2015-2016學(xué)年高中生物 專題一 基因工程 第2課時 基因工程的基本操作程序?qū)W案 新人教版選修3

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1、 第2課時　基因工程的基本操作程序 [目標(biāo)導(dǎo)讀]　1.結(jié)合教材P8圖1—6，整體把握并說出基因工程的原理和基本操作程序。2.嘗試設(shè)計(jì)某一轉(zhuǎn)基因生物(例如讓大腸桿菌生產(chǎn)鼠的β-珠蛋白)的研制過程。 [重難點(diǎn)擊]　基因工程基本操作程序的四個步驟。 1．質(zhì)粒作為載體所具備的條件 (1)能自我復(fù)制：能夠在受體細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。 (2)有切割位點(diǎn)：有一個至多個限制酶切割位點(diǎn)，供外源基因插入。 (3)具有標(biāo)記基因：具有特殊的標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。 (4)無毒害作用：對受體細(xì)胞無毒害作用，否則受體細(xì)胞將受到損傷甚至死亡。

2、 2．DNA的復(fù)制過程示意圖 DNA復(fù)制是一個邊解旋邊復(fù)制的過程，以解開的每一段母鏈為模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用細(xì)胞內(nèi)游離的四種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈，復(fù)制結(jié)束后，一個DNA分子就形成了兩個完全相同的DNA分子。 3．基因的表達(dá)是指某一基因通過轉(zhuǎn)錄、翻譯合成相關(guān)蛋白質(zhì)的過程。 [課堂導(dǎo)入]　 抗軟化番茄是通過將抗多聚半乳糖醛酸酶基因?qū)敕鸭?xì)胞培育而成的，具有抗軟化、耐儲存的優(yōu)點(diǎn)，這種技術(shù)需要特定的操作程序，今天我們就來學(xué)習(xí)基因工程的基本操作程序。 探究點(diǎn)一　目的基因的獲取 1．目的基因：主要是指編碼蛋白質(zhì)的基

3、因。 2．獲取目的基因的常用方法 (1)從基因文庫中獲取 ①基因文庫：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的基因。 ②基因文庫種類 文庫類型 部分基因文庫 (如cDNA文庫) 基因組文庫 文庫大小 小 大 基因中啟動子(具有啟動作用的DNA片段) 無 有 基因中內(nèi)含子(位于編碼蛋白質(zhì)序列內(nèi)的非編碼DNA片段) 無 有 基因多少 某種生物的部分基因 某種生物的全部基因 物種間的基因交流 可以 部分基因可以 (2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 ①原理：DNA雙鏈復(fù)制。 ②過程：

4、a．變性：加熱至90～95 ℃，使DNA中的氫鍵斷裂，雙鏈解開。 b．復(fù)性：冷卻至55～60 ℃，引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合。 c．延伸：加熱至70～75 ℃，在DNA聚合酶的作用下，沿模板延伸子鏈，最終合成2條DNA分子。 ③若PCR過程中，擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)是n，則目的基因的量將被擴(kuò)增2n倍。 ④PCR技術(shù)中因?yàn)樾枰诟邷叵逻M(jìn)行，因此需要特殊的熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)。 (3)人工合成法：如果基因比較小，核苷酸序列又已知，也可以通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。 歸納提煉 兩種人工合成目的基因的方法的比較 (1)反轉(zhuǎn)錄法：主要用于相對分子質(zhì)量較大而又不知其序列的基因

5、，它是以目的基因的mRNA為模板，借助反轉(zhuǎn)錄酶合成堿基互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合成雙鏈DNA。其過程如下圖： (2)化學(xué)合成法：即依照某一蛋白質(zhì)的氨基酸序列，通過密碼子推算出其基因序列，然后直接合成目的基因。其過程如下圖： (3)由于真核細(xì)胞的基因含有不表達(dá)的DNA片段，不能直接用于基因的擴(kuò)增和表達(dá)，因此，在獲取真核細(xì)胞中的目的基因時，一般是用人工合成目的基因的方法。 活學(xué)活用 1．樣品DNA經(jīng)PCR技術(shù)擴(kuò)增，可以獲取大量DNA分子克隆。在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如圖)。在很短的時間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，使實(shí)驗(yàn)室所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活

6、動的生物體。據(jù)圖回答下列問題： (1)PCR技術(shù)的原理是____________________，圖中A過程表示__________。 (2)某樣品DNA中共含3 000個堿基對，堿基數(shù)量滿足：(A＋T)∶(G＋C)＝1/2，現(xiàn)欲得到100個與樣品相同的DNA，至少需要向試管中加入________個腺嘌呤脫氧核苷酸。 (3)A過程也稱為DNA的變性，此過程在溫度高達(dá)90～95 ℃時才能完成，說明DNA分子具有________性。利用PCR技術(shù)獲取目的的基因的前提是______________________________。 (4)由圖中信息分析可知，催化C過程的酶是_______

7、_，它與正常細(xì)胞里的酶的區(qū)別是______________。 答案　(1)DNA分子半保留復(fù)制　DNA解旋 (2)99 000 (3)穩(wěn)定　要有一段已知目的基因的核苷酸序列 (4)DNA聚合酶　能耐高溫 解析　PCR技術(shù)是穆里斯等人在1988年發(fā)明的，它是利用DNA雙鏈半保留復(fù)制的原理，將基因的核苷酸序列不斷地加以復(fù)制，使其數(shù)量呈指數(shù)形式增加。其前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物。擴(kuò)增的過程是目的基因DNA受熱變性后解鏈為單鏈，引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合，然后在耐高溫的DNA聚合酶的作用下進(jìn)行延伸，如此重復(fù)循環(huán)結(jié)合，使目的基因呈指數(shù)形式擴(kuò)增。 探究點(diǎn)二

8、　基因表達(dá)載體的構(gòu)建和目的基因的導(dǎo)入 1．基因表達(dá)載體的構(gòu)建 基因表達(dá)載體的構(gòu)建是實(shí)施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。 (1)基因表達(dá)載體的組成 基因表達(dá)載體模式圖 ①啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。 ②終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段_，位于基因的尾端，使轉(zhuǎn)錄在此停止。 ③標(biāo)記基因：是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而對受體細(xì)胞進(jìn)行篩選。常用的標(biāo)記基因是抗生素抗性基因。 ④目的基因：目的基因插在啟動子和終止子之間。 (2)構(gòu)建基因表達(dá)載體的過程

9、 小貼士　(1)切割質(zhì)粒和目的基因的限制酶一般是同一種酶，以獲得互補(bǔ)的黏性末端，利于重組質(zhì)粒的構(gòu)建。但是，為了防止目的基因自我環(huán)化，實(shí)際操作時也可以用兩種不同的限制酶同時進(jìn)行切割，這兩種酶切出的黏性末端應(yīng)相同。 (2)終止子是DNA分子上決定轉(zhuǎn)錄停止的一段特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段；終止密碼子是指mRNA分子上決定翻譯停止的三個相鄰堿基。 2．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 (1)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程，稱為轉(zhuǎn)化。目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)的存在形式一般有以下兩種： (2)將目的基因?qū)胧荏w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

10、法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 顯微注射技術(shù) Ca2＋處理法 受體細(xì)胞 體細(xì)胞 受精卵 原核細(xì)胞 轉(zhuǎn)化過程 將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上→農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→融合到受體細(xì)胞的DNA→表達(dá) 將含有目的基因的表達(dá)載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動物 Ca2＋處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子 小貼士　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中有二次拼接和二次導(dǎo)入。第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質(zhì)粒上T-DNA的中間部位，第二次拼接(非人工操作)指被插入目的基因的T-DNA拼接到受體細(xì)胞的染色體DNA上；第一次導(dǎo)入是將含目的基因的T

11、i質(zhì)粒重新導(dǎo)入農(nóng)桿菌，第二次導(dǎo)入(非人工操作)是指含目的基因的T-DNA進(jìn)入受體細(xì)胞。 歸納提煉 工具酶構(gòu)件 植物將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞―→ 活學(xué)活用 2．農(nóng)桿菌是一種在土壤中生活的微生物，能在自然條件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了廣泛的運(yùn)用。下圖為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的示意圖，試回答下列問題： (1)一般情況下農(nóng)桿菌不能感染的植物是____________，利用農(nóng)桿菌自然條件下感染植物的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)______________________。具體原理是在農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上存在T-DNA片段，它具有可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞____________上的特點(diǎn)，因此只要將攜

12、帶外源基因的DNA片段插入到____________(部位)即可。 (2)根據(jù)T-DNA這一轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，推測該DNA片段上可能含有控制____________________(酶)合成的基因。 (3)圖示c過程中，能促進(jìn)農(nóng)桿菌向植物細(xì)胞轉(zhuǎn)移的物質(zhì)是____________類化合物。 (4)植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法之外，還可采取________________________________。(至少寫出兩種) 答案　(1)單子葉植物　將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞　染色體的DNA　T-DNA片段(內(nèi)部) (2)DNA連接酶、限制酶 (3)酚　(4)基因槍法、花粉管通道法 解析　(1)一

13、般農(nóng)桿菌不能感染的植物是單子葉植物，可感染雙子葉植物和裸子植物。利用其感染性，可實(shí)現(xiàn)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞。真正可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上的是農(nóng)桿菌T-DNA片段，因此目的基因必須插入到該部位才能成功。(2)根據(jù)T-DNA這一轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，可以推測該DNA片段能控制合成DNA連接酶、限制酶以實(shí)現(xiàn)與雙子葉植物細(xì)胞染色體DNA的整合。(3)植物細(xì)胞受傷后可產(chǎn)生酚類物質(zhì)，促進(jìn)農(nóng)桿菌向植物細(xì)胞轉(zhuǎn)移。(4)植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法之外，還有基因槍法和花粉管通道法等。 探究點(diǎn)三　目的基因的檢測與鑒定 目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過檢測與鑒定才

14、能知道。 1．目的基因的檢測 (1)檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因：采用DNA分子雜交技術(shù)。主要做法是用標(biāo)記了放射性同位素的目的DNA片段作為探針，檢測受體細(xì)胞的DNA中有無目的基因。顯示出雜交帶，說明目的基因已經(jīng)插入染色體DNA中。 (2)檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA：采用分子雜交技術(shù)。具體做法與DNA和DNA分子之間雜交相同，只是它從受體植物中提取的是mRNA而不是DNA，雜交帶的顯現(xiàn)也與DNA和DNA分子之間雜交相同。 (3)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)：采用抗原－抗體雜交法。具體做法是：從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)， 用相應(yīng)的抗體進(jìn)行雜交，若有雜交帶出現(xiàn)，

15、表明目的基因已經(jīng)表達(dá)了。 2．鑒定 觀察圖示，判斷抗蟲棉的接種實(shí)驗(yàn)屬于個體生物學(xué)水平鑒定，通過做抗蟲(或抗病)的接種實(shí)驗(yàn)以確定是否具有抗性及抗性的程度。 歸納提煉 基因工程中的幾個易錯點(diǎn) (1)在基因工程的四個操作步驟中，只有第三步將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞不需堿基互補(bǔ)配對，其余三個步驟都涉及堿基互補(bǔ)配對。 (2)原核生物繁殖快，多為單細(xì)胞，遺傳物質(zhì)相對較少，有利于目的基因的復(fù)制與表達(dá)，因此常采用大腸桿菌等原核生物作為受體細(xì)胞。 (3)植物細(xì)胞的全能性較高，可經(jīng)植物組織培養(yǎng)過程成為完整植物體，因此受體細(xì)胞可以是受精卵也可以是體細(xì)胞；動物基因工程中的受體細(xì)胞一般是受精卵。 活學(xué)活

16、用 3．目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過鑒定和檢測才能知道。下列屬于目的基因檢測和鑒定的是(　　) ①檢測受體細(xì)胞是否有目的基因　②檢測受體細(xì)胞是否有致病基因?、蹤z測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA?、軝z測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì) A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 答案　C 解析　目的基因的檢測包括：檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是用DNA探針與基因組DNA雜交。檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是DNA—mRNA雜交。最后檢測目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì)，方法是進(jìn)行抗原—抗體雜交。 1．如圖為用

17、于基因工程的一個質(zhì)粒示意圖。用EcoRⅠ限制酶切割目的基因和該質(zhì)粒，再用DNA連接酶連接形成重組質(zhì)粒，然后導(dǎo)入大腸桿菌，最后將大腸桿菌放在四種培養(yǎng)基中培養(yǎng)：a—無抗生素的培養(yǎng)基，b—含四環(huán)素的培養(yǎng)基，c—含氨芐青霉素的培養(yǎng)基，d—含四環(huán)素和氨芐青霉素的培養(yǎng)基。含重組質(zhì)粒的大腸桿菌能生長的是(　　) A．a(chǎn) B．a(chǎn)和c C．a(chǎn)和b D．b和c 答案　B 2．下列關(guān)于基因工程的敘述，正確的是(　　) A．基因工程經(jīng)常以抗菌素抗性基因作為目的基因 B．細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程常用的載體 C．通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種處理載體DNA D．為培育抗除草劑

18、的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時只能以受精卵為受體 答案　B 解析　細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程常用的載體?；蚬こ痰哪康幕蚴侨藗兯枰奶囟ɑ颍梢允强咕氐目剐曰?，也可以是其他基因如抗除草劑基因、胰島素基因等，故A錯；C選項(xiàng)應(yīng)當(dāng)用同一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA和載體DNA，以便于目的基因與載體的連接，故C錯；D選項(xiàng)也可以把抗除草劑基因?qū)氲狡渌?xì)胞，再通過植物組織培養(yǎng)發(fā)育為完整的抗除草劑植物，故D錯。 3．下圖表示一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，字母X可能代表(　　) A．不能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞 B．能合成抗體的人類細(xì)胞 C．能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞 D．不能合成抗

19、生素的人類細(xì)胞 答案　C 解析　此題中目的基因是人胰島素基因，受體細(xì)胞是細(xì)菌，通過載體將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，帶有胰島素基因的細(xì)菌在分裂繁殖過程中就可能合成胰島素。 4．螢火蟲能發(fā)光是因?yàn)槲灮鹣x體內(nèi)通過熒光素酶催化的系列反應(yīng)所產(chǎn)生的現(xiàn)象。如果熒光素酶存在于植物體內(nèi)，也能使植物體發(fā)光，一直以來熒光素酶的唯一來源是從螢火蟲腹部提取的。但加利福尼亞大學(xué)的一組科學(xué)家成功地通過基因工程實(shí)現(xiàn)了將熒光素酶基因?qū)氲酱竽c桿菌體內(nèi)，并在大腸桿菌體內(nèi)生產(chǎn)熒光素酶。 請你根據(jù)已知的知識回答下列有關(guān)問題： (1)提取目的基因通常有兩種途徑，提取該目的基因的方法最可能的途徑是________________

20、____。 (2)在該過程中需要多種酶的參與，其中包括__________________________________ ________________________________________________________________________等。 (3)下列可作為受體細(xì)胞的生物有(　　) A．土壤農(nóng)桿菌 B．結(jié)核桿菌 C．噬菌體 D．病毒 (4)在此轉(zhuǎn)基因工程中，是由質(zhì)粒承擔(dān)載體的。在將體外重組的DNA插入大腸桿菌體內(nèi)之前通常要用________處理大腸桿菌，目的是____________________________________ ______

21、__________________________________________________________________。 (5)由于熒光素酶的特殊作用，人們一直設(shè)想將其基因作為實(shí)驗(yàn)工具，將它和某一基因連接在一起導(dǎo)入植物體內(nèi)，如與固氮基因連接在一起導(dǎo)入植物體內(nèi)，判斷固氮基因是否導(dǎo)入的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

22、 (6)與雜交育種、誘變育種相比，通過基因工程來培育新品種的主要優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________ 和____________________________。 答案　(1)人工合成法　(2)限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶　(3)A　(4)Ca2＋　增大細(xì)胞壁的通透性，使重組質(zhì)粒能夠?qū)氲绞荏w細(xì)胞內(nèi)　(5)檢測植物是否發(fā)光　(6)目的明確　培育周期短　可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和性障礙(只要合理，兩點(diǎn)即可) 基礎(chǔ)過關(guān) 知識點(diǎn)一　目的基因的獲取 1．下列關(guān)于基因文庫的說法，

23、錯誤的是(　　) A．可分為基因組文庫和部分基因文庫 B．cDNA文庫屬于部分基因文庫 C．基因組文庫的基因在不同物種之間均可進(jìn)行基因交流 D．同種生物的cDNA文庫基因數(shù)量較基因組文庫基因數(shù)量少 答案　C 解析　基因組文庫只有部分基因能夠在不同物種之間進(jìn)行基因交流。 2．下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈的是(　　) ①從基因文庫中獲取目的基因?、诶肞CR技術(shù)擴(kuò)增目的基因?、鄯崔D(zhuǎn)錄法?、芡ㄟ^DNA合成儀利用化學(xué)方法人工合成目的基因 A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③ 答案　D 解析　PCR利用的是DNA雙鏈復(fù)制原理。即將雙鏈DNA之間的氫鍵打開，變成

24、單鏈DNA，作為聚合反應(yīng)的模板鏈。反轉(zhuǎn)錄法則是以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下，先反轉(zhuǎn)錄形成互補(bǔ)的單鏈DNA，再合成雙鏈的DNA。①④則均不需要模板。 知識點(diǎn)二　基因表達(dá)載體的構(gòu)建 3．水母發(fā)光蛋白由236個氨基酸構(gòu)成，其中Asp、Gly、Ser構(gòu)成發(fā)光環(huán)，現(xiàn)已將這種蛋白質(zhì)的基因作為生物轉(zhuǎn)基因的標(biāo)記，在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中，這種蛋白質(zhì)的作用是(　　) A．促使目的基因?qū)胨拗骷?xì)胞中 B．促使目的基因在宿主細(xì)胞中復(fù)制 C．使目的基因容易被檢測出來 D．使目的基因容易成功表達(dá) 答案　C 4．下列哪項(xiàng)不是表達(dá)載體所必需的組成成分(　　) A．目的基因 B．啟動子

25、C．終止子 D．抗青霉素基因 答案　D 解析　A、B、C三項(xiàng)均為表達(dá)載體的必要的組成成分；具有標(biāo)記基因也是表達(dá)載體所必需的組成成分，但抗青霉素基因只是標(biāo)記基因中的一種，不是所有的表達(dá)載體都含有。 知識點(diǎn)三　將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 5．人們將蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞中培育成為抗蟲棉，這個過程中所利用的主要原理是(　　) A．基因突變 B．基因重組 C．基因工程 D．染色體變異 答案　B 解析　將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞中，通過DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯合成特定的蛋白質(zhì)，表現(xiàn)出特定的性狀。此題易錯選C?；蚬こ淌且环N技術(shù)手段，而不是生物學(xué)原理，抗蟲棉的培

26、育利用的是基因工程這一技術(shù)手段使基因發(fā)生重組。 6．基因工程常用的受體細(xì)胞有(　　) ①大腸桿菌?、诳莶輻U菌　③支原體?、軇又参锛?xì)胞 A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．①②④ 答案　D 解析　基因工程常用的受體細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細(xì)胞等。 知識點(diǎn)四　目的基因的檢測與鑒定 7．檢測轉(zhuǎn)基因生物是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，應(yīng)通過何種分子雜交方法實(shí)現(xiàn)(　　) A．DNA—DNA雜交 B．DNA—RNA雜交 C．RNA—蛋白質(zhì)雜交 D．蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)雜交 答案　B 解析　A、B、D三項(xiàng)分別是在復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上檢測基因工程是否成功，C項(xiàng)

27、所述分子雜交方法是不存在的。 8．利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列選項(xiàng)中能說明目的基因完成了在受體細(xì)胞中的表達(dá)的是(　　) A．棉花二倍體細(xì)胞中檢測到細(xì)菌的抗蟲基因 B．大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其mRNA C．山羊乳腺細(xì)胞中檢測到人生長激素DNA序列 D．酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白 答案　D 解析　基因表達(dá)的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，因此，只有在受體細(xì)胞中檢測或提取到了相應(yīng)蛋白質(zhì)才能證明目的基因在受體細(xì)胞中完成了表達(dá)。A、C項(xiàng)只能說明完成了目的基因的導(dǎo)入，B項(xiàng)只能說明完成了目的基因的導(dǎo)入和目的基因的轉(zhuǎn)錄過程。 能力提升 9．基因工程的正確操作步驟是(　

28、　) ①構(gòu)建基因表達(dá)載體?、趯⒛康幕?qū)胧荏w細(xì)胞 ③檢測目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求 ④提取目的基因 A．③②④① B．②③①③ C．④①②③ D．③④①② 答案　C 解析　基因工程的基本操作步驟為：目的基因的獲取→基因表達(dá)載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定。 10．下列有關(guān)PCR技術(shù)的敘述，正確的是(　　) A．作為模板的DNA序列必須不斷地加進(jìn)每一次的擴(kuò)增當(dāng)中 B．作為引物的脫氧核苷酸序列必須不斷地加進(jìn)每一次的擴(kuò)增當(dāng)中 C．反應(yīng)需要的DNA聚合酶必須不斷地加進(jìn)反應(yīng)當(dāng)中 D．反應(yīng)需要的DNA連接酶必須不斷地加進(jìn)反應(yīng)當(dāng)中 答案　B

29、11．用某人的胰島素基因制成的DNA探針，能與之形成雜交分子的是(　　) ①該人胰島A細(xì)胞中的DNA?、谠撊艘葝uB細(xì)胞中的mRNA?、墼撊艘葝uA細(xì)胞中的mRNA?、茉撊烁渭?xì)胞中的DNA A．①③④ B．①②③ C．①②④ D．② 答案　C 解析　人的胰島素基因存在于人的所有體細(xì)胞中，因此該人胰島A細(xì)胞和肝細(xì)胞中均含有胰島素基因，可與用胰島素基因制成的DNA探針形成雜交分子。該人胰島B細(xì)胞中的mRNA有一部分是由胰島素基因轉(zhuǎn)錄形成的，也能與用胰島素基因制成的DNA探針形成雜交分子。 12．在基因表達(dá)載體的構(gòu)建中，下列說法不正確的是(　　) ①一個基因表達(dá)載體的組成包括目的基因、

30、啟動子、終止子 ②有了啟動子才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA ③終止子的作用是使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止 ④所有基因表達(dá)載體的構(gòu)建是完全相同的 A．②③ B．①④ C．①② D．③④ 答案　B 解析　一個基因表達(dá)載體的組成，除了目的基因外，還必須有啟動子、終止子以及標(biāo)記基因等。由于目的基因的不同，所以構(gòu)建的基因表達(dá)載體也是不同的。其中，啟動子是與RNA聚合酶結(jié)合的位點(diǎn)，控制著轉(zhuǎn)錄的開始；而終止子控制著轉(zhuǎn)錄的結(jié)束。 13．質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，它存在于許多細(xì)菌體內(nèi)，某細(xì)菌質(zhì)粒上的標(biāo)記基因如圖所示，通過標(biāo)記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉(zhuǎn)移成功。外源基因插入的位置不同

31、，細(xì)菌在培養(yǎng)基上生長情況也不同，如圖所示外源基因在質(zhì)粒中可插入的位置有a、b、c三點(diǎn)。某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對其插入的位點(diǎn)進(jìn)行分析，其中分析正確的是(　　) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)推論 在含青霉素培養(yǎng)基上生長情況 在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長情況 目的基因插入的位置 A 能生長 能生長 a B 不能生長 能生長 b C 能生長 不能生長 c D 不能生長 不能生長 c 答案　B 解析　若質(zhì)粒上插入的位置在c點(diǎn)，那么抗四環(huán)素基因和抗青霉素基因都沒有被破壞，導(dǎo)入該重組質(zhì)粒的細(xì)菌在含青霉素的培養(yǎng)基和在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上均能生長。 14．棉鈴蟲是一種危害棉花的害蟲

32、。我國科學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)一種生活在棉鈴蟲消化道內(nèi)的蘇云金芽孢桿菌能分泌一種毒蛋白使棉鈴蟲致死，而這種毒蛋白對人畜無害。通過基因工程方法，科學(xué)家采用花粉管通道法將毒蛋白基因轉(zhuǎn)入棉花植株并成功表達(dá)，棉鈴蟲吃了這種轉(zhuǎn)基因棉花的植株后就會死亡?；ǚ酃芡ǖ婪ㄊ侵福豪弥参锘ǚ勖劝l(fā)時形成的花粉管通道將毒蛋白基因送入胚囊，進(jìn)而導(dǎo)入不具備細(xì)胞壁的合子或早期胚體細(xì)胞，借助天然的種胚系統(tǒng)，形成含有目的基因的種胚。 (1)下列所示的黏性末端是由______種限制酶作用產(chǎn)生的。 (2)利用花粉管通道法將毒蛋白基因?qū)朊藁?xì)胞，此過程是基因操作的基本步驟中的第三步，即________________________

33、__。為減少獲得目的基因的盲目性，在獲得真核生物的目的基因時，應(yīng)盡量采用________________________________________________________ 的方法。 (3)該目的基因在導(dǎo)入受體細(xì)胞前需要與載體結(jié)合，目前經(jīng)常使用的載體有______________、________________________________________________________________________ 和______________________。 (4)檢測該目的基因是否表達(dá)的方法是_________________________________

34、_______ ________________________________________________________________________。 答案　(1)4　(2)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞　人工合成目的基因　(3)質(zhì)?！ˇ耸删w的洐生物　動植物病毒 (4)讓害蟲吃棉花，觀察害蟲的生存狀態(tài) 解析　用同一種限制酶切出的黏性末端是相同的，圖中四個黏性末端各不相同，故為四種限制酶切割而成；獲得目的基因的方法有從原有的物種中分離(基因文庫中提取)和人工合成目的基因，后者目的性強(qiáng)；載體最常用的是質(zhì)粒，另外也可以用λ噬菌體的洐生物和動植物病毒等，目的基因是否表達(dá)可以在分子水平或個

35、體水平上檢測。 15．酵母菌的維生素、蛋白質(zhì)含量高，可生產(chǎn)食品和藥品等?？茖W(xué)家將大麥細(xì)胞的LTP1基因?qū)肫【平湍妇?，獲得的啤酒酵母菌可產(chǎn)生LTP1蛋白，并釀出泡沫豐富的啤酒?；静僮鬟^程如圖所示，請據(jù)圖回答下列問題： (1)該技術(shù)定向改變了酵母菌的性狀，這種可遺傳變異屬于________________。 (2)從大麥細(xì)胞中可直接分離獲得LTP1基因，還可采用__________方法獲得目的基因。本操作中為了將LTP1基因?qū)虢湍妇?xì)胞內(nèi)，所用的載體是____________________________。 (3)要使載體與LTP1基因連接，首先應(yīng)使用__________進(jìn)行

36、切割。假如載體被切割后，得到的分子末端序列為AATTCG，則能與該載體連接的LTP1基因分子末端是____________。 A．GCTTAA B．TAATTCC C．CTTTAG D．AAATCT (4)切割完成后，采用____________酶將載體與LTP1基因連接，連接后得到的DNA分子稱為__________。 (5)此操作中可以分別用含有青霉素、四環(huán)素的兩種選擇培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，則有C進(jìn)入的酵母菌在選擇培養(yǎng)基上的生長情況是____________________________________________ ______________________________

37、__________________________________________。 (6)除了看啤酒泡沫豐富與否外，還可用什么方法檢測LTP1基因在啤酒酵母菌中是否表達(dá)？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)基因重組　(2)人工合成　質(zhì)?！?3)限制酶　A　(4)DNA連接　重組DNA(重組質(zhì)粒)　(5)能在含有青霉素的

38、培養(yǎng)基上存活，但不能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上存活　(6)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因啤酒酵母菌能否產(chǎn)生LTP1蛋白 解析　基因工程從變異角度分析應(yīng)屬于基因重組，獲取目的基因可采用直接從物種中分離或人工合成等方法，常用的載體是質(zhì)粒。 個性拓展 16．我國曾經(jīng)發(fā)生過因“非典型性肺炎”而死亡的病例，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該病是由SARS病毒(一種RNA病毒)感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康復(fù)后的血清中有抗S蛋白的特異性抗體。某研究小組為了研制預(yù)防SARS病毒的疫苗，開展了前期研究工作，其簡要的操作流程如圖： (1)實(shí)驗(yàn)步驟①所代表的反應(yīng)過程是________________

39、______。 (2)步驟②構(gòu)建重組表達(dá)載體A和重組表達(dá)載體B必須使用限制性核酸內(nèi)切酶和________酶，后者的作用是將用限制性核酸內(nèi)切酶切割的________________和________________連接起來。 (3)如果省略步驟②而將大量擴(kuò)增的S蛋白基因直接導(dǎo)入大腸桿菌，一般情況下，不能得到表達(dá)的S蛋白，其原因是S蛋白基因在大腸桿菌中不能________________，也不能________________。 (4)為了檢驗(yàn)步驟④所表達(dá)的S蛋白是否與病毒S蛋白有相同的免疫反應(yīng)特性，可用____________________________________________

40、____________________________ 與________________進(jìn)行抗原—抗體特異性反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，從而得出結(jié)論。 (5)步驟④和⑥的結(jié)果相比，原核細(xì)胞表達(dá)的S蛋白與真核細(xì)胞表達(dá)的S蛋白的氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)，根本原因是______________________。 答案　(1)反轉(zhuǎn)錄　(2)DNA連接　載體　S蛋白基因 (3)復(fù)制　合成S蛋白基因的mRNA　(4)大腸桿菌中表達(dá)的S蛋白　SARS康復(fù)病人血清　(5)相同　表達(dá)蛋白質(zhì)所用的基因相同 解析　在解答本題的過程中，應(yīng)注意分析圖中標(biāo)注過程的含義。①通過反轉(zhuǎn)錄法獲得目的基因；②基因表達(dá)載體的構(gòu)建；③將目的基因?qū)氪竽c桿菌(受體細(xì)胞)；④目的基因在大腸桿菌體內(nèi)表達(dá)；⑤將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞(受體細(xì)胞)；⑥目的基因在動物體內(nèi)表達(dá)。在完成此類習(xí)題時，應(yīng)注意將圖中所獲得的信息與其他信息結(jié)合起來分析，可以大大減少錯誤。 16