1、基因工程习题课一个原理基因工程利用基因重组的原理，二者的区别主要表现在基因工程中的基因重组不经过减数分裂和有性生殖过程，是在人为控制条件下定向改变生物的遗传信息。基因工程核心内容解读基因工程核心内容解读特别提醒基因重组，基因工程又叫DNA重组技术。它能创造出该生物所没有过的新的基因和基因型，但不能创造出自然界所没有的新基因。考点考点目目录录基因工程工具基因工程工具基因工程基因工程过程过程基因工程基因工程应用应用1、原核生物、原核生物 cDNA文库、文库、启动子、终止子与终止密码子启动子、终止子与终止密码子一、一、基因的结构基因的结构2、真核生物、真核生物1(2017高考全国卷)真核生物基因中通
2、常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题：(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_。高考对接高考对接基因基因A有内含子，在大肠杆菌中，没有对应内含子的剪切机制，有内含子，在大肠杆菌中，没有对应内含子的剪切机制，因此无法基因表达因此无法基因表达三种工具三种工具1“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(识别、切割识别、切割)2“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶(识别、连接识别、连接)3“
3、分子运输车分子运输车”基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体(运载、导入运载、导入)（如何选择限制酶？）（如何选择限制酶？）图甲中的抗病基因是目的基因，图乙是基因工程中使用的运载体。图甲中的抗病基因是目的基因，图乙是基因工程中使用的运载体。若要选择若要选择一种限制酶一种限制酶同时切割图甲、乙中的基因，则应选择同时切割图甲、乙中的基因，则应选择_，理由是，理由是_若要选择若要选择两种限制酶两种限制酶来切割，则可以选择来切割，则可以选择_，该方法比使用一种酶的优点是该方法比使用一种酶的优点是_Pst IPst I能够获得完整的目的基因，且不破坏乙中的标记基因能够获得完整的目的基因，且不破坏乙
4、中的标记基因PstI EcoR I PstI EcoR I 避免目的基因和质粒的自身环化避免目的基因和质粒的自身环化和反向连接和反向连接(2)DNA(2)DNA连接酶连接酶种类：种类：EcoliEcoli DNA DNA连接酶和连接酶和 。作用：作用：连接连接_T T4 4DNADNA连接酶连接酶磷酸二酯键磷酸二酯键T T4 4DNADNA连接酶连接酶EcoliEcoli DNA DNA连接酶连接酶黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端 /平末端平末端VS DNAVS DNA聚合酶？聚合酶？DNADNA连接酶的作用：连接连接酶的作用：连接DNADNA片段片段DNADNA聚合酶的作用：聚合酶的作用：连
5、接的是单个脱氧核糖核苷酸连接的是单个脱氧核糖核苷酸标记基因及其作用标记基因及其作用载体要有标记基因，其载体要有标记基因，其作用作用是供重组是供重组DNADNA鉴定和筛选，那么鉴定和筛选，那么怎样怎样利用标记基因进行鉴定和筛选呢利用标记基因进行鉴定和筛选呢？在用限制酶切割目的基因和载体、表达载体构建及将目的基因导入受体细在用限制酶切割目的基因和载体、表达载体构建及将目的基因导入受体细胞，这一系列过程都是在人为控制条件下，胞，这一系列过程都是在人为控制条件下，在有关酶的作用下自行完成的在有关酶的作用下自行完成的，而不是人为条件下一个一个处理的，是很多对象同时进行的，而不是人为条件下一个一个处理的，
6、是很多对象同时进行的。这样，就。这样，就会出现有的载体被限制酶切割开，会出现有的载体被限制酶切割开，有的载体没有被限制酶切割开有的载体没有被限制酶切割开，没有被，没有被限制酶切割开的载体，就不可能连接上目的基因，限制酶切割开的载体，就不可能连接上目的基因，只有被限制酶切开的载只有被限制酶切开的载体才有可能拼接上目的基因体才有可能拼接上目的基因。我们就必须选择出连接上目的基因的重组载我们就必须选择出连接上目的基因的重组载体体(即表达载体即表达载体)，然后进行扩增、得到大量的表达载体，然后进行扩增、得到大量的表达载体。思考：标记基因的作用？思考：标记基因的作用？鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而
7、将含有目的基因的细鉴定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。胞筛选出来。（并不是用来检测目的基因的表达）（并不是用来检测目的基因的表达）（筛选）（筛选）图中的质粒应用图中的质粒应用 酶酶切割。切割。获得重组质粒导入细胞后，在筛选获得重组质粒导入细胞后，在筛选培养基中应添加培养基中应添加_Bcl I/HinDIIIBcl I/HinDIII四环素四环素目的基因目的基因启动子启动子终止子终止子标记基因标记基因表达载体表达载体复制原点复制原点一般目的基因应插在一般目的基因应插在_启动子与终止子之间启动子与终止子之间一个完整的一个完整的重组质粒重组质粒（20162016国卷国卷
8、IIIIII节选）节选）(2)(2)若某人利用图若某人利用图(b)(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含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，如图有目的基因的重组子，如图(c)(c)所示。这三种重组子中，不能在所示。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宿主细胞中表达目的基因产物的有_，不能表达的原因是不能表达的原因是_目的基因没有插入在启动子与终止子之间目的基因没有插入在启动子与终止子之间甲、丙甲、丙1已知某种限制性核酸内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如下图中箭头所指，如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不
9、同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有至少有1 1个个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的最多能产生长度不同的DNADNA片段种类数片段种类数是()A3 B4 C9 D12C1个酶切位点：个酶切位点：a、bcd ab、cd abc、d3个酶切位点个酶切位点：a、b、c、d2个酶切位点：个酶切位点：a、b、cd：ab、c、d：a、bc、d2.如图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcoR、BamH 的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tetR为四环素抗性基因，P为启动子，T为终止子，or
10、i为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoR、BamH在内的多种酶的酶切位点。据图回答：(1)将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoR酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有_、_、_三种。目的基因目的基因载体连接物载体连接物载体载体载体连接物载体连接物目的基因目的基因目的基因目的基因连接物连接物载载体体载体载体载体载体载体载体目的基因目的基因载体载体(2)用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是_；若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原
11、核宿主细胞所含有的连接产物是_。(3)目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是_，其合成的产物是_。(4)在上述实验中，为了防止目的基因和质粒自身环化，酶切时应选用的酶是_。tetR：四环素抗性基因ampR：青霉素抗性基因载体载体载体连接物载体连接物目的基因目的基因载体连接物载体连接物、载体载体载体连接物载体连接物启动子启动子mRNAEcoR和和BamH目的基因目的基因目的基因目的基因连接物连接物、目的基因目的基因载体连接物载体连接物、载体载体载体连接物载体连接物考点考点目目录录基因工程工具基因工程工具基因工程过程基因工程过程基因工程基因工程应用应用二二 基因工程的操作过程基因工程的操作
12、过程1、目的基因的获取2、基因表达载体的构建(核心)3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的检测与鉴定“四部曲”二二 基因工程的操作过程基因工程的操作过程从从_中获取中获取基因文库基因文库1 1、目的基因目的基因的获取的获取人工合成法人工合成法化学合成化学合成mRNAmRNA单链单链DNADNA（cDNAcDNA）双链双链DNADNA逆转录法逆转录法氨基酸序列氨基酸序列推测推测mRNAmRNA序列序列推测推测DNADNA序列序列人工合成人工合成DNADNAPCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因1)1)、模板、模板DNADNA2)2)、4 4种游离的脱氧核糖核苷酸种游离的脱氧核糖核苷酸3)
13、3)、热稳定、热稳定DNADNA聚合酶（聚合酶（TaqTaq酶酶)4)4)、引物（一对）引物（一对）模板模板DNADNA4 4种游离的脱氧核糖核苷酸种游离的脱氧核糖核苷酸酶酶(解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶)能量能量VS VS 体内体内DNADNA复制复制（1 1）条件）条件/原料原料考点目的基因的获取考点目的基因的获取1下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。据图回答下列问题：(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在_酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在_的作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的_序列，推测出相应的mRNA
14、序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的_序列，再通过化学方法化学方法合成所需基因。逆转录逆转录DNADNA聚合酶聚合酶氨基酸氨基酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸目的基因目的基因2(2017高考江苏卷高考江苏卷)金属硫蛋白金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋是一类广泛存在的金属结合蛋白，白，某研究小组计划通过多聚酶链式反应某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因，扩增获得目的基因，构建转基因工程菌构建转基因工程菌，用于重金属废水的净化处理。，用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程示扩增过程示意图如下，请回答下列问题：意图如下，请回答下列问题：(1)从高表达从高表达MT蛋
15、白的生物组织中提取蛋白的生物组织中提取mRNA，通过，通过_获得获得_用于用于PCR扩增。扩增。(2)设计一对与设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物基因两端序列互补配对的引物(引物引物1和引物和引物2)，为方，为方便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的_位点。设计引物时位点。设计引物时需要避免引物之间形成需要避免引物之间形成_，而造成引物自连。，而造成引物自连。(3)图中步骤图中步骤1代表代表_，步骤，步骤2代表退火，步骤代表退火，步骤3代表延伸，这三代表延伸，这三个步骤组成一轮循环。个步骤组成一轮循环。逆转录逆转录cDNAcDNA酶切酶切碱基互补配对
16、碱基互补配对变性变性（4 4）PCRPCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏会破坏 的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但基组成有关，长度相同但 的引物需要设定更的引物需要设定更高的退火温度。高的退火温度。（5 5）如果）如果PCRPCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有：有：（填序号：（填序号：升高退火温度升高退火温度降低退火温度降低退火温度重重新设计引物）新设计引物）引物与模板引物与模板C-GC-G含量高
17、含量高二、二、基因工程的操作基因工程的操作3 3、表达载体的构建（、表达载体的构建（核心核心）载体（质粒）载体（质粒）含目的基因的含目的基因的DNADNA重组质粒重组质粒（1 1）为两者得到相同的末端，则应）为两者得到相同的末端，则应_（2 2）为避免两者反向连接，则应）为避免两者反向连接，则应_用同种限制酶用同种限制酶用相同两种限制酶用相同两种限制酶二、二、基因工程的操作基因工程的操作4 4、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞a.a.植物细胞：植物细胞：、基因枪法、基因枪法、_b.b.动物细胞：动物细胞：技术技术（常用受精卵常用受精卵）c.c.微生物：微生物：_农杆菌转化法农杆菌
18、转化法花粉管通道法花粉管通道法显微注射显微注射方法方法（关键看受体细胞的类型）（关键看受体细胞的类型）CaCa+转化法转化法a.a.利用利用 技术检测技术检测_b.b.利用利用_ 技术检测技术检测_c.c.利用利用 技术检测技术检测_d.d.利用利用 的鉴定检测的鉴定检测_DNADNA分子杂交分子杂交分子杂交分子杂交抗原抗原抗体杂交抗体杂交个体生物学水平个体生物学水平二二 基因工程的操作基因工程的操作4 4、目的基因的检查与鉴定、目的基因的检查与鉴定目的基因是否导入目的基因是否导入目的基因是否转录目的基因是否转录目的基因是否翻译目的基因是否翻译个体是否具有转基因特征个体是否具有转基因特征3 3
19、将目的基因导入玉米茎尖分生区细胞和小鼠受精卵，应将目的基因导入玉米茎尖分生区细胞和小鼠受精卵，应分别采用的方法是分别采用的方法是()A A显微注射技术显微注射技术 农杆菌转化法农杆菌转化法B B基因枪法基因枪法 花粉管通道法花粉管通道法C C农杆菌转化法农杆菌转化法 显微注射技术显微注射技术D D基因枪法基因枪法 显微注射技术显微注射技术D4.下图为基因表达载体的模式图，有关说法错误的是下图为基因表达载体的模式图，有关说法错误的是()A构建基因表达载体需要用到限制酶和构建基因表达载体需要用到限制酶和DNA连接酶连接酶B任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别任何基因表达载体的构建都是一样的，
20、没有差别C图中启动子位于基因的首端，是图中启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位聚合酶识别和结合的部位D抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因导入了目的基因B5.农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。如图为农杆菌转化法的示意图，试回答下列问题：(1)一般情况下农杆菌不能感染的植物是_，利用农杆菌自然条件下感染植物的特点，能：。具体原理是在农杆菌的Ti质粒上存在TDNA片段，它具有可转移至受体细胞并整合到受体细胞 上的特点，因此只要将
21、携带外源基因的DNA片段插入到 (部位)即可。单子叶植物单子叶植物将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞染色体的染色体的DNAT-DNA片段片段5.农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。如图为农杆菌转化法的示意图，试回答下列问题：(2)根据TDNA这一转移特点，推测该DNA片段上可能含有控制_(酶)合成的基因。(3)植物基因工程中将目的基因导入受体细胞时，除了农杆菌转化法之外，还可采取_限制酶、限制酶、DNA连接酶连接酶基因枪法、花粉管通道法基因枪法、花粉管通道法(1)PCR技术的原理是 ，图中A过程表示 。(2)某样品DNA中共
22、含3 000个碱基对碱基对，碱基数量满足：（A+T）:（G+C）=1:2，现欲得到100个与样品相同的DNA，至少需要向试管中加入 个腺嘌呤脱氧核苷酸。DNA双链的半保留复制双链的半保留复制DNA解旋解旋99000变性变性复性复性延伸延伸样品DNA的碱基数：30002=6000个(A+T)/(G+C)=1/2可推出:(A+T)/(A+T+G+C)=1/3 故在样品DNA分子中：A+T=2000个DNA分子中，A=T，G=C，得出A=20002=1000个100个DNA中包含一个样品，故991000=990006.样品DNA经PCR技术扩增，可以获取大量DNA分子克隆。在试管中进行DNA的人工复
23、制（如图）。在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使试验室所需的遗产物质不再受限于活的生物体。据图回答下列问题：(3)A过程也称为DNA的变性，此过程在温度高达9095时才能完成，说明DNA分子具有_性。利用PCR技术获取目的基因的前提是_。(4)由图中信息分析可知，催化C过程的酶是_，它与正常细胞里的酶的区别是_。6.样品DNA经PCR技术扩增，可以获取大量DNA分子克隆。在试管中进行DNA的人工复制（如图）。在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使试验室所需的遗产物质不再受限于活的生物体。据图回答下列问题：热稳定热稳定要有已知目的基因的核苷酸序列要有已知目的基因的核
24、苷酸序列热稳定热稳定DNA聚合酶聚合酶能耐高温能耐高温考点考点目目录录基因工程工具基因工程工具基因工程过程基因工程过程基因工程基因工程应用应用三三 、基因工程的应用、基因工程的应用思考：基因工程在植物方面有什么应用？思考：基因工程在植物方面有什么应用？培育抗虫、抗病、抗逆的优良品种，如抗虫棉培育抗虫、抗病、抗逆的优良品种，如抗虫棉1 1、植物：、植物：2 2、动物：、动物：培育生长速度快、品种高的优良品种，如超级猪培育生长速度快、品种高的优良品种，如超级猪3 3、微生物：、微生物：利用工程菌生产纯度高、价格便宜的药物，如胰岛素利用工程菌生产纯度高、价格便宜的药物，如胰岛素基因工程的安全性基因工
25、程的安全性食品食品 、生物生物 、环境环境正确做法：正确做法：趋利避害，不能因噎废食趋利避害，不能因噎废食(1)(1)操作操作：对基因对基因 。(2)(2)结果结果：改造了现有蛋白或制造出了改造了现有蛋白或制造出了 。修饰或合成修饰或合成新蛋白新蛋白四四 蛋白质工程蛋白质工程思考：为什么不改造蛋白，而是改造基因？思考：为什么不改造蛋白，而是改造基因？因为蛋白质的空间结构较为复杂，难以改造因为蛋白质的空间结构较为复杂，难以改造(3)(3)过程过程：功能功能 氨基氨基 酸的序列酸的序列蛋白质蛋白质的结构的结构 预期预期蛋白质蛋白质_设计预期设计预期_ 推测应推测应有的有的_找到对应的找到对应的_D
26、NADNA序列序列获得蛋白质之后，还需进行其功能的鉴定获得蛋白质之后，还需进行其功能的鉴定(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”)。7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：如果耐旱基因整合到同源染色体的一条上，则转基因植株的基因型可以如果耐旱基因整合到同源染色体的一条上，则转基因植株的基因型可以用用A_表示表示(A表示耐旱基因，表示耐旱基因，_表示另一条染色体上没有
27、相应的基因表示另一条染色体上没有相应的基因)，A_自交后代基因型为自交后代基因型为AAA_121，所以耐旱：不耐旱，所以耐旱：不耐旱31；同源染色体的一条上同源染色体的一条上如果耐旱基因整合到同源染色体的两条上，则子代将全部表现耐旱，如果耐旱基因整合到同源染色体的两条上，则子代将全部表现耐旱，不会出现性状分离。不会出现性状分离。8 8下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述下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正确的是()A A的构建需要限制性核酸内切酶和的构建需要限制性核酸内切酶和DNADNA聚合酶聚合酶参与参与B B侵染植物细胞后，侵染植物细胞后，重组重组
28、TiTi质粒质粒整合到整合到的染色体上的染色体上C C的染色体上若含抗虫基因，则的染色体上若含抗虫基因，则就表现就表现出抗虫性状出抗虫性状D D只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异D DDNA连接酶连接酶质粒上的质粒上的T TDNADNA基因不一定成功表达基因不一定成功表达9 9下列不属于蛋白质工程的是下列不属于蛋白质工程的是()A A对对胰岛素胰岛素进行改造，生产速效型药品进行改造，生产速效型药品B B改造改造酶酶的结构，提高酶的热稳定性的结构，提高酶的热稳定性C C将将天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶的一个苏氨酸替换为异亮氨酸的一个苏氨酸替换为异
29、亮氨酸D D将控制人的胰岛素合成的将控制人的胰岛素合成的基因整合到大肠杆菌基因整合到大肠杆菌体内生产体内生产胰岛素胰岛素D D基因工程基因工程1010医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，下列关于基因工程药物与蛋白质工程药物的蛋白质类替代治疗剂，下列关于基因工程药物与蛋白质工程药物的说法正确的是说法正确的是()A A都与天然产物完全相同都与天然产物完全相同B B都与天然产物完全不相同都与天然产物完全不相同C C基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天
30、然产物可不相同物可不相同D D基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同完全相同C C1111目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正荧光蛋白等，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是确顺序是()推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计序列蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计序列蓝色荧光蛋白基因的合成蓝色荧光蛋
31、白基因的合成表达出蓝色荧光蛋白表达出蓝色荧光蛋白A A B BC C D DB B蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质功能出发蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋设计预期的蛋白质结构白质结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因基因)表达出相应的蛋白质表达出相应的蛋白质1212、（20162016全国卷）某一质粒载体如图所示，外源全国卷）某一质粒载体如图所示，外源DNADNA插入到插入到AmpAmpr r或或TetTetr r中会导致相应的基因失活中会导致相应的基因失活(AmpAmpr r表示氨苄青霉素抗性基因，表
32、示氨苄青霉素抗性基因，TetTetr r表示四环表示四环素抗性基因素抗性基因)。有人将此质粒载体用。有人将此质粒载体用BamHBamHI I酶切后，与用酶切后，与用BamHBamHI I酶切获得的酶切获得的目的基因混合，加入目的基因混合，加入DNADNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化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
33、的大肠杆菌基因的重组质粒的大肠杆菌。(1)(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有本条件有_(_(答出答出两点即可两点即可)。而作为基因表达载体，除满足上述。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。基本条件外，还需具有启动子和终止子。能稳定存在，能自我复制能稳定存在，能自我复制与与表达表达(2)(2)如果用含有如果用含有氨苄青霉素氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞的培养基进行筛选，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，其原因中，未被转化的和仅含有环状目的基因的细胞是
34、不能区分的，其原因是是 ；并；并且且_和和_的细胞也是不能的细胞也是不能区分的，原因是区分的，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，还需使用含有杆菌的单菌落，还需使用含有_的固体培养基。的固体培养基。含有质粒载体含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒含有插入了目的基因的重组质粒 二者都含氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长二者都含氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长 二者均不含氨苄青霉素抗性基因，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在该培养基上都不能生长四环
35、素四环素(3)(3)基因工程中，某些基因工程中，某些噬菌体噬菌体经改造后可以作为经改造后可以作为载体，其载体，其DNADNA复制所需的原料来自于复制所需的原料来自于_受体细胞受体细胞13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。请据图回答问题。(1)步骤和中常用的工具酶分别是 和 。(2)图中质粒上有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因两个标记基因,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,由于目的基因的分隔使得该抗性基因失活。题型转换题型转换限制性核酸内切酶DNA连接酶氨苄青霉素抗性(3)
36、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:将三角瓶内的大肠杆菌接种到含四环素的培养基C上培养,目的是筛选,能在C中生长的大肠杆菌有种。(5)步骤:用无菌牙签挑取C上的若干单个菌落,分别接种到D(含氨苄青霉素和四环素)和E(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。含目的基因的菌落位于(填“D”或“E”)上,请在图中相应的位置上圈出来。将重组质粒(目的基因)导入大肠杆菌(受体细胞)CaCl2溶液含四环素抗性基因的大肠杆菌两E14.如图是从酵母菌中获取棉株需要的某种酶基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题。(1)图中cDNA文库_(填“大于
37、”、“等于”或者“小于”)基因组文库。(2)过程提取的DNA需要_的切割，B是_过程。小于小于限制酶限制酶逆转录逆转录14.如图是从酵母菌中获取棉株需要的某种酶基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题。(3)为在短时间内大量获得目的基因，可用_扩增的方法，其原理是_。(4)农杆菌中的Ti质粒上的TDNA具有_的特点。目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是_，可以用_技术进行检测。PCR可转移至受体细胞并且整合到可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体的受体细胞染色体的DNA上上DNA复制复制目的基因是否整合到植物细胞染色体目的基因是否整合到植物细胞染色体的的DNA上上DNA分子杂交分子杂
38、交14.如图是从酵母菌中获取棉株需要的某种酶基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题。(5)如果要想使该酶活性更高或具有更强的耐受性，需要对现有蛋白质进行改造，这要利用基因工程的延伸蛋白质工程。首先要设计预期的_，再推测应有的氨基酸序列，找到相对应的_。蛋白质结构蛋白质结构脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列 种类种类项目项目限制酶限制酶DNADNA连连接酶接酶DNADNA聚合酶聚合酶解旋酶解旋酶作用作用底物底物DNADNA分子分子DNADNA分子分子片段片段脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNADNA分子分子作用作用部位部位磷酸二磷酸二酯键酯键磷酸二磷酸二酯键酯键磷酸二磷酸二酯键酯键碱基对间碱基对间的氢键
39、的氢键作用作用特点特点切割目的基因及载体，切割目的基因及载体，能专一性识别双链能专一性识别双链DNADNA分分子的某种特定的核苷酸子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断酸之间的磷酸二酯键断开开将双链将双链DNADNA片段片段“缝合缝合”起来，起来，恢复被限制酶恢复被限制酶切开了的两个切开了的两个核苷酸之间的核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键只能将单个脱只能将单个脱氧核苷酸添加氧核苷酸添加到脱氧核苷酸到脱氧核苷酸链上链上将将DNADNA两条链之两条链之间的氢键间的氢键打开打开作用作用结果结果形成黏性末端或平末端形成黏
40、性末端或平末端形成重组形成重组DNADNA分分子子形成新的形成新的DNADNA分分子子形成单链形成单链DNADNA分子分子本章知识结构基因工基因工程程基本工具基本工具操作程序操作程序限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶DNA连接酶连接酶运载体运载体分类及区别分类及区别作用作用常用载体：质粒：特点常用载体：质粒：特点载体条件载体条件其他载体其他载体目的基因的获取目的基因的获取从基因文库中获取从基因文库中获取人工合成人工合成利用利用PCR技术扩增技术扩增基因组文库基因组文库cDNA文库文库原理原理条件条件过程过程基因表达载体的构建基因表达载体的构建目的目的组成及作用组成及作用目的基因导入受体细胞目的基
41、因导入受体细胞植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞微生物细胞微生物细胞主要：农杆菌转化法主要：农杆菌转化法显微注射技术显微注射技术Ca2+处理处理目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定分子水平的检测分子水平的检测个体生物水平的鉴定个体生物水平的鉴定应用应用转基因植物转基因植物转基因动物转基因动物基因工程药物基因工程药物基因治疗基因治疗抗虫转基因植物抗虫转基因植物抗病转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物抗逆转基因植物改良植物品质改良植物品质提高动物生长速度提高动物生长速度改善畜产品质量改善畜产品质量生产药物生产药物做器官移植供体做器官移植供体基因诊断基因诊断蛋白质工程蛋白质工程概念概念原理原理应用应用来源来源特点特点识别核苷酸序列识别核苷酸序列结果结果
