第34课时基因工程.docx
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第34课时基因工程
第34课时基因工程
对应训练
1.（2007年全国Ⅱ，4）下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是（）
A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B.限制性内切酶的活性受温度影响
C.限制性内切酶能识别和切割RNA
D.限制性内切酶可从原核生物中提取
答案C
解析生物体内有能识别并切割特异性双链DNA序列的一种核酸内切酶，它是一种可以将外来的DNA切断的酶，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，这样可以保护细胞原有的遗传信息。
由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故叫限制性内切酶（简称限制酶）。
限制性内切酶只能识别和切割DNA，不能识别和切割RNA。
2.质粒是基因工程最常用的运载体，有关质粒的说法正确的是（）
A.质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有
B.细菌的基因只存在于质粒上
C.质粒为小型环状DNA分子，存在于拟核外的细胞质基质中
D.质粒是基因工程中的重要工具酶之一
答案C
解析质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的，故A错误；细菌的基因除少部分在质粒上外，大部分在拟核中的DNA分子上，故B错误。
3.下列关于DNA连接酶的作用叙述，正确的是（）
A.将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键
B.将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键
C.连接两条DNA链上碱基之间的氢键
D.只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，而不能将双链DNA片段末端之间进行连接
答案B
4.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、连接酶和运载体
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是因为细菌繁殖快
D.只要目的基因进入受体细胞就能实现表达
答案C
解析基因操作的工具酶是限制酶、连接酶，运载体是基因的运载工具，不是工具酶。
每种限制酶都只能识别特定的核苷酸序列，而并非同一种核苷酸序列。
目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。
选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖。
5.下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。
下列有关说法不正确的是（）
A.X是能合成胰岛素的细菌细胞
B.质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点
C.基因与运载体的重组只需要DNA连接酶
D.该细菌的性状被定向改造
答案C
析根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞。
质粒作为运载体需要有多个限酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便于检测目的基因是否导入到受体细胞内。
基因与运载体的重组需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。
基因工程的特点是能够定向改造生物的性状。
6.下列关于基因工程的叙述中，正确的是（）
①基因工程是人工进行基因重组的技术，是在分子水平上对生物遗传人为干预②基因治疗是基因工程技术的应③基因工程打破了物种与物种之间的界限④DNA探针可用于病毒性肝炎的诊断、遗传性疾病的诊断、改造变异的基因、检测饮用水病毒含量
A.②③④B.①②③C.①②④D.①③④
答案B
解析DNA探针可用于病毒性肝炎的诊断、遗传病的诊断、检测饮用水病毒的含量，但不能改造变异的基因。
基因工程操作工具及操作程序
【例1】（2008年山东理综，35）为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。
我
国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。
（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的处，DNA连接酶作用于处。
（填“a”或“b”）。
（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和法。
（3）由导入目的基因的水稻细胞培育成植株需要利用技术，该技术的
核心是和。
（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的作探针进行分子杂交检测，又要用的方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。
答案
（1）aa
（2）基因枪（花粉管通道）（3）植物组织培养脱分化（去分化）再分化
（4）耐盐基因（目的基因）一定浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地中）
解析限制性内切酶的切点选择很严格，只会切断某段特定DNA序列中的某个特定位点——磷酸二酯键，而DNA连接酶可以将该键连接起来。
重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法除了农杆菌转化法外，还有基因枪法和花粉管通道法。
导入外源基因的细胞需要利用植物组织培养技术将其培养为植株，过程为：
取材、去分化（或脱分化）形成愈伤组织、再分化形成试管苗、移栽培育成完整植物体。
转基因是否成功，可测定是否有转基因产物产生，也可通过改变条件观察植物性状的变化来加以确定。
变式训练
（2008年哈尔滨模拟）下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答：
（1）人的皮肤细胞通常是否能完成①过程？
为什么？
。
（2）过程②必需的酶是酶，过程③必需的酶是酶。
（3）与人体细胞中的胰岛素基因相比，通过②过程获得的目的基因不含有和。
（4）若A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，则③④⑤过程连续进行4次，至少需要提供胸腺嘧啶个。
（5）为使过程⑧更易进行，可用（药剂）处理D。
答案
（1）不能，因为皮肤细胞中的胰岛素基因未表达（或未转录），不能形成胰岛素mRNA
（2）逆转录解旋（3）非编码区内含子（4）15（a-b）（5）CaCl2
基因工程应用的理解
【例2】（2007年天津理综，30）在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kanr）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。
下图为获得抗虫棉的技术流程。
请据图回答：
（1）A过程需要的酶有。
（2）B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是。
（3）C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入。
（4）如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用作为探针。
（5）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。
①将转基因植株与杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1∶1。
②若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为。
③若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占
%。
答案
（1）限制性内切酶和DNA连接酶
（2）具有标记基因；能在宿主细胞中复制并稳定保存（3）卡那霉素
（4）放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫基因
（5）①非转基因植株②3∶1③100
解析重组质粒的获得需要限制性内切酶和DNA连接酶；作为运载体必须具备以下几个条件：
一是能够在宿主细胞中复制并稳定保存；二是具有多个限制性内切酶切点，以便与外源基因连接；三是具有某些标记基因，便于进行筛选等。
B过程体现出了其中的一、三两条。
转基因植株与非转基因植株杂交后，后代表现型比例为1∶1，说明转基因植株为杂合子，该杂交过程相当于测交；如果自交，则后代比例应为3∶1；卡那霉素对花粉进行了选择，保留下了抗卡那霉素的植株。
1.（2008年全国Ⅰ，4）已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点,如下图中箭头所指,如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断,则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。
现有多个上述线性DNA分子,若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断,则从理论上讲,经该酶酶切后,这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是（）
A.3B.4C.9D.12
答案C
解析只看一个切点，可得到a和bcd或ab和cd或abc和d（6种片段），如果看两个切点的话，会在一个切点的基础上再产生b或c或bc（3种片段），如果看三个切点的话，没有新片段产生，因此应选C。
2.（2007年北京理综，2）利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。
下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是（）
A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
答案D
解析在基因工程中，判断外源基因是否“表达”常用的方法是看有无产物产生。
3.（2007年广东生物，7）现有一长度为1000碱基对（bp）的DNA分子，用限制性核酸内切酶（EcoRⅠ）酶切后得到的DNA分子仍是1000bp，用KpnⅠ单独酶切得到400bp和600bp两种长度的DNA分子，用EcoRⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子。
该DNA分子的酶切图谱正确的是（）
答案D
解析本题有创新性和推理性，解答时应综合考虑，特别是EcoRⅠ酶切后碱基对数量不变，长度不变，说明切割后仍是一条DNA分子，应考虑到最初DNA分子呈环状。
4.（2006年四川理综，4）用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。
下列叙述不正确的是（）
A.常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒
B.DNA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。
质粒作为运载体必须具有标记基因，导入的目的基因不一定能够成功表达，还要进行修饰或其他处理。
5.（2006年全国Ⅰ，5）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编码区的碱基对数目等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，人凝血因子基因存在于乳腺细胞中，而不存在于其他体细胞中
D.人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA
答案B
解析人体细胞是真核细胞，其基因中含有内含子，其碱基对数大于氨基酸数的三倍；山羊的受精卵中导入人凝血因子基因，长成的山羊每个体细胞中都含有这种基因；DNA连接酶是把两条DNA链末端之间的缝隙“缝合”起来，而不是参与转录。
基因工程外源基因的导入多采用人工的方法，使体外重组的DNA分子转移到受体细胞，在本题中可采用显微注射法。
探究对抗性基因的影响及目的基因的插入位置
下图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tetR为四环素抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。
已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点。
据图回答：
（1）将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRI酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有、、三种。
若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行。
（2）用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。
之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是；若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是。
（3）目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是，其合成的产物是。
（4）在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是。
答案
（1）目的基因—载体连接物载体—载体连接物目的基因—目的基因连接物分离纯化
（2）载体—载体连接物目的基因—载体连接物、载体—载体连接物
（3）启动子mRNA
（4）EcoRI和BamHI
解析
（1）用EcoRI酶切出的目的基因和质粒具有相同的黏性末端，如果放在一起加入DNA连接酶，则可出现三种连接结果，即会出现目的基因自身形成的连接物，载体自身形成的连接物和重组质粒，要通过筛选、纯化才能选出符合要求的DNA。
（2）载体自身形成的连接物能重新形成完整的tetR基因，具有抗四环素的特点，其他连接物中tetR基因被限制性内切酶破坏，不再具有抗四环素的特点；在整个操作过程中，ampR基因保持完整，质粒自身形成的连接物和重组质粒都具有抗青霉素的特性。
（3）RNA聚合酶与相关基因的启动子结合，完成的是转录过程。
（4）将含有目的基因的靶DNA片段和载体分别用两个不同的限制性内切酶切割，使两种DNA片段自身的5′和3′黏性末端不同，但二者相同末端又互补，这明显减少靶DNA片段和载体自身环化与串连，使外源DNA片段能正确插入载体启动子下游。
在本题中目的基因两端有EcoRI酶切点和BamHI酶切点，在质粒载体上也有这两种酶的切点，所以可以用这两种酶切出非同源性互补末端来阻止其他连接。
变式训练
质粒是基因工程中最常用的运载体，它存在于许多细菌体内。
质粒上的标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因（目的基因）是否转移成功。
外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因的插入位置（插入点有a、b、c），请根据表中提供细菌的生长情况推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是
（）
细菌在含青霉素培养
基本的生长情况
细菌在含四环素培养
基上的生长情况
①
能生长
能生长
②
能生长
不能生长
③
不能生长
能生长
A.①是c；②是b；③是aB.①是a和b；②是a；③是b
C.①是a和b；②是b；③是aD.①是c；②是a；③是b
答案A
解析外源基因插入点在c处时，细菌上a、b基因不被破坏；插入点在a时，则a基因将被破坏；插入点在b时，b基因被破坏。
1.（2009年沂水模拟）1976年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得表达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌中（）
A.能进行DNA复制B.能传递给细菌后代
C.能合成生长抑制素释放因子D.能合成人的生长素
答案C
2.有关基因工程的叙述，正确的是（）
A.限制酶只在获得目的基因时才用
B.重组质粒的形成是在细胞内完成的
C.质粒都可作为运载体
D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料
答案D
解析如果以质粒为运载体，首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个切口，露出黏性末端，然后用同一种限制酶切割目的基因，使其产生相同的黏性末端，所以运载体的切割也要用到限制酶。
重组质粒的形成是在生物体外完成的。
只有具有标记基因的质粒才能作为运载体。
3.下列关于基因工程的叙述，正确的是（）
A.基因工程经常以抗菌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.通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA
D.为培育成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
答案B
解析基因工程是按照人们的意愿，把一种生物的基因复制出来，加以修饰改造，然后导入另一种生物的细胞里定向地改造生物的遗传性状。
在实际操作中一定要注意用同一种限制性内切酶来处理目的基因DNA和运载体基因DNA，使它们产生相同的黏性末端。
4.下表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（）
供体
剪刀
针线
运载体
受体
A
质粒
限制性
内切酶
DNA
连接酶
提供目的基
因的生物
大肠杆菌等
B
提供目的基
因的生物
DNA
连接酶
限制性
内切酶
质粒
大肠杆菌等
C
提供目的基
因的生物
限制性
内切酶
DNA
连接酶
质粒
大肠杆菌等
D
大肠杆菌等
DNA
连接酶
限制性
内切酶
提供目的基
因的生物
质粒
答案C
解析基因操作过程中供体为提供目的基因的生物，剪刀为限制性内切酶，针线为DNA连接酶，运载体为细菌的质粒、噬菌体和动植物病毒，受体一般为大肠杆菌等生物。
5.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，可产生相同的黏性末端而形成重组DNA分子〖ZK）〗
答案A
解析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。
6.我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。
下列叙述不正确的是（）
A.基因非编码区对于抗虫基因在棉花细胞中的表达不可缺少
B.重组DNA分子中增加一个碱基对，不一定导致毒蛋白的毒性丧失
C.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作物，从而造成基因污染
D.转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花对抗生素抗性来确定的
答案D
解析基因的非编码区上有调控遗传信息表达的核苷酸序列（主要是RNA聚合酶的结合位点），对于抗虫棉基因在棉花细胞中的表达不可缺少。
一种氨基酸可以对应几个不同的密码子，所以DNA分子中增加一个碱基对，不一定影响蛋白质的功能。
抗虫棉与其他近缘植物杂交，能造成基因污染。
检测棉花对抗生素的抗性，不能确定棉花是否具有抗虫的特性。
7.下列关于基因工程应用的叙述，正确的是（）
A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒
D.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良
答案B
解析基因工程是生物工程技术的核心内容，能够按照人们的意愿，定向地改造生物的遗传性状。
基因治疗是把正常的基因导入有基因缺陷的细胞，从而使其表达，达到治疗目的。
基因诊断常用基因探针来进行，其遵循的原理是DNA分子杂交。
基因探针具有很强的特异性，因此一种探针只能检测水体中的一种（类）病毒。
所有生物共用一套遗传密码，所以原核基因也能用来进行真核生物的遗传改良。
8.（2008年乐山模拟）基因污染是指在天然物种的DNA中嵌入了人工重组基因，这些外来基因可随被污染生物的繁殖、传播而发生扩散。
下列叙述错误的是（）
A.基因工程间接导致了基因污染
B.基因工程破坏了生物原有的基因组成
C.基因工程是通过染色体的重组发生基因交换，从而获得了生物的新性状
D.人类在发展基因工程作物时，没有充分考虑生物和环境之间的相互影响
答案C
解析染色体重组发生在减数第一次分裂的后期，随着同源染色体的分开，非同源染色体自由组合，但是基因工程是通过DNA的断裂和连接合成重组DNA导入到受体细胞并表达的过程。
显然这两种方式是不同的，染色体重组属于自然存在的有性生殖发生的过程，而基因工程则是人为的定向改造生物性状的过程。
9.（2008年唐山模拟）育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等。
下面对这五种育种的说法，正确的是（）
A.涉及的原理有基因突变、基因重组、染色体变异
B.都不可能产生定向的可遗传变异
C.都在细胞水平上进行操作
D.都不能通过产生新基因从而产生新性状
答案A
解析杂交育种的原理是基因重组，单倍体育种、多倍体育种的原理是染色体变异，诱变育种的原理是基因突变。
基因工程育种的原理也是基因重组，是在分子水平上进行基因的拼接，并且能够定向改变生物的性状。
基因重组和染色体变异都不产生新的基因，但是基因突变能够产生新的基因。
10.下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“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.目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长
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，能存活的是质粒A，故C正确。
目的基因成功表达的标志是产生出人的生长激素。
11.（2009年哈尔滨模拟）上海医学研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。
他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍。
以下与此有关的叙述中，正确的是（）
A.“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物
B.“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因
C.只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的
D.转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不合成人白蛋白
答案D
解析转基因动物的受体细胞是受精卵，所以含有转基因的受精卵在形成个体时，所有细胞都会含有转入的基因。
但在机体发育过程中，基因要进行选择性表达。
12.科学家培养的转基因绵羊乳腺细胞能够合成并分泌抗胰蛋白酶，这是动物乳房作为生物反应器研究的重大进展。
下列与合成并分泌抗胰蛋白酶无关的是（）
A.核糖体上遗传信息的翻译
B.分裂间期细胞产生了两组中心粒
C.内质网膜与高尔基体联
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