，在F1?F7末端添加的序列所對(duì)應(yīng)的限制酶是，在R末端添加的序列所對(duì)應(yīng)的限制酶是=

本實(shí)驗(yàn)中，從產(chǎn)物擴(kuò)增到載體構(gòu)建完成的整個(gè)過程共需要一種酶。

⑵將構(gòu)建的載體導(dǎo)入除去BCL11A基因的受體細(xì)胞，成功轉(zhuǎn)化后，含F(xiàn)1?F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的載體表達(dá)熒

光蛋白，受體細(xì)胞有熒光，含F(xiàn)7與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞無熒光。含F(xiàn)7與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞無熒光

的原因是o

⑶向培養(yǎng)液中添加適量的雌激素，含F(xiàn)1-F4與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞不再有熒光，而含F(xiàn)5-F6與R擴(kuò)

增產(chǎn)物的受體細(xì)胞仍有熒光。若Y基因上游調(diào)控序列上與引物序列所對(duì)應(yīng)的位置不含有BCL11A蛋白的結(jié)

合位點(diǎn)序列，據(jù)此結(jié)果可推測(cè)，BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)位于，理由是

答案：（l）SallEcoRI6

（2）F7與R擴(kuò)增產(chǎn)物不含完整的啟動(dòng)子，熒光蛋白基因不表達(dá)

（3）引物F4與F5在調(diào)控序列上所對(duì)應(yīng)序列之間的區(qū)段上

根據(jù)有無熒光情況判斷F1?F4與R擴(kuò)增產(chǎn)物上均有結(jié)合位點(diǎn)，因此結(jié)合位點(diǎn)位于F4所對(duì)應(yīng)調(diào)控序列的

下游（右側(cè)）；F5-F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物上均無結(jié)合位點(diǎn)，可知結(jié)合位點(diǎn)位于F5所對(duì)應(yīng)調(diào)控序列的上游（左側(cè)），

所以結(jié)合位點(diǎn)位于引物F4與F5在調(diào)控序列上所對(duì)應(yīng)序列之間的區(qū)段上

解析：（1）據(jù)題意可知，需要將擴(kuò)增后的產(chǎn)物定向插入并指導(dǎo)熒光蛋白基因的表達(dá)，則含有啟動(dòng)子的擴(kuò)

增后的產(chǎn)物讀取方向與熒光蛋白基因的讀取方向一致，故擴(kuò)增后的產(chǎn)物中的R端與熒光蛋白基因中限制酶

Muni識(shí)別序列端結(jié)合，才能保證擴(kuò)增后的產(chǎn)物定向插入并指導(dǎo)熒光蛋白基因的表達(dá)。要做到定向插入，

需要引物末端兩端添加限制酶的識(shí)別序列，且被限制酶識(shí)別并切割后，兩端的黏性末端不能相同。而擴(kuò)增

后的產(chǎn)物中可能含有MunI和XhoI的識(shí)別位點(diǎn)，故在引物末端添加限制酶的識(shí)別序列不能被限制酶Mun

I和Xhol所識(shí)別，故應(yīng)該選用添加限制酶EcoRI和限制酶SalI識(shí)別序列，由圖中可知，限制酶MunI

識(shí)別并切割后的黏性末端與限制酶EcoRI識(shí)別并切割后的黏性末端相同，故R末端添加的序列所對(duì)應(yīng)的限

制酶是EcoRI,在Fl?F7末端添加的序列所對(duì)應(yīng)的限制酶是SalI；熒光蛋白基因中含有限制酶EcoRI

的識(shí)別位點(diǎn)，故對(duì)載體使用限制酶MunI和XhoI切割。綜上所述，對(duì)載體使用限制酶MunI和XhoI切割，

對(duì)擴(kuò)增后的產(chǎn)物用限制酶EcoRI和限制酶SalI切割，然后在DNA連接酶的催化作用下，連接形成重組載

體；產(chǎn)物擴(kuò)增中需要使用TaqDNA聚合酶催化，合成更多的產(chǎn)物，故從產(chǎn)物擴(kuò)增到載體構(gòu)建完成的整個(gè)過

程共需要6種酶，分別是TaqDNA聚合酶、限制酶EcoRI、限制酶SalI、限制酶MunI、限制酶XhoI、

DNA連接酶。

（2）受體細(xì)胞中已經(jīng)除去BCLHA基因，故擴(kuò)增產(chǎn)物中的BCLHA蛋白結(jié)合位點(diǎn)不會(huì)抑制熒光蛋白基因的

表達(dá)；基因的表達(dá)需要RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合，才能完成熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)錄過程；含F(xiàn)1?F6與R擴(kuò)

增產(chǎn)物的載體表達(dá)熒光蛋白，受體細(xì)胞有熒光，含F(xiàn)7與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞無熒光，則可能是F7與R

擴(kuò)增產(chǎn)物不含完整的啟動(dòng)子，熒光蛋白基因不表達(dá)。

（3）向培養(yǎng)液中添加適量的雌激素，此時(shí)重組載體上的BCL11A基因表達(dá)，產(chǎn)生BCLHA蛋白，BCL11A蛋

白與BCLHA蛋白結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合后，導(dǎo)致熒光蛋白基因被抑制；含F(xiàn)1?F4與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞不再有

熒光，則說明BCL11A蛋白的結(jié)合位點(diǎn)在引物F4與引物R之間的序列上；含F(xiàn)5-F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體

細(xì)胞仍有熒光，則說明BCLHA蛋白結(jié)合位點(diǎn)在引物F5的上游序列，故據(jù)此結(jié)果可推測(cè)，BCL11A蛋白結(jié)合

位點(diǎn)位于引物F4與F5在調(diào)控序列上所對(duì)應(yīng)序列之間的區(qū)段上。

三.基因工程的應(yīng)用

1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用

從某些生物中分離出具有甚里攻

能的基因,將它導(dǎo)入作物中培育

出具有抗蟲性的作物

將來源于某些病毒、真菌等的施

病基因?qū)胫参镏?培育出轉(zhuǎn)基

因抗病植物

將降解或抵抗某種除草劑的基因

導(dǎo)人作物，可以培育出抗除草劑

除草劑植物

的作物品種

2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用

微生物或動(dòng)對(duì)微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn)行

植物的細(xì)胞基因改造使它們能夠生產(chǎn)藥物

生產(chǎn)科學(xué)家將藥用蛋白基因與乳腺

(藥物中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等

醫(yī)哺乳動(dòng)物批調(diào)控元件重組在一起，通過手

藥量生產(chǎn)藥物贊幽勺方法導(dǎo)人哺乳動(dòng)物而

衛(wèi)

生受精卵中，制成乳腺生物反應(yīng)

領(lǐng)器或乳房生物反應(yīng)器

域

)

在器官供體的基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)

因子，以抑制抗原決定基因表達(dá)，或

泰曹設(shè)法除去抗原決定基因,然后再結(jié)合

克隆技術(shù),培育出不會(huì)引起免疫排序

反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆器官

(1)乳房(乳腺)生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，可以通過分泌的乳汁來生產(chǎn)所需藥品。

①具體做法：

將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，通過顯微注射方法，導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受

精卵中，將其送入母體，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物

②目的基因可在乳腺細(xì)胞中表達(dá)，其他組織細(xì)胞中含有該目的基因嗎？含有。理由是：

因?yàn)樗鼈兌际怯赏粋€(gè)受精卵分裂、分化而來的。

③若是膀胱生物反應(yīng)器，為何更容易得到目的基因的產(chǎn)物的原是不受性別和發(fā)育時(shí)期的限制。

(2)用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物做器官移植的供體

①供體動(dòng)物：豬。

②存在難題：存在免疫排斥反應(yīng)。

③解決辦法：將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定

基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。

3.基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用

利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基

酸和維生素等

科學(xué)家將編碼牛凝乳醐的基因?qū)氪竽c

桿菌、黑曲霉或酵母菌的基因組中，再通

過工業(yè)發(fā)酵批量生產(chǎn)凝乳酶

加工轉(zhuǎn)化糖漿需要的淀粉酶，加工烘烤食

品要用到的脂酶等也都可以通過構(gòu)建基因

工程菌，然后用發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)

考點(diǎn)二蛋白質(zhì)工程

1.蛋白質(zhì)工程的概念

［雷白質(zhì)分子］蛋［改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或

的結(jié)構(gòu)癡蜀基礎(chǔ)室：目的制造一種新的蛋白質(zhì),

及其與生物X以滿足人類生產(chǎn)和

［功能的關(guān)系J過生活的需求

手段J

［改造或合成基因)

2.蛋白質(zhì)工程與基因工程的異同

項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程

從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)一設(shè)計(jì)

目的基因的篩選與獲取一基

預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)T推測(cè)應(yīng)有的

因表達(dá)載體的構(gòu)建一將目的

過程氨基酸序歹卜找到并改變相對(duì)應(yīng)

基因?qū)胧荏w細(xì)胞一目的基

的基因)或合成新

因的檢測(cè)與鑒定

的基因一獲得所需要的蛋白質(zhì)

項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程

定向改造或生產(chǎn)人類所需定向改造生物的遺傳特性，以獲得

實(shí)質(zhì)

要的蛋白質(zhì)人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品

可生產(chǎn)自然界中不存在的

結(jié)果只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白漬

蛋白質(zhì)

聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程

白質(zhì)工程為什么通過對(duì)基因操作來實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)的改造？

(1)蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，基因的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，容易改造。

(2)改造后的基因可以遺傳給下一代，被改造的蛋白質(zhì)無法遺傳。

?提升?必考考向歸納

3.（2022邢臺(tái)二模）新冠疫苗生產(chǎn)的途徑及原理如下圖所示,下列相關(guān)敘述不正確的是（）

體外編舞■■并取微<仲偏位也

IMJAM*

RNAf.mRNA0皿L*<**

MWRttttt

ifitt^cDNAHU.組,一病毒.

病毒體瘦苗

基因

處-基因片段U*S量白f:魏

A.重組蛋白疫苗具有抗原性但不能侵染進(jìn)入宿主細(xì)胞

B.感染過腺病毒的人可能由于存在腺病毒抗體,使疫苗作用效果較差

C.注射核糖核酸疫苗后,該疫苗能直接刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫

D.傳統(tǒng)疫苗生產(chǎn)通常采用動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)病毒使其增殖

答案答案:C

解析:注射核糖核酸疫苗后,該疫苗需要先表達(dá)出蛋白質(zhì),然后才能刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫,C項(xiàng)錯(cuò)誤。

考點(diǎn)三生物技術(shù)的安全性與倫理問題

?夯基?必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理

生物技術(shù)的安全性與倫理問題

1.對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全性的爭論

人們所生活的國家或社會(huì)，政治制度、

關(guān)意識(shí)形態(tài)、宗教信仰、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、

于爭論

歷史背景、傳統(tǒng)文化和倫理道德觀念

其原因

等的差異，決定了人們具有不同的價(jià)

是

否值觀取向

安

爭論］

全轉(zhuǎn)基因技術(shù)

的轉(zhuǎn)基因食品的安全性

爭

爭論

論辯論會(huì)等

方式

【教材拾遺】

教材隱性知識(shí)：

源于選擇性必修3P102“相關(guān)信息”：我國科學(xué)家將來自玉米的a-淀粉酶基因與目的基因一起轉(zhuǎn)入植物

中，由于a-淀粉酶基因可以阻斷淀粉儲(chǔ)藏使花粉失去活性，因而可以防止轉(zhuǎn)基因花粉的傳播。

2.理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)

以完，的相關(guān)科學(xué)如以為基礎(chǔ).即清晰地

了南?基因技術(shù)的原理和據(jù)作妮程

應(yīng)慎看到人們的觀點(diǎn)下到許多短雜的政治、

修院和文化等因素的影響

__________/

要蠡一鑿的證，和嚴(yán)道的雙，進(jìn)行思河

辯論

二.關(guān)注生殖性克隆人

1.生殖性克隆人面臨的倫理問題

(1)生殖性克隆和治療性克隆的比較

類型生殖性克隆治療性克隆

目的產(chǎn)生獨(dú)立生存的新個(gè)體治療疾病

水平個(gè)體水平細(xì)胞水平

聯(lián)系都屬于無性生殖；產(chǎn)生新個(gè)體或新組織，遺傳信息相同

(2)關(guān)于生殖性克隆人的爭論

觀點(diǎn)理由

①科學(xué)研究有自己內(nèi)在的發(fā)展規(guī)律社會(huì)應(yīng)該允許科學(xué)家研究；

贊同②現(xiàn)在人們的倫理道德觀念還不能接受這一切，但是人的觀念

是可以改變的

①生殖性克隆人"有違人類尊嚴(yán)”;

大多數(shù)②在人為地制造在心理上和社會(huì)地位上都不健全的人，嚴(yán)重地

人反對(duì)違反〃類倫理道德,是克隆技術(shù)的濫用；

③克隆技術(shù)還不成熟，面臨著流產(chǎn)，死胎和畸形兒等問題

(3)我國不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)。

2.試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒的比較

類型試管嬰兒設(shè)計(jì)試管嬰兒

技術(shù)手段不需進(jìn)彳強(qiáng)傳診斷睇移植前需進(jìn)彳別專診斷

實(shí)踐應(yīng)用解決不孕不育問題用于白血病、貧血病等疾病的治療

二者都是體外受精，經(jīng)體外早期胚胎發(fā)育,再進(jìn)行胚胎移

聯(lián)系

追，在生殖方式上都為苞域演

3.禁止生物武器

致病?類：炭疽桿事、裳亂孤?等

■前病毒類1天花胸毒.某些動(dòng)物的疸病毒、

1巨型I通過葦因工程改造的微崢病毒等

I\生化■丁類*肉毒桿陽毒素等

ibw■力■.或量城?廣

可以直接或者通過食勘、生活必需品和帶

電/卜傳布L,昆蟲等散布.經(jīng)由呼吸道,消化道和皮

lag］跌等侵入人、■體內(nèi).造成大規(guī)模傷亡.

也能大?損害植物

［幣南L我國主張全面禁止和拘底炳蚊生物武H

［毒度廠等各類大康橫殺飾性武整

?提升?必考考向歸納

生物技術(shù)的安全性和倫理問題是社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

A.對(duì)轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品及其加工品進(jìn)行標(biāo)注是為了維護(hù)消費(fèi)者的知情權(quán)和選擇權(quán)

B.治療性克隆對(duì)解決供體器官缺乏和器官移植后的免疫排斥反應(yīng)具有重要意義

C.與常規(guī)武器相比，生物武器有傳染性強(qiáng)、不易被發(fā)現(xiàn)、不受自然環(huán)境影響等特點(diǎn)

D.中國在《禁止生物武器公約》中重申在任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲(chǔ)存生物武器

答案:C

解析:與常規(guī)武器相比，生物武器有傳染性強(qiáng)、不易被發(fā)現(xiàn)等特點(diǎn)，但容易受風(fēng)速、氣溫等多種自然條件的

影響,C項(xiàng)錯(cuò)誤。

1.（2023?遼寧?統(tǒng)考高考真題）CD163蛋白是PRRSV病毒感染家畜的受體。為實(shí)時(shí)監(jiān)控CD163蛋白的表

達(dá)和轉(zhuǎn)運(yùn)過程，將紅色熒光蛋白R(shí)FP基因與CD163基因拼接在一起（如下圖），使其表達(dá)成一條多肽。該

拼接過程的關(guān)鍵步驟是除去（）

啟動(dòng)子CD163RFP終止