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选修3
专题1 基因工程
【单元知识网络】
基因转移载体的发现
工具酶的发现
DNA合成和测序技术的发现21世纪教育网
工程技术 DNA体外重组的实现
重组DNA表达实验的成功
第一例转基因动物的问世
PCR技术的发明
来源：主要从原核生物中分离
功能：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，
限制性内切酶 并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷
（分子手术刀） 酸二酯键断开。
切割后的DNA末端： 黏性末端
平末端
功能：将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子
DNA连接酶 T4 DNA连接酶：既能“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，
（分子缝合针） 种类 也能“缝合”双链DNA的平末端
E·coli DNA连接酶：只能将双链片段互补的黏性末端连接
能在宿主细胞中保存下来并大量复制
条件： 有一个至多个限制酶切割点，
基因进入受体细胞的载体 有特殊的遗传标记基因，便于筛选。
（分子运输车） 质粒（常用）
种类： λ噬菌体的衍生物
动植物病毒
　　 　　基因文库
　　　　从基因文库中获取 基因组文库
目的基因的获取方法 　 　 部分基因文库
　　　　　　　　　　　　人工合成
PCR：是一项在生物体外复制特定
　　　　　　DNA片段的核酸合成技术。
利用PCR技术扩增目的基因 目的：获取大量的目的基因
原理：DNA复制
过程
目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传给下一代，[来源:21世纪教育网]
基因表达载体的构建 并使目的基因能够表达和发挥作用。
（基因工程的核心） 目的基因：
基因表达载体的组成： 启动子：
终止子：
标记基因：
转化：目的基因进入受体细胞内并在受体细胞内维持稳定
和表达的过程21世纪教育网
农杆菌转化法
导入植物细胞的方法： 基因枪法
将目的基因导入受体细胞 方法： 花粉通道法
导入动物细胞的方法： 显微注射技术
导入微生物的方法：
检测转基因生物的染色体上是否插入了目的基因
检测： 方法：分子杂交技术（DNA探针+转基因生物DNA）
目的基因的检测和鉴定 检测目的基因是否转录
方法：分子杂交技术（DNA探针+转基因生物mRNA）
检测目的基因是否翻译成蛋白质
抗原—抗体杂交
鉴定：对生物进行个体水平的鉴定
抗虫转基因植物
抗病转基因植物
转基因植物 抗虫逆转基因植物
改良植物品质
提高动物生长速度
改善畜产品的品质[来源:21世纪教育网
转基因动物 用转基因动物生产药物
用转基因动物作器官移植的供体21世纪教育网
基因工程药物
基因治疗
【单元强化训练】
1. 下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是 C
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
2. 下列各类酶催化的生理过程中会出现碱基互补配对的有 C
①限制性核酸内切酶的催化过程中 ②RNA聚合酶催化的过程中
③DNA聚合酶催化的过程中 ④逆转录酶催化的过程中
A．一项 B．二项 C．三项 D．四项21世纪教育网
3. （2010·江苏省盐城市高三第二次凋考）细胞通过DNA损伤修复可使DNA在复制过程中受到损伤的结构大部分得以恢复。下图为其中的一种方式——切除修复过程示意图。下列有关叙述不正确的是 A
A．图示过程的完成需要限制酶、解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等的共同作用
B．图中二聚体的形成可能受物理、化学等因素的作用所致
C．图示过程涉及到碱基互补配对原则
D．DNA损伤修复降低了突变率，保持了DNA分子的相对稳定性
4. （2010·江苏省南通、扬州、泰州三市高三二模）某DNA分子中含有某限制酶的一个识别序列，用该限制酶切割该DNA分子，可能形成的两个DNA片段是 CD
5. 在基因工程中，作为基因运输工具的运载体，必须具备的条件有 ABD
A．能够在宿主细胞中复制，并稳定地保存
B．具有多个限制酶切点
C．必须是细菌的质粒或噬菌体
D．具有某些标记基因
6. 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。质粒上有标记基因如图所示，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 A
A．①是c；②是b；③是a B．①是a和b；②是a；③是b
C．①是a和b；②是b；③是a D．①是c；②是a；③是b
7. 从基因文库中获取目的基因的根据是 D
A．基因的核苷酸序列 B．基因的功能
C．基因的转录产物mRNA D．以上都是
8. 在基因工程中，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－G GATCC－，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是－ GATC－。根据图示判断下列操作正确的是 C
A.目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割
B.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割
C.质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割
D.质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割
9. 在基因表达载体的构建中，下列说法不正确的是 B
①一个表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子
②有了启动子才能驱动基因转录出m RNA
③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止
④所有基因表达载体的构建是完全相同的
A．②③ B．①④ C．①② D．③④
10. 将目的基因导入微生物细胞的最常用方法是 A
A．感受态细胞法 B．显微注射法 C．基因枪法 D．农杆菌转化法
11. 水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中天门冬氨酸、甘氨酸和丝氨酸构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记在转基因技术中，这种蛋白质的作用是 C
A．促使目的基因导入宿主细胞中 B．促进目的基因在宿主细胞中复制
C．检测目的基因是否导入成功 D．检测目的的基因是否成功表达
12. 用于判断目的基因是否转移成功的方法中，不属于分子检测的是 A
A．通过害虫吃棉叶看其是否死亡
B．目的基因片段与DNA探针能否形成杂交带
C．目的基因转录形成的mRNA与DNA探针能否形成杂交带
D．目的基因表达产物蛋白质能否与抗体形成杂交带
13. 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（ D ）
A．抗虫基因在棉花细胞中的表达经过转录和翻译两个过程
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
14. 基因工程的“四步曲”中未发生碱基互补配对的是 C
A．目的基因的检测 B．将人的胰岛素基因与大肠杆菌质粒结合，形成重组质粒
C．将重组质粒导入受体细胞 D．抗病毒基因的表达
15. 基因工程的操作步骤：21世纪教育网
①基因表达载体的构建；②将目的基因导人受体细胞；
③目的基因的检测和鉴定；④获取目的基因。
正确的操作顺序是 C
A．③②④① B．③④①② C．④①②③ D．④③①②
16. 下列与基因工程的基本工具相关的叙述中，正确的是（ A ）
A．DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶、DNA连接酶都可以催化形成磷酸二酯键，而限制性核酸内切酶可以催化磷酸二酯键的断裂
B．不同的限制酶切割DNA产生的黏性末端肯定不同
C．E·coliDNA连接酶既可以“缝合”黏性末端，也可以“缝合”平末端
D．质粒作为运载体的条件之一是必需含有抗药性基因
17. 蛋白质工程中，需要直接进行操作的对象是
A.氨基酸结构 B.蛋白质的空间结构 C.肽链结构 D.基因结构
18. 上海医学遗传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，标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一大步。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、所谓“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、人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中是纯
合的，在其他细胞中则是杂合的
D、转基因牛的肌肉细胞中有人白蛋白基因，但不能表达
19. “工程菌”是指( )
A、用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系
B、用遗传工程的方法把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到新细胞株系
C、用基因工程的方法使外源基因得到高效表达的菌类的细胞株系21世纪教育网
D、从自然界中选取的能迅速增殖的菌类
20. 下列生理过程或生物技术中发生碱基互补配对的是 B
①种子的萌发 ②病毒的增殖过程21世纪教育网
③细菌的分裂过程 ④目的基因与运载体的结合
⑤分泌蛋白的加工和运输
A．①②③④⑤ B．①②③④ C．②④⑤ D．②③④⑤
21. 有关基因工程的叙述正确的是 D
A．限制性核酸内切酶只在获得目的基因时才用
B．基因表达载体的形成在细胞内完成
C．天然质粒都可直接作载体
D．蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料
22. 下列关于基因工程的说法正确的是 B
①基因工程的设计和施工是在分子水平上进行的
②目前基因工程中所有的目的基因都是从供体细胞直接分离得到的
③基因工程能使科学家打破物种界限，定向地改造生物性状
④只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功地进行表达
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
23. 下列关于基因工程技术及应用叙述正确的是 C
A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶，连接酶和运载体
B．基因治疗主要是针对有缺陷的细胞进行修复
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．只要目的基因进入受体细胞就能成功表达
24. 下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的是（ C ）
A．基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质
B．蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成
C．当得到可以在-70℃保存半年的干扰素后，在相关酶、原料氨基酸和适宜的温度、PH条件下，干扰素可以大量自我合成
D．基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的
25. 下列说法正确的是（　　）
A、基因治疗主要是对缺陷的细胞进行修复
B、基因工程的产品是获得大量的目的基因
C、用苯丙氨酸羟化酶基因探针可以检测出镰刀型细胞贫血症
D、用DNA探针检测饮水中病毒的含量，可精确到10个病毒每吨水
26. （2010·上海市长宁区高三二模）大肠杆菌是生物学及医学实验研究中最有代表性的模式生物之一。
（1）大肠杆菌与饮水安全。
国家规定，每升饮用水中大肠菌数不得超过3个。有人测定某饮用水中的大肠杆菌（群）数：先将1升饮用水水样浓缩至10毫升，然后各取浓缩水样的2毫升，涂布到5个培养皿中进行培养，培养后计数的菌落数分别是9、12、5、8、6。请回答下列问题：
1）根据上述结果计算，被检水样大肠菌群数为________，水样________ （能、不能）达标。2）检测过程中需要培养大肠菌菌群，培养基配方如下：
2）从培养基配方可以确定大肠杆菌的营养类型是 ；从培养基功能可以确定其类型是 培养基，理由是 。
3）培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固体培养基应采用的检测方法是_______________________________________________________。
（2）大肠杆菌与基因工程。
大肠杆菌pUC118质粒的某限制酶唯一酶切序列，位于该质粒的lacZ基因中。lacZ基因中如果没有插入外源基因，lacZ基因便可表达出-半乳糖苷酶。当培养基中含有IPTG和X-gal时，X-gal便会被-半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落；如果lacZ基因中插入了外源基因，带有pUC118质粒的大肠杆菌便不能表达-半乳糖苷酶，培养基中的X-gal不会被水解成蓝色，大肠杆菌将形成白色菌落。pUC118还携带了氨苄青霉素抗性基因。下图是利用lacZ基因筛选重组质粒示意图。据图回答问题：
1）质粒结构特点是 。
2）作为受体大肠杆菌应不含氨苄青霉素抗性基因，原因是 。
3）试管Ⅱ中用氯化钙溶液处理（增加其细胞壁的通透性）过的受体大肠杆菌，并在培养基中加入 。
4）将上述处理后的大肠杆菌置于图中培养基上培养，以检测受体大肠杆菌是否导入重组质粒，请预测菌落的颜色，并分析结果：
① 。
② 。
（3）选择大肠杆菌作为研究材料，主要原因是：它体积小、结构简单、 、
等。
答案：（13分）（1）1）30、不能
2）异养型 选择 大肠杆菌菌落能被伊红美蓝染色成为金属光泽的紫黑色
3）将未接种的培养基在适宜的温度下放置一段时间，观察培养基上是否有菌落产生
（2）1）双链闭环DNA分子
2）便于筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌 3）IPTG、X-gal、氨苄青霉素
4）①如果长出蓝色菌落，说明运载体pUC118质粒已转入受体菌，但目的基因没有
接入运载体（或说明重组质粒没导入受体大肠杆菌）
②如果长出白色菌落，说明重组质粒已导入受体大肠杆菌
（3）易培养、生活周期短、变异类型容易选择等
27. 目前基因工程所用的质粒载体主要是以天然细菌质粒的各种元件为基础重新组建的人工质粒，pBR322质粒是较早构建的质粒载体，其主要结构如图一所示。
(1)构建人工质粒时要有抗性基因，以便于 。
(2)pBR32Z分子中有单个EcoRI限制酶作用位点，EcoRI只能识别序列一GAATTC一，并只能在G与A之间切割。若在某目的基因的两侧各有1个EcoRI的切点，请画出目的基因两侧被限制酶EcoRI切割后所形21世纪教育网
成的黏性末端。 。
(3)pBR322分子中另有单个的BamHI限制酶作用位点，现将经BamHI处理后的质粒与用另一种限制酶BgIⅡ处理得到的目的基因，通过DNA连接酶作用恢复 键，成功的获得了重组质粒。说明 。
(4)为了检测上述重组质粒是否导入原本无ampR和tetR的大肠杆菌，将大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养，得到如图二的菌落。再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养基上培养，得到如图三的结果(空圈表示与图二对照无菌落的位置)。与图三空圈相对应的图二中的菌落表现型是 ，图三结果显示，多数大肠杆菌导入的是 。
答案：（1） 筛选(鉴别目的基因是否导入受体细胞) （2分）
（2）（3分）
（3） 磷酸二酯 （2分） 两种限制酶(BamHⅠ和Bg1Ⅱ)切割得到的黏性末端相同(3分)
（4）能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素 （3分） pBR322质粒（原质粒、自连质粒）（2分）
28. （2010·广东省茂名市高三二模）某些植物根能分泌一些化学物质用于抑制别种植物在其周围生长，这称为他感作用。最近，科学家试图往大麦等农作物转入控制合成这些化学物质的基因。请回答：
（1）获取目的基因，需要用到的工具酶是 ，对获取的目的基因，可以通过
技术扩增，将目的基因导入大麦，一般不用农杆菌转化法而用或基因枪法。
（2）为了验证转基因大麦对邻近杂草生长具有他感作用。请在给出的实验步骤的基础上继续完成实验、预期实验现象。
方法步骤：
①选取A、B、C三个栽种盒，在栽种土壤表面画5×5m的小方格，每小方格中心放一粒大麦或杂草种子。三个栽种盒的播种方式依次为：A： ；B：只种大麦种子；C： 。
②洒上少许细泥土覆盖种子并浇水，把三个实验栽种盒放在 的环境中培养2~4周。
③每天观察记录，统计盒内植株的 ，比较三个栽种盒的植物生长差异。预期的实验现象： 。
答案：（每空2分，共16分）
（1）限制性核酸内切酶（限制酶） PCR 花粉管通道法
（2）①A：大麦种子和杂草种子同行种植 C：只种杂草种子（顺序可变）
②相同且适宜 ③平均株高
预期的实验现象：A盒中的杂草生长情况明显比C盒中的差（A盒中的大麦生长情况和B盒相同，这句不写也给分）（注意与播种方式相对应）
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