基因工程的基本工具和基本操作程序第1頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四第十單元現(xiàn)代生物科技專題

第41課時基因工程的基本工具和基本操作程序高頻考點突破考點一基因工程的概念理解和理論基礎(chǔ)1.基因工程的概念理解

(1)操作環(huán)境：體外——關(guān)鍵步驟“表達載體的構(gòu)建”的環(huán)境。第2頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四(2)優(yōu)點①與雜交育種相比：克服遠緣雜交不親和障礙。②與誘變育種相比：定向改造生物性狀。

(3)操作水平：分子水平。

(4)原理:基因重組。

(5)本質(zhì):甲(供體提供目的基因)乙(受體表達目的基因),即基因未變、合成蛋白質(zhì)未變,只是合成場所的轉(zhuǎn)移。第3頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四2.基因工程的基本原理和理論基礎(chǔ)概括如下圖

提醒

若題目強調(diào)“目的基因”的表達過程,則只包括“轉(zhuǎn)錄和翻譯”兩個過程,不包括目的基因的復(fù)制。第4頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四對位訓(xùn)練1.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和鑒定的是 ()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.①②④C第5頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四2.科學(xué)家通過基因工程的方法，能使大腸桿菌產(chǎn)生人的胰島素。以下敘述錯誤的是 （）

A.可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒

B.導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達

C.DNA連接酶和限制性核酸內(nèi)切酶都是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶

D.目的基因的檢測與鑒定表達過程中沒有發(fā)生堿基互補配對D第6頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四考點二基因工程的操作工具1.限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”

(1)來源:主要是從原核生物中分離純化出來的。

(2)化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)。

(3)作用

(4)作用特點：特異性,即限制酶可識別特定的脫氧核苷酸序列,切割特定位點。

(5)切割方式催化作用,所以可重復(fù)利用可用于DNA的切割獲取目的基因和載體的切割錯位切：產(chǎn)生兩個相同的黏性末端平切：形成平末端第7頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

提醒

①切割的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵。②在切割目的基因和載體時要求用同一種限制酶,

目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。③將一個基因從DNA分子上切割下來,需要2個限制酶,同時產(chǎn)生4個黏性末端。④不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同,同一個DNA分子用不同的限制酶產(chǎn)生的黏性末端不相同。第8頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四2.DNA連接酶——“分子縫合針”常用類型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源大腸桿菌T4噬菌體功能連接黏性末端連接黏性末端或平末端結(jié)果恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵第9頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

拓展提升

DNA連接酶與DNA聚合酶的比較DNA

連接酶DNA

聚合酶作用實質(zhì)都是催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵是否需模板不需要需要連接DNA鏈雙鏈單鏈作用過程在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個核苷酸加到已存在的核酸片段的3′端的羥基上,形成磷酸二酯鍵作用結(jié)果將兩個DNA片段連接成重組DNA分子合成新的DNA分子第10頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四3.基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”

(1)類型

提醒

①質(zhì)粒本質(zhì)是DNA,不是細胞器;②特點:小型環(huán)狀。

(2)功能：將目的基因?qū)胧荏w細胞。

(3)應(yīng)具備條件①能在宿主細胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制；②有一個至多個限制酶的切割位點,以便于與外源基因連接；

③有特殊的遺傳標(biāo)記基因,供重組DNA的檢測和鑒定。最常用載體:質(zhì)粒其他載體:λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等第11頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

提醒

①一般來說,天然載體往往不能滿足人類的所有要求,因此人們根據(jù)不同的目的和需要,對某些天然的載體進行人工改造。②常見的標(biāo)記基因有抗生素基因、產(chǎn)生特定顏色的表達產(chǎn)物基因、發(fā)光基因等。③作為載體必須具有多個限制酶切點,而且每種酶的切點最好只有一個。因為某種限制酶只能識別單一切點,若載體上有一個以上的酶切點,則切割重組后可能丟失某些片段,若丟失的片段含復(fù)制起點區(qū),則進入受體細胞后便不能自主復(fù)制。一個載第12頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

體若只有某種限制酶的一個切點,則酶切后既能把環(huán)打開接納外源DNA片段,又不會丟失自己的片段。④注意與細胞膜上載體的區(qū)別,兩者的化學(xué)本質(zhì)和作用都不相同。⑤質(zhì)粒能自我復(fù)制,既可在自身細胞、受體細胞也可在體外復(fù)制。第13頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四對位訓(xùn)練3.下列關(guān)于DNA連接酶作用的敘述，正確的是（）

A.將單個核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯鍵

B.將斷開的兩個DNA片段的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵

C.連接兩條DNA鏈上堿基之間的氫鍵

D.只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間連接起來，而不能將雙鏈DNA片段平末端之間進行連接B第14頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四考點三基因工程的基本操作程序1.基因工程圖解:抗蟲棉的培育過程第15頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四2.基本操作程序

(1)目的基因的獲?、購幕蛭膸?基因組文庫或cDNA文庫)中獲取文庫類型cDNA文庫基因組文庫文庫大小小大基因中啟動子無有基因中內(nèi)含子無有基因多少某種生物的部分基因某種生物的全部基因物種之間的基因交流可以部分基因可以說明基因文庫的組建過程就包含基因工程的基本操作步驟。從基因文庫中獲取目的基因的優(yōu)點是操作簡便,缺點是工作量大,具有一定的盲目性第16頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四②人工合成目的基因:常用的方法有化學(xué)合成法和反轉(zhuǎn)錄法?；瘜W(xué)合成法:蛋白質(zhì)氨基酸序列RNA

堿基序列DNA堿基序列用4種脫氧核苷酸人工合成目的基因反轉(zhuǎn)錄法:分離出供體細胞mRNA單鏈DNA

合成目的基因

分析推測推測逆轉(zhuǎn)錄酶DNA聚合酶第17頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四③PCR擴增技術(shù)與DNA復(fù)制的比較PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點原理DNA復(fù)制(堿基互補配對)原料四種游離的脫氧核苷酸條件模板、ATP、酶、原料、引物不同點解旋方式DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化場所體外復(fù)制(PCR擴增儀)主要在細胞核內(nèi)酶熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(Taq酶)細胞內(nèi)含有的DNA聚合酶結(jié)果在短時間內(nèi)形成大量的DNA片段形成整個DNA分子第18頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四(2)基因表達載體的構(gòu)建——最核心步驟①基因表達載體的組成:啟動子、目的基因、終止子以及標(biāo)記基因等。第19頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

提醒

①與載體相比較,增加啟動子、目的基因和終止子三個基因片段,其功能各不相同。②啟動子(DNA片段)≠起始密碼子(RNA);終止子

(DNA片段)≠終止密碼子(RNA)。

②基因表達載體的構(gòu)建方法

提醒

該過程把三種工具(只有兩種工具酶)全用上了,是最核心、最關(guān)鍵的一步,在體外進行。第20頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

(3)將目的基因?qū)胧荏w細胞細胞類型常用方法受體細胞轉(zhuǎn)化過程植物細胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法體細胞將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上→轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細胞→整合到受體細胞的DNA上動物細胞顯微注射技術(shù)受精卵將含有目的基因的表達載體提純→取卵→獲得受精卵→顯微注射→早期胚胎培養(yǎng)→胚胎移植→發(fā)育成為具有新性狀的動物微生物細胞Ca2+處理增大細胞壁通透性原核細胞或酵母菌用Ca2+處理細胞→感受態(tài)細胞→重組表達載體DNA分子與感受態(tài)細胞混合→感受態(tài)細胞吸收第21頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

提醒

①唯一不涉及到堿基互補配對的操作步驟。②微生物做受體細胞主要是個體微小,代謝旺盛,

繁殖速度快,獲得目的基因產(chǎn)物多。③植物細胞還可用基因槍法和花粉管通道法。

(4)目的基因的檢測和表達第22頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四對位訓(xùn)練4.下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述,正確的是（）

A.重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和載體

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.只要目的基因進入受體細胞就能實現(xiàn)表達C第23頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四5.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D第24頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四解題思路探究思維誤區(qū)警示易錯分析

基因工程中易錯點辨析不清

(1)基因工程中有3種工具,但工具酶只有2種。

(2)工具酶本質(zhì)為蛋白質(zhì),載體本質(zhì)為小型DNA分子,但不一定是環(huán)狀。

(3)標(biāo)記基因的作用——篩選、檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細胞,常見的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因,表達產(chǎn)物為帶顏色物質(zhì)等。第25頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四(4)受體細胞中常用植物受精卵或體細胞(經(jīng)組織培養(yǎng))、動物受精卵(一般不用體細胞)、微生物——大腸桿菌、酵母菌等,但要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素則必需用真核生物酵母菌——需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌。一般不用支原體,原因是它營寄生生活;一定不能用哺乳動物成熟紅細胞,原因是它無細胞核,不能合成蛋白質(zhì)。第26頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四糾正訓(xùn)練1.(2009·浙江卷,3)下列關(guān)于基因工程的敘述,錯誤的是 ()A.目的基因和受體細胞均可來自動、植物或微生物

B.限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶

C.人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原無生物活性

D.載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細胞和促進目的基因的表達第27頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

解析

基因工程中目的基因和受體細胞均可來自動、植物或微生物;常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶;人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原無生物活性,只有經(jīng)過一定的物質(zhì)激活以后,才有生物活性。載體上的抗性基因主要是有利于篩選含重組DNA的細胞,不能促進目的基因的表達。所以D錯誤。答案

D第28頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四2.(2009·重慶卷,2)下表有關(guān)基因表達的選項中,不可能的是 ()基因表達的的細胞表達產(chǎn)物A細菌抗蟲蛋白基因抗蟲棉葉肉細胞細菌抗蟲蛋白B人酪氨酸酶基因正常人皮膚細胞人酪氨酸酶C動物胰島素基因大腸桿菌工程菌細胞動物胰島素D兔血紅蛋白基因兔成熟紅細胞兔血紅蛋白第29頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

解析

細菌抗蟲蛋白基因可通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)入棉花體內(nèi),在棉花的葉肉細胞中表達產(chǎn)生細菌抗蟲蛋白,使棉花具有抗蟲能力;人酪氨酸酶基因可在正常人的皮膚細胞中表達產(chǎn)生酪氨酸酶,酪氨酸酶催化酪氨酸轉(zhuǎn)化為黑色素;動物胰島素基因可通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)移到大腸桿菌體內(nèi),在大腸桿菌工程菌細胞中合成動物胰島素;兔屬于哺乳動物,其成熟的紅細胞中沒有細胞核,所以不可能表達出血紅蛋白。

答案

D第30頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四3.(2009·安徽卷,4)2008年諾貝爾化學(xué)獎授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白”的三位科學(xué)家。如果將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個融合基因,再將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細胞內(nèi),表達出的蛋白質(zhì)就會帶有綠色熒光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是()A.追蹤目的基因在細胞內(nèi)的復(fù)制過程

B.追蹤目的基因插入到染色體上的位置

C.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的分布

D.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)第31頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

解析

將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個融合基因,將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細胞內(nèi),表達出的蛋白質(zhì)帶有綠色熒光,從而可以追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的分布。故C正確。

答案

C第32頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四知識綜合應(yīng)用重點提示

通過“抗蟲作物培育過程的有關(guān)基因工程知識”的考查,提升“綜合運用所學(xué)知識解決自然界和社會生活中有關(guān)生物學(xué)問題”的能力。典例分析

(2009·江蘇卷,34)蘇云金桿菌(Bt)能產(chǎn)生具有殺蟲能力的毒素蛋白。下圖是轉(zhuǎn)Bt毒素蛋白基因植物的培育過程示意圖(ampr為抗氨芐青霉素基因),

據(jù)圖回答下列問題。第33頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四第34頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四(1)將圖中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后,

反應(yīng)管中有

種DNA片段。

(2)圖中②表示HindⅢ與BamHⅠ酶切、DNA連接酶連接的過程,此過程可獲得

種重組質(zhì)粒;

如果換用BstⅠ與BamHⅠ酶切,目的基因與質(zhì)粒連接后可獲得

種重組質(zhì)粒。

(3)目的基因插入質(zhì)粒后,不能影響質(zhì)粒的

。

(4)圖中③的Ti質(zhì)粒調(diào)控合成的vir蛋白,可以協(xié)助帶有目的基因的T-DNA導(dǎo)入植物細胞,并防止植物細胞中

對T-DNA的降解。第35頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四(5)已知轉(zhuǎn)基因植物中毒素蛋白只結(jié)合某些昆蟲腸上皮細胞表面的特異受體,使細胞膜穿孔,腸細胞裂解,昆蟲死亡。而該毒素蛋白對人類的風(fēng)險相對較小,原因是人類腸上皮細胞

。

(6)生產(chǎn)上常將上述轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物混合播種,其目的是降低害蟲種群中的

基因頻率的增長速率。第36頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

解析

本題重點考查轉(zhuǎn)基因技術(shù)的相關(guān)知識,需特別注意基因工程的步驟、DNA的復(fù)制、基因工程的操作工具等知識。本題需特別注意圖示過程,從中獲取有效信息,然后結(jié)合課本知識即可正確解答。

答案

(1)4(2)21(3)復(fù)制

(4)DNA水解酶(5)表面無相應(yīng)的特異性受體

(6)抗性第37頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四定時檢測組題說明特別推薦

綜合應(yīng)用題——1、3；知識拓展提升題——2、6、8。考點題號基因工程的工具1～8基因工程的步驟第38頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四1.(2009·福建理綜,32)轉(zhuǎn)基因抗病香蕉的培育過程

如圖所示。質(zhì)粒上有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ

等四種限制酶切割位點。請回答:(1)構(gòu)建含抗病基因的表達載體A時,應(yīng)選用限制酶

,對

進行切割。

(2)培養(yǎng)基中的卡那霉素會抑制香蕉愈傷組織細胞的生長,欲利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入抗病基因的香蕉細胞,應(yīng)使基因表達載體A中含有

,

作為標(biāo)記基因。第39頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四(3)香蕉組織細胞具有

,因此,

可以利用組織培養(yǎng)技術(shù)將導(dǎo)入抗病基因的香蕉組織細胞培育成植株。圖中①、②依次表示組織培養(yǎng)過程中香蕉組織細胞的

。

解析

本題考查基因工程的有關(guān)知識。(1)從圖可看出,只有PstⅠ、EcoRⅠ兩種酶能保持抗病基因結(jié)構(gòu)的完整性,所以構(gòu)建含抗病基因的表達載體A時,

應(yīng)選用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ兩種酶,對抗病基因的

DNA和質(zhì)粒進行切割。

(2)卡那霉素能抑制香蕉愈傷組織細胞的生長,欲利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入抗病基因的香蕉細胞,應(yīng)第40頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

使基因表達載體A中含有抗卡那霉素基因,以此作為標(biāo)記基因。

(3)香蕉組織細胞具有全能性,因此,可以利用組織培養(yǎng)技術(shù)將導(dǎo)入抗病基因的香蕉組織細胞培育成植株。圖中①、②依次表示組織培養(yǎng)過程中香蕉組織細胞的脫分化和再分化。

答案

(1)PstⅠ、EcoRⅠ含抗病基因的DNA、質(zhì)粒(2)抗卡那霉素基因(3)全能性脫分化、再分化第41頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四2.(2008·江蘇卷,32)將動物致病菌的抗原基因?qū)腭R鈴薯制成植物疫苗,飼喂轉(zhuǎn)基因馬鈴薯可使動物獲得免疫力。以下是與植物疫苗制備過程相關(guān)的圖和表。第42頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

表1引物對序列表引物對AP1AACTGAAATGTAGCTATCP2TTAAGTCCATTACTCTAG引物對BS1GTCCGACTAGTGGCTGTGS2AGCTGGCGTTTAGCCTCG第43頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

請根據(jù)以上圖表回答下列問題:(1)在采用常規(guī)PCR方法擴增目的基因的過程中,使用的DNA聚合酶不同于一般生物體內(nèi)的DNA聚合酶,

其最主要的特點是

。

(2)PCR過程中退火(復(fù)性)溫度必須根據(jù)引物的堿基數(shù)量和種類來設(shè)定。表1為根據(jù)模板設(shè)計的兩對引物序列,圖2為引物對與模板結(jié)合示意圖。請判斷哪一對引物可采用較高的退火溫度？

。限制酶AluIEcoRIPstISmaI切割位點AG↓CTTC↑GAG↓AATTCCTTAA↑GCTGCA↓GG↑ACGTCCCC↓GGGGGG↑CCC第44頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四(3)圖1步驟③所用的DNA連接酶對所連接的DNA兩端的堿基序列是否有專一性要求？

。

(4)為將外源基因轉(zhuǎn)入馬鈴薯，圖1步驟⑥轉(zhuǎn)基因所用的細菌B通常為

。

(5)對符合設(shè)計要求的重組質(zhì)粒T進行酶切。假設(shè)所用的酶均可將識別位點完全切開，請根據(jù)圖1中標(biāo)示的酶切位點和表2所列的識別序列，對以下酶切結(jié)果作出判斷。

①采用EcoR

I和PstI酶切,得到

種DNA片斷。②采用EcoR

I和SmaI酶切,得到

種DNA片斷。第45頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

解析

(1)PCR技術(shù)中需通過高溫使DNA解旋,故所用DNA聚合酶的耐熱性必須要好。(2)退火溫度與時間,取決于引物的長度、堿基組成及其濃度,還有靶基因序列的長度。含有(G+C)多的引物,可采用相對較高的退火溫度。(3)DNA聚合酶與限制酶不同,從將DNA由5’端點開始復(fù)制到3’端的酶,不具有特異性。(4)農(nóng)桿菌的細胞中有一段T-DNA,農(nóng)桿菌通過侵染植物傷口進入細胞后,可將T-DNA插入到植物基因中,因此,農(nóng)桿菌是一種天然的植物遺傳轉(zhuǎn)化體系,常用作植物轉(zhuǎn)基因工程中的載體。第46頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

(5)對于重組質(zhì)粒,EcoRI能切開M和X連接處,PstI能在M和N之間專一切點處切開,將DNA分為兩個片段;

EcoRI仍能切開M處,SmaI則不能識別N和Y重新結(jié)合形成的連接點,只能得到1個DNA片段。

答案

(1)耐高溫(2)引物對B(3)否

(4)農(nóng)桿菌(5)①2②1第47頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四3.基因工程中,需使用的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒,

便于重組和篩選。已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—,限制酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。第48頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四(1)根據(jù)已知條件和圖回答：①上述質(zhì)粒用限制酶

切割,目的基因用限制酶

切割。②將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處,還要加入適量的

。③請指出質(zhì)粒上至少要有一個標(biāo)記基因的理由：

。

(2)不同生物的基因可以拼接的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是

。

(3)大腸桿菌是首先成功表達外源基因的宿主菌,

但不能表達結(jié)構(gòu)復(fù)雜的蛋白質(zhì),哺乳類細胞、昆蟲第49頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

細胞表達系統(tǒng)雖然能表達結(jié)構(gòu)復(fù)雜的哺乳類細胞蛋白,但操作復(fù)雜,表達水平低,不易推廣使用?；蚬こ讨谐＿x用酵母菌作為受體細胞,請從細胞結(jié)構(gòu)等方面分析用酵母菌作受體細胞能克服上述不足的理由：

。

答案

(1)①ⅠⅡ②DNA連接酶③檢測重組質(zhì)粒(或目的基因)是否導(dǎo)入受體細胞(2)DNA結(jié)構(gòu)基本相同(其他合理答案均可)(3)①單細胞真核生物,含有加工、修飾蛋白質(zhì)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體;

②繁殖速度快,能很快得到大量的目的基因;③培養(yǎng)成本低;④容易培養(yǎng)第50頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四4.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(biāo)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(shù)流程。第51頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

請據(jù)圖回答：

(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

。

(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)如果利用DNA分子雜交原理對再生植株進行檢測,D過程應(yīng)該用

作為探針。

(5)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞符合孟德爾遺傳規(guī)律。第52頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四①將轉(zhuǎn)基因植株與

雜交,

其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為1∶1。②若該轉(zhuǎn)基因植株自交,則其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為

。③若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在卡那霉素培養(yǎng)基上作離體培養(yǎng),則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素型植株占

%。

解析

重組質(zhì)粒的獲得需要限制酶和DNA連接酶;

作為載體必須具備以下幾個條件：一是能夠在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存;二是具有多個限制酶切第53頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

點,以便與外源基因連接;三是具有某些標(biāo)記基因,

便于進行篩選等。B過程體現(xiàn)出了其中的一、三兩條。轉(zhuǎn)基因植株與非轉(zhuǎn)基因植株雜交后,后代表現(xiàn)型比例為1∶1,說明轉(zhuǎn)基因植株為雜合子,該雜交過程相當(dāng)于測交;如果自交,則后代比例應(yīng)為3∶1;

卡那霉素對花粉進行了選擇,保留下了抗卡那霉素的植株。

答案

(1)限制酶和DNA連接酶(2)具有標(biāo)記基因;

能在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存(3)卡那霉素

(4)放射性同位素(或熒光分子)標(biāo)記的抗蟲基因

(5)①非轉(zhuǎn)基因植株②3∶1③100第54頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四5.如圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過程,據(jù)圖回答：

(1)在基因工程中,A→B為

技術(shù),利用的原理是

,其中①為

過程。

(2)加熱至94℃的目的是使DNA中的

鍵斷裂,這一過程在細胞內(nèi)是通過

的作用來完成的。第55頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四(3)當(dāng)溫度降低時,引物與模板末端結(jié)合,在DNA聚合酶的作用下,引物沿模板鏈延伸,最終合成兩條

DNA分子,此過程中的原料是

,

遵循的原則是

。

(4)目的基因?qū)刖d羊受體細胞常用

技術(shù)。

(5)B→D為抗蟲棉的培育過程,其中④過程常用的方法是

,

要確定目的基因(抗蟲基因)導(dǎo)入受體細胞后是否能穩(wěn)定遺傳并表達,需進行檢測和鑒定工作,請寫出在個體生物學(xué)水平上的鑒定過程：

。第56頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

解析

(1)A→B為體外DNA復(fù)制即PCR技術(shù),與體內(nèi)

DNA復(fù)制原理相同,解旋方式不同,PCR技術(shù)是用高溫變性使其解旋。

(2)94℃時DNA雙鏈解旋,破壞的是兩條鏈之間的氫鍵,而在細胞內(nèi)DNA復(fù)制解旋時解旋酶起相同作用。(3)PCR技術(shù)與DNA復(fù)制過程原理是相同的,即堿基互補配對,原料均為4種脫氧核苷酸。

(4)轉(zhuǎn)基因動物培育中目的基因的導(dǎo)入常用顯微注射技術(shù)。

(5)將目的基因?qū)胫参锛毎Ｓ玫姆椒檗r(nóng)桿菌第57頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四

轉(zhuǎn)化法,其優(yōu)點是能將外源基因?qū)氲绞荏w細胞的染色體DNA分子上;在個體水平上鑒定,即通過生物體所體現(xiàn)的性狀來判斷,抗蟲棉應(yīng)具有的性狀為害蟲吞食后使其死亡。

答案

(1)PCRDNA復(fù)制DNA解旋

(2)氫解旋酶

(3)4種脫氧核苷酸堿基互補配對原則

(4)顯微注射

(5)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉子,

觀察害蟲的存活情況,以確定性狀第58頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四6.下圖a表示基因工程中經(jīng)常選用的載體——pBR322

質(zhì)粒,Ampr表示氨芐青霉素抗性基因,Tetr表示四環(huán)素抗性基因。目的基因如果插入某抗性基因中,將使該基因失活,而不再具有相應(yīng)的抗性。為了檢查載體是否導(dǎo)入原本沒有Ampr和Tetr的大腸桿菌,將大腸桿菌培養(yǎng)在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上。得到如圖b的結(jié)果(黑點表示菌落)。再次滅菌的絨布按到圖b的培養(yǎng)基上,使絨布面沾上菌落,然后將絨布平移按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng),得到如圖c的結(jié)果(空圈表示與b對照無菌落的位置)。據(jù)此分析并回答：第59頁，共66頁，2023年，2月20日，星期四(1)pBR322質(zhì)粒的基本組成單位是

。該基因工程中,質(zhì)粒上的Ampr、Tetr稱為基因。

(2)與圖c空圈相對應(yīng)的圖b中的菌落表現(xiàn)型是

,由此說明目的基因插入了

中。

(3)質(zhì)粒作為基因表達載體除了具有Ampr或Tetr及目的基因外,還必須具有

。