（浙江选考）2019版高考生物一轮总复习 第十单元 现代生物科技专题 第33讲 基因工程学案

第33讲基因工程考试标准加试考试标准加试1.工具酶的发现和基因工程的诞生a3.基因工程的应用a2.基因工程的原理和技术b4.活动：提出生活中的疑难问题，设计用基因工程技术解决的方案c考点一基因工程的含义及操作工具1基因工程的含义(1)概念：把一种生物的遗传物质(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)移到另一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。(2)核心：构建重组DNA分子。(3)理论基础：DNA是生物遗传物质的发现，DNA双螺旋结构的确立以及遗传信息传递方式的认定。2基因工程的基本工具思考讨论1已知限制性核酸内切酶EcoR和Sma识别的碱基序列和酶切位点分别为GAATTC和CCCGGG，两种限制性核酸内切酶切割DNA后产生的末端如下：EcoR限制性核酸内切酶和Sma限制性核酸内切酶识别的碱基序列不同，切割位点不同(填“相同”或“不同”)，说明限制性核酸内切酶具有专一性。2观察下图所示过程，回答需要的工具酶及相关问题：(1)是限制性核酸内切酶；是DNA连接酶；二者的作用部位都是磷酸二酯键。(2)限制性核酸内切酶不切割自身DNA的原因：原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。3载体须具备的条件及其作用(连线)4限制性核酸内切酶Mun 和限制性核酸内切酶EcoR的识别序列及切割位点分别是CAATTG和GAATTC。如图表示四种质粒和目的基因，其中，箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是下列中的哪一个？提示由图可知，质粒上无标记基因，不适合作为载体；质粒和的标记基因上都有限制性核酸内切酶的识别位点。只有质粒上有标记基因，且Mun的切割位点不在标记基因上。题型基因工程的操作工具1如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，下面选项中能依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用顺序的是()A BC D答案C解析限制性核酸内切酶可在特定位点对DNA分子进行切割；DNA聚合酶在DNA分子复制时将脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链；DNA连接酶可将限制性核酸内切酶切开的磷酸二酯键连接在一起；解旋酶的作用是将DNA双链解开，为复制或转录提供模板。2(2017常州模拟)若要利用某目的基因(见图甲)和P1噬菌体载体(见图乙)构建重组DNA(见图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是Bgl (AGATCT)、EcoR (GAATTC)和Sau3A (GATC)。下列分析合理的是()A用EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体B用Bgl和EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体C用Bgl和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体D用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体答案D解析解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体，构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同。几种易混淆酶的比较名称功能应用限制性核酸内切酶特异性地切断DNA链中的磷酸二酯键重组DNA技术和基因诊断DNA连接酶连接DNA片段之间的磷酸二酯键基因工程DNA聚合酶连接DNA片段与单个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键DNA复制RNA聚合酶连接RNA片段与单个核糖核苷酸之间的磷酸二酯键RNA复制和转录逆转录酶作用于磷酸二酯键以RNA为模板获得DNA解旋酶使碱基对之间的氢键断裂DNA复制DNA水解酶使DNA分子所有磷酸二酯键断裂水解DNA考点二基因工程的基本操作步骤、应用及相关的设计方案1基因工程的基本操作步骤(1)获得目的基因目的基因序列已知：化学合成或PCR扩增；目的基因序列未知：从基因文库中获取。(2)形成重组DNA分子(基因工程的核心)：通常用相同的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA，然后用DNA连接酶将目的基因和载体DNA连接在一起，形成重组DNA分子。(3)将重组DNA分子导入受体细胞常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。导入方法：用氯化钙处理大肠杆菌，可以增加大肠杆菌细胞壁的通透性，使重组质粒容易进入。(4)筛选含有目的基因的受体细胞筛选原因：并不是所有的细胞都接纳了重组DNA分子，因此，需筛选含目的基因的受体细胞。筛选方法：用含抗生素的培养基培养受体细胞，选择含重组质粒的受体细胞。(5)目的基因的表达目的基因在宿主细胞中表达，产生人们需要的功能物质。2基因工程的应用应用领域优点基因工程与遗传育种转基因植物所需时间短，克服了远缘亲本难以亲合的缺陷转基因动物指转入了外源基因的动物。优点是省时、省力，并能取得一定的经济效益基因工程与疾病治疗基因工程药物主要有胰岛素、干扰素和乙型肝炎疫苗等基因治疗向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的基因工程与生态环境保护开发可降解的新型塑料；改造分解石油的细菌，提高其分解石油的能力等思考讨论1重组DNA分子的组成及各部分的作用(连线)2据图选择相关的限制性核酸内切酶基因工程中，需使用特定的限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制性核酸内切酶的识别序列和切割位点是GGATCC；限制性核酸内切酶的识别序列和切割位点是GATC。请据图分析：切割目的基因应选择限制性核酸内切酶，切割质粒应选择限制性核酸内切酶。3完成下列填充(1)原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。(2)转化的实质是把目的基因整合到受体细胞基因组中。4补充目的基因检测与鉴定的方法示意图5如图为抗虫棉的培育过程，请据图回答下列问题：(1)该基因工程中的目的基因和载体分别是什么？一般情况下，为什么要用同一种限制性核酸内切酶处理目的基因和载体？提示目的基因是Bt毒蛋白基因，载体是Ti质粒。用同一种限制性核酸内切酶处理目的基因和载体，可以获得相同的粘性末端，便于形成重组DNA分子。(2)该实例中，检测目的基因是否表达的常见方法是什么？提示用棉叶饲喂棉铃虫。题型一基因工程的操作程序1(2017北京，5)为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1)，拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。下列操作与实验目的不符的是()A用限制性核酸内切酶EcoR和连接酶构建重组质粒B用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞C在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞D用分子杂交技术检测C基因是否整合到菊花染色体上答案C解析在构建基因表达载体时，为保证目的基因与载体的连接，需要用同种限制性核酸内切酶进行切割产生相同的粘性末端，才能通过DNA连接酶连接，图中目的基因的两端和启动子与终止子之间都有限制性核酸内切酶EcoR的切割位点，选用限制性核酸内切酶EcoR切割目的基因和载体，A项正确；菊花为双子叶植物，将目的基因导入双子叶植物细胞的常用方法是农杆菌转化法，B项正确；图2中重组质粒中的抗性基因为潮霉素抗性基因，应该在培养基中添加潮霉素，筛选被转化的菊花细胞，C项错误；要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，常用DNA分子杂交技术，D项正确。2(2017诸暨中学统考)科学家将外源目的基因与大肠杆菌的质粒进行重组，并在大肠杆菌中成功表达。下图表示构建重组质粒和筛选含目的基因的大肠杆菌的过程。请据图回答下列问题：(1)步骤和中常用的工具酶是_和_。(2)经过和步骤后，有些质粒上的_基因内插入了外源目的基因，形成重组质粒。(3)步骤是_的过程。为了促进该过程，应该用_处理大肠杆菌。(4)步骤是将三角瓶内的大肠杆菌接种到含有四环素的培养基A上培养，目的是筛选_。能在A中生长的大肠杆菌有_种。(5)步骤是用无菌牙签挑取A上的单个菌落，分别接种到B(含氨苄青霉素和四环素)和C(含四环素)两个培养基的相同位置上。一段时间后，菌落的生长状况如上图所示。含有目的基因的菌落位于(填“B”或“C”)_上，请在图中相应位置上圈出来。答案(1)限制性核酸内切酶DNA连接酶(2)氨苄青霉素抗性(3)将重组质粒导入大肠杆菌氯化钙(4)含四环素抗性基因的大肠杆菌2(5)C如下图所示解析(1)步骤和是将目的基因和质粒用同种限制性核酸内切酶进行切割，得到相同的粘性末端，然后用DNA连接酶将二者连接起来，形成重组质粒。(2)质粒上有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，根据步骤和构建的重组质粒的图像可知，部分质粒的氨苄青霉素抗性基因中插入了目的基因。(3)据题图可知，步骤是将重组质粒导入受体细胞大肠杆菌中；氯化钙处理可增加大肠杆菌细胞壁的通透性，增强其对重组质粒的吸收能力。(4)由于质粒上具有四环素抗性基因，且未被目的基因插入，因此，凡是导入质粒的大肠杆菌均对四环素具有抗性，可以存活，没有导入质粒的不能存活，于是可以筛选出含四环素抗性基因的大肠杆菌；能够在A上生长的大肠杆菌有2种，分别是导入空白质粒的大肠杆菌和导入重组质粒的大肠杆菌。(5)目的基因的插入破坏了氨苄青霉素抗性基因，因此含有目的基因的大肠杆菌无法在含氨苄青霉素的培养基B上存活，但能在C上存活，其所在位置即为B中未长出而C中长出菌落的位置。基因工程操作中的6个易错点(1)目的基因的插入位点不是随意的。基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。(2)基因工程操作过程中只有第三步(将重组DNA分子导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。第一步存在逆转录法获得DNA，第二步存在粘性末端连接现象，第四步检测存在分子水平杂交方法。(3)原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。(4)一般情况下，用同一种限制性核酸内切酶切割质粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制性核酸内切酶分别切割质粒和目的基因，这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。(5)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。(6)不熟悉标记基因的种类和作用：标记基因的作用筛选、检测目的基因是否导入受体细胞，常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。题型二基因工程的原理和应用3(2017河西区一模)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是()A、的操作中使用了限制性核酸内切酶和DNA聚合酶B过程利用了膜的结构特性，显微镜下观察细胞的Ti质粒是筛选标志之一C应用DNA探针技术，可检测细胞中目的基因是否表达D一般情况下只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异答案D解析、的操作表示形成重组DNA分子，该过程中使用了限制性核酸内切酶和DNA连接酶，A项错误；光学显微镜下无法观察到质粒，该基因工程可以利用个体水平进行鉴定，即植株的叶片是否具有抗虫效果，B项错误；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或个体水平的检测，C项错误；一般情况下只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异，D项正确。4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利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中答案B解析基因治疗就是向目标细胞中引入正常功能的基因，达到治疗疾病的目的，A项错误；基因诊断又称DNA诊断或分子诊断，通过分子生物学和分子遗传学的技术，直接检测出分子结构水平和表达水平是否异常，从而对疾病做出判断，利用的原理就是DNA分子杂交，B项正确；基因探针是用放射性同位素(或荧光分子)标记的含有目的基因的DNA片段，一种基因探针只能检测水体中的一种或一类病毒，C项错误；基因工程生产乙肝疫苗是通过构建含有乙肝病毒表面抗原基因的重组质粒，然后转染(就是让质粒进入宿主细胞)相应的宿主细胞，如酵母菌、CHO细胞(中国仓鼠卵巢细胞，一种可以无限繁殖的细胞)，生产乙肝表面抗原蛋白，D项错误。基因诊断与基因治疗(1)基因诊断方法：DNA分子杂交法(即DNA探针法)，该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链DNA解开，把单链的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。步骤：抽取病人的组织或体液作为化验样品；将样品中的DNA分离出来；用化学法或热处理法使样品DNA解旋；将事先制作好的DNA探针引入化验样品中，这些已知的经过标记的探针能够在化验样品中找到互补链，并与之结合(杂交)在一起，找不到互补链的DNA探针，则可以被洗脱。这样通过对遗留在样品中的标记过的DNA探针进行基因分析，就能检出病人所得的病。(2)基因治疗原理：利用正常基因纠正或补偿基因的缺陷，即把正常基因导入患者体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而原有缺陷基因一般不作处理。方法：有体外基因治疗和体内基因治疗，体外基因治疗方法疗效好。如重度免疫缺陷症的体外基因治疗方法：体内基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体组织细胞中转移基因。题型三设计用基因工程技术解决的方案5(2017舟山中学高三期中)人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下：(1)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射_，使其超数排卵。采集的精子需要经过_，才具备受精能力。(2)在htPA基因与质粒构建重组DNA分子的过程中，下列哪项是必需的()A限制性核酸内切酶和DNA连接酶BDNA连接酶和DNA聚合酶CDNA聚合酶和逆转录酶D限制性核酸内切酶和DNA聚合酶(3)转基因羊的培育过程中，常用受精卵作为外源基因的受体细胞，主要原因是_。为了获得母羊，胚胎移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行_。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这些个体的基因型_。(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到_，说明目的基因成功表达。答案(1)促性腺激素获能处理(2)A(3)受精卵的全能性易于表达性别鉴定相同(4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物)解析(1)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其超数排卵。采集的精子需要经过获能处理，才具备受精能力。(2)在htPA基因与质粒构建重组DNA分子的过程中，需要用到的工具酶为限制性核酸内切酶和DNA连接酶。(3)转基因羊的培育过程中，常用受精卵作为外源基因的受体细胞，主要原因是受精卵的全能性易于表达。为了获得母羊，胚胎移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行性别鉴定。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这些个体的基因型相同。(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到htPA(或人组织纤溶酶原激活物)，说明目的基因成功表达。模拟演练1(2017台州模拟)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物、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C人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素无生物活性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答案D解析目的基因来源于含有人们所需要性状的一切生物，可以是动物、植物，也可以是真菌、细菌等；基因工程中一般要使用同种限制性核酸内切酶进行切割，以获得具有相同粘性末端的目的基因和载体，在DNA连接酶的作用下，将目的基因和载体连接起来，形成重组DNA分子；人的胰岛素原基因可以在大肠杆菌内表达，但是由于大肠杆菌是原核生物，没有内质网、高尔基体等细胞器，合成的胰岛素不具有胰岛素的功能，即没有生物活性；标记基因是为了检测并筛选含重组DNA的细胞，但对于目的基因的表达没有影响。2(2017浙江模拟)科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中，经培育获得一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中，在医学研究及相关疾病治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述错误的是()A选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性B采用DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达C人的生长激素基因能在小鼠细胞内表达，说明遗传密码在不同种生物中可以通用D将转基因小鼠体细胞进行核移植(克隆)，可以获得多个具有外源基因的后代答案B解析选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性，而且全能性最高，A项正确；采用DNA分子杂交技术可检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，但不能检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达，B项错误；人的生长激素基因能在小鼠细胞内表达，说明遗传密码在不同种生物中可以通用，C项正确；将转基因小鼠体细胞进行核移植(克隆)，可以获得多个具有外源基因的后代，D项正确。3苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。图1是转Bt毒素蛋白基因植物的重组DNA形成过程示意图；图2是毒素蛋白基因进入植物细胞后发生的两种生物大分子合成的过程，据图回答下列问题：(1)将图1的DNA用Hind、BamH完全酶切后，反应管中有_种DNA片段。过程需要用到_酶。(2)假设图1中质粒原来BamH识别位点的碱基序列变为了另一种限制酶Bcl识别位点的碱基序列，现用Bcl和Hind切割质粒，则该图1中的DNA右侧还能选择BamH进行切割，并能获得所需重组质粒吗？并请说明理由_。(3)若上述假设成立，并成功形成重组质粒，则重组质粒()A既能被BamH也能被Hind切开B能被BamH但不能被Hind切开C既不能被BamH也不能被Hind切开D能被Hind但不能被BamH切开(4)图2中链是_。不同组织细胞的相同DNA进行过程时启用的起始点_(填“都相同”、“都不同”或“不完全相同”)，其原因是_ _。(5)要想检测导入的Bt毒素蛋白基因是否表达，在分子水平上可用_法进行检测，如果出现杂交带，说明目的基因已经表达蛋白质产品，转基因植物培育成功。答案(1)4DNA连接(2)能，切割后露出的粘性末端相同(3)D(4)mRNA不完全相同不同组织细胞中基因会进行选择性表达(5)抗原抗体杂交解析(1)由于图1中的DNA上有Hind和BamH的3个识别位点，所以用这两种酶完全酶切后，形成4种DNA片段。(2)Bcl与BamH酶切割目的基因后形成的粘性末端一样，故该图中的DNA右侧还能选择BamH进行切割，并能获得所需重组质粒。(3)根据酶切位点和识别的碱基序列可知，重组质粒只能被Hind但不能被BamH切开。(4)从图乙可知，链是以DNA的一条链作为模板进行转录形成的信使RNA分子，不同组织细胞的相同DNA在转录时，如果是相同基因一般转录起点相同，不同的基因转录起点不同。(5)检测目的基因是否在受体细胞内表达，分子水平上的检测是向分泌物中加入抗体，通过抗原抗体特异性结合形成杂交带加以检测，如果能形成，说明表达了，如果不能形成，说明没有表达。4(2017浙大附中全真模拟)我国科学家张道远先生通过从耐旱灌木白花柽柳中克隆得到TSOD基因，利用转基因技术转化到棉花中，获得了具备更强抗旱性的T4代转基因棉花株系。下图为转基因抗旱棉花的培育过程示意图，请据图回答：(1)过程表示用_扩增目的基因的方法。过程用到的工具酶有_。步骤一般用_处理农杆菌，使其易吸收周围环境中的DNA分子。(2)将重组质粒导入棉花细胞除步骤所示的方法外，还可采用_。如果受体细胞是动物的受精卵，则一般采用的方法是_。(3)外植体培养成为试管苗的过程采用了_技术，利用了_的原理，步骤表示_。(4)为了确定抗旱转基因棉花是否培育成功，可先用放射性同位素标记的_作探针进行分子水平鉴定，再_进行个体水平鉴定棉花植株的抗旱性。答案(1)PCR技术限制性核酸内切酶、DNA连接酶Ca2(或CaCl2)(2)花粉管通道法(基因枪法)显微注射法(3)植物组织培养植物细胞的全能性脱分化、再分化(4)抗旱基因(TSOD基因、目的基因)移栽到干旱土地中5(2016浙江4月选考)兔肝细胞中的基因E编码代谢甲醛的酶，拟利用基因工程技术将基因E转入矮牵牛中，以提高矮牵牛对甲醛的代谢能力。请回答下列问题：(1)从兔肝细胞中提取mRNA，在_酶的作用下形成互补的DNA，然后以此DNA为模板扩增得到基因E。在相关酶的作用下，将基因E与Ti质粒连接在一起，形成_，再导入用氯化钙处理的_中，侵染矮牵牛叶片。将被侵染的叶片除菌后进行培养，最终得到转基因矮牵牛。其中培养过程正确的是_。A叶片在含适宜浓度生长素的培养基上分化形成愈伤组织B愈伤组织在含细胞分裂素和生长素配比较高的培养基上形成芽C再生的芽在细胞分裂素含量高的培养基上生根D愈伤组织在含适宜浓度植物生长调节剂的培养基上脱分化形成再生植株(2)取转基因矮牵牛叶片，放入含MS液体培养基和适量浓度甲醛且密封的试管中。将试管置于_上，进行液体悬浮培养。一段时间后测定培养基中甲醛的含量，以判断基因E是否在转基因矮牵牛中正常表达。培养过程中液体培养的作用：一是提供营养；二是_，从而使叶片保持正常的形态。答案(1)逆转录重组DNA分子农杆菌B(2)摇床维持渗透压解析(1)以mRNA为模板合成DNA的过程为逆转录过程，这一过程需要在逆转录酶的作用下进行。获得目的基因后，需在限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用下，将目的基因与载体(Ti质粒)连接形成重组质粒(重组DNA分子)，再将其导入受体细胞。将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法，先将重组DNA分子导入经氯化钙处理的农杆菌中，再用导入目的基因的农杆菌感染植物细胞，最终实现将目的基因导入植物细胞内的目的。导入目的基因的植物细胞经组织培养过程形成转基因植株。组织培养过程中，叶片在含适宜浓度的生长素和细胞分裂素的培养基上脱分化形成愈伤组织，然后在含细胞分裂素和生长素配比较高的培养基上形成芽，继而在生长素含量高的培养基上生根，最后形成完整的植株，愈伤组织形成植株的过程中发生细胞的分化。(2)植物组织培养过程中，将愈伤组织等细胞置于摇床上，进行液体悬浮培养，形成多个分散的细胞。培养过程中培养液一方面为植物细胞提供营养，另一面维持一定的渗透压，从而使叶片保持正常的形态。课时训练一、选择题1下列关于基因工程的叙述中，正确的是()A目的基因的核苷酸序列都是已知的B接受外源基因的转基因植物成为一个新物种C可从人肝脏细胞中提取胰岛素原的mRNA，逆转录获得人胰岛素原基因DDNA连接酶、限制性核酸内切酶及载体是构建重组DNA分子必需的工具答案D解析目的基因的核苷酸序列不一定是已知的，A项错误；接受外源基因的转基因植物仍然是原物种，不是新物种，B项错误；由于基因的选择性表达，人肝脏细胞中胰岛素基因不表达，因此没有胰岛素原的mRNA，C项错误；DNA连接酶、限制性核酸内切酶及载体是构建重组DNA分子必需的工具，D项正确。2(2017余杭区校级月考)下列关于基因工程的说法，正确的是()A限制性核酸内切酶能识别某种特定的核苷酸序列，并在特定的切割位点上将相应碱基之间的氢键断开，从而使DNA分子切断BDNA连接酶、限制性核酸内切酶及载体是构建重组质粒必需的工具酶C下面是两种限制性核酸内切酶所识别的DNA分子序列和切割位点(表示切割位点、切出的断面为粘性末端)：限制性核酸内切酶1：GATC，限制性核酸内切酶2：GGATCC，这两种限制性核酸内切酶切出的粘性末端是相同的D在人工合成目的基因的过程中，根据蛋白质中氨基酸序列合成的目的基因碱基序列及控制的性状与生物体内原有的基因及性状是相同的答案C解析限制性核酸内切酶能识别某种特定的核苷酸序列，并能将特定位点之间的磷酸二酯键断开，A项错误；载体不是工具酶，B项错误；限制性核酸内切酶1(GATC)和限制性核酸内切酶2(GGATCC)切出的粘性末端相同，都是GATC，C项正确；由于密码子的简并性，在人工合成目的基因的过程中，根据蛋白质中氨基酸序列合成的目的基因碱基序列与生物体内原有基因的碱基序列不一定相同，D项错误。3北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。如图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是()A过程获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序B将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C过程构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选D应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其是否完全表达答案B解析将多个抗冻基因编码区相连形成能表达的新基因，合成的蛋白质为新的蛋白质，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，故选项B正确；过程是利用逆转录法合成目的基因，由于没有非编码区和编码区中的内含子，所以不能用于比目鱼基因组测序；用作载体的质粒，必须具有标记基因才能便于检测和筛选；应用DNA探针技术，可检测转基因抗冻番茄中目的基因的存在和转录，但不能检测目的基因是否成功表达，故选项A、C、D错误。4天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是()A提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再对其进行扩增B利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞中D将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞答案A解析如果所需要的目的基因的序列是完全未知的，往往就需要构建基因文库，然后从基因文库中获取目的基因，而在基因序列已知的情况下，获取目的基因通常用逆转录法或利用化学方法直接人工合成，因此，A项正确、B项错误；将目的基因与质粒连接起来的酶是DNA连接酶，而非DNA聚合酶，C项错误；目的基因必须与载体结合后导入受体细胞才能够自我复制和表达，且导入植物细胞常用的载体是农杆菌，而不是大肠杆菌，D项错误。二、非选择题5(2017嘉兴模拟)我国目前临床使用的乙肝疫苗大多为基因工程疫苗，其有效成分是一种叫做乙肝表面抗原的蛋白质(S蛋白)，对应的基因为s基因。请回答：(1)在构建重组DNA分子时，要用限制性核酸内切酶处理_，并用_酶使两者结合。将重组DNA分子导入到哺乳动物细胞，经筛选得到工程细胞。(2)在细胞培养过程中，工程细胞在生长过程中有_现象，需要定期使用_酶处理，以便于分瓶培养。(3)为提高工程细胞培养的成功率，下列措施中不需采用的是_。A取单个细胞进行培养 B加入胰岛素C二氧化碳培养箱 D加入动物血清(4)由于哺乳动物细胞培养较难，成本较高，近些年科学家们又发明了“乳腺生物发生器”，进而从转基因动物的乳汁中提取所需产品。在这种技术中，作为重组DNA分子受体细胞的一般是_。答案(1)s基因和载体DNADNA连接(2)接触抑制胰蛋白(3)A(4)受精卵解析(1)在构建重组DNA分子时，要用限制性核酸内切酶处理s基因和载体DNA，并用DNA连接酶使两者结合。(2)在动物细胞培养过程中存在接触抑制现象，需要定期使用胰蛋白酶处理，以便于分瓶培养。(3)取单个细胞进行培养不会提高工程细胞培养的成功率，A项错误；胰岛素能促进血糖进入组织细胞，因此提高工程细胞培养的成功率，应该在培养基中添加胰岛素，B项正确；动物细胞培养时需要一定的气体环境，因此需要放在二氧化碳培养箱中，CO2的主要作用是维持培养液的pH，C项正确；动物细胞培养时，为了给细胞提供充足的营养，需要在培养基中加入动物血清，D项正确。故选A。(4)培育转基因动物时，应该以受精卵作为受体细胞，因为受精卵的全能性最高。6科研人员拟将已知的花色基因(目的基因)转入矮牵牛的核基因组中，培育具有新花色的矮牵牛。请回答：(1)为了获得大量的目的基因，可将目的基因与含有抗生素抗性基因的质粒DNA连接形成重组DNA，再与经_(A.氯化钙B氯化钠C蔗糖D葡萄糖)处理的大肠杆菌液混合，使重组DNA进入大肠杆菌，用_处理过的玻璃刮刀将稀释后的大肠杆菌液_接种到含有抗生素的固体培养基上，经培养形成_，并进行鉴定和扩大培养。(2)从扩大培养的大肠杆菌中提取含有目的基因的DNA后，用_分别切割含目的基因的DNA和农杆菌的Ti质粒，然后用DNA连接酶连接，形成重组DNA分子。(3)取田间矮牵牛的幼嫩叶片，经自来水冲洗后，先用70%_浸泡，再用5%次氯酸钠浸泡，最后用_清洗，作为转基因的受体材料。(4)将消毒后的矮牵牛叶片剪成小片，在含有目的基因的农杆菌溶液中浸泡后，取出并转移至加有适当配比生长调节剂的MS培养基(含蔗糖、琼脂和抗生素，下同)上，使叶小片先经脱分化形成_，再将其转移至另一培养基中诱导形成芽，芽切割后转移到_(A.LB培养基BMS培养基适宜浓度NAACMS培养基适宜浓度BADNAA/BA小于1的MS培养基)上生根，形成完整植株。(5)取出试管苗，在适宜的光照、温度和80%以上的_等条件下进行炼苗。提取叶片组织的DNA，采用PCR技术_目的基因，鉴定目的基因是否成功导入。(6)为判断本研究是否达到预期目的，可比较转基因植株和非转基因植株的_性状。答案(1)A灭菌涂布菌落(2)限制性核酸内切酶(3)乙醇无菌水(4)愈伤组织B(5)湿度扩增(6)花色解析(1)氯化钙处理大肠杆菌可增加其细胞壁的通透性，有利于大肠杆菌对重组DNA分子的吸收；为防止杂菌污染，玻璃刮刀等实验器具都应进行相应的灭菌处理，微生物分离接种常用的两种方法是划线分离法和涂布分离法，划线分离法使用的是接种环，而涂布分离法使用的是玻璃刮刀；微生物在固体培养基表面繁殖，会形成肉眼可见的子细胞群体，即菌落。(2)限制性核酸内切酶能够识别DNA分子中特定的核苷酸序列，并在其中的特定位点进行切割，使DNA分子断裂形成粘性末端，用相同的限制性核酸内切酶对含目的基因的DNA和Ti质粒进行切割，可得到相同的粘性末端，然后用DNA连接酶连接，即形成重组DNA分子。(3)利用乙醇和次氯酸钠浸泡叶片是为了消除杂菌的干扰，而无菌水是用来洗净表面残留的消毒液，避免影响实验结果。(4)离体培养的植物组织经适宜条件诱导会脱分化形成愈伤组织，然后在相应条件的诱导下会再分化，生出茎、根，长成试管苗；LB培养基是培养细菌的，MS培养基才是植物组织培养使用的，NAA为生长素类似物，BA为细胞分裂素类似物，当生长素浓度大于细胞分裂素浓度时，促进生根。(5)在适宜的光照、温度和80%以上的湿度等条件下进行炼苗，之后逐步降低湿度，直至达到自然湿度再进行定植，这样有利于提高存活率；PCR技术是一种细胞外DNA复制技术，利用叶片组织的DNA进行PCR扩增，若能够扩增目的基因，则说明成功导入，反之则不成功。(6)转入花色基因是为了让矮牵牛产生新的花色，因此比较转基因植株和非转基因植株的花色，即可知实验是否达到目的。7浙江大学农学院喻景权教授课题组研究发现，一种植物激素油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢。用油菜素内酯处理后，许多参与农药降解的基因(如P450基因和GST)的表达和酶活性都得到提高，在这些基因“指导”下合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒甚至无毒物质，有的则被直接排出体外。某课题组进一步进行了如下的实验操作，请回答下列问题：(1)获得油菜素内酯合成酶基因的方法有_(至少两种方法)。步骤用PCR技术扩增基因时用到的耐高温酶通常是指_；步骤用到的酶有_。(2)图中导入重组质粒的方法是_，在导入之前应用一定浓度的_处理受体细菌。(3)导入重组质粒2以后，往往还需要进行检测和筛选，可用_制成探针，检测是否导入了重组基因，在培养基中加入_可将含有目的基因的细胞筛选出来。(4)请你为该课题命名：_。答案(1)从cDNA文库中获取、从基因组文库中获取、化学方法合成目的基因或PCR扩增技术(任选其中两项即可)TaqDNA聚合酶限制性核酸内切酶和DNA连接酶(2)感受态细胞法(转化法)氯化钙溶液(3)红霉素抗性基因红霉素(4)探究油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解解析进行基因工程操作时，首先要获取目的基因，其方法有多种：从cDNA文库中获取、从基因组文库中获取、化学方法合成目的基因或PCR扩增技术等。在构建重组DNA分子的过程中，用到的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA连接酶。图中的受体细胞是细菌，故用感受态细胞法导入重组DNA分子，导入后需检测和筛选。从图中可以看出，最终是通过对照实验来检验转基因细菌对土壤中残留农药的分解能力。8(2017遂宁模拟)我国一科研团队将小麦液泡膜Na/K逆向转运蛋白基因(TaNHX2基因)转移到水稻细胞内，获得了转基因耐盐水稻新品种。请回答下列有关问题：(1)为保证目的基因在水稻细胞中能够表达，载体上应含有特定的_(A.复制原点B启动子C标记基因)。(2)水稻的转化过程为：将水稻幼胚接种到诱导培养基上，经过_过程，培养出愈伤组织，然后用_法，将目的基因和相关功能片段整合到愈伤组织细胞的染色体DNA上，最后诱导愈伤组织形成水稻植株。(3)为验证外源基因整合到水稻基因组后是否转录，可从转基因植株的细胞中提取所有mRNA并逆转录成_，再以逆转录产物为模板，利用TaNHX2基因特异引物，通过_方法进行基因扩增。若以根细胞为材料扩增结果为阳性(有产物生成)，以叶细胞为材料扩增结果为阴性(无产物生成)，则说明_。(4)将生长至4叶期的转基因幼苗转入高浓度的NaCl溶液中培养，进行耐盐试验，用非转基因幼苗作为对照。培养30天后观察现象，若_，则说明转基因植株获得了耐盐特性。答案(1)B(2)脱分化农杆菌转化(3)cDNAPCR目的基因仅在根细胞中转录，未在叶细胞中转录(4)转基因植株存活率高于非转基因植株9(2017绍兴选考适应性考试)基因工程基本操作流程如图，请据图分析回答问题。(1)图中X是_，在目的基因与载体DNA的两端形成_后，才能在DNA连接酶的催化下形成X。(2)在上述基因工程的操作过程中，与碱基互补配对无关的步骤有_(A.BCD)。(3)若要培育能生产彩色羊毛的转基因羊，则一般用_做受体细胞。(4)在培育抗枯萎病的金茶花时，离体金茶花叶组织经_形成愈伤组织，再通过_培养得到单细胞，将外源基因导入其中，经筛选培养形成抗病植株。该过程中用到的植物细胞工程技术是_。(5)与工程菌扩大培养相比，分离和计数工程菌所用的培养基中还应加入_制成平板，配置该培养基的基本步骤是_(A.计算、称量、倒平板、融化、灭菌B计算、称量、融化、倒平板、灭菌C计算、称量、融化、灭菌、倒平板D计算、称量、灭菌、融化、倒平板)，再采用_的方法接种。(6)对培养基灭菌的方法一般为_，含尿素的培养基需用_过滤除去杂菌。答案(1)重组DNA分子相同的粘性末端(2)C(3)受精卵(4)脱分化液体悬浮植物组织培养(5)琼脂 C涂布分离(6)高压蒸汽灭菌G6玻璃砂漏斗解析(1)图中X为重组DNA分子，目的基因与载体DNA两端形成相同粘性末端后，才能连接起来。(2)是将目的基因导入受体细胞，不涉及碱基互补配对。(3)动物基因工程一般用受精卵作为受体细胞。(4)植物组织培养分为脱分化和再分化两个阶段。(5)与工程菌扩大培养相比，分离和计数工程菌用固体培养基(加琼脂)，采用涂布分离法接种。19