高中生物 第一章第一節(jié)第2課時 基因工程的實施過程學(xué)案 蘇教版選修3

第2課時基因工程的實施過程

學(xué)習(xí)導(dǎo)航明目標、知重點難點

?簡述基因工程的一般過程。(重點)

?理解基因工程每個步驟的原理、方法和過程。(重、難點)

預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)，口鎏信領(lǐng)，■罐

教材導(dǎo)讀JIAOCAIDAODU

閱讀教材Pl3f完成基因工程的實施相關(guān)問題

基因工程涉及多種技術(shù)操作，主要包括獲取目的基因,構(gòu)建基因表達載體,將目的基

因?qū)胧荏w細胞,以及目的基因的檢測和鑒定等步驟。

1.獲取目的基因

(1)通過基因文庫獲取目的基因。

(2)通過PCR技術(shù)擴增目的基因。

(3)通過化學(xué)方法直接人工合成目的基因。

2.構(gòu)建基因表達載體

(1)是實施基因工程的核心步驟,其操作過程是將目的基因與質(zhì)粒、、噬菌體或一些動

植物病毒等在體外進行重組。

(2)一個基因表達載體除了目的基因外，還應(yīng)包括啟動子、終止子和標記基因等。

(3)啟動子是位于目的基因上游的一段核昔酸序列，是RNA聚合酶識別、結(jié)合的部位。

(4)終止子是一段特殊的DNA片段，是載體上終止目的基因轉(zhuǎn)錄的核甘酸序列。

3.導(dǎo)入目的基因

(1)將基因表達載體導(dǎo)入受體細胞是實施基因工程的重要步驟。

(2)將目的基因?qū)胫参锛毎某Ｓ梅椒ㄒ灰晦r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。

(3)將目的基因?qū)雱游锛毎某Ｓ梅椒ㄒ灰伙@微注射法。

(4)將目的基因?qū)胛⑸锛毎姆椒ㄒ灰晦D(zhuǎn)化法,用Q處理，使大腸桿菌等成為一

種能夠吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細胞。

4.檢測和鑒定目的基因

用DNA分子雜交法進行DNA水平和RNA水平檢測，采用抗原一抗體雜交從蛋白質(zhì)水平檢

測，有時還需要從個體水平對其生物學(xué)特定性狀進行檢測。

預(yù)習(xí)反饋YUXIFANKUI

m判一判

(1)所有的目的基因都可從基因文庫中直接獲得。(X)

(2)標記基因的作用是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的

細胞篩選出來。(J)

(3)啟動子位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位。(J)

(4)抗蟲或抗病的接種實驗屬于分子水平的檢測。(X)

10連一連

目的基因與載體的結(jié)合、

將目的基因?qū)胧荏w細胞不能發(fā)生堿基互補配對

目的基因的表達---------能發(fā)生堿基互補配對

目的基因的人工合成

主題探究，盼窗@領(lǐng)師生互動?突破重難

主題1目的基因的獲取與基因表達載體的構(gòu)建

要點探究YAODIANTANJIU

基因工程涉及多種技術(shù)操作，首先需要獲取目的基因，構(gòu)建基因表達載體。結(jié)合教材

Pl3~15第六段內(nèi)容完成以下探究。

□探究1完善下面基因工程的操作示意圖，概述基因工程的一般步驟

由圖分析基因工程的“施工”過程主要包括獲取目的基因、構(gòu)建基因表達載體、將目的

基因?qū)胧荏w細胞及目的基因的檢測和鑒定。

口探究2結(jié)合教材完成下面問題，理解目的基因的獲取

⑴通過基因文庫獲取目的基因

供體生物

二基肉組DNA

|限制性核酸內(nèi)切酶

=====DNA片段

［連接到載體上

◎◎◎◎◎

［進入細胞

寄主細胞DNA

①基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體菌的群體中儲存,每

個受體菌可能分別含有該種生物的不同基因，稱為基因文庫。

'基因組文庫：含有一種生物的全部基因

②種類：＜部分基因文庫(如cDNA文庫)：含有一種生物

、的部分基因

③目的基因的獲取

根據(jù)基因的有關(guān)信息：基因的核昔酸序列、基因的功能、基因在染色體上的位置、基因

的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA、基因的表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)等信息，就可以直接從基因文庫中獲取目的基因。

(2)完善如圖關(guān)于PCR技術(shù)的過程，分析PCR技術(shù)擴增目的基因的方法。

—_1目的基因

111111iI、.

cDNA文庫

94七高溫：變性，使DNA片段雙鏈解開

55r：Mte,使解開的DNA兩條單鏈

一分別與相應(yīng)的引物結(jié)合

'7"引物

72延便,TagDNA聚合酶催化從引物開始合成子鏈

T771mil11111111111

(3)人工合成法：若基因較小、核甘酸序列已知，可以人工合成。

13探究3完善下圖，構(gòu)建基因表達載體

⑴觀察下圖(以質(zhì)粒作為載體)，并完成其基本過程:

⑵完善下面基因表達載體模式圖，并分析表達載體的組成及重要構(gòu)件的作用O

位于基因的首端，它是RNA

塞僉酸識別和結(jié)合的部位，

啟動子驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生迪必

插入基因

復(fù)制原點表達載體皿,7位于基因的尾端，

終止子一終止mRNA的轉(zhuǎn)錄

作為標記基因,鑒別受體細

抗生素抗性基因一

胞中是否含有目的基因

1.提取目的基因的方法

(1)基因組文庫

供體細胞限制酶連接導(dǎo)入

二］一?許多DNA片段一?表達載體一?受體細胞

中的DNA

外源DNA擴增，產(chǎn)生特定性狀

-------------------"目的基因

(2)cDNA文庫

供體生物一mRNA-cDNA-受體菌群一目的基因

(3)PCR技術(shù)

目的基因—?■單鏈DNA—>■雙鏈DNA—1"大量目的基因

(4)人工合成

蛋白質(zhì)的mRNADNA目的

氨基酸序列一核昔酸序列—核昔酸序列—基因

用一定的限制性核酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒,

使其出現(xiàn)一個有黏性末端的切口

表

基因

體

達

載用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基

的

建

構(gòu)困，產(chǎn)生相同的黏性末端

將切下的目的基因片段插入到質(zhì)粒的

切口處，再加入適量的DNA連接酶，

使質(zhì)粒與R的基因結(jié)合組成重組質(zhì)粒

命題突破MINGTlTUPO

----------------------------------------------------------------------------------------------------K---------------

口突破1目的基因的獲取

1.如圖表示基因工程中獲取水稻某目的基因的不同方法。下列相關(guān)敘述中正確的是

方法ann一9b雌c

111111ini-mR-NAg......前核甘酸、酶、ATP等

“?11?-DNA

“rrJi”②..■■■.：....V3

，，11，，?，，，d)11,〃1“工1,11,1-ii………,_P

A.這三種方法都用到酶，都是在體外進行

B.①②③堿基對的排列順序均相同

C.圖示a、b、c三種方法均屬人工合成法

D.方法a不遵循中心法則

解析：選A。分析題圖可知a為逆轉(zhuǎn)錄法獲得目的基因，用到逆轉(zhuǎn)錄酶；b為直接從生

物體獲得目的基因，用到限制酶；c為用PCR技術(shù)擴增獲取目的基因，用到窗gDNA聚合酶,

且三種方法均在生物體外進行，故A正確；圖示中①為逆轉(zhuǎn)錄法，②為直接分離目的基因，

③為PCR技術(shù)擴增法，由于密碼子的簡并性，三種方法得到的目的基因中堿基對排列順序不

一定相同，故B、C錯誤；逆轉(zhuǎn)錄法遵循中心法則的內(nèi)容，故D錯誤。

獲取目的基因的四種方法比較

基因文庫的構(gòu)建

方

部分基因文庫（如cDNAPCR技術(shù)擴增人工合成

法基因組文庫

文庫）

優(yōu)操作可在短時間內(nèi)大擴增專一性強，可產(chǎn)生自然

專一性強

點簡單目的基因界中不存在的新基因

工作量大、盲

缺操作過程較煩瑣，技術(shù)需要嚴格控制溫度，技

目性大、專一適用范圍小

點要求過高術(shù)要求高

性差

13突破2基因表達載體的構(gòu)建

2.如圖是利用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因植物，生產(chǎn)可食用疫苗的部分過程示意圖，其

中產(chǎn)stI、SmaI>￡coRI、ApaI為四種限制性核酸內(nèi)切酶。下列說法錯誤的是（）

PstISmaIEcoRI

A.圖示過程是基因工程的核心步驟

B.表達載體構(gòu)建時需要用到限制酶SmaI

C.抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細胞篩選出來

D.除圖示組成外，表達載體中還應(yīng)該含有啟動子和終止子等結(jié)構(gòu)

解析：選B。圖示過程為基因表達載體的構(gòu)建過程，是基因工程中的核心步驟。構(gòu)建過

程中需要將目的基因完整切割下來，此時要用到限制酶尸sbI、EcoRIo抗卡那霉素基因是

標記基因，目的是便于鑒定和篩選含有目的基因的細胞。基因表達載體包括啟動子、目的基

因、終止子和標記基因等。

圈園函質(zhì)

啟動子#起始密碼(子)；終止子W終止密碼(子)

(1)啟動子和終止子都在DNA上，在遺傳信息轉(zhuǎn)錄時起作用。啟動子是啟動轉(zhuǎn)錄的開始,

終止子是DNA分子上決定轉(zhuǎn)錄停止的一段DNA序列，其組成單位都是脫氧核甘酸。

(2)起始密碼子和終止密碼子都是mRNA上三個相鄰堿基。起始密碼子決定翻譯的開始,

終止密碼子決定翻譯的停止。

主題2將目的基因?qū)胧荏w細胞[學(xué)生用書P8]

要點探究YAODIANTANJIU

---------------------------------------------------------------------------------q------------

受體細胞不同，基因工程的“導(dǎo)入”步驟也不完全相同。結(jié)合教材叫第七段?P17第

二段內(nèi)容探究目的基因?qū)胧荏w細胞的方法。

(1)目的基因?qū)胫参矬w細胞最常用的方法是農(nóng)枉菌轉(zhuǎn)化法。

①農(nóng)桿菌特點：易感染雙子葉植物和裸子植物，對大多數(shù)單子葉植物沒有感染力；當雙

子葉植物或裸子植物受到損傷時，傷口處的細胞會分泌大量的酚類化合物,吸引農(nóng)桿菌移向

這些細胞，這時農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒的T-DNA可進入受體細胞,并整合到受體細胞的染色體上。

②完善抗軟化番茄的培育原理，總結(jié)將目的基因?qū)胫参锛毎倪^程

目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA嶺農(nóng)桿菌f導(dǎo)入植物細胞一目的基因整合到植物細胞

染色體上一目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達。

(2)目的基因?qū)雱游锛毎Ｓ梅椒ㄊ秋@微注射法:目的基因表達載體提純一取卵(受精

卵)一顯微注射一受精卵發(fā)育一獲得具有新性狀的動物。

(3)目的基因?qū)胛⑸锛毎Ｓ梅椒ㄊ荂a'+處理法。

①受體細胞是微生物細胞，其特點：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少等;

②轉(zhuǎn)化過程是c￡+處理細胞-感受態(tài)細胞f感受態(tài)細胞和重組的基因表達載體混合于

緩沖液中f感受態(tài)細胞吸收DNA分子。

小組討論

(1)目的基因能否在受體細胞中穩(wěn)定遺傳？

提示：若是目的基因插入到受體細胞染色體上的DNA分子中，則能穩(wěn)定遺傳；若是目的

基因在細胞質(zhì)中，而細胞分裂時，細胞質(zhì)是不均分的，子細胞不一定含有目的基因，則不一

定穩(wěn)定遺傳。

(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中有兩次拼接和兩次導(dǎo)入。兩次拼接的方式和導(dǎo)入的目的都一樣嗎？

提示：第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質(zhì)粒的T-DNA的中間部位，第二次拼接(非

人工操作)指被插入目的基因的T-DNA被拼接到受體細胞染色體的DNA上；第一次導(dǎo)入是將

含目的基因的Ti質(zhì)粒重新導(dǎo)入農(nóng)桿菌，第二次導(dǎo)入(非人工操作)是指含目的基因的T-DNA

導(dǎo)入受體細胞。

1.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法分析

(1)構(gòu)建攜帶目的基因的表達載體，需要兩種工具酶：限制酶和DNA連接酶。

(2)基因表達載體(重組質(zhì)粒)導(dǎo)入農(nóng)桿菌細胞時，要用Ca?+處理農(nóng)桿菌細胞，使其處于

感受態(tài)，利于重組質(zhì)粒的導(dǎo)入。

(3)由導(dǎo)入目的基因的受體細胞培育到完整的植株要用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)。

2.將目的基因?qū)雱游锛毎嘤D(zhuǎn)基因動物時，受體細胞是受精卵，不能用體細胞，

因為高度分化的動物體細胞的全能性受到限制。

3.在基因工程四個步驟中，只有第三步將目的基因?qū)胧荏w細胞不需堿基互補配對，

其余三個步驟都涉及堿基互補配對。

--------命----題---突----破----------------------M--IN-G--TVl-T-U--P-O--

口突破1將目的基因?qū)雱又布毎?/p>

1.基因工程操作中將DNA導(dǎo)入受體細胞稱為轉(zhuǎn)化。下列相關(guān)敘述不正確的是()

A.被轉(zhuǎn)化的細胞吸收外源DNA是轉(zhuǎn)化的實質(zhì)

B.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法適用于所有的植物

C.動物細胞相對于植物細胞吸收DNA的障礙要小

D.顯微注射法一般用于動物細胞的轉(zhuǎn)化

解析：選B。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法只適用于雙子葉植物或裸子植物。

口突破2將目的基因?qū)胛⑸锛毎?/p>

2.基因工程中科學(xué)家常采用細菌、酵母菌等微生物作為受體細胞，原因主要是()

A.結(jié)構(gòu)簡單，操作方便B.繁殖速度快

C.遺傳物質(zhì)含量少、簡單D.性狀穩(wěn)定，變異少

解析：選B。目的基因?qū)胧荏w細胞后，隨著受體細胞的繁殖而復(fù)制，由于細菌等微生

物繁殖速度非?？欤诤芏痰臅r間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。因此，基因工程常用的受體

細胞有細菌、真菌等。

回國噩品

(1)原核生物繁殖快，多為單細胞，遺傳物質(zhì)相對較少，有利于目的基因的復(fù)制與表達,

因此常采用大腸桿菌等原核生物作為受體細胞。

(2)植物細胞的全能性較高，可經(jīng)植物組織培養(yǎng)過程成為完整植物體，因此受體細胞可

以是受精卵也可以是體細胞；動物基因工程中的受體細胞一般是受精卵。

主題3檢測與鑒定目的基因[學(xué)生用書P9]

要點探究YAODIANTANJIU

基因表達載體導(dǎo)入受體細胞后，并不是所有細胞都能按照預(yù)先設(shè)定的有效表達，需要

對其檢測和鑒定。結(jié)合教材Pu最后兩段?PlB內(nèi)容完成以下探究。

D探究1觀察下圖，分析DNA水平檢測

目的基因片段

放射性

解旋1喋儒同皿而同QQ

!基因探針

目的基因片段

Qtdidtl目QUIj歌回回Qgm目期舊8出

?用用Q口0同日口8

甚因操針

（1）由上圖可知，DNA分子雜交法的基本原理是：具有一定同源性的兩條核酸單鏈,在

一定條件下（適宜的溫度等）按照堿基互補配對原則形成雙鏈。雜交過程是高度特異性的，雜

交的雙方是待測的DNA和用放射性同位素標記的已知DNA片段（又稱基因探針）。若待測核酸

中有能與探針互補的特異DNA片段，用于示蹤的放射性同位素標記將指示其所在的位置，表

明目的基因已插入到轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA中。

（2）同理利用DNA和mRNA之間雜交技術(shù)，檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA?

（3）蛋白質(zhì)水平檢測：先從待測轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，再利用相應(yīng)的抗體進行抗原

一抗體雜交,若出現(xiàn)雜交帶，說明目的基因已表達出相應(yīng)的蛋白質(zhì)。

□探究2個體水平檢測

檢測指標是檢測目的基因所控制的性狀。如檢測抗蟲植物的方法是害蟲食用抗蟲植株，

觀察目標是害蟲死亡。

歸納提煉

分子水平和個體水平上檢測和鑒定方法的比較

類型步驟檢測內(nèi)容方法結(jié)果顯示

導(dǎo)入目的基因是否導(dǎo)DNA分子雜交技術(shù)是否成功顯不出

檢測入受體細胞（DNA和DNA之間）雜交帶

核酸分子雜交

目的基因

分子技術(shù)（DNA是否成功顯示出

是否轉(zhuǎn)錄

檢測表達和mRNA雜交帶

出mRNA

檢測之間）

目的基因是否翻蛋白質(zhì)分子雜交是否成功顯不出

譯出蛋白質(zhì)（抗原和抗體之間）雜交帶

①確定是否具有①抗蟲或抗病的接

抗性及抗性程度；種實驗；是否賦予了預(yù)期

個體生物學(xué)

②基因工程產(chǎn)品②基因工程產(chǎn)品與抗性或蛋白質(zhì)活

水平的鑒定

與天然產(chǎn)品的活天然產(chǎn)品活性的比性C

性是否相同較

------命---題--突---破---------------M-IN-G-Tpl-TU--P-O-

□突破1分子水平的鑒定

1.轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育過程中要對Bt基因?qū)胧荏w細胞后是否可以穩(wěn)定維持和表達進行

檢測與鑒定，其中利用到堿基互補配對原則的有（）

①檢測棉花的DNA上是否插入了Bt基因②檢測Bt基因是否在棉花細胞轉(zhuǎn)錄出mRNA

③檢測Bt基因是否在棉花細胞翻譯成蛋白質(zhì)④檢測Bt基因是否賦予了棉花抗蟲特性

A.①②B.①③C.②③D.②④

解析：選A。檢測棉花的DNA上是否插入了Bt基因和檢測Bt基因是否在棉花細胞轉(zhuǎn)錄

出mRNA都是用標記的目的基因作探針進行分子雜交，因此都要進行堿基互補配對；檢測Bt

基因是否在棉花細胞中翻譯成蛋白質(zhì)需進行抗原一抗體雜交，檢測Bt基因是否賦予了棉花

抗蟲特性需要做抗蟲接種實驗，這兩項技術(shù)都沒有涉及堿基互補配對原則。

口突破2個體水平上鑒定

2.下列用于判斷目的基因是否轉(zhuǎn)移成功的方法中，不屬于分子檢測的是（）

A.通過害蟲吃棉葉看其是否死亡

B.轉(zhuǎn)基因生物基因組DNA與DNA探針能否形成雜交帶

C.轉(zhuǎn)基因生物中提取的mRNA與DNA探針能否形成雜交帶

D.轉(zhuǎn)基因生物中提取的蛋白質(zhì)能否與抗體形成雜交帶

解析：選A。分子水平的檢測包括三個方面：通過DNA雜交檢測目的基因是否插入到受

體細胞染色體DNA上；通過RNA與DNA雜交，檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄；通過抗原一抗體雜交,

檢測目的基因是否翻譯。通過害蟲吃棉葉看其是否死亡，屬于個體生物學(xué)水平的檢測。

同國的固

個體水平的鑒定實際上是檢測目的基因是否表達出所控制的性狀，除抗蟲基因外常見檢

測方法如下表：

轉(zhuǎn)基因生物檢測方法觀察目標

抗病毒

病毒（菌）感染未侵染上病斑

（菌）植物

抗鹽植物鹽水澆灌正常生長

抗除草劑植物噴灑除草劑正常生長

獲取目的基因產(chǎn)物提取細胞產(chǎn)物與天然產(chǎn)品進行

細胞產(chǎn)物功能活性正常

的轉(zhuǎn)基因生物功能活性比較

核心知識小結(jié)

［關(guān)鍵語句］

1.獲取目的基因的常用方法有:從奉因義序

中獲取目的基因、利用PCR技術(shù)擴增目的基

因和通過化學(xué)方法直接人工自感。

［網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建］

2.構(gòu)建基因表達載體是基因工程的核心，一

個基因表達載體的組成，除了耳的奉印外,

還必須有啟動子、終止子及標記基因。

3.將目的基因?qū)胫参锛毎某Ｓ梅椒ㄓ?/p>

農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。

4.培育轉(zhuǎn)基因動物時,受體細胞一般是學(xué)精

卵，目的基因的導(dǎo)入方法常用顯微注射法。

5.檢測目的基因是否導(dǎo)入和轉(zhuǎn)錄,常用分手

養(yǎng)變技術(shù)；檢測目的基因是否翻譯，常用好

原一抗體雜交技術(shù);有的還需個體生物學(xué)水

干的接種實驗檢測其活性。

知能演練，即時訓(xùn)練?體驗成功.

［隨堂檢測］

口知識點一獲取目的基因

1.圖中甲、乙表示從細菌細胞中獲取目的基因的兩種方法，以下說法中錯誤的是（）

某細菌的DNA某細菌的DNA

."Ui,iiiuITmrnirmiTjiTrTTnTrnT

]a...............................................cj…

III11口111口1111口111111"I1----隹他

__*b_.魅

i簾簾----目的基因-----Tiinuiiiiirnr|

甲乙

A.甲方法可建立該細菌的基因組文庫

B.乙方法可建立該細菌的cDNA文庫

C.甲方法要以脫氧核甘酸為原料

D.乙方法需要逆轉(zhuǎn)錄酶參與

解析：選C。甲方法是以細菌中的DNA為基礎(chǔ)，用限制酶進行切割，它包括了細胞所有

的基因，可以建立基因組文庫，并且可以從中選出所需的目的基因，不需要模板和原料。而

乙方法是用逆轉(zhuǎn)錄的方法人工合成目的基因，它只能得到生物的部分基因，基因中只有編碼

區(qū)，所以組成的是該細菌的cDNA文庫。

□知識點二構(gòu)建基因表達載體

2.在基因表達載體的構(gòu)建中，下列說法正確的是()

A.一個表達載體的組成只包括啟動子、終止子

B.只有存在啟動子才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA

C.基因表達載體的構(gòu)建是在生物體的細胞內(nèi)完成的

D.終止密碼子的作用是使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止

解析：選B。基因表達載體的構(gòu)建是基因工程的核心內(nèi)容，一個表達載體的組成，除了

目的基因外，還有啟動子、終止子和標記基因等，A錯誤；啟動子在基因的首端，它是RNA

聚合酶的結(jié)合位點，能控制轉(zhuǎn)錄的開始，B正確；基因表達載體的構(gòu)建是在生物體的細胞外

完成的，C錯誤；終止子在基因的尾端，它控制著轉(zhuǎn)錄的結(jié)束，而終止密碼子是存在于mRNA

上的，D錯誤。

3.如圖所示，若用兩種識別切割序列完全不同的限制酶E和F從基因組DNA上切下目

的基因，并將之取代質(zhì)粒pZHZl(3.7kb,1kb=1000對堿基)上相應(yīng)的E-F區(qū)域(0.2kb),

那么所形成的重組質(zhì)粒PZHZ2()

—――----1?---

A.既能被限制酶E也能被限制酶F切開

B.能被限制酶E但不能被限制酶F切開

C.既不能被限制酶E也不能被限制酶F切開

D.能被限制酶F但不能被限制酶E切開

解析：選A。由于限制酶具有特異性，同種限制酶切割形成的黏性末端相同，因此由題

意可知，限制酶E和F分別切割目的基因和質(zhì)粒后，目的基因上的兩個黏性末端與質(zhì)粒上的

兩個黏性末端分別完全相同，因此形成重組質(zhì)粒后，仍然具有這兩種酶的識別序列，所以既

能被限制酶E也能被限制酶F切開，故選Ao

，知識點三目的基因?qū)胧荏w細胞

4.我國上海研究所合成一種具有鎮(zhèn)痛作用而又不會使病人上癮的藥物一一腦啡吠多糖

（類似人類中的糖蛋白）。如要采用基因工程和發(fā)酵技術(shù)讓微生物來生產(chǎn)有生物活性的腦啡味

多糖，應(yīng)選哪種微生物為受體細胞（）

A.大腸桿菌B.大腸桿菌質(zhì)粒

C.T4噬菌體D.酵母菌

答案：D

D知識點四目的基因的檢測與鑒定

5.人們常用DNA進行親子鑒定，其原理是：從被測試者的血滴或口腔上皮提取DNA,

用限制性核酸內(nèi)切酶將DNA樣本切成特定的小片段，放進凝膠內(nèi)，用電泳推動DNA小片段分

離，再使用特別的DNA“探針”去尋找特定的目的基因。DNA“探針”與相應(yīng)的基因凝聚在

一起，然后，利用特別的染料在X光下，便會顯示由DNA“探針”凝聚于一起的黑色條碼，

被測試者這種肉眼可見的條碼很特別，一半與母親的吻合，一半與父親的吻合，反復(fù)幾次上

述過程，每一種“探針”用于尋找DNA的不同部位形成的獨特的條碼，用幾組不同的“探

針”，可得到超過99.9%的父系分辨率。請問DNA“探針”是指（）

A.某一個完整的目的基因

B.目的基因片段的特定DNA

C.與目的基因相同的特定雙鏈DNA

D.與目的基因互補的特定單鏈DNA

答案：D

6.真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒有，原核生物沒有真核生物所

具有的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機制。已知在人體中基因A（有內(nèi)含子）可以表達出某種

特定蛋白（簡稱蛋白A）?；卮鹣铝袉栴}：

（1）某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A,以大腸桿菌作為受體細胞卻未得到蛋白

A,其原因是

(2)若用家蠶作為表達基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用

作為載體，其原因是__________________________________________

(3)若要高效地獲得蛋白A,可選用大腸桿菌作為受體。因為與家蠶相比，大腸桿菌具

有___________________________________________________________________________

(答出兩點即可)等優(yōu)點。

(4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A,可用的檢測物質(zhì)是(填“蛋白

A的基因”或“蛋白A的抗體”)。

(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻，也可以

說是基因工程的先導(dǎo)，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟

示是O

解析：(1)人為真核生物，從人的基因組文庫中獲取的基因A含有內(nèi)含子，基因A轉(zhuǎn)錄

出的產(chǎn)物中有與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列。大腸桿菌為原核生物，沒有真核生物所具有的切除

內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機制，因此以大腸桿菌作為受體細胞，不能切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA

序列，無法表達出蛋白Ao(2)噬菌體和動物病毒均可作為基因工程的載體，但它們的宿主

細胞不同。題中受體為家蠶，是一種昆蟲，因此，選擇昆蟲病毒作為載體；噬菌體的宿主是

細菌，不適合作為該實驗的載體。(3)大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)、單細胞、遺傳物質(zhì)

少等優(yōu)點，因此，常作為基因工程的受體細胞。(4)常用抗原一抗體雜交的方法檢測目的基

因是否表達，故能用于檢測蛋白A的物質(zhì)為蛋白A的抗體。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)

化實驗中，S型菌的DNA轉(zhuǎn)移到了R型菌體內(nèi)，其對基因工程理論的建立提供的啟示是DNA

可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體。

答案：(1)基因A有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序

列不能被切除，無法表達出蛋白A

(2)噬菌體噬菌體的宿主是細菌，而不是家蠶

(3)繁殖快、容易培養(yǎng)

(4)蛋白A的抗體

(5)DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體

［課時作業(yè)］

一、選擇題

1.下列屬于獲取目的基因的方法的是（）

①利用mRNA反轉(zhuǎn)錄形成②從基因文庫中提取

③從受體細胞中提?、芾肞CR技術(shù)⑤利用DNA轉(zhuǎn)錄⑥人工合成

A.①②③⑤B.①②⑤⑥

C.①②③④D.①②④⑥

解析：選D。獲取目的基因的方法包括從基因文庫中獲取目的基因、利用PCR技術(shù)擴增

目的基因和利用DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。目的基因?qū)儆谕庠椿?，不能從受體

細胞中提取，利用DNA轉(zhuǎn)錄合成的是RNA,不是目的基因。

2.如圖為基因工程的部分過程示意圖，甲?丁代表各不同階段參與的成分。根據(jù)圖中

的資料，下列敘述正確的是（）

A.甲可以是細菌的質(zhì)粒

B.乙是某種激素分子

C.丙可以是植物的RNA分子

D.丁為抗體分子

解析：選A。甲、乙、丙、丁分別為質(zhì)粒、限制酶、目的基因、DNA連接酶。

3.下列不屬于基因表達載體構(gòu)建過程的是（）

A.用一定的限制性核酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒露出黏性末端

B.用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因露出黏性末端

C.將切下的目的基因的片段插入到質(zhì)粒切口處

D.將重組DNA導(dǎo)入受體細胞中進行擴增

解析：選D。用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和載體露出相同的黏性末端，便

于目的基因和載體的連接,還可能用其他限制性核酸內(nèi)切酶切割載體以便插入啟動子和終止

子。

4.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,

Bobbie-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.可采用基因探針檢測改變后的NR2B基因是否導(dǎo)入小鼠體內(nèi)

解析：選B。PCR技術(shù)可在體外大量擴增目的基因，A正確；改變后的NR2B基因作為目

的基因，需要與運載體結(jié)合后才可導(dǎo)入小鼠受精卵內(nèi)，B錯誤；將目的基因?qū)雱游锛毎?/p>

用顯微注射技術(shù)，C正確；可采用基因探針檢測改變后的NR2B基因是否導(dǎo)入小鼠體內(nèi)，D

正確。

5.水母發(fā)光蛋白由236個氨基酸構(gòu)成，其中Asp、Gly、Ser構(gòu)成發(fā)光環(huán)，現(xiàn)已將這種

蛋白質(zhì)的基因作為生物轉(zhuǎn)基因的標記，在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中，這種蛋白質(zhì)的作用是（）

A.促使目的基因?qū)胨拗骷毎?/p>

B.促使目的基因在宿主細胞中復(fù)制

C.使目的基因容易被檢測出來

D.使目的基因容易成功表達

解析：選C?？刂圃摰鞍踪|(zhì)的基因為標記基因，便于對目的基因是否導(dǎo)入受體細胞進行

檢測。

6.下列關(guān)于目的基因?qū)胧荏w細胞的描述，不正確的是（）

A.基因槍法導(dǎo)入植物體細胞的方法比較經(jīng)濟有效

B.顯微注射法是轉(zhuǎn)基因動物中采用最多的方法

C.大腸桿菌最常用的轉(zhuǎn)化方法是使細胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變

D.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是將目的基因?qū)胫参锛毎畛Ｓ玫姆椒?/p>

解析：選A。不同生物目的基因?qū)氲姆椒ú煌?，每種方法都有利有弊。目的基因?qū)?/p>

植物細胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，該方法比較經(jīng)濟有效；基因槍法成本較高；目的基因

導(dǎo)入動物細胞常用的方法是顯微注射法;大腸桿菌細胞最常用的轉(zhuǎn)化方法就是用鈣離子處理

細胞，使細胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變，完成轉(zhuǎn)化過程。

7.科學(xué)家已經(jīng)把人的干擾素基因?qū)爰倚Q細胞中，并得到高效的表達。此句中的“表

達”的含義是指（）

A.家蠶細胞中檢測到人干擾素基因的mRNA

B.家蠶細胞中檢測到人干擾素基因

C.人干擾素基因在家蠶細胞中進行了轉(zhuǎn)錄和翻譯

D.家蠶細胞中提取到人干擾素蛋白

解析：選D。家蠶細胞中檢測到人干擾素基因的mRNA,說明人的干擾素基因完成了轉(zhuǎn)錄,

A項錯誤；家蠶細胞中檢測到人干擾素基因，說明人的干擾素基因已經(jīng)成功導(dǎo)入家蠶細胞中,

B項錯誤；人干擾素基因在家蠶細胞中進行了轉(zhuǎn)錄和翻譯，產(chǎn)生的是人的干擾素蛋白的前體,

還需進一步加工，才能得到人的干擾素蛋白，C項錯誤；家蠶細胞中提取到人干擾素蛋白，

說明人的干擾素基因在家蠶細胞中高效表達，得到了相應(yīng)基因的表達產(chǎn)物，D項正確。

8.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（）

克隆目的基因?qū)氘叧嘟湍妇鷟一|篩選菌種I-

甲醇誘導(dǎo)抗菌肽表達|一［分離痂］一|功能研療

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)

解析：選AoPCR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)用感受態(tài)細胞法，C錯誤；篩選菌種

時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。

9.下列關(guān)于基因工程技術(shù)的敘述，正確的是（）

A.切割質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶均特異性地識別6個核甘酸序列

B.PCR反應(yīng)中溫度的周期性改變是為了DNA聚合酶催化不同的反應(yīng)

C.載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標記基因

D.抗蟲基因即使成功地插入到植物細胞染色體上也未必能正常表達

解析：選D。A項，限制性核酸內(nèi)切酶大多特異性地識別6個核甘酸序列，但也有少數(shù)

限制性核酸內(nèi)切酶能識別4個、5個或8個核昔酸序列。B項，PCR反應(yīng)中溫度周期性變化

是為變性、復(fù)性和延伸創(chuàng)造條件。另外，耐高溫的DNA聚合酶只是在延伸階段發(fā)揮催化作用，

變性和復(fù)性過程不需要酶的催化。C項，載體質(zhì)粒上的抗生素抗性基因可作為標記基因，供

重組DNA的鑒定和選擇，而不是抗生素合成基因。D項，目的基因?qū)胧荏w細胞后不一定能

正常表達。

10.某研究小組為了研制預(yù)防H7N9禽流感病毒的疫苗，開展了前期研究工作。其簡要

的操作流程如下圖。下列有關(guān)敘述錯誤的是()

提?、龠x擇性擴增

禽流感病毒—TRNA|—TDNA|-----Q基因

②

攜帶Q基因的

重組質(zhì)粒

A.步驟①所代表的過程是逆轉(zhuǎn)錄

B.步驟②需使用限制酶和DNA連接酶

C.步驟③可用CaCk處理大腸桿菌，使其從感受態(tài)恢復(fù)到常態(tài)

D.檢驗Q蛋白的免疫反應(yīng)特性，可用Q蛋白與禽流感康復(fù)的雞的血清進行抗原一抗體

特異性反應(yīng)實驗

解析：選C。步驟③用CaCL處理大腸桿菌，使其從常態(tài)轉(zhuǎn)為感受態(tài)。

11.DNA探針是利用放射性同位素等標記的特定DNA片段。當DNA探針與待測的非標記

單鏈DNA(或RNA)按堿基順序互補結(jié)合時，形成標記DNA—DNA(或標記DNA—RNA)的雙鏈雜交

分子，可檢測雜交反應(yīng)結(jié)果。用某人的胰島素基因制成DNA探針，能與之形成雜交分子的是

()

①該人胰島A細胞中的DNA

②該人胰島B細胞中的mRNA

③該人胰島A細胞中的mRNA

④該人肝細胞中的DNA

A.①③④B.①②③

C.①②④D.②③④

解析:選C?DNA單鏈能與其互補鏈及其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA分子互補配對而形成雜交分子;

人體細胞中都有胰島素基因，但此基因只有在胰島B細胞中才能得到表達。

12.利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)竣酸酯酶(CarE)制劑的流程如圖所示，下列敘述正確的是

()

A.過程①需使用RNA聚合酶

B.過程②需使用解旋酶和PCR獲取目的基因

C.過程③使用的感受態(tài)細胞可用NaCl溶液制備

D.過程④可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否己導(dǎo)入受體細胞

解析：選D。A項，過程①是通過逆轉(zhuǎn)錄獲取DNA,逆轉(zhuǎn)錄過程需要用到逆轉(zhuǎn)錄酶。B

項，過程②指的是從cDNA文庫中獲取目的基因，不需要利用PCR技術(shù)，也用不到解旋酶。C

項，過程③中使用的感受態(tài)細胞要用CaCL溶液制備，而不是用NaCl溶液制備。D項，過程

④鑒定目的基因是否已經(jīng)導(dǎo)入受體細胞,可以用標記的目的基因為探針來檢測受體細胞中是

否存在目的基因，即利用DNA分子雜交鑒定。

二、非選擇題

13.金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結(jié)合蛋白，某研究小組計劃通過多聚酶鏈式

反應(yīng)(PCR)擴增獲得目的基因，構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌，用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴增

過程示意圖如下，請回答下列問題：

模板DNA引物1引物2

繼續(xù)循環(huán)

72℃|~步驟3

第二輪循環(huán)

94-C步驟1

(1)從高表達MT蛋白的生物組織中提取mRNA,通過獲得用于PCR擴

(2)設(shè)計一對與MT基因兩端序列互補配對的引物(引物1和引物2),為方便構(gòu)建重組質(zhì)

粒，在引物中需要增加適當?shù)腳______位點。設(shè)計引物時需要避免引物之間形成,

而造成引物自連。

(3)圖中步驟1代表,步驟2代表退火，步驟3代表延伸，這三個步驟組成一

輪循環(huán)。

(4)PCR擴增時，退火溫度的設(shè)定是成敗的關(guān)鍵。退火溫度過高會破壞的堿基

配對。退火溫度的設(shè)定與引物長度、堿基組成有關(guān)，長度相同但_______的引物需要設(shè)定更

高的退火溫度。

(5)如果PCR反應(yīng)得不到任何擴增產(chǎn)物，則可以采取的改進措施有(填序號：①

升高退火溫度②降低退火溫度③重新設(shè)計引物)。

解析：(l)PCR技術(shù)可在體外對DNA進行擴增，模板可以是mRNA經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄獲得的cDNA。

(2)設(shè)計一對與MT基因兩端序列互補配對的引物(引物1和引物2)時，需在引物中增加適當

的限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列，便于目的基因與質(zhì)粒的連接。為了避免引物自連，設(shè)計引

物時需要避免引物之間形成堿基互補配對。(3)根據(jù)PCR的過程可知，圖中步驟1為變性，

步驟2為退火(復(fù)性)，步驟3為延伸，這三個步驟構(gòu)成一個循環(huán)。(4)退火溫度的設(shè)定與引

物長度、堿基組成有關(guān)，過高的退火溫度會破壞引物與模板的堿基配對。因G、C之間的氫

鍵數(shù)多于A、T之間的氫鍵數(shù)，故GC含量高的引物需要設(shè)定更高的退火溫度。(5)如果PCR

反應(yīng)得不到任何擴增產(chǎn)物，可能的原因是退火溫度過高使擴增效率降低，也可能是未按照目

的基因兩端的核昔酸序列來設(shè)計引物，因此可以采取的措施是降低退火溫度、重新設(shè)計引物

等。

答案：(1)逆轉(zhuǎn)錄cDNA(2)限制性核酸內(nèi)切酶

堿基互補配對(3)變性(4)引物與模板GC含量高

⑸②③

14.科學(xué)家將鼠體內(nèi)的能夠產(chǎn)生胰島素的基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并且在大腸

桿菌中發(fā)