（课标Ⅱ卷）2020届高考生物一轮复习 专题26 基因工程教师用书（PDF，含解析）

第十一单元现代生物科技专题专题２６　基因工程真题多维细目表真题涉分考点基因工程的工具与操作程序基因工程的应用与蛋白质工程题型难度设题情境试题结构素养要素２０１９课标全国Ⅰ，３８１５ＰＣＲ扩增目的基因非选择易实例分析问题并列分析与推断２０１８课标全国Ⅰ，３８１５基因工程操作程序非选择中实例分析问题并列方案探讨２０１７课标全国Ⅱ，３８１５基因工程操作程序非选择中问题探讨问题并列技术评价２０１６课标全国Ⅰ，４０１５基因表达载体的构建过程非选择中基础判断问题并列方案探讨２０１６课标全国Ⅲ，４０１５基因表达载体的构建过程非选择中基础判断问题递进审视论证２０１５课标全国Ⅰ，４０（１）６基因工程操作程序非选择中问题探讨问题递进结构与功能观２０１５课标全国Ⅱ，４０１５蛋白质工程非选择中基础判断问题并列模型与建模总计五年均分１９．２６题／１４卷１题／１４卷高考对本专题考查的重点是结合具体的应用考查基因工程的基本操作要求，试题通常将基因工程与细胞工程、胚胎工程等知识联系起来考查综合应用能力命题规律与趋势０１考查内容１．高考对本专题的知识考查涉及基因工程基本工具、基本操作程序、基因工程的应用以及蛋白质工程等知识，其中对基因工程基本操作程序的考查频率较高。２．对基因工程内容的考查多集中在基因表达载体的构建、相关的筛选和鉴定方法等知识。０２考频赋分１．近五年课标卷试题中，皆以非选择题的形式出现，共计７次。２．课标卷试题五年均分为１９．２分左右，试题难度适中，较易得分。０３关联考点１．本专题试题通常会融合植物细胞工程、动物细胞工程及胚胎工程进行综合考查，也有以基因工程基本操作为背景的单独考查。２．试题多以优良植物品种培育、特殊蛋白质制品的生产为背景，综合考查基因工程的应用。０４命题规律１．结合高考对能力考查的要求可推知，基因工程仍将是未来高考对本专题考查的重点。２．蛋白质工程是第二代基因工程，蛋白质工程与基因工程的对比考查也可能是高考的新考向。０５核心素养１．试题通过基因工程基本操作程序、蛋白质工程应用分析等形式，主要体现了对科学素养的考查。２．考生需具备的素养要素有分析与推断、审视或论证演绎与推理等。０６备考建议１．熟记基因工程基本工具、基本操作程序、蛋白质工程等基本知识。要能够总结解题方法，并归类、活用、延伸。２．通过必要的题型训练，巩固基础知识、掌握解答本专题试题的方法。２　　　　５年高考３年模拟Ｂ版（教师用书）对应学生用书起始页码Ｐ２８１考点１基因工程的工具与操作程序　　一、基因工程的工具１．限制酶（１）存在：主要存在于原核生物中。（２）作用：识别双链ＤＮＡ分子的某种特定核苷酸序列，并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）形成末　端类型在识别序列中心轴线两侧切开→黏性末端在识别序列中心轴线处切开→平末端{２．ＤＮＡ连接酶（１）种类①Ｅ·ｃｏｌｉＤＮＡ连接酶来源于大肠杆菌，只能连接黏性末端。②Ｔ４ＤＮＡ连接酶来源于Ｔ４噬菌体，既能连接黏性末端，又能连接平末端。（２）作用：将双链ＤＮＡ片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸间的磷酸二酯键。３．载体（１）条件：能在受体细胞中复制并稳定保存；具有一至多个限制酶切点；具有标记基因等。（２）种类最常用：质粒其他：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒{（３）作用：携带外源ＤＮＡ片段进入受体细胞。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）方法①从基因文库中获取基因组文库与部分基因文库不同基因文库类型基因组文库部分基因文库（如ｃＤＮＡ文库）构建基因文库的过程某种生物全部ＤＮＡ　　限制酶↓许多ＤＮＡ片段分别与载体连接导入↓受体菌群体某种生物发育的某个时期的ｍＲＮＡ　　反转录↓ｃＤＮＡ与载体连接导入↓　受体菌群体　　通过部分基因文库获取的目的基因不含启动子和终止子，该目的基因与生物体内的原始基因的碱基序列有差别。②利用ＰＣＲ技术扩增ａ．原理：ＤＮＡ双链复制。ｂ．需要的条件：模板ＤＮＡ、引物、四种脱氧核苷酸、热稳定ＤＮＡ聚合酶（Ｔａｑ酶）。ｃ．过程：过程说明图解变性当温度上升到９０℃时，双链ＤＮＡ解旋为单链复性温度下降到５０℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链ＤＮＡ结合续表过程说明图解延伸７２℃左右时，Ｔａｑ酶有最大活性，可使ＤＮＡ新链由５′端向３′端延伸　　③人工合成ａ．化学合成法：针对已知核苷酸序列的较小基因。ｂ．逆转录法：以ＲＮＡ为模板，在逆转录酶的作用下人工合成。２．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）基因表达载体的主要组成基因表达载体启动子：ＲＮＡ聚合酶识别和结合的部位，驱动转录目的基因终止子：ＲＮＡ聚合酶脱离部位，终止转录标记基因：用于鉴别受体细胞中是否含有目的基因３．将目的基因导入受体细胞（１）受体细胞种类不同，导入方法不同生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射法钙离子参与的转化法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插到Ｔｉ质粒的Ｔ－ＤＮＡ上→导入农杆菌→侵染植物细胞→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→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收ＤＮＡ分子　　（２）基因工程产物不同选择的受体细胞类型也不相同①培育转基因植物：受体细胞可以是受精卵、体细胞（需经植物组织培养成为完整植株）。②培育转基因动物：受体细胞为受精卵，若用体细胞作为受体细胞，则需经核移植技术培养成转基因动物。③生产蛋白质产品：一般选用大肠杆菌等原核生物作为受体细胞，因为原核生物具有一些其他生物没有的特点，如繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。４．目的基因的检测与鉴定􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题２６　基因工程３　　　　　　启动子与起始密码、终止子与终止密码有何区别？提示：启动子和终止子位于ＤＮＡ片段上，分别位于基因序列的首端和尾端；起始密码和终止密码位于ｍＲＮＡ上，分别控制翻译过程的启动和终止。考点２基因工程的应用与蛋白质工程　　一、动物基因工程与植物基因工程１．动物基因工程：用于提高动物生长速度从而提高产品产量；用于改善畜产品品质；用转基因动物生产药物；用转基因动物作器官移植的供体等。２．植物基因工程：培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物；利用转基因改良植物的品质。二、基因诊断与基因治疗１．基因诊断：又称为ＤＮＡ诊断，是用特定的ＤＮＡ探针与病人样品ＤＮＡ混合，分析杂交情况，判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。２．基因治疗：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。类型体外基因治疗→从病人体内获得某种细胞，在体外完成基因转移，再输回患者体内体内基因治疗→直接向人体组织细胞中转移基因三、蛋白质工程　　既然存在基因工程，为何还要改造蛋白质？提示：基因工程只能利用已有的基因生产自然界存在的蛋白质。通过蛋白质工程可以改造蛋白质或合成新的蛋白质，满足人类的需要。􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋对应学生用书起始页码Ｐ２８３基因工程与蛋白质工程过程分析（科学思维）１．限制酶、ＤＮＡ连接酶和ＤＮＡ聚合酶等酶类比较名称作用部位作用底物形成产物限制酶磷酸二酯键ＤＮＡ分子黏性末端或平末端ＤＮＡ连接酶磷酸二酯键ＤＮＡ片段重组ＤＮＡ分子ＤＮＡ聚合酶磷酸二酯键脱氧核苷酸子代ＤＮＡ分子热稳定ＤＮＡ聚合酶磷酸二酯键脱氧核苷酸子代ＤＮＡ分子ＤＮＡ（水解）酶磷酸二酯键ＤＮＡ分子游离的脱氧核苷酸解旋酶碱基对间的氢键ＤＮＡ分子单链ＤＮＡ分子ＲＮＡ聚合酶磷酸二酯键核糖核苷酸单链ＲＮＡ分子　　２．切取目的基因与切割载体时不一定使用“同一种酶”。（１）在获取目的基因和切割载体时通常用同一种限制酶，以获得相同的末端。若用两种限制酶切割后形成相同的末端，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质粒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。３．基因工程操作过程中只有第三步（将目的基因导入受体细胞）没有碱基互补配对现象。４．标记基因的种类和作用：标记基因的作用———检测目的基因是否导入受体细胞。常见的有抗生素抗性基因、发光基因（表达产物为带颜色的物质）等。５．目的基因的插入位点不是随意的，基因表达需要启动子与终止子的调控，目的基因应插到启动子与终止子之间。若要使目的基因在特定的组织细胞中表达，则目的基因需连接在组织特异性启动子后终止子前。　　６．农杆菌转化法原理：农杆菌易感染双子叶植物和裸子植物，并将其Ｔｉ质粒上的Ｔ－ＤＮＡ转移并整合到受体细胞染色体ＤＮＡ上。（２０１９黑龙江哈尔滨九中期末，３８）请回答下列与现代生物科技相关的问题：（１）利用基因工程技术，可以获得乳汁中含有药用蛋白的动物，这种动物叫乳腺生物反应器。为了获得该动物，需将药用蛋白基因与　　　　　基因的启动子等调控组件重组在一起，构建基因表达载体，通常采用　　　　　技术将该基因表达载体导入哺乳动物的受精卵中，经早期胚胎培养、胚胎移植到　　　　　　　　　动物体内，最终获得具有所需性状的动物。欲提高胚胎的利用率，可采用胚胎分割技术，胚胎分割是指采用　　　方法将早期胚胎切割成２等份、４等份或８等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。（２）若从ＤＮＡ分子中利用ＰＣＲ技术扩增药用蛋白基因，经　　　次循环后可获得只含有药用蛋白基因核苷酸序列的ＤＮＡ片段。（３）若将药用蛋白基因导入植物细胞，可以用组织培养得到的　　　　　（答一项即可）等为材料，经过人工薄膜包装得到人工种子，人工种子在适宜条件能够萌发长成幼苗。（４）若受体细胞为大肠杆菌细胞，则需从导入质粒的受体细胞中筛选出真正导入重组质粒的细胞，该原理为：许多大肠杆菌的质粒上含有ｌａｃＺ基因（内含ＥｃｏＲⅠ的酶切位点），其编码的产物β－半乳糖苷酶在Ｘ－ｇａｌ和ＩＰＴＧ存在下，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，否则菌落呈现白色。原理如图所示。请据图回答：􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋４　　　　５年高考３年模拟Ｂ版（教师用书）菌落①②③中颜色为白色的是　　　，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。思路导引　基因表达载体的构建及导入目的基因的受体细胞的选择ＰＣＲ扩增目的基因的过程分析作答解析　（１）为获得乳汁中含有药用蛋白的动物，可将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，构建基因表达载体，通常采用显微注射技术将该基因表达载体导入哺乳动物的受精卵中，后经早期胚胎培养、胚胎移植到同种的、生理状态相同的动物体内，最终获得具有所需性状的转基因动物。可采用胚胎分割技术提高胚胎的利用率，采用机械方法将早期胚胎切割成２等份、４等份或８等份等，经移植获得同卵双胎或多胎。（２）ＰＣＲ扩增过程每次都是单向复制，只去掉基因一侧的ＤＮＡ序列，把目的基因两侧的多余序列都去掉，就要复制两次，从而获得两条纯目的基因的单链，第三轮时这个单链和原链解旋，再产生两条完整的ＤＮＡ片段双链。（３）若将药用蛋白基因导入植物细胞，可以用组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到人工种子，人工种子在适宜条件能够萌发长成幼苗。（４）用限制酶ＥｃｏＲⅠ切割质粒时，会破坏质粒上的ＬａｃＺ基因，但切割后的质粒自身环化后，ＬａｃＺ基因又被修复，能表达产生β－半乳糖苷酶，在Ｘ－ｇａｌ和ＩＰＴＧ存在下，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，所以菌落①②呈现蓝色；菌落③导入的