2017-2018學(xué)年高中生物 第一章 基因工程 第一節(jié) 基因工程概述 第2課時 獲取目的基因、構(gòu)建基因表達(dá)載體同步備課教學(xué)案 浙科版選修3

《2017-2018學(xué)年高中生物 第一章 基因工程 第一節(jié) 基因工程概述 第2課時 獲取目的基因、構(gòu)建基因表達(dá)載體同步備課教學(xué)案 浙科版選修3》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中生物 第一章 基因工程 第一節(jié) 基因工程概述 第2課時 獲取目的基因、構(gòu)建基因表達(dá)載體同步備課教學(xué)案 浙科版選修3（17頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第2課時　獲取目的基因、構(gòu)建基因表達(dá)載體 [學(xué)習(xí)導(dǎo)航]　1.概述獲取目的基因的方法，特別說明PCR的原理。2.結(jié)合圖1－10，說出基因表達(dá)載體的構(gòu)建。 [重難點(diǎn)擊]　獲取目的基因的途徑及基因表達(dá)載體的構(gòu)建。 方式一　抑制疾病傳播的轉(zhuǎn)基因蚊子 巴西等拉美國家深受致倦庫蚊的危害。致倦庫蚊可攜帶多種病毒和寄生蟲，能夠傳播腦炎、絲蟲等傳染病，而這些傳染病常年在拉美國家肆虐。為了抑制疾病的傳播，巴西科學(xué)家培育出了一種轉(zhuǎn)基因雄性致倦庫蚊?？茖W(xué)家在雄性致倦庫蚊體內(nèi)植入一種特殊基因，當(dāng)具該基因的轉(zhuǎn)基因雄蚊與野生雌蚊交配時，這種基因可以進(jìn)入雌蚊的基因組，并使雌蚊死亡，從而減少了該種蚊子的數(shù)量，達(dá)

2、到抑制疾病傳播的目的。怎樣才能最終得到轉(zhuǎn)基因雄蚊呢？讓我們一起來學(xué)習(xí)基因工程的基本操作程序吧！ 方式二　師：出示我國有知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育圖解： 問：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育需要哪些步驟？ 學(xué)生看圖并回答：首先要獲得目的基因，其次將目的基因連接到Ti質(zhì)粒上，然后將重組的Ti質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞，最后要重建轉(zhuǎn)基因植物。 根據(jù)學(xué)生回答補(bǔ)充：還需檢測抗蟲基因是否已經(jīng)進(jìn)入棉花植株，并由此引出基因工程的四部曲。 一、獲取目的基因 1．通過基因文庫獲取目的基因 (1)概念 先用酶切等方法將某種生物細(xì)胞的整個基因組DNA切割成大小合適的片段，再將這些片段分別和載體連接起來，導(dǎo)入受體菌的

3、群體并儲存起來，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因，這個群體稱為基因文庫。 (2)種類 2．通過PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 (1)原理：DNA分子半保留復(fù)制。 (2)基本過程 ①加入反應(yīng)物質(zhì)：在離心管中加入所需要的模板DNA、引物、4種脫氧核苷酸以及TaqDNA聚合酶。 ②變性：加熱至94 ℃左右，使DNA中的氫鍵斷裂，雙鏈解開。 ③退火(復(fù)性)：冷卻到55 ℃左右，引物與單鏈DNA相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合。 ④延伸：加熱至72 ℃左右，在TaqDNA聚合酶的作用下，沿模板延伸子鏈，最終合成2條DNA分子。 (3)若PCR過程中，擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)是n，則目的基因的量將被擴(kuò)增2n倍。

4、 (4)PCR技術(shù)中因為需要在高溫下進(jìn)行，因此TaqDNA聚合酶需要有什么特性？ 答案　具有熱穩(wěn)定性。 3．通過化學(xué)方法直接人工合成目的基因 如果目的基因較小，脫氧核苷酸序列又已知，可以通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。 1．從基因文庫中獲取目的基因 (1)cDNA文庫是從某種生物的某一細(xì)胞中提取出mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄過程獲得的基因文庫，為什么該基因文庫僅含有該生物的部分基因？ 答案　由于基因的選擇性表達(dá)，某種生物的某一細(xì)胞中僅有部分基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，所以由該細(xì)胞中的mRNA逆轉(zhuǎn)錄得到的基因文庫僅含該生物的部分基因。 (2)結(jié)合概念，從范圍上比較基因組文庫和cDNA文庫

5、(部分基因文庫)之間的大小關(guān)系：基因組文庫>cDNA文庫。 (3)基因文庫的組建過程所包含基因工程的步驟 ①目的基因的獲?。簩⒛撤N生物體內(nèi)的DNA全部提取出來，選用適當(dāng)?shù)南拗泼?，將DNA切成一定范圍大小的DNA片段。 ②重組質(zhì)粒的構(gòu)建：將所獲得的DNA片段分別與載體連接起來。 ③目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體菌的群體中儲存。 2．PCR技術(shù)與DNA復(fù)制的比較 比較項目 DNA復(fù)制 PCR技術(shù) 區(qū)別 解旋方式 解旋酶催化 DNA在高溫下變性解旋 場所 細(xì)胞內(nèi)(主要在細(xì)胞核內(nèi)) 細(xì)胞外(主要在PCR擴(kuò)增儀中) 酶 解旋酶、DNA聚合酶 熱穩(wěn)定的DNA聚

6、合酶 溫度 細(xì)胞內(nèi)溫和條件 控制溫度，需在較高溫度下進(jìn)行 結(jié)果 合成DNA分子 合成DNA片段或基因 聯(lián)系 (1)模板：均需要脫氧核苷酸雙鏈作為模板 (2)原料：均為四種脫氧核苷酸 (3)酶：均需DNA聚合酶 (4)引物：都需要引物，使DNA聚合酶從引物開始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成 歸納總結(jié)　兩種人工合成目的基因的方法比較 (1)逆轉(zhuǎn)錄法 主要用于相對分子質(zhì)量較大而又不知其序列的基因，它是以目的基因的mRNA為模板，借助逆轉(zhuǎn)錄酶合成堿基互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合成雙鏈DNA。其過程如下圖： (2)化學(xué)合成法 即依照某一蛋白質(zhì)的氨基酸序列，通過

7、密碼子推算出其基因序列，然后直接合成目的基因。其過程如下圖： 由于真核細(xì)胞的基因含有不表達(dá)的DNA片段，不能直接用于基因的擴(kuò)增和表達(dá)，因此，在獲取真核細(xì)胞中的目的基因時，一般是用人工合成目的基因的方法。 1．為從根本上解決水稻中的高植酸問題，可將植酸酶基因?qū)胨?，培育低植酸轉(zhuǎn)基因水稻品種。下圖是獲取植酸酶基因的流程。據(jù)圖回答下列問題： (1)B過程需要的酶是____________。 (2)圖中基因組文庫________(填“小于”“大于”或“等于”)cDNA文庫。 (3)目的基因Ⅰ和Ⅱ除可從構(gòu)建的文庫中分離外，還可以分別利用圖中________和________為模板

8、直接進(jìn)行PCR擴(kuò)增，該過程中所用酶的顯著特點(diǎn)是____________。 答案　(1)逆轉(zhuǎn)錄酶　(2)大于　(3)DNA　cDNA　耐高溫 解析　B過程是以RNA為模板合成DNA的逆轉(zhuǎn)錄過程，需要的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶；目的基因Ⅰ和Ⅱ除可從構(gòu)建的文庫中分離外，還可以分別利用圖中DNA和cDNA為模板直接進(jìn)行PCR擴(kuò)增，該過程中所用酶的顯著特點(diǎn)是耐高溫。 一題多變 判斷正誤： (1)直接分離目的基因的方法其優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，缺點(diǎn)是工作量大，具有一定的盲目性(　　) (2)由于真核細(xì)胞的基因含有不表達(dá)的DNA片段，一般使用人工合成的方法(　　) (3)目前人工合成目的基因的方法主要有兩種，分別

9、是逆轉(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法(　　) (4)PCR技術(shù)的原理是DNA復(fù)制，需要RNA聚合酶催化DNA合成(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)× 解析　PCR技術(shù)擴(kuò)增的原理是DNA半保留復(fù)制，需要耐高溫的DNA聚合酶催化，并以脫氧核苷酸為原料。 易錯辨析　認(rèn)清基因組文庫法與逆轉(zhuǎn)錄法獲取目的基因的不同 (1)酶：前者需要限制酶；后者需要逆轉(zhuǎn)錄酶。 (2)原料：前者不需要原料；后者需要脫氧核苷酸。 (3)結(jié)構(gòu)：前者基因中含有啟動子，能轉(zhuǎn)錄；后者基因中沒有啟動子，只將編碼序列導(dǎo)入受體細(xì)胞，故無法進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。 2．以下為形成cDNA(圖中的單鏈DNA)過程和PCR擴(kuò)增過程示意圖。

10、據(jù)圖分析，下列說法正確的是(　　) A．催化①過程的酶是RNA聚合酶 B．④過程發(fā)生的變化是引物與單鏈DNA結(jié)合 C．催化②⑤過程的酶都是DNA聚合酶，都能耐高溫 D．如果RNA單鏈中A與U之和占該鏈堿基含量的40%，則一個雙鏈DNA中，A與U之和也占該DNA堿基含量的40% 答案　B 解析　由題意可知，①②③④⑤分別表示逆轉(zhuǎn)錄、DNA的復(fù)制、DNA解鏈、引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA單鏈及互補(bǔ)鏈的合成，B正確；①過程由逆轉(zhuǎn)錄酶催化完成，A錯；催化②⑤過程的酶都是DNA聚合酶，過程⑤是在72 ℃的高溫條件下進(jìn)行的，只有該過程中的酶需耐高溫，C錯；在DNA分子中有T無U，D錯。 3．如圖

11、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(　　) A．三種方法都需要酶并均在體外進(jìn)行 B．①②③堿基對的排列順序均相同 C．三種方法均屬于人工合成法 D．方法a不遵循中心法則 答案　A 解析　這三種方法都是在體外進(jìn)行的，且都用到酶(方法a需要逆轉(zhuǎn)錄酶和DNA聚合酶；方法b需要限制酶；方法c需要DNA聚合酶)，A正確；通過方法a得到的目的基因不含有內(nèi)含子，通過方法c得到的目的基因的堿基序列可能有多種，因此①②③堿基對的排列順序不都相同，B錯誤；圖示a和c屬于人工合成法，而b是從供體細(xì)胞的DNA中直接分離目的基因的方法，C錯誤；方法a遵循中心法則，D錯誤。

12、 二、構(gòu)建基因表達(dá)載體 基因表達(dá)載體的構(gòu)建(如圖) (1)啟動子：位于目的基因上游的一段核苷酸序列，是RNA聚合酶識別、結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄合成相應(yīng)的mRNA。 (2)終止子：是一段特殊的DNA片段，是載體上終止目的基因轉(zhuǎn)錄的核苷酸序列。 (3)標(biāo)記基因：是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因。常用的標(biāo)記基因主要是抗性基因、某些生化表型基因。 (4)目的基因：目的基因插在啟動子和終止子之間。 結(jié)合基因表達(dá)載體模式圖分析以下問題： 1．用字母和文字表示基因表達(dá)載體的組成。 答案　基因表達(dá)載體的組成：[a]啟動子＋[b]終止子＋[c]標(biāo)記基因＋[d]復(fù)制原點(diǎn)＋

13、[e]目的基因。 2．啟動子和終止子與起始密碼子和終止密碼子是一回事嗎？ 答案　不是一回事，啟動子和終止子位于DNA上，是基因表達(dá)載體必需的部分。而起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，決定翻譯的開始和結(jié)束。 3．為什么目的基因要插入啟動子和終止子之間？ 答案　啟動子使轉(zhuǎn)錄開始，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位；終止子位于基因的尾端，使轉(zhuǎn)錄終止；只有順序正確，目的基因才能正常轉(zhuǎn)錄。 4．下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請據(jù)圖回答下列問題： 限制酶 BamHⅠ HindⅢ EcoRⅠ SmaⅠ 識別序列及切割位點(diǎn)

14、 (1)結(jié)合下圖重組質(zhì)粒的構(gòu)建過程分析： 圖中①為同一種限制酶，②為DNA連接酶。 (2)構(gòu)建基因表達(dá)載體時，能否用SmaⅠ酶切割質(zhì)粒？為什么？ 答案　不能。因為SmaⅠ會破壞質(zhì)粒的抗性基因。質(zhì)粒上的抗性基因是標(biāo)記基因。標(biāo)記基因用于鑒定受體細(xì)胞是否成功導(dǎo)入目的基因，以便將含目的基因的細(xì)胞篩選出來，若被破壞，無法進(jìn)一步篩選。 (3)與只使用EcoRⅠ相比較，使用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)是什么？ 答案　可以防止質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化。 總結(jié)提升　(1)選用同一種限制酶切割目的基因和載體的原因：選用同一種限制

15、酶切割會產(chǎn)生相同的黏性末端，可以在DNA連接酶的作用下將切割的目的基因和載體連接起來。 (2)基因工程操作時往往用兩種限制酶分別切割目的基因的兩端以及載體的原因：①如果用一種限制酶切割，目的基因兩側(cè)的末端以及質(zhì)粒切口的兩個末端都是互補(bǔ)的，因此連接時可能會出現(xiàn)載體與載體、目的基因與目的基因、目的基因與載體三種連接情況，而符合要求的只有載體與目的基因的連接。②如果用兩種不同的限制酶進(jìn)行切割就可以有效避免載體與載體以及目的基因與目的基因的連接，提高連接的有效性。 4．下圖為基因表達(dá)載體的模式圖，下列有關(guān)基因工程中載體的說法，錯誤的是(　　) A．基因表達(dá)載體的構(gòu)建是在生物體外完成的

16、B．任何基因表達(dá)載體的構(gòu)建都是一樣的，沒有差別 C．圖中啟動子位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位 D．抗生素抗性基因的作用是作為標(biāo)記基因，用于鑒別受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因 答案　B 解析　由于受體細(xì)胞有植物、動物和微生物之分，以及目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方式不同，所以基因表達(dá)載體的構(gòu)建也會有所差別，不可能千篇一律。 5．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PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ為四種限制性核酸內(nèi)切酶。下列說法錯誤的是(　　) A．圖示過程是基因工程的核心步驟 B．表達(dá)載體構(gòu)建時需要用到限制酶SmaⅠ C．抗

17、卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細(xì)胞篩選出來 D．除圖示組成外，表達(dá)載體中還應(yīng)該含有啟動子和終止子等結(jié)構(gòu) 答案　B 解析　圖示過程為基因表達(dá)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PstⅠ、EcoRⅠ。限制酶SmaⅠ不可用，它會破壞目的基因的完整性?？箍敲顾鼗蚴菢?biāo)記基因，目的是便于鑒定和篩選含有目的基因的細(xì)胞?；虮磉_(dá)載體包括啟動子、目的基因、終止子和標(biāo)記基因等。 1．基因工程的基本操作程序有：①使目的基因與載體相結(jié)合；②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；③檢測目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求；④獲取目的基因。正確的

18、操作順序是(　　) A．③②④① B．②④①③ C．④①②③ D．③④①② 答案　C 解析　基因工程的主要操作步驟順序是：獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測和鑒定。 2．如圖為基因表達(dá)載體的模式圖，若結(jié)構(gòu)X是表達(dá)載體所必需的，則X最可能是 (　　) A．氨芐青霉素抗性基因 B．啟動子 C．限制酶 D．DNA連接酶 答案　B 解析　啟動子是該表達(dá)載體所必需的，它應(yīng)位于插入基因的前端，功能是啟動插入基因的轉(zhuǎn)錄過程。 3．以下甲、乙兩圖表示從細(xì)菌細(xì)胞中獲取目的基因的兩種方法，下列說法中錯誤的是(　　) A．甲方法可建立該

19、細(xì)菌的基因組文庫 B．乙方法可建立該細(xì)菌的cDNA文庫 C．甲方法要以脫氧核苷酸為原料 D．乙方法需要逆轉(zhuǎn)錄酶參與 答案　C 解析　甲方法是從細(xì)菌的DNA中直接提取，故可以建立該細(xì)菌的基因組文庫；乙方法是由mRNA逆轉(zhuǎn)錄獲取目的基因，故可以建立該細(xì)菌的cDNA文庫。乙方法需要逆轉(zhuǎn)錄酶并以脫氧核苷酸為原料。 4．下列有關(guān)PCR技術(shù)的說法，不正確的是(　　) A．PCR技術(shù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制 B．PCR擴(kuò)增中必須有解旋酶才能解開雙鏈DNA C．PCR是一項在生物體外復(fù)制特定的DNA片段的核酸合成技術(shù) D．利用PCR技術(shù)獲取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列

20、答案　B 解析　PCR擴(kuò)增中不使用解旋酶，是利用高溫破壞氫鍵解開雙鏈DNA的，B錯誤。 5．下圖為含鐵量較高的轉(zhuǎn)基因水稻的培育過程示意圖，請分析回答下列問題： (1)獲得鐵結(jié)合蛋白基因有兩條途徑：一是以鐵結(jié)合蛋白基因的mRNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化下，合成互補(bǔ)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(biāo)蛋白質(zhì)的__________序列，推測出相應(yīng)的mRNA序列，再推測其DNA的序列，利用________________(儀器)合成目的基因。 (2)重組Ti質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)除了含有標(biāo)記基因、目的基因、終止子和復(fù)制原點(diǎn)外，還必須有______

21、__________，它是____________結(jié)合的部位。 答案　(1)DNA聚合酶　氨基酸　DNA合成儀　(2)啟動子　RNA聚合酶 課時作業(yè) [學(xué)考達(dá)標(biāo)] 1．基因工程的核心是(　　) A．目的基因的獲取 B．基因表達(dá)載體的構(gòu)建 C．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 D．目的基因的檢測與鑒定 答案　B 解析　構(gòu)建目的基因表達(dá)載體后才能使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時，使目的基因能發(fā)揮作用；只有構(gòu)建表達(dá)載體后，才能根據(jù)載體上的標(biāo)記基因鑒別目的基因是否導(dǎo)入了受體細(xì)胞，從而篩選出含目的基因的受體細(xì)胞，避免進(jìn)行無效工作。 2．下列屬于PCR技術(shù)的條件的是(

22、　　) ①單鏈的脫氧核苷酸序列引物　②目的基因所在的DNA片段?、勖撗鹾塑账帷、芎颂呛塑账帷、軩NA連接酶　⑥D(zhuǎn)NA聚合酶?、呦拗菩院怂醿?nèi)切酶 A．①②③⑤ B．①②③⑥ C．①②③⑤⑦ D．①②④⑤⑦ 答案　B 解析　PCR技術(shù)需要一對引物，即一對單鏈的脫氧核苷酸序列引物，①正確；PCR技術(shù)需要模板，即目的基因所在的DNA片段，②正確；需要脫氧核苷酸作為原料，③正確；核糖核苷酸是合成RNA的原料，而PCR合成的是DNA，④錯誤；采用PCR合成DNA時，不需要DNA連接酶，而需要DNA聚合酶，⑤錯誤、⑥正確；體外合成DNA時，不需要限制性核酸內(nèi)切酶，⑦錯誤。 3．下列關(guān)于c

23、DNA文庫和基因組文庫的說法中，正確的是(　　) A．同一物種的cDNA文庫只有1種 B．某真核生物的cDNA文庫中的某基因一定比基因組文庫中的該基因短 C．可以利用逆轉(zhuǎn)錄法獲取cDNA文庫和基因組文庫 D．只有cDNA文庫的基因可實現(xiàn)物種間的基因交流 答案　B 解析　由于cDNA文庫中只含有某種生物的部分基因，因此該種基因文庫可能有多種，A錯誤；mRNA是由基因中的外顯子轉(zhuǎn)錄形成的，因此cDNA文庫中的基因不包含啟動子和內(nèi)含子等結(jié)構(gòu)，與該生物的基因組文庫中的基因結(jié)構(gòu)不同，B正確；可以利用逆轉(zhuǎn)錄法獲取cDNA文庫，而不能獲得基因組文庫，C錯誤；cDNA文庫可以進(jìn)行物種間的基因交流，

24、基因組文庫中部分基因也可實現(xiàn)物種間的基因交流，D錯誤。 4．下列關(guān)于構(gòu)建基因表達(dá)載體的相關(guān)敘述中，不正確的是(　　) A．需要限制酶和DNA連接酶 B．抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因 C．在細(xì)胞外進(jìn)行 D．啟動子位于目的基因的首端，是啟動翻譯的一段DNA序列 答案　D 解析　構(gòu)建基因表達(dá)載體過程中需要用限制酶切割目的基因和載體，最后用DNA連接酶把目的基因和載體連接起來，A正確；抗生素抗性基因一般可以用作標(biāo)記基因，B正確；基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程一般在體外進(jìn)行，C正確；啟動子位于目的基因的首端，是啟動轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列，D錯誤。 5．下列對基因表達(dá)載體構(gòu)建的敘述，不正確的是(　　

25、) A．需要限制酶和DNA連接酶等特殊工具 B．基因表達(dá)載體中有的含有啟動子和密碼子 C．標(biāo)記基因不一定是抗生素抗性基因 D．基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心 答案　B 解析　基因表達(dá)載體是目的基因與載體的結(jié)合，在此過程中需用同一種限制酶切割目的基因與載體，用DNA連接酶將相同的末端連接起來，A正確；基因表達(dá)載體含有啟動子、終止子、標(biāo)記基因和目的基因，密碼子位于mRNA上，B錯誤；抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因，但標(biāo)記基因不都是抗生素抗性基因，C正確；基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心，在細(xì)胞外進(jìn)行，使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并且可以遺傳給下一代并表達(dá)和發(fā)揮作用，D正確。 6

26、．下列哪項不是表達(dá)載體所必需的組成成分(　　) A．目的基因 B．啟動子 C．終止子 D．抗青霉素基因 答案　D 解析　A、B、C三項均為表達(dá)載體的必要的組成成分；具有標(biāo)記基因也是表達(dá)載體所必需的組成成分，但抗青霉素基因只是標(biāo)記基因中的一種，不是所有的表達(dá)載體都必需含有。 [高考提能] 7．PCR是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，下列有關(guān)PCR過程的敘述，不正確的是(　　) A．變性過程中破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵 B．復(fù)性過程中引物與DNA模板鏈的結(jié)合依靠堿基互補(bǔ)配對原則完成 C．延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸 D．PCR與細(xì)胞內(nèi)D

27、NA復(fù)制相比所需要酶的最適溫度較高 答案　C 解析　高溫變性過程中破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵，A正確；低溫復(fù)性過程中引物與DNA模板鏈的結(jié)合依靠堿基互補(bǔ)配對原則完成，B正確；中溫延伸過程中需要熱穩(wěn)定的DNA聚合酶、ATP、四種脫氧核糖核苷酸，C錯誤；PCR與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需要酶的最適溫度較高，D正確。 8．“X基因”是DNA分子上一個有遺傳效應(yīng)的片段，若要用PCR技術(shù)特異性地拷貝“X基因”，需在PCR反應(yīng)中加入兩種引物(注：引物的作用是與模板鏈形成雙鏈后在DNA聚合酶的作用下就可以繼續(xù)鏈的延伸)，兩種引物及其與模板鏈的結(jié)合位置如下圖甲所示。經(jīng)4輪循環(huán)后產(chǎn)物中有五種不同的

28、DNA分子，如下圖乙所示，其中第⑤種DNA分子有幾個(　　) A．8 B．6 C．4 D．2 答案　A 解析　由圖分析可知：X基因第一次復(fù)制得到兩個兩種DNA分子：①和②；X基因第二次復(fù)制得到四個四種DNA分子：①復(fù)制得①和③、②復(fù)制得②和④；X基因第三次復(fù)制得到八個五種DNA分子：①復(fù)制得①和③、③復(fù)制得③和⑤、②復(fù)制得②和④、④復(fù)制得④和⑤；X基因第四次復(fù)制得到16個五種DNA分子：①復(fù)制得①和③、②復(fù)制得②和④、兩個③復(fù)制得兩個③和兩個⑤、兩個④復(fù)制得兩個④和兩個⑤、兩個⑤得到4個⑤。從上面的推測可知，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中有8個⑤。 9．下圖表示基因工程中目的基因的

29、獲取示意圖，不正確的是(　　) A．③表示PCR技術(shù)，用來擴(kuò)增目的基因 B．從基因文庫中要得到所需的目的基因可以根據(jù)目的基因的相關(guān)信息來獲取 C．若獲取的目的基因相同，則圖中基因組文庫小于cDNA文庫 D．若基因比較小，核苷酸序列又已知，則可以直接通過人工合成的方法獲取 答案　C 解析　可以利用PCR技術(shù)，大量擴(kuò)增目的基因，A正確；可以根據(jù)目的基因的相關(guān)信息，如核苷酸序列、基因功能、基因在染色體上的位置等，從基因文庫中得到所需的目的基因，B正確；基因組文庫包括一種生物所有的基因，cDNA文庫只包含一種生物的部分基因，故基因組文庫大于cDNA文庫，C錯誤；若基因比較小，核苷酸序列

30、又已知，則可以直接通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成，D正確。 10．在基因表達(dá)載體的構(gòu)建中，下列說法不正確的是(　　) ①一個基因表達(dá)載體的組成只包括目的基因、啟動子、終止子?、谟辛藛幼硬拍茯?qū)動目的基因轉(zhuǎn)錄出mRNA　③終止子的作用是使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止?、芩谢虮磉_(dá)載體的構(gòu)建是完全相同的 A．②③ B．①④ C．①② D．③④ 答案　B 解析　基因表達(dá)載體的組成包括目的基因、標(biāo)記基因、啟動子、終止子，①錯誤；有了啟動子才能驅(qū)動目的基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，②正確；終止子的作用是使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止，③正確；由于受體細(xì)胞有植物、動物以及微生物之分，以及目的基因?qū)胧?/p>

31、體細(xì)胞的方法不同，因此基因表達(dá)載體的構(gòu)建不是完全相同的，④錯誤。 11．家蠶細(xì)胞具有高效表達(dá)外源基因的能力，將人的干擾素基因?qū)爰倚Q細(xì)胞并大規(guī)模培養(yǎng)，可以從家蠶細(xì)胞中提取干擾素用于制藥。 (1)在人的DNA分子上獲取干擾素基因時，要用到限制酶。假設(shè)該限制酶能專一性地識別DNA上GAATTC序列，并在某一位點(diǎn)切割某化學(xué)鍵，該化學(xué)鍵是______。 A．G與A之間的鍵 B．G與C之間的鍵 C．A與T之間的鍵 D．兩個核苷酸之間的鍵 (2)在此基因工程操作過程中的核心步驟是__________________________________。啟動子位于基因的__________，是

32、__________________識別和結(jié)合的部位。 (3)人的干擾素基因一般來自cDNA文庫，其屬于______________(填“基因組”或“部分基因”)文庫。 (4)通過PCR技術(shù)可大量獲取目的基因，PCR技術(shù)的原理是____________________。 答案　(1)D　(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體　首端　RNA聚合酶　(3)部分基因　(4)DNA分子半保留復(fù)制 解析　(1)該限制酶切割的是識別序列上兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(2)基因工程的核心步驟是第二步：構(gòu)建基因表達(dá)載體。在基因表達(dá)載體上，目的基因的首端(上游)是啟動子，這是一段特殊的DNA片段，是RNA聚合酶識別和結(jié)

33、合的位點(diǎn)，啟動目的基因的轉(zhuǎn)錄。(3)cDNA文庫屬于部分基因文庫，它只含有該種生物的部分基因。(4)PCR技術(shù)是一種體外DNA復(fù)制技術(shù)，原理是DNA雙鏈復(fù)制。 12．我國曾經(jīng)發(fā)生過因“非典型性肺炎”而死亡的病例，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該病是由SARS病毒(一種RNA病毒)感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康復(fù)后的血清中有抗S蛋白的特異性抗體。某研究小組為了研制預(yù)防SARS病毒的疫苗，開展了前期研究工作，其簡要的操作流程如圖，請據(jù)圖回答下列問題： (1)實驗步驟①所代表的反應(yīng)過程是______________________________________。

34、 (2)步驟②構(gòu)建重組表達(dá)載體A和重組表達(dá)載體B必須使用限制性核酸內(nèi)切酶和______________酶，后者的作用是將用限制性核酸內(nèi)切酶切割的________________和________________連接起來。 (3)如果省略步驟②而將大量擴(kuò)增的S蛋白基因直接導(dǎo)入大腸桿菌，一般情況下，不能得到表達(dá)的S蛋白，其原因是S蛋白基因在大腸桿菌中不能________________，也不能________________________________________________________________________。 答案　(1)逆轉(zhuǎn)錄　(2)DNA連接　載體　S蛋白基因

35、 (3)復(fù)制　合成S蛋白基因的mRNA [真題體驗] 13．(2015·重慶，6)下列有關(guān)人胰島素基因表達(dá)載體的敘述，正確的是(　　) A．表達(dá)載體中的胰島素基因可通過人肝細(xì)胞mRNA逆轉(zhuǎn)錄獲得 B．表達(dá)載體的復(fù)制和胰島素基因的表達(dá)均啟動于復(fù)制原(起)點(diǎn) C．借助抗生素抗性基因可將含胰島素基因的受體細(xì)胞篩選出來 D．啟動子和終止密碼子均在胰島素基因的轉(zhuǎn)錄中起作用 答案　C 解析　人肝細(xì)胞不能合成胰島素，則人肝細(xì)胞中不含有胰島素的mRNA，不能通過逆轉(zhuǎn)錄獲得人胰島素基因，A錯誤；表達(dá)載體的復(fù)制啟動于復(fù)制起點(diǎn)，胰島素基因的表達(dá)啟動于啟動子，B錯誤；抗生素抗性基因是標(biāo)記基因，可用于篩

36、選含胰島素基因的受體細(xì)胞，C正確；啟動子在轉(zhuǎn)錄過程中起作用，終止密碼子在翻譯過程中起作用，D錯誤。 14．(2016·全國丙，40)圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列與切割位點(diǎn)，圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點(diǎn)是唯一的)。 根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題： (1)經(jīng)BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被________酶切后的產(chǎn)物連接，理由是___________________________________________________________

37、_____________ ________________________________________________________________________。 (2)若某人利用圖(b)所示的表達(dá)載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子，如圖(c)所示，這三種重組子中，不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有____________，不能表達(dá)的原因是________________________________________________________________________ _________________________________________

38、_______________________________。 (3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶，常見的有____________和____________，其中既能連接黏性末端又能連接平口末端的是________________________________。 答案　(1)Sau3AⅠ　兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端　(2)甲、丙　甲中目的基因插入在啟動子的上游，丙中目的基因插入在終止子的下游，二者的目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄　(3)E·coliDNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶 解析　(1)由于限制性核酸內(nèi)切酶Sau3AⅠ與BamHⅠ切割后形

39、成的黏性末端相同，所以經(jīng)BamHⅠ酶切得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被Sau3AⅠ酶切后的產(chǎn)物連接。(2)在基因表達(dá)載體中，啟動子應(yīng)位于目的基因的首端，終止子應(yīng)位于目的基因的尾端，這樣目的基因才能表達(dá)。圖中甲、丙均不符合，所以不能表達(dá)目的基因的產(chǎn)物。(3)常見的DNA連接酶有E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶，其中既能連接黏性末端又能連接平口末端的是T4DNA連接酶。 15．(2015·全國Ⅰ，40節(jié)選)HIV屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒，是艾滋病的病原體。用基因工程方法制備HIV的某蛋白(目的蛋白)時，可先提取HIV中的________，以其作為模板，在______________的作用下合成__________，獲取該目的蛋白的基因，構(gòu)建重組表達(dá)載體，隨后導(dǎo)入受體細(xì)胞。 答案　RNA　逆轉(zhuǎn)錄酶　cDNA(或DNA) 解析　HIV是RNA病毒，其核酸是單鏈RNA，而在基因工程中構(gòu)建目的基因表達(dá)載體時，載體一般用的是質(zhì)粒，為雙鏈DNA，故先用逆轉(zhuǎn)錄酶催化HIV的RNA逆轉(zhuǎn)錄為DNA分子，再進(jìn)行基因工程操作。 - 17 -