基因工程的基本工具和基本操作程序

第十單元現(xiàn)代生物科技專題

第41課時基因工程的基本工具和基本操作程序高頻考點突破考點一基因工程的概念理解和理論基礎(chǔ)1.基因工程的概念理解(1)操作環(huán)境：體外——關(guān)鍵步驟“表達(dá)載體的構(gòu)建”的環(huán)境。(2)優(yōu)點①與雜交育種相比：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙。②與誘變育種相比：定向改造生物性狀。(3)操作水平：分子水平。(4)原理:基因重組。(5)本質(zhì):甲(供體提供目的基因)乙(受體表達(dá)目的基因),即基因未變、合成蛋白質(zhì)未變,只是合成場所的轉(zhuǎn)移。2.基因工程的基本原理和理論基礎(chǔ)概括如下圖

提醒

若題目強調(diào)“目的基因”的表達(dá)過程,則只包括“轉(zhuǎn)錄和翻譯”兩個過程,不包括目的基因的復(fù)制。對位訓(xùn)練1.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,只有通過鑒定與檢測才能知道。下列屬于目的基因檢測和鑒定的是 ()①檢測受體細(xì)胞中是否有目的基因②檢測受體細(xì)胞中是否有致病基因③檢測目的基因是否轉(zhuǎn)

錄出了mRNA④檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)A.①②③ B.②③④C.①③④ D.①②④C2.科學(xué)家通過基因工程的方法，能使大腸桿菌產(chǎn)生人的胰島素。以下敘述錯誤的是 （）A.可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒B.導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá)C.DNA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D.目的基因的檢測與鑒定表達(dá)過程中沒有發(fā)生堿基互補配對D考點二基因工程的操作工具1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”(1)來源:主要是從原核生物中分離純化出來的。(2)化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)。

(3)作用(4)作用特點：特異性,即限制酶可識別特定的脫氧核苷酸序列,切割特定位點。(5)切割方式催化作用,所以可重復(fù)利用可用于DNA的切割獲取目的基因和載體的切割錯位切：產(chǎn)生兩個相同的黏性末端平切：形成平末端

提醒

①切割的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵。②在切割目的基因和載體時要求用同一種限制酶,目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。③將一個基因從DNA分子上切割下來,需要2個限制酶,同時產(chǎn)生4個黏性末端。④不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同,同一個DNA分子用不同的限制酶產(chǎn)生的黏性末端不相同。2.DNA連接酶——“分子縫合針”常用類型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源大腸桿菌T4噬菌體功能連接黏性末端連接黏性末端或平末端結(jié)果恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵

拓展提升

DNA連接酶與DNA聚合酶的比較DNA連接酶DNA聚合酶作用實質(zhì)都是催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵是否需模板不需要需要連接DNA鏈雙鏈單鏈作用過程在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個核苷酸加到已存在的核酸片段的3′端的羥基上,形成磷酸二酯鍵作用結(jié)果將兩個DNA片段連接成重組DNA分子合成新的DNA分子3.基因進入受體細(xì)胞的載體——“分子運輸車”(1)類型

提醒

①質(zhì)粒本質(zhì)是DNA,不是細(xì)胞器;②特點:小型環(huán)狀。(2)功能：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。(3)應(yīng)具備條件①能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制；②有一個至多個限制酶的切割位點,以便于與外源基因連接；

③有特殊的遺傳標(biāo)記基因,供重組DNA的檢測和鑒定。最常用載體:質(zhì)粒其他載體:λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等提醒①一般來說說,天然載載體往往不不能滿足人人類的所有要求,因此人們們根據(jù)不同同的目的和和需要,對對某些天然的載載體進行人人工改造。。②常見的標(biāo)標(biāo)記基因有有抗生素基基因、產(chǎn)生生特定顏色色的表達(dá)產(chǎn)物物基因、發(fā)發(fā)光基因等等。③作為載體體必須具有有多個限制制酶切點,而且每種種酶的切點最好好只有一個個。因為某某種限制酶酶只能識別別單一切點,若載體上上有一個以以上的酶切切點,則切切割重組后可能能丟失某些些片段,若若丟失的片片段含復(fù)制制起點區(qū),則進進入受體細(xì)細(xì)胞后便不不能自主復(fù)復(fù)制。一個個載體若只有某某種限制酶酶的一個切切點,則酶酶切后既能能把環(huán)打開接納納外源DNA片段,又不會丟丟失自己的的片段。④注意與細(xì)細(xì)胞膜上載載體的區(qū)別別,兩者的的化學(xué)本質(zhì)質(zhì)和作用都不相相同。⑤質(zhì)粒能自自我復(fù)制,既可在自自身細(xì)胞、、受體細(xì)胞胞也可在體外復(fù)復(fù)制。對位訓(xùn)練3.下列關(guān)關(guān)于DNA連接酶作用用的敘述，，正確的是是（））A.將單個個核苷酸加加到某DNA片段末端，，形成磷酸酸二酯鍵B.將斷開開的兩個DNA片段的骨架架連接起來來，重新形成磷酸二二酯鍵C.連接兩兩條DNA鏈上堿基之之間的氫鍵鍵D.只能將將雙鏈DNA片段互補的的黏性末端端之間連接接起來，而不不能將雙鏈鏈DNA片段平末端端之間進行行連接B考點三基基因工程程的基本操操作程序1.基因工工程圖解:抗蟲棉的的培育過程程2.基本操操作程序(1)目的的基因的獲獲?、購幕蛭奈膸?基因因組文庫或或cDNA文庫)中中獲取文庫類型cDNA文庫基因組文庫文庫大小小大基因中啟動子無有基因中內(nèi)含子無有基因多少某種生物的部分基因某種生物的全部基因物種之間的基因交流可以部分基因可以說明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)點是操作簡便,缺點是工作量大,具有一定的盲目性②人工合成成目的基因因:常用的的方法有化化學(xué)合成法法和反轉(zhuǎn)錄法。?；瘜W(xué)合成法法:蛋白質(zhì)質(zhì)氨氨基基酸序列RNA堿基序列DNA堿基序列列用用4種脫氧核核苷酸酸人人工工合合成成目目的的基基因因反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄法法:分分離離出出供供體體細(xì)細(xì)胞胞mRNA單單鏈鏈DNA合成成目目的的基基因因分析推測推測逆轉(zhuǎn)錄酶DNA聚合酶③PCR擴擴增增技技術(shù)術(shù)與與DNA復(fù)復(fù)制制的的比比較較PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點原理DNA復(fù)制(堿基互補配對)原料四種游離的脫氧核苷酸條件模板、ATP、酶、原料、引物不同點解旋方式DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化場所體外復(fù)制(PCR擴增儀)主要在細(xì)胞核內(nèi)酶熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(Taq酶)細(xì)胞內(nèi)含有的DNA聚合酶結(jié)果在短時間內(nèi)形成大量的DNA片段形成整個DNA分子(2)基基因因表表達(dá)達(dá)載載體體的的構(gòu)構(gòu)建建————最最核核心心步步驟驟①基基因因表表達(dá)達(dá)載載體體的的組組成成:啟啟動動子子、、目目的的基基因因、、終終止止子以以及及標(biāo)標(biāo)記記基基因因等等。。提醒醒①與與載載體體相相比比較較,增增加加啟啟動動子子、、目目的的基基因因和和終止止子子三三個個基基因因片片段段,其其功功能能各各不不相相同同。。②啟啟動動子子(DNA片片段段)≠≠起起始始密密碼碼子子(RNA);終終止止子子(DNA片片段段)≠≠終終止止密密碼碼子子(RNA)。。②基基因因表表達(dá)達(dá)載載體體的的構(gòu)構(gòu)建建方方法法提醒醒該過過程程把把三三種種工工具具(只只有有兩兩種種工工具具酶酶)全全用用上了,是是最核心心、最關(guān)關(guān)鍵的一一步,在在體外進進行。(3)將將目的基基因?qū)肴胧荏w細(xì)細(xì)胞細(xì)胞類型常用方法受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程植物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法體細(xì)胞將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上→轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的DNA上動物細(xì)胞顯微注射技術(shù)受精卵將含有目的基因的表達(dá)載體提純→取卵→獲得受精卵→顯微注射→早期胚胎培養(yǎng)→胚胎移植→發(fā)育成為具有新性狀的動物微生物細(xì)胞Ca2+處理增大細(xì)胞壁通透性原核細(xì)胞或酵母菌用Ca2+處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表達(dá)載體DNA分子與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收提醒①唯一不不涉及到到堿基互互補配對的操操作步驟。②微生物物做受體體細(xì)胞主主要是個個體微小小,代謝謝旺盛,繁殖速度度快,獲獲得目的的基因產(chǎn)產(chǎn)物多。。③植物細(xì)細(xì)胞還可可用基因因槍法和和花粉管管通道法法。(4)目目的基因因的檢測測和表達(dá)達(dá)對位訓(xùn)練練4.下列有有關(guān)基因工工程技術(shù)的的敘述,正正確的是（（））A.重組DNA技術(shù)所用的的工具酶是是限制酶、、連接酶和載體B.所有的的限制酶都都只能識別別同一種特特定的核苷苷酸序列C.選用細(xì)細(xì)菌作為重重組質(zhì)粒的的受體細(xì)胞胞是因為細(xì)細(xì)菌繁殖快D.只要目目的基因進進入受體細(xì)細(xì)胞就能實實現(xiàn)表達(dá)C5.利用外外源基因在在受體細(xì)胞胞中表達(dá)，，可生產(chǎn)人人類所需要的產(chǎn)品品。下列選選項中能說說明目的基基因完成了了在受體細(xì)胞胞中表達(dá)的的是（（））A．棉花二二倍體細(xì)胞胞中檢測到到細(xì)菌的抗抗蟲基因B．大腸桿桿菌中檢測測到人胰島島素基因及及其mRNAC．山羊乳乳腺細(xì)胞中中檢測到人人生長激素素DNA序序列D．酵母菌菌細(xì)胞中提提取到人干干擾素蛋白白D解題思路探探究思維誤區(qū)警警示易錯分析基因工程中中易錯點辨辨析不清(1)基因因工程中有有3種工具具,但工具具酶只有2種。(2)工具具酶本質(zhì)為為蛋白質(zhì),載體本質(zhì)質(zhì)為小型DNA分子子,但不一一定是環(huán)狀狀。(3)標(biāo)記記基因的作作用——篩篩選、檢測測目的基因因是否導(dǎo)入入受體細(xì)胞胞,常見的的有抗生素素抗性基因因、發(fā)光基基因,表達(dá)產(chǎn)產(chǎn)物為帶顏顏色物質(zhì)等等。(4)受體體細(xì)胞中常常用植物受受精卵或體體細(xì)胞(經(jīng)經(jīng)組織培養(yǎng)養(yǎng))、動物物受精卵(一般不用用體細(xì)胞)、微生物物——大腸腸桿菌、酵酵母菌等,但要合成成糖蛋白、、有生物活活性的胰島島素則必需需用真核生生物酵母菌菌——需內(nèi)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高高爾基體的的加工、分分泌。一般般不用支原原體,原因因是它營寄寄生生活;一定不能能用哺乳動動物成熟紅紅細(xì)胞,原原因是它無無細(xì)胞核,不能合成成蛋白質(zhì)。。糾正訓(xùn)練1.(2009··浙江卷,3)下列關(guān)于于基因工程程的敘述,錯誤的是()A.目的基基因和受體體細(xì)胞均可可來自動、、植物或微生物B.限制性核核酸內(nèi)切酶和和DNA連接接酶是兩類常常用的工具酶C.人胰島素素原基因在大大腸桿菌中表表達(dá)的胰島素素原無生物活性D.載體上的的抗性基因有有利于篩選含含重組DNA的細(xì)胞和促進目的基基因的表達(dá)解析基因工程中目目的基因和受受體細(xì)胞均可可來自動、植物或微微生物;常用用的工具酶是是限制性核酸酸內(nèi)切酶和DNA連接酶;人人胰島素原基基因在大腸桿桿菌中表達(dá)的胰島素素原無生物活活性,只有經(jīng)經(jīng)過一定的物物質(zhì)激活以后,才才有生物活性性。載體上的的抗性基因主主要是有利于篩選選含重組DNA的細(xì)胞,不能促進目目的基因的表達(dá)。所所以D錯誤。。答案D2.(2009·重重慶卷,2)下表有關(guān)基基因表達(dá)的選選項中,不可能的是()基因表達(dá)的的細(xì)胞表達(dá)產(chǎn)物A細(xì)菌抗蟲蛋白基因抗蟲棉葉肉細(xì)胞細(xì)菌抗蟲蛋白B人酪氨酸酶基因正常人皮膚細(xì)胞人酪氨酸酶C動物胰島素基因大腸桿菌工程菌細(xì)胞動物胰島素D兔血紅蛋白基因兔成熟紅細(xì)胞兔血紅蛋白解析細(xì)菌抗蟲蛋白白基因可通過過轉(zhuǎn)基因技術(shù)術(shù)轉(zhuǎn)入棉花體內(nèi),在在棉花的葉肉肉細(xì)胞中表達(dá)達(dá)產(chǎn)生細(xì)菌抗抗蟲蛋白,使棉花花具有抗蟲能能力;人酪氨氨酸酶基因可可在正常人的皮膚膚細(xì)胞中表達(dá)達(dá)產(chǎn)生酪氨酸酸酶,酪氨酸酸酶催化酪氨酸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為黑色素素;動物胰島島素基因可通通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到大腸桿桿菌體內(nèi),在在大腸桿菌工工程菌細(xì)胞中合成成動物胰島素素;兔屬于哺哺乳動物,其其成熟的紅細(xì)胞中中沒有細(xì)胞核核,所以不可可能表達(dá)出血血紅蛋白。答案D3.(2009·安安徽卷,4)2008年年諾貝爾化學(xué)學(xué)獎授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展展了水母綠色色熒光蛋白””的三位科學(xué)學(xué)家。如果將綠綠色熒光蛋白白基因的片段段與目的基因因連接起來組成成一個融合基基因,再將該該融合基因轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入真核生物細(xì)胞胞內(nèi),表達(dá)出出的蛋白質(zhì)就就會帶有綠色色熒光。綠色熒光光蛋白在該研研究中的主要要作用是()A.追蹤目的的基因在細(xì)胞胞內(nèi)的復(fù)制過過程B.追蹤目的的基因插入到到染色體上的的位置C.追蹤目的的基因編碼的的蛋白質(zhì)在細(xì)細(xì)胞內(nèi)的分布布D.追蹤目的的基因編碼的的蛋白質(zhì)的空空間結(jié)構(gòu)解析將綠色熒光蛋蛋白基因的片片段與目的基基因連接起來組成一一個融合基因因,將該融合合基因轉(zhuǎn)入真真核生物細(xì)胞內(nèi),表達(dá)出的蛋蛋白質(zhì)帶有綠綠色熒光,從從而可以追蹤目的的基因編碼的的蛋白質(zhì)在細(xì)細(xì)胞內(nèi)的分布。故C正確確。答案C知識綜合應(yīng)用重點提示通過“抗蟲作作物培育過程程的有關(guān)基因因工程知識””的考查,提提升“綜合運運用所學(xué)知識識解決自然界界和社會生活活中有關(guān)生物物學(xué)問題”的的能力。典例分析(2009·江江蘇卷,34)蘇云金桿菌菌(Bt)能能產(chǎn)生具有殺殺蟲能力的毒素素蛋白。下圖圖是轉(zhuǎn)Bt毒毒素蛋白基因因植物的培育過程程示意圖(ampr為抗氨芐青霉霉素基因),據(jù)圖回答下列列問題。(1)將圖中中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切切后,反應(yīng)管中有種DNA片段段。(2)圖中②②表示HindⅢ與BamHⅠ酶切、DNA連接酶酶連接的過程,此過程可獲獲得種重組質(zhì)粒;如果換用BstⅠ與BamHⅠ酶切,目目的基因與質(zhì)質(zhì)粒連接后可獲得種重組質(zhì)粒。。(3)目的基基因插入質(zhì)粒粒后,不能影影響質(zhì)粒的。(4)圖中③③的Ti質(zhì)粒粒調(diào)控合成的的vir蛋白白,可以協(xié)助助帶有目的基因因的T-DNA導(dǎo)入植物物細(xì)胞,并防防止植物細(xì)胞中對T-DNA的降解。(5)已知轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因植物中中毒素蛋白只只結(jié)合某些昆昆蟲腸上皮細(xì)胞表面面的特異受體體,使細(xì)胞膜膜穿孔,腸細(xì)細(xì)胞裂解,昆蟲死死亡。而該毒毒素蛋白對人人類的風(fēng)險相相對較小,原因是是人類腸上皮皮細(xì)胞。(6)生產(chǎn)上上常將上述轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因作物與與非轉(zhuǎn)基因作作物混合播種,其目目的是降低害害蟲種群中的的基因頻率的增長長速率。解析本題重點考查查轉(zhuǎn)基因技術(shù)術(shù)的相關(guān)知識識,需特別注意基因工工程的步驟、、DNA的復(fù)復(fù)制、基因工工程的操作工具等知知識。本題需需特別注意圖圖示過程,從從中獲取有效信息息,然后結(jié)合合課本知識即即可正確解答答。答案(1)4(2)21(3)復(fù)制(4)DNA水解酶(5)表面無相應(yīng)應(yīng)的特異性受受體(6)抗性定時檢測組題說明特別推薦綜合應(yīng)用題———1、3；；知識拓展提提升題——2、6、8?？键c題號基因工程的工具1～8基因工程的步驟1.(2009·福福建理綜,32)轉(zhuǎn)基因抗病病香蕉的培育育過程如圖所示。質(zhì)質(zhì)粒上有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四種限制酶酶切割位點。。請回答:(1)構(gòu)建含含抗病基因的的表達(dá)載體A時,應(yīng)選用用限制酶,對進行切割。(2)培養(yǎng)基基中的卡那霉霉素會抑制香香蕉愈傷組織織細(xì)胞的生長,欲利利用該培養(yǎng)基基篩選已導(dǎo)入入抗病基因的的香蕉細(xì)胞,應(yīng)使使基因表達(dá)載載體A中含有有,作為標(biāo)記基因因。(3)香蕉組組織細(xì)胞具有有,因此,可以利用組織織培養(yǎng)技術(shù)將將導(dǎo)入抗病基基因的香蕉組組織細(xì)胞培育成成植株。圖中中①、②依次次表示組織培培養(yǎng)過程中香蕉蕉組織細(xì)胞的的。解析本題考查基因因工程的有關(guān)關(guān)知識。(1)從圖可看出,只有PstⅠ、EcoRⅠ兩種酶能能保持抗病基基因結(jié)構(gòu)的完整性,所以構(gòu)建含含抗病基因的的表達(dá)載體A時,應(yīng)選用限制酶酶PstⅠ、EcoRⅠ兩種酶,對抗病基因因的DNA和質(zhì)粒粒進行切割。。(2)卡那霉霉素能抑制香香蕉愈傷組織織細(xì)胞的生長長,欲利用該培養(yǎng)基基篩選已導(dǎo)入入抗病基因的的香蕉細(xì)胞,應(yīng)使基因表達(dá)載載體A中含有有抗卡那霉素素基因,以此此作為標(biāo)記基因。。(3)香蕉組組織細(xì)胞具有有全能性,因因此,可以利利用組織培養(yǎng)技術(shù)將導(dǎo)導(dǎo)入抗病基因因的香蕉組織織細(xì)胞培育成成植株。圖中①①、②依次表表示組織培養(yǎng)養(yǎng)過程中香蕉蕉組織細(xì)胞的脫脫分化和再分分化。答案(1)PstⅠ、EcoRⅠ含含抗病基因因的DNA、、質(zhì)粒(2)抗卡那霉霉素基因(3)全能性脫分化、再分分化2.(2008·江江蘇卷,32)將動物致病病菌的抗原基基因?qū)腭R鈴薯制成植植物疫苗,飼飼喂轉(zhuǎn)基因馬馬鈴薯可使動動物獲得免疫力。。以下是與植植物疫苗制備備過程相關(guān)的的圖和表。表1引物物對序列表引物對AP1AACTGAAATGTAGCTATCP2TTAAGTCCATTACTCTAG引物對BS1GTCCGACTAGTGGCTGTGS2AGCTGGCGTTTAGCCTCG請根據(jù)以上圖圖表回答下列列問題:(1)在采用用常規(guī)PCR方法擴增目目的基因的過過程中,使用的DNA聚聚合酶不同于于一般生物體體內(nèi)的DNA聚合酶,其最主要的特特點是。(2)PCR過程中退火火(復(fù)性)溫溫度必須根據(jù)據(jù)引物的堿基數(shù)量和種類類來設(shè)定。表表1為根據(jù)模模板設(shè)計的兩兩對引物序列,圖圖2為引物對對與模板結(jié)合合示意圖。請請判斷哪一對引物物可采用較高高的退火溫度度？。限制酶AluIEcoRIPstISmaI切割位點AG↓CTTC↑GAG↓AATTCCTTAA↑GCTGCA↓GG↑ACGTCCCC↓GGGGGG↑CCC(3)圖1步步驟③所用的的DNA連接接酶對所連接接的DNA兩兩端的堿基序列列是否有專一一性要求？。(4)為將外外源基因轉(zhuǎn)入入馬鈴薯，圖圖1步驟⑥轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因所用的細(xì)菌B通常為。(5)對符合合設(shè)計要求的的重組質(zhì)粒T進行酶切。。假設(shè)所用的酶均可可將識別位點點完全切開，，請根據(jù)圖1中標(biāo)示的酶切位位點和表2所所列的識別序序列，對以下下酶切結(jié)果作出判判斷。①①采用EcoRI和PstI酶切,得到到種DNA片斷斷。②采用EcoRI和SmaI酶切,得到到種DNA片斷斷。解析(1)PCR技術(shù)中需通通過高溫使DNA解旋,故所用DNA聚合合酶的耐熱性性必須要好。。(2)退火火溫度與時間,取決于于引物的長度度、堿基組成成及其濃度,還有靶基因序列列的長度。含含有(G+C)多的引物物,可采用相對較高的的退火溫度。。(3)DNA聚合酶與與限制酶不同,從將DNA由5’端點開始復(fù)制制到3’端的酶,不具具有特異性。(4)農(nóng)桿菌菌的細(xì)胞中有有一段T-DNA,農(nóng)桿桿菌通過侵染植植物傷口進入入細(xì)胞后,可可將T-DNA插入到植物基因中中,因此,農(nóng)農(nóng)桿菌是一種種天然的植物物遺傳轉(zhuǎn)化體系,常用作植物物轉(zhuǎn)基因工程程中的載體。。(5)對于重重組質(zhì)粒,EcoRI能切開M和X連接處處,PstI能在M和N之間間專一切點處處切開,將DNA分為兩兩個片段;EcoRI仍能切開開M處,SmaI則不能識別別N和Y重新新結(jié)合形成的連接點點,只能得到到1個DNA片段。答案(1)耐高溫溫(2)引物對對B(3)否(4)農(nóng)桿菌菌(5)①2②②13.基因工程程中,需使用用的限制酶切切割目的基因因和質(zhì)粒,便于重組和篩篩選。已知限限制酶Ⅰ的識識別序列和切切點是—G↓GATCC——,限制酶ⅡⅡ的識別序列列和切點是—↓GATC—。。(1)根據(jù)已已知條件和圖圖回答：①上述質(zhì)粒用用限制酶切割,目的基基因用限制酶切割。②將切下的目目的基因片段段插入質(zhì)粒的的切口處,還還要加入適量的。③請指出質(zhì)粒粒上至少要有有一個標(biāo)記基基因的理由：：。(2)不同生生物的基因可可以拼接的結(jié)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是。(3)大腸桿桿菌是首先成成功表達(dá)外源源基因的宿主主菌,但不能表達(dá)結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的蛋蛋白質(zhì),哺乳乳類細(xì)胞、昆昆蟲細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)統(tǒng)雖然能表達(dá)達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的的哺乳類細(xì)胞胞蛋白,但操作作復(fù)雜,表達(dá)達(dá)水平低,不不易推廣使用用?；蚬こ讨谐＿x選用酵母菌作作為受體細(xì)胞胞,請從細(xì)胞胞結(jié)構(gòu)等方面分析析用酵母菌作作受體細(xì)胞能能克服上述不不足的理由：。答案(1)①ⅠⅡⅡ②DNA連接酶酶③檢測測重組質(zhì)粒(或目的基基因)是否導(dǎo)導(dǎo)入受體細(xì)胞胞(2)DNA結(jié)結(jié)構(gòu)基本相同(其其他合理答案案均可)(3)①單單細(xì)胞真核生物,含有加加工、修飾蛋蛋白質(zhì)的內(nèi)質(zhì)質(zhì)網(wǎng)和高爾基基體;②繁殖速度快,能很快得得到大量的目目的基因;③③培養(yǎng)成本低;④容容易培養(yǎng)4.在培育轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因植物的的研究中,卡卡那霉素抗性性基因(kanr)常作為標(biāo)記記基因,只有有含卡那霉素素抗性基因的細(xì)胞才能在在卡那霉素培培養(yǎng)基上生長長。下圖為獲獲得抗蟲棉的技技術(shù)流程。請據(jù)圖回答：：(1)A過程程需要的酶有有。(2)B過程程及其結(jié)果體體現(xiàn)了質(zhì)粒作作為載體必須須具備的兩個條件是是。(3)C過程程的培養(yǎng)基除除含有必要營營養(yǎng)物質(zhì)、瓊瓊脂和激素外,還必必須加入。(4)如果利利用DNA分分子雜交原理理對再生植株株進行檢測,D過程應(yīng)應(yīng)該用作為探針。(5)科學(xué)家家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因因植株的卡那那霉素抗性基基因的傳遞符合孟德德爾遺傳規(guī)律律。①將轉(zhuǎn)基因植植株與雜交,其后代中抗卡卡那霉素型與與卡那霉素敏敏感型的數(shù)量量比為1∶1。。②若該轉(zhuǎn)基因因植株自交,則其后代中中抗卡那霉素素型與卡那霉素敏敏感型的數(shù)量量比為。③若將該轉(zhuǎn)基基因植株的花花藥在卡那霉霉素培養(yǎng)基上上作離體培養(yǎng),則獲得的再再生植株群體體中抗卡那霉霉素型植株占%。解析重組質(zhì)粒的獲獲得需要限制制酶和DNA連接酶;作為載體必須須具備以下幾幾個條件：一一是能夠在宿宿主細(xì)胞中復(fù)制制并穩(wěn)定保存存;二是具有有多個限制酶酶切點,以便與外外源基因連接接;三是具有有某些標(biāo)記基基因,便于進行篩選選等。B過程程體現(xiàn)出了其其中的一、三三兩條。轉(zhuǎn)基因植植株與非轉(zhuǎn)基基因植株雜交交后,后代表表現(xiàn)型比例為1∶∶1,說明轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因植株為為雜合子,該該雜交過程相當(dāng)于測測交;如果自自交,則后代代比例應(yīng)為3∶1;卡那霉素對花花粉進行了選選擇,保留下下了抗卡那霉霉素的植株。答案(1)限制酶酶和DNA連連接酶(2)具有標(biāo)標(biāo)記基因;能在宿主細(xì)胞胞中復(fù)制并穩(wěn)穩(wěn)定保存(3)卡那那霉素(4)放射性性同位素(或或熒光分子)標(biāo)記的抗蟲蟲基因(5)①非轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因植株②②3∶1③1005.如圖為利利用生物技術(shù)術(shù)獲得生物新新品種的過程程,據(jù)圖回答：(1)在基因因工程中,A→B為技術(shù),利用的原理是,其中①為過程。(2)加熱熱至94℃的的目的是使DNA中的鍵斷裂裂,這這一一過過程程在在細(xì)細(xì)胞胞內(nèi)內(nèi)是是通通過過的作用用來來完完成成的的。。(3)當(dāng)當(dāng)溫溫度度降降低低時時,引引物物與與模模板板末末端端結(jié)結(jié)合合,在在DNA聚聚合酶酶的的作作用用下下,引引物物沿沿模模板板鏈鏈延延伸伸,最最終終合合成成兩兩條條DNA分分子子,此此過過程程中中的的原原料料是是,遵循循的的原原則則是是。(4)目目的的基基因因?qū)?dǎo)入入綿綿羊羊受受體體細(xì)細(xì)胞胞常常用用技術(shù)術(shù)。。(5)B→→D為為抗抗蟲蟲棉棉的的培培育育過過程程,其其中中④④過過程程常常用用的的方法法是是,要確確定定目目的的基基因因(抗抗蟲蟲基基因因)導(dǎo)導(dǎo)入入受受體體細(xì)細(xì)胞胞后后是是否否能穩(wěn)穩(wěn)定定遺遺傳傳并并表表達(dá)達(dá),需需進進行行檢檢測測和和鑒鑒定定工工作作,請請寫寫出在在個個體體生生物物學(xué)學(xué)水水平平上上的的鑒鑒定定過過程程：：。解析析(1)A→→B為為體體外外DNA復(fù)復(fù)制制即即PCR技技術(shù)術(shù),與與體體內(nèi)內(nèi)DNA復(fù)復(fù)制制原原理理相相同同,解解旋旋方方式式不不同同,PCR技技術(shù)術(shù)是是用用高高溫變變性性使使其其解解旋旋。。(2)94℃℃時時DNA雙雙鏈鏈解解旋旋,破破壞壞的的是是兩兩條條鏈鏈之之間間的的氫氫鍵,而而在在細(xì)細(xì)胞胞內(nèi)內(nèi)DNA復(fù)復(fù)制解解旋旋時時解解旋旋酶酶起相相同同作作用用。。(3)PCR技技術(shù)術(shù)與與DNA復(fù)復(fù)制制過過程程原原理理是是相相同同的的,即即堿堿基基互補補配配對對,原原料料均均為為4種種脫脫氧氧核核苷苷酸酸。。(4)轉(zhuǎn)基基因動物培培育中目的的基因的導(dǎo)導(dǎo)入常用顯顯微注射技術(shù)。(5)將目的的基因?qū)肴胫参锛?xì)胞胞常用的方方法為農(nóng)桿桿菌轉(zhuǎn)化法,其其優(yōu)點是能能將外源基基因?qū)氲降绞荏w細(xì)胞胞的染色體DNA分子上上;在個體體水平上鑒鑒定,即通通過生物體所體現(xiàn)的的性狀來判判斷,抗蟲蟲棉應(yīng)具有有的性狀為為害蟲吞食后使使其死亡。。答案(1)PCRDNA復(fù)制制DNA解解旋(2)氫解解旋酶酶(3)4種種脫氧氧核苷苷酸堿堿基互互補配配對原原則(4)顯微微注射射(5)農(nóng)桿桿菌轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化法法讓讓害害蟲吞吞食轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因因棉花花的葉葉子,觀察害害蟲的的存活活情況況,以以確定定性狀狀6.下下圖a表示示基因因工程程中經(jīng)經(jīng)常選選用的的載體體———pBR322質(zhì)粒,Ampr表示氨氨芐青青霉素素抗性性基因因,Tetr表示四四環(huán)素抗性性基因因。目目的基基因如如果插插入某某抗性性基因因中,將使該基基因失失活,而不不再具具有相相應(yīng)的的抗性性。為為了檢檢查載體是是否導(dǎo)導(dǎo)入原原本沒沒有Ampr和Tetr的大腸腸桿菌菌,將將大腸桿桿菌培培養(yǎng)在在含氨氨芐青青霉素素的培培養(yǎng)基基上。。得到到如圖b的結(jié)結(jié)果(黑點點表示示菌落落)。。再次次滅菌菌的絨絨布按按到圖b的培培養(yǎng)基基上,使絨絨布面面沾上上菌落落,然然后將將絨布布平移按按到含含四環(huán)環(huán)素的的培養(yǎng)養(yǎng)基上上培養(yǎng)養(yǎng),得得到如如圖c的結(jié)果(空圈圈表示示與b對照照無菌菌落的的位置置)。。據(jù)此此分析析并回答答：(1)pBR322質(zhì)粒粒的基基本組組成單單位是是。該基因因工程程中,質(zhì)粒粒上的的Ampr、Tetr稱為基因。。(2)與圖圖c空空圈相相對應(yīng)應(yīng)的圖圖b中中的菌菌落表表現(xiàn)型型是,由此說明明目的基因因插入了中。(3)質(zhì)粒粒作為基因因表達(dá)載體體除了具有有Ampr或Tetr及目的基因外外,還必須須具有。(4)若用用pBR322質(zhì)粒粒作為載體體,通過基基因工程生生產(chǎn)的食品,存存在著食品品安全性問問題,試說說明理由。。。解析質(zhì)粒是獨立立于細(xì)菌擬擬核DNA之外,一一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡簡單并能自自我復(fù)制的的雙鏈環(huán)狀狀DNA分分子,其基本組成成單位是4種脫氧核核苷酸。在在基因工程程中,質(zhì)粒上特殊殊的遺傳