專題一基因工程學(xué)案剖析

1、光明中學(xué)2015-2016屆高三理科生物第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案 編寫人： 選修3專題1   基因工程學(xué)案一.基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?；蚬こ淌窃贒NA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。（一）基因工程的基本工具1.“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。（2）功能：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。（3）結(jié)果：經(jīng)限

2、制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。2.“分子縫合針”DNA連接酶(1)兩種DNA連接酶（E·coliDNA連接酶和T4-DNA連接酶）的比較：相同點(diǎn)：都縫合磷酸二酯鍵。區(qū)別：E·coliDNA連接酶來源于T4噬菌體，只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。(2)與DNA聚合酶作用的異同:DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個(gè)DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。3.“分子運(yùn)輸車”載體（1）載體具備的條件：能在受體

3、細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，供外源DNA片段插入。具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。（2）最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。（3）其它載體： 噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取1.目的基因是指： 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 。2.原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法_和化學(xué)合成法_。3.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（1）原理：DNA雙鏈復(fù)制（2）過程：第一步：加熱至9095DNA解鏈；第二步：冷卻到5560，引物結(jié)合到互

4、補(bǔ)DNA鏈；第三步：加熱至7075，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成。第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建1.目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。2.組成：目的基因啟動(dòng)子終止子標(biāo)記基因（1）啟動(dòng)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(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。（2）終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段 ，位于基因的尾端。（3）標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因。第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞_1.轉(zhuǎn)

5、化的概念：是目的基因進(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。2.常用的轉(zhuǎn)化方法：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：采用最多的方法是 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有 基因槍法和 花粉管通道法等。將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞：最常用的方法是 顯微注射技術(shù)。此方法的受體細(xì)胞多是 受精卵。將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：原核生物作為受體細(xì)胞的原因是 繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少 ，最常用的原核細(xì)胞是 大腸桿菌 ，其轉(zhuǎn)化方法是：先用 Ca2+ 處理細(xì)胞，使其成為 感受態(tài)細(xì)胞 ，再將 重組表達(dá)載體DNA分子 溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。3.重組細(xì)胞導(dǎo)入受

6、體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。第四步：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)1.首先要檢測(cè) 轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子雜交技術(shù)。2.其次還要檢測(cè) 目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是采用 用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交。3.最后檢測(cè) 目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取 蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的 抗體進(jìn)行抗原抗體雜交。4.有時(shí)還需進(jìn)行 個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如 轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。三）基因工程的應(yīng)用1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。2.動(dòng)物基因工程：提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度、改善畜產(chǎn)

7、品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物。3.基因治療：把正常的外源基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用。四）蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)）轉(zhuǎn)錄 翻譯二.鞏固訓(xùn)練一單選題：每小題只有一個(gè)選項(xiàng)最符合題意。1下列有關(guān)基因工程的敘述，正確的是：ADNA連接酶的作用是將兩個(gè)黏性末端的堿基連接起來B目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，受體細(xì)胞即發(fā)生基因突變C目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的過程發(fā)生在細(xì)胞外D常使用的運(yùn)載體有大腸桿菌、噬菌體

8、和動(dòng)植物病毒等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?yàn)槟康幕駼細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程常用的運(yùn)載體C通常用一種限制性內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種處理運(yùn)載體DNAD為育成抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵為受體3與“限制性內(nèi)切酶”作用部位完全相同的酶是：A反轉(zhuǎn)錄酶 BRNA聚合酶 CDNA連接酶 D解旋酶4限制性內(nèi)切酶的作用實(shí)際上就是把DNA上某些化學(xué)鍵打斷，一種能對(duì)GAATTC專一識(shí)別的限制酶，打斷的化學(xué)鍵是：AG與A之間的鍵 BG與C之間的鍵 CA與T之間的鍵 D磷酸與脫氧核糖之間的鍵5下面圖中a、b、c、d代表的結(jié)構(gòu)正確的是：Aa質(zhì)粒RN

9、A Bb限制性外切酶 CcRNA聚合酶 Dd外源基因6除下列哪一項(xiàng)外，轉(zhuǎn)基因工程的運(yùn)載體必須具備的條件是：A能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并保存 B具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接C具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選 D是環(huán)狀形態(tài)的DNA分子72對(duì)基因表達(dá)載體構(gòu)建的一些說法，不正確的是（ ）A需要限制酶和DNA連接酶參與 B基因表達(dá)載體中只含有啟動(dòng)子和終止子C通常用抗生素基因作為標(biāo)記基因 D基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心82008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白“的三位科學(xué)家。將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個(gè)融合基因，再將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細(xì)胞內(nèi)，表達(dá)出的蛋白質(zhì)就

10、會(huì)帶有綠色熒光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是A追蹤目的基因在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制過程B追蹤目的基因插入到染色體上的位置C追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分布D追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 9蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞是否已表達(dá)，其檢測(cè)方法是：A是否有抗生素抗性 B是否能檢測(cè)到標(biāo)記基因C是否有相應(yīng)的性狀 D是否能分離到目的基因10DNA探針能用于檢測(cè)：A地方性甲腫病患者 B乙肝患者 C骨質(zhì)軟化病患者 D缺鐵貧血病患者111987年，美國(guó)科學(xué)家將螢火蟲的螢光素基因轉(zhuǎn)入煙草植物細(xì)胞，獲得高水平的表達(dá)。長(zhǎng)成的植物通體光亮，堪稱自然界的奇跡。這一研究成果表：螢火蟲與煙草植物的DNA結(jié)構(gòu)基

11、本相同 螢火蟲與煙草植物共用一套遺傳密碼/煙草植物體內(nèi)合成了螢光素 螢火蟲和煙草植物合成蛋白質(zhì)的方式基本相同A和 B和 C和D線性DNA分子的酶切示意圖12已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNA分子上有3個(gè)酶切位點(diǎn)，如圖中箭頭所指，如果該線性DNA分子在3個(gè)酶切位點(diǎn)上都被該酶切斷，則會(huì)產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長(zhǎng)度的DNA片段?，F(xiàn)在多個(gè)上述線性DNA分子，若在每個(gè)DNA分子上至少有1個(gè)酶切位點(diǎn)被該酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶切后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長(zhǎng)度不同的DNA片段種類數(shù)是A3 B4 C9 D1213下列有關(guān)基因工程中限制內(nèi)切酶的描述，錯(cuò)誤的是A一種限制性內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的脫氧核

12、苷酸序列B限制性內(nèi)切酶的活性受溫度的影響C限制性內(nèi)切酶能識(shí)別和切割RNA D限制性內(nèi)切酶可從原核生物中提取14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。下列各項(xiàng)中能說明目的基因完成了在受體細(xì)胞中表達(dá)的是 A棉花二倍體細(xì)胞中檢測(cè)到細(xì)菌的抗蟲基因 B大腸桿菌中檢測(cè)到人胰島素基因及其mRNAC山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人生長(zhǎng)激素DNA序列 D酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白15采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫眩嘤隽宿D(zhuǎn)基因羊。但是，人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的浮汁中。以下有關(guān)敘述，正確的是A.人體細(xì)胞中凝血因子基因編碼區(qū)的堿基對(duì)數(shù)目，等于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍B.可用顯微注射

13、技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導(dǎo)入羊的受精卵C.在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺細(xì)胞，而不存在于其他體細(xì)胞中D.人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，DNA連接酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA16DNA探針能檢測(cè)到標(biāo)本上的：A遺傳密碼 B遺傳信息 C蛋白質(zhì)序列 D細(xì)胞結(jié)構(gòu)17下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述，正確的是A.基因治療就是把缺陷基因誘變成正常基因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(cè)水體中的各種病毒D.原核基因不能用來進(jìn)行真核生物的遺傳改良18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：供體剪刀針線運(yùn)載體受體A質(zhì)粒限制性內(nèi)切酶DNA連接

14、酶提供目的基因的生物大腸桿菌等B提供目的基因的生物的生物DNA連接酶限制性內(nèi)切酶質(zhì)粒大腸桿菌等C提供目的基因的生物限制性內(nèi)切酶DNA連接酶質(zhì)粒大腸桿菌等D大腸桿菌等DNA連接酶限制性內(nèi)切酶提供目的基因的生物 質(zhì)粒19用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列敘述不正確的是 A常用相同的限制性內(nèi)切酶處理的基因和質(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) 20基因治療是指： A運(yùn)用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)生基因突變而恢復(fù)正常 B運(yùn)用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，

15、達(dá)到治療疾病的目的 C把健康的外源基因?qū)说接谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的 D對(duì)有缺陷的基因進(jìn)行修復(fù)，使其恢復(fù)正常，達(dá)到治療疾病的目的21基因芯片技術(shù)是近幾年才發(fā)展起來的嶄新技術(shù)，涉及生命科學(xué)、信息學(xué)、微電子學(xué)、材料學(xué)等眾多的學(xué)科，固定在芯片上的各個(gè)探針是已知的單鏈DNA分子，而待測(cè)DNA分子用同位素或能發(fā)光的物質(zhì)標(biāo)記。如果這些待測(cè)的DNA分子中正好有能與芯片上的DNA配對(duì)的它們就會(huì)結(jié)合起來，并在結(jié)合的位置發(fā)出熒光或者射線，出現(xiàn)“反應(yīng)信號(hào)”，下列說法不正確的是：A基因芯片的工作原理是堿基互補(bǔ)配對(duì)B待測(cè)的DNA分子首先要解旋變?yōu)閱捂?，才可用基因芯片測(cè)序C待測(cè)的DNA分子可以直接用基因芯片

16、測(cè)序D由于基因芯片技術(shù)可以檢測(cè)未知DNA堿基序列，因而具有廣泛的應(yīng)用前景，好比能識(shí)別的“基因身份”22下列有關(guān)生物工程的敘述，不正確的是 A基因工程的核心步驟是構(gòu)建基因表達(dá)載體B蛋白質(zhì)工程可通過直接改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)從而改變其功能C克隆羊的培育涉及細(xì)胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)D牛胚胎發(fā)育的歷程是：受精卵桑椹胚囊胚原腸胚幼體23對(duì)基因工程中使用的運(yùn)載體的敘述錯(cuò)誤是A能在宿主細(xì)胞中進(jìn)行復(fù)制B具有1個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)C能在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存 D只含標(biāo)記基因，不含其它基因24、能夠使植物體表達(dá)動(dòng)物蛋白的育種方法是（ ）A單倍體育種 B雜交育種 C基因工程育種 D多倍體育種25、以下有關(guān)基因

17、工程的敘述，正確的是A.基因工程是細(xì)胞水平上的生物工程 B基因工程的產(chǎn)物對(duì)人類部是有益的C基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變 D基因工程育種的優(yōu)點(diǎn)之一是目的性強(qiáng)26、請(qǐng)回答基因工程方面的問題：（4）利用基因工程可以獲得轉(zhuǎn)基因牛，從而改良奶牛的某些性狀?；蚬こ痰乃膫€(gè)基本操作步驟是、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、和。若要獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中含有人干擾素，則所構(gòu)建的基因表達(dá)載體必須包括：某種牛乳腺分泌蛋白基因及其啟動(dòng)子、和復(fù)制原點(diǎn)等。將該基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞所采用的方法是（顯微注射法、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法），為獲得能大量產(chǎn)生人干擾素的轉(zhuǎn)基因牛，該基因表達(dá)載體應(yīng)導(dǎo)入的受體細(xì)胞是（受精卵、乳腺細(xì)胞）。27、繼哺乳

18、動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器研發(fā)成功后，膀胱生物反應(yīng)器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近，科學(xué)家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長(zhǎng)激素并分泌到尿液中。請(qǐng)回答：（1）將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用方法是 。（2）進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí)，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入 中，原因是 。（3）通常采用 技術(shù)檢測(cè)外源基因是否插入了小鼠的基因組。（4）在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的 細(xì)胞中特異表達(dá)。（5）為使外源基因在后代長(zhǎng)期保持，可將轉(zhuǎn)基因小鼠體細(xì)胞的 轉(zhuǎn)入 細(xì)胞中構(gòu)成重組細(xì)胞，使其發(fā)育成與供體具有相同性狀的個(gè)體。該技術(shù)稱為 。28下面甲圖中DNA決定某一多肽鏈中的酪氨酸和丙氨酸過程示意圖，乙圖

19、示樣品DNA經(jīng)PCR技術(shù)(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))擴(kuò)增，可以獲取大量DNA克隆分子。分析回答：（1）甲圖中含有 種核苷酸；丙氨酸的遺傳密碼子是 。該圖表示了DNA中遺傳信息的 過程。（2）有一種貧血癥是血紅蛋白分子的一條多肽鏈上，一個(gè)酪氨酸被一個(gè)苯丙氨酸所替代造成的。此種貧血癥的根本原因是 ，即 發(fā)生了改變。（3）乙圖的“PCR”與人體內(nèi)的DNA復(fù)制相比有何特殊之處? 。（4）現(xiàn)在要通過“PCR”得到甲圖中DNA片段的1024個(gè)克隆片段，則至少要向試管中加入 個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸。三.【高考真題】29.（2013·新課標(biāo)全國(guó)卷.40）【生物選修3 現(xiàn)代生物科技專題】閱讀如下材料：材料甲：科學(xué)家

20、將牛生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫芫言?，得到了體型巨大的“超級(jí)小鼠”；科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草。材料乙：T4溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性，科學(xué)家對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行改造，使其表達(dá)的T4溶菌酶的第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第97為的半胱氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。材料丙：兔甲和兔乙是同一物種的兩個(gè)雌性個(gè)體，科學(xué)家兔甲受精卵發(fā)育成的胚胎移植到兔乙的體內(nèi)，成功產(chǎn)出兔甲的后代，證實(shí)了同一物種的胚胎課在不同個(gè)體的體內(nèi)發(fā)育?；卮鹣铝袉栴}：（1）材料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用_法。構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶有_和_。在培

21、育轉(zhuǎn)基因植物是，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，農(nóng)桿菌的作用是_。（2）材料乙屬于_工程范疇。該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)_進(jìn)行改造，或制造一種_的技術(shù)。在該實(shí)例中，引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的_序列發(fā)生了改變。（4）材料丙屬于胚胎工程的范疇。胚胎移植是指將獲得的早期胚胎移植到_種的、生理狀況相同的另一個(gè)雌性動(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育成新個(gè)體的技術(shù)。在資料丙的實(shí)例中，兔甲稱為_體，兔乙稱為_體。30.(2014·海南卷.31)生物選修3：現(xiàn)代生物科技專題（15分）下面是將某細(xì)菌的基因A導(dǎo)入大腸桿菌內(nèi)，制備“工程菌”的示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答：獲得A有兩

22、條途徑：一是以A的mRNA為模板，在_酶的催化下，合成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在_作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需基因；二是根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測(cè)出響應(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_序列，再通過化學(xué)方法合成所需基因。利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA時(shí)，需要在反應(yīng)體系中添加的有機(jī)物質(zhì)有_、_、4種脫氧核苷酸三磷酸和耐熱性的DNA聚合酶，擴(kuò)增過程可以在PCR擴(kuò)增儀中完成。由A和載體B拼接形成的C通常稱為_。在基因工程中，常用Ca2處理D，其目的是_。31.( 2015·四川卷.9)（11分）將蘇云金桿菌Bt蛋白的基因?qū)朊藁?xì)胞中，可獲得抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因棉，

23、其過程如下圖所示（注：農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)拉上只有TDNA片段能轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中）。（1）過程需用同種酶對(duì)含Bt基因的DNA和Ti質(zhì)粒進(jìn)行酶切。為將過程獲得的含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌篩選出來，應(yīng)使用培養(yǎng)基。（2）過程中將棉花細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)，旨在讓進(jìn)入棉花細(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。（3）若過程僅獲得大量的根，則應(yīng)在培養(yǎng)基中增加以獲得芽；部分接種在無激素培養(yǎng)基上的芽也能長(zhǎng)根，原因是。（4）檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因棉的抗蟲性狀，常用方法是。種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉能減少的使用，以減輕環(huán)境污染。32.（2015·天津卷.8）纖維素分子不能進(jìn)入酵母細(xì)胞，為了使酵母菌能夠利用

24、環(huán)境中的纖維素為原料生產(chǎn)酒精，構(gòu)建了含3種不同基因片段的重組質(zhì)粒，下面是酵母菌轉(zhuǎn)化及纖維素酶在工程菌內(nèi)合成與運(yùn)輸?shù)氖疽鈭D。據(jù)圖回答：（1）本研究構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)看選用四種限制酶，其識(shí)別序列如下圖，為防止酶切片段的自身環(huán)接，可選用的限制酶組合是_或_A. B. C. D.(2) 設(shè)置菌株為對(duì)照，是為了驗(yàn)證_不攜帶纖維素酶基因。(3) 纖維素酶基因的表達(dá)包括_和_過程，與菌株相比，在菌株、中參與纖維素酶合成和分泌的細(xì)胞器還有_。（4）在以纖維素為唯一C源的培養(yǎng)基上分別培養(yǎng)菌株、，菌株_不能存活，原因是_。(5)酵母菌生產(chǎn)酒精的細(xì)胞部位是_，產(chǎn)生酒精時(shí)細(xì)胞的呼吸方式是_，在利用纖維素生產(chǎn)酒精時(shí)，菌株更

25、具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閷?dǎo)入的中重組質(zhì)粒含有_。使分泌的纖維素酶固定于細(xì)胞壁，減少因培養(yǎng)液更新二造成的酶的流失，提高酶的利用率?；蚬こ虒W(xué)案 參考答案專題1   基因工程基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?；蚬こ淌窃贒NA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。（一）基因工程的基本工具1.“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。（2）功能：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)

26、核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。（3）結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。2.“分子縫合針”DNA連接酶(1)兩種DNA連接酶（E·coliDNA連接酶和T4-DNA連接酶）的比較：相同點(diǎn)：都縫合磷酸二酯鍵。區(qū)別：E·coliDNA連接酶來源于T4噬菌體，只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。(2)與DNA聚合酶作用的異同:DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個(gè)DNA片段的末端，形成磷酸

27、二酯鍵。3.“分子運(yùn)輸車”載體（1）載體具備的條件：能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，供外源DNA片段插入。具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。（2）最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。（3）其它載體： 噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取1.目的基因是指： 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 。2.原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法_和化學(xué)合成法_。3.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（1）原理：DNA雙鏈復(fù)制（2）過程：第一步：加

28、熱至9095DNA解鏈；第二步：冷卻到5560，引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈；第三步：加熱至7075，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成。第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建1.目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。2.組成：目的基因啟動(dòng)子終止子標(biāo)記基因（1）啟動(dòng)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(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。（2）終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段 ，位于基因的尾端。（3）標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。常用的

29、標(biāo)記基因是抗生素基因。第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞_1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進(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。2.常用的轉(zhuǎn)化方法：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：采用最多的方法是 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有 基因槍法和 花粉管通道法等。將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞：最常用的方法是 顯微注射技術(shù)。此方法的受體細(xì)胞多是 受精卵。將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：原核生物作為受體細(xì)胞的原因是 繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少 ，最常用的原核細(xì)胞是 大腸桿菌 ，其轉(zhuǎn)化方法是：先用 Ca2+ 處理細(xì)胞，使其成為 感受態(tài)細(xì)胞 ，再將 重組表達(dá)載體DNA分子 溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定的溫度下促

30、進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。3.重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。第四步：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)1.首先要檢測(cè) 轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子雜交技術(shù)。2.其次還要檢測(cè) 目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是采用 用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交。3.最后檢測(cè) 目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取 蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的 抗體進(jìn)行抗原抗體雜交。4.有時(shí)還需進(jìn)行 個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如 轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。三）基因工程的應(yīng)用1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物