2023-2024學(xué)年高二生物下學(xué)期期末復(fù)習(xí)必考題精準(zhǔn)練必考點(diǎn)03基因工程教師版新人教版選擇性必修3

必考點(diǎn)03基因工程題型一重組DNA技術(shù)的基本工具例題1.科學(xué)家們經(jīng)過(guò)多年的努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程。實(shí)施該工程的最終目的是()A．定向提取生物體的DNA分子B．定向地對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”C．在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造D．定向地改造生物的遺傳性狀【答案】D【解析】基因工程的內(nèi)容就是在生物體外，通過(guò)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)，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需的基因產(chǎn)物，也就是定向地改造了生物的遺傳性狀。例題2.下列說(shuō)法中不正確的有()①限制酶主要是從真核生物中分離純化出來(lái)的②DNA連接酶都是從原核生物中分離得到的③所有限制酶識(shí)別的核苷酸序列均由6個(gè)核苷酸組成④不同限制酶切割DNA的位點(diǎn)不同⑤有的質(zhì)粒是單鏈DNAA．①②④⑤ B．①②③⑤C．②③④⑤ D．①③④⑤【答案】B【解析】限制酶主要是從原核生物中分離純化出來(lái)的，①錯(cuò)誤；T4DNA連接酶來(lái)源于T4噬菌體(一種病毒)，②錯(cuò)誤；EcoRⅠ、SmaⅠ限制酶的識(shí)別序列均為6個(gè)核苷酸，也有少數(shù)限制酶的識(shí)別序列由4個(gè)、8個(gè)或其他數(shù)量的核苷酸組成，③錯(cuò)誤；所有的質(zhì)粒都是環(huán)狀雙鏈DNA分子，⑤錯(cuò)誤。例題3.關(guān)于下圖所示黏性末端的敘述，正確的是()A．①與③是由相同限制酶切割產(chǎn)生的B．DNA連接酶可催化①與③的連接C．經(jīng)酶切形成④需要脫去2分子水D．DNA連接酶與DNA聚合酶均能作用于上述黏性末端【答案】B【解析】①與③的黏性末端相同，但它們的堿基序列不同，應(yīng)不是相同的限制酶切割產(chǎn)生的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；酶切獲得④需要消耗2分子水，C項(xiàng)錯(cuò)誤。例題4.質(zhì)粒是基因工程中最常用的外源基因運(yùn)載工具。下列有關(guān)敘述正確的是()A．質(zhì)粒只分布于原核細(xì)胞中B．在所有的質(zhì)粒上總能找到一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)C．?dāng)y帶外源基因的重組質(zhì)粒只有整合到宿主細(xì)胞的DNA上才會(huì)隨后者的復(fù)制而復(fù)制D．質(zhì)粒上的抗性基因常作為標(biāo)記基因供重組DNA分子的篩選【答案】D【解析】質(zhì)粒不只分布于原核生物中，在真核生物——酵母菌細(xì)胞內(nèi)也有分布，A項(xiàng)錯(cuò)誤；并不是所有的質(zhì)粒都能找到限制酶的切割位點(diǎn)而成為合適的運(yùn)載外源基因的工具，B項(xiàng)錯(cuò)誤；重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞后，可以在細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制，也可以整合到受體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制，C項(xiàng)錯(cuò)誤?！窘忸}技巧提煉】1．限制性內(nèi)切核酸酶——“分子手術(shù)刀”：切割DNA的工具是限制性內(nèi)切核酸酶，又稱限制酶。限制酶切割的是雙鏈DNA分子每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵，大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由6個(gè)核苷酸組成，如EcoRⅠ、SmaⅠ限制酶等，DNA分子經(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．DNA連接酶——“分子縫合針”：DNA連接酶是一種能夠?qū)蓚€(gè)DNA片段連接起來(lái)的酶。一類是從大腸桿菌中分離得到的E.coliDNA連接酶，其只能將具有互補(bǔ)黏性末端的DNA片段連接起來(lái)，不能連接具有平末端的DNA片段；一類是從T4噬菌體中分離出來(lái)的T4DNA連接酶，其既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端，但連接平末端之間的效率相對(duì)較低。3．基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”：在基因工程中通常利用質(zhì)粒作為載體，除此之外，也可用噬菌體、動(dòng)植物病毒等。1．科學(xué)家把兔子血紅蛋白基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞中，在大腸桿菌細(xì)胞中合成了兔子的血紅蛋白。下列關(guān)于這一先進(jìn)技術(shù)的理論依據(jù)不正確的是()A．所有生物共用一套遺傳密碼B．基因能控制蛋白質(zhì)的合成C．兔子血紅蛋白基因與大腸桿菌的DNA都是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，都遵循相同的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則D．兔子與大腸桿菌有共同的原始祖先【答案】D【解析】題干表述的是目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并得以表達(dá)的過(guò)程，目的基因在不同生物細(xì)胞中能夠表達(dá)出相同的蛋白質(zhì)，說(shuō)明控制其合成的mRNA上的密碼子是共用的，相同的密碼子決定相同的氨基酸，A項(xiàng)正確；基因是通過(guò)轉(zhuǎn)錄獲得mRNA，進(jìn)而控制蛋白質(zhì)的合成，B項(xiàng)正確；基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，只要是雙鏈DNA都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，其組成原料都是四種脫氧核苷酸，C項(xiàng)正確；生物之間是否有共同的原始祖先與轉(zhuǎn)基因技術(shù)之間沒(méi)有必然關(guān)系，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.下列關(guān)于基因工程中的DNA連接酶的敘述不正確的是()A．DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)B．DNA連接酶能夠連接兩個(gè)DNA片段之間的磷酸二酯鍵C．基因工程中可以用DNA聚合酶替代DNA連接酶D．根據(jù)來(lái)源不同，DNA連接酶可分為E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶兩大類【答案】C【解析】DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，根據(jù)來(lái)源不同可分為E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶兩大類，DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段之間的磷酸二酯鍵，而DNA聚合酶連接的是DNA片段與游離的脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，因此在基因工程中不能用DNA聚合酶替代DNA連接酶，故選C。3.下列有關(guān)限制酶和DNA連接酶的敘述正確的是()A．用限制酶酶切獲得一個(gè)外源基因時(shí)得到兩個(gè)切口，有2個(gè)磷酸二酯鍵被斷開(kāi)B．限制酶識(shí)別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)的概率就越大C．序列—CATG↓—和—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端堿基數(shù)不同D．T4DNA連接酶和E.coliDNA連接酶都能催化平末端和黏性末端的連接【答案】B【解析】用限制酶酶切獲得一個(gè)外源基因時(shí)得到兩個(gè)切口，有4個(gè)磷酸二酯鍵被斷開(kāi)，A錯(cuò)誤；序列—CATG↓—和—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端堿基數(shù)相同，都是4個(gè)，C錯(cuò)誤；T4DNA連接酶和E.coliDNA連接酶都能催化黏性末端的連接，但只有T4DNA連接酶可以連接平末端，D錯(cuò)誤。4.某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過(guò)基因工程的方法，將基因a與載體結(jié)合后導(dǎo)入馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細(xì)胞中存在。下列有關(guān)這一過(guò)程的敘述不正確的是()A．獲取基因a的限制酶的作用部位是圖中的①B．連接基因a與載體的DNA連接酶的作用部位是圖中的②C．基因a進(jìn)入馬鈴薯細(xì)胞后，可隨馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞D．通過(guò)該技術(shù)人類實(shí)現(xiàn)了定向改造馬鈴薯的遺傳性狀【答案】B【解析】限制酶和DNA連接酶的作用部位都位于①，A正確、B錯(cuò)誤；載體具有在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制的能力，與目的基因結(jié)合后，目的基因也會(huì)在宿主細(xì)胞中一起復(fù)制，C正確；基因工程的目的就是定向改造生物的遺傳性狀，D正確。1.如圖為某種質(zhì)粒的簡(jiǎn)圖，小箭頭所指分別為限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位點(diǎn)，P為轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)部位。已知目的基因的兩端均有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位點(diǎn)，受體細(xì)胞為無(wú)任何抗藥性的原核細(xì)胞。下列敘述正確的是()A．將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒分別用EcoRⅠ酶切，在DNA連接酶作用下，由兩個(gè)DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有兩種B．DNA連接酶的作用是將酶切后得到的黏性末端連接起來(lái)，形成一個(gè)重組質(zhì)粒時(shí)形成兩個(gè)磷酸二酯鍵C．為了防止目的基因和質(zhì)粒自身環(huán)化，酶切時(shí)可選用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠD．能在含青霉素的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的受體細(xì)胞表明該目的基因已成功導(dǎo)入該細(xì)胞【答案】C【解析】如果將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒分別用EcoRⅠ酶切，那么酶切后二者的黏性末端相同，在DNA連接酶作用下，由兩個(gè)DNA片段連接形成的產(chǎn)物有三種，A錯(cuò)誤；DNA連接酶的作用是將酶切后的目的基因和質(zhì)粒的黏性末端連接起來(lái)形成重組質(zhì)粒，該過(guò)程形成4個(gè)磷酸二酯鍵，B錯(cuò)誤；為了防止目的基因和質(zhì)粒自身環(huán)化，酶切時(shí)可選用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ，這樣切割后得到的DNA片段兩側(cè)的黏性末端不同，C正確；由于受體細(xì)胞為無(wú)任何抗藥性的原核細(xì)胞，因此能在含青霉素的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，可能是受體細(xì)胞成功導(dǎo)入了目的基因，也可能是只導(dǎo)入了不含目的基因的載體，D錯(cuò)誤。2.以下是幾種不同限制性內(nèi)切核酸酶切割DNA分子后形成的部分片段?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)以上DNA片段是由__________________(A.1B．2C．3D．4)種限制性內(nèi)切核酸酶切割后產(chǎn)生的，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若要把相應(yīng)片段連接起來(lái)，應(yīng)用________(填“DNA聚合酶”或“DNA連接酶”)。(3)能連接的對(duì)應(yīng)片段是________，寫(xiě)出連接后形成的DNA分子________________?！敬鸢浮?1)D①④的黏性末端相同，其他3種片段的黏性末端都不相同(2)DNA連接酶(3)①④eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(…CTGCAG…,…GACGTC…))【解析】(1)一種限制性內(nèi)切核酸酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)進(jìn)行切割。題中①④的黏性末端相同，其他三種片段的末端都不相同，所以這些片段都是由4種限制性內(nèi)切核酸酶切割后產(chǎn)生的。3．根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問(wèn)題：(1)限制酶切割DNA分子后產(chǎn)生的DNA片段，其末端類型通常有________和________。(2)質(zhì)粒載體用限制酶X(識(shí)別的序列由6個(gè)核苷酸組成)切割后產(chǎn)生的片段如下：AATTC……GG……CTTAA該酶識(shí)別的序列為_(kāi)_________________，切割的部位是________________。(3)為使切割后的載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用限制酶X切割外，還可用限制酶Y切割，兩種酶共同的特點(diǎn)是______________________________。(4)按其來(lái)源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶，其中后者只能連接一種末端。(5)基因工程中除質(zhì)粒外，______________和________也可作為載體。【答案】(1)黏性末端平末端(2)eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(—GAATTC—,—CTTAAG—))G和A之間的磷酸二酯鍵(3)兩種限制酶切割后形成的黏性末端相同(4)T4E．coli(5)噬菌體動(dòng)植物病毒【解析】(2)將圖中片段兩端的黏性末端對(duì)接后可以看出限制酶X識(shí)別的序列為6個(gè)核苷酸組成的—GAATTC—，互補(bǔ)鏈?zhǔn)恰狢TTAAG—，切割的位點(diǎn)為G和A之間的磷酸二酯鍵。(3)質(zhì)粒載體可以用限制酶X切割，也可以用另一種限制酶Y切割，說(shuō)明該酶與限制酶X切割產(chǎn)生的黏性末端相同。(4)基因工程使用的DNA連接酶，按來(lái)源可分為E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶，其中只能連接黏性末端的是E.coliDNA連接酶。4．基因工程所用的質(zhì)粒載體主要是以天然細(xì)菌質(zhì)粒的各種元件為基礎(chǔ)重新組建的人工質(zhì)粒，pBR322質(zhì)粒是較早構(gòu)建的質(zhì)粒載體，其主要結(jié)構(gòu)如圖一所示。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)構(gòu)建人工質(zhì)粒時(shí)要有抗性基因，以便于_______________________________________________________________________________________________________________。(2)pBR322分子中有單個(gè)EcoRⅠ限制酶作用位點(diǎn)，EcoRⅠ只能識(shí)別序列－GAATTC－，并且只能在G和A之間切割。若在某目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)EcoRⅠ的切點(diǎn)，請(qǐng)畫(huà)出目的基因兩側(cè)被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端。(3)pBR322分子中另有單個(gè)的BamHⅠ限制酶作用位點(diǎn)，現(xiàn)將經(jīng)BamHⅠ處理后的質(zhì)粒與用另一種限制酶BglⅡ處理得到的目的基因，通過(guò)DNA連接酶作用恢復(fù)____________鍵，成功獲得了重組質(zhì)粒，說(shuō)明________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)為了檢測(cè)上述重組質(zhì)粒是否導(dǎo)入原本無(wú)Ampr和Tetr的大腸桿菌，將大腸桿菌在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如圖二的菌落。再將滅菌絨布按到培養(yǎng)基上，使絨布面沾上菌落，然后將絨布按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如圖三的結(jié)果(空圈表示與圖二對(duì)照無(wú)菌落的位置)。與圖三空圈相對(duì)應(yīng)的圖二中的菌落表現(xiàn)為_(kāi)_______________________，圖三結(jié)果顯示，多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是_________________________________________________。【答案】(1)重組DNA分子的篩選(2)如圖所示目的基因－GAATTC－……－GAATTC－－CTTAAG－……－CTTAAG－(3)磷酸二酯兩種限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的黏性末端相同(4)能抗氨芐青霉素，但不能抗四環(huán)素既能抗氨芐青霉素，又能抗四環(huán)素的pBR322質(zhì)?！窘馕觥?1)質(zhì)粒作為基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體的條件之一是要有抗性基因，以便于重組DNA分子的篩選。(2)同一種限制酶切割DNA分子產(chǎn)生的黏性末端相同，圖見(jiàn)答案。(3)DNA連接酶催化兩個(gè)DNA片段形成磷酸二酯鍵；而通過(guò)DNA連接酶作用能將兩個(gè)DNA分子片段連接，表明經(jīng)兩種限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的DNA片段，其黏性末端相同。(4)由題意知：由于圖三空圈相對(duì)應(yīng)的大腸桿菌能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，而不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，故可推知與圖三空圈相對(duì)應(yīng)的圖二中的菌落能抗氨芐青霉素，但不能抗四環(huán)素。由圖二、圖三結(jié)果顯示，多數(shù)大腸桿菌都能抗氨芐青霉素和四環(huán)素，而經(jīng)限制酶BamHⅠ作用后，標(biāo)記基因Tetr被破壞，故導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌不能抗四環(huán)素，圖三結(jié)果顯示，多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是既能抗氨芐青霉素，又能抗四環(huán)素的pBR322質(zhì)粒，而不是重組質(zhì)粒(重組質(zhì)粒的四環(huán)素抗性基因被切斷)。題型二基因工程的基本操作程序例題1.下列關(guān)于PCR技術(shù)的敘述，正確的是()A．PCR技術(shù)建立在對(duì)擴(kuò)增的目的基因序列完全已知的基礎(chǔ)上B．該技術(shù)需要解旋酶和耐高溫的DNA聚合酶C．該技術(shù)需要一對(duì)特異性的引物，要求一對(duì)引物的序列是互補(bǔ)的D．該技術(shù)應(yīng)用體內(nèi)DNA半保留復(fù)制原理，也需要模板、原料、能量、酶等條件【答案】D【解析】PCR技術(shù)擴(kuò)增的目的基因序列不一定是已知的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該技術(shù)是通過(guò)高溫來(lái)使DNA解旋的，不需要解旋酶，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該技術(shù)需要的一對(duì)引物，分別能與模板DNA的兩條鏈的末端進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)，其序列不是互補(bǔ)的，C項(xiàng)錯(cuò)誤。例題2.下列哪項(xiàng)不是基因表達(dá)載體的組成部分()A．啟動(dòng)子 B．終止密碼子C．標(biāo)記基因 D．目的基因【答案】B【解析】基因表達(dá)載體的組成為目的基因＋啟動(dòng)子＋終止子＋標(biāo)記基因等。終止子位于基因的下游，是一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段，可使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止；終止密碼子是mRNA上3個(gè)相鄰的堿基，使翻譯過(guò)程在相應(yīng)的地方停止。例題3.某實(shí)驗(yàn)小組將人生長(zhǎng)激素基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞制備工程菌，下列相關(guān)敘述正確的是()A．人生長(zhǎng)激素基因可以通過(guò)從下丘腦細(xì)胞獲得的mRNA為模板經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得B．將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)氪竽c桿菌常采用Ca2＋處理細(xì)胞C．在生長(zhǎng)激素基因的上游插入終止子的目的是保證目的基因成功轉(zhuǎn)錄D．利用工程菌制備的和人體細(xì)胞合成的生長(zhǎng)激素具有相同的空間結(jié)構(gòu)【答案】B【解析】生長(zhǎng)激素基因在垂體細(xì)胞中表達(dá)，在下丘腦細(xì)胞不表達(dá)，因此下丘腦細(xì)胞沒(méi)有生長(zhǎng)激素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA，A錯(cuò)誤；在生長(zhǎng)激素基因的上游插入啟動(dòng)子的目的是保證目的基因成功轉(zhuǎn)錄，C錯(cuò)誤；人體細(xì)胞合成的生長(zhǎng)激素要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體中進(jìn)行加工，大腸桿菌沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體，因此利用工程菌制備的生長(zhǎng)激素和人體細(xì)胞合成的生長(zhǎng)激素的空間結(jié)構(gòu)不同，D錯(cuò)誤。例題4.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(guò)鑒定與檢測(cè)才能知道。下列屬于目的基因檢測(cè)與鑒定的是()①檢測(cè)受體細(xì)胞中是否有目的基因②檢測(cè)受體細(xì)胞中是否有致病基因③檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA④檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④【答案】C【解析】基因工程中不需要檢測(cè)受體細(xì)胞中是否有致病基因，②錯(cuò)誤。例題5.下列有關(guān)基因工程的敘述，正確的是()A．目的基因可來(lái)自動(dòng)物、植物或微生物，受體細(xì)胞只可來(lái)自動(dòng)物、植物B．所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸序列C．選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)菌繁殖快D．只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功地實(shí)現(xiàn)表達(dá)【答案】C【解析】目的基因和受體細(xì)胞均可來(lái)自動(dòng)物、植物或微生物，A錯(cuò)誤；限制酶能夠識(shí)別某種特定的核苷酸序列，并在特定位點(diǎn)切割磷酸二酯鍵，但不是所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸序列，B錯(cuò)誤；細(xì)菌作為受體細(xì)胞原因有多個(gè)，如細(xì)胞體積小、繁殖周期短、遺傳物質(zhì)少等，C正確；目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞中，由于操作失誤和不可預(yù)測(cè)的干擾等，并不是所有受體細(xì)胞都能按照預(yù)先設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行重組和表達(dá)，真正能有效表達(dá)的只是一小部分，D錯(cuò)誤?！窘忸}技巧提煉】一、目的基因的篩選與獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建目的基因的篩選與獲取eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(從相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中篩選,利用PCR獲取和擴(kuò)增目的基因))基因表達(dá)載體的構(gòu)建eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(目的基因,標(biāo)記基因,啟動(dòng)子,終止子,復(fù)制原點(diǎn)))1．在基因工程的設(shè)計(jì)和操作中，用于改變受體細(xì)胞性狀或獲得預(yù)期表達(dá)產(chǎn)物等的基因就是目的基因。它主要是指編碼蛋白質(zhì)的基因。2．PCR是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的縮寫(xiě)，該技術(shù)的原理是DNA半保留復(fù)制。3．PCR反應(yīng)進(jìn)行的條件有緩沖溶液、DNA模板、引物、4種脫氧核苷酸、耐高溫的DNA聚合酶、溫度條件等。4．PCR擴(kuò)增的過(guò)程：變性—復(fù)性—延伸。5．基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心工作，基因表達(dá)載體由啟動(dòng)子、目的基因、標(biāo)記基因、終止子等構(gòu)成。二、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞和目的基因的檢測(cè)與鑒定1.PCR又稱聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，現(xiàn)在已成為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一種常規(guī)手段，它可以在體外很短的時(shí)間內(nèi)將DNA大量擴(kuò)增。你認(rèn)為下列符合在體外進(jìn)行PCR反應(yīng)條件的一組是()①穩(wěn)定的緩沖溶液環(huán)境②DNA模板③引物④4種脫氧核苷酸⑤耐高溫的DNA聚合酶⑥解旋酶⑦限制性內(nèi)切核酸酶⑧溫控設(shè)備A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑤⑥⑦⑧C．③④⑤⑥⑧ D．①②③④⑤⑧【答案】D【解析】PCR反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是模擬體內(nèi)DNA復(fù)制，因此需要穩(wěn)定的緩沖溶液環(huán)境，①正確；PCR反應(yīng)需要DNA模板，②正確；PCR反應(yīng)需要一對(duì)引物，③正確；PCR反應(yīng)需要以4種脫氧核苷酸為原料，④正確；PCR反應(yīng)需要耐高溫的DNA聚合酶催化延伸過(guò)程，⑤正確；PCR反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)高溫使DNA變性解鏈，不需要解旋酶，⑥錯(cuò)誤；PCR反應(yīng)不需要限制性內(nèi)切核酸酶，⑦錯(cuò)誤；PCR反應(yīng)過(guò)程中需要控制的關(guān)鍵因素是溫度，因此需要溫控設(shè)備，⑧正確。2.在基因工程的操作過(guò)程中，獲得重組質(zhì)粒不需要()①DNA連接酶②限制性內(nèi)切核酸酶③RNA聚合酶④具有標(biāo)記基因的質(zhì)粒⑤目的基因⑥四種脫氧核苷酸A．③⑥B．②④C．①⑤D．①②④【答案】A【解析】構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，首先要用限制性內(nèi)切核酸酶切割含有目的基因的DNA片段和質(zhì)粒，其次需要用DNA連接酶將目的基因與質(zhì)粒連接；RNA聚合酶催化轉(zhuǎn)錄過(guò)程，獲得重組質(zhì)粒時(shí)不需要RNA聚合酶；獲得重組質(zhì)粒時(shí)，需要具有標(biāo)記基因的質(zhì)粒作為載體；重組質(zhì)粒是由目的基因與質(zhì)粒形成的；四種脫氧核苷酸是合成DNA的原料，獲得重組質(zhì)粒不需要四種脫氧核苷酸。3.抗菌肽對(duì)治療癌癥有一定作用，如圖表示抗菌肽的合成過(guò)程。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是()eq\x(克隆目的基因)→eq\x(導(dǎo)入畢赤酵母菌)→eq\x(篩選菌種)→eq\x(甲醇誘導(dǎo)抗菌肽表達(dá))→eq\x(分離純化)→eq\x(功能研究)A．用PCR技術(shù)克隆目的基因不需要DNA解旋酶B．基因表達(dá)載體包含起始密碼子和終止密碼子C．用顯微注射法導(dǎo)入基因表達(dá)載體D．篩選菌種時(shí)用基因探針檢測(cè)相關(guān)蛋白質(zhì)【答案】A【解析】PCR技術(shù)中采用高溫變性使DNA解旋，因此用PCR技術(shù)克隆目的基因不需要DNA解旋酶，A正確；基因表達(dá)載體包含啟動(dòng)子和終止子，而起始密碼子和終止密碼子在mRNA上，B錯(cuò)誤；將基因表達(dá)載體導(dǎo)入酵母菌細(xì)胞時(shí)應(yīng)用Ca2＋處理法，C錯(cuò)誤；篩選菌種時(shí)可用基因探針檢測(cè)相關(guān)基因或mRNA，不能用基因探針檢測(cè)蛋白質(zhì)，D錯(cuò)誤。4.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(shuō)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(chóng)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【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(cè)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(shuō)明完成了目的基因的導(dǎo)入，B項(xiàng)只能說(shuō)明完成了目的基因的導(dǎo)入和目的基因的轉(zhuǎn)錄過(guò)程。5.中美科學(xué)家通過(guò)改變一種名為NR2B的基因研制出了轉(zhuǎn)基因超級(jí)小鼠Hobbie－J，Hobbie－J比普通老鼠更加聰明，大腦運(yùn)轉(zhuǎn)更加迅速，它能夠輕松完成迷宮任務(wù)。下列關(guān)于Hobbie－J產(chǎn)生過(guò)程的描述，錯(cuò)誤的是()A．NR2B基因可通過(guò)PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增B．改變后的NR2B基因作為目的基因，可直接注入小鼠受精卵內(nèi)C．通常采用顯微注射技術(shù)將改變后的NR2B基因重組質(zhì)粒導(dǎo)入小鼠受精卵內(nèi)D．可采用PCR等技術(shù)檢測(cè)改變后的NR2B基因是否導(dǎo)入小鼠體內(nèi)【答案】B【解析】改變后的NR2B基因作為目的基因，需要與載體結(jié)合后才可導(dǎo)入小鼠受精卵內(nèi)，B錯(cuò)誤。1.某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用BamHⅠ酶切后，與用BamHⅠ酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌，結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。回答下列問(wèn)題：(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有____________________________(答出兩點(diǎn)即可)，而作為基因表達(dá)載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動(dòng)子和終止子等。(2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是__________________；并且_______________和__________________的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是_______________________。在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌的單菌落，還需使用含有____________________的固體培養(yǎng)基。(3)基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA復(fù)制所需的原料來(lái)自________________________。【答案】(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長(zhǎng)含有質(zhì)粒載體含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或含有重組質(zhì)粒)二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長(zhǎng)四環(huán)素(3)受體細(xì)胞【解析】(1)作為載體必須具備如下特點(diǎn)：①能自我復(fù)制，從而在受體細(xì)胞中穩(wěn)定保存；②含標(biāo)記基因，以便重組DNA的篩選；③具一至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA片段插入其中。(2)在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，只有具有Ampr的大腸桿菌才能夠生長(zhǎng)。而Ampr位于質(zhì)粒上，故未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌細(xì)胞中無(wú)Ampr，故不能在此培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，而僅含有質(zhì)粒載體的和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌均具有Ampr，因而能在培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，目的基因的插入破壞了質(zhì)粒載體的Tetr，故含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌不能在含有四環(huán)素的平板上生長(zhǎng)，從而與僅含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌得以區(qū)分。(3)噬菌體是病毒，無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，無(wú)法自主合成DNA，需借助宿主細(xì)胞完成DNA復(fù)制。2．肆虐全球的新型冠狀病毒(COVID－19)為有包膜病毒，基因組為單股正鏈RNA?；谄涮禺愋缘幕蚪M序列，科研工作者研制的新型冠狀病毒核酸檢測(cè)試劑盒(RT－PCR熒光探針?lè)?為新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控提供了快速、精準(zhǔn)的檢測(cè)方案。RT－PCR熒光探針?lè)ㄍㄟ^(guò)熒光標(biāo)記的特異性探針，對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行標(biāo)記跟蹤，實(shí)時(shí)在線監(jiān)控反應(yīng)過(guò)程，通過(guò)儀器和相應(yīng)的軟件分析結(jié)果，對(duì)待測(cè)樣品通過(guò)檢測(cè)熒光信號(hào)的累積(以Ct值表示)來(lái)確定樣本中是否有病毒核酸，其具體操作過(guò)程如下圖。請(qǐng)回答下列相關(guān)問(wèn)題：(1)新型冠狀病毒(COVID－19)的相關(guān)蛋白能在宿主細(xì)胞中正常表達(dá)的理論基礎(chǔ)是________________________________。(2)該反應(yīng)體系中，過(guò)程①需要用到__________酶。(3)過(guò)程③使反應(yīng)體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件是______________，其作用是破壞了DNA雙鏈分子中的________，引物A、B的作用是______________________________。(4)采集新冠肺炎疑似患者的咽部細(xì)胞樣本提取核酸進(jìn)行上述RT－PCR過(guò)程，每一個(gè)擴(kuò)增出來(lái)的DNA序列，都可與預(yù)先加入的一段熒光標(biāo)記探針結(jié)合，產(chǎn)生熒光信號(hào)，擴(kuò)增出來(lái)的目的基因越多，觀察到的Ct值就越________。【答案】(1)生物的遺傳物質(zhì)都是核酸，具有相似的組成成分和結(jié)構(gòu)；遺傳信息的傳遞都遵循中心法則(都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則)，所有生物共用一套密碼子(2)逆轉(zhuǎn)錄(3)加熱至90℃以上氫鍵定位目的基因的位置，與模板鏈結(jié)合并為子鏈的延伸提供起點(diǎn)(4)大【解析】在基因工程的設(shè)計(jì)和操作中，用于改變受體細(xì)胞性狀或獲得預(yù)期表達(dá)產(chǎn)物等的基因。主要指編碼蛋白質(zhì)的基因，如與生物抗逆性、優(yōu)良品質(zhì)、生產(chǎn)藥物、毒物降解和工業(yè)用酶等相關(guān)的基因。(1)篩選合適的目的基因：從相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中進(jìn)行篩選。(2)利用PCR獲取和擴(kuò)增目的基因①PCR的含義：PCR是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的縮寫(xiě)，它是一項(xiàng)根據(jù)DNA半保留復(fù)制的原理，在生物體外提供參與DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件，對(duì)目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)。②目的：快速擴(kuò)增目的基因。③原理：DNA半保留復(fù)制。④基本條件：DNA模板、4種脫氧核苷酸、2種引物、耐高溫的DNA聚合酶、緩沖液。⑤過(guò)程a．變性：當(dāng)溫度上升到90℃以上時(shí)，雙鏈DNA解聚為單鏈。b．復(fù)性：溫度下降至50℃左右時(shí)，兩種引物通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)與兩條單鏈DNA結(jié)合。c．延伸：溫度升至72℃左右時(shí)，溶液中的4種脫氧核苷酸在耐高溫的DNA聚合酶的作用下，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成新的DNA鏈。⑥結(jié)果：每一次循環(huán)后，目的基因的量可以增加一倍，即成指數(shù)形式擴(kuò)增(約為2n，n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù))。⑦鑒定：采用瓊脂糖凝膠電泳鑒定PCR產(chǎn)物。⑧儀器：PCR擴(kuò)增儀。(3)在獲得轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的過(guò)程中，還可以通過(guò)構(gòu)建基因文庫(kù)來(lái)獲取目的基因。3．如圖是利用PCR技術(shù)和電泳技術(shù)進(jìn)行的某一次親子鑒定結(jié)果圖譜，請(qǐng)根據(jù)圖譜和所學(xué)知識(shí)回答下列問(wèn)題：(1)PCR技術(shù)能把某一DNA分子片段進(jìn)行擴(kuò)增。它是利用了DNA的________原理，通過(guò)控制________來(lái)控制DNA________與結(jié)合。(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA的過(guò)程中還需要________酶的作用，但它必須在相應(yīng)的________的作用下才能完成對(duì)DNA的復(fù)制。假設(shè)有一段DNA序列為：5′—GTTAACCTTAG—3′3′—CAATTGGAATC—5′所用引物Ⅰ為5′—GTTA—OH，則引物Ⅱ?yàn)開(kāi)__________________________________。(3)圖①是含有21個(gè)氨基酸的多肽水解得到的氨基酸混合物電泳的結(jié)果，故可推知該多肽由________種氨基酸構(gòu)成。(4)圖②為某小孩和其母親，以及待測(cè)定的四位男性的DNA，分別由酶處理后，生成若干DNA片段，并進(jìn)行擴(kuò)增，然后進(jìn)行電泳所得到的一組DNA指紋圖譜，請(qǐng)分析：F1～F4中，你認(rèn)為_(kāi)_______是該小孩真正生物學(xué)意義上的父親。為什么？______________________________________________________________________________________________________【答案】(1)熱變性溫度解旋(2)耐高溫的DNA聚合引物5′—CTAA—OH(3)6(4)F2因?yàn)镃和F2兩者之間的DNA指紋圖譜有相同的區(qū)段【解析】PCR技術(shù)是在體外模擬體內(nèi)DNA復(fù)制過(guò)程，利用DNA的熱變性原理，替代原有的解旋酶的作用，且所用DNA聚合酶為耐高溫的DNA聚合酶，但是復(fù)制過(guò)程要提供現(xiàn)成的引物，引物序列和目的基因兩端的堿基互補(bǔ)配對(duì)。氨基酸混合物進(jìn)行電泳時(shí)，因?yàn)橄嗤陌被嵯鄬?duì)分子質(zhì)量和所帶電荷數(shù)相同，所以在電泳時(shí)只出現(xiàn)1個(gè)條帶，圖①所示圖譜出現(xiàn)6個(gè)條帶，所以該多肽由6種氨基酸組成。從遺傳角度分析，兒子的DNA一半來(lái)自父方，一半來(lái)自母方，仔細(xì)觀察圖②不難發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)1～F4中F1、F3、F4不可能是孩子的父親，C和F2兩者之間的DNA指紋圖譜有相同的區(qū)段，所以F2最可能是其生物學(xué)意義上的父親。4．某生物興趣小組以蘋果為材料開(kāi)展細(xì)胞中DNA含量測(cè)定研究，主要實(shí)驗(yàn)流程如圖，其中SDS(十二烷基硫酸鈉)具有破壞細(xì)胞膜和核膜、使蛋白質(zhì)變性等作用，苯酚和氯仿不溶或微溶于水，它們的密度均大于水。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：(1)步驟①中蘋果組織研磨前先經(jīng)液氮冷凍處理的主要優(yōu)點(diǎn)是_________________________。在常溫條件下，也可向切碎的組織材料中加入一定量的________________，再進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬脱心ァ?2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程可推知，步驟③、④所依據(jù)的原理是________________________________。(3)步驟⑤加入2～3倍體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精的目的是______________________________________________________________________________。(4)下面是某同學(xué)設(shè)計(jì)的DNA鑒定實(shí)驗(yàn)的主要步驟：①取1支20mL試管，向其中先后加入2mol·L－1的NaCl溶液5mL和少量絮狀DNA沉淀，用玻璃棒攪拌使其溶解。②向試管中加入4mL二苯胺試劑，混勻后將試管置于50～60℃水浴中加熱5min，待試管冷卻后，觀察溶液是否變藍(lán)。請(qǐng)指出上面實(shí)驗(yàn)步驟中的兩個(gè)錯(cuò)誤：________________、________________。(5)該興趣小組成員還以同種蘋果的不同組織器官為材料，測(cè)定不同組織細(xì)胞中DNA的含量，結(jié)果如表所示(表中數(shù)值為每克生物材料干重中DNA含量)：組織器官韌皮部形成層冬芽秋梢嫩葉成熟葉片含量(μg·g－1)80.00150.00160.00120.0070.00試從細(xì)胞分裂的角度，解釋不同生物材料中DNA含量差異明顯的原因：_____________________________________________________________________?！敬鸢浮?1)充分破碎植物細(xì)胞研磨液(2)DNA不溶于苯酚、氯仿，而蛋白質(zhì)等雜質(zhì)能溶于苯酚、氯仿(3)使DNA析出，同時(shí)除去部分蛋白質(zhì)等雜質(zhì)(提取雜質(zhì)較少的DNA)(4)50～60℃水浴應(yīng)為沸水浴缺少對(duì)照組(5)形成層、冬芽、秋梢嫩葉等部位的細(xì)胞分裂旺盛，DNA復(fù)制使得細(xì)胞中DNA含量較高【解析】(2)由苯酚和氯仿不溶或微溶于水，它們的密度均大于水，且DNA能夠溶于水，離心后獲得的是上清液(其中含有DNA)，由此可推知，步驟③、④所依據(jù)的原理是DNA不溶于苯酚、氯仿，而蛋白質(zhì)等雜質(zhì)能溶于苯酚、氯仿。(3)DNA不溶于酒精溶液，但細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)能溶于酒精。步驟⑤加入2～3倍體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精能夠使DNA析出，同時(shí)除去部分蛋白質(zhì)等雜質(zhì)(提取雜質(zhì)較少的DNA)。(5)分析表格可知，形成層、冬芽、秋梢嫩葉的DNA含量較高，而韌皮部、成熟葉片的DNA含量較低，從細(xì)胞分裂的角度來(lái)看，形成層、冬芽、秋梢嫩葉等部位的細(xì)胞分裂旺盛，DNA復(fù)制使得細(xì)胞中DNA含量較高。題型三基因工程的應(yīng)用例題1.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【答案】C【解析】要讓動(dòng)物蛋白在植物體內(nèi)表達(dá)，必須將控制動(dòng)物蛋白合成的相關(guān)基因?qū)胫参锛?xì)胞中并讓其表達(dá)，因此需要通過(guò)基因工程技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。例題2..運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法，將抗菜青蟲(chóng)的Bt基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)質(zhì)油菜中，培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)的油菜品種，這一品種在生長(zhǎng)過(guò)程中能產(chǎn)生特異的殺蟲(chóng)蛋白，對(duì)菜青蟲(chóng)有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲(chóng)對(duì)油菜的危害，提高油菜產(chǎn)量，減少農(nóng)藥作用，保持生態(tài)環(huán)境。根據(jù)以上信息，下列敘述正確的是（）A.Bt基因的化學(xué)成分是蛋白質(zhì)B.Bt基因中有菜青蟲(chóng)的遺傳物質(zhì)C.轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)油菜能產(chǎn)生殺蟲(chóng)蛋白是Bt基因在其體內(nèi)得以表達(dá)的結(jié)果D.轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)油菜產(chǎn)生的殺蟲(chóng)蛋白是無(wú)機(jī)物【答案】C【解析】Bt基因的化學(xué)成分是DNA，而不是蛋白質(zhì);Bt基因來(lái)自蘇云金芽孢桿菌，不具有菜青蟲(chóng)的遺傳物質(zhì);轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)油菜產(chǎn)生的殺蟲(chóng)蛋白是有機(jī)物。例題3.治療白化病、苯丙酮尿癥等人類遺傳病的根本途徑是（）A.口服化學(xué)藥物B.注射化學(xué)藥物C.采取基因治療法D.利用輻射或藥物誘發(fā)使致病基因突變【答案】C【解析】遺傳病是受基因控制的，要想徹底根治，只有通過(guò)基因工程技術(shù)，將正常的基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的，這就是基因治療。雖然用輻射或藥物誘發(fā)致病基因突變，可以改變?cè)械漠惓；颍谝话闱闆r下，突變大多是有害的，很可能引起另一種疾病，A、B項(xiàng)所提到的方法不能根治。例題4.下列關(guān)于基因工程成果的概述，不正確的是（）A.在醫(yī)藥衛(wèi)生方面，主要用于診斷治療疾病B.在農(nóng)業(yè)上主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗的活性的農(nóng)作物C.在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上培育出了品質(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物D.在環(huán)境保護(hù)方面主要用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和對(duì)污染環(huán)境的凈化【答案】A【解析】基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用，主要是用于生產(chǎn)藥物，基因治療現(xiàn)在處于臨床試驗(yàn)階段?！窘忸}技巧提煉】1．乳腺生物反應(yīng)器的構(gòu)建過(guò)程是將藥用蛋白基因和乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起，通過(guò)顯微注射的方法導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中；由這個(gè)受精卵發(fā)育成的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物通過(guò)分泌乳汁來(lái)生產(chǎn)所需要的藥物。2．利用基因工程解決移植器官短缺問(wèn)題并可避免免疫排斥。3．利用基因工程菌除了可以生產(chǎn)藥物，還能生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等。1．基因工程產(chǎn)物可能存在著一些安全性問(wèn)題，但不必?fù)?dān)心的是（）A.四倍體轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)與正常鯉魚(yú)的雜交，導(dǎo)致自然種群被淘汰B.載體的標(biāo)記基因(如抗生素抗性基因)可能指導(dǎo)合成有利于抗性進(jìn)化的產(chǎn)物C.目的基因(如殺蟲(chóng)基因)本身編碼的產(chǎn)物可能會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒性D.目的基因通過(guò)花粉的散布轉(zhuǎn)移到其他植物體內(nèi)，從而可能打破生態(tài)平衡【答案】A【解析】四倍體轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)與正常鯉魚(yú)雜交，后代個(gè)體的體細(xì)胞中含三個(gè)染色體組，在減數(shù)分裂過(guò)程中聯(lián)會(huì)發(fā)生素亂，因此不能產(chǎn)生后代，不會(huì)導(dǎo)致自然種群被淘汰;標(biāo)記基因和目的基因可能含有抗性基因和毒性基因，均存在一定的安全性問(wèn)題;基因散布到其他植物體內(nèi)，也有可能改變其特性導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的平衡遭到破壞。2.腺苷酸脫氨酶(ADA)基因缺陷癥是一種免疫缺陷病，對(duì)患者采用基因治療的方法是:取出患者的淋巴細(xì)胞，進(jìn)行體外培養(yǎng)時(shí)轉(zhuǎn)入正常ADA基因，再將這些淋巴細(xì)胞注射入患者體內(nèi)，使其免疫功能增強(qiáng)，能正常生活。下列有關(guān)敘述中，不正確的是（）A.正常ADA基因替換了患者的缺陷基因B.正常ADA基因通過(guò)控制ADA的合成來(lái)影響免疫功能C.淋巴細(xì)胞需在體外擴(kuò)增后再注射入患者體內(nèi)D.腺苷酸脫氨酶(ADA)基因缺陷癥屬于先天性免疫缺陷病【答案】A【解析】基因治療是將正常的基因?qū)氲接谢蛉毕莸募?xì)胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA來(lái)影響免疫功能;為獲得大量含ADA正?；虻牧馨图?xì)胞，需在體外擴(kuò)增后再注入患者體內(nèi);腺苷酸脫氨酶(ADA)基因缺陷癥屬于先天性免疫缺陷病。3.科學(xué)家已能運(yùn)用基因工程技術(shù)，讓羊的乳腺合成并分泌人體的某些抗體，以下敘述不正確的是()A.該技術(shù)可導(dǎo)致定向變異B.表達(dá)載體中需要加入乳腺蛋白基因的特異性啟動(dòng)子C.目的基因是抗原合成基因D.受精卵是理想的受體細(xì)胞【答案】C【解析】由題意分析可知該技術(shù)為基因工程技術(shù)，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，可以定向改變生物性狀，故A項(xiàng)正確;運(yùn)用基因工程技術(shù)，讓羊的乳腺生產(chǎn)抗體，則表達(dá)載體中目的基因上游要加入羊乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子，故B項(xiàng)正確;目的基因是人體內(nèi)控制某些抗體合成的基因，故C項(xiàng)錯(cuò)誤;受精卵常作為動(dòng)物基因工程的受體細(xì)胞，故D項(xiàng)正確。4.下列關(guān)于培育轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的敘述，正確的是()A.DNA連接酶能把Bt抗蟲(chóng)蛋白基因與噬菌體相連接B.Bt抗蟲(chóng)蛋白基因可借助花粉管通道進(jìn)入受體細(xì)胞C.Bt抗蟲(chóng)蛋白對(duì)害蟲(chóng)和人都有不同程度的毒害作用D.需制備好相應(yīng)抗原來(lái)檢測(cè)Bt抗蟲(chóng)蛋白【答案】B【解析】培育轉(zhuǎn)基因植物常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，可用DNA連接酶將編碼Bt抗蟲(chóng)蛋白的基因與農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒相連接，構(gòu)建基因表達(dá)載體，A項(xiàng)錯(cuò)誤;在植物細(xì)胞基因工程中，可利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，也可以利用花粉管通道法將目的基因?qū)胧芫阎校珺項(xiàng)正確;Bt抗蟲(chóng)蛋白對(duì)哺乳動(dòng)物無(wú)毒害作用，C項(xiàng)錯(cuò)誤;要檢測(cè)目的基因是否成功翻譯，可用抗原—抗體雜交技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，目的基因翻譯的蛋白質(zhì)作為抗原，故需制備好相應(yīng)抗體來(lái)檢測(cè)Bt抗蟲(chóng)蛋白，D項(xiàng)錯(cuò)誤。1.據(jù)報(bào)道，我國(guó)海水稻試種成功，并獲得喜人的收成。如果能夠在更多的鹽堿地里種植海水稻，將會(huì)養(yǎng)活更多的人。回答下列問(wèn)題。(1)人們可以利用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因海水稻，將耐鹽基因?qū)敫弋a(chǎn)水稻細(xì)胞內(nèi)培育耐鹽水稻。將耐鹽基因?qū)胨炯?xì)胞之前必須先構(gòu)建，要大量獲得耐鹽基因可采用技術(shù)擴(kuò)增該基因。

(2)將目的基因(耐鹽基因)導(dǎo)入水稻細(xì)胞常用的方法是;檢測(cè)耐鹽基因是否在水稻細(xì)胞內(nèi)表達(dá)相應(yīng)蛋白質(zhì)，通常采用技術(shù);要進(jìn)一步鑒定水稻植株是否具有耐鹽特性，可采用的方法是。

(3)據(jù)了解，海水稻的產(chǎn)量還比較低。目前，以袁隆平院士為首的科研團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行高產(chǎn)攻關(guān)，利用雜種優(yōu)勢(shì)提高產(chǎn)量。雜交育種和基因工程依據(jù)的遺傳學(xué)原理都是，但二者的操作水平不同，基因工程技術(shù)相對(duì)于雜交育種的突出優(yōu)點(diǎn)是。

【答案】(1)基因表達(dá)載體PCR(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法抗原—抗體雜交將該轉(zhuǎn)基因水稻種植在用海水灌溉的土壤中，觀察其生長(zhǎng)狀況(3)基因重組能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙，可按照人們的意愿定向改變生物性狀【解析】(1)為了使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并發(fā)揮作用，將耐鹽基因?qū)胨炯?xì)胞之前必須先構(gòu)建基因表達(dá)載體;PCR技術(shù)是基因體外擴(kuò)增的有效途徑。(2)將目的基因(耐鹽基因)導(dǎo)入植物細(xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法;檢測(cè)目的基因是否在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)相應(yīng)蛋白質(zhì)，通常采用抗原—抗體雜交技術(shù);要進(jìn)一步鑒定水稻植株是否具有耐鹽特性，可將水稻種在海水灌溉的土壤中或鹽堿地中，觀察其生長(zhǎng)狀況。(3)雜交育種和基因工程育種依據(jù)的遺傳學(xué)原理都是基因重組;雜交育種的局限性是不能跨越種的障礙，對(duì)性狀的改造也是在原有性狀之上重新組合?；蚬こ碳夹g(shù)相對(duì)于雜交育種的突出優(yōu)點(diǎn)是能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙，可按照人們的意愿定向改變生物性狀。2.科學(xué)家嘗試使用Cre/LoxP位點(diǎn)特異性重組系統(tǒng)，在確定目的基因?qū)氤晒?，刪除轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞內(nèi)的抗除草劑基因。其技術(shù)過(guò)程如圖1所示(圖中的代表基因前的啟動(dòng)子)，據(jù)圖回答下列問(wèn)題。圖1(1)LoxP是一種僅由34個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成的小型DNA片段，由兩個(gè)含13個(gè)堿基對(duì)的反向重復(fù)序列和中間間隔的8個(gè)堿基對(duì)序列共同組成，自身不會(huì)表達(dá)，插入質(zhì)粒后也不影響原有基因的表達(dá)，其堿基序列如圖2所示。圖2Cre酶能特異性地識(shí)別此序列并在箭頭處切開(kāi)LoxP，其功能類似于基因工程中的酶。

(2)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入植物細(xì)胞最常用的方法是。作為標(biāo)記基因，抗除草劑基因可用于檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入成功的原因是。

(3)確定目的基因?qū)氤晒?，抗除草劑基因就沒(méi)有用了。經(jīng)Cre酶處理后，質(zhì)粒中的兩個(gè)LoxP序列分別被切開(kāi)后，可得到圖1中右側(cè)的這兩個(gè)DNA分子。由于，因此抗除草劑基因不再表達(dá)。

【答案】(1)限制(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法抗除草劑基因和目的基因在同一個(gè)質(zhì)粒上(3)抗除草劑基因前沒(méi)有了啟動(dòng)子【解析】(1)基因工程中的限制酶能特異性地識(shí)別DNA上脫氧核苷酸序列并在特定位點(diǎn)處切開(kāi)，Cre酶的功能與之類似。(2)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入植物細(xì)胞最常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法?？钩輨┗蚝湍康幕蛟谕粋€(gè)質(zhì)粒上，可以用抗除草劑基因作為標(biāo)記基因來(lái)檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入成功。(3)由圖示可知，經(jīng)Cre酶處理后，抗除草劑基因前沒(méi)有了啟動(dòng)子，因此不能表達(dá)。3.閱讀以下材料，回答下面的問(wèn)題：材料自第一例轉(zhuǎn)基因魚(yú)在我國(guó)誕生以來(lái)，轉(zhuǎn)基因魚(yú)的研究取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，如轉(zhuǎn)入生長(zhǎng)激素(GH)基因的魚(yú)生長(zhǎng)速度快，飲料轉(zhuǎn)化率高。但魚(yú)類易于逃逸、擴(kuò)散，因此轉(zhuǎn)基因魚(yú)的生態(tài)安全性問(wèn)題是很值得研究的問(wèn)題，需研究轉(zhuǎn)基因魚(yú)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的壓力及外源基因的擴(kuò)散問(wèn)題。最近，我國(guó)科學(xué)家只是將三倍體的轉(zhuǎn)基因魚(yú)投入自然系統(tǒng)。(1)轉(zhuǎn)基因魚(yú)成功的物質(zhì)基礎(chǔ)是。(2)已知人的GH是含有191個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，若將人的GH基因轉(zhuǎn)移到魚(yú)體內(nèi)，則轉(zhuǎn)基因魚(yú)增加的脫氧核苷酸數(shù)目至少是。(3)轉(zhuǎn)基因魚(yú)通過(guò)較高的能量轉(zhuǎn)化效率取得了較高的生長(zhǎng)速率，以至于生長(zhǎng)速率高于非轉(zhuǎn)基因魚(yú)，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換效率也顯著高于非轉(zhuǎn)基因魚(yú)。其可能的原因是。(4)魚(yú)類易于逃逸、擴(kuò)散，因此轉(zhuǎn)基因魚(yú)的生態(tài)安全性問(wèn)題是很值得研究的問(wèn)題。試分析引起生態(tài)安全性問(wèn)題的原因是。(5)多倍體魚(yú)類對(duì)控制過(guò)度繁殖是有效的，我國(guó)科學(xué)家最近培育成功的三倍體“湘云鮮”，其形成過(guò)程是試從保障生態(tài)安全性問(wèn)題方面分析只投放三倍體魚(yú)的原因是?！敬鸢浮?1)遺傳物質(zhì)都是DNA(2)1146(3)合成了大量生長(zhǎng)激素，生長(zhǎng)激素能促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成(4)轉(zhuǎn)基因魚(yú)與同種野生魚(yú)雜交，使野生魚(yú)帶有轉(zhuǎn)基因，具有生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，使其捕食對(duì)象大量減少，與其他物種競(jìng)爭(zhēng)，引起生態(tài)危機(jī)(5)二倍體轉(zhuǎn)基因魚(yú)加倍為四倍體轉(zhuǎn)基因魚(yú)，然后二倍體魚(yú)與四倍體魚(yú)雜交形成三倍體魚(yú)三倍體魚(yú)不能繁殖，可以人工控制養(yǎng)殖數(shù)量和范圍，避免發(fā)生雜交、競(jìng)爭(zhēng)，引起生態(tài)危機(jī)【解析】(1)轉(zhuǎn)基因能夠進(jìn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)是各種細(xì)胞生物都以DNA分子作為遺傳物質(zhì)，DNA分子都具有相同的物質(zhì)組成和雙鏈結(jié)構(gòu)。(2)氨基酸數(shù)與基因中的脫氧核苷酸數(shù)的比值是1:6，控制合成191個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)的基因至少含有脫氧核苷酸數(shù)為191×6=1146(個(gè))。(3)轉(zhuǎn)基因魚(yú)體內(nèi)的目的基因得到表達(dá)，合成了大量的生長(zhǎng)激素，促進(jìn)了蛋白質(zhì)的合成，生長(zhǎng)較快。(4)轉(zhuǎn)基因魚(yú)生長(zhǎng)較快，能夠迅速占領(lǐng)生活的空間，獲取大量食物，被捕食的生物迅速減少，與其他物種競(jìng)爭(zhēng)，引起生態(tài)危機(jī)。(5)三倍體魚(yú)的培育過(guò)程是:先將二倍體轉(zhuǎn)基因魚(yú)加倍得到四倍體魚(yú)，然后用二倍體魚(yú)與四倍體魚(yú)雜交得到三倍體魚(yú);三倍體魚(yú)高度不育，可人工控制魚(yú)的數(shù)量和范圍，避免引發(fā)生態(tài)災(zāi)難。4.幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分，幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過(guò)基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)，可增強(qiáng)其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)在進(jìn)行基因工程操作時(shí)，若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA，常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料，原因是。提取RNA時(shí)，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是。(2)以mRNA為材料可以獲得cDNA，其原理是。(3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過(guò)質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)耸荏w細(xì)胞，原因是(答出兩點(diǎn)即可)。(4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時(shí)，DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是。(5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒(méi)有提高，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是。【答案】(1)嫩葉中基因表達(dá)強(qiáng)烈，相應(yīng)的mRNA多(或嫩葉組織細(xì)胞易破碎)防止提取的mRNA被RNA酶降解(2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成cDNA(3)質(zhì)粒載體中有啟動(dòng)子、終止子，便于目的基因的表達(dá);質(zhì)粒中有標(biāo)記基因便于篩選;質(zhì)粒中含有復(fù)制原點(diǎn)等(4)磷酸二酯鍵(5)幾丁質(zhì)酶基因沒(méi)有轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄的mRNA沒(méi)有翻譯【解析】(1)由于嫩葉中幾丁質(zhì)酶轉(zhuǎn)錄的mRNA較多，因此在進(jìn)行基因工程操作時(shí)，常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料。提取RNA時(shí)，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是防止提取的mRNA被RNA酶降解。(2)以mRNA為材料可以獲得cDNA，原理是mRNA可根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則逆轉(zhuǎn)錄為cDNA。(3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過(guò)質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，原因是:質(zhì)粒載體中有啟動(dòng)子、終止子，便于目的基因的表達(dá);質(zhì)粒中有標(biāo)記基因便于篩選;質(zhì)粒中含有復(fù)制原點(diǎn)等。(4)DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵。(5)基因表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)步驟，若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒(méi)有提高，其可能的原因是幾丁質(zhì)酶基因沒(méi)有轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄的mRNA沒(méi)有翻譯題型四蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用例題1.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是()A．蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類需要B．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)C．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不曾存在的新型蛋白質(zhì)分子D．蛋白質(zhì)工程的操作起點(diǎn)是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的基因，并借助基因工程實(shí)現(xiàn)【答案】B【解析】基因的結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造是通過(guò)改造或合成基因來(lái)完成的，而不是直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作。例題2.科學(xué)家將β-干擾素基因進(jìn)行定點(diǎn)突變導(dǎo)入大腸桿菌表達(dá)，使干擾素分子上的半胱氨酸變成絲氨酸，結(jié)果大大提高了β-干擾素的抗病毒活性，并且提高了儲(chǔ)存穩(wěn)定性。該生物技術(shù)為()A．蛋白質(zhì)工程 B．基因工程C．基因突變 D．細(xì)胞工程【答案】A【解析】題干中的操作涉及的基因不再是原來(lái)的基因，其合成的β-干擾素也不是天然β-干擾素，而是經(jīng)過(guò)改造的，是具有人類所需優(yōu)點(diǎn)的蛋白質(zhì)，因而整個(gè)過(guò)程利用的生物技術(shù)為蛋白質(zhì)工程。例題3.從某海洋動(dòng)物中獲得一基因，其表達(dá)產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強(qiáng)的多肽P1。目前在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是()A．合成編碼目的肽的DNA片段B．構(gòu)建含目的肽DNA片段的表達(dá)載體C．依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計(jì)多條模擬肽D．篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽【答案】C【解析】由題可知，多肽P1為抗菌性和溶血性均較強(qiáng)的多肽，要設(shè)計(jì)出抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽，即在P1的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出自然界原本不存在的蛋白質(zhì)，用蛋白質(zhì)工程技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)。蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列。故要想在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是依據(jù)P1的氨基酸序列設(shè)計(jì)出多條模擬肽，然后進(jìn)行改造，從而確定抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽的氨基酸序列?！窘忸}技巧提煉】蛋白質(zhì)工程eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì),的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì),操作對(duì)象：蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)改造和基因直接操作對(duì)象,基本思路：預(yù)期的蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié),構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對(duì)應(yīng),的脫氧核苷酸序列基因或合成新的基因→獲得,所需要的蛋白質(zhì)))1．蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功