生物重點知識復(fù)習指導(dǎo)：“基因工程”圖解題分類解析

　　近年高考頻繁出現(xiàn)與“基因工程”有關(guān)的圖解題，本文對此類試題進行了歸類，并結(jié)合考題分析進行了相應(yīng)的應(yīng)試點撥，以便對同學們解題有所幫助。

　　一、以酶切示意圖為背景，考查限制酶

　　【考點提示】

　　(1)限制酶所識別的序列都可以找到一條中軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。當限制酶沿著中軸線將DNA的兩條鏈分別切開時，產(chǎn)生的是平末端。當限制酶在中軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時，產(chǎn)生的是黏性末端。黏性末端是指切口處的兩個末端帶有伸出的若干特定脫氧核苷酸組成的單鏈。如EcoRⅠ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，切割后產(chǎn)生的黏性末端就是CTAG或GATC(見下圖)。

　　(2)通常用同一種限制酶切割含目的基因的DNA和質(zhì)粒，這樣形成相同的黏性末端，便于連接。不過形成的連接產(chǎn)物的類型可能就比較多，如目的基因—目的基因連接物、目的基因—質(zhì)粒連接物、質(zhì)粒—質(zhì)粒連接物、其他DNA片段—質(zhì)粒連接物、目的基因自連、質(zhì)粒自連等，這樣得到重組質(zhì)粒的概率比較低。

　　(3)含目的基因的DNA用兩種不同的限制酶切割得到不同的末端，質(zhì)粒也用同樣的雙酶切，此法可防止目的基因和載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接，保證目的基因和載體定向連接。

　　例1(2012年江蘇卷節(jié)選)圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列，現(xiàn)有Msp I、BamH I、Mbo I、Sma I4種限制性核酸內(nèi)切酶，它們識別的堿基序列和酶切位點分別為C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。請回答下列問題

　　(1)若用限制酶SmaI完全切割圖1中DNA片段，產(chǎn)生的末端是 末端，其產(chǎn)物長度為 。

　　(2)若圖1中虛線方框內(nèi)的堿基對被T-A堿基對替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子中分離出圖1及其對應(yīng)的DNA片段，用限制酶Sma I完全切割，產(chǎn)物中共有 種不同長度的DNA片段。

　　解析：本題考查不同種限制酶切后可形成幾種片段，解題時要注意DNA分子中到底有幾個限制酶的識別序列。

　　(1)SmaI的識別序列與切割位點是CCC↓GGG，切割后產(chǎn)生的末端為平末端;圖1所示的DNA分子中含有兩個SmaI的識別序列，故被分割成三段，據(jù)圖推出產(chǎn)物長度分別為：537 bp(534+3)、790 bp(796-3-3)、661 bp(658+3)。

　　(2)雜合子的基因型為Dd，含D基因的DNA有兩個SmaI的識別序列，完全切割后可產(chǎn)生三種長度不同的片段：537 bp、790 bp、661 bp，含d基因的DNA只有一個SmaI的識別序列，完全切割后可產(chǎn)生兩種長度不同的片段1327 bp(534+796-3)、661 bp(658+3)，因此雜合子被切割后有4種不同長度的DNA分子片段。

　　答案：(1)平 537bp、790bp、661bp (2)4

　　二、以質(zhì)粒模式圖為背景，考查標記基因

　　【考點提示】

　　(1)標記基因是選擇標記基因的簡稱，是指其編碼產(chǎn)物能使轉(zhuǎn)化的細胞(即含基因表達載體的細胞)具有對抗生素或除草劑的抗性，或使轉(zhuǎn)化細胞具有代謝的優(yōu)越性，在培養(yǎng)基中加入抗生素或除草劑等選擇試劑的情況下，非轉(zhuǎn)化的細胞死亡或生長受到抑制，而轉(zhuǎn)化的細胞能夠繼續(xù)存活，從而將轉(zhuǎn)化的細胞從大量的細胞中篩選出來的基因。

　　(2)篩選含目的基因(重組DNA)的受體細胞，要根據(jù)重組質(zhì)粒和普通質(zhì)粒遺傳特性的差別(如標記基因的表達與失活)，使用選擇培養(yǎng)基對受體細胞進行“兩次篩選”。

　　例2下圖是將人的生長激素基因?qū)爰毦鶥細胞內(nèi)制造“工程菌”的示意圖。已知細菌B細胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因。判斷下列說法正確的是( )

　　A.將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細菌B常用的方法是顯微注射法或基因槍法

　　B.將完成導(dǎo)入過程后的細菌涂布在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能生長的只是導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的細菌

　　C.將完成導(dǎo)入過程后的細菌涂布在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，能生長的就是導(dǎo)入了質(zhì)粒A的細菌

　　D.目的基因成功表達的標志是受體細胞能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)

　　解析：本題重點考查了標記基因與篩選受體細胞的方法。將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細菌B常用方法是用Ca2+轉(zhuǎn)化，形成感受態(tài)細胞，促進轉(zhuǎn)化的完成，因此A錯誤。在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能生長的包括導(dǎo)入了重組質(zhì)粒和普通質(zhì)粒的細菌，所以B錯誤。由于人的生長激素的基因的插入，導(dǎo)致重組DNA中原先的抗四環(huán)素基因失活而無法表達，只有普通質(zhì)粒A上有四環(huán)素抗性基因，所以C答案正確。而目的基因表達成功的標志應(yīng)該是可以通過分子雜交檢測出人的生長素激素的存在，故D錯誤。

　　答案:C

　　三、以技術(shù)流程圖為背景，考查操作要點

　　【考點提示】

　　(1)基因工程的技術(shù)流程：獲取目的基因→基因表達載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細胞→目的基因的檢測與鑒定。

　　(2)受體細胞與載體的類型不同，導(dǎo)入的方法不盡相同：植物細胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法;動物受精卵常用顯微注射法;微生物細胞常用Ca2+處理法。

　　(3)檢測對象不同，檢測目的基因的方法不同：①轉(zhuǎn)基因生物生物的染色體DNA上是否插入目的基因用DNA分子雜交法，看是否出現(xiàn)雜交帶;②目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA用核酸雜交法，看是否出現(xiàn)雜交帶;③目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)用抗原—抗體雜交法,看是否出現(xiàn)雜交帶;④目的基因控制的性狀是否在轉(zhuǎn)基因生物個體中表現(xiàn)出來用形態(tài)檢測法，看是否抗蟲或抗病。

　　例3(2012年天津卷節(jié)選)黃曲霉毒素B1(AFB1)存在于被黃曲霉菌污染的飼料中，它可以通過食物鏈進入動物體內(nèi)并蓄積，引起癌變。某些微生物能表達AFB1解毒酶，將該酶添加在飼料中可以降解AFB1，消除其毒性。

　　回答下列問題：

　　(1)下圖為采用基因工程技術(shù)生產(chǎn)AFB1解毒酶的流程圖。

　　—→ⅡPCR表達純化

　　據(jù)圖回答問題：

　?、僭诩?、乙條件下培養(yǎng)含AFB1解毒酶基因的菌株，經(jīng)測定，甲菌液細胞密度小、細胞含解毒酶;乙菌液細胞密度大、細胞不含解毒酶。過程Ⅰ應(yīng)選擇________菌液的細胞提取總RNA，理由是_________________________________________________________________。

　?、谶^程Ⅱ中，與引物結(jié)合的模板是__________________________________________。

　?、蹤z測酵母工程菌是否合成了AFB1解毒酶，應(yīng)采用________方法。

　　解析：本題以生產(chǎn)AFB1解毒酶的流程圖為背景，考查對基因工程相關(guān)步驟掌握。

　　(1)①過程Ⅰ應(yīng)選擇甲菌液的細胞提取總RNA ，理由是甲菌液細胞中含AFB1解毒酶，意味著完成了基因的表達，轉(zhuǎn)錄出了mRNA ，而乙菌液細胞中不含AFB1解毒酶，未發(fā)生轉(zhuǎn)錄，所以應(yīng)選擇甲菌液的細胞提取總RNA;②過程Ⅱ中，根據(jù)圖示可以看出與引物結(jié)合的模板是cDNA;③檢測基因是否表達應(yīng)采用抗原-抗體雜交方法。

　　答案：(1)①甲　甲菌液細胞的AFB1解毒酶基因已轉(zhuǎn)錄生成mRNA，而在乙菌液細胞中該基因未轉(zhuǎn)錄

　?、贏FB1解毒酶基因的cDNA

　?、劭乖?mdash;抗體雜交