2018-2019學年高中生物 專題1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序 1.2.2 目的基因的導入、檢測與鑒定學案 新人教版選修3.doc

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1．2.2　目的基因的導入、檢測與鑒定 [學習目標]　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。 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和基因表達載體的構建。 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)。 方式二　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，只有通過檢測與鑒定才能知道。這是基因工程的第四步工作。在完成將目的基因?qū)胧荏w細胞這一步驟后，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、將目的基因?qū)胧荏w細胞 1．轉化的含義 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。 2．轉化的方法 (1)導入植物細胞 ①農(nóng)桿菌轉化法：將目的基因?qū)腚p子葉植物和裸子植物時最常用方法。 a．土壤農(nóng)桿菌的特點：植物體受到損傷時，傷口處的細胞會分泌大量的酚類化合物，吸引農(nóng)桿菌侵染，其Ti質(zhì)粒上的T-DNA(可轉移的DNA)可轉移至受體細胞，并且整合到受體細胞的染色體的DNA上。 b．方法步驟：目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上→轉入農(nóng)桿菌→導入植物細胞→目的基因插入植物細胞中的染色體DNA上→目的基因表達。 ②基因槍法：將目的基因?qū)雴巫尤~植物常用的方法。 目的基因包裹在微小的金粉粒子或鎢粉粒子表面→用基因槍高速射入受體細胞或組織中→目的基因表達。 ③花粉管通道法 在植物受粉后，花粉形成的花粉管還未愈合前，剪去柱頭，滴加目的基因，使目的基因借助花粉管通道進入受體細胞。 (2)導入動物細胞 ①方法：顯微注射技術。 ②常用受體細胞：受精卵。 ③步驟：目的基因表達載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的轉基因動物 (3)導入微生物細胞 ①原核生物的特點：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少等。 ②常用的方法： a．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)(這種細胞稱為感受態(tài)細胞)。 b．感受態(tài)細胞和重組表達DNA分子在緩沖液中混合，細胞吸收重組表達載體DNA分子。 歸納總結 1．上述方法中，在將目的基因?qū)胧荏w細胞之前，都必須進行基因表達載體的構建，也就是說導入受體細胞的必須是重組DNA分子，而不是直接導入目的基因。 2．對于植物來說，受體細胞可以是受精卵或體細胞，因為植物細胞具有全能性。 3．對于動物來說，受體細胞一般是受精卵，因為受精卵的全能性高，而高度分化的動物體細胞的全能性受到抑制。 4．大腸桿菌和酵母菌在基因工程中都可以作為受體細胞，但又有所不同。大腸桿菌為原核細胞，而酵母菌為真核細胞(具有多種細胞器)，所以酵母菌在用于生產(chǎn)需要加工和分泌的蛋白質(zhì)時比大腸桿菌有優(yōu)勢。 例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。下圖為農(nóng)桿菌轉化法的示意圖，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)____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________的目的。 具體原理是在農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上存在T-DNA片段，它具有可轉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)DNA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哪康?。真正可轉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)桿菌向植物細胞轉移。(4)植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉化法之外，還有基因槍法和花粉管通道法等。 易錯易混　農(nóng)桿菌轉化法中兩次拼接、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-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。 例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．顯微注射技術是轉基因動物中采用最多的方法 C．大腸桿菌最常用的轉化方法，是使細胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變 D．農(nóng)桿菌轉化法是將目的基因?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ㄊ寝r(nóng)桿菌轉化法，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@微注射技術；目的基因?qū)氪竽c桿菌細胞最常用的轉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，完成轉化。 二、目的基因的檢測與鑒定 1．分子水平的檢測 (1)檢測目的基因是否插入受體細胞的DNA中：DNA分子雜交技術。 用放射性同位素標記的含有目的基因的單鏈DNA片段制成基因探針。將轉基因生物的基因組DNA提取出來，和基因探針進行雜交，如果出現(xiàn)雜交帶，說明目的基因已插入受體細胞的DNA中。 (2)檢測目的基因是否轉錄：分子雜交技術。 將轉基因生物提取出來的mRNA和基因探針進行雜交，如果出現(xiàn)雜交帶，說明目的基因已經(jīng)轉錄。 (3)檢測目的基因是否翻譯：抗原－抗體雜交技術。 從轉基因生物提取出來的蛋白質(zhì)和相應的抗體進行雜交，如果出現(xiàn)雜交帶，說明目的基因已經(jīng)翻譯。 2．個體水平的鑒定 (1)抗蟲或抗病的接種實驗。 (2)有的基因工程產(chǎn)品需要與天然產(chǎn)品的功能進行活性比較。 歸納總結 1．目的基因的檢測與鑒定歸納 2．不同分子檢測原理的異同 (1)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。檢測原理都是堿基互補配對原則，只是被檢測的物質(zhì)不同，一個是轉基因生物的基因組DNA，一個是轉基因生物細胞內(nèi)的mRNA。 (2)進行翻譯水平的檢測，則是利用抗原與抗體特異性結合的原理。 例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　②檢測受體細胞是否有致病基因?、蹤z測目的基因是否轉錄出了mRNA　④檢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 例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錄過程。 名師點撥　關注基因工程操作過程的四個易誤點 (1)限制酶剪切目的基因與質(zhì)粒的次數(shù)不同：獲取一個目的基因需限制酶剪切2次，共產(chǎn)生4個黏性末端或平末端，切割質(zhì)粒一般只需要限制酶剪切1次，產(chǎn)生2個黏性末端或平末端，因為質(zhì)粒是環(huán)狀DNA分子，而目的基因在DNA分子鏈上。 (2)切割目的基因和載體并非只能用同一種限制酶：如果用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同時，在DNA連接酶的作用下，目的基因與載體也可以連接起來。 (3)目的基因的插入點不是隨意的：基因表達需要啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應插入到啟動子與終止子之間的部位。 (4)基因工程操作過程中只有第三步“將目的基因?qū)胧荏w細胞”沒有堿基互補配對現(xiàn)象。 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．顯微注射技術　農(nóng)桿菌轉化法 B．基因槍法　花粉管通道法 C．農(nóng)桿菌轉化法　顯微注射技術 D．基因槍法　顯微注射技術 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技術。 2．(2017福建廈門一中期中)下列關于目的基因?qū)胛⑸锛毎臄⑹鲋校徽_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)相對較少等 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．感受態(tài)細胞吸收DNA分子需要適宜的溫度和酸堿度 D．常用生理鹽水處理細胞，使其處于感受態(tài) 答案　D 解析　因為原核生物繁殖快，且多為單細胞，遺傳物質(zhì)相對較少，故常用原核生物作為受體細胞；Ca2＋處理后細胞處于能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)稱為感受態(tài)，感受態(tài)細胞吸收DNA分子需要適宜的溫度和酸堿度；常用Ca2＋處理細胞，使其處于感受態(tài)。 3．(2017廣東潮南實驗學校高二月考)在基因診斷技術中，所用的探針DNA分子中必須存在一定量的熒光分子或放射性同位素，后者的作用是(　　) A．為形成雜交DNA分子提供能量 B．引起探針DNA產(chǎn)生不定向的基因突變 C．作為探針DNA的示蹤元素 D．增加探針DNA的相對分子質(zhì)量 答案　C 解析　DNA探針是指用放射性同位素或熒光分子等標記的DNA分子，放射性同位素的作用是作為探針DNA的示蹤元素，C項正確。 4．檢測轉基因生物染色體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DNA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．(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________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在基因表達載體中，啟動子是______________識別并結合的部位。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聚合酶　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反轉錄形成的cDNA文庫中只含有葉細胞已轉錄(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顆粒。 [對點訓練] 題組一　將目的基因?qū)胧荏w細胞 1．(2017河南南陽新野一中高二下學期期中)1982年，世界上第一例體型比普通小鼠大1.8倍的轉基因“超級小鼠”培育成功。下列相關敘述正確的是(　　) A．將含有目的基因的DNA直接注入到小鼠體內(nèi) B．該“超級小鼠”的培育利用到了顯微注射技術 C．采用的受體細胞是雌性動物的卵細胞 D．目的基因?qū)胧荏w細胞前不用提純 答案　B 解析　轉基因“超級小鼠”的培育過程為：首先將含有目的基因的表達載體提純，然后利用顯微注射技術將含目的基因的表達載體導入受精卵，經(jīng)胚胎早期培養(yǎng)一段時間后，再移植到雌性動物的輸卵管或子宮內(nèi)，使其發(fā)育成為具有新性狀的動物。 2．基因工程中因受體細胞不同，目的基因?qū)氲姆椒ㄒ膊煌铝袛⑹霾徽_的是(　　) A．將目的基因?qū)朊藁毎麅?nèi)常用花粉管通道法 B．將目的基因?qū)肜鲜蠹毎麅?nèi)常用顯微注射技術 C．將目的基因?qū)氪竽c桿菌內(nèi)常用感受態(tài)細胞轉化法 D．將目的基因?qū)胄←溂毎麅?nèi)常用農(nóng)桿菌轉化法 答案　D 解析　小麥是單子葉植物，其受傷后不能分泌酚類物質(zhì)，農(nóng)桿菌對它沒有感染能力。 3．在基因工程技術中，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，完成轉化。 題組二　目的基因的檢測與鑒定 4．常用DNA進行親子鑒定。其原理是從被測試者的血液或口腔上皮細胞中提取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探針凝聚在一起的黑色條碼。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。反復幾次該過程，每一種探針用于尋找DNA的不同部位形成獨特的條碼，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 解析　根據(jù)題干信息“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”可知，DNA探針不是一個完整的目的基因，A項錯誤；DNA探針不是目的基因片段的特定DNA，B項錯誤；“每一種探針用于尋找DNA的不同部位形成獨特的條碼”，指的是根據(jù)堿基互補配對原則形成的雜交帶，所以DNA探針是與目的基因互補的特定單鏈DNA，C項錯誤，D項正確。 5．在檢測抗蟲基因是否成功轉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，分別利用DNA分子雜交技術、分子雜交技術，觀察目的基因及目的基因轉錄形成的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。 題組三　基因工程基本程序整體分析 6．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 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；基因工程的特點是能夠定向改造生物的性狀，D正確。 7．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 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。 8．基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的。在基因操作的基本步驟中，無需進行堿基互補配對的步驟是(　　) A．人工合成目的基因 B．基因表達載體的構建 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)胧荏w細胞過程中沒有進行堿基互補配對。 [綜合強化] 9．番茄葉片受害蟲的損傷后，葉肉細胞迅速合成蛋白酶抑制劑，抑制害蟲的消化作用。人們嘗試將番茄的蛋白酶抑制劑基因?qū)胗衩?，以對付猖獗的玉米螟。下圖為培育轉基因抗蟲玉米的流程圖，下列描述正確的是(　　) A．用限制性核酸內(nèi)切酶切割番茄的DNA得到的產(chǎn)物就是蛋白酶抑制劑基因 B．用氯化鈣處理玉米受體細胞，有利于含目的基因的重組質(zhì)粒導入 C．重組Ti質(zhì)粒應有RNA聚合酶識別和結合的部位，以啟動蛋白酶抑制劑基因的轉錄 D．若將目的基因?qū)胗衩谆ǚ奂毎?，通過花藥離體培養(yǎng)可獲得穩(wěn)定遺傳的轉基因玉米 答案　C 解析　目的基因是用限制性核酸內(nèi)切酶將DNA酶切后得到的，需篩選；氯化鈣用于處理細菌細胞；基因成功表達的前提是能轉錄和翻譯，轉錄時需RNA聚合酶識別轉錄的起點才能啟動；花藥離體培養(yǎng)得到的是玉米的單倍體，需再用秋水仙素處理單倍體，使染色體加倍才能得到穩(wěn)定遺傳的轉基因玉米。 10．下圖表示細胞膜上乙酰膽堿(一種神經(jīng)遞質(zhì))受體基因的克隆技術操作過程，下列相關分析正確的是(　　) A．獲得該mRNA的最佳材料是受精卵 B．構建基因表達載體最可能使用的載體是大腸桿菌 C．完成過程①②必不可少的酶分別是反轉錄酶、DNA聚合酶 D．探針篩選的目的是淘汰被感染的細菌，獲得未被感染的細菌 答案　C 解析　該受體基因在神經(jīng)細胞中表達，獲得該mRNA的最佳材料是神經(jīng)細胞；構建基因表達載體最可能使用的載體是質(zhì)粒；探針篩選的目的是檢測是否存在cDNA。 11．藍藻擬核DNA上有控制葉綠素合成的chlL基因。某科學家通過構建該種生物缺失chlL基因的變異株細胞，以研究chlL基因?qū)θ~綠素合成的控制，技術路線如下圖所示，下列相關敘述錯誤的是(　　) A．①②過程應使用不同的限制性核酸內(nèi)切酶 B．①②過程都要使用DNA連接酶 C．終止密碼子是基因表達載體的重要組成部分 D．若操作成功，可用含紅霉素的培養(yǎng)基篩選出該變異株 答案　C 解析　限制性核酸內(nèi)切酶有特異性，①②過程要切割的DNA序列不同，故應使用不同的限制性核酸內(nèi)切酶；DNA連接酶的作用是連接被切開的磷酸二酯鍵，使chlL基因、紅霉素抗性基因與質(zhì)粒結合；基因表達載體由目的基因、啟動子、終止子、標記基因組成，終止密碼子是mRNA上密碼子的一種，表示一次翻譯的結束；變異株中chlL基因被重組基因替換，重組基因中有紅霉素抗性基因，故可用含紅霉素的培養(yǎng)基篩選出該變異株。 12．(2015全國Ⅰ，40節(jié)選)HIV屬于反轉錄病毒，是艾滋病的病原體?；卮鹣铝袉栴}： (1)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，構建重組表達載體，隨后導入受體細胞。 (2)從受體細胞中分離純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機體后，刺激機體產(chǎn)生的可與此蛋白結合的相應分泌蛋白是________，該分泌蛋白可用于檢測受試者血清中的HIV，檢測的原理是______________________________________________________________________。 答案　(1)RNA　反轉錄酶　cDNA(或DNA)　(2)抗體　抗原抗體特異性結合 解析　(1)HIV是RNA病毒，其核酸是單鏈RNA，而在基因工程中構建目的基因表達載體時，載體一般用的是質(zhì)粒，為雙鏈DNA，故先用反轉錄酶催化HIV的RNA反轉錄為DNA分子再進行基因工程操作。(2)本題涉及到了免疫學方面知識，抗原進入機體后可以產(chǎn)生特異性免疫反應，產(chǎn)生相應的抗體，抗體與抗原特異性結合。 13．如圖是獲得轉基因抗蟲棉的技術流程示意圖。 請回答： (1)A→B利用的技術稱為________，其中②過程需要熱穩(wěn)定的_______________酶才能完成。 (2)圖中將目的基因?qū)朊藁毎枰?jīng)過③過程，該過程為構建______________，其目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在且可以遺傳給下一代，并能表達。 (3)上述流程示意圖中，將目的基因?qū)朊藁毎捎玫姆椒ㄊ莀_______________法，該方法一般__________(填“適宜”或“不適宜”)用于將目的基因?qū)雴巫尤~植物。 (4)欲確定抗蟲基因在G體內(nèi)是否表達，在個體水平上需要做__________實驗。如果抗蟲基因?qū)氤晒?，且與某條染色體的DNA整合起來，該轉基因抗蟲棉可視為雜合子，將該轉基因抗蟲棉自交一代，預計后代中抗蟲植株占________。 答案　(1)PCR　DNA聚合(Taq)　(2)基因表達載體(重組DNA)　(3)農(nóng)桿菌轉化　不適宜　(4)抗蟲接種　3/4 解析　PCR技術需要用到熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(Taq酶)。圖中③過程為構建基因表達載體，將目的基因?qū)朊藁毎捎玫姆椒ㄊ寝r(nóng)桿菌轉化法，農(nóng)桿菌對大多數(shù)單子葉植物沒有感染能力。欲確定抗蟲基因在體內(nèi)是否表達，在個體水平上應做抗蟲接種實驗。由于抗蟲基因只整合到一條染色體DNA上，則該抗蟲棉產(chǎn)生的配子只有一半含有抗蟲基因，雌雄配子隨機結合，后代抗蟲植株占3/4。 14．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)。下圖是轉基因抗鹽馬鈴薯的培育過程，請分析回答下列問題： (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SmaⅠ切割的原因是____________________________________。構建好的重組質(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構的__________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傳特性得以____________________。 (4)從個體水平上檢驗轉基因抗鹽馬鈴薯是否培育成功的方法是_____________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)mRNA (2)EcoRⅠ和HindⅢ　SmaⅠ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是可以轉移的DNA(T-DNA可轉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 解析　(1)基因工程中，獲取目的基因時可以利用mRNA為模板，反轉錄形成cDNA。 (2)圖中質(zhì)粒的標記基因為抗生素抗性基因，而SmaⅠ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構建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ切割，則應該用EcoRⅠ和Hind Ⅲ酶切割含目的基因的外源DNA和質(zhì)粒?；虮磉_載體中啟動子是一段有特殊結構的DNA片段。 (3)農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上的T-DNA是可以轉移的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)檢驗轉基因抗鹽馬鈴薯是否培育成功，從個體水平上來講，可以將轉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。