2018-2019學(xué)年高中生物 專題1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序 1.2.2 目的基因的導(dǎo)入、檢測(cè)與鑒定學(xué)案 新人教版選修3.doc

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1．2.2　目的基因的導(dǎo)入、檢測(cè)與鑒定 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.理解目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法。2.掌握檢測(cè)與鑒定目的基因的方法。 方式一　通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們了解了基因工程中目的基因的獲取和基因表達(dá)載體的構(gòu)建。 在目的基因與載體連接成重組DNA分子以后，下面的重要工作主要是將其導(dǎo)入受體細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增和篩選，獲得大量的重組DNA分子，這就是外源基因的無(wú)性繁殖，即克隆(cloning)。 方式二　目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過(guò)檢測(cè)與鑒定才能知道。這是基因工程的第四步工作。在完成將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞這一步驟后，在全部的受體細(xì)胞中，真正能夠攝入重組DNA分子的受體細(xì)胞是很少的。因此，必須通過(guò)一定的手段對(duì)受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的方法有很多種，例如，大腸桿菌的某種質(zhì)粒具有青霉素抗性基因，當(dāng)這種質(zhì)粒與外源DNA組合在一起形成重組質(zhì)粒，并被轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞后，就可以根據(jù)受體細(xì)胞是否具有青霉素抗性來(lái)判斷受體細(xì)胞是否獲得了目的基因。重組DNA分子進(jìn)入受體細(xì)胞后，受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說(shuō)明目的基因完成了表達(dá)過(guò)程。 一、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 1．轉(zhuǎn)化的含義 目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程。 2．轉(zhuǎn)化的方法 (1)導(dǎo)入植物細(xì)胞 ①農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：將目的基因?qū)腚p子葉植物和裸子植物時(shí)最常用方法。 a．土壤農(nóng)桿菌的特點(diǎn)：植物體受到損傷時(shí)，傷口處的細(xì)胞會(huì)分泌大量的酚類化合物，吸引農(nóng)桿菌侵染，其Ti質(zhì)粒上的T-DNA(可轉(zhuǎn)移的DNA)可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞的染色體的DNA上。 b．方法步驟：目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上→轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→目的基因插入植物細(xì)胞中的染色體DNA上→目的基因表達(dá)。 ②基因槍法：將目的基因?qū)雴巫尤~植物常用的方法。 目的基因包裹在微小的金粉粒子或鎢粉粒子表面→用基因槍高速射入受體細(xì)胞或組織中→目的基因表達(dá)。 ③花粉管通道法 在植物受粉后，花粉形成的花粉管還未愈合前，剪去柱頭，滴加目的基因，使目的基因借助花粉管通道進(jìn)入受體細(xì)胞。 (2)導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞 ①方法：顯微注射技術(shù)。 ②常用受體細(xì)胞：受精卵。 ③步驟：目的基因表達(dá)載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 (3)導(dǎo)入微生物細(xì)胞 ①原核生物的特點(diǎn)：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等。 ②常用的方法： a．用Ca2＋處理細(xì)胞，使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)(這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞)。 b．感受態(tài)細(xì)胞和重組表達(dá)DNA分子在緩沖液中混合，細(xì)胞吸收重組表達(dá)載體DNA分子。 歸納總結(jié) 1．上述方法中，在將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞之前，都必須進(jìn)行基因表達(dá)載體的構(gòu)建，也就是說(shuō)導(dǎo)入受體細(xì)胞的必須是重組DNA分子，而不是直接導(dǎo)入目的基因。 2．對(duì)于植物來(lái)說(shuō)，受體細(xì)胞可以是受精卵或體細(xì)胞，因?yàn)橹参锛?xì)胞具有全能性。 3．對(duì)于動(dòng)物來(lái)說(shuō)，受體細(xì)胞一般是受精卵，因?yàn)槭芫训娜苄愿?，而高度分化的?dòng)物體細(xì)胞的全能性受到抑制。 4．大腸桿菌和酵母菌在基因工程中都可以作為受體細(xì)胞，但又有所不同。大腸桿菌為原核細(xì)胞，而酵母菌為真核細(xì)胞(具有多種細(xì)胞器)，所以酵母菌在用于生產(chǎn)需要加工和分泌的蛋白質(zhì)時(shí)比大腸桿菌有優(yōu)勢(shì)。 例1　農(nóng)桿菌是一種在土壤中生活的微生物，能在自然條件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了廣泛的運(yùn)用。下圖為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的示意圖，試回答下列問(wèn)題： (1)一般情況下農(nóng)桿菌不能感染的植物是____________，利用農(nóng)桿菌自然條件下感染植物的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________的目的。 具體原理是在農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上存在T-DNA片段，它具有可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞____________上的特點(diǎn)，因此只要將攜帶外源基因的DNA片段插入到____________(部位)即可。 (2)根據(jù)T-DNA這一轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，推測(cè)該DNA片段上可能含有控制______________________酶合成的基因。 (3)圖中c過(guò)程中，能促進(jìn)農(nóng)桿菌向植物細(xì)胞轉(zhuǎn)移的物質(zhì)是__________類化合物。 (4)植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法之外，還可采取____________________________(至少寫出兩種)。 答案　(1)單子葉植物　將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞　染色體的DNA　T-DNA片段(內(nèi)部)　(2)DNA連接酶、限制　(3)酚　(4)基因槍法、花粉管通道法 解析　(1)一般農(nóng)桿菌不能感染的植物是單子葉植物，可感染雙子葉植物和裸子植物。利用其感染性，可實(shí)現(xiàn)目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的目的。真正可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上的是農(nóng)桿菌T-DNA片段，因此目的基因必須插入到該部位才能成功。(2)根據(jù)T-DNA這一轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，可以推測(cè)該DNA片段能控制合成DNA連接酶、限制酶以實(shí)現(xiàn)與雙子葉植物細(xì)胞染色體DNA的整合。(3)植物細(xì)胞受傷后可產(chǎn)生酚類物質(zhì)，促進(jìn)農(nóng)桿菌向植物細(xì)胞轉(zhuǎn)移。(4)植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法之外，還有基因槍法和花粉管通道法等。 易錯(cuò)易混　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中兩次拼接、兩次導(dǎo)入的辨析 第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質(zhì)粒的T-DNA的中間部位，第二次拼接(非人工操作)指被插入目的基因的T-DNA被拼接到受體細(xì)胞染色體的DNA上；第一次導(dǎo)入是將含目的基因的Ti質(zhì)粒重新導(dǎo)入農(nóng)桿菌，第二次導(dǎo)入(非人工操作)是指含目的基因的T-DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞。 例2　下列關(guān)于目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的描述，不正確的是(　　) A．基因槍法導(dǎo)入植物體細(xì)胞的方法比較經(jīng)濟(jì)和有效 B．顯微注射技術(shù)是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物中采用最多的方法 C．大腸桿菌最常用的轉(zhuǎn)化方法，是使細(xì)胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變 D．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞最常用的方法 答案　A 解析　不同受體細(xì)胞導(dǎo)入目的基因的方法不同，每種方法都有利弊。目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，該方法比較經(jīng)濟(jì)和有效；目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞常用的方法是顯微注射技術(shù)；目的基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化方法就是用鈣離子處理細(xì)胞，使細(xì)胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變，完成轉(zhuǎn)化。 二、目的基因的檢測(cè)與鑒定 1．分子水平的檢測(cè) (1)檢測(cè)目的基因是否插入受體細(xì)胞的DNA中：DNA分子雜交技術(shù)。 用放射性同位素標(biāo)記的含有目的基因的單鏈DNA片段制成基因探針。將轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA提取出來(lái)，和基因探針進(jìn)行雜交，如果出現(xiàn)雜交帶，說(shuō)明目的基因已插入受體細(xì)胞的DNA中。 (2)檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄：分子雜交技術(shù)。 將轉(zhuǎn)基因生物提取出來(lái)的mRNA和基因探針進(jìn)行雜交，如果出現(xiàn)雜交帶，說(shuō)明目的基因已經(jīng)轉(zhuǎn)錄。 (3)檢測(cè)目的基因是否翻譯：抗原－抗體雜交技術(shù)。 從轉(zhuǎn)基因生物提取出來(lái)的蛋白質(zhì)和相應(yīng)的抗體進(jìn)行雜交，如果出現(xiàn)雜交帶，說(shuō)明目的基因已經(jīng)翻譯。 2．個(gè)體水平的鑒定 (1)抗蟲或抗病的接種實(shí)驗(yàn)。 (2)有的基因工程產(chǎn)品需要與天然產(chǎn)品的功能進(jìn)行活性比較。 歸納總結(jié) 1．目的基因的檢測(cè)與鑒定歸納 2．不同分子檢測(cè)原理的異同 (1)在DNA分子、mRNA分子上檢測(cè)目的基因是否插入、目的基因是否轉(zhuǎn)錄時(shí)，用的探針都是放射性同位素等標(biāo)記的含有目的基因的DNA片段。檢測(cè)原理都是堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，只是被檢測(cè)的物質(zhì)不同，一個(gè)是轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA，一個(gè)是轉(zhuǎn)基因生物細(xì)胞內(nèi)的mRNA。 (2)進(jìn)行翻譯水平的檢測(cè)，則是利用抗原與抗體特異性結(jié)合的原理。 例3　目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過(guò)鑒定和檢測(cè)才能知道。下列屬于目的基因檢測(cè)和鑒定的是(　　) ①檢測(cè)受體細(xì)胞的染色體上是否有目的基因?、跈z測(cè)受體細(xì)胞是否有致病基因?、蹤z測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA　④檢測(cè)目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì) A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 答案　C 例4　利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列選項(xiàng)中能說(shuō)明目的基因完成了在受體細(xì)胞中表達(dá)的是(　　) A．棉花二倍體細(xì)胞中檢測(cè)到細(xì)菌的抗蟲基因 B．大腸桿菌中檢測(cè)到人胰島素基因及其mRNA C．山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人生長(zhǎng)激素DNA序列 D．酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白 答案　D 解析　基因表達(dá)的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，因此，只有在受體細(xì)胞中檢測(cè)或提取到了相應(yīng)蛋白質(zhì)才能證明目的基因在受體細(xì)胞中完成了表達(dá)，A、C項(xiàng)只能說(shuō)明完成了目的基因的導(dǎo)入，B項(xiàng)只能說(shuō)明完成了目的基因的導(dǎo)入和目的基因的轉(zhuǎn)錄過(guò)程。 名師點(diǎn)撥　關(guān)注基因工程操作過(guò)程的四個(gè)易誤點(diǎn) (1)限制酶剪切目的基因與質(zhì)粒的次數(shù)不同：獲取一個(gè)目的基因需限制酶剪切2次，共產(chǎn)生4個(gè)黏性末端或平末端，切割質(zhì)粒一般只需要限制酶剪切1次，產(chǎn)生2個(gè)黏性末端或平末端，因?yàn)橘|(zhì)粒是環(huán)狀DNA分子，而目的基因在DNA分子鏈上。 (2)切割目的基因和載體并非只能用同一種限制酶：如果用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同時(shí)，在DNA連接酶的作用下，目的基因與載體也可以連接起來(lái)。 (3)目的基因的插入點(diǎn)不是隨意的：基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)子與終止子之間的部位。 (4)基因工程操作過(guò)程中只有第三步“將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞”沒(méi)有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象。 1．將目的基因?qū)胗衩浊o尖分生區(qū)細(xì)胞和小鼠受精卵，應(yīng)分別采用的方法是(　　) A．顯微注射技術(shù)　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 B．基因槍法　花粉管通道法 C．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　顯微注射技術(shù) D．基因槍法　顯微注射技術(shù) 答案　D 解析　玉米是單子葉植物，對(duì)單子葉植物來(lái)說(shuō)，常用的方法是基因槍法；對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞來(lái)說(shuō)，常用的方法是顯微注射技術(shù)。 2．(2017福建廈門一中期中)下列關(guān)于目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞的敘述中，不正確的是(　　) A．常用原核生物作為受體細(xì)胞，是因?yàn)樵松锓敝晨欤叶酁閱渭?xì)胞，遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等 B．受體細(xì)胞所處的一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)稱為感受態(tài) C．感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子需要適宜的溫度和酸堿度 D．常用生理鹽水處理細(xì)胞，使其處于感受態(tài) 答案　D 解析　因?yàn)樵松锓敝晨?，且多為單?xì)胞，遺傳物質(zhì)相對(duì)較少，故常用原核生物作為受體細(xì)胞；Ca2＋處理后細(xì)胞處于能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)稱為感受態(tài)，感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子需要適宜的溫度和酸堿度；常用Ca2＋處理細(xì)胞，使其處于感受態(tài)。 3．(2017廣東潮南實(shí)驗(yàn)學(xué)校高二月考)在基因診斷技術(shù)中，所用的探針DNA分子中必須存在一定量的熒光分子或放射性同位素，后者的作用是(　　) A．為形成雜交DNA分子提供能量 B．引起探針DNA產(chǎn)生不定向的基因突變 C．作為探針DNA的示蹤元素 D．增加探針DNA的相對(duì)分子質(zhì)量 答案　C 解析　DNA探針是指用放射性同位素或熒光分子等標(biāo)記的DNA分子，放射性同位素的作用是作為探針DNA的示蹤元素，C項(xiàng)正確。 4．檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體DNA上是否插入了目的基因的常用方法是(　　) A．DNA分子雜交技術(shù) B．熒光分子標(biāo)記技術(shù) C．放射性同位素標(biāo)記技術(shù) D．顯微注射技術(shù) 答案　A 解析　檢測(cè)目的基因常采用DNA分子雜交技術(shù)，即在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素進(jìn)行標(biāo)記，以此作為基因探針，并使基因探針與基因組DNA雜交，若顯示出雜交帶，則表明目的基因已插入染色體DNA中。 5．(2016海南，31)基因工程又稱為DNA重組技術(shù)，回答相關(guān)問(wèn)題： (1)在基因工程中，獲取目的基因主要有兩大途徑，即___________和從____________中分離。 (2)利用某植物的成熟葉片為材料，同時(shí)構(gòu)建cDNA文庫(kù)和基因組文庫(kù)，兩個(gè)文庫(kù)相比，cDNA文庫(kù)中含有的基因數(shù)目比基因組文庫(kù)中的少，其原因是________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子是______________識(shí)別并結(jié)合的部位。若采用原核生物作為基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞，最常用的原核生物是____________。 (4)將目的基因通過(guò)基因槍法導(dǎo)入植物細(xì)胞時(shí)，常用的攜帶目的基因的金屬顆粒有________和________顆粒。 答案　(1)人工合成　生物材料 (2)cDNA文庫(kù)中只含有葉細(xì)胞已轉(zhuǎn)錄(或已表達(dá))的基因，而基因組文庫(kù)中含有該植物的全部基因 (3)RNA聚合酶　大腸桿菌(或細(xì)菌) (4)金粉　鎢粉 解析　(1)獲取目的基因主要有兩大途徑，即人工合成和從自然界已有的物種中分離。 (2)在植物的成熟葉片中基因選擇性表達(dá)，因此由所有RNA反轉(zhuǎn)錄形成的cDNA文庫(kù)中只含有葉細(xì)胞已轉(zhuǎn)錄(或已表達(dá))的基因，而基因組文庫(kù)中含有該植物的全部基因。 (3)在基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合的部位。采用原核生物作為基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞，由于易于培養(yǎng)，最常選用大腸桿菌(或細(xì)菌)。 (4)將目的基因通過(guò)基因槍法導(dǎo)入植物細(xì)胞時(shí)，常用的攜帶目的基因的金屬顆粒有金粉和鎢粉顆粒。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 題組一　將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 1．(2017河南南陽(yáng)新野一中高二下學(xué)期期中)1982年，世界上第一例體型比普通小鼠大1.8倍的轉(zhuǎn)基因“超級(jí)小鼠”培育成功。下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．將含有目的基因的DNA直接注入到小鼠體內(nèi) B．該“超級(jí)小鼠”的培育利用到了顯微注射技術(shù) C．采用的受體細(xì)胞是雌性動(dòng)物的卵細(xì)胞 D．目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞前不用提純 答案　B 解析　轉(zhuǎn)基因“超級(jí)小鼠”的培育過(guò)程為：首先將含有目的基因的表達(dá)載體提純，然后利用顯微注射技術(shù)將含目的基因的表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵，經(jīng)胚胎早期培養(yǎng)一段時(shí)間后，再移植到雌性動(dòng)物的輸卵管或子宮內(nèi)，使其發(fā)育成為具有新性狀的動(dòng)物。 2．基因工程中因受體細(xì)胞不同，目的基因?qū)氲姆椒ㄒ膊煌?，下列敘述不正確的是(　　) A．將目的基因?qū)朊藁?xì)胞內(nèi)常用花粉管通道法 B．將目的基因?qū)肜鲜蠹?xì)胞內(nèi)常用顯微注射技術(shù) C．將目的基因?qū)氪竽c桿菌內(nèi)常用感受態(tài)細(xì)胞轉(zhuǎn)化法 D．將目的基因?qū)胄←溂?xì)胞內(nèi)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 答案　D 解析　小麥?zhǔn)菃巫尤~植物，其受傷后不能分泌酚類物質(zhì)，農(nóng)桿菌對(duì)它沒(méi)有感染能力。 3．在基因工程技術(shù)中，可能需要用到CaCl2處理的環(huán)節(jié)是(　　) A．目的基因的提取和導(dǎo)入 B．目的基因與載體結(jié)合 C．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 D．目的基因的檢測(cè)與鑒定 答案　C 解析　將目的基因?qū)朐松锸荏w細(xì)胞時(shí)，首先用Ca2＋處理細(xì)胞，使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，然后在一定條件下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化。 題組二　目的基因的檢測(cè)與鑒定 4．常用DNA進(jìn)行親子鑒定。其原理是從被測(cè)試者的血液或口腔上皮細(xì)胞中提取DNA，用限制性核酸內(nèi)切酶將DNA樣本切成特定的小片段，放進(jìn)凝膠內(nèi)，用電泳推動(dòng)DNA小片段分離，再使用特別的DNA探針去尋找特定的目的基因。DNA探針與相應(yīng)的基因凝聚在一起，然后，利用特別的染料在X光下，便會(huì)顯示由DNA探針凝聚在一起的黑色條碼。被測(cè)試者這種肉眼可見(jiàn)的條碼很特別，一半與母親的吻合，一半與父親的吻合。反復(fù)幾次該過(guò)程，每一種探針用于尋找DNA的不同部位形成獨(dú)特的條碼，用幾組不同的探針，可得到超過(guò)99.9%的父系分辨率。請(qǐng)問(wèn)，DNA探針是指(　　) A．某一個(gè)完整的目的基因 B．目的基因片段的特定DNA C．與目的基因相同的特定雙鏈DNA D．與目的基因互補(bǔ)的特定單鏈DNA 答案　D 解析　根據(jù)題干信息“用限制性核酸內(nèi)切酶將DNA樣本切成特定的小片段，放進(jìn)凝膠內(nèi)，用電泳推動(dòng)DNA小片段分離，再使用特別的DNA探針去尋找特定的目的基因”可知，DNA探針不是一個(gè)完整的目的基因，A項(xiàng)錯(cuò)誤；DNA探針不是目的基因片段的特定DNA，B項(xiàng)錯(cuò)誤；“每一種探針用于尋找DNA的不同部位形成獨(dú)特的條碼”，指的是根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則形成的雜交帶，所以DNA探針是與目的基因互補(bǔ)的特定單鏈DNA，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。 5．在檢測(cè)抗蟲基因是否成功轉(zhuǎn)入棉花基因組的方法中，不屬于分子水平的是(　　) A．觀察害蟲吃棉葉是否死亡 B．檢測(cè)目的基因片段與DNA探針能否形成雜交帶 C．檢測(cè)目的基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA與DNA探針能否形成雜交帶 D．檢測(cè)目的基因表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)能否與特定抗體形成雜交帶 答案　A 解析　A項(xiàng)屬于個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定；B、C兩項(xiàng)為分子水平的檢測(cè)，分別利用DNA分子雜交技術(shù)、分子雜交技術(shù)，觀察目的基因及目的基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA能否與DNA探針進(jìn)行雜交形成雜交帶；D項(xiàng)也為分子水平檢測(cè)內(nèi)容，利用抗原—抗體雜交的原理，檢測(cè)基因表達(dá)產(chǎn)物能否與特定抗體形成雜交帶。 題組三　基因工程基本程序整體分析 6．下圖表示一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，X是獲得外源基因并能夠表達(dá)的細(xì)胞。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　) A．X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞 B．質(zhì)粒是細(xì)胞核或擬核外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA C．目的基因與質(zhì)粒的重組只需要DNA連接酶 D．該細(xì)菌的性狀被定向改造 答案　C 解析　分析題意和圖示可知：重組質(zhì)粒導(dǎo)入的是細(xì)菌細(xì)胞，所以X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞，A正確；質(zhì)粒是一種常用載體，是在細(xì)胞核或擬核外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA，B正確；基因與載體的重組需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，C錯(cuò)誤；基因工程的特點(diǎn)是能夠定向改造生物的性狀，D正確。 7．下列有關(guān)基因工程的敘述，正確的是(　　) A．基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA聚合酶 B．所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸序列 C．選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)菌繁殖快 D．只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功地實(shí)現(xiàn)表達(dá) 答案　C 解析　基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA連接酶，A錯(cuò)誤；限制酶能夠識(shí)別某種特定的核苷酸序列，并在特定位點(diǎn)切割磷酸二酯鍵，B錯(cuò)誤；細(xì)菌作為受體細(xì)胞原因有多個(gè)，如細(xì)胞體積小、繁殖周期短、遺傳物質(zhì)少等，C正確；目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞中，由于操作失誤和不可預(yù)測(cè)的干擾等，并不是所有受體細(xì)胞都能按照預(yù)先設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行重組和表達(dá)，真正能有效表達(dá)的只是一小部分，D錯(cuò)誤。 8．基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基本步驟中，無(wú)需進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是(　　) A．人工合成目的基因 B．基因表達(dá)載體的構(gòu)建 C．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 D．目的基因的檢測(cè)與鑒定 答案　C 解析　將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)。 [綜合強(qiáng)化] 9．番茄葉片受害蟲的損傷后，葉肉細(xì)胞迅速合成蛋白酶抑制劑，抑制害蟲的消化作用。人們嘗試將番茄的蛋白酶抑制劑基因?qū)胗衩?，以?duì)付猖獗的玉米螟。下圖為培育轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米的流程圖，下列描述正確的是(　　) A．用限制性核酸內(nèi)切酶切割番茄的DNA得到的產(chǎn)物就是蛋白酶抑制劑基因 B．用氯化鈣處理玉米受體細(xì)胞，有利于含目的基因的重組質(zhì)粒導(dǎo)入 C．重組Ti質(zhì)粒應(yīng)有RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，以啟動(dòng)蛋白酶抑制劑基因的轉(zhuǎn)錄 D．若將目的基因?qū)胗衩谆ǚ奂?xì)胞，通過(guò)花藥離體培養(yǎng)可獲得穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因玉米 答案　C 解析　目的基因是用限制性核酸內(nèi)切酶將DNA酶切后得到的，需篩選；氯化鈣用于處理細(xì)菌細(xì)胞；基因成功表達(dá)的前提是能轉(zhuǎn)錄和翻譯，轉(zhuǎn)錄時(shí)需RNA聚合酶識(shí)別轉(zhuǎn)錄的起點(diǎn)才能啟動(dòng)；花藥離體培養(yǎng)得到的是玉米的單倍體，需再用秋水仙素處理單倍體，使染色體加倍才能得到穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因玉米。 10．下圖表示細(xì)胞膜上乙酰膽堿(一種神經(jīng)遞質(zhì))受體基因的克隆技術(shù)操作過(guò)程，下列相關(guān)分析正確的是(　　) A．獲得該mRNA的最佳材料是受精卵 B．構(gòu)建基因表達(dá)載體最可能使用的載體是大腸桿菌 C．完成過(guò)程①②必不可少的酶分別是反轉(zhuǎn)錄酶、DNA聚合酶 D．探針篩選的目的是淘汰被感染的細(xì)菌，獲得未被感染的細(xì)菌 答案　C 解析　該受體基因在神經(jīng)細(xì)胞中表達(dá)，獲得該mRNA的最佳材料是神經(jīng)細(xì)胞；構(gòu)建基因表達(dá)載體最可能使用的載體是質(zhì)粒；探針篩選的目的是檢測(cè)是否存在cDNA。 11．藍(lán)藻擬核DNA上有控制葉綠素合成的chlL基因。某科學(xué)家通過(guò)構(gòu)建該種生物缺失chlL基因的變異株細(xì)胞，以研究chlL基因?qū)θ~綠素合成的控制，技術(shù)路線如下圖所示，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．①②過(guò)程應(yīng)使用不同的限制性核酸內(nèi)切酶 B．①②過(guò)程都要使用DNA連接酶 C．終止密碼子是基因表達(dá)載體的重要組成部分 D．若操作成功，可用含紅霉素的培養(yǎng)基篩選出該變異株 答案　C 解析　限制性核酸內(nèi)切酶有特異性，①②過(guò)程要切割的DNA序列不同，故應(yīng)使用不同的限制性核酸內(nèi)切酶；DNA連接酶的作用是連接被切開(kāi)的磷酸二酯鍵，使chlL基因、紅霉素抗性基因與質(zhì)粒結(jié)合；基因表達(dá)載體由目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因組成，終止密碼子是mRNA上密碼子的一種，表示一次翻譯的結(jié)束；變異株中chlL基因被重組基因替換，重組基因中有紅霉素抗性基因，故可用含紅霉素的培養(yǎng)基篩選出該變異株。 12．(2015全國(guó)Ⅰ，40節(jié)選)HIV屬于反轉(zhuǎn)錄病毒，是艾滋病的病原體?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)用基因工程方法制備HIV的某蛋白(目的蛋白)時(shí)，可先提取HIV中的________，以其作為模板，在______________的作用下合成________，獲取該目的蛋白的基因，構(gòu)建重組表達(dá)載體，隨后導(dǎo)入受體細(xì)胞。 (2)從受體細(xì)胞中分離純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機(jī)體后，刺激機(jī)體產(chǎn)生的可與此蛋白結(jié)合的相應(yīng)分泌蛋白是________，該分泌蛋白可用于檢測(cè)受試者血清中的HIV，檢測(cè)的原理是______________________________________________________________________。 答案　(1)RNA　反轉(zhuǎn)錄酶　cDNA(或DNA)　(2)抗體　抗原抗體特異性結(jié)合 解析　(1)HIV是RNA病毒，其核酸是單鏈RNA，而在基因工程中構(gòu)建目的基因表達(dá)載體時(shí)，載體一般用的是質(zhì)粒，為雙鏈DNA，故先用反轉(zhuǎn)錄酶催化HIV的RNA反轉(zhuǎn)錄為DNA分子再進(jìn)行基因工程操作。(2)本題涉及到了免疫學(xué)方面知識(shí)，抗原進(jìn)入機(jī)體后可以產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，抗體與抗原特異性結(jié)合。 13．如圖是獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的技術(shù)流程示意圖。 請(qǐng)回答： (1)A→B利用的技術(shù)稱為_(kāi)_______，其中②過(guò)程需要熱穩(wěn)定的_______________酶才能完成。 (2)圖中將目的基因?qū)朊藁?xì)胞需要經(jīng)過(guò)③過(guò)程，該過(guò)程為構(gòu)建______________，其目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在且可以遺傳給下一代，并能表達(dá)。 (3)上述流程示意圖中，將目的基因?qū)朊藁?xì)胞所采用的方法是________________法，該方法一般__________(填“適宜”或“不適宜”)用于將目的基因?qū)雴巫尤~植物。 (4)欲確定抗蟲基因在G體內(nèi)是否表達(dá)，在個(gè)體水平上需要做__________實(shí)驗(yàn)。如果抗蟲基因?qū)氤晒Γ遗c某條染色體的DNA整合起來(lái)，該轉(zhuǎn)基因抗蟲棉可視為雜合子，將該轉(zhuǎn)基因抗蟲棉自交一代，預(yù)計(jì)后代中抗蟲植株占________。 答案　(1)PCR　DNA聚合(Taq)　(2)基因表達(dá)載體(重組DNA)　(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化　不適宜　(4)抗蟲接種　3/4 解析　PCR技術(shù)需要用到熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(Taq酶)。圖中③過(guò)程為構(gòu)建基因表達(dá)載體，將目的基因?qū)朊藁?xì)胞所采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，農(nóng)桿菌對(duì)大多數(shù)單子葉植物沒(méi)有感染能力。欲確定抗蟲基因在體內(nèi)是否表達(dá)，在個(gè)體水平上應(yīng)做抗蟲接種實(shí)驗(yàn)。由于抗蟲基因只整合到一條染色體DNA上，則該抗蟲棉產(chǎn)生的配子只有一半含有抗蟲基因，雌雄配子隨機(jī)結(jié)合，后代抗蟲植株占3/4。 14．馬鈴薯塊莖含有大量的淀粉，富含多種維生素和無(wú)機(jī)鹽，我國(guó)已將馬鈴薯作為主糧產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)。下圖是轉(zhuǎn)基因抗鹽馬鈴薯的培育過(guò)程，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題： (1)為獲取抗鹽基因，可以從堿蓬細(xì)胞研磨液中提取抗鹽基因的________來(lái)合成cDNA。 (2)上圖構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，最好選用__________________酶切割含目的基因的外源DNA和質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ切割的原因是____________________________________。構(gòu)建好的重組質(zhì)粒在抗鹽基因前要加上特殊的啟動(dòng)子，啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的__________片段。 (3)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA上的原因是_______________。通過(guò)農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，使抗鹽基因插入到馬鈴薯細(xì)胞中的染色體DNA上，從而使抗鹽基因的遺傳特性得以____________________。 (4)從個(gè)體水平上檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因抗鹽馬鈴薯是否培育成功的方法是_____________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)mRNA (2)EcoRⅠ和HindⅢ　SmaⅠ會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因　DNA (3)T-DNA是可以轉(zhuǎn)移的DNA(T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上)　穩(wěn)定維持和表達(dá) (4)將轉(zhuǎn)基因馬鈴薯幼苗栽種在鹽堿地或較高濃度鹽溶液中，觀察是否能正常生長(zhǎng) 解析　(1)基因工程中，獲取目的基因時(shí)可以利用mRNA為模板，反轉(zhuǎn)錄形成cDNA。 (2)圖中質(zhì)粒的標(biāo)記基因?yàn)榭股乜剐曰?，而SmaⅠ的切割位點(diǎn)就在該基因和目的基因上，因此用質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ切割，則應(yīng)該用EcoRⅠ和Hind Ⅲ酶切割含目的基因的外源DNA和質(zhì)粒。基因表達(dá)載體中啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段。 (3)農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上的T-DNA是可以轉(zhuǎn)移的DNA，可以將目的基因帶入馬鈴薯細(xì)胞，并將目的基因插入到馬鈴薯細(xì)胞中的染色體DNA上，從而使抗鹽基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。 (4)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因抗鹽馬鈴薯是否培育成功，從個(gè)體水平上來(lái)講，可以將轉(zhuǎn)基因馬鈴薯幼苗栽種在鹽堿地或較高濃度鹽溶液中，觀察是否能正常生長(zhǎng)。