1、第35讲基因工程1.(2016云南师大附中检测)请根据基因工程的有关知识回答下列问题：(1)cDNA文库属于_文库，其构建方法是：用某种生物发育的某个时期的_反转录产生的cDNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中。(2)切割DNA分子的工具是_，它能使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的_键断开，从而形成黏性末端或平末端。(3)基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，其中只能“缝合”黏性末端的是_DNA连接酶；既可以“缝合”黏性末端，又可以“缝合”平末端的是_DNA连接酶。(4)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是_；如果受体细胞是大肠杆菌，需要用_处理细胞，使之成为感受态细胞。解析(1)
2、基因文库包括基因组文库和部分基因文库，cDNA文库属于部分基因文库。(2)限制酶可切割DNA分子，使磷酸二酯键断开。(3)Ecoli DNA连接酶只能“缝合”黏性末端。T4DNA连接酶既可以“缝合”黏性末端，又可以“缝合”平末端。(4)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法；如果受体细胞是大肠杆菌，需要用Ca2处理细胞，使之成为感受态细胞。答案(1)部分基因mRNA(2)限制性核酸内切酶(限制酶)磷酸二酯(3)EcoliT4(4)农杆菌转化法Ca22如今从土豆、草莓到西红柿，各种各样的转基因产品已经进入寻常百姓家，有资料显示，我国餐桌上有50%以上的大豆色拉油属于转基因食品。然而近
3、年来，有关转基因食品是否影响健康的争论不绝于耳。例如，1999年美国康奈尔大学Losey等人将转Bt基因(苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因)的玉米花粉撒在苦芭菜上，喂食黑脉金斑蝶，4天后，黑脉金斑蝶的死亡率达44%，而对照组无一死亡，研究者认为该转基因玉米对非靶生物有毒。(1)转基因作物大面积种植已很多年，食用转基因食品的人口数以亿计，至今没有出现转基因食品不安全的任何实例，所以转基因食品是安全的，试分析原因_。(2)自1983年转基因作物在美国问世以来，用生物技术改造农产品的研究与应用进展飞快。2001年全球转基因作物的种植面积达到了5000万公顷。试问：转基因产品到底有什么优势？_。(3)怎
4、样理解转Bt基因的玉米花粉对非靶生物是有害的？_。(4)有人认为转基因生物会造成基因污染，危害生态系统的稳定性，你是怎样理解的？_。答案(1)转基因食物被煮熟之后，细胞就被破坏了，进入人的肠胃系统后，基因会被消化成小分子物质而失去遗传作用；我们所吃的转基因改良谷物是长期人工选择的结果，人们食用后并未有不适或影响健康的现象；转基因食品仅是在农作物中加入一两个对人类无害的控制已知性状的基因(答案合理即可)(2)可缩短育种时间；可定向改造生物的性状；可提高粮食产量，解决粮食问题。(3)转Bt基因的玉米在培育过程中没有对所有的生物进行毒性检测实验，在逻辑判断上属于不完全归纳。(4)转基因生物中所含的外
5、源基因可能会通过杂交在环境中传递，可能会由此产生超级杂草、超级害虫以及其他超级生物等，使得生物多样性受到破坏等(答案合理即可)。3.(2016山东济宁一模，40)图示方案为人们获得生物新品种的过程，请回答下列问题：方案：抗冻蛋白基因烟草细胞抗冻烟草方案：A基因免疫过的B细胞体外培养单克隆抗体方案：人的生长激素基因牛的受精卵早期胚胎受体母牛转基因牛(1)基因工程的核心步骤是_。农杆菌转化法中，根据农杆菌的特点，如果将抗冻蛋白基因插入_上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞，并将其插入植物细胞中_上。(2)推测方案中A基因所起的作用是_，请写出该方案获得的细胞中遗传信息传递时所遵循
6、的法则_。(3)方案中的转基因牛可以通过分泌乳汁来生产人的生长激素。这需要将人的生长激素基因与_的启动子等调控组件重组在一起。该方案中的早期胚胎在移植入受体母牛子宫之前，必须进行性别鉴定，一般是取处于_时期的_细胞进行检测。解析(1)基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。农杆菌转化法中，将抗冻蛋白基因插入Ti质粒的TDNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因插入植物细胞中染色体DNA上。(2)方案中将A基因导入免疫过的B淋巴细胞生产单克隆抗体，说明A基因使得细胞无限增殖，即A基因能够调控细胞无限增殖，该基因在受体细胞中能够复制、转录和翻译。(3)方案中将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的
7、启动子等调控组件重组在一起，使得转基因牛可以通过分泌乳汁来生产人的生长激素。囊胚中的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞发育成胎盘和胎膜，将早期胚胎移植入受体母牛子宫之前，一般取处于囊胚时期的滋养层细胞进行性别检测。答案(1)基因表达载体的构建Ti质粒的TDNA染色体DNA(2)调控细胞无限增殖(3)乳腺蛋白基因囊胚滋养层4.人酪蛋白是人乳汁中的重要营养成分，科学家已培育出转基因山羊来生产人酪蛋白，下图为培育流程，其中为相关过程，请回答下列问题：(1)人酪蛋白基因是此基因工程的_，可从人细胞中直接提取或从人的_中提取。(2)过程获得的A为_；将A导入受精卵常用的方法是_法。(3)过程为
8、_，进行此操作的早期胚胎应处于_阶段。(4)代孕母羊对早期胚胎无_反应是转基因山羊能在其子宫内存活并发育的基础。(5)从分子水平可通过_技术检测转基因山羊中是否成功表达出人酪蛋白。解析(1)人酪蛋白基因是此基因工程的目的基因，可从人的基因组文库或cDNA文库中提取。(2)流程图中A应为含目的基因的表达载体，常用显微注射法将基因表达载体导入动物细胞。(3)过程为胚胎移植，进行胚胎移植的羊的早期胚胎应处于桑椹胚或囊胚阶段。(4)代孕母羊对早期胚胎不发生免疫排斥反应是转基因山羊能在其子宫内存活并发育的基础。(5)实际操作中可用抗原抗体杂交技术检测转基因山羊中是否成功表达出人酪蛋白。答案(1)目的基因
9、基因组文库(或cDNA文库)(2)含目的基因的表达载体显微注射(3)胚胎移植桑椹胚或囊胚(4)免疫排斥(5)抗原抗体杂交5.下图是科学家利用大肠杆菌生产人胰岛素的部分过程。请结合相关知识回答问题：(1)除图示方法获得目的基因(人胰岛素基因)外，还可通过_的方法获得目的基因。(2)图示所获得的人胰岛素基因在大肠杆菌中不能表达，需要质粒为其提供_等调控因子；质粒含有一个或多个_切割位点，供目的基因插入其中；质粒上还含有_，供重组DNA的鉴定和选择。(3)图中切割人胰岛素基因和质粒的酶(酶A)相同，其目的是_，将重组DNA分子导入大肠杆菌前，常需用_处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞。(4)由于大肠杆
10、菌中没有_等结构，其内合成的人胰岛素没有活性，需要经过再加工。解析(1)获取目的基因的方法除题图所示方法外，还有人工合成。(2)图示所获得的人胰岛素基因由于不含启动子和终止子，因此需要运载体质粒提供。质粒上还应含有一个或多个限制酶切割位点，供目的基因插入其中；质粒上还含有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(3)用同一种限制酶切割目的基因和质粒，以便获得相同的末端。将重组DNA分子导入大肠杆菌前，需用Ca2处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞。(4)由于大肠杆菌中没有内质网、高尔基体等结构，其内合成的人胰岛素没有活性，需要经过再加工。答案(1)人工合成(2)启动子、终止子限制酶标记基因(3)获得相
11、同的末端Ca2(4)内质网、高尔基体6.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点是GGATCC，限制性核酸内切酶的识别序列和切点是GATC，根据图示判断下列叙述错误的是()A.用限制性核酸内切酶切割获得目的基因时，有四个磷酸二酯键被水解B.质粒用限制性核酸内切酶切割，目的基因用限制性核酸内切酶切割C.限制性核酸内切酶和限制性核酸内切酶切割后获得的黏性末端相同D.质粒中的标记基因便于筛选出目的基因已经表达的细胞 解析将目的基因切割下来需要切断四个磷酸二酯键，故A对；质粒如果用酶切割，质粒上的两个标记基因都将会被破坏，所以只能
12、用酶切割，故B对；根据题意可知二者产生的黏性末端相同，故C对；质粒中的标记基因的作用是用来筛选含有目的基因的受体细胞，故D错。答案D7.下图是利用转基因技术培育抗病小麦的过程。请据图回答问题。(1)重组质粒T除含有目的基因外，还必须有_、_和_等。(2)图示中将基因表达载体构建完成后没有直接导入农杆菌，而是先将其导入大肠杆菌，目的是_。(3)在步骤中都需用_处理。为了确认目的基因通过导入植物细胞后是否转录，通常采用_法进行检测；验证目的基因导入受体细胞后是否成功表达，通常采用_法从分子水平进行检测。(4)假设该抗病基因D，通过基因工程导入小麦后连接到小麦的一条染色体上，则该小麦进行减数分裂的细
13、胞在联会时有_个D基因解析(1)重组质粒T除含有目的基因外，还必须有启动子、终止子和标记基因。(2)图示中将基因表达载体构建完成后没有直接导入农杆菌，而是先将其导入大肠杆菌，目的是获取大量重组质粒(让目的基因扩增)。(3)将目的基因导入细菌细胞时，需要用Ca2处理，使其成为易于吸收周围环境中DNA的感受态。因此步骤中都需用Ca2处理。从分子水平检测目的基因是否转录，常采用分子杂交法；验证目的基因是否表达，通常采用抗原抗体杂交法。(4)假设该抗病基因D，通过基因工程导入小麦后连接到小麦的一条染色体上，在减数第一次分裂间期小麦细胞中进行了DNA复制，因此联会时细胞中有2个D基因。答案(1)启动子终
14、止子标记基因(2)获取大量重组质粒(让目的基因扩增)(3)Ca2分子杂交抗原抗体杂交(4)28.下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：(1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后，分别含有几个游离的磷酸基团？_。(2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越低还是越高？_。(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，能否使用Sma 切割？为什么？_。(4)与只使用EcoR相比较，使用BamH 和Hind 两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_。(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因
15、片段混合，并加入_酶。(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在_的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。解析(1)质粒是双链环状DNA分子，在Sma 切割前没有游离的磷酸基团，Sma 作用于两个核苷酸之间的磷酸二酯键，切割产生的DNA片段末端是平末端，因而质粒经切割后含有2个游离的磷酸基团。(2)质粒的热稳定性主要由氢键的数量决定，氢键数量越多，质粒的热稳定性越高，反之则低，DNA双链中A与T之间存在2个氢键，C与G之间存在3个氢键，因此DNA分子中GC碱基对越多，热稳定性就越
16、高，Sma 识别CCCGGG序列，并在C和G之间将这段序列切开，也就是质粒中Sma 酶切位点越多，GC碱基对越多，热稳定性越高。(3)据图1可知，Sma 切割的位点在抗生素抗性基因之中，抗生素抗性基因是标记基因，应尽量避免破坏，据图2可知Sma 切割的位点在目的基因之中，破坏了目的基因，所以不能使用Sma 切割。(4)用同种限制酶切割后的质粒和目的基因，在基因表达载体构建时，常形成三种连接方式，其中目的基因与目的基因的连接、质粒与质粒的连接是无效的连接，用两种限制酶可避免此类现象。(5)基因表达载体的构建过程中需加DNA连接酶，连接脱氧核糖和磷酸。(6)抗生素抗性基因属于标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(7)目的基因是蔗糖转运蛋白基因，将其导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后，应进行目的基因的检测与鉴定，可根据受体细胞是否含有蔗糖转运蛋白，即是否具备吸收蔗糖的能力判断基因工程是否成功，因而可在含有蔗糖(唯一碳源)的培养基中培养。答案(1)0、2(2)越高(3)不能；因为Sma会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因。(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化(5)DNA连接(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞(7)蔗糖为唯一含碳营养物质
