2019-2020年高中生物《基因工程的基本操作程序》教案1 新人教版選修3.doc

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2019-2020年高中生物《基因工程的基本操作程序》教案1 新人教版選修3 【本節(jié)重難點】 重點：基因工程基本操作程序的四個步驟 難點：（1）從基因文庫中獲取目的基因 （2）利用PCR技術(shù)擴增目的基因 【知識精講】 教材梳理 基因工程的基本操作程序主要包括四個步驟：目的基因的獲取、基因表達載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細胞、目的基因的檢測與鑒定。 知識點一 目的基因的獲取 1.獲取目的基因是實施基因工程的第一步。目的基因的獲取方法主要有兩種：①從自然界中已有的物種中分離出來 ②用人工的方法合成。 2.基因文庫——將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因，成為基因文庫。 基因文庫根據(jù)其大小可分為基因組文庫和部分基因文庫。 受體細胞是指接受目的基因的細胞，即表達載體導(dǎo)入的細胞。 基因工程常用的受體有細菌、真菌、動植物細胞 3.PCR技術(shù)擴增目的基因 原理：DNA復(fù)制 做法：已知一段目的基因的核苷酸序列→據(jù)已知序列合成引物→DNA擴增 結(jié)果：擴增出許多結(jié)構(gòu)相同的目的基因。 注意：學(xué)習(xí)該部分知識時，常出現(xiàn)將目的基因的來源和目的基因的提取相混淆，致使不理解課本所講，原因是課本都用了“獲取目的基因”字樣。目的基因的來源是：①從自然界中已有的物種中分離出來。 ②用人工的方法合成。目的基因的提取是指在基因工程操作時怎樣獲得目的基因。常用方法有二：①從基因文庫中直接獲取 ②如果需要大量的目的基因，需要對目的基因進行PCR技術(shù)擴增。不管是從基因文庫中獲取的目的基因，還是需要進行擴增的目的基因，其來源既可能是從自然界中已有的物種中分離出來，也可能是人工合成的。 知識點二 基因表達載體的構(gòu)建 基因表達載體的構(gòu)建是基因工程的核心。其中心內(nèi)容是使目的基因與運載體結(jié)合，形成重組運載體，最后通過重組運載體將目的基因?qū)胧荏w細胞。 注意：在學(xué)習(xí)時應(yīng)注意以下幾點： 1.構(gòu)建表達載體的目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并可遺傳給下一代，同時，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。 2.基因表達載體的組成：目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因 3.所選運載體應(yīng)具備的條件：（1） 載體DNA必需有一個或多個限制酶的切割位點，以便目的基因可以插入到載體上去。這些供目的基因插入的限制酶的切點所處的位置，還必須是在質(zhì)粒本身需要的基因片段之外，這樣才不至于因目的基因的插入而失活。 （2）載體DNA必需具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。 （3）載體DNA必需帶有標(biāo)記基因，以便重組后進行重組子的篩選。 （4）載體DNA必需是安全的，不會對受體細胞有害，或不能進入到除受體細胞外的其他生物細胞中去。 （5）載體DNA分子大小應(yīng)適合，以便提取和在體外進行操作，太大就不便操作。 實際上自然存在的質(zhì)粒DNA分子并不完全具備上述條件，都要進行人工改造后才能用于基因工程操作。 知識點三 將目的基因?qū)胧荏w細胞 （1）轉(zhuǎn)化——目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程，稱為轉(zhuǎn)化。 說明：此處的“轉(zhuǎn)化”與肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗中的“轉(zhuǎn)化”的含義相同。 （2）基因工程中常用的受體細胞有：大腸桿菌、枯草桿菌、土壤膿桿菌、酵母菌和動植物細胞 （3）將目的基因?qū)胧荏w細胞的方法：根據(jù)受體和運載體的類型不同，所采用的導(dǎo)入方法也不同。目前常用的方法有：①將目的基因?qū)胫参锛毎摋U菌轉(zhuǎn)化法，還有基因槍法和花粉管通道法。②將目的基因?qū)雱游锛毎@微注射技術(shù)③將目的基因?qū)胛⑸锛毎狢a＋處理細胞法 說明：將目的基因?qū)胧荏w細胞的方法有很多種，同學(xué)們可以上網(wǎng)查詢更多的方法和具體過程。 知識點四 目的基因的監(jiān)測與鑒定 （1）檢測對象：①檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因 ②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA ③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì) （2）檢測方法：分子檢測法——①和②都是DNA分子雜交技術(shù)，③抗原－抗體雜交法 形態(tài)檢測法——可根據(jù)目標(biāo)性狀的有無來判斷目的基因是否表達 說明：基因操作過程中有多個步驟需要檢測，此處只講了目的基因的檢測，還有目的基因是否被整合到了運載體上，運載體是否進入了受體細胞等都需要檢測，具體過程見拓展點2。 知識點五 教材深化：人工合成目的基因的過程： ①目的基因轉(zhuǎn)錄成的mRNA 單鏈DNA雙鏈DNA（目的基因） ②蛋白質(zhì)中氨基酸的序列mRNA中的堿基序列DNA堿基序列目的基因目的基因 教材拓展 拓展點一 標(biāo)記基因和標(biāo)記基因的作用 課本上提到運載體要有標(biāo)記基因，其作用是供重組DNA鑒定和篩選，那么怎樣利用標(biāo)記基因進行鑒定和篩選呢？請同學(xué)們閱讀下面一段文字：運載體中所攜帶的一些抗性基因（如氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因）及發(fā)光基因等，能控制一些特殊物質(zhì)的合成，利用這些特殊物質(zhì)可以篩選運載體或重組運載體，這些基因就叫做標(biāo)志基因。 在用限制酶切割目的基因和運載體、表達載體構(gòu)建及將目的基因?qū)胧荏w細胞，這一系列過程都是在人為控制條件下，在有關(guān)酶的作用下自行完成的，而不是人為條件下一個一個處理的，是很多對象同時進行的，這樣，就會出現(xiàn)有的運載體被限制酶切割開，有的運載體沒有被限制酶切割開，沒有被限制酶切割開的運載體，就不可能連接上目的基因，只有被限制酶切開的運載體才有可能拼接上目的基因。我們就必須選擇出連接上目的基因的重組運載體（即表達載體），然后進行擴增，得到大量的表達載體。然后把大量的表達載體和大量的受體細胞放在一起，在一定的人為條件下，讓其自行導(dǎo)入受體細胞，這樣，在導(dǎo)入受體細胞時，就會出現(xiàn)有的受體細胞被導(dǎo)入了表達載體，有的細胞沒有導(dǎo)入表達載體，我們再選出含有表達載體的受體細胞，進行擴增，培養(yǎng)。在上述過程中要進行兩步篩選，一是篩選含有運載體的受體細胞，其過程是在含有相應(yīng)抗菌素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，只有獲得運載體的受體細胞才能繼續(xù)生長，這樣便可篩選出含有運載體的受體細胞。二是篩選含有目的基因的受體細胞，其過程是從每個菌落取一部分再接種到含另一種抗生素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，由于目的基因插入該標(biāo)記基因中，致使該基因不能表達，因而受體細胞不能在含該抗生素的培養(yǎng)基上生存，據(jù)此可以從該菌落剩余部分的菌體中篩選出含目的基因的受體細胞。注意：在基因操作的基本步驟中要進行多次篩選。 拓展點二 從基因文庫中找到所需要的基因 從基因文庫中找到目的基因是一件比較復(fù)雜的事情，要根據(jù)目的基因已有的某些信息來進行。下面介紹一種根據(jù)基因的部分核苷酸序列找到目的基因的方法。 第一步，通過PCR方法將目的基因已知的部分核苷酸序列擴增出來，進行放射性同位素標(biāo)記（也可以用別的標(biāo)記方法進行，如生物素、熒光素等），即用標(biāo)記了放射性同位素的目的DNA片段作為探針，與擴增出來的DNA雜交。 第二步，將基因文庫中的所有菌落轉(zhuǎn)移至硝酸纖維膜上（也可以用其他類型的膜），然后，通過處理溶解消化掉細菌中的蛋白質(zhì)，并使DNA固定在膜上。 第三步，按Southern雜交的方法進行雜交。 第四步，在X光底片上出現(xiàn)黑斑的菌落，這表明這個菌落中含有所需要的目的基因（若選用別的標(biāo)記方法，有陽性信號的菌落則含有所需要的目的基因）。 第五步，從該菌落中再提取目的基因。 拓展點三 PCR的擴增過程 PCR擴增是獲取目的基因的一種非常有用的方法，也是進行分子鑒定和檢測的一種很靈敏的方法。PCR的擴增反應(yīng)過程包括以下幾個主要過程。 第一步：將反應(yīng)體系（包括雙鏈模板、引物、耐高溫的DNA聚合酶、四種脫氧核糖核苷酸以及酶促反應(yīng)所需的離子等）加熱至90～95 ℃，使雙鏈DNA模板兩條鏈之間的氫鍵打開，變成單鏈DNA，作為互補鏈聚合反應(yīng)的模板。 第二步：將反應(yīng)體系降溫至55～60 ℃，使兩種引物分別與模板DNA鏈3′端的互補序列互補配對，這個過程稱為復(fù)性。 第三步：將反應(yīng)體系升溫至70～75 ℃，在耐高溫的DNA聚合酶催化作用下，將與模板互補的單個核苷酸加到引物所提供的3-OH上，使DNA鏈延伸，產(chǎn)生一條與模板鏈互補的DNA鏈。 上述三步反應(yīng)完成后，一個DNA分子就變成了兩個DNA分子，隨著重復(fù)次數(shù)的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反應(yīng)過程都是在PCR擴增儀中完成的。 【典題分類精析】 考點一、目的基因的獲取 例1．1993年，我國科學(xué)工作者培育成的抗棉鈴蟲的最新轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，其抗蟲基因來源于 A．普通棉花的基因突變 B．棉鈴蟲變異形成的致死基因 C．在棉鈴蟲體內(nèi)寄生的線蟲基因 D．蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)的抗蟲基因 分析：1993年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的科學(xué)家成功地將原核生物蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因轉(zhuǎn)入棉植株，培育成了抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。 答案：D 點評：目的基因主要來源是原核生物。 例2．［xx高考全國］鐮刀型細胞貧血癥的病因是血紅蛋白基因的堿基序列發(fā)生了改變。檢測這種堿基序列改變必須使用的酶是 A.解旋酶 B.DNA連接酶 C.限制性內(nèi)切酶 D.RNA聚合酶 分析：本題考查的知識點是DNA分子雜交原理。選項B、 D可以直接排除。對于選A可能理解為的：既然是檢測突變的部位,那么很自然想到用該基因的探針，進行堿基互補配對雜交而檢測之(相關(guān)知識見教材鑒定人猿親緣關(guān)系和基因工程處都有所涉及)，但是分子雜交的前提必須是單鏈DNA，于是很自然想到用解旋酶處理被檢測基因。但是，解開DNA雙鏈結(jié)構(gòu)不一定要用解旋酶，在高溫或者用強堿溶液處理也可以得到單鏈DNA，而且題干上也有"必須使用的酶"的敘述，所以可以排除A選項。 對于C選項的理解：限制酶只是把原DNA切成很多片段，其中某個片段可能包含突變的目的基因，然后再用化學(xué)方法處理成單鏈，最后再和探針雜交，根據(jù)放射性(或熒光)出現(xiàn)部位而檢測出突變部位，這種技術(shù)其實就是所謂的基因診斷。 如不用限制酶把DNA切割成若干片段，通過其他方法把DNA處理成單鏈，然后與DNA探針雜交，但是，已經(jīng)變性成單鏈的DNA很有可能常溫下復(fù)性，可能回折重新形成許多雙鏈區(qū)，如果恰恰突變部位及其臨近區(qū)域和該單鏈其他區(qū)域結(jié)合成雙鏈，那么必然影響探針與相應(yīng)部位的結(jié)合，也就無法準(zhǔn)確檢測到突變部位。 答案：C 點評：本題易錯選A，用探針檢測DNA，DNA必須解旋，但解旋不一定要用解旋酶，這一點可聯(lián)系肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗，高溫使DNA解旋。 考點二、基因表達載體的構(gòu)建 例3．［xx高考江蘇］基因工程又叫基因拼接技術(shù)。 （1）在該技術(shù)中，用人工合成方法獲得目的基因的途徑之一是：以目的基因轉(zhuǎn)錄的___________為模板，__________成互補的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成__________。 （2）基因工程中常用的受體細胞有細菌、真菌、____________。若將真核基因在原核細胞中表達，對該目的基因的基本要求是_________。 （3）假設(shè)以大腸桿菌質(zhì)粒作為運載體，并以同一種限制性內(nèi)切酶切割運載體與目的基因，將切割后的運載體與目的基因片段混合，并加入DNA連接酶。連接產(chǎn)物至少有_________種環(huán)狀DNA分子，它們分別是_______________。 分析：本題考查的是基因工程的相關(guān)知識。熟練掌握基因工程的四個步驟是解答本題的關(guān)鍵?；蚬こ毯苋菀着c其他知識相聯(lián)系命制綜合題，如基因操作基本步驟中目的基因的獲取常與“中心法則”、“堿基互補配對原則”相結(jié)合，還可與基因的結(jié)構(gòu)、發(fā)酵工程、基因的遺傳定律相結(jié)合進行綜合考查，是學(xué)習(xí)和重點之一。完全按照人的意愿，由重新組裝基因到新生物產(chǎn)生的生物科學(xué)技術(shù)，就稱為“基因工程”，或者說是“遺傳工程”。在基因工程中，人工合成目的基因的途徑有兩條，其中之一就是以信使RNA這模板經(jīng)過反轉(zhuǎn)錄合成目的基因；基因工程常用的受體有細菌、真菌、動植物細胞；原核生物的基因中無內(nèi)含子，若將真核生物的基因轉(zhuǎn)入原核生物，需除去內(nèi)含子部分；在本題操作過程中，若在含有同一種限制酶切割的運載體和目的基因混合物中，加入DNA連接酶將會形成3種環(huán)狀DNA分子，運載體自連而成的環(huán)狀DNA分子，目的基因自連而成的環(huán)狀DNA分子，運載體與目的基因片段相連的環(huán)狀DNA分子。 答案：(1)信使RNA(mRNA) 逆轉(zhuǎn)錄(反轉(zhuǎn)錄) 雙鏈DNA(目的基因) (2)動植物細胞　除去內(nèi)含子　(3)3 運載體自連的、目的基因自連的、運載體與目的基因片段相連的環(huán)狀DNA分子 點評：解答該類題目的方法是熟練掌握課本知識，并對課本知識進行深化、拔高。 考點三、將目的基因?qū)胧荏w細胞 例4．基因工程中科學(xué)家常采用細菌、酵母菌等微生物作為受體細胞，原因是( ) A．結(jié)構(gòu)簡單，操作方便 B．繁殖速度快 C．遺傳物質(zhì)含量少、簡單 D．性狀穩(wěn)定,變異少 分析：本題考查基因工程的受體細胞。目的基因?qū)胧荏w細胞后，隨著受體細胞的繁殖而復(fù)制，由于細菌等微生物繁殖速度非?？?。在很短的時間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。 答案：B 點評：基因工程常用的受體有細菌、真菌、動植物細胞。解答這類題目的方法應(yīng)結(jié)合受體細胞的特點回答。 考點四、目的基因的監(jiān)測與鑒定 例5.目的基因?qū)胧荏w細胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達其遺傳特性，只有通過鑒定和檢測才能知道。下列屬于目的基因檢測和鑒定的是 ①檢測受體細胞是否有目的基因 ②檢測受體細胞是否有致病基因 ③檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄信使RNA ④檢測目的基因是否翻譯蛋白質(zhì) A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④ 分析：本題考查目的基因的檢測的相關(guān)知識。目的基因的檢測包括：檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是用DNA探針，使DNA探針與基因組DNA雜交。檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了信使RNA，方法是用基因探針與信使RNA雜交。最后檢測目的基因是否翻譯了蛋白質(zhì)，方法是進行抗原－抗體雜交。 答案：C 點評：基因工程中需要進行監(jiān)測的步驟較多，請同學(xué)們利用比較對比的方法進行記憶和運用。 形態(tài)檢測法——可根據(jù)目標(biāo)性狀的有無來判斷目的基因是否表達 考點五、人工合成目的基因的過程 例6．科學(xué)家已經(jīng)能夠通過基因工程的方法，能使番茄果肉細胞中含有人奶蛋白。以下有關(guān)該基因工程的敘述錯誤的是（ ?。? A．采用反轉(zhuǎn)錄的方法得到的目的基因有啟動子、終止子 B．用同種限制酶處理質(zhì)粒和含目的基因的DNA，可產(chǎn)生相同的黏性末端而形成重組DNA分子 C．番茄的葉肉細胞可作為受體細胞 D．啟動子對于目的基因在番茄的葉肉細胞中的表達是不可缺少的 分析：本題主要考查了基因工程的有關(guān)知識。反轉(zhuǎn)錄法獲取目的基因時，由于是根據(jù)氨基酸的序列推測基因中的堿基序列，因此，合成的基因中并不含有啟動子、終止子。在基因工程中，必須用相同的限制酶處理質(zhì)粒和目的基因的DNA，這樣可產(chǎn)生相同的黏性末端以便能而形成重組DNA分子。基因工程中，常用的受體細胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細胞等，因此番茄的葉肉細胞可作為受體細胞。在基因表達的過程中，啟動子對于目的基因在番茄的葉肉細胞中的表達也能起一定的作用，是不可缺少的，它位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出信使RNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)，因此，只有A答案錯誤。 答案：A 點評：啟動子、終止子不屬于結(jié)構(gòu)基因，不能翻譯出蛋白質(zhì)，因此，采用反轉(zhuǎn)錄的方法不能得到。但啟動子、終止子是基因表達不可缺少的。 考點六、標(biāo)記基因和標(biāo)記基因的作用 例7.根據(jù)實驗原理和材料用具，設(shè)計實驗確定細菌質(zhì)粒的抗菌素基因所控制的抗菌素的類別。 實驗原理：作為運載體的質(zhì)粒，需要有標(biāo)記基因，這一標(biāo)記基因是抗菌素抗性基因。有抗性基因的質(zhì)?？捎米鬟\載體。 材料用具：青霉素、四環(huán)素各10萬單位溶液，菌種試管，滅菌的含細菌培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿，酒精燈，接種環(huán)，一次性注射器，無菌水，恒溫箱 方法步驟： 第一步：取3個含培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿，分別編號為1、2、3號，用三支注射器分別向3個培養(yǎng)基中注入1ml無菌水，、青霉素液、四環(huán)素液，并使之均勻分布之整個培養(yǎng)基表面。 第二步： 。 第三步： 。 結(jié)果預(yù)期： 。 分析：運載體中所攜帶的一些抗性基因（如氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因）及發(fā)光基因等，能控制一些特殊物質(zhì)的合成，利用這些特殊物質(zhì)可以篩選運載體或重組運載體，這些基因就叫做標(biāo)志基因。目的基因中的標(biāo)志基因最少要有2個，1個是用來檢測運載體是否進入了受體細胞，另一個是用來檢測目的基因是否被拼接到運載體上；第一個標(biāo)志基因要保證其完整性，能夠進行表達，若受體細胞表現(xiàn)出該基因所控制的性狀，說明運載體已進入受體細胞；第二個標(biāo)志基因是插入目的基因的部位，由于目的基因的插入破壞了起結(jié)構(gòu)，不能表達其所控制的性狀，若受體細胞沒有表達出第二個基因所控制的性狀，說明目的基因已進入受體細胞。 答案：第二步：將接種環(huán)在酒精燈上灼燒，在酒精燈旁用接種環(huán)挑取等量菌種，分別培養(yǎng)在三個不同的培養(yǎng)基上，置于恒溫箱內(nèi)，培養(yǎng)一段時間。 第三步：將接種后的培養(yǎng)基放在37℃的恒溫箱中培養(yǎng)24小時。 預(yù)期結(jié)果：①1號培養(yǎng)基內(nèi)細菌正常生長，2、3號內(nèi)的細菌死亡，說明細菌無抗青霉素基因，無抗四環(huán)素基因；②1、2號培養(yǎng)基內(nèi)細菌正常生長，3號培養(yǎng)基內(nèi)細菌死亡，說明細菌有抗青霉素基因，無抗四環(huán)素基因；③1、3號培養(yǎng)基內(nèi)細菌正常生長，2號培養(yǎng)基內(nèi)細菌死亡，說明細菌質(zhì)粒無抗青霉素基因，有抗四環(huán)素基因；④1、2、3號培養(yǎng)基內(nèi)細菌都正常生長，說明細菌質(zhì)粒既有抗青霉素基因，又有抗四環(huán)素基因。 點評：本題較難理解，原因是對基因工程中的檢測了解不深、不全造成的。兩個基因的作用不同是導(dǎo)致做錯該題的原因。 考點七、從基因文庫中找到所需要的基因 例8．有關(guān)基因工程的敘述正確的是( ) A．限制酶只在獲取目的基因時才用 B．重組質(zhì)粒的形成是在細胞內(nèi)完成的 C．質(zhì)粒都可以作為運載體 D．蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序可以為合成目的基因提供線索 分析：在基因工程中，不僅要用限制酶切割目的基因，還要用同一種限制酶在質(zhì)粒上切割出一個切口，使目的基因與質(zhì)粒切口的黏性末端能進行堿基互補配對，所以A錯；重組質(zhì)粒是在細胞外進行的，所以B錯；并不是所有的質(zhì)粒都可作運載體，在科學(xué)研究中，人們通常只是用大腸桿菌的質(zhì)粒(其上有抗藥基因)作運載體，所以C錯；在人工合成目的基因的方法中，有一種方法是根據(jù)已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測出相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測出它的結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列，最后通過化學(xué)方法，以單核苷酸為原料合成目的基因。所以D項正確。 答案：D 點評：基因文庫中的基因的來源，有的是從自然界獲取的，有的是人工合成的。 考點八、PCR的擴增過程 例9．多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種體外迅速擴增DNA片段的技術(shù)。PCR過程一般經(jīng)歷下述三十多次循環(huán)：95℃下使模板DNA變性、解鏈→55℃下復(fù)性（引物與DNA模板鏈結(jié)合）→72℃下引物鏈延伸（形成新的脫氧核苷酸鏈）。下列有關(guān)PCR過程的敘述中不正確的是 A．變性過程中破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵，也可利用解旋酶實現(xiàn) B．復(fù)性過程中引物與DNA模板鏈的結(jié)合是依靠堿基互補配對原則完成 C．延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸 D．PCR與細胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需要酶的最適溫度較高 分析：本題考查PCR擴增過程。解題的關(guān)鍵是要全面理解PCR擴增過程。DNA分子被破壞是指DNA分子被解旋成兩條長鏈，破壞的部位是連接兩條長鏈之間的氫鍵，方法有多種，用解旋酶、高溫等都可使DNA解旋，A項正確。B中引物有引物兩種，分別與模板DNA鏈3′端的互補序列互補配對。C中的原料不正確，合成DNA的原料是四種脫氧核苷酸。PCR技術(shù)中DNA合成過程中的溫度在70～75 ℃，所以，D選項正確。 點評：要正確理解PCR擴增過程，才能做好本題。易錯點：①合成DNA的原料是四種脫氧核苷酸 ②使DNA解旋的方法。 【針對性練習(xí)】 1.基因工程是DNA分子水平的操作，下列有關(guān)基因工程的敘述中，錯誤的是( ) A.限制酶只用于切割獲取目的基因 B.載體與目的基因必須用同一種限制酶處理 C.基因工程所用的工具酶是限制酶，DNA連接酶 D.帶有目的基因的載體是否進入受體細胞需檢測 2.運用現(xiàn)代生物技術(shù)，將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因整合到棉花細胞中，為檢測實驗是否成功，最方便的方法是檢測棉花植株是否有( ) A.抗蟲基因 B.抗蟲基因產(chǎn)物 C.新的細胞核 D.相應(yīng)性狀 3.轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因時的受體細胞是( ) A.受精卵 B.精細胞 C.卵細胞 D.體細胞 4.在基因工程操作中，運載體的本質(zhì)是雙鏈DNA分子，下列功能不能由運載體完成的是 A.目的基因的轉(zhuǎn)運 B.目的基因的擴增 C.目的基因的表達 D.目的基因的定位 5．下列關(guān)于基因工程的說法中，正確的是 A．基因工程的設(shè)計和施工都是在細胞水平上進行的 B．目前基因工程所有的目的基因都是從供體細胞中直接分離得到的 C．只要檢測出受體細胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功進行表達 D．基因工程能使科學(xué)家打破物種界限，定向改造生物性狀 6. 在基因工程中，把選出的目的基因（共1000個脫氧核苷酸對，其中腺嘌呤脫氧核苷酸460 個），放入DNA擴增儀中擴增4代，那么，在擴增儀中應(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是 A．540 個 B．7560個 C．8100 個 D．17280 個 7．利用基因工程生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物的方法之一是將人的基因轉(zhuǎn)入動物體內(nèi)，再飼養(yǎng)這些轉(zhuǎn)基因動物，從動物乳汁或尿液中提取藥物。這一過程不涉及 （ ） A．DNA按照堿基互補配對原則自我復(fù)制 B．DNA以其一條鏈為模板合成RNA C．RNA以自身為模板自我復(fù)制 D．按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質(zhì) 8.1975年，科學(xué)家用基因工程的方法創(chuàng)造出了一種能分解石油的“超級細菌”，下列關(guān)于此種細菌的說法正確的是 A．與一般細菌相比它體積特別巨大 B．它是現(xiàn)在唯一能分解石油的細菌 C．它同時能分解石油中的四種烴類 D．與一般細菌相比，它繁殖速度極快 9.下列與基因工程無關(guān)的是( ) A.培養(yǎng)利用“工程菌”生產(chǎn)胰島素 B.基因治療 C.蛋白質(zhì)工程 D.雜交育種 10.在基因工程技術(shù)中，下列方法與目的基因獲得無關(guān)的是 A.輻射誘變法 B.從基因文庫中獲取 C.反轉(zhuǎn)錄法 D.人工合成法 11．“轉(zhuǎn)基因動物”是指 ( ) A．含有可利用基因的動物 B．基因組中插入外源基因的動物 C．本身具有抗體蛋白類的動物 D．能表達基因信息的動物 12．下列有關(guān)“基因探針”的敘述，不正確的是 A．基因探針的工作原理是堿基互補配對 B．待測的DNA分子首先要解旋變?yōu)閱捂?，才可用基因探針測序 C．待測的DNA分子可以直接用基因探針測序 　 D．基因探針技術(shù)可用于疾病診斷和環(huán)境監(jiān)測 13．細菌抗藥性基因存在于 A．核區(qū)的DNA B． RNA C．質(zhì)粒 D．小的直線型DNA 14．堿基互補配對發(fā)生在下列哪些生理過程或生物技術(shù)中： ①種子的萌發(fā) ②病毒的增殖過程 ③細菌的二分裂過程 ④目的基因與運載體的結(jié)合 ⑤DNA探針的使用 ⑥分泌蛋白的加工和運輸 A．①②③④⑤　　B．①②③④⑤⑥ C．②④⑤ D．②③⑤⑥ 15.研究發(fā)現(xiàn)，癌細胞能產(chǎn)生一種酶叫端粒酶，它能修復(fù)細胞分裂時產(chǎn)生在染色體端的DNA的損傷，使損傷部位得以愈合，避免了老化趨勢，因此癌細胞能無限增值。而正常細胞沒有這種端粒酶，所以通常分裂50次左右就會由于DNA的損傷而衰老死亡。就以上材料分析，以下說法錯誤的是 A.正常細胞內(nèi)也應(yīng)該有控制這種端粒酶合成的基因的存在 B.端粒酶的功能類似于基因工程中DNA連接酶 C.研究端粒酶基因的作用機理有助于揭開細胞衰老之謎 D.克隆動物若通過基因工程獲得端粒酶基因可使其壽命達到正常甚至更長 16.美國科學(xué)家在研究生長在墨西哥某地的野玉米后發(fā)現(xiàn)，這種玉米含有包括蘇云金芽孢桿菌基因內(nèi)的轉(zhuǎn)基因作物的基因，由此可見 ①轉(zhuǎn)基因作物的基因可傳播到野生植物中 ②轉(zhuǎn)基因作用可對天然植物的遺傳多樣性構(gòu)成威脅 ③為防止基因污染，應(yīng)當(dāng)禁止轉(zhuǎn)基因作物的研究 ④自然雜交過程實質(zhì)是一個長期的轉(zhuǎn)基因過程，兩者沒有任何區(qū)別。其中正確的說法是 A.①②③④ B.③ C.①② D.① 17.豇豆對多種害蟲具有抗蟲能力，根本原因是豇豆體內(nèi)具有胰蛋白酶抑制劑基因（CpTI基因）?？茖W(xué)家將其轉(zhuǎn)移到水稻體內(nèi)后，卻發(fā)現(xiàn)效果不理想，主要原因是CpTI蛋白質(zhì)的積累量不足。經(jīng)過在體外對CpTI基因進行了修飾后，CpTI蛋白質(zhì)在水稻中的積累量就得到了提高。修飾和表達過程如下圖所示： 請根據(jù)以上材料，回答下列問題： ⑴CpTI基因是基因工程中的 基因，“信號肽”序列及“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號”序列的基本組成單位是 ，在①過程中，首先要用 酶切開，暴露出 ，再用 酶連接。 ⑵在轉(zhuǎn)基因過程中，供體細胞是 ，受體細胞是 。 ⑶②過程稱為 。 ⑷檢測修飾后的CpTI基因是否表達的最好方法是 。 18．糖尿病是一種常見病，且發(fā)病率有逐年增加的趨勢，以致西方發(fā)達國家把它列為第三號“殺手”。 （1）目前對糖尿病Ⅰ型的治療，大多采用激素療法，這種激素是 A．甲狀腺激素 B．胰島素 C．胰高血糖素 D．性激素 （2）在人體的胰腺內(nèi)，產(chǎn)生這種激素的細胞群，稱為__________________。 （3）這種治療用的激素過去主要從動物（如豬、牛）中得到。自70年代遺傳工程（又稱基因工程）發(fā)展起來以后，人們開始采用這種高新技術(shù)生產(chǎn)，其操作的基本過程如下圖所示： ①圖中的質(zhì)粒存在于細菌細胞內(nèi)，從其分子結(jié)構(gòu)看，可確定它是一種 。根據(jù)堿基配對的規(guī)律，在連接酶的作用下，把圖中甲與乙拼接起來（即重組），若a段與d段的堿基序列分別是AATTC和CTTAA，則b段與c段分別是 。 ②細菌進行分裂后，其中被拼接的質(zhì)粒也由一個變成二個，二個變成四個……，質(zhì)粒的這種增加方式在遺傳學(xué)上稱為 　　 。目的是基因通過活動（即表達）后，能使細菌產(chǎn)生治療糖尿病的激素。這是因為基因具有 　　　　　　　 合成的功能。它的過程包括____________ 和 　　　 兩個階段。 19．人類牙病的一種性狀表現(xiàn)是由于牙本質(zhì)發(fā)育不良，導(dǎo)致牙釉質(zhì)易破碎，使兒童 時期牙齒就易受損傷，該病稱為乳光牙。我國科學(xué)家在研究中發(fā)現(xiàn)，控制該遺傳病的基因 是DSPP基因。該基因的第3外顯子的一段堿基序列由原來決定谷氨酰胺(一種氨基酸)密碼 子的序列變成決定終止的密碼子的序列。請回答： （1） 乳光牙致病基因是 形成的。 （2）已知谷氨酰胺密碼子分別是CAA和CAG，那么DSPP基因第3外顯子與上述密碼子相對應(yīng)的堿基序列是_ ；由于第3外顯子堿基序列的變化，導(dǎo)致所決定的肽鏈結(jié)構(gòu)的顯著改變是 ，因此使牙齒發(fā)育異常。 （3）科學(xué)家對乳光牙致病基因進行檢測是用被標(biāo)記的DNA分子做探針，鑒定基因的堿基序列，這種方法遵循的原則是 ；如果科學(xué)家要對該病進行基因治療，應(yīng)采取的方法是 。 20.酵母菌的維生素、蛋白質(zhì)含量高，可作食用、藥用等，是提取核苷酸、三磷酸腺苷等多種生化產(chǎn)品的原料，還可用于生產(chǎn)維生素、氨基酸等?？茖W(xué)家將使啤酒產(chǎn)生豐富泡沫的LTPl基因植入啤酒酵母菌中，使其產(chǎn)生LTPl蛋白，釀出泡沫豐富的啤酒，具體的操作過程如下： 請據(jù)圖回答問題： （1）若圖中LTPl基因與B結(jié)合產(chǎn)生的C是_____________，通常在體外完成，此過程必需有DNA限制性核酸內(nèi)切酶和_____________酶。 （2）標(biāo)記基因的作用是 。 （3）檢測LTPl基因在啤酒酵母菌中是否表達可以通__________________________。 【課后答案點撥】 思考與探究（P15） 1.答：不可以。因為目的基因在表達載體中得到表達并發(fā)揮作用，還需要有其他控制元件，如啟動子、終止子和標(biāo)記基因等。必須構(gòu)建上述元件的主要理由是： （1） 生物之間進行基因交流，只有使用受體生物自身基因的啟動子才能比較有利于基因的表達； （2） 通過cDNA文庫獲得的目的基因沒有啟動子，只將編碼序列導(dǎo)入受體生物中無法轉(zhuǎn)錄； （3） 目的基因是否導(dǎo)入受體生物中需要有篩選標(biāo)記； （4） 為了增強目的基因的表達水平，往往還要增加一些其他調(diào)控元件，如增強子等； （5） 有時需要確定目的基因表達的產(chǎn)物存在于細胞的什么部位，往往要加上可以標(biāo)識存在部位的基因（或做成目的基因與標(biāo)識基因的融合基因），如綠色熒光蛋白基因等。 2.解析：農(nóng)桿菌可分為根瘤農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)桿菌，在植物基因工程中以根瘤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化最多。根瘤農(nóng)桿菌廣泛存在于雙子葉植物中。據(jù)不完全統(tǒng)計，約有93屬643種雙子葉植物對根瘤農(nóng)桿菌敏感。裸子植物對該菌也敏感。當(dāng)這些植物被該菌侵染后會誘發(fā)腫瘤。近年來，也有報道該菌對單子葉植物也有侵染能力。 根瘤農(nóng)桿菌侵染植物是一個非常復(fù)雜的過程。根瘤農(nóng)桿菌具有趨化性，即植物的受傷組織會產(chǎn)生一些糖類和酚類物質(zhì)吸引根瘤農(nóng)桿菌向受傷組織集中。研究證明，主要酚類誘導(dǎo)物為乙酰丁香酮和羧基乙酰丁香酮，這些物質(zhì)主要在雙子葉植物細胞壁中合成，通常不存在于單子葉植物中，這也是單子葉植物不易被根瘤農(nóng)桿菌侵染的原因。近年來還發(fā)現(xiàn)一些中性糖，如L-阿拉伯糖、D-木糖等也有誘導(dǎo)作用。酚類物質(zhì)和糖類物質(zhì)既可以作為根瘤農(nóng)桿菌的趨化物，又可以作為農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上Vir區(qū)（毒性區(qū)）基因的誘導(dǎo)物，使Vir區(qū)基因活化，導(dǎo)致T-DNA的加工和轉(zhuǎn)移，從而侵染植物細胞。 需要注意的是農(nóng)桿菌中不同的菌株，侵染能力有差別，在基因工程中需要加以選擇使用。利用農(nóng)桿菌侵染單子葉植物進行遺傳轉(zhuǎn)化時，是需要加上述酚類物質(zhì)的，同時單子葉植物種類不同，農(nóng)桿菌侵染進行遺傳轉(zhuǎn)化的效果也有很大差異。 如果想將一個抗病毒基因轉(zhuǎn)入小麥，也可以用農(nóng)桿菌，但要注意兩點：①要選擇合適的農(nóng)桿菌菌株，因為不是所有的農(nóng)桿菌菌株都可以侵染單子葉植物；②要加趨化和誘導(dǎo)的物質(zhì)，一般為乙酰丁香酮等，目的是使農(nóng)桿菌向植物組織的受傷部位靠攏（趨化性）和激活農(nóng)桿菌的Vir區(qū)（誘導(dǎo)）的基因，使T-DNA轉(zhuǎn)移并插入到染色體DNA上。 3.解析：有些蛋白質(zhì)肽鏈上有共價結(jié)合的糖鏈，這些糖鏈?zhǔn)窃趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體上加工完成的，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體存在于真核細胞中，大腸桿菌不存在這兩種細胞器，因此，在大腸桿菌中生產(chǎn)這種糖蛋白是不可能的。 4.解析：基本操作如下： （1）從小鼠中克隆出β-珠蛋白基因的編碼序列（cDNA）。 （2）將cDNA前接上在大腸桿菌中可以適用的啟動子，另外加上抗四環(huán)素的基因，構(gòu)建成一個表達載體。 （3）將表達載體導(dǎo)入無四環(huán)素抗性的大腸桿菌中，然后在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌。如果表達載體未進入大腸桿菌中，大腸桿菌會因不含有抗四環(huán)素基因而死掉；如果培養(yǎng)基上長出大腸桿菌菌落，則表明β-珠蛋白基因已進入其中。 （4）培養(yǎng)進入了β-珠蛋白基因的大腸桿菌，收集菌體，破碎后從中提取β-珠蛋白。 求異思維（P8） 解析：1970年，特明（H.M. Temin）和巴爾的摩（D. Baltimore）證實了RNA病毒中含有一種能將RNA轉(zhuǎn)錄成DNA的酶，這種酶被稱為依賴RNA的DNA聚合酶，由于與中心法則中的從DNA到RNA的轉(zhuǎn)錄是反向的，所以稱為反轉(zhuǎn)錄酶（reverse transcriptase）。 反轉(zhuǎn)錄酶既可以利用DNA又可以利用RNA作為模板合成與之互補的DNA鏈。像其他DNA聚合酶一樣，反轉(zhuǎn)錄酶也以5′→3′方向合成DNA（圖1-3）。 cDNA合成過程是：第一步，反轉(zhuǎn)錄酶以RNA為模板合成一條與RNA互補的DNA單鏈，形成RNA-DNA雜交分子。第二步，核酸酶H使RNA-DNA雜交分子中的RNA鏈降解，使之變成單鏈的DNA。第三步，以單鏈DNA為模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一條互補的DNA鏈，形成雙鏈DNA分子。 尋根問底 1（P9）.解析：構(gòu)建基因文庫是獲取目的基因的方法之一，并不是惟一的方式。如果所需要的目的基因序列已知，就可以通過PCR方式從含有該基因的生物的DNA中，直接獲得，也可以通過反轉(zhuǎn)錄，用PCR方式從mRNA中獲得，不一定要構(gòu)建基因文庫。但如果所需要的目的基因的序列完全不知，或只知道目的基因序列的一段，或想從一種生物體內(nèi)獲得許多基因，或者想知道這種生物與另一種生物之間有多少基因不同，或者想知道一種生物在個體發(fā)育的不同階段表達的基因有什么不同，或者想得到一種生物的全基因組序列，往往就需要構(gòu)建基因文庫。 2（P11）.解析：有人采用總DNA注射法進行遺傳轉(zhuǎn)化，即將一個生物中的總DNA提取出來，通過注射或花粉管通道法導(dǎo)入受體植物，沒有進行表達載體的構(gòu)建，這種方法針對性差，完全靠運氣，也無法確定什么基因?qū)肓耸荏w植物。此法目前爭議頗多，嚴格來講不算基因工程。 【拓展閱讀】 1. 基因工程載體的構(gòu)建需要考慮哪些方面的因素？道理何在？ 主要考慮以下幾方面的因素。 （1）基因的特點：如果一個來自動物的目的基因含有內(nèi)含子，就不能用于轉(zhuǎn)基因植物，因為動物中內(nèi)含子的剪接系統(tǒng)與植物的不同，植物不能將動物基因的內(nèi)含子剪切掉，只能用該基因的cDNA?；虻漠a(chǎn)物如果是一個糖蛋白，那么該基因在原核生物細菌中表達出來的蛋白就可能不具備天然狀態(tài)下的活性，因為糖蛋白上的糖鏈?zhǔn)窃趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體上加上的，而細菌無這些細胞器。 （2）要選擇強啟動子或組織特異性啟動子。啟動子有強有弱，選擇強啟動子可以增加轉(zhuǎn)錄活性，使基因產(chǎn)物量增多。如果希望基因在生物的某個組織表達，如只在植物種子中表達，就要選擇種子中特異表達的啟動子。 （3）要有選擇標(biāo)記基因，如抗生素基因，以便選擇出真正的轉(zhuǎn)基因生物。 2. 什么是分子雜交技術(shù)的顯示帶？ 分子雜交技術(shù)是基因工程中使用頻率很高的一項技術(shù)，主要用于檢測和鑒定，可以分為核酸分子之間的雜交和蛋白質(zhì)分子之間的雜交。常用的技術(shù)有： Southern雜交──DNA和DNA分子之間的雜交。目的基因是否整合到受體生物的染色體DNA中，這在真核生物中是目的基因可否穩(wěn)定存在和遺傳的關(guān)鍵。如何證明這一點，就需要通過Southern雜交技術(shù)。基本做法是：第一步，將受體生物DNA提取出來，經(jīng)過適當(dāng)?shù)拿盖泻?，走瓊脂糖凝膠電泳，將不同大小的片段分開；第二步，將凝膠上的DNA片段轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素膜上；第三步，用標(biāo)記了放射性同位素（或生物素）的目的DNA片段作為探針與硝酸纖維素膜上的DNA進行雜交；第四步，將X光底片壓在硝酸纖維素膜上，在暗處使底片感光；第五步，將X光底片沖洗，如果在底片上出現(xiàn)黑色條帶，則表明受體植物染色體DNA上有目的基因。 Northern雜交──DNA和RNA分子之間的雜交。它是檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA的方法，具體做法與Southern雜交相同，只是第一步從受體植物中提取的是mRNA而不是DNA，雜交帶的顯現(xiàn)也與Southern雜交相同。 Western雜交──蛋白質(zhì)分子（抗原—抗體）之間的雜交。它是檢測目的基因是否表達出蛋白質(zhì)的一種方法。具體做法是：第一步，將目的基因在大腸桿菌中表達出蛋白質(zhì)；第二步，將表達出的蛋白質(zhì)注射動物進行免疫，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，并提取出抗體（一抗）；第三步，從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，走凝膠電泳；第四步，將凝膠中的蛋白轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素膜上；第五步，將抗體（一抗）與硝酸纖維素膜上的蛋白雜交，這時抗體（一抗）與目的基因表達的蛋白（抗原）會特異結(jié)合。由于這種抗原—抗體的結(jié)合顯示不出條帶，所以加入一種稱為二抗的抗體，它可以與一抗結(jié)合，二抗抗體上帶有特殊的標(biāo)記。如果目的基因表達出了蛋白質(zhì)，則結(jié)果為陽性。 【五年高考回放】 1.［xx四川高考］基因工程技術(shù)可使大甩手桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列敘述不正確的是 A.常用相同的限制性內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒 B.DNA連接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶 C.可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒 D.導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達 答案：B 解析：在基因過程中，如果以質(zhì)粒作為載體，首先要用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使質(zhì)粒出現(xiàn)一個切口，露出黏性末端。然后用同一切割酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生相同的黏性末端。將切下的目的基因片段插入到質(zhì)粒的切口處，再加入適量的DNA連接酶，質(zhì)粒的黏性末端與目的基因DNA片段的黏性末端就會通過堿基互補配對而結(jié)合，形成一個重組DNA分子。在全部的受體細胞中，真正能夠攝入DNA分子的受體細胞是很少的，必須通過一定的手段對受體細胞中是否導(dǎo)入了目的基因進行檢測。RNA聚合酶主要用于RNA的錄制過程，在基因工程中并非必須使用。 2．［xx 全國高考］采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫?，培育出轉(zhuǎn)基因羊。但是，人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。以下有關(guān)敘述，正確的是（ ） A．人體細胞中凝血因子基因編碼區(qū)的堿基對數(shù)目，等于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍 B．可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導(dǎo)入羊的受精卵 C．在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺細胞，而不存在于其他體細胞中 D．人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，DNA連接酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA 答案：B 解析：人體細胞是真核細胞,其基因中含有內(nèi)含子,其堿基對數(shù)大于氨基酸數(shù)的三倍;山羊的受精卵中導(dǎo)入人凝血因子基因,長成的山羊每個體細胞中都含有這種基因;DNA連接酶是把兩條DNA鏈末端之間的縫隙"建合"起來,而不是參與轉(zhuǎn)錄。基因工程外源基因的導(dǎo)入多采用人工的方法,使體外重組的DNA分子轉(zhuǎn)移到受體細胞,在本題中可采用顯微注射法。 3．［xx上海高考］農(nóng)業(yè)科技工作者在煙草中找到了一抗病基因，現(xiàn)擬采用基因工程技術(shù)將該基因轉(zhuǎn)入棉花，培育抗病棉花品系。請回答下列問題。 （1）要獲得該抗病基因，可采用______________________、______________________等方法。為了能把該抗病基因轉(zhuǎn)入到棉花細胞中，常用的載體是______________________。 （2）要使載體與該抗病基因連接，首先應(yīng)使用__________________進行切割。假如載體被切割后，得到的分子末端序列為，則能與該載體連接的抗病基因分子末端是____________ (3)切割完成后，采用_________酶將載體與該抗病基因連接，連接后得到的DNA分子稱為_____________。 (4)再將連接得到的DNA分子導(dǎo)入農(nóng)桿菌，然后用該桿菌去__________棉花細胞，利用植物細胞具有的_______________性進行組織培養(yǎng)，從培養(yǎng)出的植株中_________出抗病的棉花。 （5）該抗病基因在棉花細胞中表達的產(chǎn)物是　　　　　（　?。? A．淀粉　　　B．脂類　　　C．蛋白質(zhì)　　　D．核酸 （6）轉(zhuǎn)基因棉花獲得的______________________是由該表達產(chǎn)物來體現(xiàn)的。 答案：(1)從細胞中分離　化學(xué)方法人工合成　Ti質(zhì)?！?2)限制性內(nèi)切酶(限制酶) A　(3)DNA連接酶　重組DNA　(4)感染 全能 篩選(選擇)(5)C　(6)抗病性狀 解析：基因工程有四步曲，解答本題時應(yīng)緊扣這四步曲。獲得抗病基因常用的方法是從細胞中直接分離目的基因或根據(jù)mRNA堿基順序和蛋白質(zhì)的氨基酸序列人工合成目的基因；在基因工程中,常用的載體是質(zhì)?？梢韵扔孟拗菩詢?nèi)切酶把目的基因和運載體切出相同的棋性末端；再用 DNA 連接酶將運載體和目的基因連接起來,構(gòu)成重組DNA分子；用導(dǎo)入重組DNA分子的農(nóng)桿菌感染棉花細胞,并用組織培養(yǎng)的方法把這樣的棉花細胞培育出個體,從中篩選出有抗病性狀的棉花；最后進行鑒定,可把普通棉和抗蟲棉在同等條件下讓害蟲吞食, 觀察其效果 即可。 4.［xx全國高考］科學(xué)家通過基因工程的方法，能使馬鈴薯塊莖含有人奶主要蛋白。以下有關(guān)該基因工程的敘述，錯誤的是（ ） A.采用反轉(zhuǎn)錄的方法得到的目的基因有內(nèi)含子 B.基因非編碼區(qū)對于目的基因在塊莖中的表達是不可缺少的 C.馬鈴薯的葉肉細胞可作為受體細胞 D.用同一種限制酶，分別處理質(zhì)粒和含目的基因的DNA，可產(chǎn)生黏性末端而形成重組DNA分子 答案：A 解析：制取目的基因的方法有多種，其中反轉(zhuǎn)錄法是人工合成目的基因的方法之一，它是以成熟的RNA作為模板通過反轉(zhuǎn)錄來合成目的基因，不含有基因的內(nèi)含子，因而選A。其他三個選項都是關(guān)于基因工程操作的正確論述。 5．[xx江蘇高考]能夠使植物體表達動物蛋白的育種方法是（ ） A．單倍體育種 B．雜交育種 C．基因工程育種 D．多倍體育種 答案：B 解析：通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以把動物體內(nèi)的基因轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)，可以讓植物表達動物蛋白，這屬于基因工程育種。 6．[xx天津高考]下列技術(shù)依據(jù)DNA分子雜交原理的是（ ） ① 用DNA分子探針診斷疾病 ② B淋巴細胞與骨髓瘤細胞的雜交 ③ 快速靈敏地檢測飲用水中病毒的含量 ④ 目的基因與運載體結(jié)合形成重組DNA分子 A．②③ B．①③ C．③④ D． ①④ 答案：B 解析：該題用到生物工程方面的知識，尤其是基因工程方面，DNA探針的應(yīng)用是利用了DNA分子雜交的原理。 7.［xx全國高考］采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是 ①將毒素蛋白注射到棉受精卵中 ②將編碼毒素蛋白的DNA序列，注射到棉的受精卵中 ③將編碼毒素蛋白的DNA序列，導(dǎo)入細菌用該細菌感染棉的體細胞，在進行組織培養(yǎng) ④將編碼毒素蛋白的DNA序列，與細菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵（ ） A.①② B. ②③ C. ③④ D. ④① 答案：C 解析：在將目的基因?qū)胧荏w細胞的過程中，需要借助于運載體，具體操作是把目的基因與運載體相結(jié)合，形成重組基因后才能實現(xiàn)目的基因的導(dǎo)入。因此正確的答案是③④。 8.［xx廣東、河南高考］（多選）科學(xué)家將含人的α－抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，該受精卵發(fā)育的羊能分泌含α－抗胰蛋白酶的奶。這一過程涉及 A.DNA按照堿基互補配對原則自我復(fù)制 B.DNA以其一條鏈為模板合成RNA C.RNA以自身為模板自我復(fù)制 D.按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質(zhì) 答案：ABD 解析：由受精卵發(fā)育成性成熟個體的過程中，DNA按照堿基互補配對原則進行自我復(fù)制。α－抗胰蛋白酶基因隨著受體DNA進行轉(zhuǎn)錄和翻譯，并最終表達出含α－抗胰蛋白酶的奶。而RNA以自身為模板的自我復(fù)制過程，只出現(xiàn)在極少數(shù)RNA病毒中。