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

必考點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)過多年的努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程。實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DNA分子進行人工“剪切”C．在生物體外對DNA分子進行改造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，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細胞內(nèi)，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，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所有限制酶識別的核苷酸序列均由6個核苷酸組成④不同限制酶切割DNA的位點不同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的，①錯誤；T4DNA連接酶來源于T4噬菌體(一種病毒)，②錯誤；EcoRⅠ、SmaⅠ限制酶的識別序列均為6個核苷酸，也有少數(shù)限制酶的識別序列由4個、8個或其他數(shù)量的核苷酸組成，③錯誤；所有的質(zhì)粒都是環(huán)狀雙鏈DNA分子，⑤錯誤。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項錯誤；酶切獲得④需要消耗2分子水，C項錯誤。例題4.質(zhì)粒是基因工程中最常用的外源基因運載工具。下列有關(guān)敘述正確的是()A．質(zhì)粒只分布于原核細胞中B．在所有的質(zhì)粒上總能找到一個或多個限制酶切割位點C．?dāng)y帶外源基因的重組質(zhì)粒只有整合到宿主細胞的DNA上才會隨后者的復(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——酵母菌細胞內(nèi)也有分布，A項錯誤；并不是所有的質(zhì)粒都能找到限制酶的切割位點而成為合適的運載外源基因的工具，B項錯誤；重組質(zhì)粒進入受體細胞后，可以在細胞內(nèi)自我復(fù)制，也可以整合到受體DNA上，隨染色體DNA進行同步復(fù)制，C項錯誤?！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)限制酶的識別序列由6個核苷酸組成，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€DNA片段連接起來的酶。一類是從大腸桿菌中分離得到的E.coliDNA連接酶，其只能將具有互補黏性末端的DNA片段連接起來，不能連接具有平末端的DNA片段；一類是從T4噬菌體中分離出來的T4DNA連接酶，其既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的黏性末端，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較低。3．基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”：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桿菌細胞中，在大腸桿菌細胞中合成了兔子的血紅蛋白。下列關(guān)于這一先進技術(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配對原則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細胞并得以表達的過程，目的基因在不同生物細胞中能夠表達出相同的蛋白質(zhì)，說明控制其合成的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項正確；基因是通過轉(zhuǎn)錄獲得mRNA，進而控制蛋白質(zhì)的合成，B項正確；基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，只要是雙鏈DNA都遵循堿基互補配對原則，其組成原料都是四種脫氧核苷酸，C項正確；生物之間是否有共同的原始祖先與轉(zhuǎn)基因技術(shù)之間沒有必然關(guān)系，D項錯誤。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外源基因時得到兩個切口，有2個磷酸二酯鍵被斷開B．限制酶識別序列越短，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外源基因時得到兩個切口，有4個磷酸二酯鍵被斷開，A錯誤；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，C錯誤；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錯誤。4.某科學(xué)家從細菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過基因工程的方法，將基因a與載體結(jié)合后導(dǎo)入馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細胞中存在。下列有關(guān)這一過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進入馬鈴薯細胞后，可隨馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細胞D．通過該技術(shù)人類實現(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錯誤；載體具有在宿主細胞中自我復(fù)制的能力，與目的基因結(jié)合后，目的基因也會在宿主細胞中一起復(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)粒的簡圖，小箭頭所指分別為限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位點，P為轉(zhuǎn)錄的啟動部位。已知目的基因的兩端均有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位點，受體細胞為無任何抗藥性的原核細胞。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，形成一個重組質(zhì)粒時形成兩個磷酸二酯鍵C．為了防止目的基因和質(zhì)粒自身環(huán)化，酶切時可選用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠD．能在含青霉素的培養(yǎng)基中生長的受體細胞表明該目的基因已成功導(dǎo)入該細胞【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DNA片段連接形成的產(chǎn)物有三種，A錯誤；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形成重組質(zhì)粒，該過程形成4個磷酸二酯鍵，B錯誤；為了防止目的基因和質(zhì)粒自身環(huán)化，酶切時可選用的酶是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；由于受體細胞為無任何抗藥性的原核細胞，因此能在含青霉素的培養(yǎng)基中生長，可能是受體細胞成功導(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?；卮鹣铝袉栴}：(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，應(yīng)用________(填“DNA聚合酶”或“DNA連接酶”)。(3)能連接的對應(yīng)片段是________，寫出連接后形成的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)切核酸酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點進行切割。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，回答下列問題：(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(識別的序列由6個核苷酸組成)切割后產(chǎn)生的片段如下：AATTC……GG……CTTAA該酶識別的序列為__________________，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，兩種酶共同的特點是______________________________。(4)按其來源不同，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)噬菌體動植物病毒【解析】(2)將圖中片段兩端的黏性末端對接后可以看出限制酶X識別的序列為6個核苷酸組成的—GAATTC—，互補鏈是—CTTAAG—，切割的位點為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。請據(jù)圖回答下列問題：(1)構(gòu)建人工質(zhì)粒時要有抗性基因，以便于_______________________________________________________________________________________________________________。(2)pBR322分子中有單個EcoRⅠ限制酶作用位點，EcoRⅠ只能識別序列－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EcoRⅠ的切點，請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端。(3)pBR322分子中另有單個的BamHⅠ限制酶作用位點，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DNA連接酶作用恢復(fù)____________鍵，成功獲得了重組質(zhì)粒，說明________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)為了檢測上述重組質(zhì)粒是否導(dǎo)入原本無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(空圈表示與圖二對照無菌落的位置)。與圖三空圈相對應(yīng)的圖二中的菌落表現(xiàn)為________________________，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)粒【解析】(1)質(zhì)粒作為基因進入受體細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，圖見答案。(3)DNA連接酶催化兩個DNA片段形成磷酸二酯鍵；而通過DNA連接酶作用能將兩個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：由于圖三空圈相對應(yīng)的大腸桿菌能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長，而不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長，故可推知與圖三空圈相對應(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)建立在對擴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)需要一對特異性的引物，要求一對引物的序列是互補的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)擴增的目的基因序列不一定是已知的，A項錯誤；該技術(shù)是通過高溫來使DNA解旋的，不需要解旋酶，B項錯誤；該技術(shù)需要的一對引物，分別能與模板DNA的兩條鏈的末端進行堿基互補配對，其序列不是互補的，C項錯誤。例題2.下列哪項不是基因表達載體的組成部分()A．啟動子 B．終止密碼子C．標記基因 D．目的基因【答案】B【解析】基因表達載體的組成為目的基因＋啟動子＋終止子＋標記基因等。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個相鄰的堿基，使翻譯過程在相應(yīng)的地方停止。例題3.某實驗小組將人生長激素基因?qū)氪竽c桿菌細胞制備工程菌，下列相關(guān)敘述正確的是()A．人生長激素基因可以通過從下丘腦細胞獲得的mRNA為模板經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得B．將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌常采用Ca2＋處理細胞C．在生長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胞合成的生長激素具有相同的空間結(jié)構(gòu)【答案】B【解析】生長激素基因在垂體細胞中表達，在下丘腦細胞不表達，因此下丘腦細胞沒有生長激素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA，A錯誤；在生長激素基因的上游插入啟動子的目的是保證目的基因成功轉(zhuǎn)錄，C錯誤；人體細胞合成的生長激素要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體中進行加工，大腸桿菌沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體，因此利用工程菌制備的生長激素和人體細胞合成的生長激素的空間結(jié)構(gòu)不同，D錯誤。例題4.目的基因?qū)胧荏w細胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達其遺傳特性，只有通過鑒定與檢測才能知道。下列屬于目的基因檢測與鑒定的是()①檢測受體細胞中是否有目的基因②檢測受體細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．①②④【答案】C【解析】基因工程中不需要檢測受體細胞中是否有致病基因，②錯誤。例題5.下列有關(guān)基因工程的敘述，正確的是()A．目的基因可來自動物、植物或微生物，受體細胞只可來自動物、植物B．所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列C．選用細菌作為重組質(zhì)粒的受體細胞是因為細菌繁殖快D．只要目的基因進入了受體細胞就能成功地實現(xiàn)表達【答案】C【解析】目的基因和受體細胞均可來自動物、植物或微生物，A錯誤；限制酶能夠識別某種特定的核苷酸序列，并在特定位點切割磷酸二酯鍵，但不是所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列，B錯誤；細菌作為受體細胞原因有多個，如細胞體積小、繁殖周期短、遺傳物質(zhì)少等，C正確；目的基因進入受體細胞中，由于操作失誤和不可預(yù)測的干擾等，并不是所有受體細胞都能按照預(yù)先設(shè)計的方案進行重組和表達，真正能有效表達的只是一小部分，D錯誤?！窘忸}技巧提煉】一、目的基因的篩選與獲取、基因表達載體的構(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獲取和擴增目的基因))基因表達載體的構(gòu)建eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(目的基因,標記基因,啟動子,終止子,復(fù)制原點))1．在基因工程的設(shè)計和操作中，用于改變受體細胞性狀或獲得預(yù)期表達產(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是聚合酶鏈式反應(yīng)的縮寫，該技術(shù)的原理是DNA半保留復(fù)制。3．PCR反應(yīng)進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擴增的過程：變性—復(fù)性—延伸。5．基因表達載體的構(gòu)建是基因工程的核心工作，基因表達載體由啟動子、目的基因、標記基因、終止子等構(gòu)成。二、將目的基因?qū)胧荏w細胞和目的基因的檢測與鑒定1.PCR又稱聚合酶鏈式反應(yīng)，現(xiàn)在已成為分子生物學(xué)實驗中的一種常規(guī)手段，它可以在體外很短的時間內(nèi)將DNA大量擴增。你認為下列符合在體外進行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聚合酶催化延伸過程，⑤正確；PCR反應(yīng)過程中通過高溫使DNA變性解鏈，不需要解旋酶，⑥錯誤；PCR反應(yīng)不需要限制性內(nèi)切核酸酶，⑦錯誤；PCR反應(yīng)過程中需要控制的關(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，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)錄過程，獲得重組質(zhì)粒時不需要RNA聚合酶；獲得重組質(zhì)粒時，需要具有標記基因的質(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.抗菌肽對治療癌癥有一定作用，如圖表示抗菌肽的合成過程。下列相關(guān)說法正確的是()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)→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)入基因表達載體D．篩選菌種時用基因探針檢測相關(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；基因表達載體包含啟動子和終止子，而起始密碼子和終止密碼子在mRNA上，B錯誤；將基因表達載體導(dǎo)入酵母菌細胞時應(yīng)用Ca2＋處理法，C錯誤；篩選菌種時可用基因探針檢測相關(guān)基因或mRNA，不能用基因探針檢測蛋白質(zhì)，D錯誤。4.利用外源基因在受體細胞中表達，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列選項中能說明目的基因完成了在受體細胞中表達的是()A．棉花二倍體細胞中檢測到細菌的抗蟲基因B．大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其mRNAC．山羊乳腺細胞中檢測到人生長激素DNA序列D．酵母菌細胞中提取到人干擾素蛋白【答案】D【解析】基因表達的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，因此，只有在受體細胞中檢測或提取到了相應(yīng)蛋白質(zhì)才能證明目的基因在受體細胞中完成了表達，A、C項只能說明完成了目的基因的導(dǎo)入，B項只能說明完成了目的基因的導(dǎo)入和目的基因的轉(zhuǎn)錄過程。5.中美科學(xué)家通過改變一種名為NR2B的基因研制出了轉(zhuǎn)基因超級小鼠Hobbie－J，Hobbie－J比普通老鼠更加聰明，大腦運轉(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)生過程的描述，錯誤的是()A．NR2B基因可通過PCR技術(shù)進行擴增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錯誤。1.某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導(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?；卮鹣铝袉栴}：(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____________________________(答出兩點即可)，而作為基因表達載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子等。(2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進行篩選，在上述四種大腸桿菌細胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的，其原因是__________________；并且_______________和__________________的細胞也是不能區(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)制所需的原料來自________________________?！敬鸢浮?1)能自我復(fù)制、具有標記基因(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)基上均能生長四環(huán)素(3)受體細胞【解析】(1)作為載體必須具備如下特點：①能自我復(fù)制，從而在受體細胞中穩(wěn)定保存；②含標記基因，以便重組DNA的篩選；③具一至多個限制酶切割位點，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。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胞中無Ampr，故不能在此培養(yǎng)基中生長，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，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，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，無細胞結(jié)構(gòu)，無法自主合成DNA，需借助宿主細胞完成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試劑盒(RT－PCR熒光探針法)為新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控提供了快速、精準的檢測方案。RT－PCR熒光探針法通過熒光標記的特異性探針，對PCR產(chǎn)物進行標記跟蹤，實時在線監(jiān)控反應(yīng)過程，通過儀器和相應(yīng)的軟件分析結(jié)果，對待測樣品通過檢測熒光信號的累積(以Ct值表示)來確定樣本中是否有病毒核酸，其具體操作過程如下圖。請回答下列相關(guān)問題：(1)新型冠狀病毒(COVID－19)的相關(guān)蛋白能在宿主細胞中正常表達的理論基礎(chǔ)是________________________________。(2)該反應(yīng)體系中，過程①需要用到__________酶。(3)過程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胞樣本提取核酸進行上述RT－PCR過程，每一個擴增出來的DNA序列，都可與預(yù)先加入的一段熒光標記探針結(jié)合，產(chǎn)生熒光信號，擴增出來的目的基因越多，觀察到的Ct值就越________?！敬鸢浮?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(都遵循堿基互補配對原則)，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(4)大【解析】在基因工程的設(shè)計和操作中，用于改變受體細胞性狀或獲得預(yù)期表達產(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行篩選。(2)利用PCR獲取和擴增目的基因①PCR的含義：PCR是聚合酶鏈式反應(yīng)的縮寫，它是一項根據(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，對目的基因的核苷酸序列進行大量復(fù)制的技術(shù)。②目的：快速擴增目的基因。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過程a．變性：當(dāng)溫度上升到90℃以上時，雙鏈DNA解聚為單鏈。b．復(fù)性：溫度下降至50℃左右時，兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結(jié)合。c．延伸：溫度升至72℃左右時，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)堿基互補配對原則合成新的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)形式擴增(約為2n，n為擴增循環(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擴增儀。(3)在獲得轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的過程中，還可以通過構(gòu)建基因文庫來獲取目的基因。3．如圖是利用PCR技術(shù)和電泳技術(shù)進行的某一次親子鑒定結(jié)果圖譜，請根據(jù)圖譜和所學(xué)知識回答下列問題：(1)PCR技術(shù)能把某一DNA分子片段進行擴增。它是利用了DNA的________原理，通過控制________來控制DNA________與結(jié)合。(2)利用PCR技術(shù)擴增DNA的過程中還需要________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為___________________________________。(3)圖①是含有21個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，以及待測定的四位男性的DNA，分別由酶處理后，生成若干DNA片段，并進行擴增，然后進行電泳所得到的一組DNA指紋圖譜，請分析：F1～F4中，你認為________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因為C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配對。氨基酸混合物進行電泳時，因為相同的氨基酸相對分子質(zhì)量和所帶電荷數(shù)相同，所以在電泳時只出現(xiàn)1個條帶，圖①所示圖譜出現(xiàn)6個條帶，所以該多肽由6種氨基酸組成。從遺傳角度分析，兒子的DNA一半來自父方，一半來自母方，仔細觀察圖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展細胞中DNA含量測定研究，主要實驗流程如圖，其中SDS(十二烷基硫酸鈉)具有破壞細胞膜和核膜、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。請分析回答下列問題：(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________________，再進行充分攪拌和研磨。(2)根據(jù)實驗流程可推知，步驟③、④所依據(jù)的原理是________________________________。(3)步驟⑤加入2～3倍體積分數(shù)為95%的酒精的目的是______________________________________________________________________________。(4)下面是某同學(xué)設(shè)計的DNA鑒定實驗的主要步驟：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。請指出上面實驗步驟中的兩個錯誤：________________、________________。(5)該興趣小組成員還以同種蘋果的不同組織器官為材料，測定不同組織細胞中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)為沸水浴缺少對照組(5)形成層、冬芽、秋梢嫩葉等部位的細胞分裂旺盛，DNA復(fù)制使得細胞中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倍體積分數(shù)為95%的酒精能夠使DNA析出，同時除去部分蛋白質(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，從細胞分裂的角度來看，形成層、冬芽、秋梢嫩葉等部位的細胞分裂旺盛，DNA復(fù)制使得細胞中DNA含量較高。題型三基因工程的應(yīng)用例題1.能夠使植物體表達動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】要讓動物蛋白在植物體內(nèi)表達，必須將控制動物蛋白合成的相關(guān)基因?qū)胫参锛毎胁⒆屍浔磉_，因此需要通過基因工程技術(shù)才能實現(xiàn)。例題2..運用現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法，將抗菜青蟲的Bt基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)質(zhì)油菜中，培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲的油菜品種，這一品種在生長過程中能產(chǎn)生特異的殺蟲蛋白，對菜青蟲有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲對油菜的危害，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基因中有菜青蟲的遺傳物質(zhì)C.轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜能產(chǎn)生殺蟲蛋白是Bt基因在其體內(nèi)得以表達的結(jié)果D.轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜產(chǎn)生的殺蟲蛋白是無機物【答案】C【解析】Bt基因的化學(xué)成分是DNA，而不是蛋白質(zhì);Bt基因來自蘇云金芽孢桿菌，不具有菜青蟲的遺傳物質(zhì);轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜產(chǎn)生的殺蟲蛋白是有機物。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)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，這就是基因治療。雖然用輻射或藥物誘發(fā)致病基因突變，可以改變原有的異?；?，但在一般情況下，突變大多是有害的，很可能引起另一種疾病，A、B項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)良的動物D.在環(huán)境保護方面主要用于環(huán)境監(jiān)測和對污染環(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)在處于臨床試驗階段?！窘忸}技巧提煉】1．乳腺生物反應(yīng)器的構(gòu)建過程是將藥用蛋白基因和乳腺中特異表達的基因的啟動子等調(diào)控元件重組在一起，通過顯微注射的方法導(dǎo)入哺乳動物的受精卵中；由這個受精卵發(fā)育成的轉(zhuǎn)基因動物通過分泌乳汁來生產(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題，但不必擔(dān)心的是（）A.四倍體轉(zhuǎn)基因鯉魚與正常鯉魚的雜交，導(dǎo)致自然種群被淘汰B.載體的標記基因(如抗生素抗性基因)可能指導(dǎo)合成有利于抗性進化的產(chǎn)物C.目的基因(如殺蟲基因)本身編碼的產(chǎn)物可能會對人體產(chǎn)生毒性D.目的基因通過花粉的散布轉(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)基因鯉魚與正常鯉魚雜交，后代個體的體細胞中含三個染色體組，在減數(shù)分裂過程中聯(lián)會發(fā)生素亂，因此不能產(chǎn)生后代，不會導(dǎo)致自然種群被淘汰;標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，對患者采用基因治療的方法是:取出患者的淋巴細胞，進行體外培養(yǎng)時轉(zhuǎn)入正常ADA基因，再將這些淋巴細胞注射入患者體內(nèi)，使其免疫功能增強，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基因通過控制ADA的合成來影響免疫功能C.淋巴細胞需在體外擴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蛉毕莸募毎?，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA來影響免疫功能;為獲得大量含ADA正?；虻牧馨图毎?，需在體外擴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.表達載體中需要加入乳腺蛋白基因的特異性啟動子C.目的基因是抗原合成基因D.受精卵是理想的受體細胞【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細胞，可以定向改變生物性狀，故A項正確;運用基因工程技術(shù)，讓羊的乳腺生產(chǎn)抗體，則表達載體中目的基因上游要加入羊乳腺蛋白基因的啟動子，故B項正確;目的基因是人體內(nèi)控制某些抗體合成的基因，故C項錯誤;受精卵常作為動物基因工程的受體細胞，故D項正確。4.下列關(guān)于培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的敘述，正確的是()A.DNA連接酶能把Bt抗蟲蛋白基因與噬菌體相連接B.Bt抗蟲蛋白基因可借助花粉管通道進入受體細胞C.Bt抗蟲蛋白對害蟲和人都有不同程度的毒害作用D.需制備好相應(yīng)抗原來檢測Bt抗蟲蛋白【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)建基因表達載體，A項錯誤;在植物細胞基因工程中，可利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胧荏w細胞，也可以利用花粉管通道法將目的基因?qū)胧芫阎校珺項正確;Bt抗蟲蛋白對哺乳動物無毒害作用，C項錯誤;要檢測目的基因是否成功翻譯，可用抗原—抗體雜交技術(shù)進行檢測，目的基因翻譯的蛋白質(zhì)作為抗原，故需制備好相應(yīng)抗體來檢測Bt抗蟲蛋白，D項錯誤。1.據(jù)報道，我國海水稻試種成功，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，將會養(yǎng)活更多的人。回答下列問題。(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)水稻細胞內(nèi)培育耐鹽水稻。將耐鹽基因?qū)胨炯毎氨仨毾葮?gòu)建，要大量獲得耐鹽基因可采用技術(shù)擴增該基因。

(2)將目的基因(耐鹽基因)導(dǎo)入水稻細胞常用的方法是;檢測耐鹽基因是否在水稻細胞內(nèi)表達相應(yīng)蛋白質(zhì)，通常采用技術(shù);要進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隊正在進行高產(chǎn)攻關(guān)，利用雜種優(yōu)勢提高產(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)相對于雜交育種的突出優(yōu)點是。

【答案】(1)基因表達載體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，觀察其生長狀況(3)基因重組能克服遠緣雜交不親和障礙，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胞中穩(wěn)定存在并發(fā)揮作用，將耐鹽基因?qū)胨炯毎氨仨毾葮?gòu)建基因表達載體;PCR技術(shù)是基因體外擴增的有效途徑。(2)將目的基因(耐鹽基因)導(dǎo)入植物細胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法;檢測目的基因是否在受體細胞內(nèi)表達相應(yīng)蛋白質(zhì)，通常采用抗原—抗體雜交技術(shù);要進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)相對于雜交育種的突出優(yōu)點是能克服遠緣雜交不親和障礙，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)基因煙草細胞內(nèi)的抗除草劑基因。其技術(shù)過程如圖1所示(圖中的代表基因前的啟動子)，據(jù)圖回答下列問題。圖1(1)LoxP是一種僅由34個堿基對構(gòu)成的小型DNA片段，由兩個含13個堿基對的反向重復(fù)序列和中間間隔的8個堿基對序列共同組成，自身不會表達，插入質(zhì)粒后也不影響原有基因的表達，其堿基序列如圖2所示。圖2Cre酶能特異性地識別此序列并在箭頭處切開LoxP，其功能類似于基因工程中的酶。

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

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

【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質(zhì)粒上(3)抗除草劑基因前沒有了啟動子【解析】(1)基因工程中的限制酶能特異性地識別DNA上脫氧核苷酸序列并在特定位點處切開，Cre酶的功能與之類似。(2)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入植物細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€質(zhì)粒上，可以用抗除草劑基因作為標記基因來檢測目的基因是否導(dǎo)入成功。(3)由圖示可知，經(jīng)Cre酶處理后，抗除草劑基因前沒有了啟動子，因此不能表達。3.閱讀以下材料，回答下面的問題：材料自第一例轉(zhuǎn)基因魚在我國誕生以來，轉(zhuǎn)基因魚的研究取得了長足進步，如轉(zhuǎn)入生長激素(GH)基因的魚生長速度快，飲料轉(zhuǎn)化率高。但魚類易于逃逸、擴散，因此轉(zhuǎn)基因魚的生態(tài)安全性問題是很值得研究的問題，需研究轉(zhuǎn)基因魚對生態(tài)系統(tǒng)的壓力及外源基因的擴散問題。最近，我國科學(xué)家只是將三倍體的轉(zhuǎn)基因魚投入自然系統(tǒng)。(1)轉(zhuǎn)基因魚成功的物質(zhì)基礎(chǔ)是。(2)已知人的GH是含有191個氨基酸的蛋白質(zhì)，若將人的GH基因轉(zhuǎn)移到魚體內(nèi)，則轉(zhuǎn)基因魚增加的脫氧核苷酸數(shù)目至少是。(3)轉(zhuǎn)基因魚通過較高的能量轉(zhuǎn)化效率取得了較高的生長速率，以至于生長速率高于非轉(zhuǎn)基因魚，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換效率也顯著高于非轉(zhuǎn)基因魚。其可能的原因是。(4)魚類易于逃逸、擴散，因此轉(zhuǎn)基因魚的生態(tài)安全性問題是很值得研究的問題。試分析引起生態(tài)安全性問題的原因是。(5)多倍體魚類對控制過度繁殖是有效的，我國科學(xué)家最近培育成功的三倍體“湘云鮮”，其形成過程是試從保障生態(tài)安全性問題方面分析只投放三倍體魚的原因是?！敬鸢浮?1)遺傳物質(zhì)都是DNA(2)1146(3)合成了大量生長激素，生長激素能促進蛋白質(zhì)的合成(4)轉(zhuǎn)基因魚與同種野生魚雜交，使野生魚帶有轉(zhuǎn)基因，具有生長優(yōu)勢，使其捕食對象大量減少，與其他物種競爭，引起生態(tài)危機(5)二倍體轉(zhuǎn)基因魚加倍為四倍體轉(zhuǎn)基因魚，然后二倍體魚與四倍體魚雜交形成三倍體魚三倍體魚不能繁殖，可以人工控制養(yǎng)殖數(shù)量和范圍，避免發(fā)生雜交、競爭，引起生態(tài)危機【解析】(1)轉(zhuǎn)基因能夠進行的物質(zhì)基礎(chǔ)是各種細胞生物都以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)。(3)轉(zhuǎn)基因魚體內(nèi)的目的基因得到表達，合成了大量的生長激素，促進了蛋白質(zhì)的合成，生長較快。(4)轉(zhuǎn)基因魚生長較快，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，與其他物種競爭，引起生態(tài)危機。(5)三倍體魚的培育過程是:先將二倍體轉(zhuǎn)基因魚加倍得到四倍體魚，然后用二倍體魚與四倍體魚雜交得到三倍體魚;三倍體魚高度不育，可人工控制魚的數(shù)量和范圍，避免引發(fā)生態(tài)災(zāi)難。4.幾丁質(zhì)是許多真菌細胞壁的重要成分，幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)，可增強其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉栴}:(1)在進行基因工程操作時，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驗材料，原因是。提取RNA時，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胞中表達，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)耸荏w細胞，原因是(答出兩點即可)。(4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時，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)嫩葉中基因表達強烈，相應(yīng)的mRNA多(或嫩葉組織細胞易破碎)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配對原則合成cDNA(3)質(zhì)粒載體中有啟動子、終止子，便于目的基因的表達;質(zhì)粒中有標記基因便于篩選;質(zhì)粒中含有復(fù)制原點等(4)磷酸二酯鍵(5)幾丁質(zhì)酶基因沒有轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄的mRNA沒有翻譯【解析】(1)由于嫩葉中幾丁質(zhì)酶轉(zhuǎn)錄的mRNA較多，因此在進行基因工程操作時，常選用嫩葉而不選用老葉作為實驗材料。提取RNA時，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)堿基互補配對原則逆轉(zhuǎn)錄為cDNA。(3)若要使目的基因在受體細胞中表達，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細胞，原因是:質(zhì)粒載體中有啟動子、終止子，便于目的基因的表達;質(zhì)粒中有標記基因便于篩選;質(zhì)粒中含有復(fù)制原點等。(4)DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵。(5)基因表達包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個步驟，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)抗真菌病的能力沒有提高，其可能的原因是幾丁質(zhì)酶基因沒有轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄的mRNA沒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)工程的說法，錯誤的是()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蛋白質(zhì)分子直接進行操作，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)工程的操作起點是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，設(shè)計出相應(yīng)的基因，并借助基因工程實現(xiàn)【答案】B【解析】基因的結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改造是通過改造或合成基因來完成的，而不是直接對蛋白質(zhì)分子進行操作。例題2.科學(xué)家將β-干擾素基因進行定點突變導(dǎo)入大腸桿菌表達，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．細胞工程【答案】A【解析】題干中的操作涉及的基因不再是原來的基因，其合成的β-干擾素也不是天然β-干擾素，而是經(jīng)過改造的，是具有人類所需優(yōu)點的蛋白質(zhì)，因而整個過程利用的生物技術(shù)為蛋白質(zhì)工程。例題3.從某海洋動物中獲得一基因，其表達產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強的多肽P1。目前在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強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片段的表達載體C．依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計多條模擬肽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的多肽，要設(shè)計出抗菌性強但溶血性弱的多肽，即在P1的基礎(chǔ)上設(shè)計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)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(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)計出多條模擬肽，然后進行改造，從而確定抗菌性強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：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì),的結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計,操作對象：蛋白質(zhì)分子設(shè)計改造和基因直接操作對象,基本思路：預(yù)期的蛋白質(zhì)功能→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié),構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對應(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