1、第十單元 現(xiàn)代生物科技專題 第第4141課時(shí)課時(shí) 基因工程的基本工具和基基因工程的基本工具和基本操作程序本操作程序高頻考點(diǎn)突破高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)一考點(diǎn)一 基因工程的概念理解和理論基礎(chǔ)基因工程的概念理解和理論基礎(chǔ)1.1.基因工程的概念理解基因工程的概念理解 (1)(1)操作環(huán)境：體外操作環(huán)境：體外關(guān)鍵步驟關(guān)鍵步驟“表達(dá)載體的構(gòu)表達(dá)載體的構(gòu) 建建”的環(huán)境。的環(huán)境。 (2) (2)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 與雜交育種相比：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙。與雜交育種相比：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙。 與誘變育種相比：定向改造生物性狀。與誘變育種相比：定向改造生物性狀。 (3)(3)操作水平：分子水平。操作水平：分子水平。 (4)(

2、4)原理原理: :基因重組。基因重組。 (5)(5)本質(zhì)本質(zhì): :甲甲( (供體提供目的基因供體提供目的基因) ) 乙乙( (受體表達(dá)受體表達(dá) 目的基因目的基因),),即基因未變、合成蛋白質(zhì)未變即基因未變、合成蛋白質(zhì)未變, ,只是合只是合 成場(chǎng)所的轉(zhuǎn)移。成場(chǎng)所的轉(zhuǎn)移。2.2.基因工程的基本原理和理論基礎(chǔ)概括如下圖基因工程的基本原理和理論基礎(chǔ)概括如下圖 提醒提醒 若題目強(qiáng)調(diào)若題目強(qiáng)調(diào)“目的基因目的基因”的表達(dá)過程的表達(dá)過程, ,則只則只 包括包括“轉(zhuǎn)錄和翻譯轉(zhuǎn)錄和翻譯”兩個(gè)過程兩個(gè)過程, ,不包括目的基因的不包括目的基因的 復(fù)制。復(fù)制。對(duì)位訓(xùn)練對(duì)位訓(xùn)練1. 1. 目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以

3、穩(wěn)定維持和目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和 表達(dá)其遺傳特性表達(dá)其遺傳特性, ,只有通過鑒定與檢測(cè)才能知道。只有通過鑒定與檢測(cè)才能知道。 下列屬于目的基因檢測(cè)和鑒定的是下列屬于目的基因檢測(cè)和鑒定的是 ( )( ) 檢測(cè)受體細(xì)胞中是否有目的基因檢測(cè)受體細(xì)胞中是否有目的基因 檢測(cè)受體檢測(cè)受體 細(xì)胞中是否有致病基因細(xì)胞中是否有致病基因 檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn) 錄出了錄出了mRNA mRNA 檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì) A.A.B.B. C. C.D.D.C2.2.科學(xué)家通過基因工程的方法，能使大腸桿菌產(chǎn)生科學(xué)家通過基因工程的方法，能使大腸桿菌產(chǎn)生

4、人的胰島素。以下敘述錯(cuò)誤的是人的胰島素。以下敘述錯(cuò)誤的是（ ） A.A.可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測(cè)大腸桿菌中是否導(dǎo)入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)粒了重組質(zhì)粒 B.B.導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá)導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá) C.C.DNADNA連接酶和限制性核酸內(nèi)切酶都是構(gòu)建重組連接酶和限制性核酸內(nèi)切酶都是構(gòu)建重組 質(zhì)粒必需的工具酶質(zhì)粒必需的工具酶 D.D.目的基因的檢測(cè)與鑒定表達(dá)過程中沒有發(fā)生堿目的基因的檢測(cè)與鑒定表達(dá)過程中沒有發(fā)生堿 基互補(bǔ)配對(duì)基互補(bǔ)配對(duì)D考點(diǎn)二考點(diǎn)二 基因工程的操作工具基因工程的操作工具1.1.限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶“分

5、子手術(shù)刀分子手術(shù)刀” (1)(1)來源來源: :主要是從原核生物中分離純化出來的。主要是從原核生物中分離純化出來的。 (2)(2)化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)。化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)。 (3)(3)作用作用 (4)(4)作用特點(diǎn)：特異性作用特點(diǎn)：特異性, ,即限制酶可識(shí)別特定的脫即限制酶可識(shí)別特定的脫 氧核苷酸序列氧核苷酸序列, ,切割特定位點(diǎn)。切割特定位點(diǎn)。 (5)(5)切割方式切割方式催化作用催化作用,所以可重復(fù)利用所以可重復(fù)利用可用于可用于DNADNA的切割獲取目的基因和載體的切割的切割獲取目的基因和載體的切割錯(cuò)位切：產(chǎn)生兩個(gè)相同的黏性末端錯(cuò)位切：產(chǎn)生兩個(gè)相同的黏性末端平切：形成平末端平切：形成平末端 提

6、醒提醒 切割的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵。切割的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵。 在切割目的基因和載體時(shí)要求用同一種限制酶在切割目的基因和載體時(shí)要求用同一種限制酶, , 目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。 將一個(gè)基因從將一個(gè)基因從DNADNA分子上切割下來分子上切割下來, ,需要需要2 2個(gè)限制個(gè)限制 酶酶, ,同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)產(chǎn)生4 4個(gè)黏性末端。個(gè)黏性末端。 不同不同DNADNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末 端都相同端都相同, ,同一個(gè)同一個(gè)DNADNA分子用不同的限制酶產(chǎn)生的分子用不同的限制酶產(chǎn)生的 黏性末端不相同。黏性末端不相同。2.DNA2.DNA連

7、接酶連接酶“分子縫合針分子縫合針”常用類型常用類型E Ecoli coli DNADNA連接連接酶酶T T4 4 DNADNA連接酶連接酶來源來源大腸桿菌大腸桿菌T T4 4噬菌體噬菌體功能功能連接黏性末端連接黏性末端連接黏性末端或連接黏性末端或平末端平末端結(jié)果結(jié)果恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵的磷酸二酯鍵 拓展提升拓展提升 DNADNA連接酶與連接酶與DNADNA聚合酶的比較聚合酶的比較DNA DNA 連接酶連接酶DNA DNA 聚合酶聚合酶作用實(shí)質(zhì)作用實(shí)質(zhì)都是催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間形成磷酸二都是催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵酯鍵是否需模板

8、是否需模板不需要不需要需要需要連接連接DNADNA鏈鏈雙鏈雙鏈單鏈單鏈作用過程作用過程在兩個(gè)在兩個(gè)DNADNA片段之片段之間形成磷酸二酯鍵間形成磷酸二酯鍵將單個(gè)核苷酸加到已將單個(gè)核苷酸加到已存在的核酸片段的存在的核酸片段的33端的羥基上端的羥基上, ,形成磷酸形成磷酸二酯鍵二酯鍵作用結(jié)果作用結(jié)果將兩個(gè)將兩個(gè) DNADNA片段連片段連接成重組接成重組 DNADNA分子分子合成新的合成新的DNADNA分子分子3.3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車” (1)(1)類型類型 提醒提醒 質(zhì)粒本質(zhì)是質(zhì)粒本質(zhì)是DNA,DNA,不是細(xì)胞器不是細(xì)胞器; ;特點(diǎn)特點(diǎn): :小小

9、型環(huán)狀。型環(huán)狀。 (2)(2)功能：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。功能：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 (3)(3)應(yīng)具備條件應(yīng)具備條件 能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制；能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制； 有一個(gè)至多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)有一個(gè)至多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn), ,以便于與外源以便于與外源 基因連接；基因連接； 有特殊的遺傳標(biāo)記基因有特殊的遺傳標(biāo)記基因, ,供重組供重組DNADNA的檢測(cè)和鑒定。的檢測(cè)和鑒定。最常用載體最常用載體:質(zhì)粒質(zhì)粒其他載體其他載體:噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等 提醒提醒 一般來說一般來說, ,天然載體往往不能滿足人類的天然載體往往不能滿足人類的 所有

10、要求所有要求, ,因此人們根據(jù)不同的目的和需要因此人們根據(jù)不同的目的和需要, ,對(duì)某對(duì)某 些天然的載體進(jìn)行人工改造。些天然的載體進(jìn)行人工改造。 常見的標(biāo)記基因有抗生素基因、產(chǎn)生特定顏色常見的標(biāo)記基因有抗生素基因、產(chǎn)生特定顏色 的表達(dá)產(chǎn)物基因、發(fā)光基因等。的表達(dá)產(chǎn)物基因、發(fā)光基因等。 作為載體必須具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)作為載體必須具有多個(gè)限制酶切點(diǎn), ,而且每種酶而且每種酶 的切點(diǎn)最好只有一個(gè)。因?yàn)槟撤N限制酶只能識(shí)別的切點(diǎn)最好只有一個(gè)。因?yàn)槟撤N限制酶只能識(shí)別 單一切點(diǎn)單一切點(diǎn), ,若載體上有一個(gè)以上的酶切點(diǎn)若載體上有一個(gè)以上的酶切點(diǎn), ,則切割則切割 重組后可能丟失某些片段重組后可能丟失某些片段,

11、,若丟失的片段含復(fù)制起若丟失的片段含復(fù)制起 點(diǎn)區(qū)點(diǎn)區(qū), ,則進(jìn)入受體細(xì)胞后便不能自主復(fù)制。一個(gè)載則進(jìn)入受體細(xì)胞后便不能自主復(fù)制。一個(gè)載 體若只有某種限制酶的一個(gè)切點(diǎn)體若只有某種限制酶的一個(gè)切點(diǎn), ,則酶切后既能把則酶切后既能把 環(huán)打開接納外源環(huán)打開接納外源DNADNA片段片段, ,又不會(huì)丟失自己的片段。又不會(huì)丟失自己的片段。 注意與細(xì)胞膜上載體的區(qū)別注意與細(xì)胞膜上載體的區(qū)別, ,兩者的化學(xué)本質(zhì)和兩者的化學(xué)本質(zhì)和 作用都不相同。作用都不相同。 質(zhì)粒能自我復(fù)制質(zhì)粒能自我復(fù)制, ,既可在自身細(xì)胞、受體細(xì)胞也既可在自身細(xì)胞、受體細(xì)胞也 可在體外復(fù)制。可在體外復(fù)制。對(duì)位訓(xùn)練對(duì)位訓(xùn)練3.3.下列關(guān)于下列關(guān)

12、于DNADNA連接酶作用的敘述，正確的是連接酶作用的敘述，正確的是（ ） A.A.將單個(gè)核苷酸加到某將單個(gè)核苷酸加到某DNADNA片段末端，形成磷酸片段末端，形成磷酸 二酯鍵二酯鍵 B.B.將斷開的兩個(gè)將斷開的兩個(gè)DNADNA片段的骨架連接起來，重新片段的骨架連接起來，重新 形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵 C.C.連接兩條連接兩條DNADNA鏈上堿基之間的氫鍵鏈上堿基之間的氫鍵 D.D.只能將雙鏈只能將雙鏈DNADNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間連接片段互補(bǔ)的黏性末端之間連接 起來，而不能將雙鏈起來，而不能將雙鏈DNADNA片段平末端之間進(jìn)行片段平末端之間進(jìn)行 連接連接B考點(diǎn)三考點(diǎn)三 基因工程的基本操

13、作程序基因工程的基本操作程序1.1.基因工程圖解基因工程圖解: :抗蟲棉的培育過程抗蟲棉的培育過程2.2.基本操作程序基本操作程序 (1)(1)目的基因的獲取目的基因的獲取 從基因文庫從基因文庫( (基因組文庫或基因組文庫或cDNAcDNA文庫文庫) )中獲取中獲取文庫類型文庫類型cDNAcDNA文庫文庫基因組文庫基因組文庫文庫大小文庫大小小小大大基因中啟動(dòng)子基因中啟動(dòng)子無無有有基因中內(nèi)含子基因中內(nèi)含子無無有有基因多少基因多少某種生物的部分基因某種生物的部分基因某種生物的全部基因某種生物的全部基因物種之間的物種之間的基因交流基因交流可以可以部分基因可以部分基因可以說明說明基因文庫的組建過程就包

14、含基因工程的基本基因文庫的組建過程就包含基因工程的基本操作步驟。從基因文庫中獲取目的基因的優(yōu)操作步驟。從基因文庫中獲取目的基因的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便點(diǎn)是操作簡便,缺點(diǎn)是工作量大缺點(diǎn)是工作量大,具有一定的具有一定的盲目性盲目性 人工合成目的基因人工合成目的基因: :常用的方法有化學(xué)合成法和常用的方法有化學(xué)合成法和 反轉(zhuǎn)錄法。反轉(zhuǎn)錄法。 化學(xué)合成法化學(xué)合成法: :蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 氨基酸序列氨基酸序列 RNARNA 堿基序列堿基序列 DNADNA堿基序列堿基序列 用用4 4種脫氧核種脫氧核 苷酸人工合成目的基因苷酸人工合成目的基因 反轉(zhuǎn)錄法反轉(zhuǎn)錄法: :分離出供體細(xì)胞分離出供體細(xì)胞mRNA mRNA 單鏈單

15、鏈DNADNA 合成目的基因合成目的基因 分析分析推測(cè)推測(cè)推測(cè)推測(cè)逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶DNADNA聚合酶聚合酶 PCRPCR擴(kuò)增技術(shù)與擴(kuò)增技術(shù)與DNADNA復(fù)制的比較復(fù)制的比較PCRPCR技術(shù)技術(shù)DNADNA復(fù)制復(fù)制相相同同點(diǎn)點(diǎn)原理原理DNADNA復(fù)制復(fù)制( (堿基互補(bǔ)配對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì)) )原料原料四種游離的脫氧核苷酸四種游離的脫氧核苷酸條件條件模板、模板、ATPATP、酶、原料、引物、酶、原料、引物不不同同點(diǎn)點(diǎn)解旋解旋方式方式DNADNA在高溫下變性解旋在高溫下變性解旋解旋酶催化解旋酶催化場(chǎng)所場(chǎng)所體外復(fù)制體外復(fù)制(PCR(PCR擴(kuò)增儀擴(kuò)增儀) )主要在細(xì)胞核內(nèi)主要在細(xì)胞核內(nèi)酶酶熱穩(wěn)定的熱穩(wěn)定的D

16、NADNA聚合酶聚合酶(Taq(Taq酶酶) ) 細(xì)胞內(nèi)含有的細(xì)胞內(nèi)含有的DNADNA聚合酶聚合酶結(jié)果結(jié)果在短時(shí)間內(nèi)形成大量的在短時(shí)間內(nèi)形成大量的DNADNA片段片段形成整個(gè)形成整個(gè)DNADNA分子分子 (2) (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建最核心步驟最核心步驟 基因表達(dá)載體的組成基因表達(dá)載體的組成: :啟動(dòng)子、目的基因、終止啟動(dòng)子、目的基因、終止 子以及標(biāo)記基因等。子以及標(biāo)記基因等。 提醒提醒 與載體相比較與載體相比較, ,增加啟動(dòng)子、目的基因和增加啟動(dòng)子、目的基因和 終止子三個(gè)基因片段終止子三個(gè)基因片段, ,其功能各不相同。其功能各不相同。 啟動(dòng)子啟動(dòng)子(DNA(DNA片段片段

17、)起始密碼子起始密碼子(RNA);(RNA);終止子終止子 (DNA(DNA片段片段)終止密碼子終止密碼子(RNA)(RNA)。 基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法 提醒提醒 該過程把三種工具該過程把三種工具( (只有兩種工具酶只有兩種工具酶) )全用全用 上了上了, ,是最核心、最關(guān)鍵的一步是最核心、最關(guān)鍵的一步, ,在體外進(jìn)行。在體外進(jìn)行。 (3)(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞細(xì)胞細(xì)胞類型類型常用常用方法方法受體受體細(xì)胞細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程轉(zhuǎn)化過程植物植物細(xì)胞細(xì)胞農(nóng)桿菌農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化法體細(xì)胞體細(xì)胞將目的基因插入將目的基因插入TiTi質(zhì)粒的質(zhì)粒的T-DNAT-DNA上

18、上轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞導(dǎo)入植物細(xì)胞整合整合到受體細(xì)胞的到受體細(xì)胞的DNADNA上上動(dòng)物動(dòng)物細(xì)胞細(xì)胞顯微注顯微注射技術(shù)射技術(shù)受精卵受精卵將含有目的基因的表達(dá)載體提純將含有目的基因的表達(dá)載體提純?nèi)÷讶÷勋@得受精卵獲得受精卵顯微注射顯微注射早早期胚胎培養(yǎng)期胚胎培養(yǎng)胚胎移植胚胎移植發(fā)育成為發(fā)育成為 具有新性狀的動(dòng)物具有新性狀的動(dòng)物微生微生物細(xì)物細(xì)胞胞CaCa2+2+處處理增大理增大細(xì)胞壁細(xì)胞壁通透性通透性原核原核細(xì)胞細(xì)胞或酵或酵母菌母菌用用CaCa2+2+處理細(xì)胞處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞重組重組表達(dá)載體表達(dá)載體DNADNA分子與感受態(tài)細(xì)胞混合分子與感受態(tài)細(xì)胞混合 感受態(tài)細(xì)胞吸收感受態(tài)細(xì)

19、胞吸收 提醒提醒 唯一不涉及到堿基互補(bǔ)唯一不涉及到堿基互補(bǔ)配對(duì)的操作配對(duì)的操作步驟。步驟。 微生物做受體細(xì)胞主要是個(gè)體微小微生物做受體細(xì)胞主要是個(gè)體微小, ,代謝旺盛代謝旺盛, , 繁殖速度快繁殖速度快, ,獲得目的基因產(chǎn)物多。獲得目的基因產(chǎn)物多。 植物細(xì)胞還可用基因槍法和花粉管通道法。植物細(xì)胞還可用基因槍法和花粉管通道法。 (4)(4)目的基因的檢測(cè)和表達(dá)目的基因的檢測(cè)和表達(dá)對(duì)位訓(xùn)練對(duì)位訓(xùn)練4.4.下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述, ,正確的是（正確的是（ ） A.A.重組重組DNADNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶 和載體和載體 B.

20、B.所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸 序列序列 C.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 繁殖快繁殖快 D.D.只要目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞就能實(shí)現(xiàn)表達(dá)只要目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞就能實(shí)現(xiàn)表達(dá)C5.5.利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類所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)中能說明目的基因完成了需要的產(chǎn)品。下列選項(xiàng)中能說明目的基因完成了 在受體細(xì)胞中表達(dá)的是在受體細(xì)胞中表達(dá)的是（ ） A A棉花二倍體細(xì)胞中檢測(cè)到細(xì)菌的抗蟲基因棉花二倍體細(xì)胞中檢測(cè)到細(xì)菌的抗蟲基因 B B大腸

21、桿菌中檢測(cè)到人胰島素基因及其大腸桿菌中檢測(cè)到人胰島素基因及其mRNAmRNA C C山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人生長激素山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人生長激素DNADNA序列序列 D D酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白D解題思路探究解題思路探究思維誤區(qū)警示思維誤區(qū)警示易錯(cuò)分析易錯(cuò)分析 基因工程中易錯(cuò)點(diǎn)辨析不清基因工程中易錯(cuò)點(diǎn)辨析不清 (1)(1)基因工程中有基因工程中有3 3種工具種工具, ,但工具酶只有但工具酶只有2 2種。種。 (2)(2)工具酶本質(zhì)為蛋白質(zhì)工具酶本質(zhì)為蛋白質(zhì), ,載體本質(zhì)為小型載體本質(zhì)為小型DNADNA分分子子, ,但不一定是環(huán)狀。但不一定是環(huán)狀。 (3)(

22、3)標(biāo)記基因的作用標(biāo)記基因的作用篩選、檢測(cè)目的基因是篩選、檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞否導(dǎo)入受體細(xì)胞, ,常見的有抗生素抗性基因、發(fā)光基常見的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因因, ,表達(dá)產(chǎn)物為帶顏色物質(zhì)等。表達(dá)產(chǎn)物為帶顏色物質(zhì)等。 (4) (4)受體細(xì)胞中常用植物受精卵或體細(xì)胞受體細(xì)胞中常用植物受精卵或體細(xì)胞( (經(jīng)組織經(jīng)組織培養(yǎng)培養(yǎng)) )、動(dòng)物受精卵、動(dòng)物受精卵( (一般不用體細(xì)胞一般不用體細(xì)胞) )、微生物、微生物大腸桿菌、酵母菌等大腸桿菌、酵母菌等, ,但要合成糖蛋白、有生物活性但要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素則必需用真核生物酵母菌的胰島素則必需用真核生物酵母菌需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體

23、的加工、分泌。一般不用支原體爾基體的加工、分泌。一般不用支原體, ,原因是它營原因是它營寄生生活寄生生活; ;一定不能用哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞一定不能用哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞, ,原因是它原因是它無細(xì)胞核無細(xì)胞核, ,不能合成蛋白質(zhì)。不能合成蛋白質(zhì)。糾正訓(xùn)練糾正訓(xùn)練1.(1.(20092009浙江卷浙江卷,3,3) )下列關(guān)于基因工程的敘述下列關(guān)于基因工程的敘述, ,錯(cuò)誤錯(cuò)誤 的是的是 ( )( ) A. A.目的基因和受體細(xì)胞均可來自動(dòng)、植物目的基因和受體細(xì)胞均可來自動(dòng)、植物或微生或微生物物 B.B.限制性核酸內(nèi)切酶和限制性核酸內(nèi)切酶和DNADNA連接酶是兩類常用的工連接酶是兩類常用的工 具酶具酶

24、C.C.人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原 無生物活性無生物活性 D.D.載體上的抗性基因有利于篩選含重組載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNADNA的細(xì)胞的細(xì)胞 和促進(jìn)目的基因的表達(dá)和促進(jìn)目的基因的表達(dá) 解析解析 基因工程中目的基因和受體細(xì)胞均可來自基因工程中目的基因和受體細(xì)胞均可來自 動(dòng)、植物或微生物動(dòng)、植物或微生物; ;常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)常用的工具酶是限制性核酸內(nèi) 切酶和切酶和DNADNA連接酶連接酶; ;人胰島素原基因在大腸桿菌中人胰島素原基因在大腸桿菌中 表達(dá)的胰島素原無生物活性表達(dá)的胰島素原無生物活性, ,只有經(jīng)過一定的物質(zhì)只有

25、經(jīng)過一定的物質(zhì) 激活以后激活以后, ,才有生物活性。載體上的抗性基因主要才有生物活性。載體上的抗性基因主要 是有利于篩選含重組是有利于篩選含重組DNADNA的細(xì)胞的細(xì)胞, ,不能促進(jìn)目的基不能促進(jìn)目的基 因的表達(dá)。所以因的表達(dá)。所以D D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案答案 D2.(2.(20092009重慶卷重慶卷,2,2) )下表有關(guān)基因表達(dá)的選項(xiàng)中下表有關(guān)基因表達(dá)的選項(xiàng)中, ,不不 可能的是可能的是 ( )( )基因基因表達(dá)的的細(xì)胞表達(dá)的的細(xì)胞表達(dá)產(chǎn)物表達(dá)產(chǎn)物A A細(xì)菌抗蟲蛋白基因細(xì)菌抗蟲蛋白基因抗蟲棉葉肉細(xì)胞抗蟲棉葉肉細(xì)胞細(xì)菌抗蟲蛋白細(xì)菌抗蟲蛋白B B人酪氨酸酶基因人酪氨酸酶基因正常人皮膚細(xì)胞正常人皮

26、膚細(xì)胞人酪氨酸酶人酪氨酸酶C C動(dòng)物胰島素基因動(dòng)物胰島素基因大腸桿菌工程菌大腸桿菌工程菌細(xì)胞細(xì)胞動(dòng)物胰島素動(dòng)物胰島素D D兔血紅蛋白基因兔血紅蛋白基因兔成熟紅細(xì)胞兔成熟紅細(xì)胞兔血紅蛋白兔血紅蛋白 解析解析 細(xì)菌抗蟲蛋白基因可通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)入細(xì)菌抗蟲蛋白基因可通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)入 棉花體內(nèi)棉花體內(nèi), ,在棉花的葉肉細(xì)胞中表達(dá)產(chǎn)生細(xì)菌抗蟲在棉花的葉肉細(xì)胞中表達(dá)產(chǎn)生細(xì)菌抗蟲 蛋白蛋白, ,使棉花具有抗蟲能力使棉花具有抗蟲能力; ;人酪氨酸酶基因可在人酪氨酸酶基因可在 正常人的皮膚細(xì)胞中表達(dá)產(chǎn)生酪氨酸酶正常人的皮膚細(xì)胞中表達(dá)產(chǎn)生酪氨酸酶, ,酪氨酸酶酪氨酸酶 催化酪氨酸轉(zhuǎn)化為黑色素催化酪氨酸轉(zhuǎn)化為黑色

27、素; ;動(dòng)物胰島素基因可通過動(dòng)物胰島素基因可通過 轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)移到大腸桿菌體內(nèi)轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)移到大腸桿菌體內(nèi), ,在大腸桿菌工程在大腸桿菌工程 菌細(xì)胞中合成動(dòng)物胰島素菌細(xì)胞中合成動(dòng)物胰島素; ;兔屬于哺乳動(dòng)物兔屬于哺乳動(dòng)物, ,其成其成 熟的紅細(xì)胞中沒有細(xì)胞核熟的紅細(xì)胞中沒有細(xì)胞核, ,所以不可能表達(dá)出血紅所以不可能表達(dá)出血紅 蛋白。蛋白。 答案答案 D3.(3.(20092009安徽卷安徽卷,4,4)2008)2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了 “ “發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白”的三位科學(xué)的三位科學(xué) 家。如果將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因家。如果

28、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)融合基因連接起來組成一個(gè)融合基因, ,再將該融合基因轉(zhuǎn)入再將該融合基因轉(zhuǎn)入 真核生物細(xì)胞內(nèi)真核生物細(xì)胞內(nèi), ,表達(dá)出的蛋白質(zhì)就會(huì)帶有綠色熒表達(dá)出的蛋白質(zhì)就會(huì)帶有綠色熒 光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是( )( ) A. A.追蹤目的基因在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制過程追蹤目的基因在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制過程 B.B.追蹤目的基因插入到染色體上的位置追蹤目的基因插入到染色體上的位置 C.C.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分布追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分布 D.D.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)追蹤目的基因編碼

29、的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 解析解析 將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連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)融合基因接起來組成一個(gè)融合基因, ,將該融合基因轉(zhuǎn)入真核將該融合基因轉(zhuǎn)入真核 生物細(xì)胞內(nèi)生物細(xì)胞內(nèi), ,表達(dá)出的蛋白質(zhì)帶有綠色熒光表達(dá)出的蛋白質(zhì)帶有綠色熒光, ,從而從而 可以追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分可以追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分 布。故布。故C C正確。正確。 答案答案 C知識(shí)知識(shí)綜合應(yīng)用綜合應(yīng)用重點(diǎn)提示重點(diǎn)提示 通過通過“抗蟲作物培育過程的有關(guān)基因工程知識(shí)抗蟲作物培育過程的有關(guān)基因工程知識(shí)”的考查的考查, ,提升提升“綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決自然界和社會(huì)綜

30、合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決自然界和社會(huì)生活中有關(guān)生物學(xué)問題生活中有關(guān)生物學(xué)問題”的能力。的能力。典例分析典例分析 ( (20092009江蘇卷江蘇卷,34,34) )蘇云金桿菌蘇云金桿菌(Bt)(Bt)能產(chǎn)生具有殺能產(chǎn)生具有殺 蟲能力的毒素蛋白。下圖是轉(zhuǎn)蟲能力的毒素蛋白。下圖是轉(zhuǎn)BtBt毒素蛋白基因植毒素蛋白基因植 物的培育過程示意圖物的培育過程示意圖(amp(ampr r為抗氨芐青霉素基因?yàn)榭拱逼S青霉素基因),), 據(jù)圖回答下列問題。據(jù)圖回答下列問題。 (1) (1)將圖中將圖中的的DNADNA用用HinHindd、BamBamHH完全酶切后完全酶切后, , 反應(yīng)管中有反應(yīng)管中有 種種DNADNA片

31、段。片段。 (2)(2)圖中圖中表示表示HinHindd與與BamBamHH酶切、酶切、DNADNA連接酶連接酶 連接的過程連接的過程, ,此過程可獲得此過程可獲得 種重組質(zhì)粒種重組質(zhì)粒; ; 如果換用如果換用BstBst與與BamBamHH酶切酶切, ,目的基因與質(zhì)粒連目的基因與質(zhì)粒連 接后可獲得接后可獲得 種重組質(zhì)粒。種重組質(zhì)粒。 (3)(3)目的基因插入質(zhì)粒后目的基因插入質(zhì)粒后, ,不能影響質(zhì)粒的不能影響質(zhì)粒的 。 (4)(4)圖中圖中的的TiTi質(zhì)粒調(diào)控合成的質(zhì)粒調(diào)控合成的virvir蛋白蛋白, ,可以協(xié)助可以協(xié)助 帶有目的基因的帶有目的基因的T-DNAT-DNA導(dǎo)入植物細(xì)胞導(dǎo)入植物細(xì)

32、胞, ,并防止植物并防止植物 細(xì)胞中細(xì)胞中 對(duì)對(duì)T-DNAT-DNA的降解。的降解。 (5) (5)已知轉(zhuǎn)基因植物中毒素蛋白只結(jié)合某些昆蟲腸已知轉(zhuǎn)基因植物中毒素蛋白只結(jié)合某些昆蟲腸 上皮細(xì)胞表面的特異受體上皮細(xì)胞表面的特異受體, ,使細(xì)胞膜穿孔使細(xì)胞膜穿孔, ,腸細(xì)胞腸細(xì)胞 裂解裂解, ,昆蟲死亡。而該毒素蛋白對(duì)人類的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)昆蟲死亡。而該毒素蛋白對(duì)人類的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì) 較小較小, ,原因是人類腸上皮細(xì)胞原因是人類腸上皮細(xì)胞 。 (6)(6)生產(chǎn)上常將上述轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物混生產(chǎn)上常將上述轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物混 合播種合播種, ,其目的是降低害蟲種群中的其目的是降低害蟲種群中的 基基 因頻

33、率的增長速率。因頻率的增長速率。 解析解析 本題重點(diǎn)考查轉(zhuǎn)基因技術(shù)的相關(guān)知識(shí)本題重點(diǎn)考查轉(zhuǎn)基因技術(shù)的相關(guān)知識(shí), ,需特需特 別注意基因工程的步驟、別注意基因工程的步驟、DNADNA的復(fù)制、基因工程的的復(fù)制、基因工程的 操作工具等知識(shí)。本題需特別注意圖示過程操作工具等知識(shí)。本題需特別注意圖示過程, ,從中從中 獲取有效信息獲取有效信息, ,然后結(jié)合課本知識(shí)即可正確解答。然后結(jié)合課本知識(shí)即可正確解答。 答案答案 (1)4 (2)2 1 (3)(1)4 (2)2 1 (3)復(fù)制復(fù)制 (4)DNA(4)DNA水解酶水解酶 (5)(5)表面無相應(yīng)的特異性受體表面無相應(yīng)的特異性受體 (6)(6)抗性抗性定

34、時(shí)檢測(cè)定時(shí)檢測(cè)組題說明組題說明特別推薦特別推薦 綜合應(yīng)用題綜合應(yīng)用題11、3 3；知識(shí)拓展提升；知識(shí)拓展提升 題題22、6 6、8 8。考點(diǎn)考點(diǎn)題號(hào)題號(hào)基因工程的工具基因工程的工具1 18 8基因工程的步驟基因工程的步驟1.(1.(20092009福建理綜福建理綜,32,32) )轉(zhuǎn)基因抗病香蕉的培育過程轉(zhuǎn)基因抗病香蕉的培育過程 如圖所示。質(zhì)粒上有如圖所示。質(zhì)粒上有PstPst、SmaSma、EcoEcoRR、ApaApa 等四種限制酶切割位點(diǎn)。請(qǐng)回答等四種限制酶切割位點(diǎn)。請(qǐng)回答: : (1) (1)構(gòu)建含抗病基因的表達(dá)載體構(gòu)建含抗病基因的表達(dá)載體A A時(shí)時(shí), ,應(yīng)選用限制酶應(yīng)選用限制酶 ,

35、,對(duì)對(duì) 進(jìn)行切割。進(jìn)行切割。 (2)(2)培養(yǎng)基中的卡那霉素會(huì)抑制香蕉愈傷組織細(xì)胞培養(yǎng)基中的卡那霉素會(huì)抑制香蕉愈傷組織細(xì)胞 的生長的生長, ,欲利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入抗病基因的香欲利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入抗病基因的香 蕉細(xì)胞蕉細(xì)胞, ,應(yīng)使基因表達(dá)載體應(yīng)使基因表達(dá)載體A A中含有中含有 , , 作為標(biāo)記基因。作為標(biāo)記基因。 (3) (3)香蕉組織細(xì)胞具有香蕉組織細(xì)胞具有 , ,因此因此, , 可以利用組織培養(yǎng)技術(shù)將導(dǎo)入抗病基因的香蕉組可以利用組織培養(yǎng)技術(shù)將導(dǎo)入抗病基因的香蕉組 織細(xì)胞培育成植株。圖中織細(xì)胞培育成植株。圖中、依次表示組織培依次表示組織培 養(yǎng)過程中香蕉組織細(xì)胞的養(yǎng)過程中香蕉組織細(xì)胞的

36、 。 解析解析 本題考查基因工程的有關(guān)知識(shí)。本題考查基因工程的有關(guān)知識(shí)。(1)(1)從圖可從圖可 看出看出, ,只有只有PstPst、EcoEcoRR兩種酶能保持抗病基因兩種酶能保持抗病基因結(jié)結(jié) 構(gòu)的完整性構(gòu)的完整性, ,所以構(gòu)建含抗病基因的表達(dá)載體所以構(gòu)建含抗病基因的表達(dá)載體A A時(shí)時(shí), , 應(yīng)選用限制酶應(yīng)選用限制酶PstPst、EcoEcoRR兩種酶兩種酶, ,對(duì)抗病基因?qū)共』虻牡?DNADNA和質(zhì)粒進(jìn)行切割。和質(zhì)粒進(jìn)行切割。 (2)(2)卡那霉素能抑制香蕉愈傷組織細(xì)胞的生長卡那霉素能抑制香蕉愈傷組織細(xì)胞的生長, ,欲欲 利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入抗病基因的香蕉細(xì)胞利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入抗

37、病基因的香蕉細(xì)胞, ,應(yīng)應(yīng) 使基因表達(dá)載體使基因表達(dá)載體A A中含有抗卡那霉素基因中含有抗卡那霉素基因, ,以此作以此作 為標(biāo)記基因。為標(biāo)記基因。 (3)(3)香蕉組織細(xì)胞具有全能性香蕉組織細(xì)胞具有全能性, ,因此因此, ,可以利用組織可以利用組織 培養(yǎng)技術(shù)將導(dǎo)入抗病基因的香蕉組織細(xì)胞培育成培養(yǎng)技術(shù)將導(dǎo)入抗病基因的香蕉組織細(xì)胞培育成 植株。圖中植株。圖中、依次表示組織培養(yǎng)過程中香蕉依次表示組織培養(yǎng)過程中香蕉 組織細(xì)胞的脫分化和再分化。組織細(xì)胞的脫分化和再分化。 答案答案 (1)(1)PstPst、EcoEcoR R 含抗病基因的含抗病基因的DNADNA、 質(zhì)粒質(zhì)粒 (2)(2)抗卡那霉素基因抗

38、卡那霉素基因 (3)(3)全能性全能性 脫分化、再分化脫分化、再分化2.(2.(20082008江蘇卷江蘇卷,32,32) )將動(dòng)物致病菌的抗原基因?qū)雽?dòng)物致病菌的抗原基因?qū)?馬鈴薯制成植物疫苗馬鈴薯制成植物疫苗, ,飼喂轉(zhuǎn)基因馬鈴薯可使動(dòng)物飼喂轉(zhuǎn)基因馬鈴薯可使動(dòng)物 獲得免疫力。以下是與植物疫苗制備過程相關(guān)的獲得免疫力。以下是與植物疫苗制備過程相關(guān)的 圖和表。圖和表。 表表1 1 引物對(duì)序列表引物對(duì)序列表引物對(duì)引物對(duì)A AP1 AACTGAAATGTAGCTATCP1 AACTGAAATGTAGCTATCP2 TTAAGTCCATTACTCTAGP2 TTAAGTCCATTACTCTAG引

39、物對(duì)引物對(duì)B BS1 GTCCGACTAGTGGCTGTGS1 GTCCGACTAGTGGCTGTGS2 AGCTGGCGTTTAGCCTCGS2 AGCTGGCGTTTAGCCTCG 請(qǐng)根據(jù)以上圖表回答下列問題請(qǐng)根據(jù)以上圖表回答下列問題: : (1) (1)在采用常規(guī)在采用常規(guī)PCRPCR方法擴(kuò)增目的基因的過程中方法擴(kuò)增目的基因的過程中, ,使使 用的用的DNADNA聚合酶不同于一般生物體內(nèi)的聚合酶不同于一般生物體內(nèi)的DNADNA聚合酶聚合酶, , 其最主要的特點(diǎn)是其最主要的特點(diǎn)是 。 (2)PCR(2)PCR過程中退火過程中退火( (復(fù)性復(fù)性) )溫度必須根據(jù)引物的堿溫度必須根據(jù)引物的堿

40、基數(shù)量和種類來設(shè)定。表基數(shù)量和種類來設(shè)定。表1 1為根據(jù)模板設(shè)計(jì)的兩對(duì)為根據(jù)模板設(shè)計(jì)的兩對(duì) 引物序列引物序列, ,圖圖2 2為引物對(duì)與模板結(jié)合示意圖。請(qǐng)判為引物對(duì)與模板結(jié)合示意圖。請(qǐng)判 斷哪一對(duì)引物可采用較高的退火溫度？斷哪一對(duì)引物可采用較高的退火溫度？ 。限制酶限制酶Alu Alu I IEco Eco R IR IPst Pst I ISmaSma I I切割切割位點(diǎn)位點(diǎn)AGCTAGCTTCGATCGAGAATTCGAATTCCTTAAGCTTAAGCTGCAGCTGCAGGACGTCGACGTCCCCGGGCCCGGGGGGCCCGGGCCC (3) (3)圖圖1 1步驟步驟所用的所用的

41、DNADNA連接酶對(duì)所連接的連接酶對(duì)所連接的DNADNA兩兩 端的堿基序列是否有專一性要求？端的堿基序列是否有專一性要求？ 。 (4)(4)為將外源基因轉(zhuǎn)入馬鈴薯，圖為將外源基因轉(zhuǎn)入馬鈴薯，圖1 1步驟步驟轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因 所用的細(xì)菌所用的細(xì)菌B B通常為通常為 。 (5)(5)對(duì)符合設(shè)計(jì)要求的重組質(zhì)粒對(duì)符合設(shè)計(jì)要求的重組質(zhì)粒T T進(jìn)行酶切。假設(shè)進(jìn)行酶切。假設(shè) 所用的酶均可將識(shí)別位點(diǎn)完全切開，請(qǐng)根據(jù)圖所用的酶均可將識(shí)別位點(diǎn)完全切開，請(qǐng)根據(jù)圖1 1中中 標(biāo)示的酶切位點(diǎn)和表標(biāo)示的酶切位點(diǎn)和表2 2所列的識(shí)別序列，對(duì)以下酶所列的識(shí)別序列，對(duì)以下酶 切結(jié)果作出判斷。切結(jié)果作出判斷。 采用采用EcoEcoR

42、 R I I和和Pst Pst I I酶切酶切, ,得到得到 種種DNADNA片斷。片斷。 采用采用EcoEcoR R I I和和Sma Sma I I酶切酶切, ,得到得到 種種DNADNA片斷。片斷。 解析解析 (1)PCR(1)PCR技術(shù)中需通過高溫使技術(shù)中需通過高溫使DNADNA解旋解旋, ,故所故所 用用DNADNA聚合酶的耐熱性必須要好。聚合酶的耐熱性必須要好。(2)(2)退火溫度與退火溫度與 時(shí)間時(shí)間, ,取決于引物的長度、堿基組成及其濃度取決于引物的長度、堿基組成及其濃度, ,還還 有靶基因序列的長度。含有有靶基因序列的長度。含有(G+C)(G+C)多的引物多的引物, ,可采可

43、采 用相對(duì)較高的退火溫度。用相對(duì)較高的退火溫度。(3)DNA(3)DNA聚合酶與限制酶聚合酶與限制酶 不同不同, ,從將從將DNADNA由由5 5端點(diǎn)開始復(fù)制到端點(diǎn)開始復(fù)制到3 3端的酶端的酶, ,不具不具 有特異性。有特異性。(4)(4)農(nóng)桿菌的細(xì)胞中有一段農(nóng)桿菌的細(xì)胞中有一段T-DNA,T-DNA,農(nóng)桿農(nóng)桿 菌通過侵染植物傷口進(jìn)入細(xì)胞后菌通過侵染植物傷口進(jìn)入細(xì)胞后, ,可將可將T-DNAT-DNA插入插入 到植物基因中到植物基因中, ,因此因此, ,農(nóng)桿菌是一種天然的植物遺農(nóng)桿菌是一種天然的植物遺 傳轉(zhuǎn)化體系傳轉(zhuǎn)化體系, ,常用作植物轉(zhuǎn)基因工程中的載體。常用作植物轉(zhuǎn)基因工程中的載體。 (5

44、)(5)對(duì)于重組質(zhì)粒對(duì)于重組質(zhì)粒, ,EcoEcoRIRI能切開能切開M M和和X X連接處連接處, ,PstPstI I能能 在在M M和和N N之間專一切點(diǎn)處切開之間專一切點(diǎn)處切開, ,將將DNADNA分為兩個(gè)片段分為兩個(gè)片段; ; EcoEcoRIRI仍能切開仍能切開M M處處, ,SmaSmaI I則不能識(shí)別則不能識(shí)別N N和和Y Y重新結(jié)合重新結(jié)合 形成的連接點(diǎn)形成的連接點(diǎn), ,只能得到只能得到1 1個(gè)個(gè)DNADNA片段。片段。 答案答案 (1)(1)耐高溫耐高溫 (2)(2)引物對(duì)引物對(duì)B (3)B (3)否否 (4)(4)農(nóng)桿菌農(nóng)桿菌 (5)(5)2 2 1 13.3.基因工程中

45、基因工程中, ,需使用的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒需使用的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒, , 便于重組和篩選。已知限制酶便于重組和篩選。已知限制酶的識(shí)別序列和切的識(shí)別序列和切 點(diǎn)是點(diǎn)是GGGATCC,GATCC,限制酶限制酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)的識(shí)別序列和切點(diǎn) 是是GATCGATC。 (1) (1)根據(jù)已知條件和圖回答：根據(jù)已知條件和圖回答： 上述質(zhì)粒用限制酶上述質(zhì)粒用限制酶 切割切割, ,目的基因目的基因 用限制酶用限制酶 切割。切割。 將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處, ,還要還要 加入適量的加入適量的 。 請(qǐng)指出質(zhì)粒上至少要有一個(gè)標(biāo)記基因的理由：請(qǐng)指出質(zhì)粒上

46、至少要有一個(gè)標(biāo)記基因的理由： 。 (2)(2)不同生物的基因可以拼接的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是不同生物的基因可以拼接的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是 。 (3)(3)大腸桿菌是首先成功表達(dá)外源基因的宿主菌大腸桿菌是首先成功表達(dá)外源基因的宿主菌, , 但不能表達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的蛋白質(zhì)但不能表達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的蛋白質(zhì), ,哺乳類細(xì)胞、昆蟲哺乳類細(xì)胞、昆蟲 細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)雖然能表達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的哺乳類細(xì)胞細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)雖然能表達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的哺乳類細(xì)胞 蛋白蛋白, ,但操作復(fù)雜但操作復(fù)雜, ,表達(dá)水平低表達(dá)水平低, ,不易推廣使用。基不易推廣使用。基 因工程中常選用酵母菌作為受體細(xì)胞因工程中常選用酵母菌作為受體細(xì)胞, ,請(qǐng)從細(xì)胞結(jié)請(qǐng)從細(xì)胞結(jié) 構(gòu)等方面分析用

47、酵母菌作受體細(xì)胞能克服上述不構(gòu)等方面分析用酵母菌作受體細(xì)胞能克服上述不 足的理由：足的理由： 。 答案答案 (1)(1) DNADNA連接酶連接酶 檢測(cè)重組質(zhì)檢測(cè)重組質(zhì) 粒粒( (或目的基因或目的基因) )是否導(dǎo)入受體細(xì)胞是否導(dǎo)入受體細(xì)胞 (2)DNA(2)DNA結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 基本相同基本相同( (其他合理答案均可其他合理答案均可) (3) (3)單細(xì)胞真核單細(xì)胞真核 生物生物, ,含有加工、修飾蛋白質(zhì)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體含有加工、修飾蛋白質(zhì)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體; ; 繁殖速度繁殖速度快快, ,能很快得到大量的目的基因能很快得到大量的目的基因; ;培養(yǎng)培養(yǎng) 成本低成本低; ;容易培養(yǎng)容易培養(yǎng)4.4.在

48、培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中, ,卡那霉素抗性基因卡那霉素抗性基因 (kan(kanr r) )常作為標(biāo)記基因常作為標(biāo)記基因, ,只有含卡那霉素抗性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。得抗蟲棉的技術(shù)流程。 請(qǐng)據(jù)圖回答：請(qǐng)據(jù)圖回答： (1)A(1)A過程需要的酶有過程需要的酶有 。 (2)B(2)B過程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為載體必須具備過程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為載體必須具備 的兩個(gè)條件是的兩個(gè)條件是 。 (3)C(3)C過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和過程的培養(yǎng)基除含有必要營

49、養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和 激素外激素外, ,還必須加入還必須加入 。 (4)(4)如果利用如果利用DNADNA分子雜交原理對(duì)再生植株進(jìn)行檢分子雜交原理對(duì)再生植株進(jìn)行檢 測(cè)測(cè),D,D過程應(yīng)該用過程應(yīng)該用 作為探針。作為探針。 (5)(5)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基因的科學(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。傳遞符合孟德爾遺傳規(guī)律。 將轉(zhuǎn)基因植株與將轉(zhuǎn)基因植株與 雜交雜交, , 其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量 比為比為1111。 若該轉(zhuǎn)基因植株自交若該轉(zhuǎn)基因植株自交, ,則其后代中抗卡那霉素型則其后代中抗卡那霉素型 與

50、卡那霉素敏感型的數(shù)量比為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培養(yǎng)基上若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在卡那霉素培養(yǎng)基上 作離體培養(yǎng)作離體培養(yǎng), ,則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素 型植株占型植株占 % %。 解析解析 重組質(zhì)粒的獲得需要限制酶和重組質(zhì)粒的獲得需要限制酶和DNADNA連接酶連接酶; ; 作為載體必須具備以下幾個(gè)條件：一是能夠在宿作為載體必須具備以下幾個(gè)條件：一是能夠在宿 主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存; ;二是具有多個(gè)限制酶切二是具有多個(gè)限制酶切 點(diǎn)點(diǎn), ,以便與外源基因連接以便與外源基因連接; ;三是具有某些標(biāo)記基

51、因三是具有某些標(biāo)記基因, , 便于進(jìn)行篩選等。便于進(jìn)行篩選等。B B過程體現(xiàn)出了其中的一、三兩過程體現(xiàn)出了其中的一、三兩 條。轉(zhuǎn)基因植株與非轉(zhuǎn)基因植株雜交后條。轉(zhuǎn)基因植株與非轉(zhuǎn)基因植株雜交后, ,后代表現(xiàn)后代表現(xiàn) 型比例為型比例為11,11,說明轉(zhuǎn)基因植株為雜合子說明轉(zhuǎn)基因植株為雜合子, ,該雜交該雜交 過程相當(dāng)于測(cè)交過程相當(dāng)于測(cè)交; ;如果自交如果自交, ,則后代比例應(yīng)為則后代比例應(yīng)為31;31; 卡那霉素對(duì)花粉進(jìn)行了選擇卡那霉素對(duì)花粉進(jìn)行了選擇, ,保留下了抗卡那霉素保留下了抗卡那霉素 的植株。的植株。 答案答案 (1)(1)限制酶和限制酶和DNADNA連接酶連接酶 (2)(2)具有標(biāo)記基

52、因具有標(biāo)記基因; ; 能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存 (3)(3)卡那霉素卡那霉素 (4)(4)放射性同位素放射性同位素( (或熒光分子或熒光分子) )標(biāo)記的抗蟲基因標(biāo)記的抗蟲基因 (5)(5)非轉(zhuǎn)基因植株非轉(zhuǎn)基因植株 31 31 1001005.5.如圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過程如圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過程, ,據(jù)圖據(jù)圖 回答：回答： (1)(1)在基因工程中在基因工程中,AB,AB為為 技術(shù)技術(shù), ,利用利用 的原理是的原理是 , ,其中其中為為 過程。過程。 (2)(2)加熱至加熱至9494的目的是使的目的是使DNADNA中的中的 鍵鍵 斷裂斷

53、裂, ,這一過程在細(xì)胞內(nèi)是通過這一過程在細(xì)胞內(nèi)是通過 的的 作用來完成的。作用來完成的。 (3) (3)當(dāng)溫度降低時(shí)當(dāng)溫度降低時(shí), ,引物與模板末端結(jié)合引物與模板末端結(jié)合, ,在在DNADNA聚聚 合酶的作用下合酶的作用下, ,引物沿模板鏈延伸引物沿模板鏈延伸, ,最終合成兩條最終合成兩條 DNADNA分子分子, ,此過程中的原料是此過程中的原料是 , , 遵循的原則是遵循的原則是 。 (4)(4)目的基因?qū)刖d羊受體細(xì)胞常用目的基因?qū)刖d羊受體細(xì)胞常用 技術(shù)。技術(shù)。 (5)BD(5)BD為抗蟲棉的培育過程為抗蟲棉的培育過程, ,其中其中過程常用的過程常用的 方法是方法是 , , 要確定目的基

54、因要確定目的基因( (抗蟲基因抗蟲基因) )導(dǎo)入受體細(xì)胞后是否導(dǎo)入受體細(xì)胞后是否 能穩(wěn)定遺傳并表達(dá)能穩(wěn)定遺傳并表達(dá), ,需進(jìn)行檢測(cè)和鑒定工作需進(jìn)行檢測(cè)和鑒定工作, ,請(qǐng)寫請(qǐng)寫 出在個(gè)體生物學(xué)水平上的鑒定過程：出在個(gè)體生物學(xué)水平上的鑒定過程： 。 解析解析 (1)AB(1)AB為體外為體外DNADNA復(fù)制即復(fù)制即PCRPCR技術(shù)技術(shù), ,與體內(nèi)與體內(nèi) DNADNA復(fù)制原理相同復(fù)制原理相同, ,解旋方式不同解旋方式不同,PCR,PCR技術(shù)是用高技術(shù)是用高 溫變性使其解旋。溫變性使其解旋。 (2)94(2)94時(shí)時(shí)DNADNA雙鏈解旋雙鏈解旋, ,破壞的是兩條鏈之間的氫破壞的是兩條鏈之間的氫 鍵鍵,

55、 ,而在細(xì)胞內(nèi)而在細(xì)胞內(nèi)DNADNA復(fù)復(fù)制解旋時(shí)解旋酶制解旋時(shí)解旋酶起相同作用。起相同作用。(3)PCR(3)PCR技術(shù)與技術(shù)與DNADNA復(fù)制過程原理是相同的復(fù)制過程原理是相同的, ,即堿基即堿基 互補(bǔ)配對(duì)互補(bǔ)配對(duì), ,原料均為原料均為4 4種脫氧核苷酸。種脫氧核苷酸。 (4)(4)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物培育中目的基因的導(dǎo)入常用顯微注轉(zhuǎn)基因動(dòng)物培育中目的基因的導(dǎo)入常用顯微注 射技術(shù)。射技術(shù)。 (5)(5)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法為農(nóng)桿菌將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法為農(nóng)桿菌 轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化法, ,其優(yōu)點(diǎn)是能將外源基因?qū)氲绞荏w細(xì)胞的其優(yōu)點(diǎn)是能將外源基因?qū)氲绞荏w細(xì)胞的 染色體染色體DNADNA分子

56、上分子上; ;在個(gè)體水平上鑒定在個(gè)體水平上鑒定, ,即通過生物即通過生物 體所體現(xiàn)的性狀來判斷體所體現(xiàn)的性狀來判斷, ,抗蟲棉應(yīng)具有的性狀為害抗蟲棉應(yīng)具有的性狀為害 蟲吞食后使其死亡。蟲吞食后使其死亡。 答案答案 (1)PCR DNA(1)PCR DNA復(fù)制復(fù)制 DNADNA解旋解旋 (2)(2)氫氫 解旋酶解旋酶 (3)4(3)4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 (4)(4)顯微注射顯微注射 (5)(5)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉子讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉子, , 觀察害蟲的存活情況觀察害蟲的存活情況, ,以確定性狀以確定性狀6.6.下圖下圖

57、a a表示基因工程中經(jīng)常選用的載體表示基因工程中經(jīng)常選用的載體pBR322pBR322 質(zhì)粒質(zhì)粒,Amp,Ampr r表示氨芐青霉素抗性基因表示氨芐青霉素抗性基因,Tet,Tetr r表示四環(huán)表示四環(huán) 素抗性基因。目的基因如果插入某抗性基因中素抗性基因。目的基因如果插入某抗性基因中, ,將將 使該基因失活使該基因失活, ,而不再具有相應(yīng)的抗性。為了檢查而不再具有相應(yīng)的抗性。為了檢查 載體是否導(dǎo)入原本沒有載體是否導(dǎo)入原本沒有AmpAmpr r和和TetTetr r的大腸桿菌的大腸桿菌, ,將將 大腸桿菌培養(yǎng)在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上。得到大腸桿菌培養(yǎng)在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上。得到 如圖如圖b b的

58、結(jié)果的結(jié)果( (黑點(diǎn)表示菌落黑點(diǎn)表示菌落) )。再次滅菌的絨布按。再次滅菌的絨布按 到圖到圖b b的培養(yǎng)基上的培養(yǎng)基上, ,使絨布面沾上菌落使絨布面沾上菌落, ,然后將絨布然后將絨布 平移按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)平移按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng), ,得到如圖得到如圖c c的的 結(jié)果結(jié)果( (空圈表示與空圈表示與b b對(duì)照無菌落的位置對(duì)照無菌落的位置) )。據(jù)此分析。據(jù)此分析 并回答：并回答： (1)pBR322 (1)pBR322質(zhì)粒的基本組成單位是質(zhì)粒的基本組成單位是 。 該基因工程中該基因工程中, ,質(zhì)粒上的質(zhì)粒上的AmpAmpr r、TetTetr r稱為稱為 基因。基因。 (2)(2)與圖與圖c c空圈相對(duì)應(yīng)的圖空圈相對(duì)應(yīng)的圖b b中的菌落