1、课时作业1.(2019湖北七市教科研协作体一模)基因工程是从分子水平对基因进行操作，从而实现人们定向改造生物，得到人们所需要的生物性状或生物产品的技术。目的基因的获取是基因工程的第一步，常见的方法是构建基因组文库。请分析并回答下列问题：(1)构建基因组文库的一般步骤：提取某种生物体内的_，用适当的限制酶处理，得到一定范围大小的DNA片段；DNA片段分别与载体结合，得到重组载体；将重组载体导入_的群体中储存，基因组文库构建完成。(2)与基因组文库相比，cDNA文库的基因数相对要少。其原因是_。(3)载体在与DNA片段结合前，需要使用同种的限制酶处理。其目的是_。(4)受体菌被导入重组DNA分子之
2、前，常用_处理，提高导入的成功率。答案(1)全部DNA或全部基因 受体菌 (2)cDNA文库只能收集到某生物发育到某时期已发生转录的基因，而基因组文库能收集到该生物的全部基因(3)获得与DNA片段相同的黏性末端(4)Ca22下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程，请据图回答下列问题。(1)若限制酶的识别序列和切点是GATC，限制酶的识别序列和切点是GGATCC，那么在过程中，应用限制酶_切割质粒，用限制酶_切割抗虫基因。过程在_(填“体内”或“体外”)进行。(2)通过过程得到的大肠杆菌涂布在含有_的培养基上，若大肠杆菌能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒，反之则说明没有导入。然后将能够在含有四
3、环素的培养基上生长的大肠杆菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，如果大肠杆菌不能生长说明_。(3)重组质粒导入大肠杆菌的目的是_。(4)过程所用技术称为_，从遗传学角度来看，根本原因是根细胞具有_。答案(1)(和)体外(2)四环素导入大肠杆菌的是重组质粒(3)大量复制目的基因(抗虫基因)(4)植物组织培养发育成完整个体的全部遗传物质解析(1)由图中目的基因片段两端的碱基序列可知，限制酶可以切割目的基因两端，限制酶能切割右端，故用酶(和)切割可以获得目的基因，质粒上的两个酶切位点，分别在两个抗性基因上，用酶切割，两个抗性基因全被破坏，用酶切割可保留一个四环素抗性基因。(2)根据重组质粒与普通质粒上抗
4、性基因的种类可知，如果成功导入质粒，则大肠杆菌可以在含四环素的培养基上生长，在含氨苄青霉素的培养基上不能生长，据此可筛选含有重组质粒的大肠杆菌。(4)是将携带抗虫基因的根细胞培养成植株的过程，该过程为植物组织培养，该技术的理论基础是植物细胞具有全能性，其根本原因是植物细胞具有发育成完整个体的全部遗传物质。3(2018广东佛山二模)油菜籽中蛋白质和油脂的相对含量与酶1和酶2对共同底物丙酮酸的竞争有关。酶1促进蛋白质的合成，酶2促进油脂的合成。通过生物工程技术对油菜进行改造，以得到含有基因A的油菜，流程图如下。请据图作答：(1)上述改造过程中运用的生物工程技术是_。(2)通过_、_或人工化学合成等
5、方法，都可获取目的基因A。过程中的处理方法为_。(3)过程中要防止杂菌污染的原因是_。通过过程得到的油菜植株中，所有细胞_(填“一定”“不一定”或“一定不”)含有基因A。(4)已知转录时基因A的模板链与酶1基因的模板链互补。相对普通油菜，含基因A的油菜籽粒油脂含量显著提高，请分析其机理：_。答案(1)基因工程、植物组织培养(2)从基因文库中获取利用PCR技术扩增Ca2处理法(3)杂菌会竞争培养基中的营养物质，还可能产生有毒有害物质不一定(4)基因A转录的mRNA与酶1基因转录的mRNA互补，阻碍了酶1基因的mRNA翻译，降低了酶1含量，酶2对丙酮酸的竞争增强，促进了油脂合成解析(1)分析图可知
6、，把外源基因A导入了油菜细胞，用到了基因工程技术。要把油菜的下胚轴细胞培养成油菜植株，还需要植物组织培养技术。(2)基因工程技术首先要获取目的基因，目前最常用的方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增，如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可以用化学方法直接人工合成。将基因导入微生物细胞时，需要用Ca2处理法，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。(3)过程是愈伤组织再分化形成植物体的过程，在此过程中，需要防止杂菌污染，否则杂菌会竞争培养基中的营养物质，还可能产生有毒有害物质，导致油菜幼苗的生长发育受到影响。将目的基因导入受体细胞时，含有质粒和重组质粒的农杆菌都可以在选择培养基中
7、生存，并且不是所有的植物细胞都能成功导入农杆菌，因此所有细胞不一定含有基因A。(4)已知转录时基因A的模板链与酶1基因的模板链互补，所以基因A转录的mRNA与酶1基因转录的mRNA互补，二者相互结合阻碍了酶1基因的mRNA翻译，降低了酶1含量，酶2对丙酮酸的竞争增强，促进了油脂合成，因此相对普通油菜，含基因A的油菜籽粒油脂含量显著提高。4PCR技术是分子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图所示)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)PCR的全称是_，94 高温使DNA双
8、链打开，这一步是打开_键，称为_。而这一过程在细胞内是通过_酶实现的。(2)当温度降低时，引物与模板_端结合，在_的作用下，DNA单链沿模板延伸，此过程中原料是_，遵循的原则是_。(3)PCR技术的必要条件除模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即液体环境、适宜的_和_，前者由PCR仪自动调控，后者则靠_来维持。(4)DNA的复制需要引物，其主要原因是_。引物的实质是_，若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲溶液中至少加入_个引物。答案(1)多聚酶链式反应氢变性解旋(2)3热稳定DNA聚合酶dNTP碱基互补配对原则(3)温度pH缓冲液(4)DNA的复制不能从头开始，DNA聚合酶只
9、能从引物的3端延伸DNA链单链RNA或者单链DNA分子2112解析打开DNA双链需破坏碱基对间的氢键；引物的游离端为5端，即合成DNA时从新链的53端延伸，故引物需与模板的3端结合；PCR所用液体环境需保障适宜的温度和pH，其pH可借助缓冲液维持；DNA复制不能从头开始，DNA聚合酶只能从引物的3端延伸DNA链，故必须提供引物。引物的实质是单链RNA或者单链DNA分子。在DNA分子扩增时，需要2种引物，由于新合成的链都需要引物作为复制的起点，故所需的引物数目等于新合成的DNA链的数目，即221022112。5(2019河南濮阳模拟)中国科研人员首次将与FibH基因类似的人工丝蛋白基因，导入到被
10、敲除FibH基因的蚕卵体内，意味着对蚕卵的基因改造获得成功。当它们长大后，吐出的丝中就含有人工合成丝蛋白。通过这种技术还可以让家蚕在吐丝的同时，按照实际需要吐出其他蛋白。含有人工合成丝蛋白的蚕茧，能发出绿色荧光，比正常的蚕茧更加轻薄。请回答下列问题：(1)获得人工合成蚕蛋白是通过_工程，对_进行改造，最终合成人工丝蛋白，以满足人类生产和生活的需求。与基因工程相比较，蛋白质工程产物具备的特点是_。基因敲除是一种特殊的基因重组技术，即将外源目的基因导入细胞从而干扰该细胞内某一基因的功能。将目的基因导入家蚕卵细胞的方法是_，此处蚕卵是指蚕的_。(2)将人工丝蛋白基因导入蚕卵体内之前，需要进行的核心步
11、骤是_，其目的是使该基因在蚕卵中_，并且可以遗传给下一代，同时，使其能够表达和发挥作用。(3)绿色荧光蛋白基因可以作为_，用于鉴别和筛选蚕卵中是否含有人工丝蛋白基因。答案(1)蛋白质蚕丝蛋白基因可以生产自然界不存在的蛋白质显微注射法受精卵(2)构建基因表达载体稳定存在(3)标记基因解析(1)蛋白质工程的概念：“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”。将目的基因导入动物细胞常用的方法显微注射法，受体细胞为受精卵。6科学家从某细菌中提取抗盐基因，转入烟草并培育成转基因抗盐烟草。如图是转
12、基因抗盐烟草的培育过程，含目的基因的DNA和质粒上的箭头表示相关限制酶的酶切位点。请分析回答下列问题：(1)抗盐基因一般是与调节_相关的基因。(2)用图中的质粒和目的基因构建重组质粒，不能使用Sma酶切割，原因是_。图中过程为防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化，应选用_酶对外源DNA、质粒进行切割。(3)图中过程是通过_的方法将抗盐基因导入烟草细胞，该方法的优点是_。(4)为确定转基因抗盐烟草是否培育成功，既要用放射性同位素标记的_作探针进行分子杂交检测，又要在个体水平上鉴定，后者具体过程是_。答案(1)渗透压(2)Sma会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因BamH和Hind
13、(3)农杆菌转化法经济实用，转化效率高(4)抗盐基因(或目的基因)将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐浓度的土壤中，观察该烟草植株的生长状态解析(1)抗盐基因一般是与调节渗透压相关的基因。(2)由图可知，使用Sma酶切割，将会破坏质粒的抗性基因(标记基因)，同时也会破坏目的基因片段，因此用图中的质粒和目的基因构建重组DNA分子时，不能使用Sma酶切割。质粒和外源DNA目的基因两端均含有EcoR酶切位点，用该酶切割，再在DNA连接酶的作用下，可形成3种环状产物，即外源DNA自身连接、质粒自身连接、外源DNA和质粒连接，因此为了防止外源DNA片段和质粒自身环化，应选用BamH和Hind酶对外源DNA和
14、质粒进行切割，这样使质粒和目的基因两端的黏性末端不同，可以防止自身环化。(3)图中过程是通过农杆菌转化法将抗盐基因导入烟草细胞，该方法的优点是经济实用，转化效率高。(4)为确定转基因抗盐烟草是否培育成功，既有分子水平的检测，也有个体水平的鉴定。分子水平的检测中，利用放射性同位素标记的抗盐基因(或目的基因)作探针进行分子杂交检测；个体水平上的鉴定中，将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐浓度的土壤中，观察该烟草植株的生长状态。7(2019河北衡水中学月考)请回答利用农杆菌转化法培育转基因植物的相关问题：(1)构建基因表达载体时，可利用DNA连接酶连接被限制酶切开的_键。基因表达载体的组成部分包括启动子
15、、终止子、目的基因、_、复制原点等。(2)组成基因表达载体的单位是_。基因表达载体中的启动子是_识别和结合的部位，这种结合完成后才能驱动目的基因通过_(填过程)合成mRNA。(3)用两种限制酶Xba和Sac(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA，获得含目的基因的片段。若利用该片段构建基因表达载体，应选用的Ti质粒是如图中的_。注：图中箭头所指的位置是限制酶识别和切割的位点。答案(1)磷酸二酯标记基因(2)脱氧核苷酸RNA聚合酶转录(3)甲解析(1)DNA连接酶的作用是在DNA片段之间形成磷酸二酯键。基因表达载体的组成包括复制原点、启动子、目的基因、标记基因和终止子等。(2)基因表达载体的本质
16、是DNA，其基本组成单位是脱氧核苷酸。基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，这种结合完成后才能驱动目的基因通过转录合成mRNA。(3)用两种限制酶Xba和Sac(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA，获得含目的基因的片段。甲Ti质粒中含有限制酶Xba和Sac的切割位点，且用这两种酶切割可将目的基因插入TDNA中，甲正确。8(2017全国卷)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，
17、原因是_。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是_。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是_。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是_(答出两点即可)。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是_。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_。答案(1)嫩叶比老叶生命活动旺盛，mRNA含量高，且嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降解(2)在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA(3)目
18、的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子、终止子(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常解析(1)与老叶相比，嫩叶组织细胞生命活动旺盛，mRNA含量高，且易破碎，容易提取到几丁质酶的mRNA。提取RNA时，提取液中添加RNA酶抑制剂可防止RNA被RNA酶催化降解。(2)以mRNA为模板，按照碱基互补配对原则，在逆转录酶的作用下，通过逆转录(反转录)可以获得cDNA。(3)因该目的基因是通过逆转录形成的，无表达所需的启动子、终止子，也无在受体细胞内进行复制所需的复制原点等，所以在受体细胞内不能稳定存在和表达，也不能遗传下去。(4)构建基因表达载体时，DNA连接酶能催化目的基因和质粒载体这两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。(5)转基因植株的基因组中含有几丁质酶基因，但该植株抗真菌的能力并没有提高，可能是由于转录或翻译异常，即几丁质酶基因未能正常表达。
