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课时2　基因工程可使生物获得新的遗传特性(1)
课时概念解析　本课时的概念为“基因工程的基本操作程序主要包括获取目的基因、构建重组DNA分子、将重组DNA分子导入受体细胞和检测目的基因及其表达产物等”，该概念的建构需要以下基本概念或证据的支持：
(1)基因工程基本程序的第一步是获取目的基因；(2)PCR技术是一种体外扩增特定基因或DNA片段的技术，可获得大量目的基因或DNA片段；(3)PCR产物可利用电泳技术进行鉴定，该技术是分离、鉴定、纯化核酸和蛋白质的常用方法。
概念1　可通过化学合成、基因文库和PCR等多种方法获取目的基因
1.原核细胞基因与真核细胞基因
2.获取目的基因的方法
提醒：①同一生物的基因组文库中所含的基因往往是相同的；②不同组织细胞的cDNA文库是不同的；③同一组织细胞在不同的发育阶段，cDNA文库也会有差异。
(3)通过PCR技术(聚合酶链式反应)体外扩增特定的DNA
[辨正误]
(1)PCR扩增DNA片段的起点和终点由2个引物决定。(　　)
(2)PCR除需要耐高温的Taq DNA聚合酶、解旋酶、dNTP和DNA模板之外，还需要引物等基本条件。(　　)
(3)PCR的每一个循环都包括变性→退火→延伸三个步骤，延伸后的产物又可以作为下一个循环的模板。(　　)
(生命科学史情境)1985年，穆利斯(Kary Mullis)发明了聚合酶链式反应，即PCR技术；1976年，中国科学家钱嘉韵(Alice Chien)发现了稳定的Taq DNA聚合酶，为PCR技术发展也做出了基础性贡献。
PCR第一轮循环的过程示意图如下，请分析回答下列问题：
(1)PCR技术中DNA双链解旋的原理与体内DNA复制相同吗？为什么？___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
(2)与体内DNA复制相比，PCR技术所用TaqDNA聚合酶有什么特点？___________________________________________________________________
(3)PCR扩增的DNA片段大小由什么决定？
___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(4)在第几轮循环产物中开始出现目标DNA片段(两条核苷酸链等长的DNA分子)
__________________________________________________________________
(5)利用PCR扩增1个DNA片段，经过n次循环后，反应体系中共有多少个DNA片段，其中目标DNA片段(两条核苷酸链等长的DNA分子)有多少个，共消耗引物多少个？
__________________________________________________________________
1.启动子、起始密码子与终止子、终止密码子的比较
2.原核基因与真核基因的比较
3.生物体内DNA复制与PCR反应的比较
【典例应用】
例1 下列关于基因文库的说法中，正确的是(　　)
A.基因文库与基因组文库并无差别
B.cDNA文库中的基因含有启动子
C.一种生物的cDNA文库只有一种
D.cDNA文库具有组织或细胞特异性
例2 下图表示形成cDNA 并进行 PCR 扩增的过程。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A.①过程所需的原料是核糖核苷酸
B.②过程所需的酶必须耐高温
C.③过程需要解旋酶破坏氢键
D.④过程的引物对之间不能互补配对
概念2　PCR扩增DNA片段及凝胶电泳鉴定(活动)
1.实验原理
2.实验步骤
(1)PCR扩增
(2)琼脂糖凝胶电泳鉴定
[辨正误]
(1)使用微量移液器前，必须先装好相应的已灭菌的一次性吸液枪头，避免液体进入微量移液器内部，且枪头在每吸取一种溶液后更换一次。(　　)
(2)DNA Marker是一种已知长度和含量的标准DNA片段，在电泳中能作为参照物；不同的DNA Marker所含DNA片段长度相同但含量不同。(　　)
(3)为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量移液器的枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压蒸汽灭菌。(　　)
(科学实验和探究情境)某生物兴趣小组进行PCR扩增DNA片段及凝胶电泳鉴定实验后，提出了以下几个问题，请你参与他们的讨论并回答：
(1)判断是否成功扩增出DNA片段的依据是什么？___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(2)如果扩增条带不止一条，可能的原因有哪些？___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
(3)PCR扩增DNA片段及凝胶电泳鉴定实验活动的对照组应该如何设计？___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
1.PCR中的阳性对照与阴性对照
2.在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，微量移液器上的枪头都必须更换。
3.PCR中的误差分析
【典例应用】
例3 (2024·台州高二期末)聚合酶链式反应(PCR)技术是一种体外迅速扩增目的基因的技术。某研究小组计划通过PCR扩增目的基因，下列有关叙述正确的是(　　)
A.必须不断向反应体系中加入模板DNA
B.必须不断向反应体系中加入耐高温的TaqDNA聚合酶
C.必须不断向反应体系中加入DNA连接酶
D.必须不断改变反应体系中温度
例4 在基因工程操作中，科研人员利用识别两种不同序列的限制酶(R1和R2)处理基因载体，进行琼脂糖凝胶电泳检测，结果如图所示。以下相关叙述中，错误的是(　　)
A.该载体最可能为环状DNA分子
B.两种限制酶在载体上各有一个酶切位点
C.限制酶R1与R2的切点最短相距约200 bp
D.限制酶作用位点会导致氢键和肽键断裂
1.(2024·黑吉辽卷，7)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验，下列叙述正确的是(　　)
A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小
B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置
C.在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快
D.琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来
2.(2023·湖北卷，18)某二倍体动物种群有100个个体，其常染色体上某基因有A1、A2、A3三个等位基因。对这些个体的基因A1、A2、A3进行PCR扩增，凝胶电泳及统计结果如图所示。该种群中A3的基因频率是(　　)
A.52% B.27%
C.26% D.2%
3.(2023·辽宁卷，19改编)基质金属蛋白酶MMP2和MMP9是癌细胞转移的关键酶。MMP2和MMP9可以降解明胶，明胶可被某染液染成蓝色，因此可以利用含有明胶的凝胶电泳检测这两种酶在不同条件下的活性。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A.SDS可以提高MMP2和MMP9活性
B.10 ℃保温提高了MMP2和MMP9活性
C.缓冲液用于维持MMP2和MMP9活性
D.MMP2和MMP9降解明胶不具有专一性
4.(2022·辽宁卷，12改编)抗虫和耐除草剂玉米双抗12－5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据，采用PCR方法进行目的基因监测，反应程序如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制
B.后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分
C.延伸过程无须引物参与即可完成半保留复制
D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
课时2　基因工程可使生物获得新的遗传特性(1)
概念1
自主建构
1．蛋白质　不连续　内含子　外显子
2．(1)全部　高　短　(2)mRNA　逆转录酶　(3)TaqDNA聚合酶　dNTP　目的基因　两　单链DNA　一　指数　2个引物　长度大小　长度　荧光或放射性染料　亚甲基蓝
辨正误
(1)√
(2)×　提示：PCR不需要解旋酶的参与。
(3)√
合作探究
(1)提示：不相同。PCR技术利用高温使DNA双链之间的氢键断裂，解旋成2条DNA单链，而体内DNA复制利用解旋酶使DNA双链解旋。
(2)提示：耐高温。
(3)提示：PCR扩增DNA片段的起点和终点由2个引物决定。
(4)提示：第3轮。
(5)提示：2n。2n－2n。2n＋1－2。
典例应用
例1　D　[基因文库分为基因组文库和cDNA文库。基因组文库含有一种生物的全部基因，而cDNA文库含有一种生物的部分基因，A错误；cDNA文库中的基因都没有启动子，B错误；由于cDNA文库中只含有一种生物的部分基因，因此该种cDNA文库可能有多种，C错误；不同组织细胞的cDNA文库是不同的，同一组织细胞在不同的发育阶段，cDNA文库也会有差异，因此cDNA文库具有组织或细胞特异性，D正确。]
例2　D　[①过程为逆转录，所需的原料是脱氧核糖核苷酸，A错误；②过程由DNA单链合成DNA双链过程所需要的DNA聚合酶不需要耐高温，B错误；③过程为变性，温度上升到90 ℃至95 ℃时，双链DNA解旋为单链，不需要解旋酶破坏氢键，C错误；④过程为退火，温度降到50～60 ℃时，两种引物通过碱基互补配对与两条DNA单链结合，但引物对之间不能互补配对，D正确。]
概念2
自主建构
1．琼脂糖凝胶电泳　亚甲基蓝　75%酒精　蒸馏水
2．(1)微量移液器　微量离心管　底部　PCR仪　－20　(2)电泳缓冲液　0.1%亚甲基蓝　75%酒精　蒸馏水　蓝色　Marker
辨正误
(1)√
(2)×　提示：DNA Marker是一组已知长度和含量的标准DNA片段混合物，在电泳中能作为参照物；不同的DNA Marker所含DNA片段长度和含量是不同的。
(3)√
合作探究
(1)提示：观察蓝色条带的数目和位置，通过和Marker对比来判断扩增的结果。
(2)提示：模板被污染、引物设计不合理、退火温度过低、耐高温的Taq DNA聚合酶质量不好等。
(3)提示：除了不加酵母细胞悬液外，其成分和其他微量离心管一样。
典例应用
例3　D　[该反应体系中需要加入待扩增的DNA作为模板，合成后的DNA分子可做模板，不需要向反应体系中重复加入模板DNA，A错误；反应体系中加入的耐高温的TaqDNA聚合酶可以重复使用，不需要重复加入，B错误；PCR技术扩增需要的条件是目的基因、引物、dNTP、耐高温的TaqDNA聚合酶，但不需要DNA连接酶，C错误；在利用PCR技术扩增目的基因的过程中，需要变性、退火和延伸，这三个步骤所需的温度不同，因此反应体系中温度会不断改变，D正确。]
例4　D　[由题图可知，当仅用一种限制酶切割载体时，仅产生一种长度的DNA片段，因此该载体最有可能为环状DNA分子，A正确；当仅用一种限制酶切割载体时，两种限制酶分别切割产生的DNA片段等长，而两种限制酶同时切割时则产生两种长度的DNA片段，所以两种限制酶在载体上各有一个酶切位点，B正确；两种限制酶同时切割时产生600 bp和200 bp两种长度的DNA片段，所以两种限制酶的酶切位点至少相距约200 bp，C正确；限制酶切割DNA分子，破坏的是作用位点上两个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。]
感悟真题
1．A　[琼脂糖凝胶的浓度会影响DNA分子在凝胶中的迁移率和分辨率，琼脂糖凝胶的浓度通常是根据所需分离的DNA片段大小来选择的。对于较大的DNA片段，比如基因组DNA或质粒DNA，通常选择较低浓度的琼脂糖凝胶，因为它们需要更大的孔径来有效迁移。而对于较小的DNA片段，比如PCR产物或酶切片段，则需要选择较高浓度的琼脂糖凝胶，以提供更好的分辨率和分离效果，A正确； 凝胶载样缓冲液指示剂通常是一种颜色较深的染料，可以作为电泳进度的指示分子， 当溴酚蓝到凝胶2/3处时(可看蓝色条带)，则停止电泳，B错误；在琼脂糖凝胶电泳中，当电场作用时，DNA片段实际上是向正极迁移的，而不是向负极迁移。同时，DNA片段的迁移速率与其大小成反比，即DNA片段越长，迁移速率越慢，C错误；琼脂糖凝胶中的DNA分子需染色后，才可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，D错误。]
2．B　[分析电泳图，含A3基因的个体有2个A3A3，15个A1A3，35个A2A3，所以A3的基因频率是(2×2＋15＋35)÷(100×2)×100%＝27%，B正确。]
3．C　[37 ℃保温、加SDS、加缓冲液那组比37 ℃保温、不加SDS、加缓冲液那组的MMP2和MMP9条带周围的透明带面积更小，说明明胶被降解的更少，故MMP2和MMP9活性更低，因此，SDS可降低MMP2和MMP9活性，A错误；与37 ℃(不加SDS)相比，10 ℃(不加SDS)，MMP2和MMP9条带周围的透明带面积更小，说明明胶被降解的更少，故MMP2和MMP9活性更低，因此，10 ℃保温降低了MMP2和MMP9活性，B错误；缓冲液可以维持pH条件的稳定，从而维持MMP2和MMP9活性，C正确；MMP2和MMP9都属于酶，酶具有专一性，D错误。]
4．B　[预变性过程可促进模板DNA解旋，没有促进模板DNA复制，A错误；延伸过程仍需引物参与才能完成半保留复制，C错误；转基因品种经检测含有目的基因并能稳定表达，且有生物活性后才能上市，D错误。](共44张PPT)
第四章　基因工程
课时2　
基因工程可使生物获得新的遗传特性(1)
本课时的概念为“基因工程的基本操作程序主要包括获取目的基因、构建重组DNA分子、将重组DNA分子导入受体细胞和检测目的基因及其表达产物等”，该概念的建构需要以下基本概念或证据的支持：
(1)基因工程基本程序的第一步是获取目的基因；(2)PCR技术是一种体外扩增特定基因或DNA片段的技术，可获得大量目的基因或DNA片段；(3)PCR产物可利用电泳技术进行鉴定，该技术是分离、鉴定、纯化核酸和蛋白质的常用方法。
课时概念解析
目录 CONTENTS
1.可通过化学合成、基因文库和PCR等多种方法获取目的基因
2.PCR扩增DNA片段及凝胶电泳鉴定(活动)
3.感悟真题
自主建构
合作探究
合作探究
课时概念图
自主建构
蛋白质
1.原核细胞基因与真核细胞基因
不连续
内含子
外显子
2.获取目的基因的方法
全部
高
短
提醒：①同一生物的基因组文库中所含的基因往往是相同的；②不同组织细胞的cDNA文库是不同的；③同一组织细胞在不同的发育阶段，cDNA文库也会有差异。
mRNA
逆转录
酶
(3)通过PCR技术(聚合酶链式反应)体外扩增特定的DNA
TaqDNA聚合酶
dNTP
目的基因
两
单链DNA
一
指数
2个
引物
长度大小
长度
荧光或放射性染料
亚甲基蓝
√
[辨正误]
(1)PCR扩增DNA片段的起点和终点由2个引物决定。( )
(2)PCR除需要耐高温的Taq DNA聚合酶、解旋酶、dNTP和DNA模板之外，还需要引物等基本条件。( )
提示：PCR不需要解旋酶的参与。
(3)PCR的每一个循环都包括变性→退火→延伸三个步骤，延伸后的产物又可以作为下一个循环的模板。( )
×
√
●(生命科学史情境)基因文库的建立和使用是70年代早期重组DNA技术的一个发展。人们为了分离基因，特别是分离真核生物的基因，从1974年起相继建立了大肠杆菌、酵母菌、果蝇、鸡、兔、小鼠、人、大豆等生物的基因文库。
下图是构建基因组文库的示意图，请分析回答下列问题：
(1)基因中含有启动子、终止子和内含子的基因文库是基因组文库还是cDNA文库？
提示：基因组文库。
(2)不同组织细胞和同一组织细胞在不同的发育阶段，cDNA文库是否会有差异？为什么？
提示：是。基因的选择性表达。
(生命科学史情境)1985年，穆利斯(Kary Mullis)发明了聚合酶链式反应，即PCR技术；1976年，中国科学家钱嘉韵(Alice Chien)发现了稳定的Taq DNA聚合酶，为PCR技术发展也做出了基础性贡献。
PCR第一轮循环的过程示意图如下，请分析回答下列问题：
(1)PCR技术中DNA双链解旋的原理与体内DNA复制相同吗？为什么？
提示：不相同。PCR技术利用高温使DNA双链之间的氢键断裂，解旋成2条DNA单链，而体内DNA复制利用解旋酶使DNA双链解旋。
(2)与体内DNA复制相比，PCR技术所用TaqDNA聚合酶有什么特点？
提示：耐高温。
(3)PCR扩增的DNA片段大小由什么决定？
提示：PCR扩增DNA片段的起点和终点由2个引物决定。
(4)在第几轮循环产物中开始出现目标DNA片段(两条核苷酸链等长的DNA分子)
提示：第3轮。
(5)利用PCR扩增1个DNA片段，经过n次循环后，反应体系中共有多少个DNA片段，其中目标DNA片段(两条核苷酸链等长的DNA分子)有多少个，共消耗引物多少个？
提示：2n。2n－2n。2n＋1－2。
1.启动子、起始密码子与终止子、终止密码子的比较
2.原核基因与真核基因的比较
3.生物体内DNA复制
与PCR反应的比较
【典例应用 】
D
例1 下列关于基因文库的说法中，正确的是(　　)
A.基因文库与基因组文库并无差别
B.cDNA文库中的基因含有启动子
C.一种生物的cDNA文库只有一种
D.cDNA文库具有组织或细胞特异性
解析：基因文库分为基因组文库和cDNA文库。基因组文库含有一种生物的全部基因，而cDNA文库含有一种生物的部分基因，A错误；
cDNA文库中的基因都没有启动子，B错误；
由于cDNA文库中只含有一种生物的部分基因，因此该种cDNA文库可能有多种，C错误；
不同组织细胞的cDNA文库是不同的，同一组织细胞在不同的发育阶段，cDNA文库也会有差异，因此cDNA文库具有组织或细胞特异性，D正确。
D
例2 下图表示形成cDNA 并进行 PCR 扩增的过程。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A.①过程所需的原料是核糖核苷酸
B.②过程所需的酶必须耐高温
C.③过程需要解旋酶破坏氢键
D.④过程的引物对之间不能互补配对
解析：①过程为逆转录，所需的原料是脱氧核糖核苷酸，A错误；
②过程由DNA单链合成DNA双链过程所需要的DNA聚合酶不需要耐高温，B错误；
③过程为变性，温度上升到90 ℃至95 ℃时，双链DNA解旋为单链，不需要解旋酶破坏氢键，C错误；
④过程为退火，温度降到50～60 ℃时，两种引物通过碱基互补配对与两条DNA单链结合，但引物对之间不能互补配对，D正确。
A.①过程所需的原料是核糖核苷酸
B.②过程所需的酶必须耐高温
C.③过程需要解旋酶破坏氢键
D.④过程的引物对之间不能互补配对
琼脂糖凝
胶电泳
1.实验原理
亚甲基蓝
75%酒精
蒸馏水
2.实验步骤
(1)PCR扩增
微量移液器
微量离心管
底部
PCR仪
－20
(2)琼脂糖凝胶电泳鉴定
电泳缓冲液
0.1%亚甲基蓝
75%
酒精
蒸馏水
蓝色
Marker
√
[辨正误]
(1)使用微量移液器前，必须先装好相应的已灭菌的一次性吸液枪头，避免液体进入微量移液器内部，且枪头在每吸取一种溶液后更换一次。( )
(2)DNA Marker是一种已知长度和含量的标准DNA片段，在电泳中能作为参照物；不同的DNA Marker所含DNA片段长度相同但含量不同。( )
提示：DNA Marker是一组已知长度和含量的标准DNA片段混合物，在电泳中能作为参照物；不同的DNA Marker所含DNA片段长度和含量是不同的。
(3)为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量移液器的枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压蒸汽灭菌。( )
×
√
(科学实验和探究情境)某生物兴趣小组进行PCR扩增DNA片段及凝胶电泳鉴定实验后，提出了以下几个问题，请你参与他们的讨论并回答：
(1)判断是否成功扩增出DNA片段的依据是什么？
提示：观察蓝色条带的数目和位置，通过和Marker对比来判断扩增的结果。
(2)如果扩增条带不止一条，可能的原因有哪些？
提示：模板被污染、引物设计不合理、退火温度过低、耐高温的Taq DNA聚合酶质量不好等。
(3)PCR扩增DNA片段及凝胶电泳鉴定实验活动的对照组应该如何设计？
提示：除了不加酵母细胞悬液外，其成分和其他微量离心管一样。
1.PCR中的阳性对照与阴性对照
2.在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，微量移液器上的枪头都必须更换。
3.PCR中的误差分析
D
例3 (2024·台州高二期末)聚合酶链式反应(PCR)技术是一种体外迅速扩增目的基因的技术。某研究小组计划通过PCR扩增目的基因，下列有关叙述正确的是(　　)
A.必须不断向反应体系中加入模板DNA
B.必须不断向反应体系中加入耐高温的TaqDNA聚合酶
C.必须不断向反应体系中加入DNA连接酶
D.必须不断改变反应体系中温度
【典例应用 】
解析：该反应体系中需要加入待扩增的DNA作为模板，合成后的DNA分子可做模板，不需要向反应体系中重复加入模板DNA，A错误；
反应体系中加入的耐高温的TaqDNA聚合酶可以重复使用，不需要重复加入，B错误；
PCR技术扩增需要的条件是目的基因、引物、dNTP、耐高温的TaqDNA聚合酶，但不需要DNA连接酶，C错误；
在利用PCR技术扩增目的基因的过程中，需要变性、退火和延伸，这三个步骤所需的温度不同，因此反应体系中温度会不断改变，D正确。
D
例4 在基因工程操作中，科研人员利用识别两种不同序列的限制酶(R1和R2)处理基因载体，进行琼脂糖凝胶电泳检测，结果如图所示。以下相关叙述中，错误的是(　　)
A.该载体最可能为环状DNA分子
B.两种限制酶在载体上各有一个酶切位点
C.限制酶R1与R2的切点最短相距约200 bp
D.限制酶作用位点会导致氢键和肽键断裂
解析：由题图可知，当仅用一种限制酶切割载体时，仅产生一种长度的DNA片段，因此该载体最有可能为环状DNA分子，A正确；
当仅用一种限制酶切割载体时，两种限制酶分别切割产生的DNA片段等长，而两种限制酶同时切割时则产生两种长度的DNA片段，所以两种限制酶在载体上各有一个酶切位点，B正确；
两种限制酶同时切割时产生600 bp和200 bp两种长度的DNA片段，所以两种限制酶的酶切位点至少相距约200 bp，C正确；
限制酶切割DNA分子，破坏的是作用位点上两个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。
A.该载体最可能为环状DNA分子
B.两种限制酶在载体上各有一个酶切位点
C.限制酶R1与R2的切点最短相距约200 bp
D.限制酶作用位点会导致氢键和肽键断裂
A
1.(2024·黑吉辽卷，7)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验，下列叙述正确的是(　　)
A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小
B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置
C.在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快
D.琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来
解析：琼脂糖凝胶的浓度会影响DNA分子在凝胶中的迁移率和分辨率，琼脂糖凝胶的浓度通常是根据所需分离的DNA片段大小来选择的。对于较大的DNA片段，比如基因组DNA或质粒DNA，通常选择较低浓度的琼脂糖凝胶，因为它们需要更大的孔径来有效迁移。而对于较小的DNA片段，比如PCR产物或酶切片段，则需要选择较高浓度的琼脂糖凝胶，以提供更好的分辨率和分离效果，A正确；
凝胶载样缓冲液指示剂通常是一种颜色较深的染料，可以作为电泳进度的指示分子， 当溴酚蓝到凝胶2/3处时(可看蓝色条带)，则停止电泳，B错误；
在琼脂糖凝胶电泳中，当电场作用时，DNA片段实际上是向正极迁移的，而不是向负极迁移。同时，DNA片段的迁移速率与其大小成反比，即DNA片段越长，迁移速率越慢，C错误；
琼脂糖凝胶中的DNA分子需染色后，才可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，D错误。
B
2.(2023·湖北卷，18)某二倍体动物种群有100个个体，其常染色体上某基因有A1、A2、A3三个等位基因。对这些个体的基因A1、A2、A3进行PCR扩增，凝胶电泳及统计结果如图所示。该种群中A3的基因频率是(　　)
A.52% B.27%
C.26% D.2%
解析：分析电泳图，含A3基因的个体有2个A3A3，15个A1A3，35个A2A3，所以A3的基因频率是(2×2＋15＋35)÷(100×2)×100%＝27%，B正确。
C
3.(2023·辽宁卷，19改编)基质金属蛋白酶MMP2和MMP9是癌细胞转移的关键酶。MMP2和MMP9可以降解明胶，明胶可被某染液染成蓝色，因此可以利用含有明胶的凝胶电泳检测这两种酶在不同条件下的活性。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A.SDS可以提高MMP2和MMP9活性
B.10 ℃保温提高了MMP2和MMP9活性
C.缓冲液用于维持MMP2和MMP9活性
D.MMP2和MMP9降解明胶不具有专一性
解析：37 ℃保温、加SDS、加缓冲液那组比37 ℃保温、不加SDS、加缓冲液那组的MMP2和MMP9条带周围的透明带面积更小，说明明胶被降解的更少，故MMP2和MMP9活性更低，因此，SDS可降低MMP2和MMP9活性，A错误；
与37 ℃(不加SDS)相比，10 ℃(不加SDS)，MMP2和MMP9条带周围的透明带面积更小，说明明胶被降解的更少，故MMP2和MMP9活性更低，因此，10 ℃保温降低了MMP2和MMP9活性，B错误；
缓冲液可以维持pH条件的稳定，从而维持MMP2和MMP9活性，C正确；
MMP2和MMP9都属于酶，酶具有专一性，D错误。
A.SDS可以提高MMP2和MMP9活性
B.10 ℃保温提高了MMP2和MMP9活性
C.缓冲液用于维持MMP2和MMP9活性
D.MMP2和MMP9降解明胶不具有专一性
B
4.(2022·辽宁卷，12改编)抗虫和耐除草剂玉米双抗12－5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据，采用PCR方法进行目的基因监测，反应程序如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.预变性过程可促进模板
DNA边解旋边复制
B.后延伸过程可使目的基
因的扩增更加充分
C.延伸过程无须引物参与即可完成半保留复制
D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
解析：预变性过程可促进模板DNA解旋，没有促进模板DNA复制，A错误；
延伸过程仍需引物参与才能完成半保留复制，C错误；
转基因品种经检测含有目的基因并能稳定表达，且有生物活性后才能上市，D错误。
A.预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制
B.后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分
C.延伸过程无须引物参与即可完成半保留复制
D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市课时3　基因工程可使生物获得新的遗传特性(2)
课时概念解析　本课时的概念为“基因工程的基本操作程序主要包括获取目的基因、构建重组DNA分子、将重组DNA分子导入受体细胞和检测目的基因及其表达产物等”，该概念的建构还需要以下基本概念或证据的支持：
(1)基因工程基本程序的第二步是构建重组DNA分子；(2)基因工程基本程序的第三步是将重组DNA分子导入受体细胞；(3)基因工程基本程序的第四步是检测目的基因及其表达产物。
概念1　利用表达载体构建重组DNA分子、将目的基因导入受体细胞
1.利用表达载体构建重组DNA分子
(1)表达载体
提醒：克隆载体是指用于大量扩增外源DNA的载体。
(2)利用表达载体构建重组DNA分子的过程
2.将目的基因导入受体细胞
(1)导入植物细胞
提醒：将目的基因重组DNA分子导入植物细胞还可以使用花粉管通道法和基因枪法。
(2)导入动物细胞
(3)导入细菌细胞
[辨正误]
(1)真核基因要在细菌中持续高水平表达，质粒上除了复制起点、标记基因和多个限制酶的识别序列外，还需要加入真核生物的启动子、终止子等。(　　)
(2)将重组DNA分子导入动物细胞，常使用氯化钙溶液转化法，并以受精卵作为受体细胞。(　　)
(3)Ti质粒上的T－DNA片段能整合到植物染色体DNA中。(　　)
(生命科学史情境)1973年，科恩(S.Cohen)和博耶(H.Boyer)等人将两种来源不同的DNA分子进行体外重组，然后借助一种“运载工具”将重组DNA分子导入大肠杆菌，并在大肠杆菌中成功表达。自此，一种定向改造生物遗传特性的新技术——基因工程诞生了。
下表中列出了几种构建重组DNA分子常用的限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请据图回答下列问题：
(1)用同一种限制酶分别切割质粒和外源DNA构建重组DNA的方法，称为“单酶切法”。如使用限制酶EcoRⅠ分别切割质粒和外源DNA，其结果如下：
请分析回答：
①黏性末端1与2能否被DNA连接酶连接导致质粒自身环化吗？黏性末端3与4能否被DNA连接酶连接导致目的基因自身环化吗？___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
②黏性末端1与3、黏性末端2与4能否被DNA连接酶连接吗？黏性末端1与4、黏性末端2与3呢？如果能，请分别画出两种连接方式下形成的重组质粒。___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(2)用两种能产生不同黏性末端的限制酶分别同时切割质粒和外源DNA构建重组DNA的方法，称为“双酶切法”。如使用限制酶BamHⅠ和Hind Ⅲ分别同时切割质粒和外源DNA，结果如下：
请分析回答：
①双酶切下，质粒和目的基因还会自身环化吗？为什么？___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
②质粒与目的基因会形成几种重组质粒？请画出所形成的重组质粒。___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________
(3)通过上述分析，与“单酶切法”相比，“双酶切法”有何优点？____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
1.限制酶选择的原则
2.将目的基因导入不同细胞的方法
【典例应用】
例1 (2024·绍兴高二期末)如图是利用基因工程技术构建重组表达载体的过程示意图，其中Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ、Apa Ⅰ为四种限制酶。下列相关叙述错误的是(　　)
A.需要用限制酶Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ来切割质粒
B.表达载体中的青霉素抗性基因在受体细胞中能复制
C.表达载体中抗原基因的终止子位于青霉素抗性基因的下游
D.表达载体中目的基因的上游有启动子
例2 (2024·台州高二期末)下列关于导入不同受体细胞的方法相关叙述错误的是(　　)
A.Ca2＋能促进细菌摄取外源DNA，科学家常用CaCl2溶液制备感受态细胞
B.转入棉花细胞时，可用农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法
C.通常，通过显微注射法将目的基因导入体细胞以获得转基因绵羊
D.根癌农杆菌的Ti质粒上的T－DNA片段能整合到植物的染色体DNA中
概念2　可在分子水平和个体性状水平检测目的基因及其表达产物
1.DNA水平的检测
2.RNA、蛋白质及个体性状水平的检测
[辨正误]
(1)PCR技术可更加精准地鉴定受体细胞是否转入目的基因。(　　)
(2)核酸分子杂交只能检测DNA，不能检测RNA。(　　)
(3)能探测到目的蛋白，说明目的基因在受体细胞内成功表达。(　　)
(4)个体水平是否表现出相应性状是判断转基因成功的直接证据。(　　)
(科学实验和探究情境)我国具有自主知识产权的抗虫棉核心技术是将苏云金芽孢杆菌的Bt杀虫蛋白基因转入棉花用于生产。
转Bt基因抗虫棉(左)和非转基因棉花(右)对比
请分析回答下列问题：
(1)用什么方法可以更加精准地鉴定受体细胞中是否转入了Bt杀虫蛋白基因？___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
(2)用什么方法检测Bt杀虫蛋白基因是否转录和翻译？____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(3)在个体水平上怎么检测抗虫棉是否抗虫？如果目的基因是耐盐基因呢？___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
【典例应用】
例3 (2024·十校联盟高二期末)研究人员用三种基因探针，对某转基因奶牛的乳腺细胞、口腔上皮细胞、c的mRNA进行分子杂交，结果如下表所示。下列叙述错误的是(　　)
探针 乳腺细胞 口腔上皮细胞 蹄部细胞
乳腺蛋白基因探针 出现杂交带 未现杂交带 未现杂交带
人干扰素基因探针 出现杂交带 出现杂交带 出现杂交带
胰岛素基因探针 未现杂交带 未现杂交带 未现杂交带
A.人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达
B.可用mRNA逆转录产生的cDNA制作相应基因的探针
C.用上述探针分别检测三种细胞的DNA，都会出现杂交带
D.胰岛α细胞中的mRNA能与胰岛素基因探针形成杂交带
例4 (2024·舟山高二期末)用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样(Marker)，2～10号为PCR产物；其中2号的模板为野生型植株DNA，3～9号模板为转基因植株的DNA，10号使用蒸馏水代替模板DNA。下列据此做出的分析，错误的是(　　)
A.PCR产物的分子大小在250至500 bp之间
B.3号样品植株导入的目的基因一定能成功表达
C.9号样品对应植株不是所需的转基因植株
D.10号的电泳结果能确定反应体系等对实验结果没有干扰
1.(2023·新课标卷，6)某同学拟用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA连接酶为工具，将目的基因(两端含相应限制酶的识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。
下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是(　　)
A.质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli DNA连接酶连接
B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接
C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接
D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA连接酶连接
2.(2023·浙江1月选考，24节选)甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应。某研究小组用甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交相关研究，基本过程包括获取原生质体、诱导原生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定，最终获得高产耐盐碱再生植株。回答下列问题：
(5)用PCR技术鉴定再生植株。已知甲植物细胞核具有特异性DNA序列a，乙植物细胞质具有特异性DNA序列b；M1、M2为序列a的特异性引物，N1、N2为序列b的特异性引物。完善实验思路：
Ⅰ.提取纯化再生植株的总DNA，作为PCR扩增的________。
Ⅱ.将DNA提取物加入PCR反应体系，________为特异性引物，扩增序列a；用同样的方法扩增序列b。
Ⅲ.得到的2个PCR扩增产物经____________后，若每个PCR扩增产物在凝胶中均出现了预期的________个条带，则可初步确定再生植株来自杂种细胞。
3.(2023·全国乙卷，38节选改编)GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料，利用基因工程技术获得了其他颜色荧光的蛋白，丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。
(1)构建目的基因表达载体。科研人员从构建的GFP突变基因文库中提取目的基因(均为突变基因)构建表达载体，其模式图如图所示(箭头为GFP突变基因的转录方向)。图中①为__________；②为________，其作用是___________________________________________________________________
____________________________________________________________________；
图中氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因，其作用是____________________________________________________________________。
(2)目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现大肠杆菌有的发绿色荧光，有的发黄色荧光，有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析，发绿色荧光的可能原因是___________________________________________________________________
___________________________________________________(答出1点即可)。
(3)新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含的GFP突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP基因的不同，将该GFP突变基因命名为YFP基因(黄色荧光蛋白基因)。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，实验思路是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
课时3　基因工程可使生物获得新的遗传特性(2)
概念1
自主建构
1．(1)扩增　蛋白质　复制起点　启动子　终止子　(2)限制酶　DNA连接酶　重组质粒
2．(1)Ti　T－DNA　染色体DNA　T－DNA　(2)受精卵　显微操作仪　受精卵　(3)低温　CaCl2　感受态
辨正误
(1)×　提示：真核基因要在细菌中持续高水平表达，质粒上需要加入的是细菌的启动子、终止子等。
(2)×　提示：将重组DNA分子导入动物细胞，常使用显微注射法，并以受精卵作为受体细胞。
(3)√
合作探究
(1)①提示：黏性末端1、2、3、4均为同一种限制酶切割形成的，因此黏性末端1与2可被DNA连接酶连接导致质粒自身环化，黏性末端3与4也可被DNA连接酶连接导致目的基因自身环化。
②提示：能。能。两种连接方式下形成的重组质粒见下图：
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(2)①提示：不会。因为黏性末端1与2不能互补，黏性末端3与4也不能互补。
②提示：1种。
INCLUDEPICTURE"W101A.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\7.13\\2025（春）生物学 选择性必修3 生物技术与工程 浙科版（浙桂）\\配套学生WORD文档\\答案精析\\W101A.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\7.13\\2025（春）生物学 选择性必修3 生物技术与工程 浙科版（浙桂）\\配套学生WORD文档\\答案精析\\W101A.tif" \* MERGEFORMATINET
③提示：可以防止质粒和目的基因的自身环化以及目的基因与质粒的反向连接。
典例应用
例1　C　[限制酶Sma Ⅰ的识别序列位于目的基因中，因此构建表达载体时不能用限制酶Sma Ⅰ，应用限制酶Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ，A正确；表达载体中的青霉素抗性基因在受体细胞中能稳定存在且遗传给下一代，B正确；表达载体中抗原基因的终止子位于青霉素抗性基因的上游，C错误；表达载体中目的基因的上游有启动子，是RNA聚合酶识别和结合的部位，D正确。]
例2　C　[受精卵的全能性高，动物体细胞的全能性低，所以培育转基因动物的受体细胞通常要用受精卵，C错误。]
概念2
自主建构
1．稳定地存在　遗传　氨苄青霉素抗性　LacZ　引物　待检DNA　DNA测序　单链　目的基因　未互补结合的探针　放射性或荧光
2．mRNA　mRNA　蛋白质　抗原　抗体　表达　性状
辨正误
(1)√
(2)×　提示：核酸分子杂交既能检测DNA，又能检测RNA。
(3)√　(4)√
合作探究
(1)提示：PCR技术和核酸分子杂交技术。
(2)提示：用核酸分子杂交技术检测目的基因是否转录出mRNA；用抗原－抗体杂交技术检测目的基因是否翻译出相应蛋白质。
(3)提示：进行抗虫接种实验。如果目的基因是耐盐基因，则要用一定浓度的盐水浇灌。
典例应用
例3　D　[人干扰素基因探针在多种细胞中出现杂交带，说明人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达，A正确；基因探针可用mRNA通过逆转录过程产生的cDNA来制作，然后用该探针进行核酸分子杂交技术检测，B正确；这些细胞之所以功能不同是由于基因的选择性表达，但DNA中含有完整的基因，所以对于其完整的DNA链，上述探针都能与其形成杂交带，C正确；胰岛素基因只在胰岛β细胞中进行表达，故胰岛α细胞中的mRNA不能与胰岛素基因探针形成杂交带，D错误。]
例4　B　[PCR过程中，可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段。3～9号是转基因植株，理论上应包含目的基因，结合2号野生型和10号蒸馏水组的结果，推测包含目的基因的片段大小应为250～500 bp，A正确；3号PCR结果包含250～500 bp片段，包含目的基因，但导入的目的基因不一定能成功表达，B错误；9号PCR结果不包含250～500 bp片段，所以不是所需的转基因植株，C正确；10号为蒸馏水组的电泳结果，可排除反应体系等对结果的干扰，D正确。]
感悟真题
1．C　[酶3切割后得到的是平末端，应该用T4 DNA连接酶连接，A不符合题意；质粒用酶3切割后得到平末端，目的基因用酶1切割后得到黏性末端，二者不能用DNA连接酶连接，B不符合题意；质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4 DNA连接酶连接后，还能保证目的基因在质粒上的连接方向，此重组表达载体的构建方案最合理且高效，C符合题意；若用酶2和酶4切割质粒和目的基因，会破坏质粒上的抗生素抗性基因，连接形成的基因表达载体缺少标记基因，无法进行后续的筛选，D不符合题意。]
2．模板　M1、M2　凝胶电泳　1
解析　数量少的DNA不会出现条带，所以只会出现1个条带即扩增后数量较多的DNA序列a或b。
3．(1)终止子　启动子　提供RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动GFP突变基因转录出mRNA　将含有表达载体的细胞筛选出来
(2)GFP基因虽然发生了突变，但由于存在密码子的简并现象(密码子的简并性)，突变基因所编码的氨基酸序列并未改变
(3)将YFP基因插入表达载体，再将构建成功的重组表达载体导入不能发黄色荧光的真核细胞中，观察黄色荧光是否出现
解析　(1)从图中可以知道，转录方向是顺时针，所以①为终止子，②为启动子，启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，控制转录的开始。而标记基因是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(2)基因突变，但是性状不改变的情况有多种可能，如因为非编码区改变，但是编码区不变导致mRNA不变，或者由于密码子的简并性导致的氨基酸序列不变等等。(3)用基因工程将目的基因导入真核细胞，检测是否发黄色荧光即可。如以酵母菌为受体菌，以YFP为目的基因，通过基因工程技术，观察导入基因表达载体后的受体酵母菌是否可以发黄色荧光。(共44张PPT)
第四章　基因工程
课时3　
基因工程可使生物获得新的遗传特性(2)
本课时的概念为“基因工程的基本操作程序主要包括获取目的基因、构建重组DNA分子、将重组DNA分子导入受体细胞和检测目的基因及其表达产物等”，该概念的建构还需要以下基本概念或证据的支持：
(1)基因工程基本程序的第二步是构建重组DNA分子；(2)基因工程基本程序的第三步是将重组DNA分子导入受体细胞；(3)基因工程基本程序的第四步是检测目的基因及其表达产物。
课时概念解析
目录 CONTENTS
1. 利用表达载体构建重组DNA分子、将目的基因导入受体细胞
2. 可在分子水平和个体性状水平检测目的基因及其表达产物
3.感悟真题
自主建构
合作探究
合作探究
课时概念图
自主建构
扩增
1.利用表达载体构建重组DNA分子
(1)表达载体
提醒：克隆载体是指用于大量扩增外源DNA的载体。
蛋白质
复制起点
启动子
终止子
(2)利用表达载体构建重组DNA分子的过程
限制酶
DNA连接酶
重组质粒
2.将目的基因导入受体细胞
(1)导入植物细胞
提醒：将目的基因重组DNA分子导入植物细胞还可以使用花粉管通道法和基因枪法。
Ti
T－DNA
染色体DNA
T－
DNA
(2)导入动物细胞
受精卵
显微操作仪
受精卵
(3)导入细菌细胞
低温
CaCl2
感受态
×
[辨正误]
(1)真核基因要在细菌中持续高水平表达，质粒上除了复制起点、标记基因和多个限制酶的识别序列外，还需要加入真核生物的启动子、终止子等。( )
提示：真核基因要在细菌中持续高水平表达，质粒上需要加入的是细菌的启动子、终止子等。
(2)将重组DNA分子导入动物细胞，常使用氯化钙溶液转化法，并以受精卵作为受体细胞。( )
提示：将重组DNA分子导入动物细胞，常使用显微注射法，并以受精卵作为受体细胞。
(3)Ti质粒上的T－DNA片段能整合到植物染色体DNA中。( )
×
√
(生命科学史情境)1973年，科恩(S.Cohen)和博耶(H.Boyer)等人将两种来源不同的DNA分子进行体外重组，然后借助一种“运载工具”将重组DNA分子导入大肠杆菌，并在大肠杆菌中成功表达。自此，一种定向改造生物遗传特性的新技术——基因工程诞生了。
下表中列出了几种构建重组DNA分子常用的限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请据图回答下列问题：
(1)用同一种限制酶分别切割质粒和外源DNA构建重组DNA的方法，称为“单酶切法”。如使用限制酶EcoRⅠ分别切割质粒和外源DNA，其结果如下：
请分析回答：
①黏性末端1与2能否被DNA连接酶连接导致质粒自身环化吗？黏性末端3与4能否被DNA连接酶连接导致目的基因自身环化吗？
提示：黏性末端1、2、3、4均为同一种限制酶切割形成的，因此黏性末端1与2可被DNA连接酶连接导致质粒自身环化，黏性末端3与4也可被DNA连接酶连接导致目的基因自身环化。
②黏性末端1与3、黏性末端2与4能否被DNA连接酶连接吗？黏性末端1与4、黏性末端2与3呢？如果能，请分别画出两种连接方式下形成的重组质粒。
提示：能。能。两种连接方式下形成的重组质粒见下图：
(2)用两种能产生不同黏性末端的限制酶分别同时切割质粒和外源DNA构建重组DNA的方法，称为“双酶切法”。如使用限制酶BamHⅠ和Hind Ⅲ分别同时切割质粒和外源DNA，结果如下：
请分析回答：
①双酶切下，质粒和目的基因还会自身环化吗？为什么？
提示：不会。因为黏性末端1与2不能互补，黏性末端3与4也不能互补。
②质粒与目的基因会形成几种重组质粒？请画出所形成的重组质粒。
提示：1种。
(3)通过上述分析，与“单酶切法”相比，“双酶切法”有何优点？
提示：可以防止质粒和目的基因的自身环化以及目的基因与质粒的反向连接。
●(科学实验和探究情境)下面为利用农杆菌转化法制备转基因植物的过程图，据图回答下列问题：
(1)重组Ti质粒的构建需要哪些酶的作用？
提示：限制酶、DNA连接酶。
(2)在用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，一定要将目的基因插入到Ti质粒的T－DNA上的原因是什么？
提示：原因是农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA可转移至被感染的细胞，并且整合到该细胞的染色体DNA中。
(3)将重组质粒导入农杆菌细胞时，应怎样处理农杆菌细胞？
提示：重组质粒导入农杆菌细胞时，要用氯化钙溶液处理农杆菌细胞，使其成为感受态细胞，利于重组质粒的导入。
1.限制酶选择的原则
2.将目的基因导入不同细胞的方法
【典例应用 】
C
例1 (2024·绍兴高二期末)如图是利用基因工程技术构建重组表达载体的过程示意图，其中Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ、Apa Ⅰ为四种限制酶。下列相关叙述错误的是(　　)
A.需要用限制酶Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ
来切割质粒
B.表达载体中的青霉素抗性基因
在受体细胞中能复制
C.表达载体中抗原基因的终止子
位于青霉素抗性基因的下游
D.表达载体中目的基因的上游有启动子
解析：限制酶Sma Ⅰ的识别序列位于目的基因中，因此构建表达载体时不能用限制酶Sma Ⅰ，应用限制酶Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ，A正确；
表达载体中的青霉素抗性基因在受体细胞中能稳定存在且遗传给下一代，B正确；
表达载体中抗原基因的终止子位于青霉素抗性基因的上游，C错误；
表达载体中目的基因的上游有启动子，是RNA聚合酶识别和结合的部位，D正确。
A.需要用限制酶Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ来切割质粒
B.表达载体中的青霉素抗性基因在受体细胞中能复制
C.表达载体中抗原基因的终止子位于青霉素抗性基因的下游
D.表达载体中目的基因的上游有启动子
C
例2 (2024·台州高二期末)下列关于导入不同受体细胞的方法相关叙述错误的是(　　)
A.Ca2＋能促进细菌摄取外源DNA，科学家常用CaCl2溶液制备感受态细胞
B.转入棉花细胞时，可用农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法
C.通常，通过显微注射法将目的基因导入体细胞以获得转基因绵羊
D.根癌农杆菌的Ti质粒上的T－DNA片段能整合到植物的染色体DNA中
解析：受精卵的全能性高，动物体细胞的全能性低，所以培育转基因动物的受体细胞通常要用受精卵，C错误。
稳定
地存在
1.DNA水平的检测
遗传
氨苄青霉素抗性
LacZ
引物
待检
DNA
DNA测序
单链
目的基因
未互
补结合
的探针
放射性或
荧光
2.RNA、蛋白质及个体性状水平的检测
mRNA
mRNA
蛋白质
抗原
抗体
表达
性状
√
[辨正误]
(1)PCR技术可更加精准地鉴定受体细胞是否转入目的基因。( )
(2)核酸分子杂交只能检测DNA，不能检测RNA。( )
提示：核酸分子杂交既能检测DNA，又能检测RNA。
(3)能探测到目的蛋白，说明目的基因在受体细胞内成功表达。( )
(4)个体水平是否表现出相应性状是判断转基因成功的直接证据。( )
×
√
√
(科学实验和探究情境)我国具有自主知识产权的抗虫棉核心技术是将苏云金芽孢杆菌的Bt杀虫蛋白基因转入棉花用于生产。
转Bt基因抗虫棉(左)和非转基因棉花(右)对比
请分析回答下列问题：
(1)用什么方法可以更加精准地鉴定受体细胞中是否转入了Bt杀虫蛋白基因？
提示：PCR技术和核酸分子杂交技术。
(2)用什么方法检测Bt杀虫蛋白基因是否转录和翻译？
提示：用核酸分子杂交技术检测目的基因是否转录出mRNA；用抗原－抗体杂交技术检测目的基因是否翻译出相应蛋白质。
(3)在个体水平上怎么检测抗虫棉是否抗虫？如果目的基因是耐盐基因呢？
提示：进行抗虫接种实验。如果目的基因是耐盐基因，则要用一定浓度的盐水浇灌。
D
例3 (2024·十校联盟高二期末)研究人员用三种基因探针，对某转基因奶牛的乳腺细胞、口腔上皮细胞、蹄部细胞中提取的mRNA进行分子杂交，结果如下表所示。下列叙述错误的是(　　)
【典例应用 】
探针 乳腺细胞 口腔上皮细胞 蹄部细胞
乳腺蛋白基因探针 出现杂交带 未现杂交带 未现杂交带
人干扰素基因探针 出现杂交带 出现杂交带 出现杂交带
胰岛素基因探针 未现杂交带 未现杂交带 未现杂交带
A.人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达
B.可用mRNA逆转录产生的cDNA制作相应基因的探针
C.用上述探针分别检测三种细胞的DNA，都会出现杂交带
D.胰岛α细胞中的mRNA能与胰岛素基因探针形成杂交带
解析：人干扰素基因探针在多种细胞中出现杂交带，说明人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达，A正确；
基因探针可用mRNA通过逆转录过程产生的cDNA来制作，然后用该探针进行核酸分子杂交技术检测，B正确；
这些细胞之所以功能不同是由于基因的选择性表达，但DNA中含有完整的基因，所以对于其完整的DNA链，上述探针都能与其形成杂交带，C正确；
胰岛素基因只在胰岛β细胞中进行表达，故胰岛α细胞中的mRNA不能与胰岛素基因探针形成杂交带，D错误。
B
例4 (2024·舟山高二期末)用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样(Marker)，2～10号为PCR产物；其中2号的模板为野生型植株DNA，3～9号模板为转基因植株的DNA，10号使用蒸馏水代替模板DNA。下列据此做出的分析，错误的是(　　)
A.PCR产物的分子大小在250至500 bp之间
B.3号样品植株导入的目的基因一定能成功
表达
C.9号样品对应植株不是所需的转基因植株
D.10号的电泳结果能确定反应体系等对实验结果没有干扰
解析：PCR过程中，可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段。3～9号是转基因植株，理论上应包含目的基因，结合2号野生型和10号蒸馏水组的结果，推测包含目的基因的片段大小应为250～500 bp，A正确；
3号PCR结果包含250～500 bp片段，包含目的基因，但导入的目的基因不一定能成功表达，B错误；
9号PCR结果不包含250～500 bp片段，所以不是所需的转基因植株，C正确；
10号为蒸馏水组的电泳结果，可排除反应体系等对结果的干扰，D正确。
A.PCR产物的分子大小在250至500 bp之间
B.3号样品植株导入的目的基因一定能成功表达
C.9号样品对应植株不是所需的转基因植株
D.10号的电泳结果能确定反应体系等对实验结果没有干扰
1.(2023·新课标卷，6)某同学拟用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA连接酶为工具，将目的基因(两端含相应限制酶的识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。
下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是(　　)
A.质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli DNA连接酶连接
B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接
C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接
D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA连接酶连接
C
解析：酶3切割后得到的是平末端，应该用T4 DNA连接酶连接，A不符合题意；
质粒用酶3切割后得到平末端，目的基因用酶1切割后得到黏性末端，二者不能用DNA连接酶连接，B不符合题意；
质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4 DNA连接酶连接后，还能保证目的基因在质粒上的连接方向，此重组表达载体的构建方案最合理且高效，C符合题意；
若用酶2和酶4切割质粒和目的基因，会破坏质粒上的抗生素抗性基因，连接形成的基因表达载体缺少标记基因，无法进行后续的筛选，D不符合题意。
2.(2023·浙江1月选考，24节选)甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应。某研究小组用甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交相关研究，基本过程包括获取原生质体、诱导原生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定，最终获得高产耐盐碱再生植株。回答下列问题：
(5)用PCR技术鉴定再生植株。已知甲植物细胞核具有特异性DNA序列a，乙植物细胞质具有特异性DNA序列b；M1、M2为序列a的特异性引物，N1、N2为序列b的特异性引物。完善实验思路：
Ⅰ.提取纯化再生植株的总DNA，作为PCR扩增的　　　　。
Ⅱ.将DNA提取物加入PCR反应体系，　　　　为特异性引物，扩增序列a；用同样的方法扩增序列b。
Ⅲ.得到的2个PCR扩增产物经　　　　　后，若每个PCR扩增产物在凝胶中均出现了预期的　　　　个条带，则可初步确定再生植株来自杂种细胞。
模板
M1、M2
凝胶电泳
1
解析：数量少的DNA不会出现条带，所以只会出现1个条带即扩增后数量较多的DNA序列a或b。
3.(2023·全国乙卷，38节选改编)GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料，利用基因工程技术获得了其他颜色荧光的蛋白，丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。
(1)构建目的基因表达载体。科研人员从构建的GFP突变基因文库中提取目的基因(均为突变基因)构建表达载体，其模式图如图所示(箭头为GFP突变基因的转录方向)。图中①为　　　　　；②为　　　　，其作用是____________________________________________________________________；
图中氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因，其作用是___________________________________________________________________。
终止子
启动子
提供RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动GFP突变基因转录出mRNA
将含有表达载体的细胞筛选出来
(2)目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现大肠杆菌有的发绿色荧光，有的发黄色荧光，有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析，发绿色荧光的可能原因是_______________________________
____________________________________________________________________________(答出1点即可)。
(3)新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含的GFP突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP基因的不同，将该GFP突变基因命名为YFP基因(黄色荧光蛋白基因)。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，实验思路是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
GFP基因虽然发生了突变，但由于
存在密码子的简并现象(密码子的简并性)，突变基因所编码的氨基酸序列并未
改变
将YFP基因插入表达载体，再将构建成功的重组表达载体导入不能发黄色荧光的真核细胞中，观察黄色荧光是否出现
解析：(1)从图中可以知道，转录方向是顺时针，所以①为终止子，②为启动子，启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，控制转录的开始。而标记基因是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
(2)基因突变，但是性状不改变的情况有多种可能，如因为非编码区改变，但是编码区不变导致mRNA不变，或者由于密码子的简并性导致的氨基酸序列不变等等。
(3)用基因工程将目的基因导入真核细胞，检测是否发黄色荧光即可。如以酵母菌为受体菌，以YFP为目的基因，通过基因工程技术，观察导入基因表达载体后的受体酵母菌是否可以发黄色荧光。课时精练14　基因工程可使生物获得新的遗传特性(1)
(时间：30分钟分值：50分)
选择题：第1～12题，每小题2分，共24分。
【基础对点】
题型1　基因的结构
1.mRNA上的起始密码子编码甲硫氨酸，与之相对应的DNA片段位于(　　)
基因编码区上游的非编码区中
基因编码区上游的外显子中
基因非编码区的启动子中
基因编码区末端的内含子中
2.下列对基因特点的叙述，正确的是(　　)
非编码区是外显子，编码区是内含子
非编码区中含有翻译过程中的起始密码子和终止密码子的对应碱基序列
不管是原核基因还是真核基因，能编码蛋白质的序列都位于编码区
非编码区对该基因转录不发挥作用
3.(2024·绍兴诊断)基因表达过程中外显子和内含子都能发生转录，模板链转录形成一条前体mRNA链，前体mRNA链中由内含子转录的片段被剪切后，再重新将其余片段拼接起来成为成熟的mRNA。下列叙述正确的是(　　)
mRNA可与多个核糖体结合同时合成多条肽链
原核生物基因编码区转录不需RNA聚合酶催化
前体mRNA链经蛋白酶剪切后成为成熟的mRNA
外显子中发生碱基对替换必然会导致性状的改变
题型2　基因文库
4.下列关于基因文库的说法，错误的是(　　)
基因文库包括基因组文库和cDNA文库
cDNA文库含有某生物的部分基因
cDNA文库中的基因不含内含子，含有启动子
同种生物的cDNA文库中基因数量较基因组文库少
5.(2024·舟山质检)建立基因文库是获取目的基因的方法之一，下列关于基因文库的说法，正确的是(　　)
构建基因文库需要将基因导入微生物细胞，形成克隆
基因文库的构建不需要限制酶和DNA连接酶
基因组文库含有该生物的大部分基因
基因组文库就是cDNA文库
题型3　PCR
6.(2024·绍兴高二期中)PCR实验的特异性主要取决于(　　)
DNA聚合酶的种类
反应体系中模板DNA的量
引物的碱基序列特异性
dNTP的浓度
7.下列有关体内DNA复制与PCR技术比较的叙述，错误的是(　　)
二者子链的延伸方向相同，均为5′端→3′端
二者均需要解旋酶破坏氢键来实现解旋
体内DNA复制需要能量，PCR反应也需要能量
二者遵循的碱基互补配对原则相同
8.(2024·杭嘉湖金联考)PCR引物的3′端为结合模板DNA的关键碱基，5′端无严格限制，可用于添加限制酶识别位点等序列。下列叙述正确的是(　　)
该图表示PCR循环中的变性环节
PCR第四次循环要消耗8对引物
耐高温的Taq DNA聚合酶催化相邻的两个游离dNTP之间形成磷酸二酯键
用图中引物扩增两个循环后即可获得两端添加限制酶识别位点的脱氧核苷酸链等长的产物
题型4　PCR扩增DNA片段及凝胶电泳实验
9.下列有关PCR技术的说法，错误的是(　　)
PCR扩增需要在一定的缓冲溶液中才能进行
PCR所用的解旋酶和DNA聚合酶都具有耐高温的特性
PCR过程一般要经历多次循环，每次循环可以分为变性、退火和延伸三步
若以某一DNA片段作为模板，5次循环后理论上反应物中应有32个这样的DNA片段
10.下列有关电泳的叙述，错误的是(　　)
电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程
待测样品中各种分子的形状、大小及带电性质的差异等会影响其在电泳中的迁移速度
进行电泳时，带电粒子会向着与其所带电荷相同的电极移动
常用的电泳方法是琼脂糖凝胶电泳
11.“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”，需在PCR反应中加入两种引物，两种引物及其与模板链的结合位置如图甲所示；图乙中①～⑤均为甲通过PCR技术扩增的DNA片段。理论上推测，最早在第________轮循环产物中开始同时出现①～⑤五种DNA片段(　　)
2 3 4 8
【综合提升】
12.荧光定量PCR技术可定量检测样本中DNA含量，其原理是：在PCR反应体系中加入引物的同时，加入与某条模板链互补的荧光探针，当TaqDNA聚合酶催化子链延伸至探针处会水解探针，使荧光监测系统接收到荧光信号，即每扩增一次，就有一个荧光分子生成(如图)。下列说法正确的是(　　)
该技术需要用到解旋酶和TaqDNA聚合酶
该技术需要用到一对引物，且引物之间的碱基序列不能互补
该技术中TaqDNA聚合酶只能从引物的5′端开始延伸DNA链
若循环次数相同，荧光值越低，证明新冠病毒感染程度越高
13.(13分)1985年，穆利斯等人发明了PCR技术。请回答有关问题：
(1)(4分)若要使用PCR扩增目的基因，则需要在反应体系中添加的物质有4种脱氧核苷三磷酸、引物、模板和________________________，其中引物的作用是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)(3分)PCR中每次循环的步骤依次是________________________________。PCR的产物常用琼脂糖凝胶电泳来鉴定，在凝胶中DNA分子的迁移速率与____________________________________________________等因素有关。
(3)(6分)利用PCR技术可以从苏云金芽孢杆菌DNA分子中扩增出Bt基因，原因是________________________，至少需要________轮循环才能得到只含有Bt基因的片段，经过5轮复制，需要引物________个，其中只含有Bt基因的片段占总DNA片段的比例为________。
14.(13分)如图是利用PCR技术和电泳技术进行的某一次亲子鉴定结果图谱，请根据图谱和所学知识回答下列问题：
(1)(2分)PCR技术能把某一DNA分子片段进行扩增。它是利用了DNA的热变性原理，通过控制________来控制DNA双链________与结合。
(2)(5分)利用PCR技术扩增DNA的过程中还需要________酶的作用，但它必须在相应的________的作用下才能完成对DNA的复制。假设有一段DNA序列为：
所用引物Ⅰ为5′－GTTA－OH，则引物Ⅱ为________________________。
(3)(2分)图①是含有21个氨基酸的多肽水解得到的氨基酸混合物电泳的结果，故可推知该多肽由________种氨基酸构成。
(4)(4分)图②为某小孩和其母亲，以及待测定的四位男性的DNA，分别由酶处理后，生成若干DNA片段，并进行扩增，然后进行电泳所得到的一组DNA指纹图谱，请分析F1～F4中，你认为________是该小孩真正生物学意义上的父亲。为什么？________________________________________________________________
___________________________________________________________________
课时精练14　基因工程可使生物获得新的遗传特性(1)
1．B　[mRNA是基因编码区转录形成的，真核细胞基因编码区由多个外显子和内含子相隔构成，转录初始形成的RNA需要将内含子转录的部分剪切掉，然后再将外显子转录的部分连接起来形成成熟的mRNA，因此与mRNA上的起始密码子相对应的DNA片段位于基因编码区上游的外显子中，B正确。]
2．C　[外显子和内含子都位于编码区，A错误；密码子对应的序列位于编码区，B错误；非编码区含有启动子、终止子等结构，对转录有调控作用，D错误。]
3．A　[mRNA可与多个核糖体结合同时合成多条相同的肽链，提高了翻译的效率，A正确；RNA聚合酶的作用是催化DNA转录形成RNA，原核生物基因编码区的转录需要RNA聚合酶催化，B错误；蛋白酶的作用是催化蛋白质水解，mRNA为核酸，不能被蛋白酶剪切，C错误；外显子中发生碱基对替换不一定会导致性状的改变，D错误。]
4．C　[由于基因转录过程中不转录启动子序列，内含子序列转录后在形成成熟的mRNA过程中被剪切掉，所以由mRNA逆转录形成的cDNA文库中的基因不含内含子和启动子，C错误。]
5．A　[构建基因文库需要限制酶和DNA连接酶，B错误；基因组文库含有该生物的全部基因，C错误；cDNA文库不同于基因组文库，基因组文库含有某种生物的全部基因，而cDNA文库通过mRNA逆转录建立，含有某种生物的部分基因，D错误。]
6．C　[引物决定了PCR过程中复制的特定DNA序列区间，即引物的碱基序列特异性决定了PCR实验的特异性。]
7．B　[DNA体内复制与利用PCR技术扩增DNA时，子链的延伸方向相同，均为5′端→3′端，A正确；PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，在高温条件下氢键断裂，B错误；DNA体内复制与利用PCR扩增DNA时都需要能量，但两者所需能量来源不同，C正确；DNA体内复制与利用PCR扩增DNA时，遵循的碱基互补配对原则相同，D正确。]
8．B　[图中引物与模板链碱基互补配对，表示PCR循环中的退火环节，A错误；PCR三次循环共消耗23－1＝7(对)引物，PCR四次循环共消耗24－1＝15(对)引物，第四次循环要消耗15－7＝8(对)引物，B正确；耐高温的Taq DNA聚合酶将脱氧核苷酸不断地连接到两个引物的3′端，C错误；通过题图分析可推知，第三轮循环产物中开始出现含限制酶识别位点的脱氧核苷酸链等长的DNA片段，D错误。]
9．B　[PCR过程中不需要解旋酶。]
10．C　[进行电泳时，带电粒子会向着与其所带电荷相反的电极移动，C错误。]
11．B　[通过图中信息可知，“X基因”第1次复制得到两个DNA分子：①和②各1个；“X基因”第2次复制得到4个DNA分子：①复制得①和③、②复制得②和④；“X基因”第3次复制得到8个DNA分子：①复制得①和③、③复制得③和⑤、②复制得②和④、④复制得④和⑤，故最早在第三轮开始同时出现①～⑤五种DNA片段，B正确。]
12．B　[PCR技术中模板DNA双链在高温下氢键断裂，不需要解旋酶，A错误；PCR技术用到的引物之间的碱基序列不能互补，以免影响引物与模板链的结合，B正确；TaqDNA聚合酶只能从引物的3′端开始延伸DNA链，C错误；循环次数相同时，荧光值越高证明感染的新冠病毒越多，感染程度越高，D错误。]
13．(1)(耐高温的)Taq DNA聚合酶　定位DNA合成起始点
(2)变性、退火和延伸　凝胶的浓度、DNA分子的大小、形状、所带电荷
(3)引物是根据Bt基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与Bt基因的DNA特异性结合)　3　62　11/16
解析　(3)根据Bt基因的一段已知序列设计合成的引物(或引物能与Bt基因的DNA特异性结合)，可利用PCR技术从苏云金芽孢杆菌DNA分子中扩增出Bt基因。至少需要3轮循环才能得到只含有Bt基因的片段，复制次数和目的基因个数的关系式是目的基因的个数＝2n－2n，经过5轮复制，由于有两条模板链，所以需要引物的个数为(2×25－2)＝62(个)引物。经过5轮复制后，目的基因的个数是(25－2×5)＝22(个)，DNA分子的总数是25＝32(个)，所以其中只含有Bt基因的片段占总DNA片段的比例为11/16。
14．(1)温度　解聚
(2)(耐高温的)Taq DNA聚合　引物　5′－CTAA－OH
(3)6
(4)F2　因为C的两条DNA电泳条带中有一条和其母亲的一致，另一条和F2的一致
解析　(1)PCR技术是在体外模拟体内DNA复制过程，利用DNA的热变性原理，替代原有的解旋酶的作用。(2)所用DNA聚合酶为耐高温的TaqDNA聚合酶，但是复制过程要提供现成的引物，引物序列和目的基因两端的碱基互补配对。(3)氨基酸混合物进行电泳时，因为相同的氨基酸相对分子质量和所带电荷数相同，所以在电泳时只出现1个条带，图①所示图谱出现6个条带，所以该多肽由6种氨基酸构成。(4)从遗传角度分析，儿子的核DNA一半来自父方，一半来自母方，仔细观察图②不难发现，F1～F4中F2是孩子真正生物学意义上的父亲，因为C的两条DNA电泳条带中有一条和其母亲的一致，另一条和F2的一致。(共30张PPT)
课时精练14
基因工程可使生物获得新的遗传特性(1)
(时间：30分钟　满分：50分)
B
题型1　基因的结构
1.mRNA上的起始密码子编码甲硫氨酸，与之相对应的DNA片段位于(　　)
A.基因编码区上游的非编码区中
B.基因编码区上游的外显子中
C.基因非编码区的启动子中
D.基因编码区末端的内含子中
解析：mRNA是基因编码区转录形成的，真核细胞基因编码区由多个外显子和内含子相隔构成，转录初始形成的RNA需要将内含子转录的部分剪切掉，然后再将外显子转录的部分连接起来形成成熟的mRNA，因此与mRNA上的起始密码子相对应的DNA片段位于基因编码区上游的外显子中，B正确。
2.下列对基因特点的叙述，正确的是(　　)
C
A.非编码区是外显子，编码区是内含子
B.非编码区中含有翻译过程中的起始密码子和终止密码子的对应碱基序列
C.不管是原核基因还是真核基因，能编码蛋白质的序列都位于编码区
D.非编码区对该基因转录不发挥作用
解析：外显子和内含子都位于编码区，A错误；
密码子对应的序列位于编码区，B错误；非编码区含有启动子、终止子等结构，对转录有调控作用，D错误。
3.(2024·绍兴诊断)基因表达过程中外显子和内含子都能发生转录，模板链转录形成一条前体mRNA链，前体mRNA链中由内含子转录的片段被剪切后，再重新将其余片段拼接起来成为成熟的mRNA。下列叙述正确的是(　　)
A.mRNA可与多个核糖体结合同时合成多条肽链
B.原核生物基因编码区转录不需RNA聚合酶催化
C.前体mRNA链经蛋白酶剪切后成为成熟的mRNA
D.外显子中发生碱基对替换必然会导致性状的改变
A
解析：mRNA可与多个核糖体结合同时合成多条相同的肽链，提高了翻译的效率，A正确；
RNA聚合酶的作用是催化DNA转录形成RNA，原核生物基因编码区的转录需要RNA聚合酶催化，B错误；
蛋白酶的作用是催化蛋白质水解，mRNA为核酸，不能被蛋白酶剪切，C错误；
外显子中发生碱基对替换不一定会导致性状的改变，D错误。
题型2　基因文库
4.下列关于基因文库的说法，错误的是(　　)
A.基因文库包括基因组文库和cDNA文库
B.cDNA文库含有某生物的部分基因
C.cDNA文库中的基因不含内含子，含有启动子
D.同种生物的cDNA文库中基因数量较基因组文库少
解析：由于基因转录过程中不转录启动子序列，内含子序列转录后在形成成熟的mRNA过程中被剪切掉，所以由mRNA逆转录形成的cDNA文库中的基因不含内含子和启动子，C错误。
C
5.(2024·舟山质检)建立基因文库是获取目的基因的方法之一，下列关于基因文库的说法，正确的是(　　)
A.构建基因文库需要将基因导入微生物细胞，形成克隆
B.基因文库的构建不需要限制酶和DNA连接酶
C.基因组文库含有该生物的大部分基因
D.基因组文库就是cDNA文库
A
解析：构建基因文库需要限制酶和DNA连接酶，B错误；
基因组文库含有该生物的全部基因，C错误；
cDNA文库不同于基因组文库，基因组文库含有某种生物的全部基因，而cDNA文库通过mRNA逆转录建立，含有某种生物的部分基因，D错误。
题型3　PCR
6.(2024·绍兴高二期中)PCR实验的特异性主要取决于(　　)
A.DNA聚合酶的种类 B.反应体系中模板DNA的量
C.引物的碱基序列特异性 D.dNTP的浓度
解析：引物决定了PCR过程中复制的特定DNA序列区间，即引物的碱基序列特异性决定了PCR实验的特异性。
C
7.下列有关体内DNA复制与PCR技术比较的叙述，错误的是(　　)
A.二者子链的延伸方向相同，均为5′端→3′端
B.二者均需要解旋酶破坏氢键来实现解旋
C.体内DNA复制需要能量，PCR反应也需要能量
D.二者遵循的碱基互补配对原则相同
B
解析：DNA体内复制与利用PCR技术扩增DNA时，子链的延伸方向相同，均为5′端→3′端，A正确；
PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，在高温条件下氢键断裂，B错误；
DNA体内复制与利用PCR扩增DNA时都需要能量，但两者所需能量来源不同，C正确；
DNA体内复制与利用PCR扩增DNA时，遵循的碱基互补配对原则相同，D正确。
8.(2024·杭嘉湖金联考)PCR引物的3′端为结合模板DNA的关键碱基，5′端无严格限制，可用于添加限制酶识别位点等序列。下列叙述正确的是(　　)
B
A.该图表示PCR循环中的变性环节
B.PCR第四次循环要消耗8对引物
C.耐高温的Taq DNA聚合酶催化相邻的两个游离dNTP之间形成磷酸二酯键
D.用图中引物扩增两个循环后即可获得两端添加限制酶识别位点的脱氧核苷酸链等长的产物
解析：图中引物与模板链碱基互补配对，表示PCR循环中的退火环节，A错误；
PCR三次循环共消耗23－1＝7(对)引物，PCR四次循环共消耗24－1＝15(对)引物，第四次循环要消耗15－7＝8(对)引物，B正确；
耐高温的Taq DNA聚合酶将脱氧核苷酸不断地连接到两个引物的3′端，C错误；
通过题图分析可推知，第三轮循环产物中开始出现含限制酶识别位点的脱氧核苷酸链等长的DNA片段，D错误。
A.该图表示PCR循环中的变性环节
B.PCR第四次循环要消耗8对引物
C.耐高温的Taq DNA聚合酶催化相邻的两个游离dNTP之间形成磷酸二酯键
D.用图中引物扩增两个循环后即可获得两端添加限制酶识别位点的脱氧核苷酸链等长的产物
题型4　PCR扩增DNA片段及凝胶电泳实验
9.下列有关PCR技术的说法，错误的是(　　)
A.PCR扩增需要在一定的缓冲溶液中才能进行
B.PCR所用的解旋酶和DNA聚合酶都具有耐高温的特性
C.PCR过程一般要经历多次循环，每次循环可以分为变性、退火和延伸三步
D.若以某一DNA片段作为模板，5次循环后理论上反应物中应有32个这样的DNA片段
解析：PCR过程中不需要解旋酶。
B
10.下列有关电泳的叙述，错误的是(　　)
A.电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程
B.待测样品中各种分子的形状、大小及带电性质的差异等会影响其在电泳中的迁移速度
C.进行电泳时，带电粒子会向着与其所带电荷相同的电极移动
D.常用的电泳方法是琼脂糖凝胶电泳
解析：进行电泳时，带电粒子会向着与其所带电荷相反的电极移动，C错误。
C
11.“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”，需在PCR反应中加入两种引物，两种引物及其与模板链的结合位置如图甲所示；图乙中①～⑤均为甲通过PCR技术扩增的DNA片段。理论上推测，最早在第________轮循环产物中开始同时出现①～⑤五种DNA片段(　　)
B
A.2 B.3
C.4 D.8
解析：通过图中信息可知，“X基因”第1次复制得到两个DNA分子：①和②各1个；“X基因”第2次复制得到4个DNA分子：①复制得①和③、②复制得②和④；“X基因”第3次复制得到8个DNA分子：①复制得①和③、③复制得 ③和⑤、②复制得②和④、④复制得④和⑤，故最早在第三轮开始同时出现①～⑤五种DNA片段，B正确。
A.2 B.3
C.4 D.8
12.荧光定量PCR技术可定量检测样本中DNA含量，其原理是：在PCR反应体系中加入引物的同时，加入与某条模板链互补的荧光探针，当TaqDNA聚合酶催化子链延伸至探针处会水解探针，使荧光监测系统接收到荧光信号，即每扩增一次，就有一个荧光分子生成(如图)。下列说法正确的是(　　)
B
A.该技术需要用到解旋酶和TaqDNA聚合酶
B.该技术需要用到一对引物，且引物之间的
碱基序列不能互补
C.该技术中TaqDNA聚合酶只能从引物的5′端
开始延伸DNA链
D.若循环次数相同，荧光值越低，证明新冠病毒感染程度越高
解析：PCR技术中模板DNA双链在高温下氢键断裂，不需要解旋酶，A错误；
PCR技术用到的引物之间的碱基序列不能互补，以免影响引物与模板链的结合，B正确；
TaqDNA聚合酶只能从引物的3′端开始延伸DNA链，C错误；
循环次数相同时，荧光值越高证明感染的新冠病毒越多，感染程度越高，D错误。
A.该技术需要用到解旋酶和TaqDNA聚合酶
B.该技术需要用到一对引物，且引物之间的碱基序列不能互补
C.该技术中TaqDNA聚合酶只能从引物的5′端开始延伸DNA链
D.若循环次数相同，荧光值越低，证明新冠病毒感染程度越高
13.1985年，穆利斯等人发明了PCR技术。请回答有关问题：
(1)若要使用PCR扩增目的基因，则需要在反应体系中添加的物质有4种脱氧核苷三磷酸、引物、模板和________________________，其中引物的作用是____________________________。
(2)PCR中每次循环的步骤依次是________________________。PCR的产物常用琼脂糖凝胶电泳来鉴定，在凝胶中DNA分子的迁移速率与__________________________________________________________________等因素有关。
(耐高温的)Taq DNA聚合酶
定位DNA合成起始点
变性、退火和延伸
凝胶的浓度、DNA分子的大小、形状、所带电荷
(3)利用PCR技术可以从苏云金芽孢杆菌DNA分子中扩增出Bt基因，原因是________________________________________________________________________________，至少需要________轮循环才能得到只含有Bt基因的片段，经过5轮复制，需要引物________个，其中只含有Bt基因的片段占总DNA片段的比例为________。
引物是根据Bt基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与Bt基因的DNA特
异性结合)
3
62
11/16
解析：(3)根据Bt基因的一段已知序列设计合成的引物(或引物能与Bt基因的DNA特异性结合)，可利用PCR技术从苏云金芽孢杆菌DNA分子中扩增出Bt基因。至少需要3轮循环才能得到只含有Bt基因的片段，复制次数和目的基因个数的关系式是目的基因的个数＝2n－2n，经过5轮复制，由于有两条模板链，所以需要引物的个数为(2×25－2)＝62(个)引物。经过5轮复制后，目的基因的个数是(25－2×5)＝22(个)，DNA分子的总数是25＝32(个)，所以其中只含有Bt基因的片段占总DNA片段的比例为11/16。
14.如图是利用PCR技术和电泳技术进行的某一次亲子鉴定结果图谱，请根据图谱和所学知识回答下列问题：
(1)PCR技术能把某一DNA分子片段进行扩增。它是利用了DNA的热变性原理，通过控制________来控制DNA双链________与结合。
温度
解聚
(2)利用PCR技术扩增DNA的过程中还需要________________________酶的作用，但它必须在相应的____________的作用下才能完成对DNA的复制。假设有一段DNA序列为：
所用引物Ⅰ为5′－GTTA－OH，则引物Ⅱ为　　　　　　　　　　　　。
(耐高温的)Taq DNA聚合
引物
5′－CTAA－OH
(3)图①是含有21个氨基酸的多肽水解得到的氨基酸混合物电泳的结果，故可推知该多肽由　　　　种氨基酸构成。
(4)图②为某小孩和其母亲，以及待测定的四位男性的DNA，分别由酶处理后，生成若干DNA片段，并进行扩增，然后进行电泳所得到的一组DNA指纹图谱，请分析F1～F4中，你认为　　　　是该小孩真正生物学意义上的父亲。为什么？___________________________________________________________________
6
F2
因为C的两条DNA电泳条带中有一条和其母亲的一致，另一条和F2的一致
解析：(1)PCR技术是在体外模拟体内DNA复制过程，利用DNA的热变性原理，替代原有的解旋酶的作用。
(2)所用DNA聚合酶为耐高温的TaqDNA聚合酶，但是复制过程要提供现成的引物，引物序列和目的基因两端的碱基互补配对。
(3)氨基酸混合物进行电泳时，因为相同的氨基酸相对分子质量和所带电荷数相同，所以在电泳时只出现1个条带，图①所示图谱出现6个条带，所以该多肽由6种氨基酸构成。
(4)从遗传角度分析，儿子的核DNA一半来自父方，一半来自母方，仔细观察图②不难发现，F1～F4中F2是孩子真正生物学意义上的父亲，因为C的两条DNA电泳条带中有一条和其母亲的一致，另一条和F2的一致。课时精练15　基因工程可使生物获得新的遗传特性(2)
(时间：30分钟分值：50分)
选择题：第1～10题，每小题3分，共30分。
【基础对点】
题型1　利用单酶切法和双酶切法构建重组DNA分子
1.下列关于重组DNA分子的说法错误的是(　　)
真核基因要在细菌中持续高水平地表达，质粒上需要加入细菌的启动子、终止子
重组DNA分子包含启动子、目的基因、终止子、标记基因等
启动子位于目的基因的首端，能够启动翻译
不同的目的基因所需的启动子不一定相同
2.在基因工程的操作过程中构建重组质粒不需要(　　)
①DNA连接酶　②同一种限制酶　③DNA聚合酶
④具有标记基因的质粒　⑤目的基因　⑥4种脱氧核苷三磷酸
③⑥ ②④
①⑤ ①②④
3.某目的基因两侧的DNA序列所含的限制酶酶切位点如图所示，下列可作该目的基因最佳载体的是(　　)
A B
C D
4.如图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoR Ⅰ和ApaⅠ为四种限制性内切核酸酶。下列说法正确的是(　　)
图示过程需要的工具只有限制酶和载体
限制酶识别的核苷酸序列和切割位点是特定的
图中的质粒是一种双链RNA分子
限制酶作用于双链DNA中的氢键，将其断开
题型2　将重组DNA分子导入受体细胞
5.受体细胞不同，将目的基因导入受体细胞的方法也不同。下列受体细胞与导入方法匹配错误的是(　　)
选项 受体细胞 导入方法
A 棉花细胞 花粉管通道法
B 大肠杆菌 农杆菌转化法
C 羊受精卵 显微注射法
D 大豆细胞 农杆菌转化法
A B
C D
6.在基因工程中，将目的基因导入不同的受体细胞使用的方法不同，下列叙述错误的是(　　)
将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法
将目的基因导入动物细胞常用的方法有显微注射法
将目的基因导入植物细胞常用的受体细胞是受精卵
将目的基因导入微生物细胞常用CaCl2溶液转化法
7.(2024·台州高二期中)基因工程受体细胞可以是细菌、动物或者植物细胞，因此将目的基因导入受体细胞的方法也有所差异。下列叙述错误的是(　　)
导入植物细胞常采用农杆菌转化法
基因枪法可将目的基因导入植物叶绿体等细胞器中
大肠杆菌作为受体细胞时，通常需要使用CaCl2溶液处理
显微注射可以将目的基因直接注射给动物体受精卵细胞
题型3　检测目的基因及其表达产物
8.(2024·东城区高二期末)DNA探针是利用放射性同位素等标记的特定DNA片段，用某人的胰岛素基因制成DNA探针，下列各项中，不能与之形成杂交分子的是(　　)
此人胰岛α细胞中的DNA
此人肝细胞中的DNA
此人胰岛β细胞中的mRNA
此人胰岛α细胞中的mRNA
9.下列是关于基因工程中检测目的基因及其表达产物的叙述，其中错误的是(　　)
目的基因的检测和鉴定可以从DNA、RNA、蛋白质和个体性状四个方面进行
通过检测DNA可确定目的基因在受体细胞内是否稳定存在
检测RNA、蛋白质以及个体水平上是否出现相应性状，可确定目的基因是否正确表达
如果能检测到目的基因转录出的mRNA，可说明目的基因在受体细胞内成功表达
10.(2024·衢州高二期末)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。下列相关叙述正确的是(　　)
①②的操作中使用了限制酶和DNA聚合酶
应用DNA探针技术，可检测④细胞中目的基因是否表达
一般情况下，⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异
③→④过程利用了膜的结构特性，光学显微镜下观察③细胞的Ti质粒是筛选标志之一
【综合提升】
11.(10分)如图几幅图与基因工程有关。图1为限制酶EcoR Ⅰ的识别序列，图2表示目的基因及限制酶切点，图3表示质粒。请回答下列问题：
(1)(2分)获得图1中目的基因的方法除PCR技术外，还有________________________。
(2)(3分)采用PCR扩增目的基因的原理是________________________，图2中A、B、C、D 4种单链DNA片段中，有________两种引物(DNA复制方向由5′→3′)。
(3)(5分)在构建重组DNA分子时，用PstⅠ、EcoRⅠ两种酶同时切割目的基因和质粒，是为了防止一种酶切割时产生的__________________________________，从图2切割下目的基因需要消耗 ______个水分子。不选用限制酶PstⅠ和HindⅢ同时对质粒和目的基因进行切割的原因是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
12.(10分)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp Ⅰ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性内切核酸酶切割的碱基序列和酶切位点分别为5′－C↓CGG－3′、5′－G↓GATCC－3′、5′－↓GATC－3′、5′－CCC↓GGG－3′。请回答下列问题：
(1)(2分)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，其产物长度为__________________________________________________________________。
(2)(2分)若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从隐性纯合子分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有________种不同DNA片段。为了提高实验成功率，需要通过____________技术扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝。
(3)(6分)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是________。在导入重组质粒后，为了筛选出含质粒的大肠杆菌，一般需要用添加________的培养基进行培养，想进一步筛选出含重组质粒的受体细胞，还需要接种到含________________的培养基中培养。
课时精练15　基因工程可使生物获得新的遗传特性(2)
1．C　[重组DNA分子包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等，其中启动子位于目的基因的首端，控制转录的开始，B正确，C错误；不同的目的基因具有不同的核苷酸序列，其启动子也不尽相同，D正确。]
2．A　[DNA连接酶将目的基因和载体连接起来，①正确；同一种限制酶切割目的基因与载体，形成相同的黏性末端，②正确；构建重组质粒不需要DNA聚合酶，③错误；具有标记基因的质粒作为载体，以便进行目的基因的检测，④正确；重组DNA分子中含有目的基因、启动子、终止子和标记基因等，⑤正确；合成目的基因时需要4种脱氧核苷三磷酸，而重组DNA分子的构建不需要，⑥错误。因此，在基因工程的操作过程中构建重组质粒不需要③⑥，故选A。]
3．A　[目的基因两侧与A项的质粒上都含有限制酶NheⅠ与SmaⅠ的识别序列，用限制酶NheⅠ与SmaⅠ同时切割，既能获得目的基因，又能防止目的基因和质粒的自身环化及目的基因与载体的反向连接，A符合题意；目的基因两侧及B项中的质粒上都含有限制酶AluⅠ的识别序列，用AluⅠ切割，能获得目的基因，但可能导致目的基因的自身环化和目的基因与载体的反向连接，B不符合题意；目的基因两侧与C项的质粒上都含有限制酶NheⅠ与AluⅠ的识别序列，用这两种酶同时切割，可能获得不含目的基因的DNA片段，C不符合题意；限制酶NheⅠ的识别序列只存在于目的基因的左侧，用NheⅠ切割不能获得目的基因，D不符合题意。]
4．B　[图示过程需要的工具有限制酶、DNA连接酶和载体，A错误；限制酶也具有专一性，故限制酶识别的核苷酸序列和切割位点是特定的，B正确；质粒是独立于细菌拟核DNA之外的较小的环状DNA分子，C错误；限制酶作用于双链DNA中脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，将其断开，D错误。]
5．B　[将目的基因导入细菌细胞，常采用CaCl2溶液转化法(感受态细胞转化法)，这种方法能使大肠杆菌细胞处于感受态，B错误。]
6．C　[将目的基因导入植物细胞常用的受体细胞是体细胞，将目的基因导入动物细胞常用的受体细胞是受精卵，C错误。]
7．D　[将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法，此外还有基因枪法和花粉管通道法等，A正确；基因枪法可将目的基因导入叶绿体等细胞器中，这样可以避免目的基因随着花粉进行传播，B正确；将目的基因导入微生物细胞，如大肠杆菌时，常用CaCl2溶液转化法，即需要使用CaCl2溶液处理大肠杆菌细胞，使之成为感受态细胞，C正确；显微注射可以将含目的基因的重组DNA片段(而不是目的基因)直接注射给动物体受精卵细胞，D错误。]
8．D　[胰岛α细胞中胰岛素基因不表达，因此该人胰岛α细胞中的mRNA中没有胰岛素基因对应的mRNA，无法与用胰岛素基因制成的DNA探针形成杂交分子，D符合题意。]
9．D　[如果能检测到目的基因转录出的mRNA，只能说明目的基因在受体细胞内成功转录，不能说明目的基因在受体细胞内成功表达，D错误。]
10．C　[①②的操作表示利用表达载体构建重组DNA分子，该过程中使用了限制酶和DNA连接酶，A错误；检测细胞中目的基因是否表达需要利用抗原－抗体杂交技术，B错误；光学显微镜下无法观察到质粒，该基因工程可以在个体水平上进行鉴定，即植株的抗虫接种实验，D错误。]
11．(1)从基因文库中获取、化学合成法合成
(2)DNA半保留复制　B、C
(3)目的基因、载体的自身环化以及二者之间的反向连接　4　会破坏两个标记基因
解析　(1)获得图1中目的基因的方法有PCR技术、从基因文库中获取、化学合成法合成。(2)采用PCR扩增目的基因的原理是DNA半保留复制，由图2可知，DNA复制只能从5′到3′，因此构建前利用PCR技术扩增目的基因时，A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取B和C作为引物。(3)在构建重组DNA分子时，用PstⅠ、EcoRⅠ两种酶同时切割目的基因和质粒，是为了防止一种酶切割时产生的目的基因、载体的自身环化以及二者之间的反向连接。限制性内切核酸酶破坏的是磷酸二酯键，图中目的基因切割需要破坏4个磷酸二酯键，因此需要消耗4个水分子。由图3可知，不选用限制酶PstⅠ和HindⅢ同时对质粒和目的基因进行切割的原因是会破坏两个标记基因。
12．(1)537 bp、790 bp、661 bp
(2)2　PCR
(3)BamHⅠ　抗生素B　抗生素A
解析　(1)SmaⅠ的识别序列和酶切位点是5′－CCC↓GGG－3′，可知其切割产生的末端是平末端，产物长度是534＋3＝537(bp)、796－3－3＝790(bp)、658＋3＝661(bp)。(2)基因D会被SmaⅠ切割形成三个片段(长度分别为537 bp、790 bp、661 bp)；若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，则基因D就突变为基因d，且基因d只有一个SmaⅠ的酶切位点，因而基因d会被SmaⅠ切割形成两个片段(长度分别为1327 bp、661 bp)。为了提高实验成功率，可以通过PCR技术大量扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝。(3)由图可知，目的基因D两侧都是限制酶BamH Ⅰ的识别序列，因此应选用限制酶BamH Ⅰ切割图1中含有目的基因D的外源DNA分子和图2中的质粒。用BamH Ⅰ切割质粒后会破坏抗生素A抗性基因，但不会破坏抗生素B抗性基因，因此一般需要用添加抗生素B的培养基进行培养；若想进一步筛选出含重组质粒的受体细胞，还需要接种到含抗生素A的培养基中培养筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。(共26张PPT)
课时精练15
基因工程可使生物获得新的遗传特性(2)
(时间：30分钟　满分：50分)
C
题型1　利用单酶切法和双酶切法构建重组DNA分子
1.下列关于重组DNA分子的说法错误的是(　　)
A.真核基因要在细菌中持续高水平地表达，质粒上需要加入细菌的启动子、终止子
B.重组DNA分子包含启动子、目的基因、终止子、标记基因等
C.启动子位于目的基因的首端，能够启动翻译
D.不同的目的基因所需的启动子不一定相同
解析：重组DNA分子包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等，其中启动子位于目的基因的首端，控制转录的开始，B正确，C错误；
不同的目的基因具有不同的核苷酸序列，其启动子也不尽相同，D正确。
2.在基因工程的操作过程中构建重组质粒不需要(　　)
①DNA连接酶　②同一种限制酶　③DNA聚合酶　④具有标记基因的质粒　⑤目的基因　⑥4种脱氧核苷三磷酸
A.③⑥ B.②④
C.①⑤ D.①②④
A
解析：DNA连接酶将目的基因和载体连接起来，①正确；同一种限制酶切割目的基因与载体，形成相同的黏性末端，②正确；构建重组质粒不需要DNA聚合酶，③错误；具有标记基因的质粒作为载体，以便进行目的基因的检测，④正确；重组DNA分子中含有目的基因、启动子、终止子和标记基因等，⑤正确；合成目的基因时需要4种脱氧核苷三磷酸，而重组DNA分子的构建不需要，⑥错误。因此，在基因工程的操作过程中构建重组质粒不需要③⑥，故选A。
3.某目的基因两侧的DNA序列所含的限制酶酶切位点如图所示，下列可作该目的基因最佳载体的是(　　)
A
解析：目的基因两侧与A项的质粒上都含有限制酶NheⅠ与SmaⅠ的识别序列，用限制酶NheⅠ与SmaⅠ同时切割，既能获得目的基因，又能防止目的基因和质粒的自身环化及目的基因与载体的反向连接，A符合题意；
目的基因两侧及B项中的质粒上都含有限制酶AluⅠ的识别序列，用AluⅠ切割，能获得目的基因，但可能导致目的基因的自身环化和目的基因与载体的反向连接，B不符合题意；
目的基因两侧与C项的质粒上都含有限制酶NheⅠ与AluⅠ的识别序列，用这两种酶同时切割，可能获得不含目的基因的DNA片段，C不符合题意；
限制酶NheⅠ的识别序列只存在于目的基因的左侧，用NheⅠ切割不能获得目的基因，D不符合题意。
4.如图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoR Ⅰ和ApaⅠ为四种限制性内切核酸酶。下列说法正确的是(　　)
B
A.图示过程需要的工具只有限制酶和载体
B.限制酶识别的核苷酸序列和切割位点是特定的
C.图中的质粒是一种双链RNA分子
D.限制酶作用于双链DNA中的氢键，将其断开
解析：图示过程需要的工具有限制酶、DNA连接酶和载体，A错误；
限制酶也具有专一性，故限制酶识别的核苷酸序列和切割位点是特定的，B正确；
质粒是独立于细菌拟核DNA之外的较小的环状DNA分子，C错误；
限制酶作用于双链DNA中脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，将其断开，D错误。
A.图示过程需要的工具只有限制酶和载体
B.限制酶识别的核苷酸序列和切割位点是特定的
C.图中的质粒是一种双链RNA分子
D.限制酶作用于双链DNA中的氢键，将其断开
题型2　将重组DNA分子导入受体细胞
5.受体细胞不同，将目的基因导入受体细胞的方法也不同。下列受体细胞与导入方法匹配错误的是(　　)
B
选项 受体细胞 导入方法
A 棉花细胞 花粉管通道法
B 大肠杆菌 农杆菌转化法
C 羊受精卵 显微注射法
D 大豆细胞 农杆菌转化法
解析：将目的基因导入细菌细胞，常采用CaCl2溶液转化法(感受态细胞转化法)，这种方法能使大肠杆菌细胞处于感受态，B错误。
6.在基因工程中，将目的基因导入不同的受体细胞使用的方法不同，下列叙述错误的是(　　)
A.将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法
B.将目的基因导入动物细胞常用的方法有显微注射法
C.将目的基因导入植物细胞常用的受体细胞是受精卵
D.将目的基因导入微生物细胞常用CaCl2溶液转化法
解析：将目的基因导入植物细胞常用的受体细胞是体细胞，将目的基因导入动物细胞常用的受体细胞是受精卵，C错误。
C
7.(2024·台州高二期中)基因工程受体细胞可以是细菌、动物或者植物细胞，因此将目的基因导入受体细胞的方法也有所差异。下列叙述错误的是(　　)
A.导入植物细胞常采用农杆菌转化法
B.基因枪法可将目的基因导入植物叶绿体等细胞器中
C.大肠杆菌作为受体细胞时，通常需要使用CaCl2溶液处理
D.显微注射可以将目的基因直接注射给动物体受精卵细胞
D
解析：将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法，此外还有基因枪法和花粉管通道法等，A正确；
基因枪法可将目的基因导入叶绿体等细胞器中，这样可以避免目的基因随着花粉进行传播，B正确；
将目的基因导入微生物细胞，如大肠杆菌时，常用CaCl2溶液转化法，即需要使用CaCl2溶液处理大肠杆菌细胞，使之成为感受态细胞，C正确；
显微注射可以将含目的基因的重组DNA片段(而不是目的基因)直接注射给动物体受精卵细胞，D错误。
题型3　检测目的基因及其表达产物
8.(2024·东城区高二期末)DNA探针是利用放射性同位素等标记的特定DNA片段，用某人的胰岛素基因制成DNA探针，下列各项中，不能与之形成杂交分子的是(　　)
A.此人胰岛α细胞中的DNA B.此人肝细胞中的DNA
C.此人胰岛β细胞中的mRNA D.此人胰岛α细胞中的mRNA
D
解析：胰岛α细胞中胰岛素基因不表达，因此该人胰岛α细胞中的mRNA中没有胰岛素基因对应的mRNA，无法与用胰岛素基因制成的DNA探针形成杂交分子，D符合题意。
9.下列是关于基因工程中检测目的基因及其表达产物的叙述，其中错误的是(　　)
A.目的基因的检测和鉴定可以从DNA、RNA、蛋白质和个体性状四个方面进行
B.通过检测DNA可确定目的基因在受体细胞内是否稳定存在
C.检测RNA、蛋白质以及个体水平上是否出现相应性状，可确定目的基因是否正确表达
D.如果能检测到目的基因转录出的mRNA，可说明目的基因在受体细胞内成功表达
解析：如果能检测到目的基因转录出的mRNA，只能说明目的基因在受体细胞内成功转录，不能说明目的基因在受体细胞内成功表达，D错误。
D
10.(2024·衢州高二期末)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。下列相关叙述正确的是(　　)
C
A.①②的操作中使用了限制酶和
DNA聚合酶
B.应用DNA探针技术，可检测④
细胞中目的基因是否表达
C.一般情况下，⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异
D.③→④过程利用了膜的结构特性，光学显微镜下观察③细胞的Ti质粒是筛选标志之一
解析：①②的操作表示利用表达载体构建重组DNA分子，该过程中使用了限制酶和DNA连接酶，A错误；
检测细胞中目的基因是否表达需要利用抗原－抗体杂交技术，B错误；
光学显微镜下无法观察到质粒，该基因工程可以在个体水平上进行鉴定，即植株的抗虫接种实验，D错误。
A.①②的操作中使用了限制酶和DNA聚合酶
B.应用DNA探针技术，可检测④细胞中目的基因是否表达
C.一般情况下，⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异
D.③→④过程利用了膜的结构特性，光学显微镜下观察③细胞的Ti质粒是筛选标志之一
11.如图几幅图与基因工程有关。图1为限制酶EcoR Ⅰ的识别序列，图2表示目的基因及限制酶切点，图3表示质粒。请回答下列问题：
(1)获得图1中目的基因的方法除PCR技术外，还有__________________________
　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)采用PCR扩增目的基因的原理是　　　　　　　　　　　　，图2中A、B、C、D 4种单链DNA片段中，有　　　　两种引物(DNA复制方向由5′→3′)。
从基因文库中获取、化学
合成法合成
DNA半保留复制
B、C
(3)在构建重组DNA分子时，用PstⅠ、EcoRⅠ两种酶同时切割目的基因和质粒，是为了防止一种酶切割时产生的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，从图2切割下目的基因需要消耗 　　　　个水分子。不选用限制酶PstⅠ和HindⅢ同时对质粒和目的基因进行切割的原因是_____________________________。
目的基因、载体的自身环化以及二者之间的反向连接
4
会破坏两个标记基因
解析：(1)获得图1中目的基因的方法有PCR技术、从基因文库中获取、化学合成法合成。
(2)采用PCR扩增目的基因的原理是DNA半保留复制，由图2可知，DNA复制只能从5′到3′，因此构建前利用PCR技术扩增目的基因时，A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取B和C作为引物。
(3)在构建重组DNA分子时，用PstⅠ、EcoRⅠ两种酶同时切割目的基因和质粒，是为了防止一种酶切割时产生的目的基因、载体的自身环化以及二者之间的反向连接。限制性内切核酸酶破坏的是磷酸二酯键，图中目的基因切割需要破坏4个磷酸二酯键，因此需要消耗4个水分子。由图3可知，不选用限制酶PstⅠ和HindⅢ同时对质粒和目的基因进行切割的原因是会破坏两个标记基因。
12.图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp Ⅰ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性内切核酸酶切割的碱基序列和酶切位点分别为5′－C↓CGG－3′、5′－G↓GATCC－3′、5′－↓GATC－3′、5′－CCC↓GGG－3′。请回答下列问题：
(1)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，其产物长度为____________________________。
(2)若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从隐性纯合子分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有　　　　种不同DNA片段。为了提高实验成功率，需要通过
　　　　　　技术扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝。
537 bp、790 bp、661 bp
2
PCR
(3)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是　　　　。在导入重组质粒后，为了筛选出含质粒的大肠杆菌，一般需要用添加
　　　　　　的培养基进行培养，想进一步筛选出含重组质粒的受体细胞，还需要接种到含
　　　　　的培养基中培养。
BamHⅠ
抗生素B
抗生素A
解析：(1)SmaⅠ的识别序列和酶切位点是5′－CCC↓GGG－3′，可知其切割产生的末端是平末端，产物长度是534＋3＝537(bp)、796－3－3＝790(bp)、658＋3＝661(bp)。
(2)基因D会被SmaⅠ切割形成三个片段(长度分别为537 bp、790 bp、661 bp)；若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，则基因D就突变为基因d，且基因d只有一个SmaⅠ的酶切位点，因而基因d会被SmaⅠ切割形成两个片段(长度分别为1327 bp、661 bp)。为了提高实验成功率，可以通过PCR技术大量扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝。
(3)由图可知，目的基因D两侧都是限制酶BamH Ⅰ的识别序列，因此应选用限制酶BamH Ⅰ切割图1中含有目的基因D的外源DNA分子和图2中的质粒。用BamH Ⅰ切割质粒后会破坏抗生素A抗性基因，但不会破坏抗生素B抗性基因，因此一般需要用添加抗生素B的培养基进行培养；若想进一步筛选出含重组质粒的受体细胞，还需要接种到含抗生素A的培养基中培养筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。

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