（浙江選考）2019版高考生物一輪總復習 第十單元 現(xiàn)代生物科技專題 第33講 基因工程學案

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1、 第33講　基因工程 考試標準 加試 考試標準 加試 1.工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生 a 3.基因工程的應用 a 2.基因工程的原理和技術 b 4.活動：提出生活中的疑難問題，設計用基因工程技術解決的方案 c 考點一　基因工程的含義及操作工具 1．基因工程的含義 (1)概念：把一種生物的遺傳物質(細胞核、染色體脫氧核糖核酸等)移到另一種生物的細胞中去，并使這種遺傳物質所帶的遺傳信息在受體細胞中表達。 (2)核心：構建重組DNA分子。 (3)理論基礎：DNA是生物遺傳物質的發(fā)現(xiàn)，DNA雙螺旋結構的確立以及遺傳信息傳遞方式的認定。 2．基因工程的基本

2、工具 思考討論 1．已知限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ和SmaⅠ識別的堿基序列和酶切位點分別為G↓AATTC和CCC↓GGG，兩種限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA后產(chǎn)生的末端如下： EcoRⅠ限制性核酸內(nèi)切酶和SmaⅠ限制性核酸內(nèi)切酶識別的堿基序列不同，切割位點不同(填“相同”或“不同”)，說明限制性核酸內(nèi)切酶具有專一性。 2．觀察下圖所示過程，回答需要的工具酶及相關問題： (1)①是限制性核酸內(nèi)切酶；②是DNA連接酶；二者的作用部位都是磷酸二酯鍵。 (2)限制性核酸內(nèi)切酶不切割自身DNA的原因：原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。 3．載體須具備的條件及其

3、作用(連線) 4．限制性核酸內(nèi)切酶Mun Ⅰ和限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ的識別序列及切割位點分別是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如圖表示四種質粒和目的基因，其中，箭頭所指部位為限制性核酸內(nèi)切酶的識別位點，質粒的陰影部分表示標記基因。適于作為圖示目的基因載體的質粒是下列①～④中的哪一個？ 提示　由圖可知，質粒②上無標記基因，不適合作為載體；質粒③和④的標記基因上都有限制性核酸內(nèi)切酶的識別位點。只有質粒①上有標記基因，且MunⅠ的切割位點不在標記基因上。 題型　基因工程的操作工具 1．如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，下面選項中能依次表示限制性核酸內(nèi)切

4、酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用順序的是(　　) A．①②③④ B．①②④③ C．①④②③ D．①④③② 答案　C 解析　限制性核酸內(nèi)切酶可在特定位點對DNA分子進行切割；DNA聚合酶在DNA分子復制時將脫氧核苷酸連接成脫氧核苷酸鏈；DNA連接酶可將限制性核酸內(nèi)切酶切開的磷酸二酯鍵連接在一起；解旋酶的作用是將DNA雙鏈解開，為復制或轉錄提供模板。 2．(2017·常州模擬)若要利用某目的基因(見圖甲)和P1噬菌體載體(見圖乙)構建重組DNA(見圖丙)，限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點分別是Bgl Ⅱ(A↓GATCT)、EcoR Ⅰ(G↓AATTC)和Sau3A Ⅰ(↓

5、GATC)。下列分析合理的是(　　) A．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 答案　D 解析　解答本題的關鍵是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體，構建的重組DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移動方向才一定與圖丙相同。 幾種易混淆酶的比較 名稱 功能 應用 限制性核 酸內(nèi)切酶 特異性地切斷DNA鏈中的磷酸二酯鍵 重組DNA

6、技術和基因診斷 DNA 連接酶 連接DNA片段之間的磷酸二酯鍵 基因工程 DNA 聚合酶 連接DNA片段與單個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵 DNA復制 RNA 聚合酶 連接RNA片段與單個核糖核苷酸之間的磷酸二酯鍵 RNA復制和轉錄 逆轉錄酶 作用于磷酸二酯鍵 以RNA為模板獲得DNA 解旋酶 使堿基對之間的氫鍵斷裂 DNA復制 DNA 水解酶 使DNA分子所有磷酸二酯鍵斷裂 水解DNA 考點二　基因工程的基本操作步驟、應用及相關的設計方案 1．基因工程的基本操作步驟 (1)獲得目的基因 目的基因序列已知：化學合成或PCR擴增；目的基因

7、序列未知：從基因文庫中獲取。 (2)形成重組DNA分子(基因工程的核心)：通常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶分別切割目的基因和載體DNA，然后用DNA連接酶將目的基因和載體DNA連接在一起，形成重組DNA分子。 (3)將重組DNA分子導入受體細胞 ①常用的受體細胞：大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌和動植物細胞等。 ②導入方法：用氯化鈣處理大腸桿菌，可以增加大腸桿菌細胞壁的通透性，使重組質粒容易進入。 (4)篩選含有目的基因的受體細胞 ①篩選原因：并不是所有的細胞都接納了重組DNA分子，因此，需篩選含目的基因的受體細胞。 ②篩選方法：用含抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)受體細胞，選擇含重組質粒的受體細胞。

8、 (5)目的基因的表達 目的基因在宿主細胞中表達，產(chǎn)生人們需要的功能物質。 2．基因工程的應用 應用領域 優(yōu)點 基因工程與遺傳育種 轉基因植物 所需時間短，克服了遠緣親本難以親合的缺陷 轉基因動物 指轉入了外源基因的動物。優(yōu)點是省時、省力，并能取得一定的經(jīng)濟效益 基因工程與疾病治療 基因工程藥物 主要有胰島素、干擾素和乙型肝炎疫苗等 基因治療 向目標細胞中引入正常功能的基因，以糾正或補償基因的缺陷，達到治療的目的 基因工程與生態(tài)環(huán)境保護 開發(fā)可降解的新型塑料；改造分解石油的細菌，提高其分解石油的能力等 思考討論 1．重組DNA分子的組成及各部分的作用(連

9、線) 2．據(jù)圖選擇相關的限制性核酸內(nèi)切酶 基因工程中，需使用特定的限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和質粒，便于重組和篩選。已知限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ的識別序列和切割位點是－G↓GATCC－；限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ的識別序列和切割位點是－↓GATC－。 請據(jù)圖分析：切割目的基因應選擇限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ，切割質粒應選擇限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ。 3．完成下列填充 (1)原核生物作為受體細胞的優(yōu)點：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少。 (2)轉化的實質是把目的基因整合到受體細胞基因組中。 4．補充目的基因檢測與鑒定的方法示意圖 5．如圖為抗蟲棉的培育過程，請據(jù)圖回答下列問題： (1

10、)該基因工程中的目的基因和載體分別是什么？一般情況下，為什么要用同一種限制性核酸內(nèi)切酶處理目的基因和載體？ 提示　目的基因是Bt毒蛋白基因，載體是Ti質粒。用同一種限制性核酸內(nèi)切酶處理目的基因和載體，可以獲得相同的粘性末端，便于形成重組DNA分子。 (2)該實例中，檢測目的基因是否表達的常見方法是什么？ 提示　用棉葉飼喂棉鈴蟲。 題型一　基因工程的操作程序 1．(2017·北京，5)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)，擬將其與質粒(圖2)重組，再借助農(nóng)桿菌導入菊花中。 　 下列操作與實驗目的不符的是(　　) A．用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ和連

11、接酶構建重組質粒 B．用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織，將C基因導入細胞 C．在培養(yǎng)基中添加卡那霉素，篩選被轉化的菊花細胞 D．用分子雜交技術檢測C基因是否整合到菊花染色體上 答案　C 解析　在構建基因表達載體時，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)切酶進行切割產(chǎn)生相同的粘性末端，才能通過DNA連接酶連接，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，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，將目的基因導入雙子葉植物細胞的常用方法是農(nóng)桿菌轉化法，B項正確；圖2中重組質粒中的抗性基因為潮霉素抗性基因，

12、應該在培養(yǎng)基中添加潮霉素，篩選被轉化的菊花細胞，C項錯誤；要檢測轉基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，常用DNA分子雜交技術，D項正確。 2．(2017·諸暨中學統(tǒng)考)科學家將外源目的基因與大腸桿菌的質粒進行重組，并在大腸桿菌中成功表達。下圖表示構建重組質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，有些質粒上的__________基因內(nèi)插入了外源目的基因，形成重組質粒。 (3)步驟③是________________的過程。為了促進該過

13、程，應該用________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上培養(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)將重組質粒導入大腸桿菌　氯化鈣　(4)含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌　

14、2　(5)C　如下圖所示 解析　(1)步驟①和②是將目的基因和質粒用同種限制性核酸內(nèi)切酶進行切割，得到相同的粘性末端，然后用DNA連接酶將二者連接起來，形成重組質粒。 (2)質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構建的重組質粒的圖像可知，部分質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是將重組質粒導入受體細胞大腸桿菌中；氯化鈣處理可增加大腸桿菌細胞壁的通透性，增強其對重組質粒的吸收能力。 (4)由于質粒上具有四環(huán)素抗性基因，且未被目的基因插入，因此，凡是導入質粒的大腸桿菌均對四環(huán)素具有抗性，可以存活，沒有導入質粒的不能存活，于是可以篩選出

15、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，分別是導入空白質粒的大腸桿菌和導入重組質粒的大腸桿菌。 (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。 基因工程操作中的6個易錯點 (1)目的基因的插入位點不是隨意的。 基因表達需要啟動子與終止子的調控，所以目的基因應插入到啟動子與終止子之間的部位。 (2)基因工程操作過程中只有第三步(將重組DNA分子導入受體細胞)沒有堿基互補配對現(xiàn)象。第一步存在逆轉錄法獲得DNA，第二步存在粘性末端連接現(xiàn)象，第四

16、步檢測存在分子水平雜交方法。 (3)原核生物作為受體細胞的優(yōu)點：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少。 (4)一般情況下，用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割質粒和含有目的基因的片段，但有時可用兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別切割質粒和目的基因，這樣可避免質粒和質粒之間、目的基因和目的基因之間的連接。 (5)目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程，稱為轉化。轉化的實質是目的基因整合到受體細胞染色體基因組中。 (6)不熟悉標記基因的種類和作用：標記基因的作用——篩選、檢測目的基因是否導入受體細胞，常見的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因(表達產(chǎn)物為帶顏色的物質)等。 題型二　基因工程的原

17、理和應用 3．(2017·河西區(qū)一模)如圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關敘述，正確的是(　　) A．①、②的操作中使用了限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶 B．③→④過程利用了膜的結構特性，顯微鏡下觀察③細胞的Ti質粒是篩選標志之一 C．應用DNA探針技術，可檢測④細胞中目的基因是否表達 D．一般情況下⑤只要表現(xiàn)出抗蟲性狀，就表明植株發(fā)生了可遺傳變異 答案　D 解析　①、②的操作表示形成重組DNA分子，該過程中使用了限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，A項錯誤；光學顯微鏡下無法觀察到質粒，該基因工程可以利用個體水平進行鑒定，即植株的葉片是否具有抗蟲效果，B項錯誤；檢測④

18、細胞中目的基因是否表達需要利用抗原－抗體雜交技術或個體水平的檢測，C項錯誤；一般情況下⑤只要表現(xiàn)出抗蟲性狀，就表明植株發(fā)生了可遺傳變異，D項正確。 4．下列關于基因工程應用的敘述，正確的是(　　) A．基因治療就是把缺陷基因誘變成正?；? B．基因診斷的基本原理是DNA分子雜交 C．一種基因探針能檢測水體中的各種病毒 D．利用基因工程生產(chǎn)乙肝疫苗時，目的基因存在于人體B淋巴細胞的DNA中 答案　B 解析　基因治療就是向目標細胞中引入正常功能的基因，達到治療疾病的目的，A項錯誤；基因診斷又稱DNA診斷或分子診斷，通過分子生物學和分子遺傳學的技術，直接檢測出分子結構水平和表達水平是否

19、異常，從而對疾病做出判斷，利用的原理就是DNA分子雜交，B項正確；基因探針是用放射性同位素(或熒光分子)標記的含有目的基因的DNA片段，一種基因探針只能檢測水體中的一種或一類病毒，C項錯誤；基因工程生產(chǎn)乙肝疫苗是通過構建含有乙肝病毒表面抗原基因的重組質粒，然后轉染(就是讓質粒進入宿主細胞)相應的宿主細胞，如酵母菌、CHO細胞(中國倉鼠卵巢細胞，一種可以無限繁殖的細胞)，生產(chǎn)乙肝表面抗原蛋白，D項錯誤。 基因診斷與基因治療 (1)基因診斷 ①方法：DNA分子雜交法(即DNA探針法)，該方法是根據(jù)堿基互補配對原則，把互補的雙鏈DNA解開，把單鏈的DNA小片段用同位素、熒光分子或化學發(fā)光催

20、化劑等進行標記，之后同被檢測的DNA中的同源互補序列雜交，從而檢出所要查明的DNA或基因。 ②步驟：抽取病人的組織或體液作為化驗樣品；將樣品中的DNA分離出來；用化學法或熱處理法使樣品DNA解旋；將事先制作好的DNA探針引入化驗樣品中，這些已知的經(jīng)過標記的探針能夠在化驗樣品中找到互補鏈，并與之結合(雜交)在一起，找不到互補鏈的DNA探針，則可以被洗脫。 這樣通過對遺留在樣品中的標記過的DNA探針進行基因分析，就能檢出病人所得的病。 (2)基因治療 ①原理：利用正?；蚣m正或補償基因的缺陷，即把正常基因導入患者體內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，而原有缺陷基因一般不

21、作處理。 ②方法：有體外基因治療和體內(nèi)基因治療，體外基因治療方法療效好。如重度免疫缺陷癥的體外基因治療方法： 體內(nèi)基因治療：用基因工程的方法，直接向人體組織細胞中轉移基因。 題型三　設計用基因工程技術解決的方案 5．(2017·舟山中學高三期中)人組織纖溶酶原激活物(htPA)是一種重要的藥用蛋白，可在轉htPA基因母羊的羊乳中獲得。流程如下： (1)為獲取更多的卵(母)細胞，要對供體母羊注射____________，使其超數(shù)排卵。采集的精子需要經(jīng)過________，才具備受精能力。 (2)在htPA基因與質粒構建重組DNA分子的過程中，下列哪項是必需的(　　) A．限制

22、性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶 B．DNA連接酶和DNA聚合酶 C．DNA聚合酶和逆轉錄酶 D．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶 (3)轉基因羊的培育過程中，常用受精卵作為外源基因的受體細胞，主要原因是________________________________________________________。為了獲得母羊，胚胎移植前需對已成功轉入目的基因的胚胎進行______________________。利用胚胎分割和胚胎移植技術可獲得多個轉基因個體，這些個體的基因型________。 (4)若在轉htPA基因母羊的羊乳中檢測到_____________________，說明目的

23、基因成功表達。 答案　(1)促性腺激素　獲能處理　(2)A　(3)受精卵的全能性易于表達　性別鑒定　相同　(4)htPA(或人組織纖溶酶原激活物) 解析　(1)為獲取更多的卵(母)細胞，要對供體母羊注射促性腺激素，使其超數(shù)排卵。采集的精子需要經(jīng)過獲能處理，才具備受精能力。(2)在htPA基因與質粒構建重組DNA分子的過程中，需要用到的工具酶為限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。(3)轉基因羊的培育過程中，常用受精卵作為外源基因的受體細胞，主要原因是受精卵的全能性易于表達。為了獲得母羊，胚胎移植前需對已成功轉入目的基因的胚胎進行性別鑒定。利用胚胎分割和胚胎移植技術可獲得多個轉基因個體，這些個體的

24、基因型相同。(4)若在轉htPA基因母羊的羊乳中檢測到htPA(或人組織纖溶酶原激活物)，說明目的基因成功表達。 模擬演練 1．(2017·臺州模擬)下列關于基因工程的敘述，錯誤的是(　　) A．目的基因和受體細胞均可來自動物、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的胰島素無生物活性 D．載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細胞和促進目的基因的表達 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、細菌等；基因工程中一般要使用同種限制性核酸內(nèi)切酶進行切割，以獲得具有相同

25、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，但是由于大腸桿菌是原核生物，沒有內(nèi)質網(wǎng)、高爾基體等細胞器，合成的胰島素不具有胰島素的功能，即沒有生物活性；標記基因是為了檢測并篩選含重組DNA的細胞，但對于目的基因的表達沒有影響。 2．(2017·浙江模擬)科學家利用生物技術將人的生長激素基因導入小鼠受精卵的細胞核中，經(jīng)培育獲得一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中，在醫(yī)學研究及相關疾病治療方面都具有重要意義。下列有關敘述錯誤的是(　　) A．選擇受精卵作為外源基因的受體細胞是因為

26、這種細胞具有全能性 B．采用DNA分子雜交技術可檢測外源基因在小鼠細胞內(nèi)是否成功表達 C．人的生長激素基因能在小鼠細胞內(nèi)表達，說明遺傳密碼在不同種生物中可以通用 D．將轉基因小鼠體細胞進行核移植(克隆)，可以獲得多個具有外源基因的后代 答案　B 解析　選擇受精卵作為外源基因的受體細胞是因為這種細胞具有全能性，而且全能性最高，A項正確；采用DNA分子雜交技術可檢測轉基因生物的DNA上是否插入了目的基因，但不能檢測外源基因在小鼠細胞內(nèi)是否成功表達，B項錯誤；人的生長激素基因能在小鼠細胞內(nèi)表達，說明遺傳密碼在不同種生物中可以通用，C項正確；將轉基因小鼠體細胞進行核移植(克隆)，可以獲得多個

27、具有外源基因的后代，D項正確。 3．蘇云金桿菌(Bt)能產(chǎn)生具有殺蟲能力的毒素蛋白。圖1是轉Bt毒素蛋白基因植物的重組DNA形成過程示意圖；圖2是毒素蛋白基因進入植物細胞后發(fā)生的兩種生物大分子合成的過程，據(jù)圖回答下列問題： (1)將圖1①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反應管中有________種DNA片段。過程②需要用到________________酶。 (2)假設圖1中質粒原來BamHⅠ識別位點的堿基序列變?yōu)榱肆硪环N限制酶BclⅠ識別位點的堿基序列，現(xiàn)用BclⅠ和HindⅢ切割質粒，則該圖1中①的DNA右側還能選擇BamHⅠ進行切割，并能獲得所需重組質粒嗎？并請說明

28、理由_________________________。 (3)若上述假設成立，并成功形成重組質粒，則重組質粒(　　) A．既能被BamHⅠ也能被HindⅢ切開 B．能被BamHⅠ但不能被HindⅢ切開 C．既不能被BamHⅠ也不能被HindⅢ切開 D．能被HindⅢ但不能被BamHⅠ切開 (4)圖2中α鏈是________。不同組織細胞的相同DNA進行過程③時啟用的起始點____________(填“都相同”、“都不同”或“不完全相同”)，其原因是____________ ____________________________________________________

29、____________________。 (5)要想檢測導入的Bt毒素蛋白基因是否表達，在分子水平上可用__________________法進行檢測，如果出現(xiàn)雜交帶，說明目的基因已經(jīng)表達蛋白質產(chǎn)品，轉基因植物培育成功。 答案　(1)4　DNA連接　(2)能，切割后露出的粘性末端相同　(3)D　(4)mRNA　不完全相同　不同組織細胞中基因會進行選擇性表達　(5)抗原－抗體雜交 解析　(1)由于圖1中①的DNA上有HindⅢ和BamHⅠ的3個識別位點，所以用這兩種酶完全酶切后，形成4種DNA片段。(2)BclⅠ與BamHⅠ酶切割目的基因后形成的粘性末端一樣，故該圖①中的DNA右側還能選

30、擇BamHⅠ進行切割，并能獲得所需重組質粒。(3)根據(jù)酶切位點和識別的堿基序列可知，重組質粒只能被HindⅢ但不能被BamHⅠ切開。(4)從圖乙可知，α鏈是以DNA的一條鏈作為模板進行轉錄形成的信使RNA分子，不同組織細胞的相同DNA在轉錄時，如果是相同基因一般轉錄起點相同，不同的基因轉錄起點不同。(5)檢測目的基因是否在受體細胞內(nèi)表達，分子水平上的檢測是向分泌物中加入抗體，通過抗原—抗體特異性結合形成雜交帶加以檢測，如果能形成，說明表達了，如果不能形成，說明沒有表達。 4．(2017·浙大附中全真模擬)我國科學家張道遠先生通過從耐旱灌木白花檉柳中克隆得到TSOD基因，利用轉基因技術轉化到棉

31、花中，獲得了具備更強抗旱性的T4代轉基因棉花株系。下圖為轉基因抗旱棉花的培育過程示意圖，請據(jù)圖回答： (1)①過程表示用________擴增目的基因的方法。②過程用到的工具酶有________________。步驟③一般用__________處理農(nóng)桿菌，使其易吸收周圍環(huán)境中的DNA分子。 (2)將重組質粒導入棉花細胞除步驟④所示的方法外，還可采用____________________。如果受體細胞是動物的受精卵，則一般采用的方法是______________________。 (3)外植體培養(yǎng)成為試管苗的過程采用了____________技術，利用了________________

32、__的原理，步驟⑤⑥表示____________________________________。 (4)為了確定抗旱轉基因棉花是否培育成功，可先用放射性同位素標記的______________作探針進行分子水平鑒定，再________________________進行個體水平鑒定棉花植株的抗旱性。 答案　(1)PCR技術　限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶　Ca2＋(或CaCl2) (2)花粉管通道法(基因槍法)　顯微注射法 (3)植物組織培養(yǎng)　植物細胞的全能性　脫分化、再分化 (4)抗旱基因(TSOD基因、目的基因)　移栽到干旱土地中 5．(2016·浙江4月選考)兔肝細胞中的基

33、因E編碼代謝甲醛的酶，擬利用基因工程技術將基因E轉入矮牽牛中，以提高矮牽牛對甲醛的代謝能力。請回答下列問題： (1)從兔肝細胞中提取mRNA，在____________酶的作用下形成互補的DNA，然后以此DNA為模板擴增得到基因E。在相關酶的作用下，將基因E與Ti質粒連接在一起，形成_________________，再導入用氯化鈣處理的________________中，侵染矮牽牛葉片。將被侵染的葉片除菌后進行培養(yǎng)，最終得到轉基因矮牽牛。其中培養(yǎng)過程正確的是____________。 A．葉片在含適宜濃度生長素的培養(yǎng)基上分化形成愈傷組織 B．愈傷組織在含細胞分裂素和生長素配比較高的培養(yǎng)

34、基上形成芽 C．再生的芽在細胞分裂素含量高的培養(yǎng)基上生根 D．愈傷組織在含適宜濃度植物生長調節(jié)劑的培養(yǎng)基上脫分化形成再生植株 (2)取轉基因矮牽牛葉片，放入含MS液體培養(yǎng)基和適量濃度甲醛且密封的試管中。將試管置于________上，進行液體懸浮培養(yǎng)。一段時間后測定培養(yǎng)基中甲醛的含量，以判斷基因E是否在轉基因矮牽牛中正常表達。培養(yǎng)過程中液體培養(yǎng)的作用：一是提供營養(yǎng)；二是________________，從而使葉片保持正常的形態(tài)。 答案　(1)逆轉錄　重組DNA分子　農(nóng)桿菌　B (2)搖床　維持滲透壓 解析　(1)以mRNA為模板合成DNA的過程為逆轉錄過程，這一過程需要在逆轉錄酶的作

35、用下進行。獲得目的基因后，需在限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用下，將目的基因與載體(Ti質粒)連接形成重組質粒(重組DNA分子)，再將其導入受體細胞。將目的基因導入植物細胞常用農(nóng)桿菌轉化法，先將重組DNA分子導入經(jīng)氯化鈣處理的農(nóng)桿菌中，再用導入目的基因的農(nóng)桿菌感染植物細胞，最終實現(xiàn)將目的基因導入植物細胞內(nèi)的目的。導入目的基因的植物細胞經(jīng)組織培養(yǎng)過程形成轉基因植株。組織培養(yǎng)過程中，葉片在含適宜濃度的生長素和細胞分裂素的培養(yǎng)基上脫分化形成愈傷組織，然后在含細胞分裂素和生長素配比較高的培養(yǎng)基上形成芽，繼而在生長素含量高的培養(yǎng)基上生根，最后形成完整的植株，愈傷組織形成植株的過程中發(fā)生細胞的分化。

36、 (2)植物組織培養(yǎng)過程中，將愈傷組織等細胞置于搖床上，進行液體懸浮培養(yǎng)，形成多個分散的細胞。培養(yǎng)過程中培養(yǎng)液一方面為植物細胞提供營養(yǎng)，另一面維持一定的滲透壓，從而使葉片保持正常的形態(tài)。 課時訓練 一、選擇題 1．下列關于基因工程的敘述中，正確的是(　　) A．目的基因的核苷酸序列都是已知的 B．接受外源基因的轉基因植物成為一個新物種 C．可從人肝臟細胞中提取胰島素原的mRNA，逆轉錄獲得人胰島素原基因 D．DNA連接酶、限制性核酸內(nèi)切酶及載體是構建重組DNA分子必需的工具 答案　D 解析　目的基因的核苷酸序列不一定是已知的，A項錯誤；接受外源基因的轉基因植物仍然是原物種，不

37、是新物種，B項錯誤；由于基因的選擇性表達，人肝臟細胞中胰島素基因不表達，因此沒有胰島素原的mRNA，C項錯誤；DNA連接酶、限制性核酸內(nèi)切酶及載體是構建重組DNA分子必需的工具，D項正確。 2．(2017·余杭區(qū)校級月考)下列關于基因工程的說法，正確的是(　　) A．限制性核酸內(nèi)切酶能識別某種特定的核苷酸序列，并在特定的切割位點上將相應堿基之間的氫鍵斷開，從而使DNA分子切斷 B．DNA連接酶、限制性核酸內(nèi)切酶及載體是構建重組質粒必需的工具酶 C．下面是兩種限制性核酸內(nèi)切酶所識別的DNA分子序列和切割位點(↓表示切割位點、切出的斷面為粘性末端)：限制性核酸內(nèi)切酶1：—↓GATC—，限制

38、性核酸內(nèi)切酶2：—GGATC↓C—，這兩種限制性核酸內(nèi)切酶切出的粘性末端是相同的 D．在人工合成目的基因的過程中，根據(jù)蛋白質中氨基酸序列合成的目的基因堿基序列及控制的性狀與生物體內(nèi)原有的基因及性狀是相同的 答案　C 解析　限制性核酸內(nèi)切酶能識別某種特定的核苷酸序列，并能將特定位點之間的磷酸二酯鍵斷開，A項錯誤；載體不是工具酶，B項錯誤；限制性核酸內(nèi)切酶1(－↓GATC－)和限制性核酸內(nèi)切酶2(－GGATC↓C－)切出的粘性末端相同，都是GATC，C項正確；由于密碼子的簡并性，在人工合成目的基因的過程中，根據(jù)蛋白質中氨基酸序列合成的目的基因堿基序列與生物體內(nèi)原有基因的堿基序列不一定相同，D

39、項錯誤。 3．北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個氨基酸的重復序列，該序列重復次數(shù)越多，抗凍能力越強。如圖是獲取轉基因抗凍番茄植株的過程示意圖，有關敘述正確的是(　　) A．過程①獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚基因組測序 B．將多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達的新基因，不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白 C．過程②構成的重組質粒缺乏標記基因，需要轉入農(nóng)桿菌才能進行篩選 D．應用DNA探針技術，可以檢測轉基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其是否完全表達 答案　B 解析　將多個抗凍基因編碼區(qū)相連形成能表達的新基因，合成的蛋白質為新的蛋白質，不能得到抗凍性增強的抗

40、凍蛋白，故選項B正確；過程①是利用逆轉錄法合成目的基因，由于沒有非編碼區(qū)和編碼區(qū)中的內(nèi)含子，所以不能用于比目魚基因組測序；用作載體的質粒，必須具有標記基因才能便于檢測和篩選；應用DNA探針技術，可檢測轉基因抗凍番茄中目的基因的存在和轉錄，但不能檢測目的基因是否成功表達，故選項A、C、D錯誤。 4．天然的玫瑰沒有藍色花，這是由于缺少控制藍色色素合成的基因B，而開藍色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術培育藍玫瑰，下列操作正確的是(　　) A．提取矮牽牛藍色花的mRNA，經(jīng)逆轉錄獲得互補的DNA，再對其進行擴增 B．利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因B

41、C．利用DNA聚合酶將基因B與質粒連接后導入玫瑰細胞中 D．將基因B直接導入大腸桿菌，然后感染并轉入玫瑰細胞 答案　A 解析　如果所需要的目的基因的序列是完全未知的，往往就需要構建基因文庫，然后從基因文庫中獲取目的基因，而在基因序列已知的情況下，獲取目的基因通常用逆轉錄法或利用化學方法直接人工合成，因此，A項正確、B項錯誤；將目的基因與質粒連接起來的酶是DNA連接酶，而非DNA聚合酶，C項錯誤；目的基因必須與載體結合后導入受體細胞才能夠自我復制和表達，且導入植物細胞常用的載體是農(nóng)桿菌，而不是大腸桿菌，D項錯誤。 二、非選擇題 5．(2017·嘉興模擬)我國目前臨床使用的乙肝疫苗大多為

42、基因工程疫苗，其有效成分是一種叫做乙肝表面抗原的蛋白質(S蛋白)，對應的基因為s基因。請回答： (1)在構建重組DNA分子時，要用限制性核酸內(nèi)切酶處理___________，并用______酶使兩者結合。將重組DNA分子導入到哺乳動物細胞，經(jīng)篩選得到工程細胞。 (2)在細胞培養(yǎng)過程中，工程細胞在生長過程中有_______現(xiàn)象，需要定期使用_______酶處理，以便于分瓶培養(yǎng)。 (3)為提高工程細胞培養(yǎng)的成功率，下列措施中不需采用的是________。 A．取單個細胞進行培養(yǎng) B．加入胰島素 C．二氧化碳培養(yǎng)箱 D．加入動物血清 (4)由于哺乳動物細胞培養(yǎng)較難，成本較高，近些

43、年科學家們又發(fā)明了“乳腺生物發(fā)生器”，進而從轉基因動物的乳汁中提取所需產(chǎn)品。在這種技術中，作為重組DNA分子受體細胞的一般是________________。 答案　(1)s基因和載體DNA　DNA連接　(2)接觸抑制　胰蛋白　(3)A　(4)受精卵 解析　(1)在構建重組DNA分子時，要用限制性核酸內(nèi)切酶處理s基因和載體DNA，并用DNA連接酶使兩者結合。(2)在動物細胞培養(yǎng)過程中存在接觸抑制現(xiàn)象，需要定期使用胰蛋白酶處理，以便于分瓶培養(yǎng)。(3)取單個細胞進行培養(yǎng)不會提高工程細胞培養(yǎng)的成功率，A項錯誤；胰島素能促進血糖進入組織細胞，因此提高工程細胞培養(yǎng)的成功率，應該在培養(yǎng)基中添加胰島素，

44、B項正確；動物細胞培養(yǎng)時需要一定的氣體環(huán)境，因此需要放在二氧化碳培養(yǎng)箱中，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH，C項正確；動物細胞培養(yǎng)時，為了給細胞提供充足的營養(yǎng)，需要在培養(yǎng)基中加入動物血清，D項正確。故選A。(4)培育轉基因動物時，應該以受精卵作為受體細胞，因為受精卵的全能性最高。 6．科研人員擬將已知的花色基因(目的基因)轉入矮牽牛的核基因組中，培育具有新花色的矮牽牛。請回答： (1)為了獲得大量的目的基因，可將目的基因與含有抗生素抗性基因的質粒DNA連接形成重組DNA，再與經(jīng)______(A.氯化鈣　B．氯化鈉　C．蔗糖　D．葡萄糖)處理的大腸桿菌液混合，使重組DNA進入大腸桿菌，用_

45、_______處理過的玻璃刮刀將稀釋后的大腸桿菌液________接種到含有抗生素的固體培養(yǎng)基上，經(jīng)培養(yǎng)形成________，并進行鑒定和擴大培養(yǎng)。 (2)從擴大培養(yǎng)的大腸桿菌中提取含有目的基因的DNA后，用___________________分別切割含目的基因的DNA和農(nóng)桿菌的Ti質粒，然后用DNA連接酶連接，形成重組DNA分子。 (3)取田間矮牽牛的幼嫩葉片，經(jīng)自來水沖洗后，先用70%____________浸泡，再用5%次氯酸鈉浸泡，最后用____________清洗，作為轉基因的受體材料。 (4)將消毒后的矮牽牛葉片剪成小片，在含有目的基因的農(nóng)桿菌溶液中浸泡后，取出并轉移至加有

46、適當配比生長調節(jié)劑的MS培養(yǎng)基(含蔗糖、瓊脂和抗生素，下同)上，使葉小片先經(jīng)脫分化形成________，再將其轉移至另一培養(yǎng)基中誘導形成芽，芽切割后轉移到________(A.LB培養(yǎng)基　B．MS培養(yǎng)基＋適宜濃度NAA　C．MS培養(yǎng)基＋適宜濃度BA　D．NAA/BA小于1的MS培養(yǎng)基)上生根，形成完整植株。 (5)取出試管苗，在適宜的光照、溫度和80%以上的____________等條件下進行煉苗。提取葉片組織的DNA，采用PCR技術______________目的基因，鑒定目的基因是否成功導入。 (6)為判斷本研究是否達到預期目的，可比較轉基因植株和非轉基因植株的________性狀。

47、 答案　(1)A　滅菌　涂布　菌落　(2)限制性核酸內(nèi)切酶　(3)乙醇　無菌水　(4)愈傷組織　B　(5)濕度　擴增　(6)花色 解析　(1)氯化鈣處理大腸桿菌可增加其細胞壁的通透性，有利于大腸桿菌對重組DNA分子的吸收；為防止雜菌污染，玻璃刮刀等實驗器具都應進行相應的滅菌處理，微生物分離接種常用的兩種方法是劃線分離法和涂布分離法，劃線分離法使用的是接種環(huán)，而涂布分離法使用的是玻璃刮刀；微生物在固體培養(yǎng)基表面繁殖，會形成肉眼可見的子細胞群體，即菌落。(2)限制性核酸內(nèi)切酶能夠識別DNA分子中特定的核苷酸序列，并在其中的特定位點進行切割，使DNA分子斷裂形成粘性末端，用相同的限制性核酸內(nèi)切酶對

48、含目的基因的DNA和Ti質粒進行切割，可得到相同的粘性末端，然后用DNA連接酶連接，即形成重組DNA分子。(3)利用乙醇和次氯酸鈉浸泡葉片是為了消除雜菌的干擾，而無菌水是用來洗凈表面殘留的消毒液，避免影響實驗結果。(4)離體培養(yǎng)的植物組織經(jīng)適宜條件誘導會脫分化形成愈傷組織，然后在相應條件的誘導下會再分化，生出莖、根，長成試管苗；LB培養(yǎng)基是培養(yǎng)細菌的，MS培養(yǎng)基才是植物組織培養(yǎng)使用的，NAA為生長素類似物，BA為細胞分裂素類似物，當生長素濃度大于細胞分裂素濃度時，促進生根。(5)在適宜的光照、溫度和80%以上的濕度等條件下進行煉苗，之后逐步降低濕度，直至達到自然濕度再進行定植，這樣有利于提高存

49、活率；PCR技術是一種細胞外DNA復制技術，利用葉片組織的DNA進行PCR擴增，若能夠擴增目的基因，則說明成功導入，反之則不成功。(6)轉入花色基因是為了讓矮牽牛產(chǎn)生新的花色，因此比較轉基因植株和非轉基因植株的花色，即可知實驗是否達到目的。 7．浙江大學農(nóng)學院喻景權教授課題組研究發(fā)現(xiàn)，一種植物激素——油菜素內(nèi)酯能促進農(nóng)藥在植物體內(nèi)的降解和代謝。用油菜素內(nèi)酯處理后，許多參與農(nóng)藥降解的基因(如P450基因和GST)的表達和酶活性都得到提高，在這些基因“指導”下合成的蛋白酶能把農(nóng)藥逐漸轉化為水溶性物質或低毒甚至無毒物質，有的則被直接排出體外。某課題組進一步進行了如下的實驗操作，請回答下列問題：

50、 (1)獲得油菜素內(nèi)酯合成酶基因的方法有____________________________(至少兩種方法)。步驟①用PCR技術擴增基因時用到的耐高溫酶通常是指_______________________________；步驟②用到的酶有__________________________________________________________。 (2)圖中導入重組質粒的方法是____________________，在導入之前應用一定濃度的________________________處理受體細菌。 (3)導入重組質粒2以后，往往還需要進行檢測和篩選，可用_______

51、_________制成探針，檢測是否導入了重組基因，在培養(yǎng)基中加入_____________可將含有目的基因的細胞篩選出來。 (4)請你為該課題命名：___________________________________________________________。 答案　(1)從cDNA文庫中獲取、從基因組文庫中獲取、化學方法合成目的基因或PCR擴增技術(任選其中兩項即可)　TaqDNA聚合酶　限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶　(2)感受態(tài)細胞法(轉化法)　氯化鈣溶液　(3)紅霉素抗性基因　紅霉素　(4)探究油菜素內(nèi)酯能否促進土壤中農(nóng)藥的分解 解析　進行基因工程操作時，首先要獲取目的

52、基因，其方法有多種：從cDNA文庫中獲取、從基因組文庫中獲取、化學方法合成目的基因或PCR擴增技術等。在構建重組DNA分子的過程中，用到的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。圖中的受體細胞是細菌，故用感受態(tài)細胞法導入重組DNA分子，導入后需檢測和篩選。從圖中可以看出，最終是通過對照實驗來檢驗轉基因細菌對土壤中殘留農(nóng)藥的分解能力。 8．(2017·遂寧模擬)我國一科研團隊將小麥液泡膜Na＋/K＋逆向轉運蛋白基因(TaNHX2基因)轉移到水稻細胞內(nèi)，獲得了轉基因耐鹽水稻新品種。請回答下列有關問題： (1)為保證目的基因在水稻細胞中能夠表達，載體上應含有特定的__________(A.復制原

53、點　B．啟動子　C．標記基因)。 (2)水稻的轉化過程為：將水稻幼胚接種到誘導培養(yǎng)基上，經(jīng)過____________過程，培養(yǎng)出愈傷組織，然后用________________法，將目的基因和相關功能片段整合到愈傷組織細胞的染色體DNA上，最后誘導愈傷組織形成水稻植株。 (3)為驗證外源基因整合到水稻基因組后是否轉錄，可從轉基因植株的細胞中提取所有mRNA并逆轉錄成____________，再以逆轉錄產(chǎn)物為模板，利用TaNHX2基因特異引物，通過________方法進行基因擴增。若以根細胞為材料擴增結果為陽性(有產(chǎn)物生成)，以葉細胞為材料擴增結果為陰性(無產(chǎn)物生成)，則說明________

54、_______________________________。 (4)將生長至4葉期的轉基因幼苗轉入高濃度的NaCl溶液中培養(yǎng)，進行耐鹽試驗，用非轉基因幼苗作為對照。培養(yǎng)30天后觀察現(xiàn)象，若__________________________________________，則說明轉基因植株獲得了耐鹽特性。 答案　(1)B　(2)脫分化　農(nóng)桿菌轉化　(3)cDNA　PCR　目的基因僅在根細胞中轉錄，未在葉細胞中轉錄 (4)轉基因植株存活率高于非轉基因植株 9．(2017·紹興選考適應性考試)基因工程基本操作流程如圖，請據(jù)圖分析回答問題。 (1)圖中X是____________，

55、在目的基因與載體DNA的兩端形成____________________后，才能在DNA連接酶的催化下形成X。 (2)在上述基因工程的操作過程中，與堿基互補配對無關的步驟有________(A.①　B．②　C．③　D．④)。 (3)若要培育能生產(chǎn)彩色羊毛的轉基因羊，則一般用____________做受體細胞。 (4)在培育抗枯萎病的金茶花時，離體金茶花葉組織經(jīng)________形成愈傷組織，再通過______培養(yǎng)得到單細胞，將外源基因導入其中，經(jīng)篩選培養(yǎng)形成抗病植株。該過程中用到的植物細胞工程技術是____________。 (5)與工程菌擴大培養(yǎng)相比，分離和計數(shù)工程菌所用的培養(yǎng)基中還應

56、加入________制成平板，配置該培養(yǎng)基的基本步驟是________(A.計算、稱量、倒平板、融化、滅菌　B．計算、稱量、融化、倒平板、滅菌　C．計算、稱量、融化、滅菌、倒平板　D．計算、稱量、滅菌、融化、倒平板)，再采用________的方法接種。 (6)對培養(yǎng)基滅菌的方法一般為_________，含尿素的培養(yǎng)基需用__________過濾除去雜菌。 答案　(1)重組DNA分子　相同的粘性末端　(2)C　(3)受精卵　(4)脫分化　液體懸浮　植物組織培養(yǎng)　(5)瓊脂　 C　涂布分離　(6)高壓蒸汽滅菌　G6玻璃砂漏斗 解析　(1)圖中X為重組DNA分子，目的基因與載體DNA兩端形成相同粘性末端后，才能連接起來。(2)③是將目的基因導入受體細胞，不涉及堿基互補配對。(3)動物基因工程一般用受精卵作為受體細胞。(4)植物組織培養(yǎng)分為脫分化和再分化兩個階段。(5)與工程菌擴大培養(yǎng)相比，分離和計數(shù)工程菌用固體培養(yǎng)基(加瓊脂)，采用涂布分離法接種。 19