一、基因工程的基本操作程序eq\a\vs4\al(閱讀教材P8)目的基因的獲取→基因表達(dá)載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定。二、目的基因的獲取eq\a\vs4\al(閱讀教材P8～11)1．目的基因主要是編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因，也可以是一些具有調(diào)控作用的因子。2．獲取目的基因的依據(jù)基因的核苷酸序列，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(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)。3．目的基因的獲取方法(1)從基因文庫中獲取目的基因①基因文庫含義：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，各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因，稱為基因文庫。②基因文庫種類eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(基因組文庫：含有一種生物的所有基因,部分基因文庫：含有一種生物的部分基因，,如cDNA文庫))(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因①PCR技術(shù)全稱是多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。②原理：DNA雙鏈復(fù)制。③擴(kuò)增過程變性：目的基因DNA受熱變性后解鏈為單鏈↓復(fù)性：引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合↓延伸：在DNA聚合酶作用下延伸子鏈(3)人工合成法：適于合成基因較小，且核苷酸序列已知的目的基因。三、基因表達(dá)載體的構(gòu)建——基因工程的核心eq\a\vs4\al(閱讀教材P11)1．基因表達(dá)載體的組成(1)目的基因。(2)啟動子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(位置：基因的首端,功能：是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，驅(qū)動,基因轉(zhuǎn)錄出mRNA))(3)終止子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(位置：基因的尾端,功能：終止轉(zhuǎn)錄))(4)標(biāo)記基因：鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因。2.基因表達(dá)載體的功能(1)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。(2)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。四、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞eq\a\vs4\al(閱讀教材P11～13)1．轉(zhuǎn)化：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。2．導(dǎo)入不同類型生物細(xì)胞的方法(1)導(dǎo)入植物細(xì)胞①方法eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：適用于雙子葉植物和裸子植物,基因槍法：適用于單子葉植物,花粉管通道法))②受體細(xì)胞：植物體細(xì)胞。(2)導(dǎo)入動物細(xì)胞eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①方法：顯微注射技術(shù),②常用受體細(xì)胞：受精卵))(3)導(dǎo)入微生物細(xì)胞①方法：用Ca2＋處理細(xì)胞，使細(xì)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(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞)。②受體細(xì)胞：原核細(xì)胞(使用最廣泛的是大腸桿菌細(xì)胞)。③原核生物的特點(diǎn)：繁殖快，多為單細(xì)胞，遺傳物質(zhì)相對較少等。五、目的基因的檢測與鑒定eq\a\vs4\al(閱讀教材P13～15)1．分子水平上的檢測與鑒定(1)DNA分子雜交技術(shù)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體上的目的基因,②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA))(2)抗原—抗體雜交技術(shù)：用于檢測目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)。2．個體生物學(xué)水平上的檢測與鑒定如一個抗蟲或抗病的目的基因?qū)胫参锛?xì)胞后，是否賦予了植物抗蟲或抗病特性，需要做抗蟲或抗病的接種實(shí)驗(yàn)。

[共研探究]1．目的基因的獲取獲取目的基因是實(shí)施基因工程的第一步，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前獲取目的基因的常用方法有以下幾種。閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合提供的資料，完成下面的思考。(1)目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的基因。(2)目的基因的獲取方法有從基因文庫中獲取、PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成三種。①直接分離：從自然界中已有的物種中分離，如從基因文庫中獲取。a．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，各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因。b．基因文庫種類文庫類型cDNA文庫基因組文庫文庫大小小大基因中啟動子(具有啟動作用的DNA片段)無有基因中內(nèi)含子(位于編碼蛋白質(zhì)序列內(nèi)的非編碼DNA片段)無有基因多少某種生物的部分基因某種生物的全部基因文庫類型cDNA文庫基因組文庫物種間的基因交流可以部分基因可以c.基因組文庫含有一種生物的全部基因，而cDNA文庫只含有一種生物的部分基因，二者都是基因文庫。②人工合成法：如果基因較小，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。人工合成包括利用DNA進(jìn)行化學(xué)合成和反轉(zhuǎn)錄法。③利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的條件、過程a．原理：DNA復(fù)制。b．前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物。c．條件：DNA模板、引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶和4種脫氧核苷酸。d．過程：2．DNA復(fù)制與PCR技術(shù)的比較DNA復(fù)制PCR技術(shù)區(qū)別解旋方式解旋酶催化DNA在高溫作用下變性解旋場所細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞外酶解旋酶、普通的DNA聚合酶等耐熱的DNA聚合酶(Taq酶)溫度條件細(xì)胞內(nèi)溫和條件需控制溫度，在較高溫度下進(jìn)行合成的對象DNA分子DNA片段或基因[總結(jié)升華]獲取目的基因方法的比較方法基因文庫的構(gòu)建PCR技術(shù)擴(kuò)增人工合成過程供體細(xì)胞中的DNA↓限制酶許多DNA片段↓連接表達(dá)載體↓導(dǎo)入受體細(xì)胞↓外源DNA擴(kuò)增，產(chǎn)生特定性狀↓分離目的基因目的基因的mRNA↓反轉(zhuǎn)錄單鏈DNA↓合成雙鏈DNA↓插入載體↓導(dǎo)入受體菌群(cDNA文庫)↓分離目的基因蛋白質(zhì)的氨基酸序列↓推測mRNA的核苷酸序列↓推測基因的核苷酸序列↓化學(xué)合成目的基因優(yōu)點(diǎn)操作簡單專一性強(qiáng)可在短時間內(nèi)大量擴(kuò)增目的基因?qū)Ｒ恍詮?qiáng)，可產(chǎn)生自然界中不存在的新基因缺點(diǎn)工作量大、盲目性大、專一性差操作過程較麻煩，技術(shù)要求過高需要嚴(yán)格控制溫度、技術(shù)要求高適用范圍小聯(lián)系①模板：均需要脫氧核苷酸鏈作為模板進(jìn)行物質(zhì)合成②原料：均為四種脫氧核苷酸③酶：均需要DNA聚合酶進(jìn)行催化④引物：均需要引物，使DNA聚合酶從引物的3′端開始連接脫氧核苷酸[對點(diǎn)演練]1．下列不屬于獲取目的基因的方法是()A．利用DNA連接酶復(fù)制目的基因B．反轉(zhuǎn)錄法C．從基因文庫中獲取目的基因D．利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因解析：選A對目的基因(DNA片段)進(jìn)行復(fù)制需利用DNA聚合酶而不是DNA連接酶。[共研探究]1．基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建是實(shí)施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。其目的是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，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。依圖填空，并回答有關(guān)問題。(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的①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。②使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體的過程：目的基因與載體結(jié)合的過程，實(shí)質(zhì)上是不同來源的DNA重新組合的過程。其過程如下：(3)啟動子和終止子與起始密碼子和終止密碼子相同嗎？提示：不相同，啟動子和終止子位于DNA上，是基因表達(dá)必需的部分。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。(4)基因表達(dá)載體的構(gòu)建需要限制酶、DNA連接酶?！練w納拓展】真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)(1)結(jié)構(gòu)：①編碼區(qū)：內(nèi)含子、外顯子；②非編碼區(qū)：啟動子、終止子?；蚪Y(jié)構(gòu)如圖所示：(2)表達(dá)：只有編碼區(qū)能轉(zhuǎn)錄生成RNA，且內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的部分要剪切掉，即轉(zhuǎn)錄生成的mRNA只有外顯子的對應(yīng)部分。因此，以mRNA為模板，反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的目的基因中沒有內(nèi)含子、啟動子和終止子。2．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞是實(shí)施基因工程的第三步。目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程，稱為轉(zhuǎn)化。結(jié)合圖1、圖2、圖3，根據(jù)教材相關(guān)內(nèi)容完成下列思考。(1)結(jié)合圖示理解農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的過程(2)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法生物種類植物細(xì)胞動物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)Ca2＋處理法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T－DNA上→農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→融合到受體細(xì)胞的DNA上→表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)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(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子(3)為什么植物的體細(xì)胞可以作為受體細(xì)胞，而動物的體細(xì)胞不能作為受體細(xì)胞？提示：植物體細(xì)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；動物體細(xì)胞全能性受到限制，不能發(fā)育為一個新個體，因此動物基因工程中的受體細(xì)胞一般是受精卵。(4)從細(xì)胞器的功能上分析，若通過基因工程生產(chǎn)人的糖蛋白，可以用大腸桿菌作受體細(xì)胞嗎？提示：不可以。因?yàn)樘堑鞍咨系奶擎準(zhǔn)窃趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體上加工完成的，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體存在于真核細(xì)胞中，大腸桿菌是原核生物，細(xì)胞中不含有這兩種細(xì)胞器。[總結(jié)升華]【易錯易混】(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體①用同一種限制酶切割質(zhì)粒和目的基因，以獲得互補(bǔ)的黏性末端，利于重組質(zhì)粒的構(gòu)建。②插入的目的基因只是結(jié)構(gòu)基因部分，其表達(dá)需要調(diào)控序列，因而用作載體的質(zhì)粒的插入部位前須有啟動子，后須有終止子。③終止子是DNA分子上決定轉(zhuǎn)錄停止的DNA序列；終止密碼子是指mRNA分子上決定翻譯停止的三個相鄰堿基。(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中有兩次拼接和兩次導(dǎo)入。第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質(zhì)粒上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(xì)胞的染色體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進(jìn)入受體細(xì)胞。[對點(diǎn)演練]2．如圖為基因表達(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．基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體構(gòu)建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)入了目的基因解析：選B由于受體細(xì)胞有植物、動物和微生物，所以目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方式不同，因此，基因表達(dá)載體的構(gòu)建也會有所差別，不可能是千篇一律的。3．科學(xué)家通過基因工程的方法，將蘇云金芽孢桿菌的Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)入普通棉株細(xì)胞內(nèi)，并成功實(shí)現(xiàn)了表達(dá)，從而培育出了能抗棉鈴蟲的棉花植株——抗蟲棉。其過程大致如圖所示，請分析回答：(1)Ti質(zhì)粒是農(nóng)桿菌中的一種質(zhì)粒，其上有T－DNA，把目的基因插入Ti質(zhì)粒的T－DNA中是利用T－DNA____________的特點(diǎn)。(2)Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)入普通棉株細(xì)胞內(nèi)并成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)的過程，在基因工程中稱為________。(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法有很多種，該題中涉及的是________________。解析：(1)Ti質(zhì)粒的最大優(yōu)點(diǎn)是能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的染色體DNA中，從而使目的基因在棉花體內(nèi)穩(wěn)定維持和表達(dá)。(2)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程稱為轉(zhuǎn)化。(3)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞方法很多，以農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒為目的基因載體的稱為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。答案：(1)可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并且融合到受體細(xì)胞染色體DNA上(2)轉(zhuǎn)化(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法[共研探究]目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)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，也是檢查基因工程是否做成功的一步。結(jié)合下述材料，完成探究。1．目的基因的檢測(分子水平檢測)(1)從圖中分析可得檢測目的基因的方法為DNA分子雜交技術(shù)，其原理是采用一定的技術(shù)手段，將兩種生物的DNA分子的單鏈放在一起，如果這兩個單鏈具有互補(bǔ)的堿基序列，那么，互補(bǔ)的堿基序列就會結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；若沒有互補(bǔ)堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈。(2)分子檢測的方法①DNA和DNA分子之間的雜交。目的基因是否融合到受體生物的染色體DNA中，這是真核生物中的目的基因可否穩(wěn)定存在和遺傳的關(guān)鍵。要驗(yàn)證這一點(diǎn)，就需要通過DNA和DNA分子間的雜交技術(shù)。主要做法是用放射性同位素標(biāo)記目的基因DNA片段作探針，以此檢測受體細(xì)胞的DNA中有無目的基因。②DNA和RNA分子之間的雜交。它是檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA的方法，具體做法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取mRNA，用標(biāo)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，意味著目的基因開始發(fā)揮功能。③蛋白質(zhì)分子(抗原—抗體)之間的雜交。具體做法是：用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已經(jīng)表達(dá)出了蛋白質(zhì)。2．鑒定(個體生物學(xué)水平鑒定)觀察圖示，判斷抗蟲棉的接種實(shí)驗(yàn)屬于個體生物學(xué)水平鑒定，通過做抗蟲(或抗病)的接種實(shí)驗(yàn)以確定是否具有抗性及抗性的程度。還可對基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的功能進(jìn)行活性比較，以確定轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的功能活性是否與天然產(chǎn)品相同。3．應(yīng)用(1)檢測棉花中導(dǎo)入的抗蟲基因是否表達(dá)的最簡便的方法是什么？提示：用葉片飼養(yǎng)棉鈴蟲，觀察棉鈴蟲是否死亡。如果棉鈴蟲死亡，說明抗蟲基因已經(jīng)表達(dá)；否則，目的基因沒有表達(dá)。(2)DNA分子雜交的原理是堿基互補(bǔ)配對原則。DNA分子雜交可用于親子鑒定、刑事偵查、生物親緣關(guān)系鑒定等。[總結(jié)升華]1．目的基因的檢測與鑒定2．不同分子檢測的原理、場所、探針的異同(1)原理：進(jìn)行轉(zhuǎn)錄水平的檢測原理與復(fù)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(xì)胞內(nèi)的mRNA；進(jìn)行翻譯水平的檢測，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(fù)制水平、轉(zhuǎn)錄水平還是翻譯水平的檢測，都是在體外進(jìn)行的。(3)探針：在DNA分子、mRNA分子水平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(biāo)記的含有目的基因的DNA片段。【易錯易混】基因工程的幾個易錯點(diǎn)(1)在基因工程的四個操作步驟中，只有第三步將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞不涉及堿基互補(bǔ)配對，其余三個步驟都涉及堿基互補(bǔ)配對。(2)原核生物繁殖快，多為單細(xì)胞，遺傳物質(zhì)相對較少，有利于目的基因的復(fù)制與表達(dá)，因此常采用大腸桿菌等原核生物作為受體細(xì)胞。[對點(diǎn)演練]4．目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)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(xì)胞是否有目的基因②檢測受體細(xì)胞是否有致病基因③檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA④檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④1．下列關(guān)于基因文庫的說法，錯誤的是()A．可分為基因組文庫和部分基因文庫B．cDNA文庫屬于部分基因文庫C．基因組文庫的基因在不同物種之間均可進(jìn)行基因交流D．同種生物的cDNA文庫基因數(shù)量較基因組文庫基因數(shù)量少解析：選C基因組文庫只有部分基因能夠在不同物種之間進(jìn)行交流。2．基因表達(dá)載體的必需組成部分是()①啟動子②終止密碼子③標(biāo)記基因④目的基因⑤終止子A．①②③④B．①③④⑤C．①②④⑤D．①②③⑤解析：選B啟動子位于基因表達(dá)載體的首端，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)；終止子相當(dāng)于一盞紅色信號燈，使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止下來；標(biāo)記基因是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來；目的基因是基因表達(dá)載體上必須具有的結(jié)構(gòu)。3．下列關(guān)于目的基因檢測與鑒定的敘述，錯誤的是()A．可以根據(jù)受體細(xì)胞是否具有某種抗性來判斷受體細(xì)胞是否獲得了目的基因B．受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出目的基因控制的特定性狀，才能說明目的基因完成了表達(dá)過程C．目的基因檢測的第一步是檢測目的基因是否插入到轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上D．檢測到受體細(xì)胞含有目的基因就標(biāo)志著基因工程操作成功解析：選D目的基因成功導(dǎo)入受體細(xì)胞只是基因工程操作成功的必要一步，標(biāo)志著基因工程操作成功的是目的基因在受體細(xì)胞中成功表達(dá)。4．如圖表示基因工程的主要操作步驟，請據(jù)圖回答問題。(1)①過程是________，需要________酶參與；②過程是____________，需要________酶參與。(2)③過程中使用Ca2＋處理受體細(xì)胞可以增大________________，使重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞。(3)重組DNA分子進(jìn)入受體細(xì)胞后，受體細(xì)胞必須________________，才能說明目的基因完成了表達(dá)過程。(4)不同生物的基因能夠進(jìn)行重組，原因是________________________________________________________________________________________________。解析：分析圖示可知：①過程是獲取目的基因，該過程需要的酶是限制酶；②過程是構(gòu)建基因表達(dá)載體的過程，該過程需要用到DNA連接酶。若受體細(xì)胞是微生物細(xì)胞，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入時，首先應(yīng)用Ca2＋處理受體細(xì)胞，可以增大細(xì)胞膜的通透性，使重組質(zhì)粒易于進(jìn)入受體細(xì)胞。目的基因完成表達(dá)的標(biāo)志是受體細(xì)胞內(nèi)合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)。不同生物之間能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)基因，其原因應(yīng)從基因的化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)兩方面考慮。答案：(1)獲取目的基因限制構(gòu)建基因表達(dá)載體DNA連接(2)細(xì)胞膜的通透性(3)表達(dá)出目的基因產(chǎn)物(4)不同生物的DNA具有相同的化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)【基礎(chǔ)題組】1．下列有關(guān)目的基因獲取的理解，不正確的是()A．目的基因可以從自然界中分離，也可以人工合成B．目的基因主要指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因C．基因文庫就是基因組文庫D．cDNA文庫只含有某種生物的一部分基因解析：選C基因文庫又分為基因組文庫和部分基因文庫。cDNA文庫是部分基因文庫。2．下列關(guān)于基因表達(dá)載體構(gòu)建的相關(guān)敘述，不正確的是()A．需要限制酶和DNA連接酶B．必須在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行C．抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因D．啟動子位于目的基因的首端解析：選B基因表達(dá)載體的構(gòu)建是指目的基因與載體結(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連接酶將互補(bǔ)的末端連接起來；基因表達(dá)載體的構(gòu)建是在細(xì)胞外進(jìn)行的；基因表達(dá)載體包括啟動子(位于基因首端使轉(zhuǎn)錄開始)、終止子、目的基因和標(biāo)記基因。3．利用蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因培育的抗蟲棉是否成功，最好檢測()A．是否有抗生素產(chǎn)生B．是否有目的基因表達(dá)C．是否有抗蟲的性狀出現(xiàn)D．是否能分離到目的基因解析：選C要檢驗(yàn)導(dǎo)入了抗蟲基因的棉花植株是否抗蟲，需要做抗蟲的接種實(shí)驗(yàn)，以確定棉花是否有抗蟲的性狀出現(xiàn)，如果有抗蟲的性狀出現(xiàn)，則說明抗蟲棉培育成功。4．在基因工程技術(shù)中，需要用Ca2＋處理的環(huán)節(jié)是()A．目的基因的提取和導(dǎo)入B．目的基因與載體結(jié)合C．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D．目的基因的檢測與鑒定解析：選C如果載體是質(zhì)粒，受體細(xì)胞是細(xì)菌，一般是將細(xì)菌用Ca2＋處理，以增大細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性，使含有目的基因的重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞。5．將目的基因?qū)胗衩浊o尖分生區(qū)細(xì)胞和小鼠受精卵，常采用的方法分別是()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、顯微注射法解析：選D玉米是單子葉植物，常用的轉(zhuǎn)化方法是基因槍法；對于動物細(xì)胞，常用的轉(zhuǎn)化方法是顯微注射法。6．下列關(guān)于cDNA文庫和基因組文庫的說法，不正確的是()A．cDNA文庫中的DNA來源于mRNA的反轉(zhuǎn)錄B．如果某種生物的cDNA文庫中的某個基因與該生物的基因組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C．cDNA文庫中的基因都沒有啟動子D．一種生物的cDNA文庫可以有許多種，但基因組文庫只有一種解析：選B由于基因轉(zhuǎn)錄時只有編碼區(qū)段才能轉(zhuǎn)錄，所以以mRNA反轉(zhuǎn)錄成的DNA就只有外顯子區(qū)段，而缺少內(nèi)含子和啟動子等非編碼區(qū)段，和原來的基因結(jié)構(gòu)不相同。7．利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列能說明目的基因完成了在受體細(xì)胞中表達(dá)的是()A．棉花二倍體細(xì)胞中檢測到細(xì)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(xì)胞中檢測到人生長激素DNA序列D．酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白解析：選D目的基因的表達(dá)是指在受體細(xì)胞中產(chǎn)生了目的基因所控制合成的蛋白質(zhì)。在受體細(xì)胞中檢測到目的基因或其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA，并不能表明目的基因已經(jīng)成功表達(dá)。8．下列關(guān)于基因表達(dá)載體導(dǎo)入微生物細(xì)胞的敘述，不正確的是()A．常用原核生物作為受體細(xì)胞，是因?yàn)樵松锓敝晨?，且多為單?xì)胞，遺傳物質(zhì)相對較少B．受體細(xì)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(xì)胞吸收DNA分子需要適宜的溫度和酸堿度D．感受態(tài)細(xì)胞吸收重組表達(dá)載體DNA分子的液體只要調(diào)節(jié)為適宜的pH即可，沒必要用緩沖液解析：選D將基因表達(dá)載體導(dǎo)入微生物細(xì)胞時，需在一定條件(如適宜的溫度、pH等)下，將基因表達(dá)載體和感受態(tài)的微生物細(xì)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?！灸芰︻}組】9．(2014·重慶高考)如圖為利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關(guān)敘述，正確的是()A．②的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶參與B．③侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒整合到④的染色體上C．④的染色體上若含抗蟲基因，則⑤就表現(xiàn)出抗蟲性狀D．⑤只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異解析：選D構(gòu)建重組質(zhì)粒需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，不需要DNA聚合酶。含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒的T－DNA整合到受體細(xì)胞的染色體上，而不是重組Ti質(zhì)粒整合到受體細(xì)胞的染色體上。導(dǎo)入受體細(xì)胞的目的基因表達(dá)后，轉(zhuǎn)基因植株方能表現(xiàn)出相應(yīng)性狀，若目的基因在受體細(xì)胞中不表達(dá)，轉(zhuǎn)基因植株不能表現(xiàn)出相應(yīng)性狀。⑤表現(xiàn)出抗蟲性狀則表明該植株細(xì)胞發(fā)生了基因重組，基因重組是可遺傳變異。10．天然的玫瑰沒有藍(lán)色花，這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因B，而開藍(lán)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(shù)培育藍(lán)玫瑰，下列操作正確的是()A．提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)過反轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因BB．利用限制酶從開藍(lán)色花牽牛的基因文庫中獲取基因BC．利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞D．將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞解析：選A由題意知：控制藍(lán)色色素合成的基因B是目的基因，提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)反轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因B，構(gòu)建表達(dá)載體，然后導(dǎo)入天然玫瑰的細(xì)胞中，培育該受體細(xì)胞即能獲得藍(lán)玫瑰。從基因文庫中獲取目的基因，直接用引物擴(kuò)增即可。將目的基因B與質(zhì)粒連接需用DNA連接酶，而不是DNA聚合酶。基因B需與質(zhì)粒連接形成基因表達(dá)載體再導(dǎo)入農(nóng)桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞，而不能將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌。11.質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，它存在于許多細(xì)菌體內(nèi)，某細(xì)菌質(zhì)粒上的標(biāo)記基因如圖所示，通過標(biāo)記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉(zhuǎn)移成功。外源基因插入的位置不同，細(xì)菌在培養(yǎng)基上的生長情況也不同，如圖所示外源基因在質(zhì)粒中可插入的位置有a、b、c點(diǎn)。某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對其插入的位點(diǎn)進(jìn)行分析，其中分析正確的是()實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)推論在含青霉素培養(yǎng)基上的生長情況在含四環(huán)素培養(yǎng)基上的生長情況目的基因插入的位置A能生長能生長aB不能生長能生長bC能生長不能生長cD不能生長不能生長c解析：選B若質(zhì)粒上插入的位置在b點(diǎn)，那么抗四環(huán)素基因沒有被破壞，抗青霉素基因被破壞，導(dǎo)入該重組質(zhì)粒的細(xì)菌在含青霉素的培養(yǎng)基上不能生長，在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上能生長。12．某研究所的研究人員將生長激素基因通過質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞，使其表達(dá)，產(chǎn)生生長激素。已知質(zhì)粒中存在兩個抗性基因：A是抗鏈霉素基因，B是抗氨芐青霉素基因，且目的基因要插入到基因B中，而大腸桿菌不帶有任何抗性基因。下列敘述正確的是()A．導(dǎo)入大腸桿菌的質(zhì)粒一定為重組質(zhì)粒B．RNA聚合酶是構(gòu)建該重組質(zhì)粒必需的工具酶C．可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒D．在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中不能生長，但在含鏈霉素培養(yǎng)基中能生長的可能是符合生產(chǎn)要求的大腸桿菌解析：選D基因操作過程中，用同一種限制酶分別切割生長激素基因所在的DNA分子和質(zhì)粒后，會產(chǎn)生相同的黏性末端，黏性末端連接時，目的基因和目的基因、目的基因和質(zhì)粒、質(zhì)粒和質(zhì)粒都可能連接，因此，導(dǎo)入大腸桿菌的質(zhì)粒不一定為重組質(zhì)粒。構(gòu)建該重組質(zhì)粒必需的工具酶是限制酶和DNA連接酶。目的基因插入基因B中后形成的重組質(zhì)粒的抗氨芐青霉素基因被破壞，故導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌對氨芐青霉素不具有抗性，對鏈霉素仍具有抗性。13．如圖是利用基因工程方法培育抗蟲棉的過程。請回答相關(guān)問題：eq\x(Ti質(zhì)粒)eq\x(抗蟲基因)eq\o(→,\s\up7(A))eq\x(\a\al(重組,質(zhì)粒))eq\o(→,\s\up7(B))土壤農(nóng)桿菌eq\o(→,\s\up7(C))eq\x(\a\al(含重組質(zhì)粒的,土壤農(nóng)桿菌))eq\o(→,\s\up7(D),\s\do5())eq\x(抗蟲棉)eq\o(→,\s\up7(E))eq\x(棉花細(xì)胞)(1)從蘇云金芽孢桿菌的DNA上獲取抗蟲基因，需要用到的工具是________，此工具主要是從________生物中分離純化出來的，它能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個脫氧核苷酸之間的________鍵斷開。(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒時，常用Ti質(zhì)粒作為載體，是因?yàn)門i質(zhì)粒上具有________，它能把目的基因整合到受體細(xì)胞的________上。(3)E過程是利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)完成的，要確定抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞后，是否賦予了棉花抗蟲特性，在個體水平上還需要做________實(shí)驗(yàn)。(4)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，除采用圖示中的方法外，還可以采用________法和花粉管通道法。解析：(1)限制酶用于切割DNA分子，獲取目的基因。限制酶主要從原核生物細(xì)胞中獲取。限制酶可使磷酸二酯鍵斷裂，將DNA分子切開。(2)Ti質(zhì)粒是可轉(zhuǎn)移DNA，其上的T－DNA可以整合到植物細(xì)胞的染色體DNA上，故將目的基因借助Ti質(zhì)粒導(dǎo)入植物細(xì)胞中。(3)把害蟲接種到轉(zhuǎn)基因植株上，以檢測轉(zhuǎn)基因植株的抗蟲基因是否正常表達(dá)。答案：(1)限制酶原核磷酸二酯(2)T－DNA染色體DNA(3)抗蟲的接種(4)基因槍14．(2015·四川高考)將蘇云金桿菌Bt蛋白的基因?qū)朊藁?xì)胞中，可獲得抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因棉，其過程如圖所示(注：農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上只有T－DNA片段能轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中)。(1)過程①需用同種________酶對含Bt基因的DNA和Ti質(zhì)粒進(jìn)行酶切。為將過程②獲得的含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌篩選出來，應(yīng)使用________培養(yǎng)基。(2)過程③中將棉花細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)，旨在讓________進(jìn)入棉花細(xì)胞；除盡農(nóng)桿菌后，還須轉(zhuǎn)接到含卡那霉素的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，目的是__________________________________。(3)若過程④僅獲得大量的根，則應(yīng)在培養(yǎng)基中增加______________以獲得芽；部分接種在無激素培養(yǎng)基上的芽也能長根，原因是________________________________________________________________________。(4)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因棉的抗蟲性狀，常用方法是________。種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉能減少________的使用，以減輕環(huán)境污染。解析：(1)切割目的基因和載體應(yīng)使用同種限制性核酸內(nèi)切酶，篩選細(xì)菌應(yīng)使用選擇培養(yǎng)基。(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的原理是農(nóng)桿菌感染植物時，Ti質(zhì)粒上的T－DNA片段能夠轉(zhuǎn)移并整合到植物細(xì)胞的染色體DNA上。因?yàn)門－DNA上具有卡那霉素抗性基因，所以可用含卡那霉素的培養(yǎng)基篩選出獲得T－DNA片段的植物細(xì)胞。(3)植物組織培養(yǎng)過程中，可加入激素調(diào)節(jié)植物細(xì)胞的脫分化和再分化。生長素用量與細(xì)胞分裂