基因工程讲解与习题高考.docx
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基因工程讲解与习题高考
专题1基因工程
1．1DNA重组技术的基本工具
一、教学目标
1、简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用
2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新
二、教学重点和难点
1、教学重点
DNA重组技术所需的三种基本工具的作用
2、教学难点
基因工程载体需要具备的条件
三、教学过程
1、基因工程的原理：
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外和，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
由于基因工程是在水平上进行设计和施工的，因此又叫做。
2、限制性核酸内切酶
（1）切割DNA的工具是，又称。
（2）这类酶在生物体内能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。
（3）由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶（简称限制酶）。
（4）DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段，末端通常有两种形式，即和。
例1、下列关于限制酶的说法正确的是（）
A、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少
B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
C、不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端
D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键
3、DNA连接酶——“分子缝合针”
根据DNA连接酶的来源不同，可以将它分为两类：
一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为
DNA连接酶。
DNA连接酶只能将连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。
另一类是从分离出来的，称为T4DNA连接酶。
T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的，又可以“缝合”双链DNA片段的，但连接之间的效率比较低。
例2、下图为DNA分子的切割和连接过程。
（1）EcoRI是一种酶，其识别序列是，切割位点是与之间的键。
切割结果产生的DNA片段末端形式为。
（2）不同来源DNA片段结合，在这里需要的酶应是连接酶，此酶的作用是在与之间形成键，而起“缝合”作用的。
还有一种连接平末端的连接酶是。
答案：
限制酶GAATTC鸟嘌呤脱氧核苷酸腺嘌吟脱氧核苷酸磷酸二酯键黏性末端
DNA鸟嘌呤脱氧核苷酸腺嘌吟脱氧核苷酸磷酸二酯键T4DNA连接酶
4、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
（1）基因操作过程中使用载体两个目的：
一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。
（2）现在通常使用的载体是，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的环状DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。
（3）质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以复制，也可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制而复制。
（4）其他载体还有和等。
（5）作为载体必须具备以下条件：
能够在宿主细胞中复制并稳定地保存，具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。
例3、以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，分析回答问题。
（1）其中①和是由一种限制酶切割形成的末端，两者要重组成一个DNA分子，所用DNA连接酶通常是。
（2）和是由另一种限制酶切割形成的末端，两者要形成重组DNA片段，所用DNA连接酶通常是。
答案：
③平T4DNA连接酶②④黏性
DNA连接酶
四、课堂巩固
（一）选择题
1、关于限制酶的说法中，正确的是（）
A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列
B、EcoRI切割的是G—A之间的氢键
C．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNA
D．限制酶只存在于原核生物中
2、DNA连接酶催化的反应是（）
A．DNA复制时母链与子链之间形成氢键B．黏性末端碱基之间形成氢键
C．两个DNA片段黏性末端之间的缝隙的连接D．A、B、C都不正确
分析C还可能有平末端
3、作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件及理由是（）
A、能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因
B、具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达
C．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件
D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选
4、质粒是基因工程最常见的载体，它的主要特点是（）
①能自主复制②不能自主复制③结构很小④是蛋白质⑤是环状RNA
⑥是环状DNA⑦能“友好”地“借居”
A、①③⑤⑦B、②④⑥C．①③⑥⑦D．②③⑥⑦
5、在受体细胞中能检测出目的基因是因为（）
A、目的基因上有标记B、质粒具有某些标记基因
C、重组质粒能够复制D．以上都不正确
6、关于质粒的叙述正确的是（）
A、质粒是能够自我复制的环状DNA分子B、质粒是唯一的载体
C、重组质粒是目的基因D、质粒可在宿主外单独复制
7、基因工程中可用作载体的是（）
①质粒②噬菌体③病毒④动物细胞核
A、①②③B、①②④C．②③④D、①③④
8、下列关于基因工程中所选用的质粒的说法，错误的是（）
A、不能没有标记基因B、是小型链状的DNA分子
C、能够自我复制D．可与目的基因重组
9、下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是（）
A、①②B、①③C、①④D．②③
10、要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（）
（1）限制酶
（2）连接酶（3）解旋酶（4）还原酶
A、
（1）
（2）（3）B、
（1）
（2）（4）C、
（1）
（2）D、
（1）（3）
（二）填空题：
11、把目的基因与质粒DNA缝合时，中间的碱基对靠连接起来，而两链上的磷酸、脱氧核糖则在的作用下连接起来。
质粒是基因操作中经常用的。
12、基因工程又叫做技术或技术。
这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工和，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。
13、治疗糖尿病用的胰岛素，在过去主要是从动物（如猪、牛）体获得的。
自20世纪70年代基因工程发展起来以后，人们开始采用高新技术生产胰岛素，其操作过程如图1—5所示：
（1）图中的质粒存在于细菌细胞中，从其分子结构看，可确定它是一种。
（2）请根据碱基互补配对的原则判断，在连接酶的作用下，甲与乙能否拼接起来，并说明理由。
（3）细菌丙进行分裂后，其中被拼接的质粒也由一个变成两个，两个变成四个……质粒的这种增加方式在遗传学上称为。
目的基因通过表达后，能使细菌产生胰岛素，这是因为基因具有控制合成的功能。
答案；
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
D
A
C
B
A
A
B
B
C
11、氢键DNA连接酶载体12、基因拼接DNA重组剪切拼接
13、DNA分子能二者具有相同的黏性末端DNA复制蛋白质
1．2基因工程的基本操作程序
[教学目标]
1、简述基因工程原理及基本操作程序。
2、尝试设计某一转基因生物的研制过程。
[教学重点和难点]
1、教学重点
基因工程基本操作程序的四个步骤。
2、教学难点
（1）从基因文库中获取目的基因。
（2）利用PCR技术扩增目的基因。
[教学过程]
一、目的基因的获取：
1．目的基因：
符合人们需要的，编码蛋白质的。
2．获取目的基因的方法
（1）从基因文库中获取目的基因
①基因文库：
将含有某种生物不同基因的许多，导人受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。
基因组文库：
含有一种生物的基因
②种类
cDNA文库：
含有一种生物的基因
③目的基因的获取
根据基因的有关信息：
基因的序列、基因在上的位置、基因的产物mRNA、基因的产物蛋白质等特性获取目的基因。
（2）利用PCR技术扩增目的基因。
①PCR：
是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术。
②条件：
已知目的基因的序列。
③过程：
目的基因DNA受热形成，与结合，然后在______的作用下进行延伸形成DNA。
④方式：
指数扩增=2n（n为扩增循环的次数）
（3）人工合成法：
基因较小，核苷酸序列已知，可以人工合成。
例1下列获取目的基因的方法中需要模板链的是（）
①从基因文库中获取目的基因②利用PCR技术扩增目的基因③反转录法④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成
A．①②③④B．①②③C．②③④D．②③
二、基因表达载体的构建
1．表达载体的组成：
目的基因+++标记基因等。
2．启动子：
位于基因的，它是结合
的部位，驱动基因转录产生mRNA。
3．终止子：
位于基因的，终止。
4．表达载体的功能：
使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且给下一代；使目的基因____和发挥作用。
5．标记基因：
受体细胞是否含有目的基因。
6．不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法不同，基因表达载体的构建上也会有所差别。
例2科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的过程和不懈的努力，才获得成功。
起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基因在棉花体内没有表达。
然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子（抗虫基因首端），导人棉花受精卵，长成的棉花植株还是没有抗虫能力。
科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子（抗虫基因末端），导入棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。
由以上过程推知，作为目的基因的运载体应具备的结构是（）
A．目的基因、启动子B．目的基因、终止子
C．目的基因、启动子、终止子D．目的基因、启动子、终止子、标记基因
三、将目的基因导入受体细胞
（一）转化：
目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和的过程。
（二）方法
1．将目的基因导入植物细胞
（1）农杆菌转化法
①农杆菌特点：
易感染植物和裸子植物，对___________植物没有感染力；Ti质粒的可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。
②转化：
目的基因插人
农杆菌→导入植物细胞→目的基因整合到植物细胞染色体上→目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。
（2）基因枪法
基因枪法：
是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。
（3）花粉管通道法
花粉管通道法：
这是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法。
（我的的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的）
2．将目的基因导入动物细胞
（1）方法：
注射技术。
（2）操作程序：
目的基因表达载体→取卵（受精卵）→显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到____性动物的_________________________内发育→新性状动物。
3．将目的基因导人微生物细胞
（1）原核生物特点：
繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。
（2）转化：
处理细胞→细胞→表达载体与感受态细胞混合→
_________细胞吸收DNA分子。
例3采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是（）
①将毒素蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导人细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养④将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵
A、①②B、②③C、③④D、①④
四、目的基因的检测与鉴定
1．检测
（1）方法：
标记了的、抗原抗体杂交。
（2）内容
①检测转基因生物染色体的DNA是否插入。
②检测目的基因是否转录。
③检测目的基因是否翻译成。
2．鉴定：
鉴定、抗病鉴定等。
例4下图是将人的生长激素基因导人细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图，所用载体为质粒A。
已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导人细菌B后，其上的基因能得到表达。
请回答下列问题：
（1）目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有少数导入的是重组质粒。
以下步骤可鉴别得到的细菌是否导人了质粒A或重组质粒：
将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就导人了质粒A或重组质粒，反之则没有。
使用这种方法鉴别的原因______________________________________________。
（2）若把通过鉴定证明导人了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，会发生的现象是_______________________________。
原因是：
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（3）导人细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么?
_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案：
（1）普通质粒A和重组质粒都含有抗氨苄青霉素基因
（2）有的能生长，有的不能生长导入普通质粒A的细菌能生长，因为普通质粒A上有抗四环素基因；
导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因插在抗四环素基因中，抗四环素基因的结构被破坏
（3）是受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。
课堂巩固：
一、选择题：
1、下列属于获取目的基因的方法的是（）
①利用mRNA反转录形成②从基因组文库中提取
③从受体细胞中提取④利用PCR技术
⑤利用DNA转录⑥人工合成
A．①②③⑤B．①②⑤⑥C．①②③④D．①②④⑥
2、不属于目的基因与运载体结合过程的是（）
A．用一定的限制酶切割质粒，露出黏性末端
B．用同种限制酶切割目的基因，露出黏性末端
C．将切下的目的基因插入到质粒的切口处
D．将重组DNA引入到受体细胞中进行扩增
3、分辨基因工程是否成功是通过（）
A．提取目的基因B．基因表达载体的构建
C．目的基因导人受体细胞D．目的基因的检测与鉴定
4．下列不属于获取目的基因的方法的是（）
A．利用DNA连接酶复制目的基因B．利用DNA聚合酶复制目的基因
C．从基因文库中获取目的基因D．利用PCR技术扩增目的基因
5．哪项不是基因表达载体的组成部分（）
A．启动子B．终止密码C．标记基因D．目的基因
6．在胰岛素的基因与质粒形成重组DNA分子的过程中，下列哪组是所需要的（）
①同一种限制酶切割两者；②不需同一种限制酶切割两者；③加入适量的DNA连接酶；④不需加DNA连接酶
A．①③B．①④C．②④D．②③
7．下列说法中正确的是（）
A．基因表达载体的构建方法是一致的
B．标记基因也叫做抗生素基因
C．显微注射技术是最为有效的一种将目的基因导入植物细胞的方法
D．大肠杆菌是常用的微生物受体
8、下列哪项不是将目的基因导入植物细胞的方法（）
A．基因枪法B．显微注射法C．农杆菌转化法D．花粉管通道法
9．基因工程中常用的受体细胞不包括（）
A．人体细胞B．动物细胞C．植物细胞D．微生物细胞
10．基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞。
下列不属于这样做的原因的是（）
A．结构简单，多为单细胞B．繁殖速度快
C．遗传物质含量少D．性状稳定，变异少
11．要检测目的基因是否成功的插入了受体DNA中，需要用基因探针，基因探针是指（）
A．用于检测疾病的医疗器械
B．用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子
C．合成
一球蛋白的DNA
D．合成苯丙羟化酶的DNA片段
12．基因工程的正确操作步骤是（）
①构建基因表达载体②将目的基因导入受体细胞
③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求④取目的基因
A．③②④①B．②④①③C．④①②③D．③④①②
13．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是（）
A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和基因进入受体细胞的载体
B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞主要是因为细菌繁殖快、遗传物质少
D．只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达
14．基因工程中不会出现（）
A．DNA连接酶将黏性末端的碱基连接起来
B．限制性内切酶可用于目的基因的获取
C．目的基因必须有载体导入受体细胞
D．人工合成目的基因不用限制性核酸内切酶
15、下列哪项不是基因工程技术（）
A．基因转移B．基因扩增C．基因检测D．基因表达
（二）填空题：
16．根据下列所给材料回答问题：
材料一把人的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的质粒上，然后导入大肠杆菌内，产生出人的胰岛素。
材料二把萤火虫的荧光基因转入烟草体内，培育荧光的烟草。
材料三有人把蜘蛛产生丝腺蛋白的基因转入羊的细胞屯，在羊分泌的乳汁中加入某种物质后，可抽出细丝，这种细丝可望用作手术的缝合线。
（1）上述生物新品种的产生运用了技术。
（2）一种生物的基因在另一种生物体内能够表达，而不影响其他基因的表达，这说明基因是有___________效应的片段，具有一定的性；同时可以说明各种生物共用一套。
（3）上述技术所用的工具酶有。
（4）材料三中所用缝合线与普通缝合线相比有何优点?
。
（5）可遗传的变异分为三种：
、、，而基因工程改变一个物种的基因属于。
（6）从上述所给的材料，不能得出哪一结论（）
A．动植物之间可以相互转基因
B．真核生物与原核生物之间可以相互转基因
C．基因工程可以定向地改变生物的基因
D．转基因生物的出现对生物的进化是有利的
17．人体受病毒刺激后，可以产生干扰素，干扰素分为
、
、
三类，1980年，生物学家成功破译了
干扰素的全部遗传信息，并运用插入质粒的方法，用大肠杆菌生产得到干扰素可以用于治疗肝炎和肿瘤，回答下列问题：
（1）上述材料中涉及的现代生物技术有。
（2）在利用大肠杆菌生产干扰过程中，目的基因是，所用载体是。
表达载体的结构组成包括____、____、_____、______。
（3）目的基因在大肠杆菌中表达时，必须经过和过程。
答案：
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
D
D
D
A
B
A
D
B
题号
9
10
11
12
13
14
15
答案
A
D
B
C
C
A
D
16、基因工程遗传DNA独立密码子限制酶DNA连接酶可以被分解吸收，不用拆线基因重组基因突变染色体变异基因重组D
17、基因工程
干扰素基因质粒目的基因启动子终止子标记基因转录翻译
1．3基因工程的应用
[教学目标]
1、列举基因工程在植物、动物、微生物方面的具体应用及取得的丰硕成果。
2、关注基因工程的进展。
3、认同基因工程的应用促进生产力的提高。
[教学重点和难点]
1、教学重点
基因工程在农业和医疗等方面的应用；
2、教学难点
基因治疗。
[教学过程]
一、植物基因工程的成果：
植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力，以及改良农作物的
和利用植物生产等方面。
（一）抗虫转基因植物
1．杀虫基因种类：
Bt毒蛋白基因、抑制剂基因、抑制剂基因、植物凝集素基因等。
2．成果：
抗虫植物：
棉、玉米、马铃薯、番茄等。
（二）抗病转基因植物
1．植物的病原微生物：
、真菌和细菌等。
2．抗病基因种类
（1）抗病毒基因：
病毒基因和病毒的复制酶基因。
（2）抗真菌基因：
基因和抗毒素合成基因。
（3）成果：
烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。
（三）抗逆转基因植物
1．抗逆基因：
调节细胞基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。
2．成果：
烟草、大豆、番茄、玉米等。
（四）转基因改良植物品质
1．优良基因：
必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。
2．成果：
转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
例1、科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是（）
①该技术将导致定向变异
②DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来
③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料
④受精卵是理想的受体
A．①②③④B．①③④C．②③④D．①②④
二、动物基因工程的成果
（一）提高动物的生长速度
1．生长基因：
外源基因。
2．成果：
转基因绵羊、转基因鲤鱼。
（二）改善畜产品的品质
1．优良基因：
肠乳糖酶基因。
2．成果：
转基因牛含量少。
（三）转基因动物生产药物
1．基因来源：
药用基因+蛋白基因+启动子。
2．成果：
乳腺生物反应器。
（四）转基因动物作器官移植的供体
1．器官供体：
抑制或除去抗原决定基因。
2．成果：
利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。
（五）基因工程药物
1．来源：
转基因。
2．成果：
人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
例2、抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是（）
A．抗病毒转基因植物，可以抵抗所有病毒
B．抗病毒转基因植物，对病毒的抗性具有局限性或特异性
C．抗病毒转基因植物可以抗害虫
D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异
三、基因治疗
1．概念：
把导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
2
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