2019_2020学年高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序教学案含解析新人教版选修.pdf

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1、基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序 一、基因工程的基本操作程序 目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与 鉴定。 二、目的基因的获取 1从基因文库中获取 (1)基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许多 DNA 片段，导入受体菌的群体中储 存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。 (2)基因文库的种类： 基因组文库：包含一种生物的所有基因。 部分基因文库：包含一种生物的一部分基因。 2利用 PCR 技术扩增 (1)原理：DNA 双链复制。 (2)过程： 3人工合成 (1)条件：基因比较小，核苷酸序列又已知。 (2)方法：通过 DNA 合成仪用化学方

2、法直接人工合成。 三、基因表达载体的构建 1构建基因表达载体的目的 1.基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个基因表达载体的组成，除了目的 基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等。 基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个基因表达载体的组成，除了目的 基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等。 2 将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、 基因枪法和花粉管通道法。 将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、 基因枪法和花粉管通道法。 3将目的基因导入动物细胞常用显微注射技术，导入微生物细胞常用感受态细 胞法 将目的基因导入动物细胞常用显微注射技术，导入微生物细胞常用感受态细

3、胞法(Ca2处理法处理法)。 4检测目的基因是否导入受体细胞常用检测目的基因是否导入受体细胞常用 DNA 分子杂交技术；检测是否转录， 常用分子杂交技术；检测是否翻译，常用抗原一抗体杂交技术。 分子杂交技术；检测是否转录， 常用分子杂交技术；检测是否翻译，常用抗原一抗体杂交技术。 (1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。 (2)使目的基因能够表达和发挥作用。 2基因表达载体的组成填图 四、将目的基因导入受体细胞 1导入植物细胞 (1)农杆菌转化法： 原理：农杆菌 Ti 质粒上的 TDNA 可整合到受体细胞的染色体 DNA 上。 适用范围：主要适用于双子叶植物和裸子植物。 (

4、2)基因枪法：常用于单子叶植物。 (3)花粉管通道法：目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。 2导入动物细胞 (1)常用方法：显微注射技术。 (2)受体细胞：受精卵。 3导入微生物细胞 (1)方法：感受态细胞法，即用 Ca2处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中 DNA 分 子的生理状态(这种细胞称为感受态细胞)。 (2)常用原核生物作为受体细胞的原因：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。 五、目的基因的检测与鉴定 1分子水平的检测连线 2个体水平的鉴定 (1)抗虫或抗病的接种实验。 (2)对基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较。 1基因工程主要操作步骤的顺序是( ) 基因表达载体的构

5、建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 目的基因的获取 A B C D 解析：选 C 基因工程的主要操作步骤顺序是：目的基因的获取基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞目的基因的检测和鉴定。 2基因工程的核心是( ) A目的基因的获取 B基因表达载体的构建 C将目的基因导入受体细胞 D目的基因的检测与鉴定 解析：选 B 基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。 3如图为基因表达载体的模式图，下列有关基因工程中载体的说法错误的是( ) A基因表达载体的构建是在生物体外完成的 B任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别 C图中启动子位于基因的首端，是 RNA 聚合酶识别和结合的部位

6、 D抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因 解析：选 B 由于受体细胞有植物、动物和微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方 式不同，所以基因表达载体的构建也会有所差别，不可能千篇一律。 4下列关于目的基因导入受体细胞的描述，错误的是( ) A基因枪法导入植物体细胞的方法比较经济和有效 B显微注射技术是转基因动物中采用最多的方法 C大肠杆菌最常用的转化方法，是使细胞的生理状态发生改变 D农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞最常用的方法 解析：选 A 不同受体细胞导入目的基因的方法不同，每种方法都有利弊。目的基因导入 植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，该方法比较

7、经济和有效；目的基因导入动物细胞常用 的方法是显微注射法；目的基因导入大肠杆菌细胞最常用的转化方法就是用钙离子处理细胞， 使细胞的生理状态发生改变，完成转化。 5目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定与检 测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是( ) 检测受体细胞中是否有目的基因 检测受体细胞中是否有致病基因 检测目的基 因是否转录出了 mRNA 检测目的基因是否翻译成蛋白质 A B C D 解析：选 C 目的基因的分子检测包括三个方面：检测转基因生物的 DNA 上是否插入了 目的基因，方法是采用 DNA 分子杂交技术；检测目的基因是否转录出了相应的 mRN

8、A，方法 也是使用基因探针与之杂交；检测目的基因是否翻译成了相应的蛋白质，常用的方法是抗 原抗体杂交。 Error!核心要点一目的基因的获取与基因表达载体的构建 1获取目的基因方法的比较 基因文库的构建 方法 基因组文库 部分基因文库 (如 cDNA 文库) PCR 技术扩增人工合成 过程 优 点 操作简单专一性强 可在短时间内 大量扩增目的 基因 专一性强， 可产 生自然界中不 存在的新基因 缺点 工作量大、盲 目性大、专一 性差 操作过程较麻 烦， 技术要求过 高 需要严格控制 温度、 技术要求 高 适用范围小 2PCR 反应的过程 3PCR 技术与生物体内 DNA 复制的比较 比较项目P

9、CR 技术DNA 复制 解旋方式DNA 在高温作用下变性解旋解旋酶催化 场所细胞外(在 PCR 扩增仪内)细胞内(主要在细胞核内) 酶耐热的 DNA 聚合酶(Taq聚合酶) DNA 解旋酶、普通的 DNA 聚合酶 等 温度条件需控制温度，在较高温度下进行细胞内温和条件 区别 合成的对象DNA 片段或基因DNA 分子 联系 模板：均需要脱氧核苷酸链作为模 板进行物质合成 原料：均为四种脱氧核苷酸 酶：均需要 DNA 聚合酶进行催化 引物：均需要引物，使 DNA 聚合酶 从引物的 3端开始连接脱氧核苷酸 4基因表达载体的构建过程 (1)用同一种限制酶切割目的基因和质粒，使其产生相同末端。 (2)将

10、切下的目的基因片段与切开的质粒混合，再加入适量 DNA 连接酶，使目的基因插入 质粒的切口处，形成一个重组 DNA 分子(重组质粒)。构建过程如下图所示： 题组冲关 1(全国卷)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过 基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题： (1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的 mRNA，常选用嫩叶而不选用 老叶作为实验材料，原因是_。提取 RNA 时，提取液中需添加 RNA 酶抑制剂， 其目的是_。 (2)以 mRNA 为材料可以获得 cDNA，其原理是_。 (3)若要使目的基因在受体细胞中表达

11、，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受 体细胞，原因是_(答出两点即可)。 (4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA 连接酶催化形成的化学键是_。 (5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有 提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_。 解析 ： (1)与老叶相比，嫩叶组织细胞易破碎，容易提取到几丁质酶的 mRNA。提取 RNA 时， 提取液中需添加 RNA 酶抑制剂，其目的是防止 RNA 降解。(2)以 mRNA 为材料获得 cDNA 的原理 是在逆转录酶的作用下，以 mRNA 为模板按照碱基互补配对的原则可以合成 cDNA。(3)若要使 目的

12、基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因 是目的基因无复制原点且目的基因无表达所需的启动子。(4)DNA 连接酶催化形成的化学键是 磷酸二酯键。(5)若获得的转基因植株不具备所期望的性状表现，根据中心法则分析，其可能 的原因是目的基因的转录或翻译异常。 答案：(1)嫩叶组织细胞易破碎 防止 RNA 降解 (2)在逆转录酶的作用下，以 mRNA 为模板按照碱基互补配对的原则可以合成 cDNA (3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子 (4)磷酸二酯键 (5)目的基因的转录或翻译异常 2(海南高考)下图是将某细菌的基因 A 导入大肠杆菌内，制备“工程菌

13、”的示意图。 据图回答： (1)获得 A 有两条途径：一是以 A 的 mRNA 为模板，在_酶的催化下，合成互补的 单链 DNA，然后在_的作用下合成双链 DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质 的_序列， 推测出相应的mRNA序列， 然后按照碱基互补配对原则， 推测其DNA的_ 序列，再通过化学方法合成所需基因。 (2)利用PCR技术扩增DNA时， 需要在反应体系中添加的有机物质有_、 _、 4 种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的 DNA 聚合酶，扩增过程可以在 PCR 扩增仪中完成。 (3)由 A 和载体 B 拼接形成的 C 通常称为_。(4)在基因工程中，常用 Ca2处 理 D，其目的

14、是_。 解析：(1)利用逆转录法合成目的基因的过程是：以 mRNA 为模板，在逆转录酶的催化作 用下合成单链 DNA，然后在 DNA 聚合酶作用下，合成双链 DNA 分子；根据蛋白质工程合成目的 基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的 mRNA 序列，然后按照碱基互补 配对原则，推测 DNA 中脱氧核苷酸的排列顺序，通过化学方法合成。(2)PCR 过程中需要酶、 底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和载体结合，形成基因表达载体。(4)在利用 大肠杆菌作受体细胞时， 需要先用 Ca2处理， 使之成为感受态细胞， 有利于吸收重组 DNA 分子。 答案：(1)逆转录 DNA

15、聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸 (2)引物 模板(A 基因) (3)基 因表达载体 (4)使其成为感受态细胞，有利于吸收重组 DNA 分子 Error!核心要点二将目的基因导入受体细胞及目的基因的检测与鉴定 1将目的基因导入受体细胞的方法比较 生物 类型 植物动物微生物 受体 细胞 体细胞受精卵原核细胞 常用 方法 农杆菌转化法、 基因枪法、花粉 管通道法 显微注射技术感受态细胞法 转化 过程 以农杆菌转化法为例： 将目的基因插入 Ti 质粒的 TDNA 上 转入农杆菌 导入植物细胞 整合到受体细胞的 DNA 上 提取含目的基 因的表达载体 显微注射 受精卵发育 具有新性 状的个体 Ca2处理细胞

16、 感受态细胞 基因表达载体与 感受态细胞混合 感受态细胞 吸收 DNA 分子 2目的基因的检测与鉴定归纳 3不同分子检测的原理、场所、探针的异同 (1)进行转录水平的检测原理与复制水平的检测原理是相似的，只是被检测的物质不再是 转基因生物的基因组 DNA，而是转基因生物的细胞内的 mRNA；进行翻译水平的检测，则是利 用抗原与抗体特异性结合的原理。 (2)不论是复制水平、转录水平还是翻译水平的检测，都是在体外进行的。 (3)在 DNA 分子、mRNA 分子上检测目的基因是否插入、目的基因是否转录时，用的探针都 是放射性同位素等标记的含有目的基因的 DNA 片段。 名师点拨 关注基因工程操作过程

17、的四个易误点 (1)限制酶剪切目的基因与质粒的次数不同：获取一个目的基因需限制酶剪切 2 次，共产 生 4 个黏性末端或平末端， 切割质粒一般只需要限制酶剪切 1 次， 产生 2 个黏性末端或平末端， 因为质粒是环状 DNA 分子，而目的基因在 DNA 分子链上。 (2)切割目的基因和载体并非只能用同一种限制酶：如果用两种不同限制酶切割后形成的 黏性末端相同时，在 DNA 连接酶的作用下，目的基因与载体也可以连接起来。 (3)目的基因的插入点不是随意的：基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因 应插入到启动子与终止子之间的部位。 (4)基因工程操作过程中只有第三步“将目的基因导入受体细胞

18、”没有碱基互补配对现象 ； 第一步利用逆转录法获得 DNA，第二步中的黏性末端连接，第四步利用分子水平杂交的方法检 测，均存在碱基互补配对现象。 题组冲关 3(重庆高考)如图为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是 ( ) A的构建需要限制性核酸内切酶和 DNA 聚合酶参与 B侵染植物细胞后，重组 Ti 质粒整合到的染色体上 C的染色体上若含抗虫基因，则就表现出抗虫性状 D只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 解析：选 D 构建重组质粒需要限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶，不需要 DNA 聚合酶。含 重组 Ti 质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组 Ti 质粒的 TDN

19、A 整合到受体细胞的染色体上， 而不是重组 Ti 质粒整合到受体细胞的染色体上。导入受体细胞的目的基因表达后，转基因植 株方能表现出相应性状，若目的基因在受体细胞中不表达，转基因植株不能表现出相应性状。 表现出抗虫性状则表明该植株细胞发生了基因重组，基因重组是可遗传变异。 4(天津高考)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是 以基因工程技术获取重组 HSA(rHSA)的两条途径。 (1)为获取 HSA 基因， 首先需采集人的血液， 提取_合成总 cDNA， 然后以 cDNA 为模板， 使用 PCR 技术扩增 HSA 基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增

20、方向，请用箭 头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。 (2)启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达 rHSA 的载体， 需要选择的启动子是_(填写字母，单选)。 A人血细胞启动子 B水稻胚乳细胞启动子 C大肠杆菌启动子 D农杆菌启动子 (3)利 用 农 杆 菌 转 化 水 稻 受 体 细 胞 的 过 程 中 ， 需 添 加 酚 类 物 质 ， 其 目 的 是 _。 (4)人体合成的初始 HSA 多肽， 需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。 与途径 相比，选择途径获取 rHSA 的优势是_。 (5)为证明 rHSA 具有医用价值，须确认 rHSA 与_的生物学功

21、能一致。 解析：(1)要想合成总 cDNA，需要采集人的血液获得总 RNA。由于 DNA 的复制只能从脱氧 核苷酸单链的 5端向 3端延伸，因而引物均应结合在 DNA 单链的 3端，而 DNA 的两条链 反向平行，由此可以确定引物在另一条脱氧核苷酸单链的位置和方向。(2)若要从水稻胚乳细 胞内获得目的产物，需要控制该目的基因只在水稻胚乳细胞内表达。由题干中的信息“启动 子通常具有物种及组织特异性”可知，此处需要选择水稻胚乳细胞启动子。(3)酚类物质能吸 引农杆菌，因此在水稻受体细胞中添加 该类物质， 能吸引农杆菌移向水稻受体细胞， 有利于目的基因的成功转化。 (4)途径和 的主要区别是途径的受

22、体细胞是真核细胞，途径的受体细胞是原核细胞。由于人体合成 的初始 HSA 多肽需要经膜系统加工形成正确的空间结构才有生物活性，所以选择途径获取 rHSA 更具有优势。(5)rHSA 是基因工程的产物，其是否具有医用价值，还需要在个体水平上 进一步确认其与 HSA 的生物学功能是否一致。 答案：(1)总 RNA(或 mRNA) 如图所示 (2)B (3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化 (4)水稻是真核生 物，具有膜系统，能对初始 rHSA 多肽进行高效加工 (5)HSA 随堂基础巩固 1下列获取目的基因的方法中需要模板链的是( ) 从基因文库中获取目的基因 利用 PCR 技术

23、扩增目的基因 反转录法 通过 DNA 合成仪利用化学方法人工合成 A B C D 解析：选 D PCR 利用的是 DNA 双链复制原理，即将双链 DNA 之间的氢键打开，变成单链 DNA ，作为聚合反应的模板。反转录法则是以目的基因转录成的 mRNA 为模板，在逆转录酶的 作用下，先反转录形成互补的单链 DNA，再合成双链 DNA。、均不需要模板。 2下列关于基因表达载体及其构建的相关叙述，错误的是( ) A基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分 B目的基因主要是指编码所需蛋白质的结构基因 C构建基因表达载体需用限制酶和 DNA 连接酶 D构建基因表达载体必须在细胞内进行 解

24、析：选 D 一个基因表达载体的组成除目的基因外还必须具有启动子、终止子、标记基 因等部分；目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因；基因表达载体的构建是目的基因与载 体结合，在此过程中需用同种限制酶切割目的基因与载体，用 DNA 连接酶将相同的末端连接 起来；基因表达载体的构建是在细胞外进行的。 3利用外源基因在受体细胞中表达可生产人类所需的产品。下列选项中能说明目的基因 完成表达的是( ) A棉花细胞中检测到载体上的标记基因 B山羊乳腺细胞中检测到人的生长激素基因 C大肠杆菌中检测到人的胰岛素基因转录出的 mRNA D酵母菌细胞中提取到人的干扰素 解析：选 D 目的基因完成表达是指目的基因在细胞

25、中合成相应的蛋白质，在酵母菌细胞 中提取到人的干扰素，说明导入酵母菌中的人的干扰素基因完成了表达。 4基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，无需进行 碱基互补配对的步骤是( ) A人工合成目的基因 B基因表达载体的构建 C将目的基因导入受体细胞 D目的基因的检测与鉴定 解析：选 C 将目的基因导入受体细胞过程中没有进行碱基互补配对。 5 下面甲、 乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法， 以下说法错误的是( ) A甲方法可建立该细菌的基因组文库 B乙方法可建立该细菌的 cDNA 文库 C甲方法需要 DNA 连接酶，而不需要限制酶 D乙方法需要逆转录酶参与

26、 解析 ： 选 C 甲方法是以细菌中的 DNA 为基础，用限制酶进行切割，获得细菌所有的基因， 因此，可以建立基因组文库，并且能从中选出所需要的目的基因。乙方法是用逆转录的方法 人工合成目的基因，通过这种方法只能得到生物的部分基因，组成的是该细菌的 cDNA 文库。 6 抗菌肽对治疗癌症有一定的作用， 下图表示抗菌肽合成过程。 相关说法正确的是( ) A用 PCR 克隆目的基因不需要 DNA 解旋酶 B基因表达载体包含起始密码和终止密码 C用显微注射法导入基因表达载体 D筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质 解析：选 A PCR 技术中采用高温变性，因此用 PCR 克隆目的基因不需要 DNA 解

27、旋酶；基 因表达载体包括启动子和终止子，起始密码和终止密码在 mRNA 上；将基因表达载体导入酵母 菌细胞时应用感受态细胞法；筛选菌种时用基因探针检测相关基因或 mRNA，不能用基因探针 检测蛋白质。 7白细胞介素是一类淋巴因子。研究人员将人白细胞介素的基因导入到酵母菌细胞中， 使其分泌出有活性的白细胞介素。 (1)为增加白细胞介素基因的数量，可使用_技术，但前提是必须 知道基因的已知序列，目的是_。 (2)在重组载体导入酵母菌细胞之前，需用_处理酵母菌，白细胞介素基因进 入酵母菌细胞内，并且在其细胞内维持稳定和表达的过程，称为_。在 表达过程中，启动子需与_识别和结合，从而驱动转录过程。 (

28、3)在体液免疫过程中，白细胞介素是由_细胞分泌的，为了能成 功表达出白细胞介素，不使用细菌，而使用酵母菌细胞作为受体细胞，原因可能是 _。 (4)在分泌型表达载体和白细胞介素基因所在的 DNA 分子上均有多个限制酶的酶切位点， 图示过程为获得有效表达的重组载体，使用了EcoR1 和EcoR52 两种限制酶，比使用单一的限 制酶，其优点是_。 解析：(1)基因工程中，扩增目的基因的方法为 PCR 技术，但前提是必须知道基因的已知 序列，以便设计引物。(2)在重组载体导入酵母菌细胞之前，需用 Ca2处理酵母菌，使酵母菌 成为感受态细胞，白细胞介素基因进入酵母菌细胞内，并且在其细胞内维持稳定和表达的

29、过 程称为转化。在表达过程中，启动子需与 RNA 聚合酶识别和结合，从而驱动转录过程。(3)在 体液免疫过程中，白细胞介素是由 T 淋巴细胞分泌的；由于细菌属于原核生物，细胞中无内 质网和高尔基体等加工白细胞介素的细胞器，因此为了能成功表达出白细胞介素，不使用细 菌，而使用酵母菌作为受体细胞。(4)在分泌型表达载体和白细胞介素基因所在的 DNA 分子上 均有多个限制酶的酶切位点，图示过程获得有效表达的重组载体使用了EcoR1 和EcoR52 两种 限制酶，比使用单一的限制酶，其优点是防止目的基因、表达载体发生自身环化或者防止目 的基因反向接入到分泌型表达载体中。 答案：(1)PCR 设计引物

30、(2)Ca2 转化 RNA 聚合酶 (3)T 淋巴 细菌细胞中无内质 网和高尔基体等加工白细胞介素的细胞器 (4)防止目的基因、表达载体发生自身环化或者防 止目的基因反向接入到分泌型表达载体中 课时跟踪检测 一、选择题 1基因工程中因受体细胞不同，目的基因导入的方法也不同，下列叙述错误的是( ) A将目的基因导入棉花细胞内常用花粉管通道法 B将目的基因导入老鼠细胞内常用显微注射法 C将目的基因导入大肠杆菌内常用感受态细胞转化法 D将目的基因导入小麦细胞内常用农杆菌转化法 解析 ： 选 D 小麦是单子叶植物，其受伤后不能分泌酚类物质，农杆菌对它没有感染能力。 2第三代疫苗DNA 疫苗是指将编码保

31、护性抗原蛋白的基因插入到适宜的质粒中得到 的重组 DNA 分子，将其导入人体内，在人体细胞内表达的产物可直接诱导机体免疫反应，且 可持续一段时间。下列有关 DNA 疫苗的叙述，正确的是( ) A表达产物不是抗原 BDNA 疫苗生产过程不需要 DNA 解旋酶和限制酶 C抗原基因在体内表达时不需要 RNA 聚合酶 DDNA 疫苗的特异性与碱基种类无关 解析：选 D DNA 疫苗是编码抗原蛋白的基因，因此其表达产物是抗原；DNA 疫苗是指将 编码抗原蛋白的基因插入到适宜的质粒中得到的重组 DNA 分子，可见其生产过程需要 DNA 连 接酶和限制酶；基因在体内表达的转录过程中，需要 RNA 聚合酶催化

32、；DNA 的特异性与碱基对 的排列顺序有关，与碱基种类无关。 3下图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。相关叙述正确的是( ) A三种方法都需要酶并均在体外进行 B碱基对的排列顺序均相同 C三种方法均属于人工合成法 D方法 a 不遵循中心法则 解析：选 A 这三种方法都是在体外进行的，且都用到酶(方法 a 需要逆转录酶和 DNA 聚 合酶；方法 b 需要限制酶；方法 c 需要 DNA 聚合酶)；通过方法 a 得到的目的基因不含有内含 子，通过方法 c 得到的目的基因的碱基序列可能有多种，因此碱基对的排列顺序不都 相同；图示 a 和 c 属于人工合成法，而 b 是从供体细胞的 DNA 中

33、直接分离目的基因的方法； 方法 a 遵循中心法则。 4下列有关基因工程的叙述，正确的是( ) ADNA 连接酶只能将由同一种限制性核酸内切酶切割而成的黏性末端连接起来 B目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变 C目的基因与质粒结合的过程发生在细胞外 D常使用的载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等 解析：选 C DNA 连接酶可以将不同种限制性核酸内切酶切割形成的相同的黏性末端连接 起来；目的基因导入受体细胞后，受体细胞发生基因重组而不是基因突变；目的基因与质粒 结合形成重组质粒的过程发生在细胞外的环境中；在基因工程中，常使用的载体有质粒、 噬菌体的衍生物和动植物病毒等。 5下列关于 c

34、DNA 文库和基因组文库的说法，错误的是( ) AcDNA 文库中的 DNA 来源于 mRNA 的反转录过程 B如果某种生物的 cDNA 文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的 性状相同，则这两个基因的结构也完全相同 CcDNA 文库中的基因都没有启动子 D一种生物的 cDNA 文库可以有许多种，但基因组文库只有一种 解析：选 B 由于基因转录时只有编码区段才能转录，所以以 mRNA 反转录成的 DNA 就只 有外显子区段，而缺少内含子和启动子等非编码区段，和原来的基因结构不相同。 6科研人员先分别 PCR 扩增尿酸酶基因和原核生物胞外蛋白信号肽基因(编码的肽链能 引导新合成的

35、蛋白质转移、分泌)，再将它们拼接形成融合基因，并导入大肠杆菌生产尿酸酶。 下列相关叙述错误的是( ) A扩增两类基因时可以通过设计引物来控制两类基因的拼接方向 B构建融合基因的目的是使大肠杆菌能合成尿酸酶并分泌到细胞外 C融合基因导入大肠杆菌前需构建基因表达载体，以保证目的基因正常表达和遗传 D在导入融合基因前，应先用 NaCl 处理大肠杆菌，使其变为感受态细胞 解析：选 D 扩增两类基因时可以通过设计引物来控制两类基因的拼接方向；构建融合基 因的目的是使大肠杆菌能合成尿酸酶并分泌到细胞外；融合基因导入大肠杆菌前需构建基因 表达载体，以保证目的基因正常表达和遗传 ； 在导入融合基因前，应先用

36、CaCl2处理大肠杆菌， 使其变为感受态细胞。 7(重庆高考)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是( ) A表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞 mRNA 反转录获得 B表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点 C借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 D启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 解析：选 C 胰岛素基因只能在胰岛 B 细胞中表达，不能在肝细胞中表达，因而不能通过 人体肝细胞 mRNA 反转录获得。复制原点是表达载体复制的起点，胰岛素基因表达的起点是启 动子。基因表达载体中一般以抗生素抗性基因为标记基因，因此可借助抗生素抗性基因将含 有

37、胰岛素基因的受体细胞筛选出来。终止密码子是翻译终止的信号，不是转录终止的信号。 8如图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中Pst、Sma、EcoR、 Apa为四种限制性核酸内切酶。下列有关说法正确的是( ) A图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶均来自原核生物 B图示中构建基因表达载体时，需要用到一种限制性核酸内切酶 C一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列 D抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来 解析：选 D 图示表示基因表达载体的构建过程，这是基因工程的核心步骤，所需限制酶 一般来自原核生物；此表达载体构建时需要用到EcoR、Ps

38、t限制酶；限制酶具有特异性， 即一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列并在特定的位点切割；抗卡那霉素基因作 为标记基因，主要作用是筛选含有目的基因的受体细胞。 9若要利用某目的基因(图甲)和 P1 噬菌体载体(图乙)构建重组 DNA(图丙)，限制性核酸 内切酶的酶切位点分别是Bgl(AGATCT)、EcoR(GAATTC)和Sau3A (GATC)。下列分 析正确的是( ) A用EcoR切割目的基因和 P1 噬菌体载体 B用Bgl和EcoR切割目的基因和 P1 噬菌体载体 C用Bgl和Sau3A切割目的基因和 P1 噬菌体载体 D用EcoR和Sau3A切割目的基因和 P1 噬菌体载体 解析

39、：选 D 解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoR和 Sau3A切割目的基因和 P1 噬菌体载体，构建的重组 DNA 中 RNA 聚合酶在插入的目的基因上 的移动方向才一定与图丙相同。 10如图是将人的生长激素基因导入细菌 B 细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌 B 细胞内不含质粒 A，也不含质粒 A 上的基因。判断下列说法正确的是( ) A将重组质粒导入细菌 B 常用的方法是显微注射法 B将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只有导入了重 组质粒的细菌 C将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒 A 的细菌 D

40、目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长 解析：选 C 将目的基因导入细菌细胞中常用的方法是 Ca2处理法。基因必须保持结构 的完整性才能得以表达，而抗氨苄青霉素基因结构完整能够表达，从而使细菌具有对氨苄青 霉素的抗性；在含有氨苄青霉素的培养基上能存活的是导入了质粒 A 或重组质粒的细菌。由 于将人的生长激素基因插入到质粒的抗四环素基因上，破坏了抗四环素基因的完整性，因此， 导入了重组质粒的细菌没有对四环素的抗性，在含有四环素的培养基上不能存活，能存活的 是导入了质粒 A 的细菌。目的基因成功表达的标志是受体细胞产生人的生长激素。 二、非选择题 11(江苏高考)金属硫蛋

41、白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究小组计划通过 多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因， 构建转基因工程菌， 用于重金属废水的净化处理。 PCR 扩增过程示意图如下，请回答下列问题： (1)从高表达 MT 蛋白的生物组织中提取 mRNA， 通过_获得_用于 PCR 扩增。 (2)设计一对与 MT 基因两端序列互补配对的引物(引物 1 和引物 2)， 为方便构建重组质粒， 在引物中需要增加适当的_位点。设计引物时需要避免引物之间形成 _，而造成引物自连。 (3)图中步骤 1 代表_，步骤 2 代表退火，步骤 3 代表延伸，这三个步骤组成一轮 循环。 (4)PCR 扩增时，退火温度的

42、设定是成败的关键。退火温度过高会破坏_ 的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但_的引物需要 设定更高的退火温度。 (5)如果 PCR 反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有_(填序号： 升高退火温度 降低退火温度 重新设计引物)。 解析 ： (1)PCR技术可在体外对DNA进行扩增， 模板可以是mRNA经过逆转录获得的cDNA。 (2) 设计一对与 MT 基因两端序列互补配对的引物(引物 1 和引物 2)时，需在引物中增加适当的限 制性核酸内切酶的识别序列，便于目的基因与质粒的连接。为了避免引物自连，设计引物时 需要避免引物之间形成碱基互补配对。(3)根据 PC

43、R 的过程可知，图中步骤 1 为变性，步骤 2 为退火(复性)，步骤 3 为延伸，这三个步骤构成一个循环。(4)退火温度的设定与引物长度、 碱基组成有关， 过高的退火温度会破坏引物与模板的碱基配对。 因 G、 C 之间的氢键数多于 A、 T 之间的氢键数，故 GC 含量高的引物需要设定更高的退火温度。(5)如果 PCR 反应得不到任何 扩增产物，可能的原因是退火温度过高使扩增效率降低，也可能是未按照目的基因两端的核 苷酸序列来设计引物，因此可以采取的措施是降低退火温度、重新设计引物等。 答案：(1)逆转录 cDNA (2)限制性核酸内切酶 碱基互补配对 (3)变性 (4)引物与 模板 GC 含

44、量高 (5) 12内皮素(ET)是一种多肽，主要通过与靶细胞膜上的 ET 受体(ETA)结合而发挥生物学效 应。科研人员通过构建表达载体，实现 ETA基因在大肠杆菌细胞中的高效表达，其过程如下图 所示。图中 SNAP 基因是一种荧光蛋白基因，限制酶Apa 的识别序列为 ，限制 酶Xho 的识别序列为 。请据图分析回答： (1)进行过程时，需要加入缓冲液、引物、dNTP 和_酶等。完成过程 的目的是_。 (2)过程和中，限制酶Xho 切割 DNA，使_键断开，形成的黏性末端是 _。 (3)构建的重组表达载体，目的基因上游的启动子是_的部位，进而可 驱动基因的转录。除图中已标出的结构外，基因表达载

45、体还应具有的结构是_。 (4)过程要用 CaCl2预先处理大肠杆菌，使其成为容易吸收外界 DNA 的_细胞。 (5)SNAP 基因表达的产物是一种荧光蛋白，将与 ETA基因结合构成融合基因，其目的是有 利于检测_。 解析：(1)过程是以 mRNA 为模板合成 cDNA，因此需要加入缓冲液、引物、dNTP 和反转 录(逆转录)酶等。完成过程的目的是获取目的基因(ETA基因)。(2)过程和中，用 限制酶Xho 切割 DNA，其目的是获取目的基因和切割质粒，在此过程中，磷酸二酯键断开， 形成的黏性末端是。 (3)构建的重组表达载体， 目的基因上游的启 动子是 RNA 聚合酶的识别和结合的部位，进而可

46、驱动基因的转录。除图中已标出的结构外， 基因表达载体还应具有的结构是终止子。(4)过程要用 CaCl2预先处理大肠杆菌，使其成为 容易吸收外界 DNA 的感受态细胞。(5)SNAP 基因的表达产物是一种荧光蛋白，因此将 SNAP 基 因与 ETA基因结合构成融合基因，其目的是有利于检测 ETA基因能否表达及表达量。 答 案 (1)反 转 录 (逆 转 录 ) 获 取 目 的 基 因 (ETA基 因 ) (2)磷 酸 二 酯 (3)RNA 聚合酶的识别和结合 终止子 (4)感受态 (5)ETA基 因能否表达及表达量 13为了增加油菜种子的含油量，研究人员尝试将酶 D 基因与转运肽基因相连，一起导 入油菜细胞并获得了转基因油菜品种。 (1)研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用_技术快速扩增从陆地棉基 因文库中获取到的酶 D 基因和从拟南芥基因文库中获取到的转运肽基因。所含三