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- 2023-03-17 19:10:05 发布
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专题九 现代生物科技专题
核心考点整合
考点整合一：基因工程
1．基因工程的基本操作程序
（1）目的基因的获取
①从基因文库中获取
基因组文库：包含一种生物所有基因的基因文库。
部分基因文库：包含一种生物的一部分基因，如 cDNA文库。
②利用 PCR（多聚酶链式反应）技术扩增目的基因
目的——获取大量的目的基因；原理——双链 DNA的复制；条件——需要 DNA模板、引物、四种脱
氧核苷酸、耐高温的 DNA聚合酶和酶促反应所需的离子，同时还要控制温度；过程——变性、复性
和延伸。
③人工合成
如果基因比较小、核苷酸序列已知，可以通过 DNA合成仪用化学方法直接合成。
（2）基因表达载体的构建（基因工程的核心）
一个基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞
①导入植物细胞：农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法等；②导入动物细胞：显微注射技术，
即采用显微注射仪将目的基因注入受精卵；③导入微生物细胞：转化法。早期用原核生物作为受体
细胞，以大肠杆菌应用最广。一般是将细菌用氯化钙处理制成感受态细胞，再与重组表达载体 DNA
分子混合，在一定温度下完成转化过程。
（4）目的基因的检测与鉴定
类型 步骤 检测内容 方法
第一步 转基因生物染色体的 DNA是否插入了目的
基因
DNA分子杂交技术（DNA
和 DNA之间）
第二步 目的基因是否转录出 mRNA 分子杂交技术（DNA和
mRNA之间）
分
测
第三步 目的基因是否翻译成蛋白质 抗原—抗体杂交技术
（抗原和抗体之间）
个体水 包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性程度；基因工程产品
平鉴定 与天然产品活性比较，以确定功能活性是否相同等
2.基因工程中的工具
（1）运载体
作为运载体必须具备三个条件：①能在宿主细胞中保存下来并大量复制；②有一个至多个限制酶切
位点；③有一定的标记基因，便于进行筛选。如大肠杆菌割质粒携带的氨苄青霉素抗性基因和四环
素抗性基因，就可以作为筛选的标记基因。
常用的运载体主要有质粒（双链环状 DNA分子）、噬菌体或某些病毒。
（2）相关酶
酶的名称 酶的作用
限制性内切酶 能够识别双链 DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并使每条链中特定部位的两
个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，形成黏性末端或平末端
DNA连接酶 将双链 DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶断开的两个核苷酸之间的磷酸二
酯键
【例 1】（2009·天津理综）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。下图是获取植酸酶基因的流程。
据图回答：
①图中基因组文库________（小于/等于/大于）cDNA文库。
②B过程需要的酶是_____________；A．C过程中________（可以/不可以）使用同一种探针筛选含
目的基因的菌株。
③目的基因 I和Ⅱ除从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中________和________为模板直接
进行 PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是________。
大于
逆转录酶
可以
DNA
DNA
耐高温
[解析] 解答第①小问的关键是要搞清基因组文库和 cDNA文库两个概念之间的区别。基因组文库为
全部基因文库，cDNA 文库为部分基因文库，二者的来源不同，前者为 DNA 用限制酶切割所获得的
一定大小范围的 DNA，后者为 mRNA 经反转录得到的互补 DNA，基因组文库所包含的信息大于 cDNA
文库。由 mRNA形成 DNA是一个逆转录过程，需要用到的酶是逆转录酶。因为 A．C两过程的目的都
是筛选出含相同目的基因的菌株，可以使用同一种探针进行筛选。解答第③小问的依据是目的基因
的获取途径。
目的基因除从文库中获取外，还可以通过 PCR 扩增，其做法就是通过利用图中 DNA 和 cDNA 为模板
进行扩增。答最后一空时要想到 PCR过程的特点及酶与温度的关系，因该过程解链时的温度较高，
90～95℃，故用的酶必须是耐高温的，否则酶就会变性失活。
【互动探究 1】 下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图 1、图 2中箭头表示相关限制
酶的酶切位点。请回答下列问题：
限制酶 BamH Ⅰ HindⅢ EcoR Ⅰ SmaⅠ
识别序列
及切割位点
↓...
核心考点整合
考点整合一：基因工程
1．基因工程的基本操作程序
（1）目的基因的获取
①从基因文库中获取
基因组文库：包含一种生物所有基因的基因文库。
部分基因文库：包含一种生物的一部分基因，如 cDNA文库。
②利用 PCR（多聚酶链式反应）技术扩增目的基因
目的——获取大量的目的基因；原理——双链 DNA的复制；条件——需要 DNA模板、引物、四种脱
氧核苷酸、耐高温的 DNA聚合酶和酶促反应所需的离子，同时还要控制温度；过程——变性、复性
和延伸。
③人工合成
如果基因比较小、核苷酸序列已知，可以通过 DNA合成仪用化学方法直接合成。
（2）基因表达载体的构建（基因工程的核心）
一个基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞
①导入植物细胞：农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法等；②导入动物细胞：显微注射技术，
即采用显微注射仪将目的基因注入受精卵；③导入微生物细胞：转化法。早期用原核生物作为受体
细胞，以大肠杆菌应用最广。一般是将细菌用氯化钙处理制成感受态细胞，再与重组表达载体 DNA
分子混合，在一定温度下完成转化过程。
（4）目的基因的检测与鉴定
类型 步骤 检测内容 方法
第一步 转基因生物染色体的 DNA是否插入了目的
基因
DNA分子杂交技术（DNA
和 DNA之间）
第二步 目的基因是否转录出 mRNA 分子杂交技术（DNA和
mRNA之间）
分
测
第三步 目的基因是否翻译成蛋白质 抗原—抗体杂交技术
（抗原和抗体之间）
个体水 包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性程度；基因工程产品
平鉴定 与天然产品活性比较，以确定功能活性是否相同等
2.基因工程中的工具
（1）运载体
作为运载体必须具备三个条件：①能在宿主细胞中保存下来并大量复制；②有一个至多个限制酶切
位点；③有一定的标记基因，便于进行筛选。如大肠杆菌割质粒携带的氨苄青霉素抗性基因和四环
素抗性基因，就可以作为筛选的标记基因。
常用的运载体主要有质粒（双链环状 DNA分子）、噬菌体或某些病毒。
（2）相关酶
酶的名称 酶的作用
限制性内切酶 能够识别双链 DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并使每条链中特定部位的两
个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，形成黏性末端或平末端
DNA连接酶 将双链 DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶断开的两个核苷酸之间的磷酸二
酯键
【例 1】（2009·天津理综）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。下图是获取植酸酶基因的流程。
据图回答：
①图中基因组文库________（小于/等于/大于）cDNA文库。
②B过程需要的酶是_____________；A．C过程中________（可以/不可以）使用同一种探针筛选含
目的基因的菌株。
③目的基因 I和Ⅱ除从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中________和________为模板直接
进行 PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是________。
大于
逆转录酶
可以
DNA
DNA
耐高温
[解析] 解答第①小问的关键是要搞清基因组文库和 cDNA文库两个概念之间的区别。基因组文库为
全部基因文库，cDNA 文库为部分基因文库，二者的来源不同，前者为 DNA 用限制酶切割所获得的
一定大小范围的 DNA，后者为 mRNA 经反转录得到的互补 DNA，基因组文库所包含的信息大于 cDNA
文库。由 mRNA形成 DNA是一个逆转录过程，需要用到的酶是逆转录酶。因为 A．C两过程的目的都
是筛选出含相同目的基因的菌株，可以使用同一种探针进行筛选。解答第③小问的依据是目的基因
的获取途径。
目的基因除从文库中获取外，还可以通过 PCR 扩增，其做法就是通过利用图中 DNA 和 cDNA 为模板
进行扩增。答最后一空时要想到 PCR过程的特点及酶与温度的关系，因该过程解链时的温度较高，
90～95℃，故用的酶必须是耐高温的，否则酶就会变性失活。
【互动探究 1】 下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图 1、图 2中箭头表示相关限制
酶的酶切位点。请回答下列问题：
限制酶 BamH Ⅰ HindⅢ EcoR Ⅰ SmaⅠ
识别序列
及切割位点
↓...