2018-2019學(xué)年高中生物 第一章 基因工程 第2課時(shí) 基因工程的原理和技術(shù)學(xué)案 浙科版選修3.doc

第2課時(shí)基因工程的原理和技術(shù)知識(shí)內(nèi)容要求考情解讀基因工程的原理和技術(shù)b1.簡(jiǎn)述基因工程的原理。2.概述基因工程基本操作的幾個(gè)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(gè)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(duì)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()AB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(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對(duì)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(xiàng)為基因工程。方法技巧正確理解基因工程的五個(gè)方面 操作對(duì)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(chǎng)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)已知序列用化學(xué)方法合成；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(dòng)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(zhǎng)，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(zhǎng)。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(duì)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(cè)出相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，推測(cè)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(xiàng)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(chǔ)存，各個(gè)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(gè)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(shí)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(huì)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(shí)際的基因工程操作時(shí)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。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(gè)末端都是互補(bǔ)的，因此連接時(shí)可能會(huì)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：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(diǎn)。(3) 一個(gè)重組DNA分子的組成至少應(yīng)該包括：?jiǎn)?dòng)子、終止子、目的基因、標(biāo)記基因。原因如下：目的基因是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因，若沒有啟動(dòng)子，則導(dǎo)入的目的基因在受體細(xì)胞中無法轉(zhuǎn)錄。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(hào)燈，使轉(zhuǎn)錄到此終止。檢測(cè)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)生與發(fā)生相比，會(huì)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(shí)，細(xì)胞核上的DNA經(jīng)復(fù)制后平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中，保證了親子代遺傳性狀的穩(wěn)定性，而細(xì)胞分裂時(shí)，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(dòng)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(cè)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(cè)棉花中導(dǎo)入的抗蟲基因是否表達(dá)的最簡(jiǎn)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(cè)與鑒定的“四個(gè)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(cè)受體細(xì)胞是否含有質(zhì)粒B檢測(cè)受體細(xì)胞是否含有目的基因C檢測(cè)受體細(xì)胞是否含有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物D檢測(cè)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(cè)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(jiǎng)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。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TDNA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)過程需用同種_酶對(duì)含fps基因的DNA和Ti質(zhì)粒進(jìn)行酶切。(4)過程中將青蒿細(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)TDNA(目的基因)篩選獲得TDNA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(shí)現(xiàn)。(2)對(duì)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)過程表示形成重組質(zhì)粒，采用同種限制性核酸內(nèi)切酶對(duì)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TDNA(目的基因)進(jìn)入青蒿細(xì)胞，實(shí)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TDNA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(cuò)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(cuò)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(cuò)誤。易混易錯(cuò)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(duì)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(zhǎng)激素基因直接注入動(dòng)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(cè)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(cuò)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(zhǎng)激素基因的重組質(zhì)粒注入動(dòng)物的受精卵，B錯(cuò)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(cuò)誤；利用DNA分子雜交技術(shù)只能檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入，無法檢測(cè)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(duì)應(yīng)的內(nèi)容，正確的組合是()選項(xiàng)ABCD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(gè)體，受體是指接受目的基因的個(gè)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DNAB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(cè)mRNA答案B解析因?yàn)橐阎虻膲A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(xiàng)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(cuò)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(shí)通常用氯化鈣處理大腸桿菌CDNA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(shí)，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(cuò)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(duì)寒冷的環(huán)境中生長(zhǎng)。質(zhì)粒上有Pst 、Sma 、Hind 、Alu 四種限制性核酸內(nèi)切酶切割位點(diǎn)，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)，其中是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過程中的相關(guān)步驟，、表示相關(guān)結(jié)構(gòu)或細(xì)胞。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：(1)在構(gòu)建重組DNA時(shí)，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(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選用限制性核酸內(nèi)切酶_分別對(duì)_、_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(huì)抑制番茄愈傷組織細(xì)胞的生長(zhǎng)，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)Pst、Sma含魚抗凍蛋白基因的DNA質(zhì)粒42(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(duì)目的基因的切割方式有采用限制性核酸內(nèi)切酶Pst 酶切，或者采用限制性核酸內(nèi)切酶Pst和Sma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Pst、Sma對(duì)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)Pst、PstSma、SmaPst及PstDNA片段右側(cè)4種DNA片段，酶切質(zhì)粒，產(chǎn)生PstSma、SmaPst2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(zhǎng)，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(xiàng)中，能正確表示基因工程操作“五步曲”的是()A獲得目的基因?qū)⒅亟MDNA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?qū)⒅亟MDNA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(duì)目的基因的表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)，因此正確順序如C選項(xiàng)。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BDNA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(cè)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(cuò)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()利用mRNA逆轉(zhuǎn)錄形成從基因文庫中提取從受體細(xì)胞中提取利用PCR技術(shù)利用DNA轉(zhuǎn)錄人工合成A BC D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，不正確。5下圖表示一項(xiàng)重要的生物技術(shù)，對(duì)圖中物質(zhì)a、b、c、d的描述，正確的是()Aa與d可以用不同的限制性核酸內(nèi)切酶進(jìn)行切割Bb能識(shí)別特定的核苷酸序列，并將A與T之間的氫鍵切開Cc連接雙鏈間的A和T，使粘性末端處堿基互補(bǔ)配對(duì)Db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(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵，B錯(cuò)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(cuò)誤；c代表DNA連接酶，D錯(cuò)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(shí)，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(shí)，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(shí)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(huì)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(shí)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(huì)發(fā)生改變，B錯(cuò)誤；植物體細(xì)胞可以作為受體細(xì)胞，C錯(cuò)誤；當(dāng)用細(xì)菌作為受體細(xì)胞時(shí)，用CaCl2處理，以增加細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性，D錯(cuò)誤。8如圖是將人的生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)物細(xì)胞時(shí)常用的方法，A錯(cuò)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(zhǎng)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(zhǎng)，B錯(cuò)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)激素，D錯(cuò)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(jiǎng)。在某種生物中檢測(cè)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(cè)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(gè)核苷酸對(duì)，就不能檢測(cè)到綠色熒光答案C解析在轉(zhuǎn)基因生物體內(nèi)能檢測(cè)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(tái)州模擬)下列關(guān)于基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是()A目的基因和受體細(xì)胞均可來自動(dòng)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(dòng)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(duì)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(cè)并篩選含重組DNA的細(xì)胞，對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)激素。已知質(zhì)粒中存在兩個(gè)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BDNA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(cè)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(zhǎng)，但在含鏈霉素培養(yǎng)基中能生長(zhǎng)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(cuò)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(cuò)誤；構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，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(cè)大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒，C錯(cuò)誤；構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，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(zhǎng)，但在含氨芐青霉素培養(yǎng)基中不能生長(zhǎng)，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Pst、Sma、EcoR、Apa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(shí)，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(shí)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(cuò)誤；此表達(dá)載體構(gòu)建時(shí)需要用到EcoR、Pst兩種限制性核酸內(nèi)切酶，B錯(cuò)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(shí)別一種特定的脫氧核苷酸序列并在特定的位點(diǎn)切割，C錯(cuò)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(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：(1)步驟和中常用的工具酶是_和_。(2)經(jīng)過和步驟后，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)步驟是將三角瓶?jī)?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(zhǎng)的大腸桿菌有_種。(5)步驟是用無菌牙簽挑取A上的單個(gè)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(gè)培養(yǎng)基的相同位置上。一段時(shí)間后，菌落的生長(zhǎng)狀況如上圖所示。含有目的基因的菌落位于(填“B”或“C”)_上，請(qǐng)?jiān)趫D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)步驟和是將目的基因和質(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)步驟和構(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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)出而C中長(zhǎng)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(qǐng)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(cè)培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到，需要檢測(cè)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(shí)驗(yàn)中，目的基因?yàn)殍F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(cè)培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到，需要檢測(cè)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(cuò)誤的是()A過程應(yīng)使用不同的限制性核酸內(nèi)切酶B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，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(dòng)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(shí)驗(yàn)?zāi)康牟环氖?)A用限制性核酸內(nèi)切酶EcoR 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(cè)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(shí)，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(dòng)子與終止子之間都有限制性核酸內(nèi)切酶EcoR的切割位點(diǎn)，所以選用限制性核酸內(nèi)切酶EcoR切割目的基因和載體，A項(xiàng)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(xiàng)正確；圖2重組質(zhì)粒中的抗性基因?yàn)槌泵顾乜剐曰颍瑧?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(xiàng)錯(cuò)誤；要檢測(cè)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(xiàng)正確。