2019-2020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學案 新人教版選修3.doc

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2019-2020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學案 新人教版選修3 [目標導讀]　1.結合教材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.嘗試設計某一轉基因生物(例如讓大腸桿菌生產(chǎn)鼠的β珠蛋白)的研制過程。 [重難點擊]　基因工程基本操作程序的四個步驟。 1．質粒作為載體所具備的條件 (1)能自我復制：能夠在受體細胞中進行自我復制，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進行同步復制。 (2)有切割位點：有一個至多個限制酶切割位點，供外源基因插入。 (3)具有標記基因：具有特殊的標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。 (4)無毒害作用：對受體細胞無毒害作用，否則受體細胞將受到損傷甚至死亡。 2．DNA的復制過程示意圖 DNA復制是一個邊解旋邊復制的過程，以解開的每一段母鏈為模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用細胞內(nèi)游離的四種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，各自合成與母鏈互補的一段子鏈，復制結束后，一個DNA分子就形成了兩個完全相同的DNA分子。 3．基因的表達是指某一基因通過轉錄、翻譯合成相關蛋白質的過程。 [課堂導入]　 抗軟化番茄是通過將抗多聚半乳糖醛酸酶基因導入番茄細胞培育而成的，具有抗軟化、耐儲存的優(yōu)點，這種技術需要特定的操作程序，今天我們就來學習基因工程的基本操作程序。 探究點一　目的基因的獲取 1．目的基因：主要是指編碼蛋白質的基因。 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技術擴增目的基因 ①原理：DNA雙鏈復制。 ②過程： a．變性：加熱至90～95 ℃，使DNA中的氫鍵斷裂，雙鏈解開。 b．復性：冷卻至55～60 ℃，引物與單鏈相應互補序列結合。 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，擴增循環(huán)的次數(shù)是n，則目的基因的量將被擴增2n倍。 ④PCR技術中因為需要在高溫下進行，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)反轉錄法：主要用于相對分子質量較大而又不知其序列的基因，它是以目的基因的mRNA為模板，借助反轉錄酶合成堿基互補的單鏈DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合成雙鏈DNA。其過程如下圖： (2)化學合成法：即依照某一蛋白質的氨基酸序列，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)由于真核細胞的基因含有不表達的DNA片段，不能直接用于基因的擴增和表達，因此，在獲取真核細胞中的目的基因時，一般是用人工合成目的基因的方法。 活學活用 1．樣品DNA經(jīng)PCR技術擴增，可以獲取大量DNA分子克隆。在試管中進行DNA的人工復制(如圖)。在很短的時間內(nèi)，將DNA擴增幾百萬倍甚至幾十億倍，使實驗室所需的遺傳物質不再受限于活動的生物體。據(jù)圖回答下列問題： (1)PCR技術的原理是____________________，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90～95 ℃時才能完成，說明DNA分子具有________性。利用PCR技術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________，它與正常細胞里的酶的區(qū)別是______________。 答案　(1)DNA分子半保留復制　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技術是穆里斯等人在1988年發(fā)明的，它是利用DNA雙鏈半保留復制的原理，將基因的核苷酸序列不斷地加以復制，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，引物與單鏈相應互補序列結合，然后在耐高溫的DNA聚合酶的作用下進行延伸，如此重復循環(huán)結合，使目的基因呈指數(shù)形式擴增。 探究點二　基因表達載體的構建和目的基因的導入 1．基因表達載體的構建 基因表達載體的構建是實施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。 (1)基因表達載體的組成 基因表達載體模式圖 ①啟動子：是一段有特殊結構的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結合的部位，能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質。 ②終止子：也是一段有特殊結構的DNA短片段_，位于基因的尾端，使轉錄在此停止。 ③標記基因：是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而對受體細胞進行篩選。常用的標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)構建基因表達載體的過程 小貼士　(1)切割質粒和目的基因的限制酶一般是同一種酶，以獲得互補的黏性末端，利于重組質粒的構建。但是，為了防止目的基因自我環(huán)化，實際操作時也可以用兩種不同的限制酶同時進行切割，這兩種酶切出的黏性末端應相同。 (2)終止子是DNA分子上決定轉錄停止的一段特殊結構的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．將目的基因導入受體細胞 (1)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。目的基因在受體細胞內(nèi)的存在形式一般有以下兩種： (2)將目的基因導入受體細胞的方法 生物種類 植物細胞 動物細胞 微生物細胞 常用方法 農(nóng)桿菌轉化法 顯微注射技術 Ca2＋處理法 受體細胞 體細胞 受精卵 原核細胞 轉化過程 將目的基因插入Ti質粒的TDNA上→農(nóng)桿菌→導入植物細胞→融合到受體細胞的DNA→表達 將含有目的基因的表達載體提純→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＋處理細胞→感受態(tài)細胞→重組表達載體與感受態(tài)細胞混合→感受態(tài)細胞吸收DNA分子 小貼士　農(nóng)桿菌轉化法中有二次拼接和二次導入。第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質粒上TDNA的中間部位，第二次拼接(非人工操作)指被插入目的基因的TDNA拼接到受體細胞的染色體DNA上；第一次導入是將含目的基因的Ti質粒重新導入農(nóng)桿菌，第二次導入(非人工操作)是指含目的基因的TDNA進入受體細胞。 歸納提煉 工具酶構件 植物將目的基因導入受體細胞―→ 活學活用 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用。下圖為農(nóng)桿菌轉化法的示意圖，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，能實現(xiàn)______________________。具體原理是在農(nóng)桿菌的Ti質粒上存在TDNA片段，它具有可轉移至受體細胞并整合到受體細胞____________上的特點，因此只要將攜帶外源基因的DNA片段插入到____________(部位)即可。 (2)根據(jù)TDNA這一轉移特點，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，能促進農(nóng)桿菌向植物細胞轉移的物質是____________類化合物。 (4)植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉化法之外，還可采取________________________________。(至少寫出兩種) 答案　(1)單子葉植物　將目的基因導入植物細胞　染色體的DNA　TDNA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，可實現(xiàn)將目的基因導入植物細胞。真正可轉移至受體細胞并整合到受體細胞染色體的DNA上的是農(nóng)桿菌TDNA片段，因此目的基因必須插入到該部位才能成功。(2)根據(jù)TDNA這一轉移特點，可以推測該DNA片段能控制合成DNA連接酶、限制酶以實現(xiàn)與雙子葉植物細胞染色體DNA的整合。(3)植物細胞受傷后可產(chǎn)生酚類物質，促進農(nóng)桿菌向植物細胞轉移。(4)植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉化法之外，還有基因槍法和花粉管通道法等。 探究點三　目的基因的檢測與鑒定 目的基因導入受體細胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達其遺傳特性，只有通過檢測與鑒定才能知道。 1．目的基因的檢測 (1)檢測轉基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因：采用DNA分子雜交技術。主要做法是用標記了放射性同位素的目的DNA片段作為探針，檢測受體細胞的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錄出了mRNA：采用分子雜交技術。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：采用抗原－抗體雜交法。具體做法是：從轉基因生物中提取蛋白質， 用相應的抗體進行雜交，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已經(jīng)表達了。 2．鑒定 觀察圖示，判斷抗蟲棉的接種實驗屬于個體生物學水平鑒定，通過做抗蟲(或抗病)的接種實驗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 (1)在基因工程的四個操作步驟中，只有第三步將目的基因導入受體細胞不需堿基互補配對，其余三個步驟都涉及堿基互補配對。 (2)原核生物繁殖快，多為單細胞，遺傳物質相對較少，有利于目的基因的復制與表達，因此常采用大腸桿菌等原核生物作為受體細胞。 (3)植物細胞的全能性較高，可經(jīng)植物組織培養(yǎng)過程成為完整植物體，因此受體細胞可以是受精卵也可以是體細胞；動物基因工程中的受體細胞一般是受精卵。 活學活用 3．目的基因導入受體細胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達其遺傳特性，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檢測受體細胞是否有目的基因?、跈z測受體細胞是否有致病基因?、蹤z測目的基因是否轉錄出mRNA　④檢測目的基因是否翻譯成蛋白質 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，方法是進行抗原—抗體雜交。 1．如圖為用于基因工程的一個質粒示意圖。用EcoRⅠ限制酶切割目的基因和該質粒，再用DNA連接酶連接形成重組質粒，然后導入大腸桿菌，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．細菌質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．為培育抗除草劑的作物新品種，導入抗除草劑基因時只能以受精卵為受體 答案　B 解析　細菌質粒是基因工程常用的載體。基因工程的目的基因是人們所需要的特定基因，可以是抗菌素的抗性基因，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選項應當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選項也可以把抗除草劑基因導入到其他細胞，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．下圖表示一項重要生物技術的關鍵步驟，字母X可能代表(　　) A．不能合成胰島素的細菌細胞 B．能合成抗體的人類細胞 C．能合成胰島素的細菌細胞 D．不能合成抗生素的人類細胞 答案　C 解析　此題中目的基因是人胰島素基因，受體細胞是細菌，通過載體將目的基因導入受體細胞后，帶有胰島素基因的細菌在分裂繁殖過程中就可能合成胰島素。 4．螢火蟲能發(fā)光是因為螢火蟲體內(nèi)通過熒光素酶催化的系列反應所產(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。但加利福尼亞大學的一組科學家成功地通過基因工程實現(xiàn)了將熒光素酶基因導入到大腸桿菌體內(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____________________。 (2)在該過程中需要多種酶的參與，其中包括__________________________________ ________________________________________________________________________等。 (3)下列可作為受體細胞的生物有(　　) A．土壤農(nóng)桿菌 B．結核桿菌 C．噬菌體 D．病毒 (4)在此轉基因工程中，是由質粒承擔載體的。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____________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)由于熒光素酶的特殊作用，人們一直設想將其基因作為實驗工具，將它和某一基因連接在一起導入植物體內(nèi)，如與固氮基因連接在一起導入植物體內(nèi)，判斷固氮基因是否導入的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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＋　增大細胞壁的通透性，使重組質粒能夠導入到受體細胞內(nèi)　(5)檢測植物是否發(fā)光　(6)目的明確　培育周期短　可以克服遠緣雜交不親和性障礙(只要合理，兩點即可) 基礎過關 知識點一　目的基因的獲取 1．下列關于基因文庫的說法，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技術擴增目的基因?、鄯崔D錄法　④通過DNA合成儀利用化學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雙鏈復制原理。即將雙鏈DNA之間的氫鍵打開，變成單鏈DNA，作為聚合反應的模板鏈。反轉錄法則是以目的基因轉錄成的信使RNA為模板，在反轉錄酶的作用下，先反轉錄形成互補的單鏈DNA，再合成雙鏈的DNA。①④則均不需要模板。 知識點二　基因表達載體的構建 3．水母發(fā)光蛋白由236個氨基酸構成，其中Asp、Gly、Ser構成發(fā)光環(huán)，現(xiàn)已將這種蛋白質的基因作為生物轉基因的標記，在轉基因技術中，這種蛋白質的作用是(　　) A．促使目的基因導入宿主細胞中 B．促使目的基因在宿主細胞中復制 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 答案　C 4．下列哪項不是表達載體所必需的組成成分(　　) A．目的基因 B．啟動子 C．終止子 D．抗青霉素基因 答案　D 解析　A、B、C三項均為表達載體的必要的組成成分；具有標記基因也是表達載體所必需的組成成分，但抗青霉素基因只是標記基因中的一種，不是所有的表達載體都含有。 知識點三　將目的基因導入受體細胞 5．人們將蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因導入棉花細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導入棉花細胞中，通過DNA復制、轉錄、翻譯合成特定的蛋白質，表現(xiàn)出特定的性狀。此題易錯選C。基因工程是一種技術手段，而不是生物學原理，抗蟲棉的培育利用的是基因工程這一技術手段使基因發(fā)生重組。 6．基因工程常用的受體細胞有(　　) ①大腸桿菌?、诳莶輻U菌?、壑гw?、軇又参锛毎? A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．①②④ 答案　D 解析　基因工程常用的受體細胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細胞等。 知識點四　目的基因的檢測與鑒定 7．檢測轉基因生物是否轉錄出mRNA，應通過何種分子雜交方法實現(xiàn)(　　) A．DNA—DNA雜交 B．DNA—RNA雜交 C．RNA—蛋白質雜交 D．蛋白質—蛋白質雜交 答案　B 解析　A、B、D三項分別是在復制、轉錄和翻譯水平上檢測基因工程是否成功，C項所述分子雜交方法是不存在的。 8．利用外源基因在受體細胞中表達，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列選項中能說明目的基因完成了在受體細胞中的表達的是(　　) A．棉花二倍體細胞中檢測到細菌的抗蟲基因 B．大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其mRNA C．山羊乳腺細胞中檢測到人生長激素DNA序列 D．酵母菌細胞中提取到人干擾素蛋白 答案　D 解析　基因表達的產(chǎn)物是蛋白質，因此，只有在受體細胞中檢測或提取到了相應蛋白質才能證明目的基因在受體細胞中完成了表達。A、C項只能說明完成了目的基因的導入，B項只能說明完成了目的基因的導入和目的基因的轉錄過程。 能力提升 9．基因工程的正確操作步驟是(　　) ①構建基因表達載體?、趯⒛康幕驅胧荏w細胞 ③檢測目的基因的表達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→基因表達載體的構建→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定。 10．下列有關PCR技術的敘述，正確的是(　　) A．作為模板的DNA序列必須不斷地加進每一次的擴增當中 B．作為引物的脫氧核苷酸序列必須不斷地加進每一次的擴增當中 C．反應需要的DNA聚合酶必須不斷地加進反應當中 D．反應需要的DNA連接酶必須不斷地加進反應當中 答案　B 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細胞中的DNA?、谠撊艘葝uB細胞中的mRNA?、墼撊艘葝uA細胞中的mRNA?、茉撊烁渭毎械腄NA 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胞中，因此該人胰島A細胞和肝細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細胞中的mRNA有一部分是由胰島素基因轉錄形成的，也能與用胰島素基因制成的DNA探針形成雜交分子。 12．在基因表達載體的構建中，下列說法不正確的是(　　) ①一個基因表達載體的組成包括目的基因、啟動子、終止子 ②有了啟動子才能驅動基因轉錄出mRNA ③終止子的作用是使轉錄在所需要的地方停止 ④所有基因表達載體的構建是完全相同的 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、終止子以及標記基因等。由于目的基因的不同，所以構建的基因表達載體也是不同的。其中，啟動子是與RNA聚合酶結合的位點，控制著轉錄的開始；而終止子控制著轉錄的結束。 13．質粒是基因工程中最常用的載體，它存在于許多細菌體內(nèi)，某細菌質粒上的標記基因如圖所示，通過標記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉移成功。外源基因插入的位置不同，細菌在培養(yǎng)基上生長情況也不同，如圖所示外源基因在質粒中可插入的位置有a、b、c三點。某同學根據(jù)實驗現(xiàn)象對其插入的位點進行分析，其中分析正確的是(　　) 實驗現(xiàn)象 實驗推論 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　若質粒上插入的位置在c點，那么抗四環(huán)素基因和抗青霉素基因都沒有被破壞，導入該重組質粒的細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。我國科學工作者發(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，科學家采用花粉管通道法將毒蛋白基因轉入棉花植株并成功表達，棉鈴蟲吃了這種轉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，進而導入不具備細胞壁的合子或早期胚體細胞，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導入棉花細胞，此過程是基因操作的基本步驟中的第三步，即__________________________。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，應盡量采用________________________________________________________ 的方法。 (3)該目的基因在導入受體細胞前需要與載體結合，目前經(jīng)常使用的載體有______________、________________________________________________________________________ 和______________________。 (4)檢測該目的基因是否表達的方法是________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)4　(2)將目的基因導入受體細胞　人工合成目的基因　(3)質粒　λ噬菌體的洐生物　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；載體最常用的是質粒，另外也可以用λ噬菌體的洐生物和動植物病毒等，目的基因是否表達可以在分子水平或個體水平上檢測。 15．酵母菌的維生素、蛋白質含量高，可生產(chǎn)食品和藥品等?？茖W家將大麥細胞的LTP1基因導入啤酒酵母菌中，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基因導入酵母菌細胞內(nèi)，所用的載體是____________________________。 (3)要使載體與LTP1基因連接，首先應使用__________進行切割。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)基進行篩選，則有C進入的酵母菌在選擇培養(yǎng)基上的生長情況是____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)基因重組　(2)人工合成　質?！?3)限制酶　A　(4)DNA連接　重組DNA(重組質粒)　(5)能在含有青霉素的培養(yǎng)基上存活，但不能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上存活　(6)檢驗轉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)實驗步驟①所代表的反應過程是______________________。 (2)步驟②構建重組表達載體A和重組表達載體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而將大量擴增的S蛋白基因直接導入大腸桿菌，一般情況下，不能得到表達的S蛋白，其原因是S蛋白基因在大腸桿菌中不能________________，也不能________________。 (4)為了檢驗步驟④所表達的S蛋白是否與病毒S蛋白有相同的免疫反應特性，可用________________________________________________________________________ 與________________進行抗原—抗體特異性反應實驗，從而得出結論。 (5)步驟④和⑥的結果相比，原核細胞表達的S蛋白與真核細胞表達的S蛋白的氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)，根本原因是______________________。 答案　(1)反轉錄　(2)DNA連接　載體　S蛋白基因 (3)復制　合成S蛋白基因的mRNA　(4)大腸桿菌中表達的S蛋白　SARS康復病人血清　(5)相同　表達蛋白質所用的基因相同 解析　在解答本題的過程中，應注意分析圖中標注過程的含義。①通過反轉錄法獲得目的基因；②基因表達載體的構建；③將目的基因導入大腸桿菌(受體細胞)；④目的基因在大腸桿菌體內(nèi)表達；⑤將目的基因導入動物細胞(受體細胞)；⑥目的基因在動物體內(nèi)表達。在完成此類習題時，應注意將圖中所獲得的信息與其他信息結合起來分析，可以大大減少錯誤。