[选修3:现代科学技术专题]

基因编辑技术指对目标基因进行“编辑”，实现对特定DNA 片段的敲除、加入等．

定点突变技术是指通过聚合酶链式反应（PCR）向目的基因片段中引入所需变化。GFP（绿色荧光蛋白）的发光基团是第65至67位的三个氨基酸（丝氨酸﹣酪氨酸﹣甘氨酸），该发光基团可利用定点突变技术使第66位酪氨酸换成组氨酸，即可发出更明亮的蓝光，成为蓝色荧光蛋白。

⑴定点突变第一步得把突变位点设计在引物上，据图中信息人工合成短DNA 引物应包含的序列是___________，突变位点一般设计在引物中间位置的理由是___________，该定点突变技术是否成功的标志是___________，该技术属于___________工程的范畴。

⑵如下图所示，如果要用PCR 扩增以下DNA 模板中的基因1（左），一位同学设计了一对引物如下（右），该设计不合理的理由是___________。

5′－－－－－－基因1－－－－－－3′ 引物1 5′－－AGATCT －－－3′

3′－－－－－－基因1－－－－－－5′ 引物2 5′－－TCTAGA －－－3′

⑶下图表示引物修正后PCR 扩增目的基因（基因1）的第___________轮循环的示意图。若再进行一轮循环，仅有基因1（含引物）的DNA 片段有___________个。

科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因，提高了光合作用过程中Rubisco酶基因对CO₂的亲和力，从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题：

（1）PCR过程所依据的原理是                           ，该过程需要加入的酶是          。利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成          。

（2）该技术不直接改造Rubisco酶，而通过Rubisco酶基因进行改造，从而实现对Rubisco酶的改造，其原因是                           。和传统基因工程技术相比较，定点突变最突出的优点是获得的产物一般是自然界中             （填“存在的”或“不存在的”），PCR定点突变技术属于         工程的范畴。

（3）可利用定点突变的DNA构建基因表达载体，常用                法将基因表达载体导入植物细胞，将该细胞经植物组织培养技术培育成幼苗，从细胞水平分析所依据的原理是                        。

[生物——选修3：现代生物科技专题]

   科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因，提高了光合作用过程中Rubisco酶对CO₂的亲和力，从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题：

（1）PCR过程所依据的原理是________，利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成________；扩增过程需要加入________酶。

（2）启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是________。目的基因能在不同生物体内正常表达原来的蛋白质，说明整个生物界________。PCR定点突变技术属于________的范畴。

（3）可利用定点突变的DNA构建基因表达载体，常用________将基因表达载体导入植物细胞，还需用到植物细胞工程中的________技术，才能最终获得转基因植物。

【生物—现代生物科技专题】研究人员欲对拟芥蓝叶片中某种蛋白质进行改造，使其能结合空气中微量的黄色炸药挥发分子，导致叶片产生特定颜色变化，从而有助于检测公共场所是否存在爆炸物。请回答:

（1）研究人员从上述预期蛋白质的功能出发，设计蛋白质的         结构，然后推测相应目的基因的     序列，最终人工合成出目的基因。

（2）将目的基因插入到T1质粒的        上，通过农杆菌的        作用，导入拟芥蓝细胞。

（3）将上述芥兰细胞培养在人工配置的             上，给予适宜条件，诱导其产生           组织，最终形成转基因植株。

（4）在转基因植株附近放置           ，从个体生物学水平鉴定出目的基因成功表达的转基因植株，然后利用            技术高效快速繁殖该基因植株，以移植于公共场所。

[生物——选修3：现代生物科技专题]

   黑麦草中含有拮抗除草剂草甘膦的基因，该基因编码抗草甘膦酶，从而使草甘膦失去对植物的毒害作用。2015年8月，中国科学院和北京奥瑞金种业有限公司通过转基因技术获得了抗除草剂草甘膦的玉米新品种。培育新品种过程中用到了PCR技术（如图所示），请回答下列问题：

（1）应从________（填“cDNA文库”或“基因组文库”）中选取拮抗除草剂草甘膦的基因，体外获得大量拮抗除草剂草甘膦基因要利用

PCR技术，该技术总体上所依据的原理为________，延伸过程中用到了________酶，其中的物质A为________。

（2）基因工程操作的核心是________。若需要对转入拮抗草甘膦基因的玉米进行个体生物学水平的鉴定，需要对玉米做________验。

（3）若实验现象不理想，为提高抗草甘膦酶活性需利用________工程设计和改造抗除草剂草甘膦的________。

白细胞介素－2（IL－2），在人体中是由免疫细胞合成并分泌的一种糖蛋白，对机体的免疫应答和抗病毒感染等有重要作用。传统生产方法成本高、产量低，获得的IL－2在体外不易保存。用生物技术手段可以解决这些问题。请回答相关问题：

（1）利用基因工程生产IL－2，过程是：

①从健康人体外周静脉血分离能合成IL－2的免疫细胞，从中提取________，经逆转录获取目的基因，此过程需要的原料是________。

②用限制酶处理载体和目的基因后，用DNA连接酶处理，形成重组载体，该载体的化学本质是________。该步骤是基因操作的核心，称为________。

③若选择大肠杆菌作为受体细胞，常用的转化方法是用Ca^2＋处理，使其成为________，再在一定温度下完成转化。

④在培养液中培养一段时间后，经进一步处理获得产物，进行产物鉴定时可采用________技术。

（2）利用蛋白质工程对IL－2进行改造，基本途径是：预期蛋白质功能→________→________→找到对应的脱氧核苷酸序列。

（3）利用细胞工程生产IL－2，思路是：将相应免疫细胞和瘤细胞融合，筛选出________细胞，经细胞培养可获得大量IL－2。

基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题：

（1）限制酶能识别双链DNA分子的________并切割，形成黏性末端或________；它存在于原核生物中的主要作用是________。

（2）从基因组文库获取目的基因的数目比从cDNA文库中获取的要多，原因是________。

（3）PCR技术可扩增目的基因，运用的原理是________，其参与的组分有DNA模板、4种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶、分别与两条模板相结合的两种________。

（4）基因表达载体中的标记基因的作用是________。

（5）蛋白质工程之所以称为后基因工程，是因为要实现对新蛋白质的设计改造，必须要通过________或基因合成来实现。

⑴从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的          进行改造。

⑵以P基因序列为基础，可以通过                     来获得目的基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括       的复制；以及遗传信息在不同分子之间的流动，即                                                。

⑶蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过        和       ，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物          进行鉴定。