2019高中生物 第一章 基因工程 第2课时 基因工程的原理和技术学案 浙科版选修3.doc

1第第 2 2 课时课时 基因工程的原理和技术基因工程的原理和技术知识内容要求考情解读基因工程的原理和技术b1.简述基因工程的原理。2.概述基因工程基本操作的几个步骤。一、基因工程的原理1基本原理让人们感兴趣的基因(即目的基因)在宿主细胞中稳定和高效地表达。2变异类型基因工程属于可遗传变异中的基因重组。归纳总结 (1)在基因工程中，不同 DNA 链的断裂和连接产生 DNA 片段的交换和重新组合，形成了新的 DNA 分子，在这个操作中交换了 DNA 片段，故属于基因重组。(2)基因工程中的基因重组不同于减数分裂过程中的基因重组。前者属于无性生殖中的重组，并发生在不同种生物间，打破了物种间的界线，可以定向地改造生物的遗传特性，此操作均在细胞外进行。例 1 科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹” ，可以携带 DNA 分子。把它注射入组织中，可以通过细胞的内吞作用进入细胞内，DNA 被释放出来，进入到细胞核内，最终整合到细胞染色体上，成为细胞基因组的一部分，DNA 整合到细胞染色体中的过程属于( )A基因突变 B基因重组C基因互换 D染色体畸变答案 B解析 基因突变是基因内部结构的改变；染色体畸变是以染色体作为研究对象，探讨染色体结构和数目的变化；基因工程是将外源基因导入受体细胞，得到人们所需要的产物，属于基因重组。例 2 下列叙述符合基因工程基本原理的是( )AB 淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有 B 淋巴细胞中的抗体基因B将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株C用紫外线照射青霉菌，使其 DNA 发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到细菌 DNA 上答案 B2解析 基因工程是在生物体外，通过对 DNA 分子进行人工“剪切”和“拼接” ，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内，使目的基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物，因此，B 项为基因工程。方法技巧 正确理解基因工程的五个方面 操作对象人们感兴趣的基因(即目的基因)需要的基本要素多种工具酶、目的基因、载体、宿主细胞等常见目的基因植物的抗虫基因、抗病基因、抗除草剂基因、人胰岛素基因和人干扰素基因等完成的场所体外构建重组 DNA 分子，宿主细胞内表达完成的结果目的基因稳定和高效地表达，产生人们所需的功能物质二、基因工程的基本操作步骤1获得目的基因的方法(1)已知序列用化学方法合成；用聚合酶链式反应(PCR)扩增。(2)未知序列从基因文库中获得。2形成重组 DNA 分子3将重组 DNA 分子导入受体细胞(1)常用受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。(2)导入方法举例：用质粒作为载体，宿主细胞应该选择大肠杆菌，用氯化钙处理大肠杆菌，增加其细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入大肠杆菌宿主细胞。4筛选含有目的基因的受体细胞3(1)筛选原因：并不是所有的细胞都接纳了重组 DNA 分子。(2)筛选方法举例：由于质粒上有抗生素如四环素抗性基因，所以含有这种重组质粒的受体细胞就能够在有四环素的培养基中生长，而没有接纳重组 DNA 分子的细胞则不能在这种培养基上生长。经过培养，目的基因能够和质粒一起在宿主细胞内大量扩增。5目的基因的表达(1)目的基因的表达是指目的基因在宿主细胞中表达，产生人们需要的功能物质。(2)常用方法：从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已成功表达。探究 1比较异同1比较采用化学方法合成目的基因的两条合成途径(1)利用目的基因转录的 RNA，在逆转录酶的作用下，逆转录成单链 DNA，根据碱基互补配对原则再合成双链 DNA，进而用 PCR 技术扩增目的基因。(2)根据氨基酸序列，推测出相应的 mRNA 序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其 DNA的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成 DNA 分子。2比较基因、目的基因、基因文库、基因库比较项目解读基因通常指具有遗传效应的 DNA 片段某些病毒(如烟草花叶病毒)中是具有遗传效应的 RNA 片段，是控制生物性状的遗传物质的基本结构和功能单位目的基因基因工程操作中需要的外源基因，是编码某种蛋白质的基因，如生物的抗逆性基因、抗虫基因等基因文库基因文库属于基因工程范畴，指将含有某种生物不同基因的许多 DNA 片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因基因库属于遗传范畴，是指一个生物种群的全部等位基因的总称探究 2理性思维1形成重组 DNA 分子目的基因与载体结合的过程，实质上是不同来源的 DNA 重新组合的过程，是基因工程的核心。其基本过程如下(以质粒作为载体)，完善图示，并思考问题：4(1)为什么切割目的基因和载体要选用同一种限制性核酸内切酶？答案 选用同一种限制性核酸内切酶切割会产生相同的粘性末端，可以在 DNA 连接酶的作用下将切割的目的基因和载体连接起来。(2)在实际的基因工程操作时往往用两种限制性核酸内切酶分别切割目的基因的两端以及载体，这样做有什么好处？试分析原因。如果用一种限制性核酸内切酶切割，目的基因两侧的末端以及质粒切口的两个末端都是互补的，因此连接时可能会出现载体与载体、目的基因与目的基因、目的基因与载体三种连接情况，而符合要求的只有载体与目的基因的连接。如下图所示。分子间的不同连接产物：如果用两种不同的限制性核酸内切酶进行切割就可以有效避免载体与载体以及目的基因5与目的基因的连接，提高连接的有效性，克服同种酶切的缺点。(3) 一个重组 DNA 分子的组成至少应该包括：启动子、终止子、目的基因、标记基因。原因如下：目的基因是指编码蛋白质的结构基因，若没有启动子，则导入的目的基因在受体细胞中无法转录。目的基因的表达需要调控序列， 终止子相当于一盏红色信号灯，使转录到此终止。检测目的基因是否导入受体细胞需要有筛选标记标记基因。(4)构建重组 DNA 分子所用到的酶：限制性核酸内切酶、DNA 连接酶。2目的基因导入受体细胞的结果上图中发生与发生相比，会使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，原因是在进行细胞分裂时，细胞核上的 DNA 经复制后平均分配到两个子细胞中，保证了亲子代遗传性状的稳定性，而细胞分裂时，细胞质是不均分的，子细胞不一定含有目的基因。归纳总结 重组 DNA 分子导入不同受体细胞的方法生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法(重组 DNA分子导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞)显微注射法(将重组DNA 分子提纯，用显微仪注射到受精卵中)感受态细胞法(Ca2处理受体细胞，使其成为感受态细胞，再进行混合)受体细胞体细胞受精卵原核细胞探究 3图示解读根据下图举例说明筛选含目的基因的受体细胞的原理、方法：61筛选原因：不是所有细胞都接纳了重组 DNA 分子。2筛选原理：质粒上有抗生素的抗性基因。3筛选方法：利用选择培养基筛选。4检测目的基因是否翻译出蛋白质的方法是什么？其原理是什么？答案 抗原抗体杂交法。原理是抗原能与相应抗体特异性结合。5检测棉花中导入的抗虫基因是否表达的最简便的方法是什么？答案 用叶片饲养棉铃虫，观察棉铃虫是否死亡。归纳总结 目的基因检测与鉴定的“四个层面”例 3 (2017·浙江绿色联盟联考)下列不能说明目的基因已成功导入受体细胞的是( )A检测受体细胞是否含有质粒B检测受体细胞是否含有目的基因C检测受体细胞是否含有目的基因的表达产物D检测受体细胞是否含有目的基因转录出的 mRNA答案 A解析 细胞中可能含有普通质粒，因此检测细胞是否含有质粒不能说明目的基因是否已成功导入受体细胞，A 符合题意。例 4 (2017·杭州四校联考节选)抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。中国女科学家屠呦呦由于在青蒿素研发所做的重大贡献荣获 2015 年诺贝尔生理学奖或医学奖。青蒿中青蒿7素的含量很低，科研工作者一直致力于提高青蒿素含量的研究。某研究小组给青蒿转入青蒿素合成的关键基因fps，通过该基因的过量表达来提高青蒿素的产量，其过程如下图所示(注：农杆菌中 Ti 质粒上只有 TDNA 片段能转移到植物细胞中)。(1)提取青蒿的总 RNA，在_酶作用下获得青蒿的 DNA 片段。(2)如果fps基因的基因序列已知，我们可以通过_合成目的基因或者用 PCR 扩增目的基因；如果fps基因的基因序列未知，可以从_获取目的基因。(3)过程需用同种_酶对含fps基因的 DNA 和 Ti 质粒进行酶切。(4)过程中将青蒿细胞与农杆菌混合后共同培养，旨在让_进入青蒿细胞；除尽农杆菌后，还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养，目的是_。(5)下列有关基因工程的叙述正确的是( )A大肠杆菌质粒上具有控制质粒 DNA 转移的基因B基因工程的基本原理是让目的基因在宿主细胞中稳定存在和高效复制C用氯化钙处理植物细胞，可增加细胞壁的通透性D将乙肝抗原导入酵母菌可以获得能生产乙肝疫苗的工程菌答案 (1)逆转录 (2)化学方法(人工) 基因文库 (3)限制性核酸内切 (4)TDNA(目的基因) 筛选获得 TDNA 片段(目的基因)的植物细胞 (5)A解析 (1)利用 RNA 获得 DNA，采用逆转录法，在逆转录酶的作用下实现。(2)对于已知序列，可采用化学方法合成目的基因或用 PCR 扩增目的基因。若 DNA 序列未知，常从基因文库中获取。(3)过程表示形成重组质粒，采用同种限制性核酸内切酶对含fps基因的 DNA和 Ti 质粒进行酶切。(4)将青蒿细胞与农杆菌混合培养，目的是让 TDNA(目的基因)进入青蒿细胞，实现目的基因导入受体细胞。将目的基因导入受体细胞后，需将细胞培养在含卡那霉素的培养基中，原因是质粒上含有卡那霉素的抗性基因，导入重组 DNA 分子的受体细胞可在培养基上存活，利于筛选获得含 TDNA 片段(目的基因)的植物细胞。(5)大肠杆菌质粒上具有控制质粒 DNA 转移的基因，A 正确；基因工程的基本原理是让人们感兴趣的基因在宿主细胞中稳定地保存和表达，B 错误；用氯化钙处理微生物细胞，可增加细胞壁的通透性，C 错误；将乙肝抗原基因导入酵母菌可以获得能生产乙肝疫苗的工程菌，D 错误。易混易错 导入微生物细胞(如大肠杆菌)：用 CaCl2处理大肠杆菌，目的是增加大肠杆菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组 DNA 分子进入受体细胞。8Error!1(2018·温州瑞安期中)对基因工程操作的叙述，正确的是( )A用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B用显微注射法将人生长激素基因直接注入动物的受精卵C用氯化钙处理可增加细菌细胞膜的通透性，有利于目的基因的导入D利用 DNA 分子杂交技术无法检测目的基因是否表达答案 D解析 限制性核酸内切酶只能切割特定的脱氧核苷酸序列，而烟草花叶病毒的核酸是由核糖核苷酸构成的，A 错误；目的基因不能直接导入受体细胞，可用显微注射法将含人生长激素基因的重组质粒注入动物的受精卵，B 错误；用氯化钙处理可增加细菌细胞壁的通透性，并使细菌处于感受态，从而有利于目的基因的导入，C 错误；利用 DNA 分子杂交技术只能检测目的基因是否导入，无法检测目的基因是否表达，D 正确。2下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是( )选项ABCD供体质粒提供目的基因的生物提供目的基因的生物大肠杆菌等手术刀限制性核酸内切酶DNA 连接酶限制性核酸内切酶DNA 连接酶缝纫针DNA 连接酶限制性核酸内切酶DNA 连接酶限制性核酸内切酶载体提供目的基因的生物质粒质粒提供目的基因的生物受体大肠杆菌等大肠杆菌等大肠杆菌等质粒答案 C解析 基因工程中供体指的是提供目的基因的个体，受体是指接受目的基因的个体，手术9刀是限制性核酸内切酶，缝纫针是 DNA 连接酶，最常用的载体是质粒。3在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是( )A用 mRNA 为模板逆转录合成 DNAB以 4 种脱氧核苷酸为原料人工合成C将供体 DNA 片段转入受体细胞中，再进一步筛选D由蛋白质的氨基酸序列推测 mRNA答案 B解析 因为已知基因的碱基序列，所以获得该基因的最佳方法是以 4 种脱氧核苷酸为原料人工合成。4(2017·宁波二模)转入人胰岛素原基因(已知序列)的大肠杆菌，可以合成人胰岛素原，通过该项转基因技术可有效地缓解临床上胰岛素不足的难题，从而为糖尿病患者带来福音。在上述转基因操作过程中，下列说法错误的是( )A人胰岛素原基因可用化学方法合成，并用 PCR 技术扩增B重组质粒导入受体细胞时通常用氯化钙处理大肠杆菌CDNA 连接酶能使不同脱氧核苷酸的碱基与脱氧核糖连接D胰岛素原需进一步加工后才可获得具有生物活性的胰岛素答案 C解析 人胰岛素原基因的序列是已知的，故可用化学方法合成，并用 PCR 技术扩增，A 正确；由于受体细胞是大肠杆菌，所以在重组质粒导入受体细胞时，要先用氯化钙处理大肠杆菌，以增加其细胞壁的通透性，B 正确；DNA 连接酶能使脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接，C 错误；胰岛素原没有生物活性，需要进一步加工后才能成为有生物活性的胰岛素，D正确。5(2017·宁波十校期末)科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高，可以在相对寒冷的环境中生长。质粒上有Pst 、Sma 、Hind 、Alu 四种限制性核酸内切酶切割位点，下图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，其中是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤，、表示相关结构或细胞。请据图回答下列问题：(1)在构建重组 DNA 时，可用一种或多种限制性核酸内切酶进行切割。为了避免目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接，在此实验中应该选用限制性核酸内切酶10_分别对_、_进行切割，切割后产生的 DNA 片段分别为_、_种。(2)培养基中的氨苄青霉素会抑制番茄愈伤组织细胞的生长，要利用该培养基筛选已导入鱼的抗冻蛋白基因的番茄细胞，应使重组 DNA 中含有_作为标记基因。(3)研究人员通常采用_法将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞内。答案 (1)Pst、Sma 含鱼抗冻蛋白基因的 DNA 质粒 4 2 (2)抗氨苄青霉素基因 (3)农杆菌转化解析 (1)分析题图可知，对目的基因的切割方式有采用限制性核酸内切酶Pst 酶切，或者采用限制性核酸内切酶Pst和Sma混合酶切，相比前者，后者能够保证目的基因与质粒的定向连接，防止酶切后产生的末端发生任意连接。所以使用Pst、Sma对含有目的基因的 DNA 分子(含鱼抗冻蛋白基因的 DNA)和质粒进行切割，酶切含目的基因的 DNA 分子，片段有 DNA 片段左侧Pst、PstSma、SmaPst及PstDNA 片段右侧4 种 DNA 片段，酶切质粒，产生PstSma、SmaPst2 种 DNA 片段。(2)培养基中的氨苄青霉素抑制番茄愈伤组织的生长，分析图示可知，质粒上含有抗氨苄青霉素基因，重组 DNA 中以其为标记基因，可以筛选含有重组质粒的受体细胞。(3)将目的基因导入植物细胞，采用的方法是农杆菌转化法。题组一 基因工程的基本原理1(2018·金华模拟)下列选项中，能正确表示基因工程操作“五步曲”的是( )A获得目的基因将重组 DNA 分子导入受体细胞形成重组 DNA 分子筛选含有目的基因的受体细胞目的基因的表达B目的基因的表达获得目的基因形成重组 DNA 分子将重组 DNA 分子导入受体细胞筛选含有目的基因的受体细胞C获得目的基因形成重组 DNA 分子将重组 DNA 分子导入受体细胞筛选含有目的基因的受体细胞目的基因的表达D形成重组 DNA 分子获得目的基因将重组 DNA 分子导入受体细胞筛选含有目的基因的受体细胞目的基因的表达答案 C解析 基因工程的操作中，首先需要获得目的基因，然后将目的基因与载体拼接形成重组DNA 分子，再导入受体细胞，由于部分细胞可能未导入成功，因此需要筛选含有目的基因的受体细胞，而导入的目的基因能否表达是基因工程最终是否成功的标志，故最后需要对目的基因的表达产物进行检测，因此正确顺序如 C 选项。112用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述中，不正确的是( )A常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒BDNA 连接酶和 RNA 聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达答案 B解析 基因工程中限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶是构建重组质粒必需的工具酶。质粒作为载体必须具有标记基因，导入的目的基因不一定能成功表达。题组二 获得目的基因、构建重组 DNA 分子3获取目的基因的方法有多种，下列叙述不正确的是( )A若目的基因的核苷酸序列未知，可从基因库中获得B可由相应的 mRNA 逆转录而来C可用 PCR 技术扩增D若目的基因的核苷酸序列是已知的，可用化学合成方法获得答案 A解析 若目的基因的核苷酸序列未知，可从基因文库中获得，不是从基因库中获得，A 错误；若目的基因的核苷酸序列已知，如胰岛素基因，采用化学方法合成或用聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因，化学合成途径如：利用目的基因转录的 RNA，在逆转录酶的作用下，逆转录成单链 DNA，进而用 PCR 技术扩增目的基因，B、C、D 正确。4下列属于获得目的基因的方法是( )利用 mRNA 逆转录形成 从基因文库中提取 从受体细胞中提取 利用 PCR 技术 利用 DNA 转录 人工合成A BC D答案 D解析 目的基因应该是从供体细胞中提取，导入受体细胞中，而不能从受体细胞中获取，所以不是获取目的基因的方法；利用 DNA 转录出来的是 RNA，但目的基因是 DNA，所以不能用 DNA 转录来获取目的基因，不正确。5下图表示一项重要的生物技术，对图中物质 a、b、c、d 的描述，正确的是( )Aa 与 d 可以用不同的限制性核酸内切酶进行切割12Bb 能识别特定的核苷酸序列，并将 A 与 T 之间的氢键切开Cc 连接双链间的 A 和 T，使粘性末端处碱基互补配对Db 代表的是限制性核酸内切酶，c 代表的是 DNA 聚合酶答案 A解析 据图分析，此步骤为形成重组 DNA 分子，a、b、c、d 分别表示质粒、限制性核酸内切酶、DNA 连接酶、目的基因。质粒和含有目的基因的 DNA 用不同的限制性核酸内切酶切割也可能得到相同的粘性末端，A 正确；限制性核酸内切酶切割 DNA 特定部位的 2 个核苷酸之间的磷酸二酯键，B 错误；DNA 连接酶恢复被限制性核酸内切酶切开的磷酸二酯键，C错误；c 代表 DNA 连接酶，D 错误。6不属于目的基因与载体结合过程的是( )A用一定的限制性核酸内切酶切割质粒露出粘性末端B用同种限制性核酸内切酶切割目的基因露出粘性末端C将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处D将重组 DNA 导入受体细胞中进行扩增答案 D解析 构建重组 DNA 分子时，首先需要用同种限制性核酸内切酶切割含有目的基因的外源DNA 分子和载体，以产生相同的粘性末端，A、B 不符合题意；构建重组 DNA 分子时，还需要用 DNA 连接酶将目的基因与载体结合形成重组 DNA 分子，C 不符合题意；将重组 DNA 导入受体细胞中进行扩增不属于构建重组 DNA 分子的过程，属于将目的基因导入受体细胞的过程，D 符合题意。题组三 将重组 DNA 分子导入受体细胞、筛选含有目的基因的受体细胞、目的基因的表达7科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶蛋白。以下有关该基因工程的叙述正确的是( )A处理质粒和含有目的基因的 DNA 时通常用同一种限制性核酸内切酶B人工种植的转基因马铃薯种群的人奶蛋白基因频率将不会发生改变C马铃薯的叶肉细胞不可作为受体细胞D用 CaCl2处理马铃薯的相关受体细胞，目的是增加细胞壁的通透性答案 A解析 为获得相同的粘性末端，切割载体和目的基因时通常使用同一种限制性核酸内切酶，A 正确；由于存在人工选择，人工种植的转基因马铃薯种群的人奶蛋白基因频率会发生改变，B 错误；植物体细胞可以作为受体细胞，C 错误；当用细菌作为受体细胞时，用 CaCl2处理，以增加细菌细胞壁的通透性，D 错误。8如图是将人的生长激素基因导入细菌 B 细胞内制备“工程菌”的示意图。已知细菌 B 细胞内不含质粒 A，也不含质粒 A 上的基因。下列说法正确的是( )13A将重组质粒导入细菌 B 常用的方法是显微注射法B将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌C将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒 A 的细菌D目的基因成功导入的标志是受体细胞能产生出人的生长激素答案 C解析 将重组 DNA 分子导入细菌 B 之前，一般要先用氯化钙处理细胞，显微注射法是将重组 DNA 分子导入动物细胞时常用的方法，A 错误；质粒 A 中含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因，而重组质粒中含抗氨苄青霉素基因，则在含有氨苄青霉素的培养基上能生长的是导入了质粒 A 或重组质粒的细菌，而其他的细菌则不能生长，B 错误；由于重组质粒中的抗四环素基因被破环，所以能在含有四环素的培养基上生长的是导入了普通质粒 A 的细菌，C 正确；目的基因(人的生长激素基因)成功表达的标志是受体细胞能产生出人的生长激素，D 错误。9钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的杰出成就而获得 2008 年诺贝尔奖。在某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光。由此可知( )A该生物的基因型是杂合的B该生物与水母有很近的亲缘关系C绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达D改变绿色荧光蛋白基因的一个核苷酸对，就不能检测到绿色荧光答案 C解析 在转基因生物体内能检测到绿色荧光，说明绿色荧光基因已在生物体内成功表达。题组四 综合应用10(2017·台州模拟)下列关于基因工程的叙述，错误的是( )A目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物B限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶是两类常用的工具酶14C人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素无生物活性D载体上的抗性基因有利于筛选含重组 DNA 的细胞和促进目的基因的表达答案 D解析 目的基因来源于含有人们所需要性状的一切生物，可以是动物、植物，也可以是真菌、细菌等；基因工程中一般要使用同种限制性核酸内切酶对目的基因和载体进行切割，以获得具有相同粘性末端的目的基因和载体，在 DNA 连接酶的作用下，将目的基因和载体连接起来，形成重组 DNA 分子；人的胰岛素原基因可以在大肠杆菌内表达，但是由于大肠杆菌是原核生物，没有内质网、高尔基体等细胞器，合成的胰岛素不具有胰岛素的功能，即没有生物活性；标记基因是为了检测并筛选含重组 DNA 的细胞，对目的基因的表达没有影响。11(2018·舟山中学期中)某研究所的研究人员将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内，来表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：A 是抗链霉素基因，B 是抗氨苄青霉素基因，且目的基因要插入到基因 B 中，而大肠杆菌不带有任何抗性基因。下列叙述正确的是( )A导入大肠杆菌的质粒一定为重组质粒BDNA 聚合酶是构建该重组质粒必需的工具酶C可用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D在含氨苄青霉素培养基中不能生长，但在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌答案 D解析 导入大肠杆菌的质粒不一定是重组质粒，也可能是普通质粒，A 错误；构建重组质粒需要限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶，B 错误；构建重组质粒时，由于目的基因的插入导致抗氨苄青霉素基因被破坏，因此导入重组质粒的大肠杆菌不能抗氨苄青霉素，即不可用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒，C 错误；构建重组质粒时，由于目的基因的插入导致抗氨苄青霉素基因被破坏，但抗链霉素基因没有被破环，因此导入重组质粒的大肠杆菌在含链霉素培养基中能生长，但在含氨苄青霉素培养基中不能生长，D 正确。12下图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中Pst、Sma、EcoR、Apa为四种限制性核酸内切酶。下列有关说法中正确的是( )15A图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶均来自原核生物B图示中构建基因表达载体(即重组 DNA 分子)时，需用到一种限制性核酸内切酶C一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列D抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来答案 D解析 图示表示基因表达载体(即重组 DNA 分子)的构建过程，这是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶一般来自原核生物，A 错误；此表达载体构建时需要用到EcoR、Pst两种限制性核酸内切酶，B 错误；限制性核酸内切酶具有特异性，即一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列并在特定的位点切割，C 错误；抗卡那霉素基因作为标记基因，主要作用是筛选含有目的基因的受体细胞，D 正确。13(2017·诸暨中学统考)科学家将外源目的基因与大肠杆菌的质粒进行重组，并在大肠杆菌中成功表达。下图表示构建重组质粒和筛选含目的基因的大肠杆菌的过程。请据图回答下列问题：(1)步骤和中常用的工具酶是_和_。(2)经过和步骤后，有些质粒上的_基因内插入了外源目的基因，形成重组质粒。(3)步骤是_的过程。为了促进该过程，应该用_处理大肠杆菌。(4)步骤是将三角瓶内的大肠杆菌接种到含有四环素的培养基 A 中培养，目的是筛选_。能在 A 中生长的大肠杆菌有_种。(5)步骤是用无菌牙签挑取 A 上的单个菌落，分别接种到 B(含氨苄青霉素和四环素)和16C(含四环素)两个培养基的相同位置上。一段时间后，菌落的生长状况如上图所示。含有目的基因的菌落位于(填“B”或“C”)_上，请在图中相应位置上圈出来。答案 (1)限制性核酸内切酶 DNA 连接酶 (2)氨苄青霉素抗性 (3)将重组质粒导入大肠杆菌 氯化钙 (4)含四环素抗性基因的大肠杆菌 2 (5)C 如下图所示解析 (1)步骤和是将目的基因和质粒用同种限制性核酸内切酶进行切割，得到相同的粘性末端，然后用 DNA 连接酶将二者连接起来，形成重组质粒。(2)质粒上有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，根据步骤和构建的重组质粒的图像可知，部分质粒的氨苄青霉素抗性基因中插入了目的基因。(3)据题图可知，步骤是将重组质粒导入受体细胞大肠杆菌中；用氯化钙处理可增加大肠杆菌细胞壁的通透性，增强其对重组质粒的吸收能力。(4)由于质粒上具有四环素抗性基因，且未被目的基因插入，因此，凡是导入质粒的大肠杆菌均对四环素具有抗性，可以存活，没有导入质粒的不能存活，于是可以筛选出含四环素抗性基因的大肠杆菌；能够在 A 上生长的大肠杆菌有 2 种，分别是导入空白质粒的大肠杆菌和导入重组质粒的大肠杆菌。(5)目的基因的插入破坏了氨苄青霉素抗性基因，因此含有目的基因的大肠杆菌无法在含氨苄青霉素的培养基 B 上存活，但能在 C 上存活，其所在位置即为 B 中未长出而 C 中长出菌落的位置。14(2016·浙江名校协作体联考节选)科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高 60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。如图为培育转基因水稻过程示意图，请分析回答：(1)基因工程的核心是_，铁结合蛋白基因被称为_基因。(2)为筛选出含重组 Ti 质粒的愈伤组织，应在培养基 2 中添加适量的_，图中由开花后水稻未成熟的胚转变为愈伤组织的过程为_。(3)检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻_。17答案 (1)形成重组 DNA 分子(构建重组载体或构建重组 DNA 分子) 目的 (2)潮霉素 脱分化 (3)种子中的铁含量(写出铁含量即可)解析 (1)基因工程的核心是构建重组 DNA 分子，图示中铁结合蛋白基因是目的基因。(2)质粒上存在潮霉素抗性基因，应在培养基 2 中添加适量的潮霉素，导入重组 DNA 分子(或普通质粒)的愈伤组织才能在培养基上存活；由开花后水稻未成熟的胚转变为愈伤组织的过程为脱分化。(3)本实验中，目的基因为铁结合蛋白基因，若转基因技术操作成功，则大米内铁含量大大增加，因此检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻种子中的铁含量。自助加餐15蓝细菌拟核 DNA 上有控制叶绿素合成的 chlL 基因。某科学家通过构建该种生物缺失chlL 基因的变异株细胞，以研究 chlL 基因对叶绿素合成的控制，技术路线如下图所示，下列相关叙述错误的是( )A过程应使用不同的限制性核酸内切酶B过程都要使用 DNA 连接酶C终止密码子是重组 DNA 分子的重要组成部分D若操作成功，可用含红霉素的培养基筛选出该变异株答案 C解析 限制性核酸内切酶有特异性，过程要切割的 DNA 序列不同，故应使用不同的限制性核酸内切酶；DNA 连接酶的作用是连接被切开的磷酸二酯键，使 chlL 基因、红霉素抗性基因与质粒结合；重组 DNA 分子由目的基因、启动子、终止子、标记基因等组成，终止密码子是 mRNA 上密码子的一种，表示一次翻译的结束；变异株中 chlL 基因被重组基因替换，重组基因中有红霉素抗性基因，故可用含红霉素的培养基筛选出该变异株。16为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因 C(图 1)，拟将其与质粒(图 2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。下列操作与实验目的不符的是( )18A用限制性核酸内切酶EcoR 和 DNA 连接酶构建重组质粒B用含 C 基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将 C 基因导入细胞C在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞D用分子杂交技术检测 C 基因是否整合到菊花染色体上答案 C解析 在构建重组 DNA 分子时，为保证目的基因与载体的连接，需要用同种限制性核酸 内切酶进行切割，才能产生相同的粘性末端，然后通过 DNA 连接酶进行连接，图中目的 基因的两端和启动子与终止子之间都有限制性核酸内切酶 EcoR的切割位点，所以选用限 制性核酸内切酶 EcoR切割目的基因和载体，A 项正确；菊花为双子叶植物，将目的基因 导入双子叶植物细胞的常用方法是农杆菌转化法，B 项正确；图 2 重组质粒中的抗性基因 为潮霉素抗性基因，应该在培养基中添加潮霉素，筛选被转化的菊花细胞，C 项错误；要 检测转基因生物的染色体 DNA 上是否插入了目的基因，常用 DNA 分子杂交技术，D 项正 确。