资源描述
10.1 基因工程1.基因工程的诞生()。2.基因工程的原理及技术()。3.基因工程的应用()。4.蛋白质工程()。 一、基因工程的操作工具1基因工程的概念(1)供体：提供目的基因。(2)操作环境：体外。(3)操作水平：分子水平。(4)原理：基因重组。(5)受体：表达目的基因。(6)本质：性状在受体体内的表达。(7)优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。2DNA重组技术的基本工具(1)限制性核酸内切酶(简称：限制酶)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。作用：识别特定的核苷酸序列并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。结果：产生黏性末端或平末端。下图中的图1和图2分别表示的是EcoR限制酶和Sma限制酶的作用示意图。EcoR限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；Sma限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间；说明限制酶具有专一性。(2)DNA连接酶种类：按来源可分为Ecoli DNA连接酶和T4DNA连接酶。作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。DNA连接酶和限制酶的关系(3)载体种类：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。质粒的特点二、基因工程的操作过程与应用及蛋白质工程1基因工程的操作过程与应用(1)基因工程的操作步骤组成方法(2)实例分析抗虫棉的培育图示：分析：从图中可以看出，目的基因是Bt毒蛋白基因，使用的载体是Ti质粒，将目的基因表达载体导入受体细胞的方法是农杆菌转化法，请写出两种检测目的基因是否表达的方法：抗原抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫。(3)基因工程的应用：培育转基因植物和转基因动物，生产基因工程药物，进行基因治疗。(4)目的基因导入不同受体细胞的过程生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌转化法显微注射技术感受态细胞法受体细胞体细胞或受精卵受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞染色体的DNA上表达将含有目的基因的表达载体提纯取卵(受精卵)显微注射受精卵发育获得具有新性状的动物Ca2处理细胞感受态细胞重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子(5)基因治疗与基因诊断的不同点原理操作过程进展基因治疗基因表达利用正常基因导入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗(疾病)临床实验基因诊断碱基互补配对制作特定DNA探针与病人样品DNA混合，分析杂交带情况临床应用2.蛋白质工程(1)流程图：写出流程图中字母代表的含义：A转录，B.翻译，C.分子设计，D.多肽链，E.预期功能。(2)结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。(3)应用：主要集中应用于对现有蛋白质进行改造，改良生物性状。高频考点一限制性核酸内切酶、DNA连接酶等酶的作用例1.如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()A.B.C.D.【答案】C【变式探究】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。高频考点二载体的作用及特点分析例3.下列关于载体的叙述中，错误的是()A.载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子B.对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点C.目前常用的载体有质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒D.载体具有某些标记基因，便于对其进行切割【答案】D【变式探究】如图是表达新基因用的质粒的示意图，若要将目的基因插入到质粒上的A处，则切割基因时可用的是()A.HindB.EcoRC.EcoBD.Pst【答案】C【解析】A处有BamH、EcoB、Cla限制酶的切点，使用AD中的EcoB切割时，才能让目的基因插入到A处。高频考点三目的基因的获取及基因表达载体的构建例3.如图表示用化学方法合成目的基因的过程。据图分析，下列叙述正确的是()A.过程需要DNA连接酶B.过程需要限制性核酸内切酶C.目的基因的碱基序列是已知的D.若某质粒能与目的基因重组，则该质粒和目的基因的碱基序列相同【答案】C【解析】题图所示为化学方法合成目的基因的过程。过程依赖碱基互补配对原则进行。质粒和目的基因的碱基序列一般不相同。【变式探究】下图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中Pst、Sma、EcoR、Apa为四种限制性核酸内切酶。下列有关说法中正确的是()A.图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶均来自原核生物B.图示中构建基因表达载体时，需用到一种限制性核酸内切酶C.一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列D.抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来【答案】D高频考点四基因工程的操作及应用实例分析例4.下面图1为某植物育种流程，图2表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤。下列相关叙述错误的是()A.图1子代与原种保持遗传稳定性，子代和子代选育原理相同B.图1子代选育显性性状需自交多代，子代可能发生基因突变和染色体变异C.图2中过程的完成需要限制酶和DNA连接酶的参与D.图2中可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多种蛋白质【答案】D高频考点五蛋白质工程概念和过程的辨析例5.现代生物技术并不是各自独立的，而是相互联系、相互渗透的。下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图，请分析回答下列问题：(1)该生产流程中应用到的现代生物技术有_、_(写出其中两种)。(2)图中A、B分别表示_、_。(3)为提高培育成功率，进行过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行_检测，对受体动物的处理是用_进行同期发情处理。(4)蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质，原因是_。【答案】(1)蛋白质工程基因工程胚胎移植技术(任写两种)(2)推测应有的氨基酸序列基因表达载体(3)DNA(核酸)分子杂交促性腺激素(4)改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作)1.（2016江苏卷.33）（9分）下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：（1）用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用_两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过_酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于_态的大肠杆菌。（2）为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加_，平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中_。（3）若BamH I酶切的DNA末端与Bcl I酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为 ，对于该部位，这两种酶 （填“都能”、“都不能”或“只有一种能”）切开。（4）若用Sau3A I切图1质粒最多可能获得 种大小不同的DNA片段。【答案】（1）BclI和Hind 连接 感受 （2）四环素 引物甲和引物丙（3） 都不能 （4）7（3）根据BamHI和Bcl I的酶切位点，BamHI酶切的DNA末端与Bcl I酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为，与两种酶的酶切位点均不同。（4）根据BamH、Bcl I和Sau3A I的酶切位点，Sau3A I在质粒上有三个酶切位点，完全酶切可得到记为A、B、C三种片段，若部分位点被切开，可得到AB、AC、BC、ABC四种片段，所以用Sau3A I切图1质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。【考点定位】基因工程，限制酶，连接酶，重组质粒2.（2016课标1卷.40）某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活（Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因）。有人将此质粒载体用BamHI酶切后，与用BamHI酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题： （1）质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有_（答出两点即可）。而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。（2）如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含有环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是_；并且_和_的细胞也是不能区分的，其原因是_。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落，还需使用含有是_的固体培养基。（3）基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于_【答案】（1）能够自我复制、具有标记基因、具有一个至多个限制酶切割位点（答出两点即可）（2）二者均不含氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上都不能生长 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒（或答含有重组质粒） 二者都含氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长 四环素 （3）受体细胞【解析】（1）质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有：能够自我复制、具有标记基因、具有一个至多个限制酶切割位点等。（3）噬菌体是专门寄生在细菌细胞中的病毒，在侵染细菌时，噬菌体的DNA进入到细菌细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外；在噬菌体的DNA的指导下，利用细菌细胞中的物质来合成噬菌体的组成成分，据此可推知：基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于受体细胞。【考点定位】基因工程3.（2016新课标卷.40）图（a）中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR I、BamH I和Sau3A I三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图（b）为某种表达载体示意图（载体上的EcoR I、Sau3A I的切点是唯一的）。根据基因工程的有关知识，回答下列问题：（1）经BamH I酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接，理由是_。（2）若某人利用图（b）所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图（c）所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_，不能表达的原因是_。（3）DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有_和_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。【答案】（1）Sau3A 两种梅切割后产生的片段具有相同的黏性末端（2）甲和丙 甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，两者目的基因均不能转录（3）EcoliDNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶（2）启动子是一段有特殊序列的DNA片段，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。终止子也是一段有特殊结构的DNA短片段，相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停止下来。在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能表达。而图甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，两者目的基因均不能转录，所以都不能表达目的基因的产物。【考点定位】基因工程的原理及技术4.（2016天津卷.7） (12分)人血清白蛋白(HSA) 具有重要的医用价值，只能从血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA（rHSA）的两条途径。（1）获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_合成总cDNA，然后以cDNA为模板，采用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出标出另一条引物的位置及扩增方向。 （2）启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是_（填写字母，单选）。A.人血细胞启动子 B.水稻胚乳细胞启动子 C.大肠杆菌启动子 D.农杆菌启动子 （3）利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是_。（4）人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性。与途径II相比，选择途径I获取rHSA的优势是_。（5）为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_的生物学功能一致。【答案】（12分）（1）总RNA （或mRNA）（2）B（3）吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工（5）HAS（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工，而大肠杆菌是原核生物，细胞中不具有生物膜系统。（5）为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与天然的HSA生物学功能一致。【考点定位】基因工程5.（2016海南卷.31）基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题：（1）在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即_和从_中分离。（2）利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是_。（3）在基因表达载体中，启动子是_聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是_。（4）将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有_和_颗粒。【答案】（15分）（1）人工合成 生物材料（每空2分，共4分，其他合理答案可酌情给分）（2）cDNA文库中只含有叶细胞已转录（或已表达）的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因（5分，其他合理答案可酌情给分）（3）RNA（2分） 大肠杆菌（或答细菌）（2分）（4）金粉 钨粉（每空1分，共2分） 【解析】（1）获取目的基因主要有两大途径，即人工合成和从自然界已有的物种中分离。【考点定位】基因工程6.（2016上海卷.九）回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。在图27所示的质粒PZHZ11（总长为3.6kb，1kb=1000对碱基因）中，lacZ基因编码-半乳糖苷酶，后者催化生成的化合物能将白色的大肠杆菌染成蓝色。68.若先用限制酶BamHI切开pZHZ11，然后灭活BamHI酶，再加DNA连接酶进行连接，最后将连接物导入足够数量的大肠杆菌细胞中，则含3.1kb质粒的细胞颜色为；含3.6kb质粒的细胞颜色为。69.若将两端分别用限制酶BamHI和BglHI切开的单个目的基因片段置换pZHZ11中0.5kb的BamHI酶切片段，形成4.9kb的重组质粒，则目的基因长度为kb。70.上述4.9kb的重组质粒有两种形式，若用BamHI和EcoRI联合酶切其中一种，只能获得1.7kb和3.2kb两种DNA片段；那么联合酶切同等长度的另一种重组质粒，则可获得kb和kb两种DNA片段。71.若将人的染色体DNA片段先导入大肠杆菌细胞中克隆并鉴定目的基因，然后再将获得的目的基因转入植物细胞中表达，最后将产物的药物蛋白注入小鼠体内观察其生物功能是否发挥，那么上述过程属于。A.人类基因工程 B.动物基因工程 C.植物基因工程 D.微生物基因工程【答案】68.白色 白色和蓝色/白色或蓝色69.1.870.1.43.571.C 【解析】（1） 3.1 kb质粒lacZ基因被破坏，含3.1 kb质粒的细胞颜色为白色；加DNA连接酶进行连接，被切下的片段可能反向连接，所含3.6 kb质粒的细胞可能含有正常质粒和异常质粒，也可能只含有正常质粒或异常质粒，颜色为白色和蓝色（白色或蓝色）。（4）题干所述目的是让人的基因在植物细胞中表达，属于植物基因工程。【考点定位】基因工程1.（2015北京卷.5）在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中，不需要的是（ ）A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞B.用选择培养基筛法导入目的基因的细胞C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生物质融合D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽【答案】C【解析】农杆菌侵染细菌是基因工程中常常用到的把目的基因导入植物细胞的方法，A正确；目的基因是否导入了细胞，需要在选择培养基上进行筛选，B正确；在植物细胞组织培养的过程中，需要调整培养基中生长素和细胞分裂素的比例，来达到是对其脱分化和再分化的控制，D也正确；在农杆菌侵染植物细胞的过程中并没有涉及到原生质体的融合，所以C错误。2.( 2015重庆卷.6)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是（）A表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得B表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原（起）点C借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来D启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用【答案】C【解析】人肝细胞中胰岛素基因不表达，因而不存在胰岛素mRNA；A错误。复制原点是基因表达载体复制的起点，而胰岛素基因表达的起点是启动子；B错误。借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来；C正确。启动子与RNA聚合酶结合启动转录过程，终止密码子是翻译的终止信号；D错误。3.（2015天津卷.8）纤维素分子不能进入酵母细胞，为了使酵母菌能够利用环境中的纤维素为原料生产酒精，构建了含3种不同基因片段的重组质粒，下面是酵母菌转化及纤维素酶在工程菌内合成与运输的示意图。据图回答：（1）本研究构建重组质粒时看选用四种限制酶，其识别序列如下图，为防止酶切片段的自身环接，可选用的限制酶组合是_或_A. B. C. D.(2) 设置菌株为对照，是为了验证_不携带纤维素酶基因。(3) 纤维素酶基因的表达包括_和_过程，与菌株相比，在菌株、中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有_。（4）在以纤维素为唯一C源的培养基上分别培养菌株、，菌株_不能存活，原因是_。(5)酵母菌生产酒精的细胞部位是_，产生酒精时细胞的呼吸方式是_，在利用纤维素生产酒精时，菌株更具有优势，因为导入的中重组质粒含有_。使分泌的纤维素酶固定于细胞壁，减少因培养液更新二造成的酶的流失，提高酶的利用率。【答案】（1）B (或C) C (或B) (2)质粒DNA和酵母菌基因组（3） 转录 翻译 内质网、高尔基体（4） II 缺少信号肽编码序列，合成的纤维素酶不能分泌到胞外，细胞无可利用的碳源（5）细胞质基质 无氧呼吸 A基因片段【解析】（1）为防止酶切片段自身环节，需要用不同的限制酶进行切割，且不同酶切割后产生的粘性末端不同。限制酶和限制酶切割后产生的粘性末端相同，限制酶和限制酶切割后产生的粘性末端相同，由此可知符合题意要求的限制酶组合是、，由此可知该题答案为B或C（C或B）。（2）菌株I和菌株II的单一变量是质粒上是否含纤维素酶基因，由此可知置菌株为对照，是为了验证质粒不携带纤维素酶基因。（5）酵母菌无氧呼吸产生酒精，无氧呼吸的场所是细胞质基质。由图示可知菌株比菌株多了A基因片段，由此可推知在利用纤维素生产酒精时，菌株更具有优势，因为导入的中重组质粒含有A基因片段，使分泌的纤维素酶固定于细胞壁，减少因培养液更新二造成的酶的流失，提高酶的利用率。4.（2015江苏卷.32）(9 分)胰岛素 A、B 链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。 图 1 是该方法所用的基因表达载体,图2 表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B 分别表示-半乳糖苷酶与胰岛素 A、B链融合的蛋白)。 请回答下列问题:(1)图1 基因表达载体中没有标注出来的基本结构是 。(2)图1 中启动子是 酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是 。(3)构建基因表达载体时必需的工具酶有 。(4)茁-半乳糖苷酶与胰岛素A 链或B 链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,其意义在于 。(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的 A 链或 B 链,且-半乳糖苷酶被切成多个肽段,这是因为 。(6)根据图2 中胰岛素的结构,请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。 你的推测结果是 ,理由是 。【答案】（1）终止子 （2）RNA聚合 作为标记基因，将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来 （3）限制酶和DNA连接酶 （4）防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解 （5）-半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸 （6）至少2个 两条肽链的一端各有一个游离的氨基，氨基酸的R基中可能还含有游离的氨基5.（2015福建卷.33）【生物-现代生物科技专题】（10分）GDNF是一种神经营养因子。对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体（如图1所示），并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。请回答：（1）在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是 。（2）构建含GDNF基因的表达载体时，需选择图1中的 限制酶进行酶切。（3）经酶切后的载体和GDNF基因进行连接，连接产物经筛选得到的载体主要有三种：单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接（如图1所示）。为鉴定这3种连接方式，选择HpaI酶和BamHI酶对筛选的载体进行双酶切，并对酶切后的DNA片段进行电泳分析，结果如图2所示。图中第 泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。（4）将正向连接的表达载体导入神经干细胞后，为了检测GDNF基因是否成功表达，可用相应的 与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定的密度时，需进行 培养以得到更多数量的细胞，用于神经干细胞移植治疗实验。【答案】（1）使细胞分散开 （2）XhoI （3） （4）抗体 传代6.（2015海南卷.31）【生物选修3：现代生物科技专题】（15分）在体内，人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链，此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原，进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后，产生A、B两条肽链，再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。目前，利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题：（1）人体内合成前胰岛素原的细胞是，合成胰高血糖素的细胞是。（2）可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的序列，用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体。再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成的基因工程菌。（3）用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，则用该工程菌进行工业发酵时，应从中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。【答案】（1）胰岛B细胞 胰岛A细胞 （2）DNA（序列） 胰岛素原 （3）菌体（3）根据题意，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，所以用该工程菌进行工业发酵时，应从菌体中分离、纯化胰岛素原，经酶处理便可转变为胰岛素。7.( 2015四川卷.9)（11分）将苏云金杆菌Bt蛋白的基因导入棉花细胞中，可获得抗棉铃虫的转基因棉，其过程如下图所示（注：农杆菌中Ti质拉上只有TDNA片段能转移到植物细胞中）。（1）过程需用同种酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。为将过程获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来，应使用培养基。（2）过程中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养，旨在让进入棉花细胞；除尽农杆菌后，还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养，目的是。（3）若过程仅获得大量的根，则应在培养基中增加以获得芽；部分接种在无激素培养基上的芽也能长根，原因是。（4）检验转基因棉的抗虫性状，常用方法是。种植转基因抗虫棉能减少的使用，以减轻环境污染。【答案】（1）限制性核酸内切选择（2）TDNA筛选获得TDNA片段的植物细胞（3）细胞分裂素浓度顶芽端合成的生长素向基部运输，促进根的分化（4）投放棉铃虫农药（3）若过程仅获得大量的根，则应在培养基中增加细胞分裂素以获得芽；部分接种在无激素培养基上的芽也能长根，原因是顶芽端合成的生长素向基部运输，促进根的分化。（4）检验转基因棉的抗虫性状，常用方法是直接接种害虫，观察其生存情况。种植转基因抗虫棉能减少农药的使用，以减轻环境污染。8.( 2015课标I卷.40)生物选修3：现代生物科技专题（15分）HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：（1）用基因工程方法制备HIV的某蛋白（目的蛋白）时，可先提取HIV中的 ，以其作为模板，在 的作用下合成 。获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。（2）从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是 。该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是 。（3）已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分 细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。（4）人的免疫系统有 癌细胞的功能，艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。【答案】（1）RNA 逆转录酶 DNA(2)抗体 抗原抗体特异性结合（3）T（或T淋巴）（4）监控和清除【解析】（1）HIV是一种逆转录RNA病毒，若要获取HIV的某种蛋白质，需将HIV的遗传物质RNA提取出来，在逆转录酶的作用下合成cDNA分子即获取该目的基因。（2）抗原注入机体后，会诱导机体的免疫系统产生抗体，抗体会和抗原发生特异性结合。HIV和抗体能特异性结合，因此可以用于检测受试者血清中的HIV。（3）HIV主要感染和破坏了患者的部分免疫细胞，主要是T细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。（4）人的免疫系统有监控和清除癌细胞的功能。9.（2015安徽卷.31）II.（9分）科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图。（1） 由过程获得的A为 。（2） 在核移植前，必须先去掉卵母细胞的核。目的是 ，受体应选用 期卵母细胞。（3） 进行胚胎移植时，代孕母羊对置入子宫的重组胚胎基本上不发生 ，这是为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。（4） 采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为 。【答案】II.（1）含目的基因的表达载体 （2）保证核遗传物质来自目的基因的成纤维细胞 MII中 （3）免疫排斥反应 （4）整合含有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养II（1）分析图示可知，过程表示构建基因表达载体。 （2）对卵母细胞去核的目的是保证后代的核遗传物质全部来自目的基因的成纤维细胞。受体应选用减数第二次分裂中期。 （3）胚胎移植能成功，原因是代孕母羊对置入子宫的重组胚胎基本上不发生免疫排斥反应。 （4）转基因体细胞克隆属于无性繁殖，细胞能经过传代培养不断增殖，且遗传物质一般不会发生改变。10.（2015山东卷.36）（12分）【生物现代生物科技专题】治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下：（1）过程采用的是细胞工程中的_技术，过程采用的是胚胎工程中的_技术。（2）体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液（基）的_。（3）如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体（重组载体）时必须使用_和_两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有_基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。（4）胚胎干细胞可以来自于囊胚中的_。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体_(填“A”或“B”)，则不会发生免疫排斥反应。【答案】（1）（体细胞）核移植 （早期）胚胎培养 （2）PH（或酸碱度） （3）限制性（核酸）内切酶（或限制酶） DNA连接酶（注：两空可颠倒） 标记 （4）内细胞团 B11.（2015上海卷.综合题九）回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。（9分）如图28A所示，质粒pZHZ9上含有X抗生素抗性基因（XR）和Y抗生素抗性基因（YR）。其中XR内部含有限制酶KasI识别序列，YR内部含有限制酶FseI、HpaII、NaeI、NgoMIV识别序列，五种酶的识别序列如图28B（表示切割位点），且这些识别序列在整个质粒上均仅有一处，目的基因内部不存在这些识别序列。68若要将结构如图28C所示的目的基因直接插入到YR内形成重组质粒pZHZ10，则pZHZ9需用限制酶_切开。69将上述切开的质粒溶液与目的基因溶液混合，加入DNA连接酶连接后，进行大肠杆菌受体细胞导入操作。之后，受体细胞的类型（对两种抗生素表现出抗性R或敏感性S）包含_（多选）。AXR、YR BXR、YS CXS、YR DXS、YS70若用KasI和FseI联合酶切重组质粒pZHZ 10（只含单个目的基因），则可能产生的酶切片段数为_（多选）。A 1 B2C 3D 471动物基因工程通常以受精卵作为受体细胞的根本原因是_。A受精卵能使目的基因高效表达B受精卵可发育成动物个体C受精卵基因组更易接受DNA的插入D受精卵尺寸较大，便于DNA导入操作【答案】68.NgoMIV69.ABD70.ABC71.B 【解析】（2）将图中切开的质粒溶液与目的基因溶液混合，加入DNA连接酶连接后，有的质粒可能没有导入目的基因，这种普通质粒导入受体细胞后，由于XR、YR基因都没有被破坏，因此两种抗性都存在，故A正确；目的基因插入质粒后，由于YR基因被破坏，因此重组质粒导入受体细胞后，只具有XR抗性，表现XR、YS，故B正确；若是没有导入质粒，表现为XS、YS，没有其他情况，故C错误，D正确。（3）根据题意，XR内部含有限制酶KasI识别序列，YR内部含有限制酶FseI、HpaII、NaeI、NgoMIV识别序列，五种酶的识别序列在整个质粒上均仅有一处，如果插入目的基因后，NgoMIV的识别序列有两处，根据题意，能够被NgoMIV识别的序列都能被FseI识别，因此若用KasI和FseI联合酶切重组质粒pZHZ 10，最少可以切开一个位点，得到一种DNA片段，最多切开3个位点，得到三种DNA片段，故ABC正确，D错误。（4）受精卵和体细胞都能使目的基因高效表达，故A错误；动物体细胞的全能性受到限制，不能表现出来，受精卵的全能性最高，因此转基因动物一般用受精卵作为受体细胞，故B正确；受精卵的体积较大，便于进行目的基因的导入和操作，但这不是根本原因，故CD不合题意。1(2014广东，25)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是(多选)()A过程需使用逆(反)转录酶B过程需使用解旋酶和PCR获取目的基因C过程使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备D过程可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞【答案】AD2(2014江苏，23)下列关于基因工程技术的叙述，错误的是(多选)()A切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列BPCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应C载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因D抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达【答案】ABC【解析】A项，限制性核酸内切酶大多特异性地识别6个核苷酸序列，但也有少数限制性核酸内切酶能识别4个、5个或8个核苷酸序列。B项，PCR反应中温度周期性变化是为变性、复性和延伸创造条件。另外，耐高温的DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用，变性和复性过程不需要酶的催化。C项，载体质粒上的抗生素抗性基因可作为标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，而不是抗生素合成基因。D项，目的基因导入受体细胞后不一定能正常表达。3 (2014新课标，40)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题：(1)理论上，基因组文库含有生物的_基因；而cDNA文库中含有生物的_基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中_出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物_的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的_，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的_是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时，则可推测该耐旱基因整合到了_(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。【答案】(1)全部部分(2)筛选(3)乙表达产物耐旱性(4)同源染色体的一条上1.如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcoR、BamH的酶切位点，P为转录的启动部位。已知目的基因的两端有EcoR、BamH的酶切位点，受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列有关叙述正确的是()A.将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoR酶切，在DNA连接酶作用下，生成由两个DNA片段之间连接形成的产物有两种B.DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来形成一个重组质粒，该过程形成两个磷酸二酯键C.为了防止目的基因反向粘连和质粒自身环化，酶切时可选用的酶是EcoR和BamHD.能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞【答案】C2.2011年8月，吉林大学农学部奶牛繁育基地成功培育出一头携带转入赖氨酸基因的克隆牛犊“织女”，从其乳汁中获得大量的赖氨酸，它的诞生标志着国际克隆技术又取得了一次重大突破。以下与此有关的叙述中，正确的是()A.该题中赖氨酸基因表达载体的受体细胞的性染色体组成可以是XX也可以是XYB.将赖氨酸基因导入牛的卵细胞中，通过组织培养也能形成转基因牛C.人们只在“织女”的乳汁中才能获取赖氨酸，是因为只在转基因牛的乳腺细胞中才有赖氨酸基因D.运用基因工程技术让牛合成大量的赖氨酸，该技术将导致定向变异【答案】D【解析】根据题干可知，从“织女”的乳汁中获得大量的赖氨酸，说明基因表达载体的受体细胞是雌性，A错误；在基因工程中，将目的基因导入到动物的受精卵中，B错误；由于将赖氨酸的基因导入动物的受精卵中，因此转基因动物的体细胞中都有赖氨酸基因，但是只在乳腺细胞中表达，C错误；基因工程是人为地将目的基因导入受体细胞，定向地改造生物的遗传性状，D正确。3.下列关于蛋白质工程的说法，正确的是()A.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作B.蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子C.对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的D.蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的【答案】B【解析】蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，还必须从基因入手。与基因工程不同，蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子。4.科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎病的基因，并以Ti质粒作为载体，采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。下列有关叙述正确的是()A.质粒是最常用的载体之一，质粒的存在与否对宿主细胞的生存有决定性的作用B.应将抗枯萎病基因导入受精卵，否则不能达到该基因在各组织细胞都表达的目的C.抗枯萎病基因能在金花茶细胞中表达，是因为两者的DNA结构相同D.通过该方法获得的抗枯萎病金花茶，将来产生的花粉中不一定含有该抗病基因【答案】D5.干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5g，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素。如图所示：从上述方式中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是()A.个体间的杂交B.基因工程C.细胞融合D.器官移植【答案】B【解析】从图中可以看出整个过程为将人的淋巴细胞中控制干扰素合成的基因与质粒结合后导入酵母菌，并从酵母菌产物中提取干扰素，这项技术为基因工程。6.抗菌肽对治疗癌症有一定作用，下图表示抗菌肽合成过程。相关说法正确的是()A.用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶B.基因表达载体包含起始密码和终止密码C.用显微注射法导入基因表达载体D.筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质【答案】A【解析】PCR技术中采用的是高温变性，因此用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶，A正确；基因表达载体包含启动子和终止子，而起始密码和终止密码在mRNA上，B错误；将基因表达载体导入酵母菌细胞时应用感受态细胞法，C错误；筛选菌种时用基因探针检测相关基因或mRNA，不能用基因探针检测蛋白质，D错误。7.SOD是一种抗氧化酶，它能将O转化成H2O2，增强植物的抗逆性。下图为培育农作物新品种的一种方式，与此有关的叙述中正确的是()A.过程常用的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体B.、分别表示脱分化、再分化，培养基中需添加植物激素C.SOD可能为O转化成H2O2的过程提供能量D.培育过程中需根据基因型的不同进行人工选择【答案】B8.下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法不正确的是()A.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作B.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术C.a、b过程分别是转录、翻译D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因【答案】B【解析】蛋白质工程中了解蛋白质分子结构如蛋白质的空间结构、氨基酸的排列顺序等，对于合成或改造基因至关重要；蛋白质工程的进行离不开基因工程，对蛋白质的改造是通过对基因的改造来完成的；图中a、b过程分别是转录、翻译过程；蛋白质工程中可根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因。9.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_(在“都相同”“都不同”“不完全相同”中选择)，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，切割后露出的黏性末端相同(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)抗原抗体杂交的碱基序列可知，重组质粒只能被Hind但不能被BamH切开；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，检测目的基因是否在受体细胞内表达的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。10.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基因和红霉素抗性基因)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_。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
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