第一节 基因工程一Word文档下载推荐.docx

第一节 基因工程一Word文档下载推荐.docx

《第一节 基因工程一Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一节 基因工程一Word文档下载推荐.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

作用实质

都是催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键

是否需模板

不需要

需要

连接DNA链

双链

单链

作用过程

在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键

将单个核苷酸加到已存在的核酸

片段上，形成磷酸二酯键

作用结果

将存在的DNA片段连接成重组DNA分子

合成新的DNA分子

3、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

（1）载体的种类

　　①质粒：

是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。

　　②λ噬菌体的衍生物。

　　③动、植物病毒。

（2）质粒载体的特点

　　①能够在细胞内自我复制。

　　②具有一个或多个限制酶切割位点，便于供外源DNA片段插入其中。

　　③具有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

　　（3）基因工程基本工具的比较

（三）基因工程的基本操作程序

1、目的基因的获取

（1）目的基因：

主要是指编码蛋白质的基因。

（2）获取方法：

从基因文库中获取、利用PCR技术扩增、人工合成。

　　（3）基因文库、基因组文库及部分基因文库

　　①基因文库：

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，称为基因文库。

　　②基因文库种类：

基因组文库（含有一种生物的全部基因）、部分基因文库（含有一种生物的部分基因如cDNA文库）。

　　（4）PCR技术与DNA复制的比较

DNA复制

PCR技术

区

别

场所

细胞内

生物体外

酶

DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶

耐热的DNA聚合酶（Taq酶）

温度条件

细胞内温和条件

在较高温下进行

解旋的方式

解旋酶催化

高温下变性解旋

形成整个DNA分子

短时间内形成大量的DNA片段

联系

模板：

均需要脱氧核苷酸链作为模板

原料：

均为四种脱氧核苷酸（即dCTP、dATP、dGTP和dTTP）

酶：

均需要DNA聚合酶进行催化

引物：

均需要引物，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸

2、基因表达载体的构建

（1）基因表达载体的组成：

启动子、目的基因、终止子以及标记基因等。

（2）基因表达载体的构建方法

3、将目的基因导入受体细胞

植物细胞

动物细胞

微生物细胞

常用

方法

农杆菌转化法（主要），基因枪法和花粉管通道法

显微注射技术，病毒感染法

Ca2＋处理细胞法

受体

细胞

受精卵或体细胞

受精卵

转化

过程

构建重组质粒→农杆菌→导入植物细胞→整合到植物细胞的DNA上→表达

构建重组质粒→显微注射→受精卵→获得具有新性状的动物

Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组质粒与感受态细胞混合→重组质粒进入感受态细胞

4、目的基因的检测与鉴定

类型

步骤

检测内容

分子检测

第一步

目的基因是否进入受体细胞

DNA分子杂交（DNA和DNA之间）

是否成功显示出杂交带

第二步

目的基因是否转录出信使RNA

分子杂交技术（DNA和RNA之间）

第三步

目的基因是否翻译出蛋白质

抗原—抗体杂交方法

个体水平

检测

包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度；

基因工程产品与天然产品的活性比较，以确定功能是否相同等

　　基因工程图解：

抗虫棉的培育过程

典型例题

例1、下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制“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。

判断下列说法正确的是（　）

A．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：

　　将目的基因导入到细菌细胞中常用的方法是Ca2＋处理法；

基因必须保持结构的完整性才能得以表达，而抗氨苄青霉素基因结构完整，能够表达而使细菌具有对氨苄青霉素的抗性，在含有氨苄青霉素的培养基上能存活的是导入了质粒A或导入了重组质粒的细菌；

由于将人的生长激素基因导入到质粒的抗四环素基因上，破坏了抗四环素基因的完整性，导入了重组质粒的细菌也没有对四环素的抗性，在含有四环素的培养基上不能存活，能存活的是导入质粒A的细菌。

例2、利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素。

下列相关叙述，正确的是（　）

A．人和大肠杆菌在合成胰岛素时，转录和翻译的场所是相同的

B．DNA连接酶能把两个黏性末端经碱基互补配对后留下的缝隙“缝合”

C．通过检测，大肠杆菌中没有胰岛素产生则可判断重组质粒未导入受体菌

D．在培养大肠杆菌的工程菌过程中，获得目的基因的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA聚合酶

B

　　本题主要考查基因工程的基本工具以及基本操作步骤。

人是真核生物，转录的场所主要在细胞核，大肠杆菌是原核生物，转录的场所在细胞质，所以A错误；

DNA连接酶的作用是在基因工程第二步将目的基因与载体连接成重组DNA分子或形成基因表达载体，它能把两个黏性末端经碱基互补配对后留下的缝隙“缝合”，所以B正确；

大肠杆菌中没有胰岛素产生，可能是重组质粒虽然导入受体菌，但目的基因未表达，所以C错误；

获得目的基因的工具酶只有限制性核酸内切酶，所以D也错误。

例3、请回答基因工程方面的有关问题：

（1）利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似（如下图所示）。

图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。

从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为_______。

（2）设计引物是PCR技术关键步骤之一。

某同学设计的两组引物（只标注了部分碱基序列）都不合理（如下图），请分别说明理由。

　　①第1组：

______________________；

②第2组：

_________________。

　　（3）PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因为____________。

　　（4）用限制酶EcoRV、Mbol单独或联合切割同一种质粒，得到的DNA片段长度如下图（1kb即1000个碱基对），请画出质粒上EcoRV、Mbol的切割位点。

（1）15/16

（2）①引物I和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效

　　　②引物I′自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效

　　（3）DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上

　　（4）见下图

-返回-

同步测试

一、选择题

1、下列关于基因工程的叙述中，正确的是（　）

A．基因工程经常以抗生素抗性基因为目的基因

B．细菌质粒是基因工程常用的运载体

C．通常用一种限制酶处理目的基因的DNA，用另一种限制酶处理运载体DNA

D．为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体

2、限制酶是一种核酸内切酶，可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。

下图为四种限制酶BamHI、EcoRI、HindⅢ和BglⅡ的识别序列和切割位点，切割出来的DNA黏性末端可以互补配对的是（　）

A．BamHⅠ和EcoRⅠ　　　　　　　　　　B．BamHⅠ和HindⅢ

C．BamHⅠ和BglⅡ　　　　　　　　　　D．EcoRⅠ和HindⅢ

3、科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。

以下有关该基因工程的叙述错误的是（　）

A．采用反转录的方法得到的目的基因有内含子

B．基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的

C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞

D．用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生相同黏性末端而形成重组DNA分子

4、下列关于基因工程的叙述，正确的是（　）

A．目的基因和受体细胞均只能来自微生物

B．限制性核酸内切酶和质粒是两类常用的工具酶

C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性

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

5、基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。

已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是

，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是

。

根据图示判断下列操作正确的是（　）

A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割

B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割

C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割

D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割

6、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DNA

B．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

7、采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。

但是人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。

以下有关叙述，正确的是（　）

A．人体细胞中凝血因子基因的碱基对数目，小于凝血因子氨基酸数目的3倍

B．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵

C．在该转基因羊中，人凝血因子基因只存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中

D．人凝血因子基因开始转录时，在DNA连接酶的催化下以DNA分子的一条链为模板合成mRNA

8、除了下列哪一项之外，其余的都是基因工程的运载体所必须具备的条件（　）

A．能在宿主细胞中复制并保存

B．具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接

C．具有标记基因，便于进行筛选

D．是环形状态的DNA分子

9、利用含抗四环素基因的质粒将不含有抗四环素基因的大肠杆菌改造成工程菌，生产鼠的β－珠蛋白，相关操作不合理的是（　）

A．利用反转录技术获得β－珠蛋白基因

B．用含抗四环素基因的质粒构建基因表达载体

C．用Ca2+处理含有四环素抗性的大肠杆菌使其变成感受态

D．用含有四环素的培养基筛选导入重组质粒的工程菌

10、下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是（　）

A．①②③④　　　　　　　　　　　　　B．①②④③

C．①④②③　　　　　　　　　　　　　D．①④③②

显示提示

提示：

　　1、B　提示：

本题考查基因工程的操作工具和操作程序。

基因工程中运载体上的抗生素抗性基因为标记基因；

为了获得相同的黏性末端，常用同一种限制酶切割运载体和目的基因；

培育转基因植物的受体细胞可以是体细胞，也可以是受精卵。

　　2、C　提示：

只有黏性末端相同才可互补，BamHⅠ和BglⅡ切出的末端相同。

　　3、A　提示：

采用反转录的方法得到目的基因的过程是以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的目的基因。

由于信使RNA中没有与内含子相对应的部分，所以采用反转录的方法得到的目的基因不存在内含子。

基因非编码区对于基因的表达具有调控作用。

植物细胞的全能性很容易得到表达，所以转基因植物培育过程中的受体细胞可以是植物的体细胞。

限制酶具有专一性，只有用同一种限制酶处理才能获得相同的黏性末端，才能够形成重组DNA分子。

　　4、C　提示：

基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；

常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶，质粒是常用的运载体不是酶；

人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后，才有生物活性。

载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达。

所以C正确。

　　5、D　提示：

本题中要遵循一个原则：

不能同时将两个标记基因切开，至少保留一个，所以只能用酶Ⅰ切割质粒；

而从目的基因右侧碱基序列可知只能用酶Ⅱ，切割目的基因才能得到含目的基因的DNA片段。

　　6、B　提示：

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以4种脱氧核苷酸为原料，人工合成目的基因；

以mRNA为模板逆转录合成DNA是获得真核生物目的基因的常用方法；

将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选，检测目的基因是否进入受体细胞。

　　7、B

　　8、D

　　9、C　提示：

大肠杆菌本身不含抗四环素的基因，应该用Ca2＋处理不含四环素抗性的大肠杆菌使其变成感受态

　　10、C　提示：

①是将一个DNA切成互补的两个黏性末端，由限制性内切酶发挥作用；

DNA聚合酶是在DNA复制时发挥作用的（④是DNA复制）；

DNA连接酶是将两个DNA片段连接在一起（②）；

解旋酶是将DNA分子双链解成两条互补的单链（③）。

二、简答题

11.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PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ等四种限制酶切割位点，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①～④是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤，Ⅰ、Ⅱ表示相关结构或细胞。

请据图作答：

（1）在构建基因表达载体时，可用一种或者多种限制酶进行切割。

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，在此实例中，应该选用限制酶________________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含鱼的抗冻蛋白基因的番茄细胞，应使基因表达载体Ⅰ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。

通常采用________________技术，在分子水平检测目的基因是否翻译形成了相应的蛋白质。

　　（4）利用组织培养技术将导入含鱼的抗冻蛋白基因的番茄组织细胞培育成植株。

图中③、④依次表示组织培养过程中番茄组织细胞的________________过程。

显示答案

　　11、

（1）PstⅠ、SmaⅠ　　　含鱼抗冻蛋白基因的DNA、质粒　　4、2

（2）抗氨苄青霉素基因（ampr）

　　（3）农杆菌转化（或基因枪法等，答案合理即给分）　　　抗原—抗体杂交　

　　（4）脱分化、再分化

-END-

课外拓展

PCR的扩增过程是怎样的？

　　PCR扩增是获取目的基因的一种非常有用的方法，也是进行分子鉴定和检测的一种很灵敏的方法。

PCR的扩增反应过程包括以下几个主要过程。

　　第一步：

将反应体系（包括双链模板、引物、耐高温的DNA聚合酶、四种脱氧核糖核苷酸以及酶促反应所需的离子等）加热至90～95℃，使双链DNA模板两条链之间的氢键打开，变成单链DNA，作为互补链聚合反应的模板。

　　第二步：

将反应体系降温至55～60℃，使两种引物分别与模板DNA链3′端的互补序列互补配对，这个过程称为复性。

　　第三步：

将反应体系升温至70～75℃，在耐高温的DNA聚合酶催化作用下，将与模板互补的单个核苷酸加到引物所提供的3-OH上，使DNA链延伸，产生一条与模板链互补的DNA链。

　　上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加。

PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。

高考解析

例1、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、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

D

　　目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；

基因工程中常用的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA连接酶；

大肠杆菌为原核生物，不含有内质网和高尔基体等细胞器，不能对蛋白质进行加工，其合成的胰岛素原无生物活性。

运载体中的抗性基因为标记基因，其作用是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达。

例2、钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的杰出成就而获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1个核苷酸对，就不能检测到绿色荧光

　　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。