2017-2018學年高中生物 第一章 基因工程 第一節(jié) 基因工程概述 第3課時 導入、檢測和鑒定目的基因同步備課教學案 浙科版選修3

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1、 第3課時　導入、檢測和鑒定目的基因 [學習導航]　1.理解目的基因?qū)胧荏w細胞的方法。2.掌握檢測與鑒定目的基因的方法。 [重難點擊]　1.目的基因?qū)胧荏w細胞的方法。2.檢測和鑒定目的基因的方法。 方式一　通過前面的學習，我們了解了基因工程中目的基因的獲取及基因表達載體的構(gòu)建。 在目的基因與載體連接成重組DNA分子以后，下面的重要工作主要是將其導入受體細胞進行擴增和篩選，獲得大量的重組DNA分子，這就是外源基因的無性繁殖，即克隆(cloning)。 由于外源基因與載體構(gòu)成的重組DNA分子性質(zhì)不同、宿主細胞不同，將重組DNA導入宿主細胞的具體方法也不相同。 方式二　目的基因

2、導入受體細胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達其遺傳特性，只有通過檢測和鑒定才能知道。這是基因工程的第四步工作。以上步驟完成后，在全部的受體細胞中，真正能夠攝入重組DNA分子的受體細胞是很少的。因此，必須通過一定的手段對受體細胞中是否導入了目的基因進行檢測。檢測的方法有很多種，例如，大腸桿菌的某種質(zhì)粒具有青霉素抗性基因，當這種質(zhì)粒與外源DNA組合在一起形成重組質(zhì)粒，并被轉(zhuǎn)入受體細胞后，就可以根據(jù)受體細胞是否具有青霉素抗性來判斷受體細胞是否獲得了目的基因。重組DNA分子進入受體細胞后，受體細胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達過程。 一、導入目的基因 將目的基因?qū)胧荏w細胞的方法和

3、過程 受體細胞 植物細胞 動物細胞 微生物細胞 常用方法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 顯微注射法 感受態(tài)細胞法 過程 將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T－DNA上→農(nóng)桿菌→導入植物細胞→整合到受體細胞染色體的DNA上→表達 將含有目的基因的表達載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動物 Ca2＋處理細胞→感受態(tài)細胞→重組的基因表達載體與感受態(tài)細胞混合→感受態(tài)細胞吸收DNA分子 1．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的分析 (1)將基因表達載體導入農(nóng)桿菌細胞時，應怎樣處理農(nóng)桿菌細胞？ 答案　基因表達載體(重組質(zhì)粒)導入農(nóng)桿菌細胞時，要用Ca2＋處理農(nóng)桿菌細胞，使其處于感受

4、態(tài)，利于重組質(zhì)粒的導入。 (2)在用土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛毎倪^程中，為什么一定要將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T－DNA上？ 答案　農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T－DNA(可轉(zhuǎn)移的DNA)可轉(zhuǎn)移至受體細胞，并且整合到受體細胞的染色體DNA上。 2．植物基因工程常用的受體細胞為什么可以是體細胞，而動物基因工程一般只用受精卵？ 答案　植物體細胞的全能性較高，可經(jīng)植物組織培養(yǎng)過程形成完整植物體，因此受體細胞可以是體細胞；動物體細胞的全能性受到嚴格限制，因此動物基因工程中的受體細胞一般只用受精卵。 3．為什么微生物細胞適合作為基因工程的受體細胞？ 答案　微生物細胞具有繁殖快、多為單細

5、胞、遺傳物質(zhì)相對較少的優(yōu)點。 1．農(nóng)桿菌是一種在土壤中生活的微生物，能在自然條件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了廣泛的運用。如圖為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的示意圖，試回答下列問題： (1)一般情況下農(nóng)桿菌不能感染的植物是____________，利用農(nóng)桿菌自然條件下感染植物的特點，能實現(xiàn)________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 具體原理是在農(nóng)桿菌的Ti

6、質(zhì)粒上存在T－DNA片段，它具有可轉(zhuǎn)移至受體細胞并整合到受體細胞________上的特點，因此只要將攜帶外源基因的DNA片段插入到_______(部位)即可。 (2)根據(jù)T－DNA這一轉(zhuǎn)移特點，推測該DNA片段上可能含有控制______________________酶合成的基因。 (3)圖中c過程中，能促進農(nóng)桿菌向植物細胞轉(zhuǎn)移的物質(zhì)是__________類化合物。 (4)植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法之外，還可采取____________________________(至少寫出兩種)。 答案　(1)單子葉植物　將目的基因?qū)胫参锛毎∪旧w的DNA　T－DNA片段(內(nèi)部)　(2)D

7、NA連接酶、限制　(3)酚　(4)基因槍法、花粉管通道法 解析　(1)一般農(nóng)桿菌不能感染的植物是單子葉植物，可感染雙子葉植物和裸子植物。利用其感染性，可實現(xiàn)目的基因?qū)胫参锛毎?。真正可轉(zhuǎn)移至受體細胞并整合到受體細胞染色體的DNA上的是農(nóng)桿菌T－DNA片段，因此目的基因必須插入到該部位才能成功。(2)根據(jù)T－DNA這一轉(zhuǎn)移特點，可以推測該DNA片段能控制合成DNA連接酶、限制酶以實現(xiàn)與雙子葉植物細胞染色體DNA的整合。(3)植物細胞受傷后可產(chǎn)生酚類物質(zhì)，促進農(nóng)桿菌向植物細胞轉(zhuǎn)移。(4)植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法之外，還有基因槍法和花粉管通道法等。 一題多變 判斷正誤： (1)獲得上述

8、轉(zhuǎn)基因植物的核心步驟是a(　　) (2)用含有重組Ti質(zhì)粒的土壤農(nóng)桿菌去感染植物細胞，從而把目的基因?qū)胫参锛毎?，在這個過程中所有細胞都導入了目的基因(　　) (3)在過程a中只需要DNA連接酶參與(　　) (4)用含有重組Ti質(zhì)粒的土壤農(nóng)桿菌去感染植物細胞，要經(jīng)過植物組織培養(yǎng)才能獲得表現(xiàn)出新性狀的植物(　　) (5)因病毒能夠侵染正常細胞，有的病毒還能將自己的核酸整合到宿主細胞的染色體上，所以動植物病毒也可作為基因工程的載體(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√ 易錯點撥　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中兩次拼接、兩次導入的辨析 第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質(zhì)粒的T

9、－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拼接到受體細胞染色體的DNA上；第一次導入是將含目的基因的Ti質(zhì)粒重新導入農(nóng)桿菌，第二次導入(非人工操作)是指含目的基因的T－DNA導入受體細胞。 2．下列關于目的基因?qū)胧荏w細胞的描述，不正確的是(　　) A．基因槍法導入植物體細胞的方法比較經(jīng)濟和有效 B．顯微注射技術是轉(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? 答案　A 解析　不同受體細胞導入目的基因的方法不同，每種方法都有利弊。目的基因?qū)胫参锛毎Ｓ玫姆椒?/p>

10、是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，該方法比較經(jīng)濟和有效；目的基因?qū)雱游锛毎Ｓ玫姆椒ㄊ秋@微注射法；目的基因?qū)氪竽c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。 二、檢測和鑒定目的基因 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，只有通過檢測和鑒定才能知道。 1．DNA水平檢測：采用 DNA分子雜交法。主要做法是用放射性同位素標記的已知DNA片段作基因探針檢測受體細胞。如果能發(fā)生特異性結(jié)合，說明目的基因已經(jīng)插入轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA中。 2．RNA水平檢測：采用分子雜交技術。用已標記的目的基因作為探針與待測生物體內(nèi)提取的mRNA分子雜交，觀察

11、是否出現(xiàn)雜交帶。 3．蛋白質(zhì)水平檢測：采用抗原—抗體雜交法。從待測轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)， 用相應的抗體進行雜交，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已經(jīng)表達了。 4．個體水平檢測：對個體的生物學特定性狀進行檢測。 1．觀察目的基因的檢測示意圖(如上圖所示)，回答下列問題： (1)檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，采用DNA分子雜交技術。這種技術的主要做法是什么？ 答案　主要做法是用標記了放射性同位素的目的DNA片段作為探針，檢測受體細胞的DNA中有無目的基因。顯示出雜交帶，說明目的基因已經(jīng)插入染色體DNA中。 (2)DNA分子雜交的原理是什么？除了用于目的基因的檢測與

12、鑒定以外，試舉例說明還有哪些應用？ 答案　堿基互補配對原則。還可用于親子鑒定、刑事偵察、生物親緣關系確定等。 (3)檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，采用分子雜交技術，這種技術與DNA分子雜交技術有何異同？ 答案　相同之處是都采用分子雜交技術，不同之處是從轉(zhuǎn)基因生物中提取的是mRNA，同樣用標記的目的基因作探針，與mRNA雜交，如果顯示出雜交帶，則表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mRNA。 (4)檢測目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)的方法是什么？其原理是什么？ 答案　抗原—抗體雜交法。原理是抗原能與相應抗體特異性結(jié)合。 2．檢測棉花中導入的抗蟲基因是否表達的最簡便的方法是什么？ 答案　用葉片飼養(yǎng)棉鈴

13、蟲，觀察棉鈴蟲是否死亡。 歸納總結(jié)　關于不同分子檢測的原理、場所、探針的異同 (1)原理：轉(zhuǎn)錄水平的檢測原理與復制水平的檢測原理是相似的，只是被檢測的物質(zhì)不再是轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA，而是轉(zhuǎn)基因生物細胞內(nèi)的mRNA；翻譯水平的檢測，則是利用抗原與抗體特異性結(jié)合的原理。 (2)場所：不論是復制水平、轉(zhuǎn)錄水平還是翻譯水平的檢測，都是在體外進行的。 (3)探針：在DNA分子、mRNA分子上檢測目的基因是否插入、目的基因是否轉(zhuǎn)錄時，用的探針都是放射性同位素等標記的含有目的基因的DNA片段。 3．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，只有通過鑒定和檢測才能知道。下列屬

14、于目的基因檢測和鑒定的是(　　) ①檢測受體細胞的染色體上是否有目的基因?、跈z測受體細胞是否有致病基因?、蹤z測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA?、軝z測目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì) A．①②③　　　　　　　 B．②③④ C．①③④ D．①②④ 答案　C 4．判斷正誤 (1)如果檢測出標記基因表達的性狀，說明載體已導入受體細胞(　　) (2)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)是目的基因能否在真核生物中穩(wěn)定遺傳的關鍵(　　) (3)DNA探針用來檢測目的基因是否導入(　　) (4)鑒定轉(zhuǎn)化的基因是否成功表達，在分子水平上可應用的方法是抗原—抗體雜交(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3

15、)×　(4)√ 題后歸納　目的基因的檢測與鑒定的方法匯總 1．將目的基因?qū)胗衩浊o尖分生區(qū)細胞和小鼠受精卵，應分別采用的方法是(　　) A．顯微注射法　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 B．基因槍法　花粉管通道法 C．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　顯微注射法 D．基因槍法　顯微注射法 答案　D 解析　玉米是單子葉植物，對單子葉植物來說，常用的方法是基因槍法；對于動物細胞來說，常用的方法是顯微注射法。 2．下圖表示一項重要生物技術的關鍵步驟，X是獲得外源基因并能夠表達的細胞。下列有關說法不正確的是(　　) A．X是能合成胰島素的細菌細胞 B．質(zhì)粒是細胞核或擬核外能自主復制的小型環(huán)狀DNA

16、 C．目的基因與質(zhì)粒的重組只需要DNA連接酶 D．該細菌的性狀被定向改造 答案　C 解析　分析題意和圖示可知：重組質(zhì)粒導入的是細菌細胞，所以X是能合成胰島素的細菌細胞，A正確。質(zhì)粒是一種常用載體，是在細胞核或擬核外能自主復制的小型環(huán)狀DNA，B正確。基因與載體的重組需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，C錯誤?；蚬こ痰奶攸c是能夠定向改造生物的性狀，D正確。 3．下列關于基因表達載體導入微生物細胞的敘述中，不正確的是(　　) A．常用原核生物作為受體細胞，是因為原核生物繁殖快，且多為單細胞，遺傳物質(zhì)相對較少 B．受體細胞所處的一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)稱為感受態(tài) C．

17、感受態(tài)細胞吸收DNA分子需要適宜的溫度和酸堿度 D．感受態(tài)細胞吸收重組表達載體DNA分子的液體只要調(diào)節(jié)為適宜的pH即可，沒必要用緩沖液 答案　D 解析　將基因表達載體導入微生物細胞時，需在一定條件(如適宜的溫度、pH等)下，將基因表達載體和感受態(tài)的微生物細胞混合培養(yǎng)，在培養(yǎng)過程中，可能會影響pH的變化，因此要加入緩沖液，以保持適宜的pH。 4．檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體DNA上是否插入了目的基因的常用方法是(　　) A．DNA分子雜交技術 B．熒光分子標記技術 C．放射性同位素標記技術 D．顯微注射技術 答案　A 解析　檢測目的基因常采用DNA分子雜交技術，即在含有目的基因的DN

18、A片段上用放射性同位素進行標記，以此作為基因探針，并使基因探針與基因組DNA雜交，若顯示出雜交帶，則表明目的基因已插入染色體DNA中。 5．1957年，生物學家了解到，病毒感染的細胞能產(chǎn)生一種因子，這種因子能作用于其他細胞，干擾病毒的復制，故將其命名為干擾素；從1987年開始，用基因工程方法生產(chǎn)的干擾素進入了工業(yè)化生產(chǎn)，并且大量投放市場。 (1)若已知干擾素的氨基酸序列，則獲取目的基因的較簡單方法是______________________；目的基因還可以從________________文庫中獲取，而從cDNA文庫中不一定能得到，原因是_________________________

19、_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)用限制酶處理質(zhì)粒和目的基因后，用______________酶處理，可形成基因表達載體，該載體的化學本質(zhì)是_________________________________________________________。 (3)轉(zhuǎn)基因技術是否成功，需要對受體細胞進行分子水平的檢測，首先是檢測受體細胞______________上是否插入了目

20、的基因，這是目的基因能否在真核生物中穩(wěn)定遺傳的關鍵。檢測方法是采用__________________________________________________________。 最后還要檢測目的基因是否翻譯成了相應的蛋白質(zhì)，利用的技術是______________。 答案　(1)人工合成法　基因組　cDNA是由生物發(fā)育的某個時期的mRNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的(其他合理答案也可) (2)DNA連接　DNA　(3)染色體的DNA　DNA分子雜交法　抗原—抗體雜交技術 解析　(1)若已知干擾素的氨基酸序列，則可以通過人工合成的方法獲得目的基因；cDNA文庫是部分基因文庫，因為cDNA是由生物

21、發(fā)育的某個時期的mRNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，所以cDNA文庫中不一定有目的基因，最好從基因組文庫中獲取。(2)用限制酶處理載體和目的基因后，將目的基因與載體連接，需要使用DNA連接酶處理，基因與載體的化學本質(zhì)是相同的，都是DNA。(3)檢測目的基因使用DNA分子雜交法；檢測蛋白質(zhì)采用的是抗原—抗體雜交技術。 課時作業(yè) [學考達標] 1．目前將目的基因?qū)雱游锛毎畛Ｓ谩⒆钣行У姆椒ㄊ?　　) A．顯微注射法 B．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 C．基因槍法 D．花粉管通道法 答案　A 解析　顯微注射法是迄今為止轉(zhuǎn)基因動物中采用最多、最有效的一種將目的基因?qū)雱游锛毎姆椒ā? 2．在基因工程技術

22、中，可能需要用到CaCl2處理的環(huán)節(jié)是(　　) A．目的基因的提取和導入 B．目的基因與載體結(jié)合 C．將目的基因?qū)胧荏w細胞 D．目的基因的檢測與鑒定 答案　C 解析　將目的基因?qū)朐松锸荏w細胞時，首先用Ca2＋處理細胞，使細胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，然后在一定條件下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化。 3．在檢測抗蟲基因是否成功轉(zhuǎn)入棉花基因組的方法中，不屬于分子水平的是(　　) A．觀察害蟲吃棉葉是否死亡 B．檢測目的基因片段與DNA探針能否形成雜交帶 C．檢測目的基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA與DNA探針能否形成雜交帶 D．檢測目的基因表達產(chǎn)物蛋

23、白質(zhì)能否與特定抗體形成雜交帶 答案　A 解析　A項屬于個體生物學水平的鑒定；B、C兩項為分子水平的檢測，利用分子雜交技術，觀察目的基因及目的基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA能否與DNA探針進行雜交形成雜交帶；D項也為分子水平檢測內(nèi)容，利用抗原—抗體雜交的原理，檢測基因表達產(chǎn)物能否與特定抗體形成雜交帶。 4．采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基因的做法正確的是(　　) ①將毒素蛋白注射到棉受精卵中　②將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中?、蹖⒕幋a毒素蛋白的DNA序列與質(zhì)粒重組，導入農(nóng)桿菌，用該細菌感染棉的體細胞，再進行組織培養(yǎng)?、軐⒕幋a毒素蛋白的DNA序列與細菌質(zhì)粒重組，借助花粉管通

24、道進入受精卵 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 答案　C 解析　將毒素蛋白直接注射到棉受精卵中，沒有獲得目的基因，子代細胞不會有抗蟲性狀，①錯誤；將編碼毒素蛋白的DNA序列，直接注射到棉受精卵中而沒有將目的基因與載體結(jié)合，這樣目的基因是不會被保留下來的，很容易被水解掉，②錯誤；在植物細胞基因工程中，利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胧荏w細胞，然后通過植物組織培養(yǎng)技術將植物細胞培養(yǎng)成完整植株，③正確；在植物細胞基因工程中，可以利用花粉管通道法將目的基因?qū)胧芫阎?，然后發(fā)育為轉(zhuǎn)基因植株，④正確。故C項正確。 5．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

25、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mRNA C．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入，B項只能說明完成了目的基因的導入和目的基因的轉(zhuǎn)錄過程。 6．下列有關基因工程的敘述，正確的是(　　) A．基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA聚合酶 B．所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列

26、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　基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA連接酶，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，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測的干擾等，并不是所有受體細胞都能按照預先設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。 [高考提能] 7．下列有關基因工程的說法，正確的是(　　) A．如果某種生物的cDNA文庫中的某個基因與該生物的基因組

27、文庫中的某個基因控制的性狀相同，則這兩個基因的結(jié)構(gòu)也完全相同 B．基因表達載體的組成，除了目的基因外，還必須有啟動子、終止密碼子等 C．目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程，稱為轉(zhuǎn)化 D．將目的基因?qū)胫参锛毎蛣游锛毎某Ｓ梅椒ㄊ秋@微注射法 答案　C 8．利用細菌大量生產(chǎn)人的胰島素，下列敘述錯誤的是(　　) A．用適當?shù)拿笇d體與人的胰島素基因進行切割與黏合 B．用適當?shù)幕瘜W物質(zhì)處理受體細菌表面，將重組DNA導入受體細菌 C．通常通過檢測目的基因產(chǎn)物來檢測重組DNA是否已導入受體細菌 D．重組DNA必須能在受體細菌內(nèi)進行復制與轉(zhuǎn)錄，并合成人的胰島素

28、 答案　C 解析　人胰島素基因進行切割需要限制酶，將人胰島素基因與載體黏合需要DNA連接酶，A正確；用Ca2＋處理受體細菌表面，將重組DNA導入受體細菌，B正確；通常通過檢測標記基因來檢測重組DNA是否已導入受體細菌，C錯誤；重組DNA必須能在受體細菌內(nèi)進行復制與轉(zhuǎn)錄，并合成人的胰島素，D正確。 9．天然的玫瑰沒有藍色花，這是由于缺少控制藍色色素合成的基因B，而開藍色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B。現(xiàn)用基因工程技術培育藍玫瑰，下列操作正確的是(　　) A．提取矮牽牛藍色花的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補的DNA，再擴增基因B B．利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導入玫瑰細胞 C．將

29、基因B直接導入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細胞 D．將基因B導入玫瑰細胞后即可通過植物組織培養(yǎng)培育出藍玫瑰 答案　A 解析　獲取目的基因的方法有：①從基因文庫中獲取，②利用PCR技術擴增，③人工合成。本題可以采用逆轉(zhuǎn)錄獲取目的基因并采用PCR技術擴增，A正確。利用DNA連接酶將基因B與質(zhì)粒連接形成重組質(zhì)粒后導入玫瑰細胞，B錯誤。受體細胞是植物細胞時，常采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，即將含基因B的重組質(zhì)粒導入農(nóng)桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細胞，C、D錯誤。 10．下圖是將人的生長激素基因?qū)爰毦鶥細胞內(nèi)制造“工程菌”的示意圖。已知細菌B細胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因。判斷下列說法正確的是(　　)

30、 A．將重組質(zhì)粒導入細菌B常用的方法是顯微注射法 B．將完成導入過程后的細菌涂布在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，能生長的是導入了重組質(zhì)粒的細菌 C．將完成導入過程后的細菌涂布在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能生長的就是導入了質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒的細菌 D．目的基因成功表達的標志是受體細胞能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長 答案　C 解析　將目的基因?qū)爰毦毎谐Ｓ玫姆椒ㄊ荂a2＋處理法，A錯誤?；虮仨毐３纸Y(jié)構(gòu)的完整性才能得以表達，氨芐青霉素抗性基因結(jié)構(gòu)完整，能夠表達而使細菌具有對氨芐青霉素的抗性，在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上能存活的是導入了質(zhì)粒A或?qū)肓酥亟M質(zhì)粒的細菌；由于將人的生長激素基因?qū)?/p>

31、入質(zhì)粒的四環(huán)素抗性基因上，破壞了四環(huán)素抗性基因的完整性，導入了重組質(zhì)粒的細菌沒有對四環(huán)素的抗性，在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上不能存活，能存活的是導入了質(zhì)粒A的細菌，故B錯誤、C正確。目的基因成功表達的標志是產(chǎn)生人的生長激素，D錯誤。 11．下面是將某細菌的基因A導入大腸桿菌內(nèi)，制備“工程菌”的示意圖。請據(jù)圖回答下列問題： (1)獲得A有兩條途徑：一是以A的mRNA為模板，在____________的催化下，合成互補的單鏈DNA，然后在______________作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需基因；二是根據(jù)目標蛋白質(zhì)的__________序列，推測出相應的mRNA序列，然后按照堿基互補配

32、對原則，推測其DNA的______________序列，再通過化學方法合成所需基因。 (2)利用PCR技術擴增DNA時，需要在反應體系中添加的有機物質(zhì)有________、________、4種脫氧核苷酸和熱穩(wěn)定DNA聚合酶，擴增過程可以在PCR擴增儀中完成。 (3)由A和載體B拼接形成的C通常稱為__________。 (4)在基因工程中，常用Ca2＋處理D，其目的是________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　

33、(1)逆轉(zhuǎn)錄酶　DNA聚合酶　氨基酸　脫氧核苷酸　(2)引物　模板(A基因)　(3)基因表達載體　(4)使其成為感受態(tài)細胞，有利于吸收重組DNA分子 解析　(1)利用逆轉(zhuǎn)錄法合成目的基因的過程是：以mRNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化作用下合成單鏈DNA，然后在DNA聚合酶的作用下，合成雙鏈DNA分子；根據(jù)目標蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測相應的mRNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測DNA中脫氧核苷酸的排列順序，通過化學方法合成。(2)PCR過程中需要酶、底物、模板、引物和能量等條件。(3)目的基因和載體結(jié)合，形成基因表達載體。(4)在利用大腸桿菌做受體細胞時，需要先用Ca2＋處理，使之成為感受

34、態(tài)細胞，有利于其吸收重組DNA分子。 12．在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(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(yǎng)基上生長。下圖為獲得抗蟲棉的技術流程。請據(jù)圖回答下面的問題： (1)A過程需要的酶有______________________________________________________。 (2)B過程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為載體必須具備的兩個條件是_____________________ _________________________________________________________________

35、_______。 (3)C過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素外，還必須加入____________________。 (4)在D過程中，抗蟲基因遺傳信息的傳遞過程是___________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)獲取真核生物的基因常用的方法是__________________________________， 包括___________________________________________

36、_____________________________。 (6)如果利用DNA分子雜交原理對再生植物進行檢測，D過程應該用________________________________________________________________作為探針。 (7)科學家在進行實驗過程中，采用了兩種方案：一是將抗蟲基因?qū)腚x體的棉花葉片細胞進行植物組織培養(yǎng)；請你想另外一種方案：可以將抗蟲基因?qū)胫参锏腳_________________中，再進行培養(yǎng)，導入成功的標志是___________________________________。 答案　(1)限制酶和DNA連接酶 (2)

37、具有標記基因；能在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存 (3)卡那霉素 (4)抗蟲基因轉(zhuǎn)錄成mRNA，再翻譯成為蛋白質(zhì) (5)人工合成法　逆轉(zhuǎn)錄法、化學合成法 (6)放射性同位素(或熒光分子)標記的抗蟲基因 (7)受精卵　棉花有抗蟲性狀的表現(xiàn) 解析　(1)將目的基因和質(zhì)粒結(jié)合形成重組質(zhì)粒的過程需要同一種限制酶，連接時還需要DNA連接酶。(2)作為基因工程的載體，必須具備三個條件：①在宿主細胞中能穩(wěn)定保存并能大量復制。②有一個至多個限制酶切點，而且每種酶的切點最好只有一個。③有一定的標記基因，便于篩選。題目中能體現(xiàn)的是①③。(3)由題可知，我們需要的植株是含有抗蟲基因的植株，因此要進行篩選，含有

38、抗蟲基因的植株也一定含有卡那霉素抗性基因，所以要利用卡那霉素進行篩選。(4)抗蟲基因最終要表現(xiàn)出抗蟲的性狀就必須表達，即通過轉(zhuǎn)錄和翻譯來實現(xiàn)。(5)真核生物的基因的獲取常用人工合成的方法，包括逆轉(zhuǎn)錄法和化學合成法。(6)目的基因的檢測最關鍵是看受體細胞是否含有目的基因，常用DNA分子雜交法，以已知目的基因片段作為探針，利用堿基互補配對原則進行檢測。(7)將目的基因?qū)胫参锛毎梢赃x用體細胞或受精卵，最后要進行個體水平檢測，即看是否能抗蟲。 13．馬鈴薯塊莖含有大量的淀粉，富含多種維生素和無機鹽，我國已將馬鈴薯作為主糧產(chǎn)品進行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。下圖是轉(zhuǎn)基因抗鹽馬鈴薯的培育過程，請分析回答下列問題：

39、 (1)為獲取抗鹽基因，可以從堿蓬細胞研磨液中提取抗鹽基因的________來合成cDNA。 (2)上圖構(gòu)建基因表達載體時，最好選用__________________酶切割含目的基因的外源DNA和質(zhì)粒，不能使用Sma Ⅰ切割的原因是____________________________________。構(gòu)建好的重組質(zhì)粒在抗鹽基因前要加上特殊的啟動子，啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的__________片段。 (3)將基因表達載體導入農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T－DNA上的原因是______________。通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，使抗鹽基因插入到馬鈴薯細胞中的染色體DNA上，從而使抗鹽基因的遺

40、傳特性得以____________________。 (4)從個體水平上檢驗轉(zhuǎn)基因抗鹽馬鈴薯是否培育成功的方法是__________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)mRNA (2)EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ　Sma Ⅰ會破壞質(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因　DNA (3)T－DNA是可以轉(zhuǎn)移的DNA(T－DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞并整合到受體細胞染色體的DNA上)　穩(wěn)定維持和表達 (4)將轉(zhuǎn)基因馬鈴薯幼苗栽種在鹽堿地或較高濃度鹽溶液中，

41、觀察是否能正常生長 解析　(1)基因工程中，獲取目的基因時可以利用mRNA為模板，逆轉(zhuǎn)錄形成cDNA。 (2)圖中質(zhì)粒的標記基因為抗生素抗性基因，而Sma Ⅰ的切割位點就在該基因和目的基因上，因此用質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用Sma Ⅰ切割，而應該用EcoRⅠ和Hind Ⅲ酶切割含目的基因的外源DNA和質(zhì)粒。基因表達載體中啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段。 (3)農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上的T－DNA是可以轉(zhuǎn)移的DNA，可以將目的基因帶入馬鈴薯細胞，并將目的基因插入到馬鈴薯細胞中的染色體DNA上，從而使抗鹽基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達。 (4)檢驗轉(zhuǎn)基因抗鹽馬鈴薯是否培育成功，

42、從個體水平上來講，可以將轉(zhuǎn)基因馬鈴薯幼苗栽種在鹽堿地或較高濃度鹽溶液中，觀察是否能正常生長。 [真題體驗] 14．(2016·海南，31)基因工程又稱為DNA重組技術，回答相關問題： (1)在基因工程中，獲取目的基因主要有兩大途徑，即____________和從____________中分離。 (2)利用某植物的成熟葉片為材料，同時構(gòu)建cDNA文庫和基因組文庫，兩個文庫相比，cDNA文庫中含有的基因數(shù)目比基因組文庫中的少，其原因是_____________________________ ________________________________________________

43、________________________。 (3)在基因表達載體中，啟動子是________聚合酶識別并結(jié)合的部位。若采用原核生物作為基因表達載體的受體細胞，最常用的原核生物是____________。 (4)將目的基因通過基因槍法導入植物細胞時，常用的攜帶目的基因的金屬顆粒有________和________顆粒。 答案　(1)人工合成　生物材料 (2)cDNA文庫中只含有葉細胞已轉(zhuǎn)錄(或已表達)的基 因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因 (3)RNA　大腸桿菌(或細菌) (4)金粉　鎢粉 解析　(1)獲取目的基因主要有兩大途徑，即人工合成和從自然界已有的物種中分離。 (2)在植物的成熟葉片中基因選擇性表達，因此由所有RNA逆轉(zhuǎn)錄形成的cDNA文庫中只含有葉細胞已轉(zhuǎn)錄(或已表達)的基因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因。 (3)在基因表達載體中，啟動子是RNA聚合酶識別并結(jié)合的部位。采用原核生物作為基因表達載體的受體細胞，由于易于培養(yǎng)，最常選用大腸桿菌(或細菌)。 (4)將目的基因通過基因槍法導入植物細胞時，常用的攜帶目的基因的金屬顆粒有金粉和鎢粉。 - 15 -