《2018-2019學(xué)年高中生物 第一章 基因工程 第2課時 基因工程的原理和技術(shù)學(xué)案 浙科版選修3.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中生物 第一章 基因工程 第2課時 基因工程的原理和技術(shù)學(xué)案 浙科版選修3.doc（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第2課時　基因工程的原理和技術(shù) 知識內(nèi)容 要求 考情解讀 基因工程的原理和技術(shù) b 1.簡述基因工程的原理。 2.概述基因工程基本操作的幾個步驟。 一、基因工程的原理 1．基本原理 讓人們感興趣的基因(即目的基因)在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定和高效地表達(dá)。 2．變異類型 基因工程屬于可遺傳變異中的基因重組。 歸納總結(jié)　(1)在基因工程中，不同DNA鏈的斷裂和連接產(chǎn)生DNA片段的交換和重新組合，形成了新的DNA分子，在這個操作中交換了DNA片段，故屬于基因重組。 (2)基因工程中的基因重組不同于減數(shù)分裂過程中的基因重組。前者屬于無性生殖中的重組，并發(fā)生在不同種生物間，打破了物種間的界線，可以定向地改造生物的遺傳特性，此操作均在細(xì)胞外進(jìn)行。 例1　科學(xué)家用納米技術(shù)制造出一種“生物導(dǎo)彈”，可以攜帶DNA分子。把它注射入組織中，可以通過細(xì)胞的內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，DNA被釋放出來，進(jìn)入到細(xì)胞核內(nèi)，最終整合到細(xì)胞染色體上，成為細(xì)胞基因組的一部分，DNA整合到細(xì)胞染色體中的過程屬于(　　) A．基因突變 B．基因重組 C．基因互換 D．染色體畸變 答案　B 解析　基因突變是基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變；染色體畸變是以染色體作為研究對象，探討染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變化；基因工程是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞，得到人們所需要的產(chǎn)物，屬于基因重組。 例2　下列敘述符合基因工程基本原理的是(　　) A．B淋巴細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞融合，雜交瘤細(xì)胞中含有B淋巴細(xì)胞中的抗體基因 B．將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株 C．用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生改變，通過篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株 D．自然界中天然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA整合到細(xì)菌DNA上 答案　B 解析　基因工程是在生物體外，通過對DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，使目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物，因此，B項為基因工程。 方法技巧　正確理解基因工程的五個方面 操作對象 人們感興趣的基因(即目的基因) 需要的基本要素 多種工具酶、目的基因、載體、宿主細(xì)胞等 常見目的基因 植物的抗蟲基因、抗病基因、抗除草劑基因、人胰島素基因和人干擾素基因等 完成的場所 體外構(gòu)建重組DNA分子，宿主細(xì)胞內(nèi)表達(dá) 完成的結(jié)果 目的基因穩(wěn)定和高效地表達(dá)，產(chǎn)生人們所需的功能物質(zhì) 二、基因工程的基本操作步驟 1．獲得目的基因的方法 (1)已知序列——①用化學(xué)方法合成；②用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增。 (2)未知序列——從基因文庫中獲得。 2．形成重組DNA分子 3．將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞 (1)常用受體細(xì)胞：大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌和動植物細(xì)胞等。 (2)導(dǎo)入方法舉例：用質(zhì)粒作為載體，宿主細(xì)胞應(yīng)該選擇大腸桿菌，用氯化鈣處理大腸桿菌，增加其細(xì)胞壁的通透性，使含有目的基因的重組質(zhì)粒進(jìn)入大腸桿菌宿主細(xì)胞。 4．篩選含有目的基因的受體細(xì)胞 (1)篩選原因：并不是所有的細(xì)胞都接納了重組DNA分子。 (2)篩選方法舉例：由于質(zhì)粒上有抗生素如四環(huán)素抗性基因，所以含有這種重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞就能夠在有四環(huán)素的培養(yǎng)基中生長，而沒有接納重組DNA分子的細(xì)胞則不能在這種培養(yǎng)基上生長。經(jīng)過培養(yǎng)，目的基因能夠和質(zhì)粒一起在宿主細(xì)胞內(nèi)大量擴(kuò)增。 5．目的基因的表達(dá) (1)目的基因的表達(dá)是指目的基因在宿主細(xì)胞中表達(dá)，產(chǎn)生人們需要的功能物質(zhì)。 (2)常用方法：從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已成功表達(dá)。 探究1——比較異同 1．比較采用化學(xué)方法合成目的基因的兩條合成途徑 (1)利用目的基因轉(zhuǎn)錄的RNA，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，逆轉(zhuǎn)錄成單鏈DNA，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則再合成雙鏈DNA，進(jìn)而用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。 (2)根據(jù)氨基酸序列，推測出相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補(bǔ)配對原則，推測其DNA的核苷酸序列，再通過化學(xué)方法，以單核苷酸為原料合成DNA分子。 2．比較基因、目的基因、基因文庫、基因庫 比較項目 解讀 基因 通常指具有遺傳效應(yīng)的DNA片段[某些病毒(如煙草花葉病毒)中是具有遺傳效應(yīng)的RNA片段]，是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位 目的基因 基因工程操作中需要的外源基因，是編碼某種蛋白質(zhì)的基因，如生物的抗逆性基因、抗蟲基因等 基因文庫 基因文庫屬于基因工程范疇，指將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因 基因庫 屬于遺傳范疇，是指一個生物種群的全部等位基因的總稱 探究2——理性思維 1．形成重組DNA分子 目的基因與載體結(jié)合的過程，實質(zhì)上是不同來源的DNA重新組合的過程，是基因工程的核心。其基本過程如下(以質(zhì)粒作為載體)，完善圖示，并思考問題： (1)為什么切割目的基因和載體要選用同一種限制性核酸內(nèi)切酶？ 答案　選用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割會產(chǎn)生相同的粘性末端，可以在DNA連接酶的作用下將切割的目的基因和載體連接起來。 (2)在實際的基因工程操作時往往用兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別切割目的基因的兩端以及載體，這樣做有什么好處？試分析原因。 ①如果用一種限制性核酸內(nèi)切酶切割，目的基因兩側(cè)的末端以及質(zhì)粒切口的兩個末端都是互補(bǔ)的，因此連接時可能會出現(xiàn)載體與載體、目的基因與目的基因、目的基因與載體三種連接情況，而符合要求的只有載體與目的基因的連接。如下圖所示。分子間的不同連接產(chǎn)物： ②如果用兩種不同的限制性核酸內(nèi)切酶進(jìn)行切割就可以有效避免載體與載體以及目的基因與目的基因的連接，提高連接的有效性，克服同種酶切的缺點。 (3) 一個重組DNA分子的組成至少應(yīng)該包括：啟動子、終止子、目的基因、標(biāo)記基因。原因如下：①目的基因是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因，若沒有啟動子，則導(dǎo)入的目的基因在受體細(xì)胞中無法轉(zhuǎn)錄。②目的基因的表達(dá)需要調(diào)控序列， 終止子相當(dāng)于一盞紅色信號燈，使轉(zhuǎn)錄到此終止。③檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞需要有篩選標(biāo)記——標(biāo)記基因。 (4)構(gòu)建重組DNA分子所用到的酶：限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶。 2．目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的結(jié)果 上圖中發(fā)生②與發(fā)生①相比，②會使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)，原因是在進(jìn)行細(xì)胞分裂時，細(xì)胞核上的DNA經(jīng)復(fù)制后平均分配到兩個子細(xì)胞中，保證了親子代遺傳性狀的穩(wěn)定性，而①細(xì)胞分裂時，細(xì)胞質(zhì)是不均分的，子細(xì)胞不一定含有目的基因。 歸納總結(jié)　重組DNA分子導(dǎo)入不同受體細(xì)胞的方法 生物種類 植物細(xì)胞 動物細(xì)胞 微生物細(xì)胞 常用方法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法(重組DNA分子導(dǎo)入農(nóng)桿菌，再讓農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞) 顯微注射法(將重組DNA分子提純，用顯微儀注射到受精卵中) 感受態(tài)細(xì)胞法(Ca2＋處理受體細(xì)胞，使其成為感受態(tài)細(xì)胞，再進(jìn)行混合) 受體細(xì)胞 體細(xì)胞 受精卵 原核細(xì)胞 探究3——圖示解讀 根據(jù)下圖舉例說明篩選含目的基因的受體細(xì)胞的原理、方法： 1．篩選原因：不是所有細(xì)胞都接納了重組DNA分子。 2．篩選原理：質(zhì)粒上有抗生素的抗性基因。 3．篩選方法：利用選擇培養(yǎng)基篩選。 4．檢測目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)的方法是什么？其原理是什么？ 答案　抗原—抗體雜交法。原理是抗原能與相應(yīng)抗體特異性結(jié)合。 5．檢測棉花中導(dǎo)入的抗蟲基因是否表達(dá)的最簡便的方法是什么？ 答案　用葉片飼養(yǎng)棉鈴蟲，觀察棉鈴蟲是否死亡。 歸納總結(jié)　目的基因檢測與鑒定的“四個層面” 例3　(2017浙江綠色聯(lián)盟聯(lián)考)下列不能說明目的基因已成功導(dǎo)入受體細(xì)胞的是(　　) A．檢測受體細(xì)胞是否含有質(zhì)粒 B．檢測受體細(xì)胞是否含有目的基因 C．檢測受體細(xì)胞是否含有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物 D．檢測受體細(xì)胞是否含有目的基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA 答案　A 解析　細(xì)胞中可能含有普通質(zhì)粒，因此檢測細(xì)胞是否含有質(zhì)粒不能說明目的基因是否已成功導(dǎo)入受體細(xì)胞，A符合題意。 例4　(2017杭州四校聯(lián)考節(jié)選)抗瘧藥青蒿素挽救了數(shù)百萬人的生命。中國女科學(xué)家屠呦呦由于在青蒿素研發(fā)所做的重大貢獻(xiàn)榮獲2015年諾貝爾生理學(xué)獎或醫(yī)學(xué)獎。青蒿中青蒿素的含量很低，科研工作者一直致力于提高青蒿素含量的研究。某研究小組給青蒿轉(zhuǎn)入青蒿素合成的關(guān)鍵基因fps，通過該基因的過量表達(dá)來提高青蒿素的產(chǎn)量，其過程如下圖所示(注：農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上只有T－DNA片段能轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中)。 (1)提取青蒿的總RNA，在________酶作用下獲得青蒿的DNA片段。 (2)如果fps基因的基因序列已知，我們可以通過__________合成目的基因或者用PCR擴(kuò)增目的基因；如果fps基因的基因序列未知，可以從__________獲取目的基因。 (3)過程①需用同種__________________酶對含fps基因的DNA和Ti質(zhì)粒進(jìn)行酶切。 (4)過程③中將青蒿細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)，旨在讓____________進(jìn)入青蒿細(xì)胞；除盡農(nóng)桿菌后，還須轉(zhuǎn)接到含卡那霉素的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，目的是______________________。 (5)下列有關(guān)基因工程的敘述正確的是(　　) A．大腸桿菌質(zhì)粒上具有控制質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)移的基因 B．基因工程的基本原理是讓目的基因在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定存在和高效復(fù)制 C．用氯化鈣處理植物細(xì)胞，可增加細(xì)胞壁的通透性 D．將乙肝抗原導(dǎo)入酵母菌可以獲得能生產(chǎn)乙肝疫苗的工程菌 答案　(1)逆轉(zhuǎn)錄　(2)化學(xué)方法(人工)　基因文庫　(3)限制性核酸內(nèi)切　(4)T－DNA(目的基因)　篩選獲得T－DNA片段(目的基因)的植物細(xì)胞　(5)A 解析　(1)利用RNA獲得DNA，采用逆轉(zhuǎn)錄法，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下實現(xiàn)。(2)對于已知序列，可采用化學(xué)方法合成目的基因或用PCR擴(kuò)增目的基因。若DNA序列未知，常從基因文庫中獲取。(3)過程①表示形成重組質(zhì)粒，采用同種限制性核酸內(nèi)切酶對含fps基因的DNA和Ti質(zhì)粒進(jìn)行酶切。(4)將青蒿細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合培養(yǎng)，目的是讓T－DNA(目的基因)進(jìn)入青蒿細(xì)胞，實現(xiàn)目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，需將細(xì)胞培養(yǎng)在含卡那霉素的培養(yǎng)基中，原因是質(zhì)粒上含有卡那霉素的抗性基因，導(dǎo)入重組DNA分子的受體細(xì)胞可在培養(yǎng)基上存活，利于篩選獲得含T－DNA片段(目的基因)的植物細(xì)胞。(5)大腸桿菌質(zhì)粒上具有控制質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)移的基因，A正確；基因工程的基本原理是讓人們感興趣的基因在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存和表達(dá)，B錯誤；用氯化鈣處理微生物細(xì)胞，可增加細(xì)胞壁的通透性，C錯誤；將乙肝抗原基因?qū)虢湍妇梢垣@得能生產(chǎn)乙肝疫苗的工程菌，D錯誤。 易混易錯　導(dǎo)入微生物細(xì)胞(如大腸桿菌)：用CaCl2處理大腸桿菌，目的是增加大腸桿菌細(xì)胞壁的通透性，使含有目的基因的重組DNA分子進(jìn)入受體細(xì)胞。 1．(2018溫州瑞安期中)對基因工程操作的敘述，正確的是(　　) A．用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸 B．用顯微注射法將人生長激素基因直接注入動物的受精卵 C．用氯化鈣處理可增加細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性，有利于目的基因的導(dǎo)入 D．利用DNA分子雜交技術(shù)無法檢測目的基因是否表達(dá) 答案　D 解析　限制性核酸內(nèi)切酶只能切割特定的脫氧核苷酸序列，而煙草花葉病毒的核酸是由核糖核苷酸構(gòu)成的，A錯誤；目的基因不能直接導(dǎo)入受體細(xì)胞，可用顯微注射法將含人生長激素基因的重組質(zhì)粒注入動物的受精卵，B錯誤；用氯化鈣處理可增加細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性，并使細(xì)菌處于感受態(tài)，從而有利于目的基因的導(dǎo)入，C錯誤；利用DNA分子雜交技術(shù)只能檢測目的基因是否導(dǎo)入，無法檢測目的基因是否表達(dá)，D正確。 2．下表關(guān)于基因工程中有關(guān)基因操作的名詞及對應(yīng)的內(nèi)容，正確的組合是(　　) 選項 A B C D 供體 質(zhì)粒 提供目的基因的生物 提供目的基因的生物 大腸桿菌等 手術(shù)刀 限制性核酸內(nèi)切酶 DNA連接酶 限制性核酸內(nèi)切酶 DNA連接酶 縫紉針 DNA連接酶 限制性核酸內(nèi)切酶 DNA連接酶 限制性核酸內(nèi)切酶 載體 提供目的基因的生物 質(zhì)粒 質(zhì)粒 提供目的基因的生物 受體 大腸桿菌等 大腸桿菌等 大腸桿菌等 質(zhì)粒 答案　C 解析　基因工程中供體指的是提供目的基因的個體，受體是指接受目的基因的個體，手術(shù)刀是限制性核酸內(nèi)切酶，縫紉針是DNA連接酶，最常用的載體是質(zhì)粒。 3．在已知某小片段基因堿基序列的情況下，獲得該基因的最佳方法是(　　) A．用mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA B．以4種脫氧核苷酸為原料人工合成 C．將供體DNA片段轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中，再進(jìn)一步篩選 D．由蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測mRNA 答案　B 解析　因為已知基因的堿基序列，所以獲得該基因的最佳方法是以4種脫氧核苷酸為原料人工合成。 4．(2017寧波二模)轉(zhuǎn)入人胰島素原基因(已知序列)的大腸桿菌，可以合成人胰島素原，通過該項轉(zhuǎn)基因技術(shù)可有效地緩解臨床上胰島素不足的難題，從而為糖尿病患者帶來福音。在上述轉(zhuǎn)基因操作過程中，下列說法錯誤的是(　　) A．人胰島素原基因可用化學(xué)方法合成，并用PCR技術(shù)擴(kuò)增 B．重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞時通常用氯化鈣處理大腸桿菌 C．DNA連接酶能使不同脫氧核苷酸的堿基與脫氧核糖連接 D．胰島素原需進(jìn)一步加工后才可獲得具有生物活性的胰島素 答案　C 解析　人胰島素原基因的序列是已知的，故可用化學(xué)方法合成，并用PCR技術(shù)擴(kuò)增，A正確；由于受體細(xì)胞是大腸桿菌，所以在重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞時，要先用氯化鈣處理大腸桿菌，以增加其細(xì)胞壁的通透性，B正確；DNA連接酶能使脫氧核苷酸的磷酸與脫氧核糖連接，C錯誤；胰島素原沒有生物活性，需要進(jìn)一步加工后才能成為有生物活性的胰島素，D正確。 5．(2017寧波十校期末)科學(xué)家將魚抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高，可以在相對寒冷的環(huán)境中生長。質(zhì)粒上有Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、Hind Ⅲ、Alu Ⅰ四種限制性核酸內(nèi)切酶切割位點，下圖是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過程的示意圖(ampr為抗氨芐青霉素基因)，其中①～④是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過程中的相關(guān)步驟，Ⅰ、Ⅱ表示相關(guān)結(jié)構(gòu)或細(xì)胞。請據(jù)圖回答下列問題： (1)在構(gòu)建重組DNA時，可用一種或多種限制性核酸內(nèi)切酶進(jìn)行切割。為了避免目的基因和載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接，在此實驗中應(yīng)該選用限制性核酸內(nèi)切酶______________分別對________________、____________進(jìn)行切割，切割后產(chǎn)生的DNA片段分別為________、________種。 (2)培養(yǎng)基中的氨芐青霉素會抑制番茄愈傷組織細(xì)胞的生長，要利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入魚的抗凍蛋白基因的番茄細(xì)胞，應(yīng)使Ⅰ重組DNA中含有______________作為標(biāo)記基因。 (3)研究人員通常采用______________法將魚抗凍蛋白基因?qū)敕鸭?xì)胞內(nèi)。 答案　(1)PstⅠ、SmaⅠ　含魚抗凍蛋白基因的DNA　質(zhì)?！?　2　(2)抗氨芐青霉素基因　(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 解析　(1)分析題圖可知，對目的基因的切割方式有采用限制性核酸內(nèi)切酶Pst Ⅰ酶切，或者采用限制性核酸內(nèi)切酶PstⅠ和SmaⅠ混合酶切，相比前者，后者能夠保證目的基因與質(zhì)粒的定向連接，防止酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接。所以使用PstⅠ、SmaⅠ對含有目的基因的DNA分子(含魚抗凍蛋白基因的DNA)和質(zhì)粒進(jìn)行切割，酶切含目的基因的DNA分子，片段有DNA片段左側(cè)→PstⅠ、PstⅠ→SmaⅠ、SmaⅠ→PstⅠ及PstⅠ→DNA片段右側(cè)4種DNA片段，酶切質(zhì)粒，產(chǎn)生PstⅠ→SmaⅠ、SmaⅠ→PstⅠ2種DNA片段。(2)培養(yǎng)基中的氨芐青霉素抑制番茄愈傷組織的生長，分析圖示可知，質(zhì)粒上含有抗氨芐青霉素基因，重組DNA中以其為標(biāo)記基因，可以篩選含有重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞。(3)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。 題組一　基因工程的基本原理 1．(2018金華模擬)下列選項中，能正確表示基因工程操作“五步曲”的是(　　) A．獲得目的基因→將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞→形成重組DNA分子→篩選含有目的基因的受體細(xì)胞→目的基因的表達(dá) B．目的基因的表達(dá)→獲得目的基因→形成重組DNA分子→將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞→篩選含有目的基因的受體細(xì)胞 C．獲得目的基因→形成重組DNA分子→將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞→篩選含有目的基因的受體細(xì)胞→目的基因的表達(dá) D．形成重組DNA分子→獲得目的基因→將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞→篩選含有目的基因的受體細(xì)胞→目的基因的表達(dá) 答案　C 解析　基因工程的操作中，首先需要獲得目的基因，然后將目的基因與載體拼接形成重組DNA分子，再導(dǎo)入受體細(xì)胞，由于部分細(xì)胞可能未導(dǎo)入成功，因此需要篩選含有目的基因的受體細(xì)胞，而導(dǎo)入的目的基因能否表達(dá)是基因工程最終是否成功的標(biāo)志，故最后需要對目的基因的表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)行檢測，因此正確順序如C選項。 2．用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列敘述中，不正確的是(　　) A．常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒 B．DNA連接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶 C．可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒 D．導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá) 答案　B 解析　基因工程中限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶。質(zhì)粒作為載體必須具有標(biāo)記基因，導(dǎo)入的目的基因不一定能成功表達(dá)。 題組二　獲得目的基因、構(gòu)建重組DNA分子 3．獲取目的基因的方法有多種，下列敘述不正確的是(　　) A．若目的基因的核苷酸序列未知，可從基因庫中獲得 B．可由相應(yīng)的mRNA逆轉(zhuǎn)錄而來 C．可用PCR技術(shù)擴(kuò)增 D．若目的基因的核苷酸序列是已知的，可用化學(xué)合成方法獲得 答案　A 解析　若目的基因的核苷酸序列未知，可從基因文庫中獲得，不是從基因庫中獲得，A錯誤；若目的基因的核苷酸序列已知，如胰島素基因，采用化學(xué)方法合成或用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增目的基因，化學(xué)合成途徑如：利用目的基因轉(zhuǎn)錄的RNA，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，逆轉(zhuǎn)錄成單鏈DNA，進(jìn)而用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，B、C、D正確。 4．下列屬于獲得目的基因的方法是(　　) ①利用mRNA逆轉(zhuǎn)錄形成?、趶幕蛭膸熘刑崛　、蹚氖荏w細(xì)胞中提取?、芾肞CR技術(shù)　⑤利用DNA轉(zhuǎn)錄?、奕斯ず铣? A．①②③⑤ B．①②⑤⑥ C．①②③④ D．①②④⑥ 答案　D 解析　目的基因應(yīng)該是從供體細(xì)胞中提取，導(dǎo)入受體細(xì)胞中，而不能從受體細(xì)胞中獲取，所以③不是獲取目的基因的方法；利用DNA轉(zhuǎn)錄出來的是RNA，但目的基因是DNA，所以不能用DNA轉(zhuǎn)錄來獲取目的基因，⑤不正確。 5．下圖表示一項重要的生物技術(shù)，對圖中物質(zhì)a、b、c、d的描述，正確的是(　　) A．a(chǎn)與d可以用不同的限制性核酸內(nèi)切酶進(jìn)行切割 B．b能識別特定的核苷酸序列，并將A與T之間的氫鍵切開 C．c連接雙鏈間的A和T，使粘性末端處堿基互補(bǔ)配對 D．b代表的是限制性核酸內(nèi)切酶，c代表的是DNA聚合酶 答案　A 解析　據(jù)圖分析，此步驟為形成重組DNA分子，a、b、c、d分別表示質(zhì)粒、限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、目的基因。質(zhì)粒和含有目的基因的DNA用不同的限制性核酸內(nèi)切酶切割也可能得到相同的粘性末端，A正確；限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA特定部位的2個核苷酸之間的磷酸二酯鍵，B錯誤；DNA連接酶恢復(fù)被限制性核酸內(nèi)切酶切開的磷酸二酯鍵，C錯誤；c代表DNA連接酶，D錯誤。 6．不屬于目的基因與載體結(jié)合過程的是(　　) A．用一定的限制性核酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒露出粘性末端 B．用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因露出粘性末端 C．將切下的目的基因的片段插入到質(zhì)粒切口處 D．將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞中進(jìn)行擴(kuò)增 答案　D 解析　構(gòu)建重組DNA分子時，首先需要用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割含有目的基因的外源DNA分子和載體，以產(chǎn)生相同的粘性末端，A、B不符合題意；構(gòu)建重組DNA分子時，還需要用DNA連接酶將目的基因與載體結(jié)合形成重組DNA分子，C不符合題意；將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞中進(jìn)行擴(kuò)增不屬于構(gòu)建重組DNA分子的過程，屬于將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的過程，D符合題意。 題組三　將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞、目的基因的表達(dá) 7．科學(xué)家通過基因工程的方法，能使馬鈴薯塊莖含有人奶蛋白。以下有關(guān)該基因工程的敘述正確的是(　　) A．處理質(zhì)粒和含有目的基因的DNA時通常用同一種限制性核酸內(nèi)切酶 B．人工種植的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯種群的人奶蛋白基因頻率將不會發(fā)生改變 C．馬鈴薯的葉肉細(xì)胞不可作為受體細(xì)胞 D．用CaCl2處理馬鈴薯的相關(guān)受體細(xì)胞，目的是增加細(xì)胞壁的通透性 答案　A 解析　為獲得相同的粘性末端，切割載體和目的基因時通常使用同一種限制性核酸內(nèi)切酶，A正確；由于存在人工選擇，人工種植的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯種群的人奶蛋白基因頻率會發(fā)生改變，B錯誤；植物體細(xì)胞可以作為受體細(xì)胞，C錯誤；當(dāng)用細(xì)菌作為受體細(xì)胞時，用CaCl2處理，以增加細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性，D錯誤。 8．如圖是將人的生長激素基因?qū)爰?xì)菌B細(xì)胞內(nèi)制備“工程菌”的示意圖。已知細(xì)菌B細(xì)胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因。下列說法正確的是(　　) A．將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌B常用的方法是顯微注射法 B．將完成導(dǎo)入過程后的細(xì)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(xì)菌 C．將完成導(dǎo)入過程后的細(xì)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(xì)菌 D．目的基因成功導(dǎo)入的標(biāo)志是受體細(xì)胞能產(chǎn)生出人的生長激素 答案　C 解析　將重組DNA分子導(dǎo)入細(xì)菌B之前，一般要先用氯化鈣處理細(xì)胞，顯微注射法是將重組DNA分子導(dǎo)入動物細(xì)胞時常用的方法，A錯誤；質(zhì)粒A中含有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素基因，而重組質(zhì)粒中含抗氨芐青霉素基因，則在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上能生長的是導(dǎo)入了質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒的細(xì)菌，而其他的細(xì)菌則不能生長，B錯誤；由于重組質(zhì)粒中的抗四環(huán)素基因被破環(huán)，所以能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長的是導(dǎo)入了普通質(zhì)粒A的細(xì)菌，C正確；目的基因(人的生長激素基因)成功表達(dá)的標(biāo)志是受體細(xì)胞能產(chǎn)生出人的生長激素，D錯誤。 9．錢永健先生因在研究綠色熒光蛋白方面的杰出成就而獲得2008年諾貝爾獎。在某種生物中檢測不到綠色熒光，將水母綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入該生物體內(nèi)后，結(jié)果可以檢測到綠色熒光。由此可知(　　) A．該生物的基因型是雜合的 B．該生物與水母有很近的親緣關(guān)系 C．綠色熒光蛋白基因在該生物體內(nèi)得到了表達(dá) D．改變綠色熒光蛋白基因的一個核苷酸對，就不能檢測到綠色熒光 答案　C 解析　在轉(zhuǎn)基因生物體內(nèi)能檢測到綠色熒光，說明綠色熒光基因已在生物體內(nèi)成功表達(dá)。 題組四　綜合應(yīng)用 10．(2017臺州模擬)下列關(guān)于基因工程的敘述，錯誤的是(　　) A．目的基因和受體細(xì)胞均可來自動物、植物或微生物 B．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶 C．人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素?zé)o生物活性 D．載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞和促進(jìn)目的基因的表達(dá) 答案　D 解析　目的基因來源于含有人們所需要性狀的一切生物，可以是動物、植物，也可以是真菌、細(xì)菌等；基因工程中一般要使用同種限制性核酸內(nèi)切酶對目的基因和載體進(jìn)行切割，以獲得具有相同粘性末端的目的基因和載體，在DNA連接酶的作用下，將目的基因和載體連接起來，形成重組DNA分子；人的胰島素原基因可以在大腸桿菌內(nèi)表達(dá)，但是由于大腸桿菌是原核生物，沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，合成的胰島素不具有胰島素的功能，即沒有生物活性；標(biāo)記基因是為了檢測并篩選含重組DNA的細(xì)胞，對目的基因的表達(dá)沒有影響。 11．(2018舟山中學(xué)期中)某研究所的研究人員將生長激素基因通過質(zhì)粒介導(dǎo)進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，來表達(dá)產(chǎn)生生長激素。已知質(zhì)粒中存在兩個抗性基因：A是抗鏈霉素基因，B是抗氨芐青霉素基因，且目的基因要插入到基因B中，而大腸桿菌不帶有任何抗性基因。下列敘述正確的是(　　) A．導(dǎo)入大腸桿菌的質(zhì)粒一定為重組質(zhì)粒 B．DNA聚合酶是構(gòu)建該重組質(zhì)粒必需的工具酶 C．可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒 D．在含氨芐青霉素培養(yǎng)基中不能生長，但在含鏈霉素培養(yǎng)基中能生長的可能是符合生產(chǎn)要求的大腸桿菌 答案　D 解析　導(dǎo)入大腸桿菌的質(zhì)粒不一定是重組質(zhì)粒，也可能是普通質(zhì)粒，A錯誤；構(gòu)建重組質(zhì)粒需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，B錯誤；構(gòu)建重組質(zhì)粒時，由于目的基因的插入導(dǎo)致抗氨芐青霉素基因被破壞，因此導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌不能抗氨芐青霉素，即不可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒，C錯誤；構(gòu)建重組質(zhì)粒時，由于目的基因的插入導(dǎo)致抗氨芐青霉素基因被破壞，但抗鏈霉素基因沒有被破環(huán)，因此導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌在含鏈霉素培養(yǎng)基中能生長，但在含氨芐青霉素培養(yǎng)基中不能生長，D正確。 12．下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)可食用疫苗的部分過程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ為四種限制性核酸內(nèi)切酶。下列有關(guān)說法中正確的是(　　) A．圖示過程是基因工程的核心步驟，所需的限制性核酸內(nèi)切酶均來自原核生物 B．圖示中構(gòu)建基因表達(dá)載體(即重組DNA分子)時，需用到一種限制性核酸內(nèi)切酶 C．一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的核糖核苷酸序列 D．抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細(xì)胞篩選出來 答案　D 解析　圖示表示基因表達(dá)載體(即重組DNA分子)的構(gòu)建過程，這是基因工程的核心步驟，所需的限制性核酸內(nèi)切酶一般來自原核生物，A錯誤；此表達(dá)載體構(gòu)建時需要用到EcoRⅠ、PstⅠ兩種限制性核酸內(nèi)切酶，B錯誤；限制性核酸內(nèi)切酶具有特異性，即一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列并在特定的位點切割，C錯誤；抗卡那霉素基因作為標(biāo)記基因，主要作用是篩選含有目的基因的受體細(xì)胞，D正確。 13．(2017諸暨中學(xué)統(tǒng)考)科學(xué)家將外源目的基因與大腸桿菌的質(zhì)粒進(jìn)行重組，并在大腸桿菌中成功表達(dá)。下圖表示構(gòu)建重組質(zhì)粒和篩選含目的基因的大腸桿菌的過程。請據(jù)圖回答下列問題： (1)步驟①和②中常用的工具酶是__________________和__________________。 (2)經(jīng)過①和②步驟后，有些質(zhì)粒上的____________________基因內(nèi)插入了外源目的基因，形成重組質(zhì)粒。 (3)步驟③是________________________的過程。為了促進(jìn)該過程，應(yīng)該用________處理大腸桿菌。 (4)步驟④是將三角瓶內(nèi)的大腸桿菌接種到含有四環(huán)素的培養(yǎng)基A中培養(yǎng)，目的是篩選________________________________。能在A中生長的大腸桿菌有__________種。 (5)步驟⑤是用無菌牙簽挑取A上的單個菌落，分別接種到B(含氨芐青霉素和四環(huán)素)和C(含四環(huán)素)兩個培養(yǎng)基的相同位置上。一段時間后，菌落的生長狀況如上圖所示。含有目的基因的菌落位于(填“B”或“C”)________上，請在圖中相應(yīng)位置上圈出來。 答案　(1)限制性核酸內(nèi)切酶　DNA連接酶　(2)氨芐青霉素抗性　(3)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌　氯化鈣　(4)含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌　2　(5)C　如下圖所示 解析　(1)步驟①和②是將目的基因和質(zhì)粒用同種限制性核酸內(nèi)切酶進(jìn)行切割，得到相同的粘性末端，然后用DNA連接酶將二者連接起來，形成重組質(zhì)粒。 (2)質(zhì)粒上有氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因，根據(jù)步驟①和②構(gòu)建的重組質(zhì)粒的圖像可知，部分質(zhì)粒的氨芐青霉素抗性基因中插入了目的基因。 (3)據(jù)題圖可知，步驟③是將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞大腸桿菌中；用氯化鈣處理可增加大腸桿菌細(xì)胞壁的通透性，增強(qiáng)其對重組質(zhì)粒的吸收能力。 (4)由于質(zhì)粒上具有四環(huán)素抗性基因，且未被目的基因插入，因此，凡是導(dǎo)入質(zhì)粒的大腸桿菌均對四環(huán)素具有抗性，可以存活，沒有導(dǎo)入質(zhì)粒的不能存活，于是可以篩選出含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌；能夠在A上生長的大腸桿菌有2種，分別是導(dǎo)入空白質(zhì)粒的大腸桿菌和導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌。 (5)目的基因的插入破壞了氨芐青霉素抗性基因，因此含有目的基因的大腸桿菌無法在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基B上存活，但能在C上存活，其所在位置即為B中未長出而C中長出菌落的位置。 14．(2016浙江名校協(xié)作體聯(lián)考節(jié)選)科研人員通過基因工程等技術(shù)，培育出了鐵含量比普通大米高60%的轉(zhuǎn)基因水稻，改良了稻米的營養(yǎng)品質(zhì)。如圖為培育轉(zhuǎn)基因水稻過程示意圖，請分析回答： (1)基因工程的核心是__________________，鐵結(jié)合蛋白基因被稱為________基因。 (2)為篩選出含重組Ti質(zhì)粒的愈傷組織，應(yīng)在培養(yǎng)基2中添加適量的________，圖中由開花后水稻未成熟的胚轉(zhuǎn)變?yōu)橛鷤M織的過程為__________。 (3)檢測培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到，需要檢測轉(zhuǎn)基因水稻__________________。 答案　(1)形成重組DNA分子(構(gòu)建重組載體或構(gòu)建重組DNA分子)　目的　(2)潮霉素　脫分化　(3)種子中的鐵含量(寫出鐵含量即可) 解析　(1)基因工程的核心是構(gòu)建重組DNA分子，圖示中鐵結(jié)合蛋白基因是目的基因。(2)質(zhì)粒上存在潮霉素抗性基因，應(yīng)在培養(yǎng)基2中添加適量的潮霉素，導(dǎo)入重組DNA分子(或普通質(zhì)粒)的愈傷組織才能在培養(yǎng)基上存活；由開花后水稻未成熟的胚轉(zhuǎn)變?yōu)橛鷤M織的過程為脫分化。(3)本實驗中，目的基因為鐵結(jié)合蛋白基因，若轉(zhuǎn)基因技術(shù)操作成功，則大米內(nèi)鐵含量大大增加，因此檢測培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到，需要檢測轉(zhuǎn)基因水稻種子中的鐵含量。 [自助加餐] 15．藍(lán)細(xì)菌擬核DNA上有控制葉綠素合成的chlL基因。某科學(xué)家通過構(gòu)建該種生物缺失chlL基因的變異株細(xì)胞，以研究chlL基因?qū)θ~綠素合成的控制，技術(shù)路線如下圖所示，下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．①②過程應(yīng)使用不同的限制性核酸內(nèi)切酶 B．①②過程都要使用DNA連接酶 C．終止密碼子是重組DNA分子的重要組成部分 D．若操作成功，可用含紅霉素的培養(yǎng)基篩選出該變異株 答案　C 解析　限制性核酸內(nèi)切酶有特異性，①②過程要切割的DNA序列不同，故應(yīng)使用不同的限制性核酸內(nèi)切酶；DNA連接酶的作用是連接被切開的磷酸二酯鍵，使chlL基因、紅霉素抗性基因與質(zhì)粒結(jié)合；重組DNA分子由目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因等組成，終止密碼子是mRNA上密碼子的一種，表示一次翻譯的結(jié)束；變異株中chlL基因被重組基因替換，重組基因中有紅霉素抗性基因，故可用含紅霉素的培養(yǎng)基篩選出該變異株。 16．為了增加菊花花色類型，研究者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1)，擬將其與質(zhì)粒(圖2)重組，再借助農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花中。 下列操作與實驗?zāi)康牟环氖?　　) A．用限制性核酸內(nèi)切酶EcoR Ⅰ和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒 B．用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織，將C基因?qū)爰?xì)胞 C．在培養(yǎng)基中添加卡那霉素，篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞 D．用分子雜交技術(shù)檢測C基因是否整合到菊花染色體上 答案　C 解析　在構(gòu)建重組DNA分子時，為保證目的基因與載體的連接，需要用同種限制性核酸內(nèi)切酶進(jìn)行切割，才能產(chǎn)生相同的粘性末端，然后通過DNA連接酶進(jìn)行連接，圖中目的基因的兩端和啟動子與終止子之間都有限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ的切割位點，所以選用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ切割目的基因和載體，A項正確；菊花為雙子葉植物，將目的基因?qū)腚p子葉植物細(xì)胞的常用方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，B項正確；圖2重組質(zhì)粒中的抗性基因為潮霉素抗性基因，應(yīng)該在培養(yǎng)基中添加潮霉素，篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞，C項錯誤；要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，常用DNA分子雜交技術(shù)，D項正確。