選修③專題一基因工程

1、選修專題一基因工程第1、2節(jié) 基因工程的基本工具和基本操作程序 解題探究 如何判斷同一種限制酶切割形成的末端例1下列是四種限制酶切割形成的 8個(gè)末端，你是否能用 DNA連接酶將它們連接起來?(1)CTGCA(2)AC(3)GC-GTGCG(4)G(5)G-(6 ) GCCTTAAACGTC CG(7)GT(8)AATTO-CAG答案和(7)能連接形成ACGT-TGCA.(4)和(8)能連接形成GAATTC-CTTAAG-和(6)能連接形成GCGCCGCG和(5)能連接形成CTGCAGGACGT基因工程的綜合考查例2 (2007年天津理綜，30)在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kan

2、r)常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下圖為獲得抗蟲棉的技術(shù)流程。請據(jù)圖回答： TOC o 1-5 h z A過程需要的酶有 。B過程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為載體必須具備的兩個(gè)條件是 C過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素外，還必須加入 。 如果利用 DNA分子雜交原理對再生植株進(jìn)行檢測，D過程應(yīng)該用 作為探針。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞符合孟德爾遺傳規(guī)律。將轉(zhuǎn)基因植株與 雜交，其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為1 : 1若該轉(zhuǎn)基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為。若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在卡那霉素

3、培養(yǎng)基上作離體培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素型植株占答案(1)限制性內(nèi)切酶和 DNA連接酶具有標(biāo)記基因；能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存卡那霉素3 3 : 1 100 非轉(zhuǎn)基因植株i一課時(shí)訓(xùn)練一 下圖為DNA分子的切割和連接過程，據(jù)圖回答下列問題:回 I MTTC IG AATT叵 丁 A gICTTAT 不同JfeaR的DWA片段結(jié)令G I 入TTC IICTT 為片c I TOC o 1-5 h z ECoRl是一種酶，其識別序列是 ,切割位點(diǎn)是 與之間的鍵。切割后產(chǎn)生的 DNA片段末端形式為 。 不同來源的 DNA片段結(jié)合，在這里需要的酶應(yīng)是 連接酶，此酶的作用是在 與之間形成 鍵，

4、而起“縫合”作用的，還有一種連接平末端的連接酶是 。 答案(1)限制性核酸內(nèi)切 GAATTC鳥嘌呤脫氧核苷酸 腺嘌呤脫氧核苷酸 磷酸二酯 黏性末端(2) E coli DNA鳥嘌吟脫氧核苷酸腺嘌吟脫氧核苷酸磷酸二酯T 4DNA連接酶材料蘇云金芽抱桿菌生長到一定階段，菌體內(nèi)一端形成芽抱，另一端形成一種被稱為伴抱晶體的蛋白質(zhì)晶體。菌體破裂后釋放岀芽抱和伴抱晶體，伴抱晶體本身并無毒性，是毒素的前體。當(dāng)昆蟲吞食伴抱晶體后，在腸道內(nèi)堿性環(huán)境條件和特 定的蛋白酶的作用下，伴抱晶體變成毒素分子，能使小腸上皮細(xì)胞萎縮退化，昆蟲停食，最后脫水死亡?？茖W(xué)家利用蘇云 金芽抱桿菌的這個(gè)特性，在實(shí)驗(yàn)室大量培養(yǎng)，制成生物

5、農(nóng)藥，灑在農(nóng)作物上，讓害蟲吃后中毒死亡。或利用基因工程技術(shù)， 把蘇云金芽抱桿菌的抗蟲基因轉(zhuǎn)到農(nóng)作物體內(nèi)，培育岀抗蟲品種。請根據(jù)上述材料回答下列問題：上圖中，切斷 a處的工具酶是 ,切斷b處的酶是該抗性基因在基因工程中主要用于作為目的基因載體的細(xì)菌質(zhì)粒往往要帶有一個(gè)抗生素抗性基因，該抗性基因在基因工程中主要用于 蘇云金芽抱桿菌的抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞是否表達(dá)，其檢測方法是 蘇云金芽抱桿菌的抗蟲基因轉(zhuǎn)到農(nóng)作物體內(nèi)后，也能產(chǎn)生伴抱晶體蛋白， 說明轉(zhuǎn)基因工程改良動(dòng)植物的品種， 最突岀的優(yōu)點(diǎn)是 大面積種植抗蟲棉對該地區(qū)生態(tài)平衡會(huì)造成怎樣的影響？答案(1)限制性核酸內(nèi)切酶 DNA解旋酶檢測目的基因是否導(dǎo)入受

6、體細(xì)胞檢測棉花是否有抗蟲的性狀(或檢測棉花細(xì)胞中是否有抗蟲基因所表達(dá)的蛋白質(zhì))生物共用一套遺傳密碼能打破常規(guī)育種難以突破的物種之間的界限，定向改變生物的遺傳性狀破壞食物鏈；影響生物多樣性等如圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過程，據(jù)圖回答：72 TR72 TR 在基因工程中，A B為技術(shù)，利用的原理是 ,其中為 過程 加熱至94 C的目的是使 DNA中的鍵斷裂，這一過程在細(xì)胞內(nèi)是通過 的作用來完成的。 當(dāng)溫度降低時(shí)，引物與模板末端結(jié)合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板鏈延伸，最終合成兩條DNA分子，此過程中的原料是,遵循的原則是 。 目的基因?qū)刖d羊受體細(xì)胞常用 技術(shù)。 BD為抗蟲棉的培育過程

7、，其中過程常用的方法是 ,要確定目的基因(抗蟲基因)導(dǎo)入受體細(xì)胞后，是否能穩(wěn)定遺傳并表達(dá)，需進(jìn)行檢測和鑒定工作，請寫岀在個(gè)體生物學(xué)水平上的鑒定過程：答案 (1) PCR DNAM制DNA解旋氫解旋酶 4種脫氧核苷酸堿基互補(bǔ)配對原則顯微注射農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉子，觀察害蟲的存活情況，以確定性狀(2008年姜堰模擬)螢火蟲發(fā)光是體內(nèi)熒光素酶催化一系列反應(yīng)所產(chǎn)生的現(xiàn)象。如果熒光素酶存在于植物體內(nèi)，也可使植物體發(fā)光。一直以來熒光素酶的惟一來源是從螢光蟲腹部提取。但加利福尼亞大學(xué)的一組科學(xué)家成功地通過轉(zhuǎn)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)產(chǎn)生熒光素酶。請你根

8、據(jù)已有的知識回答下列有關(guān)問題：在此轉(zhuǎn)基因工程中，目的基因是 ，具體操作過程中下圖所示的黏性末端是由 種限制性核酸內(nèi)切酶作用產(chǎn)生的。AATTC-TAAlAATTC-TAAlnAAnId T ,tg 在上述過程中需要多種酶的參與，其中包括限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶和等。 將此目的基因?qū)氲酱竽c桿菌體內(nèi)需要載體的幫助。下列各項(xiàng)是選取載體時(shí)必須考慮的是 (多選)A.能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存B.具有特定的限制酶切割位點(diǎn)C.具有與目的基因相同的堿基片段D.具有某些標(biāo)記基因 本實(shí)驗(yàn)中將目的基因?qū)氪竽c桿菌的載體可以是 (多選)。A.質(zhì)粒B.動(dòng)物病毒C.噬菌體D.植物病毒 在此轉(zhuǎn)基因工程中，將體外重

9、組DNA導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi)，并使其在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程稱為 最常用的方法是首先用 處理大腸桿菌，目的是 O（6）目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，用 技術(shù)來檢測。目的基因是否表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì)，除了通過大腸桿菌是否發(fā)光來確定外，還可以通過 特異性反應(yīng)來判斷。答案（1）熒光素酶基因 2（2）DNA連接酶（3）A、B、D （ 4）A C（5） 轉(zhuǎn)化Ca 2+使大腸桿菌細(xì)胞處于能夠吸收周圍DNA分子的狀態(tài)（處于感受態(tài)細(xì)胞狀態(tài)）（6）DNA分子雜交 抗原一抗體我國科研人員發(fā)現(xiàn)，彎曲的蠶絲由于彎折處易斷裂，其強(qiáng)度低于由蜘蛛紡績器拖牽絲的直絲，并首次在世界上通過了轉(zhuǎn)基因方法將“綠色熒光蛋白基因”與“蜘蛛拖牽

10、絲基因”拼接后成功插入蠶絲基因組中，并在受體細(xì)胞中成功表達(dá)。（1） 在這項(xiàng)“基因工程”的操作中，目的基因是 ,采用綠色熒光蛋白基因的主要目的是 。（2） 兩基因組合在導(dǎo)入受體細(xì)胞前必須進(jìn)行的步驟是：將其與由細(xì)菌體內(nèi)取得的進(jìn)行切割處理，以保證有相同的，并拼接成 。如果引入的受體細(xì)胞是細(xì)菌， 還要對細(xì)菌作 處理。（3）在基因工程中受體常用微生物，為什么？（4） “蜘蛛拖牽絲基因”成功表達(dá)的標(biāo)志是 。（5）帶有“綠色熒光蛋白基因”的轉(zhuǎn)基因蠶，是否能引起生態(tài)安全性問題？請分析原因答案（1）拖牽絲基因作為標(biāo)記（基因）（2）質(zhì)粒 黏性末端 重組質(zhì)粒（或重組 DNA CaCI 2（或提高膜的通透性）（3）微

11、生物的繁殖速度快（4）產(chǎn)生高強(qiáng)度的絲（5）可能。轉(zhuǎn)基因蠶擴(kuò)散進(jìn)入自然生態(tài)系統(tǒng)，與同種的野生蠶雜交后，使野生蠶也含有轉(zhuǎn)基因，可能會(huì)威脅到原有物種， 引起生態(tài)危機(jī)（2007年山東理綜，35）繼哺乳動(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)家培育岀一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答：（1） 將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞中，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

12、） 為使外源基因在后代中長期保持，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 。答案（1）顯微注射（2） 受精卵（或早期胚胎）受精卵（或早期胚胎細(xì)胞）具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞中表達(dá)（3）DNA分子雜交（核酸探針）（4）膀胱上皮（5）細(xì)胞核 去核的卵 核移植（或克?。┑?、4節(jié) 基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 解 題探究 基因工程的應(yīng)用及對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的認(rèn)識HUMIt(rll)Nrr例1HUMIt（5） 根治糖尿病的最佳方法是 。（6） 基因工程其他方面的應(yīng)用， 如被用于培育轉(zhuǎn)胰蛋白酶抑制劑基因的蔬菜，但若對該蔬菜處理不當(dāng)， 可能

13、給人體帶來的 負(fù)面影響是答案（1）空腹時(shí)的血糖濃度持續(xù)高于1.61.8 g/L ,且尿液中有糖（2） 不能 皮膚細(xì)胞中的胰島素基因不表達(dá)，不能形成胰島素mRNA（3） CaCb （或Ca2+）繁殖速度快，目的基因表達(dá)迅速（4）（5）基因治療（6）胰蛋白酶抑制劑會(huì)抑制人的胰蛋白酶的活性，影響食物蛋白的消化（2009年鎮(zhèn)江模擬）豇豆對多種害蟲具有抗性，根本原因是豇豆體內(nèi)具有胰蛋白酶抑制劑基因（CPTl基因）?？茖W(xué)家將其轉(zhuǎn)移到水稻體內(nèi)后，卻發(fā)現(xiàn)效果不理想，主要原因是CPTI蛋白質(zhì)的積累量不足。經(jīng)過在體外對CPTI基因進(jìn)行修飾后,CPTI蛋白質(zhì)在水稻中的積累量得到了提高。修飾和表達(dá)過程如圖所示：序列CPTl基固1序列CPTl基固1ttJT的 f；DTI MRCpTI 請根據(jù)以上材料，回答下列問題：（1） CPTI基因是該基因工程中的 基因，“信號肽”序列及“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號”序列的基本組成單位是，A物質(zhì)的