1、選 修 專題一 基因工程第1、2節 基因工程的基本工具和基本操作程序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個末端，你是否能用DNA連接酶將它們連接起來？（1）CTGCA （2）AC （3）GCG TG CG（4）G （5）G （6）GCCTTAA ACGTC CG（7）GT （8）AATTCCA G答案（2）和（7）能連接形成ACGTTGCA（4）和（8）能連接形成GAATTCCTTAAG（3）和（6）能連接形成GCGCCGCG（1）和（5）能連接形成CTGCAGGACGTC基因工程的綜合考查例2 （2007年天津理綜，30）在培育轉基因植物的研究中，卡那霉素抗性

2、基因（kanr）常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養基上生長。下圖為獲得抗蟲棉的技術流程。請據圖回答：（1）A過程需要的酶有 。（2）B過程及其結果體現了質粒作為載體必須具備的兩個條件是 。（3）C過程的培養基除含有必要營養物質、瓊脂和激素外，還必須加入 。（4）如果利用DNA分子雜交原理對再生植株進行檢測，D過程應該用 作為探針。（5）科學家發現轉基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞符合孟德爾遺傳規律。將轉基因植株與 雜交，其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數量比為11。若該轉基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數量比為 。若將該轉基因植株的花藥在

3、卡那霉素培養基上作離體培養，則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素型植株占 %。答案 （1）限制性內切酶和DNA連接酶（2）具有標記基因；能在宿主細胞中復制并穩定保存（3）卡那霉素（4）放射性同位素（或熒光分子）標記的抗蟲基因（5）非轉基因植株 31 1001.下圖為DNA分子的切割和連接過程，據圖回答下列問題：（1）EcoRI是一種 酶，其識別序列是 ，切割位點是 與 之間的 鍵。切割后產生的DNA片段末端形式為 。（2）不同來源的DNA片段結合，在這里需要的酶應是 連接酶，此酶的作用是在 與 之間形成 鍵，而起“縫合”作用的，還有一種連接平末端的連接酶是 。答案 （1）限制性核酸內切 GAATT

4、C 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 coliDNA 鳥嘌呤脫氧核苷酸 腺嘌呤脫氧核苷酸 磷酸二酯 T4DNA連接酶2.材料 蘇云金芽孢桿菌生長到一定階段，菌體內一端形成芽孢，另一端形成一種被稱為伴孢晶體的蛋白質晶體。菌體破裂后釋放出芽孢和伴孢晶體，伴孢晶體本身并無毒性，是毒素的前體。當昆蟲吞食伴孢晶體后，在腸道內堿性環境條件和特定的蛋白酶的作用下，伴孢晶體變成毒素分子，能使小腸上皮細胞萎縮退化，昆蟲停食，最后脫水死亡?？茖W家利用蘇云金芽孢桿菌的這個特性，在實驗室大量培養，制成生物農藥，灑在農作物上，讓害蟲吃后中毒死亡?；蚶没蚬こ碳夹g，把蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基

5、因轉到農作物體內，培育出抗蟲品種。請根據上述材料回答下列問題：（1）上圖中，切斷a處的工具酶是 ，切斷b處的酶是 。（2）作為目的基因載體的細菌質粒往往要帶有一個抗生素抗性基因，該抗性基因在基因工程中主要用于 。（3）蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因導入棉花細胞是否表達，其檢測方法是 。（4）蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因轉到農作物體內后，也能產生伴孢晶體蛋白，說明 。（5）轉基因工程改良動植物的品種，最突出的優點是 。（6）大面積種植抗蟲棉對該地區生態平衡會造成怎樣的影響？ 。答案 （1）限制性核酸內切酶 DNA解旋酶（2）檢測目的基因是否導入受體細胞（3）檢測棉花是否有抗蟲的性狀（或檢測棉花細胞中是否有

6、抗蟲基因所表達的蛋白質）（4）生物共用一套遺傳密碼（5）能打破常規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（6）破壞食物鏈；影響生物多樣性等3.如圖為利用生物技術獲得生物新品種的過程，據圖回答：（1）在基因工程中，AB為 技術，利用的原理是 ，其中為 過程。（2）加熱至94的目的是使DNA中的 鍵斷裂，這一過程在細胞內是通過 的作用來完成的。（3）當溫度降低時，引物與模板末端結合，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 。（4）目的基因導入綿羊受體細胞常用 技術。（5）BD為抗蟲棉的培育過程，其中過程常用的方法是 ，要確定

7、目的基因（抗蟲基因）導入受體細胞后，是否能穩定遺傳并表達，需進行檢測和鑒定工作，請寫出在個體生物學水平上的鑒定過程： 。答案 （1）PCR DNA復制 DNA解旋（2）氫 解旋酶（3）4種脫氧核苷酸 堿基互補配對原則（4）顯微注射（5）農桿菌轉化法 讓害蟲吞食轉基因棉花的葉子，觀察害蟲的存活情況，以確定性狀4.（2008年姜堰模擬）螢火蟲發光是體內熒光素酶催化一系列反應所產生的現象。如果熒光素酶存在于植物體內，也可使植物體發光。一直以來熒光素酶的惟一來源是從螢光蟲腹部提取。但加利福尼亞大學的一組科學家成功地通過轉基因工程實現了將熒光素酶基因導入到大腸桿菌體內，并在大腸桿菌體內產生熒光素酶。請你

8、根據已有的知識回答下列有關問題：（1）在此轉基因工程中，目的基因是 ，具體操作過程中下圖所示的黏性末端是由 種限制性核酸內切酶作用產生的。（2）在上述過程中需要多種酶的參與，其中包括限制性核酸內切酶、DNA聚合酶和 等。（3）將此目的基因導入到大腸桿菌體內需要載體的幫助。下列各項是選取載體時必須考慮的是 （多選）。A.能夠在宿主細胞內復制并穩定保存 B.具有特定的限制酶切割位點C.具有與目的基因相同的堿基片段 D.具有某些標記基因（4）本實驗中將目的基因導入大腸桿菌的載體可以是 （多選）。A.質粒 B.動物病毒 C.噬菌體 D.植物病毒（5）在此轉基因工程中，將體外重組DNA導入大腸桿菌體內，

9、并使其在細胞內維持穩定和表達的過程稱為 。最常用的方法是首先用 處理大腸桿菌，目的是 。（6）目的基因是否導入受體細胞，用 技術來檢測。目的基因是否表達出相應的蛋白質，除了通過大腸桿菌是否發光來確定外，還可以通過 特異性反應來判斷。答案 （1）熒光素酶基因 2（2）DNA連接酶 （3）A、B、D （4）A、C（5）轉化 Ca2+ 使大腸桿菌細胞處于能夠吸收周圍DNA分子的狀態（處于感受態細胞狀態）（6）DNA分子雜交 抗原抗體5.我國科研人員發現，彎曲的蠶絲由于彎折處易斷裂，其強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基因方法將“綠色熒光蛋白基因”與“蜘蛛拖牽絲基因”拼接后成功插

10、入蠶絲基因組中，并在受體細胞中成功表達。（1）在這項“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）兩基因組合在導入受體細胞前必須進行的步驟是：將其與由細菌體內取得的 進行切割處理，以保證有相同的 ，并拼接成 。如果引入的受體細胞是細菌，還要對細菌作 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”成功表達的標志是 。（5）帶有“綠色熒光蛋白基因”的轉基因蠶，是否能引起生態安全性問題？請分析原因。 。答案 （1）拖牽絲基因 作為標記（基因） （2）質粒 黏性末端 重組質粒（或重組DNA） CaCl2(或提高膜的通透性）（3）微生物的繁殖

11、速度快 （4）產生高強度的絲（5）可能。轉基因蠶擴散進入自然生態系統，與同種的野生蠶雜交后，使野生蠶也含有轉基因，可能會威脅到原有物種，引起生態危機6.（2007年山東理綜，35）繼哺乳動物乳腺生物反應器研發成功后，膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展。最近，科學家培育出一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細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導入小鼠受體細胞中，常用方法是 。（2）進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入 中，原因是 。（3）通常采用 技術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器時，應使外源基因在小鼠的 細胞中特異表達。（5）為使外源

12、基因在后代中長期保持，可將轉基因小鼠體細胞的 轉入 細胞中構成重組細胞，使其發育成與供體具有相同性狀的個體，該技術稱為 。答案 （1）顯微注射（2）受精卵（或早期胚胎） 受精卵（或早期胚胎細胞）具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞中表達（3）DNA分子雜交（核酸探針）（4）膀胱上皮（5）細胞核 去核的卵 核移植（或克隆）第3、4節 基因工程的應用和蛋白質工程的崛起基因工程的應用及對轉基因產品的認識例1 （2008年金山模擬）如圖為基因工程中，利用農桿菌作為載體，培育出新性狀植株的過程，請據圖分析回答：（1）將攜帶外源基因的DNA導入植物細胞中所用到的工具酶有 。（2）圖示中，目的基因導入植物

13、細胞后，是否可以穩定維持和表達其遺傳特性，可以通過 來確定。導入目的基因的植物細胞一般需要通過 的方法，培育成能表現新性狀的植株。（3）利用基因工程進行育種，可以培育出具有新性狀的植株，這種育種方法的優點是什么？ （4）通過基因工程，科學家已經培育出了許多具有抗蟲、抗病、抗除草劑等全新性狀的農作物，但也有人對轉基因產品的安全性提出了疑問，試從正反兩方面闡述你對這一問題的認識。 答案 （1）限制性核酸內切酶和DNA連接酶（2）檢測轉化的植物有沒有顯示出目的基因控制的性狀 植物組織培養（3）能打破生物種屬的界限；在分子水平上定向改變生物的遺傳特性（4）安全：多環節、嚴謹的安全性評價，可以保證轉基因

14、食品的安全；轉基因農作物要表現其新性狀，必須有一定條件；種植抗蟲轉基因農作物，可減少農藥用量不安全：可能會出現新的過敏原；導入轉基因生物的外源基因有可能與感染轉基因生物的某些細菌或病毒雜交，從而重組出新的病原體；重組的微生物降解化合物過程中會產生許多中間產物，造成二次污染基因工程、蛋白質工程的應用例2 如圖表示從蘇云金芽孢桿菌分離出殺蟲晶體蛋白基因（簡稱Bt基因）及形成轉基因抗蟲植物的圖解。請回答：（1）在下列含有ATP和有關的酶的試管中，大量而快捷的獲取Bt基因的最佳方案是下圖中的（ ） （2）寫出b過程表達式： 。（3）科學家計劃從哺乳動物的乳汁中提取某種抗體，應將控制抗體合成的基因導入該

15、種動物的 中導入基因成功表達的標志是 。（4）在我國“863”計劃資助下開展Bt抗蟲棉育種等研究，這將對 、 和農業可持續發展產生巨大影響。答案 （1）D（2）Bt基因mRNA原毒素（晶體蛋白）（3）受精卵 動物乳汁中含此種抗體（4）農業害蟲防治 環境保護1.依據基因工程技術有關原理回答下列問題：（1）限制性核酸內切酶是在基因工程中用來切開DNA的酶，EcoRI是大腸桿菌的R型菌體分離而來的限制性核酸內切酶，它總是在一定的堿基序列中切斷DNA。以下的堿基序列表示的是EcoRI的識別序列，請用箭頭在下圖中畫出EcoRI的作用部位：G A A T T C C T T A A G（2）獲取目的基因途

16、徑有生物體內提取或 。（3）下圖是將人類的生長激素基因導入細菌B細胞內制造“工程菌”的示意圖，所用的載體為質粒A。已知細菌B內不含質粒A，也不含質粒A上的基因，質粒A導入細菌B后，其上的基因能得到表達。請回答下列問題：簡述重組質粒的主要過程 導入細菌B細胞的目的基因成功表達的標志是 。（4）假如預期到某種酶的功能，要設計相應的基因，下列圖示中：是 ；是 ?；駾NA蛋白質三維結構預期酶功能DNA合成答案 （1）GA A T T CC T T A AG（2）人工合成（3）用特定的限制性核酸內切酶切割質粒，使其出現一個有黏性末端的切口；用同種限制性核酸內切酶切割目的基因，產生相同的黏性末端；將切下

17、的目的基因片段插入到質粒的切口處，再加入適量的DNA連接酶，使質粒與目的基因結合成重組質粒 受體細胞通過轉錄、翻譯合成相應的蛋白質，即人的生長激素（4）分子設計 具有一定氨基酸序列的多肽鏈2.科學家通過基因工程方法，將蘇云金芽孢桿菌的Bt毒蛋白基因轉入普通棉株細胞內，并成功實現了表達，從而培育出了能抗棉鈴蟲的棉花植株抗蟲棉。其過程大致如圖所示：根據題意回答下列問題：（1）基因工程的操作程序主要包括的四個步驟是 、 、 、 。（2）Ti質粒是農桿菌中的一種質粒，其上有T-DNA，把目的基因插入Ti質粒的T-DNA中是利用T-DNA 的特點。（3）將目的基因導入受體細胞的方法有很多種，該題中涉及的

18、是 。（4）目的基因能否在棉株體內穩定維持和表達其遺傳特性的關鍵是 ，這需要通過檢測才能知道，檢測采用的方法是 。答案 （1）目的基因的獲取 基因表達載體的構建 將目的基因導入受體細胞 目的基因的檢測與鑒定（2）可轉移至受體細胞并且整合到受體細胞染色體的DNA上（3）農桿菌轉化法 （4）目的基因是否插入到受體細胞的染色體DNA上 DNA分子雜交技術3.（2007年海南高考）已知SARS是由一種RNA病毒感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康復后的血清中有抗S蛋白的特異性抗體。某研究小組為了研制預防SARS病毒的疫苗，開展了前期研究工作，其簡要的操作流程如下

19、：（1）實驗步驟所代表的反應過程是 。（2）步驟構建重組表達載體A和重組表達載體B必須使用限制性內切酶和 酶，后者的作用是將用限制性內切酶切割的 和 連接起來。（3）如果省略步驟而將大量擴增的S基因直接導入大腸桿菌，一般情況下，不能得到表達的S蛋白，其原因是S基因在大腸桿菌中不能 ，也不能 。（4）為了檢驗步驟所表達的S蛋白是否與病毒S蛋白有相同的免疫反應特性，可用 與 進行抗原抗體特異性反應實驗，從而得出結論。（5）步驟和的結果相比，原核細胞表達的S蛋白與真核細胞表達的S蛋白的氨基酸序列 （相同，不同），根本原因是 。答案 （1）逆轉錄（2）DNA連接 載體 S基因（3）復制 合成S基因的m

20、RNA（4）大腸桿菌中表達的S蛋白 SARS康復病人血清（5）相同 表達蛋白質所用的基因相同4.胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會堆積在皮下，要經過較長的時間才能進入血液，而進入血液的胰島素又容易分解，因此，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質工程設計速效胰島素的生產過程，請據圖回答有關問題：（1）構建新的蛋白質模型是蛋白質工程的關鍵，圖中構建新的胰島素模型的主要依據是 。（2）通過DNA合成形成的新基因應與 結合后轉移到 中才能得到準確表達。（3）若要利用大腸桿菌生產速效胰島素，需用到的生物工程有 、 和發酵工程。（4）圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么？

21、 （5）下列關于蛋白質工程的說法，錯誤的是 （ ）A.蛋白質工程能定向改造蛋白質分子的結構，使之更加符合人類需要B.蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作，定向改變分子的結構C.蛋白質工程能產生自然界中不曾存在的新型蛋白質分子D.蛋白質工程與基因工程密不可分，又稱為第二代基因工程答案 （1）蛋白質的預期功能 （2）載體 大腸桿菌等受體細胞 （3）蛋白質工程 基因工程 （4）根據新的胰島素中氨基酸的序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來合成出新的胰島素基因 （5）B5.（2009年廣州模擬）胰島素是治療糖尿病的重要藥物。如圖是利用基因工程技術生產人胰島素的操作過程示意圖，請據圖作答。（1）判斷某人患糖尿病的主要方法有 （2）能否利用人的皮膚細胞來完成過程？ ，為什么？ 。（3）為使過程更易進行，可用 處理D的細胞壁。D細胞一般選用大腸桿菌或枯草桿菌的原因是 。