专题质量检测
(时间：90分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共20小题，每小题2.5分，满分50分)
1．基因工程技术也称DNA重组技术，其实施必须具备的4个必要条件是( )
A．工具酶、目的基因、运载体、受体细胞
B．重组DNA、RNA聚合酶、内切酶、连接酶
C．模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞
D．目的基因、限制性内切酶、运载体、体细胞
答案：A
2．下列关于限制酶的说法正确的是( )
A．限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少
B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
C．不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端
D．限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键
解析：选B。此题主要考查限制酶的有关知识。限制酶能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开；DNA分子经限制酶切割会形成黏性末端和平末端两种形式。
3．镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是( )
A．解旋酶 B．DNA连接酶
C．限制酶 D．RNA聚合酶
解析：选C。要检测某种基因的碱基序列，必须将该基因先用限制酶从DNA分子中切割下来，再通过DNA扩增，检测其中的碱基序列。
4．由于质粒与目的基因具有相同的黏性末端，结合过程中不可能出现下列哪种情况( )
A．形成环状的外源DNA
B．可能形成环状的载体DNA
C．可能出现重组DNA
D．只出现重组DNA
解析：选D。DNA连接酶连接黏性末端时，处理的目的基因不是一个，所以出现的DNA有多种情况，A、B、C三种情况都可能出现。
5．现有一长度为1000碱基对(bp)的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoRⅠ酶切后得到的DNA分子仍是1000bp，用KpnⅠ单独酶切得到400bp和600bp两种长度的DNA分子，用EcoRⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是( )
解析：选D。由题干条件可知用EcoRⅠ酶切后，并不能将DNA分解为两段，故可判断为环状DNA，再根据“用EcoRⅠ、Kpn Ⅰ同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子”可得到答案D。
6．下列哪项不是基因表达载体的组成部分( )
A．启动子 B．终止密码
C．标记基因 D．复制原点
解析：选B。基因表达载体的组成中启动子、标记基因、终止子是必需含有的。而载体的一个必要条件是必须具备自我复制能力。
7．目前科学家把兔子血红蛋白基因导入大肠杆菌细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白，下列哪一项不是这一先进技术的理论依据( )
A．所有生物共用一套遗传密码
B．基因能控制蛋白质的合成
C．兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成，都遵循相同的碱基互补配对原则
D．兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先
解析：选D。本题考查了基因工程的理论基础。转基因生物体内的外源基因能够成功表达是建立在下列基础之上的：所有生物共用一套遗传密码；具有细胞结构的不同生物遗传物质的组成一样，即都是由四种脱氧核苷酸连接而成的长链，然后根据碱基互补配对原则组成双链；不同生物体内蛋白质的合成都要在核糖体上完成，且都需经过转录和翻译过程。
8．在基因工程技术中，需要用氯化钙处理的步骤是( )
A．目的基因的提取
B．目的基因与载体结合
C．将目的基因导入受体细胞
D．目的基因的检测与表达
解析：选C。氯化钙处理的是细胞壁，增加细胞壁的通透性，使重组质粒进入细胞内部。
9．日本下村修、美国沙尔菲和钱永健因在发现绿色荧光蛋白(GFP)等研究方面作出突出贡献，获得2008年度诺贝尔化学奖。GFP在紫外光的照射下会发出绿色荧光。依据GFP的特性，你认为该蛋白在生物工程中的应用价值是( )
A．作为标记基因，研究基因的表达
B．作为标记蛋白，研究细胞的转移
C．注入肌肉细胞，繁殖发光小白鼠
D．标记噬菌体外壳，示踪DNA路径
答案：B
10．科学家已经能够通过基因工程的方法，使番茄果肉细胞含有人奶蛋白。下列有关该基因工程的叙述中，错误的是( )
A．采用反转录的方法得到的目的基因有启动子、终止子
B．用同种限制酶处理质粒和含目的基因的DNA，可产生相同的黏性末端而形成重组DNA分子
C．番茄的叶肉细胞可作为受体细胞
D．启动子对于目的基因在番茄的叶肉细胞中表达是不可缺少的
解析：选A。本题主要考查了基因工程的有关知识。反转录法获取目的基因时，由于是根据氨基酸的序列推测基因中的碱基序列，因此，合成的基因中并不含有启动子、终止子。在基因工程中，必须用相同的限制酶处理质粒和目的基因的DNA，这样可产生相同的黏性末端，以便能形成重组DNA分子。基因工程中，常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等，因此番茄的叶肉细胞可作为受体细胞。在基因表达的过程中，启动子对于目的基因在番茄的叶肉细胞中的表达起一定的作用，是不可缺少的，它位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。
11．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。下列有关这一过程的叙述不正确的是( )
A．获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①
B．连接基因a与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②
C．基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞
D．通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状
答案：B
12．人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程是：
甲生物的蛋白质―→mRNA目的基因与质粒DNA重组导入乙细胞获得甲生物的蛋白质
下列说法正确的是( )
A．①过程需要的酶是逆转录酶，原料是A、U、G、C
B．②要用限制性内切酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起
C．如果受体细胞是动物细胞，③过程可用农杆菌转化法
D．④过程中用的原料不含有A、U、G、C
答案：B
13．科学家运用基因工程技术将人的胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功表达。图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的位置，它们彼此能结合的依据是( )
A．基因自由组合定律
B．半保留复制原则
C．基因分离定律
D．碱基互补配对原则
解析：选D。基因工程过程中构建重组DNA分子时，首先是用同一种限制酶切割后的目的基因与质粒的黏性末端通过碱基互补配对形成氢键，然后，用DNA连接酶把缺口“缝合”。
14．下列叙述符合基因工程概念的是( )
A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因
B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株
C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株
D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上
解析：选B。基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。所以B项符合基因工程概念，而A项为动物细胞工程，C项为诱变育种，D项无人为因素不属于基因工程。
15．不属于利用基因工程方法生产的药物是( )
A．干扰素 B．白细胞介素
C．青霉素 D．乙肝疫苗
解析：选C。本题考查基因工程的应用——基因工程药品异军突起。通过基因工程生产的药物现有胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品、乙肝疫苗等。而青霉素是发酵工程的产品之一。
16．在烟草的叶片中含有大量的烟碱，当把烟草嫁接到番茄上时，烟草的叶就不含烟碱了。反之，嫁接到烟草上的番茄叶中却含有烟碱。这说明( )
A．烟草根部能合成烟碱
B．烟草叶受番茄的影响，遗传性状发生改变
C．番茄叶受烟草的影响，遗传性状发生改变
D．只有依赖烟草根部吸收某种物质，烟草叶片才能合成烟碱
解析：选A。由题意知，嫁接到烟草上的番茄叶中含有烟碱说明烟碱肯定不是番茄叶合成的，只能由烟草根部合成。
17．关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是( )
A．都是分子水平上的操作
B．基因工程就是改造基因的分子结构
C．蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构
D．基因工程能创造出自然界根本不存在的基因，蛋白质工程能创造出自然界根本不存在的蛋白质
解析：选A。基因工程的操作对象是基因，属于分子水平上的操作；蛋白质工程的操作对象是DNA和蛋白质分子，二者都属于分子水平上的操作。
18．如果科学家通过转基因工程，成功地把一位女性血友病患者的造血干细胞进行改造，使其凝血功能恢复正常。那么，她后来所生的儿子中( )
A．全部正常 B．一半正常
C．全部有病 D．不能确定
解析：选C。改造的是造血干细胞，生殖细胞没有改造，因此她产生的卵细胞上仍然带有致病基因，所生的儿子全部有病。
19．猪的胰岛素用于人体时降血糖效果不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素用于治疗人类糖尿病，用蛋白质工程的蛋白质分子设计的最佳方案是( )
A．对猪胰岛素进行一个氨基酸的替换
B．将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素
C．将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病
D．根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素
答案：A
20．蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。下图示意蛋白质工程流程，图中A、B在遗传学上依次表示( )
蛋白质工程
中心法则
A．转录和翻译 B．翻译和转录
C．复制和转录 D．传递和表达
答案：A
二、非选择题(本题共4小题，满分50分)
21．(12分)下图为利用生物技术获得生物新品种的过程，据图回答：
(1)在基因工程中，A→B为________技术，利用的原理是________，其中①为________过程。
(2)B→C为抗虫棉的培育过程，其中③过程常用的方法是________。要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体生物学水平上的鉴定过程：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：在基因工程中，A→B为DNA扩增过程，又称PCR技术，利用的原理是DNA分子复制，其中①为解旋过程；B→C为抗虫棉培育过程，③过程为将目的基因导入细胞的过程，常用方法为农杆菌转化法。
答案：(1)PCR DNA分子复制 DNA解旋
(2)农杆菌转化法 让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定是否具有抗虫性状
22．(12分)降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症等。人的降钙素活性很低，半衰期较短。某科学机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素，从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条72个碱基的DNA单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段，再利用Klenow酶补平，获得双链DNA，过程如图。
在此过程中发现，合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象。分析回答下列问题：
(1)Klenow酶是一种____________________酶。
(2)获得的双链DNA经EcoR Ⅰ(识别序列和切割位点—G↓AATC—)和BamH Ⅰ(识别序列和切割位点—G↓GATCC—)双酶切后插入到大肠杆菌质粒中，筛选含重组质粒的大肠杆菌并进行DNA测序验证。
①大肠杆菌是理想的受体细胞，这是因为它
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②设计EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ双酶切的目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③要进行重组质粒的鉴定和选择，需要大肠杆菌质粒中含有________。
(3)经DNA测序说明，最初获得的多个重组质粒，均未发现完全正确的基因序列，最可能的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)DNA聚合
(2)①繁殖快、是单细胞、遗传物质相对较少等
②保证目的基因和载体定向连接(或防止目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接) ③标记基因
(3)合成的核苷酸单链仍较长，产生缺少碱基的现象
23．(12分)酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可生产食品和药品等。科学家将大麦细胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下：
(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于________。
(2)从大麦细胞中可直接分离获得LTP1基因，还可采用________方法获得目的基因。本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是________。
(3)此操作中可以用分别含有青霉素、四环素的两种选择培养基进行筛选，则有C进入的酵母菌在选择培养基上的生长情况是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)除了看啤酒泡沫丰富与否外，还可以怎样检测LTP1基因在啤酒酵母菌中的表达？
解析：(1)基因重组一般是指生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。题目中将大麦的LTP1基因重组入啤酒酵母菌中，也属于基因重组。
(2)获得目的基因有两条途径：一是用“鸟枪法”直接分离获得目的基因，一种是用人工合成的方法获得目的基因。基因工程中常用的运载体是质粒。
(3)质粒中含有抗青霉素基因，如果成功导入受体细胞，重组酵母菌在有青霉素的培养基上能存活，但不能在含有四环素的培养基上存活。
(4)目的基因是否表达，可以通过检测特定的性状或者目的基因是否合成相应的蛋白质进行确定。
答案：(1)基因重组
(2)人工合成 质粒
(3)在含有青霉素的培养基上能存活，但不能在含有四环素的培养基上存活
(4)检验转基因啤酒酵母菌能否产生LTP1蛋白。
24．(14分)利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。青岛“崂山奶山羊乳腺反应器研制”项目通过鉴定，该项目产生的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生干扰素、乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品，造福人类。
请根据这一科技成果的研究过程回答问题：
(1)研究人员用DNA测序仪显示了基因组的某DNA片段一条链的碱基排列顺序图片。其中图1的碱基排列顺序已经解读，基顺序是：GGTTATGCGT，请解读图2显示的碱基排列顺序：________________________________________________________________________。
(2)科学家从相关基因组中获取了目的基因，并采用________技术对目的基因进行扩增，然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。在重组载体的构建过程中需要的工具酶有________________________________________________________________________。
(3)在基因工程操作过程中，基因工程的核心是________________________，一个基因表达载体的组成必须有标记基因，其作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)如何检测和鉴定目的基因已被成功导入羊体内？请写出两种方法。
解析：根据图1与相对应的碱基序列可知，由左到右第一列应为碱基A，第二列为碱基C，第三列是碱基G，第四列是碱基T，由此推知图2的碱基序列为GATGCGTTCG；目的基因的扩增用PCR技术；在将目的基因与载体结合时需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶，标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否导入了目的基因。目的基因的检测与鉴定有：DNA分子杂交(检测是否导入了目的基因)、DNA与mRNA杂交、抗原与抗体杂交等。
答案：(1)GATGCGTTCG
(2)PCR(聚合酶链式反应) 限制性核酸内切酶、DNA连接酶
(3)基因表达载体的构建 为了鉴别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
(4)DNA分子杂交；DNA与mRNA分子杂交；抗原—抗体杂交；从羊的乳汁中提取干扰素。(以上任意写出两点即可)1．下列哪项不是蛋白质工程的研究内容( )
A．分析蛋白质分子的精细结构
B．对蛋白质进行有目的的改造
C．分析氨基酸的化学组成
D．按照人的意愿将天然蛋白质改造成新的蛋白质
解析：选C。蛋白质工程就是指根据蛋白质的精细结构和功能之间的关系，按照人的意愿改造蛋白质分子。为了改造某种蛋白质分子，必须对其精细结构进行分析，但不包括对组成蛋白质的氨基酸的化学成分的分析。
2．蛋白质工程中需要直接进行操作的对象是( )
A．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构
C．肽链结构 D．基因结构
解析：选D。蛋白质工程是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。其目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，但因为基因决定蛋白质，因此对蛋白质的结构进行设计改造，归根到底，还需对相应的基因进行操作，按要求进行修饰、加工、改造，使之能控制合成人类需要的蛋白质。
3．(2011年甘肃兰州高二检测)科学家将β－干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸变成丝氨酸，结果大大提高了β－干扰素的抗病活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为( )
A．基因工程 B．蛋白质工程
C．基因突变 D．细胞工程
解析：选B。基因工程是通过对基因的操作，将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体内，使其高效表达，从中提取所需蛋白质，或表现出某种性状，蛋白质产品仍然为天然存在的蛋白质。而蛋白质工程却是对控制蛋白质合成的基因进行改造，从而实现对其编码的蛋白质的改变，所得到的已不是天然蛋白质。题目中的操作涉及的基因显然不再是原来的基因，其合成的β－干扰素也不是天然的β－干扰素，而是经过改造的、人类所需优点的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术为蛋白质工程。
4．科学家为提高玉米中赖氨酸含量，计划将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的氨基酸由天冬氨酸变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍，下列对蛋白质的改造，操作正确的是( )
A．直接通过分子水平改造蛋白质
B．直接改造相应的mRNA
C．对相应的基因进行操作
D．重新合成新的基因
解析：选C。蛋白质工程的目的是对蛋白质进行改造，从而使蛋白质功能可以满足人们的需求。而蛋白质功能与其高级结构密切相关，蛋白质高级结构又非常复杂，所以直接对蛋白质改造非常困难，而蛋白质是由基因控制合成的，对基因进行操作却容易得多。另外，改造后的基因可以遗传，如对蛋白质直接改造，即使成功也不能遗传。
5．下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题：
(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是________；代表中心法则内容的是________。(填写数字)
(2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：
③________；④________；⑤________。
(3)蛋白质工程的目的是
________________________________________________________________________，
通过________________________实现。
(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是________的。
解析：蛋白质工程是根据具有相应功能的蛋白质结构推测氨基酸序列，进而推测出脱氧核苷酸序列，所以应为图中的④⑤，①②③代表中心法则，与蛋白质工程的基本途径相反。
答案：(1)④⑤ ①②③ (2)折叠 分子设计 DNA合成
(3)对蛋白质的结构进行分子设计 基因合成或修饰 (4)相反
(紧扣教材，思考感悟)
【旁栏思考】
1．你知道国际人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？我国科学家承担了什么任务？(教材P26)
答案：人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。
人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。
2．对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？(教材P26)
答案：毫无疑问应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造，主要原因如下：
(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的基因可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传。
(2)对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。
1．蛋白质工程的基础是( )
A．发酵工程 B．细胞工程
C．胚胎工程 D．基因工程
解析：选D。蛋白质工程被称为第二代基因工程，蛋白质是基因表达的产物，基因工程是蛋白质工程的基础。
2．蛋白质工程的实质是( )
A．改造蛋白质 B．改造mRNA
C．改造基因 D．改造氨基酸
解析：选C。蛋白质工程一般是先创造出适合人类需求的新基因，然后使其表达出具有特定结构和功能的蛋白质。
3．关于蛋白质工程的说法，正确的是( )
A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作
B．蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在的新型蛋白质分子
C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的
D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的
解析：选B。蛋白质工程是根据人们的需求，设计并生产出自然界不存在的蛋白质分子。
4．(2011河北保定高二检测)蛋白质工程的基本流程正确的是( )
①蛋白质分子结构设计 ②DNA合成 ③预期蛋白质功能 ④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列
A．①②③④ B．④②①③
C．③①④② D．③④①②
解析：选C。蛋白质工程的基本流程为：预期蛋白质功能→蛋白质分子结构设计→据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列→DNA合成。
5．基因工程与蛋白质工程的区别是( )
A．基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因进行操作
B．基因工程合成的是天然存在的蛋白质，蛋白质工程合成的可以是天然不存在的蛋白质
C．基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)操作
D．基因工程完全不同于蛋白质工程
解析：选B。蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。蛋白质工程从分子水平对蛋白质进行改造设计，通过对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成，从而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生产和生活需求。而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内，并使之表达，体现人类所需的性状，或者获取所需的产品。因此，基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
6．下列有关蛋白质工程的说法正确的是( )
A．蛋白质工程无需构建基因表达载体
B．通过蛋白质工程改造后的蛋白质的性状不遗传给子代
C．蛋白质工程需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶
D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的
答案：C
7．(2011年河南三门峡高二检测)某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只有对热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗食物的消化不良，最佳方案是( )
A．对此酶中的少数氨基酸替换，以改善其功能
B．将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶
C．重新设计与创造一种全新的蛋白酶
D．减少此酶在片剂中的含量
解析：选A。本题考查蛋白质工程的进展与前景。蛋白质的结构包括一级结构和空间结构，一级结构是指组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序，蛋白质的功能是由一级结构和空间结构共同决定的，特别是空间结构与蛋白质的功能关系更密切。要想使蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，此类问题一般是对蛋白质中的个别氨基酸进行替换。
8．蛋白质工程中目前已成功的是( )
A．对胰岛素进行改造，使其成为速效型药品
B．蛋白质工程应用于微电子方面
C．室温下可保存半年的干扰素
D．耐储存的番茄
解析：选A。科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品。B、C两项还未获得成功，D项成果属于基因工程。
9．下列有关蛋白质工程的说法正确的是( )
A．蛋白质工程无需构建基因表达载体
B．通过蛋白质工程改造后的蛋白质的性状不遗传给子代
C．蛋白质工程需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶
D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的
答案：C
10．增加玉米细胞中赖氨酸含量最有效的途径是( )
A．将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞
B．切除玉米细胞中天冬氨酸激酶基因和二氢吡啶二羧酸合成酶基因
C．修饰天冬氨酸激酶基因和二氢吡啶二羧酸合成酶基因的个别碱基
D．将根瘤菌的固氮基因导入玉米细胞
解析：选C。玉米中赖氨酸的含量比较低，原因是赖氨酸合成过程中的两个关键酶——天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶，其活性受细胞内赖氨酸浓度的影响较大，当赖氨酸浓度达到一定量时，就会抑制这两个酶的活性。如果我们将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高5倍和2倍。此题易错选A，要认真分析赖氨酸含量低的真正原因，通过改变有关基因的个别碱基，从而改变基因控制合成的蛋白质(酶)的结构而达到目的，属于蛋白质工程。
11．人类正常血红蛋白(HbA)β链第63位氨基酸是组氨酸，其密码子为CAU或CAC。当β链第63位组氨酸被酪氨酸(UAU或UAC)替代后，出现异常血红蛋白(HbM)，导致一种贫血症，β链第63位组氨酸被精氨酸(CGU或CGC)所替代产生的异常血红蛋白(HbZ)将引起另一种贫血症。
(1)写出正常血红蛋白基因中，决定β链第63位组氨酸密码子的碱基对组成。
(2)在决定β链第63位组氨酸密码子的DNA的三个碱基对中，任一个碱基对发生变化都将产生异常的血红蛋白吗？为什么？
(3)若将正常的基因片段导入贫血症患者的骨髓造血干细胞中，则可以达到治疗疾病的目的。请问，此操作属于蛋白质工程吗？为什么？
解析：(1)基因中的碱基对的排列顺序决定信使RNA中碱基的排列顺序，信使RNA进入细胞质后与核糖体结合起来，指导蛋白质的合成。血红蛋白异常，归根到底是由于基因中碱基对的排列顺序改变引起的，由于蛋白质中的氨基酸主要有20种，而决定氨基酸的密码子有61种，所以一种密码子决定一种氨基酸，而一种氨基酸可以由几种密码子决定。
(2)决定组氨酸密码子的DNA的三个碱基对中任意一个碱基发生变化，不一定都产生异常的血红蛋白，这是因为一种密码子决定一种氨基酸，而一种氨基酸可以由几种不同的密码子来决定。
(3)基因工程是将外源基因转移到受体细胞后，可以产生它本来不能产生的蛋白质，从而表现出新的性状，实质上，基因工程产生的只能是自然界已经存在的蛋白质，而蛋白质工程则是通过对基因进行加工修饰或进行基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制造出一种新的蛋白质，而题目中只将正常的外源基因导入病人细胞中，合成的都是天然存在的正常蛋白质，所以不属于蛋白质工程，而应属于基因工程。
答案：(1)或。
(2)不一定。原因是当或中的第三对碱基发生→或→的变化后，产生的密码子分别为CAC或CAU，仍为组氨酸的密码子，因而不会影响产生正常的血红蛋白。
(3)不属于蛋白质工程，因为此操作是将健康的正常的目的基因导入有缺陷的受体细胞，合成的蛋白质仍为天然存在的蛋白质，所以，不属于蛋白质工程，而是属于基因工程。
12．(2011年广西桂林高二检测)枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性，但极易被氧化而失效。1985年，美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后，虽然其水解活性有所下降，但抗氧化能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂，可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。
(1)改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是________。
(2)改造后的枯草杆菌中控制合成蛋白酶的基因与原来相比，至少有________个碱基对发生变化。
(3)利用生物技术改造蛋白质，提高了蛋白质的________性，埃斯特尔所做的工作，是对已知蛋白质进行________________________。
解析：本题考查蛋白质工程的有关问题。基因中的3个碱基对决定mRNA上3个碱基，mRNA上3个碱基决定一个氨基酸。利用生物技术改造蛋白质能够提高蛋白质的稳定性。
答案：(1)蛋白质工程 (2)1
(3)稳定 少数氨基酸的替换
13．蛋白质工程是指根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计、生产的过程。下图是蛋白质工程的基本途径，试回答下列有关问题：
(1)图中③过程的主要依据是每种氨基酸都有其对应的________，后者位于________分子上，其上的核苷酸序列与基因中的脱氧核苷酸序列之间存在着________关系。
(2)通过③过程获得的脱氧核苷酸序列不是完整的基因，要使这一序列能够表达、发挥作用，还必须在序列的上、下游加上________和________，在这个过程中需要________酶的参与。
(3)完成④过程需要涉及________技术。
解析：(1)蛋白质工程从氨基酸序列推测基因中的脱氧核苷酸序列，氨基酸与脱氧核苷酸之间的联系枢纽是信使RNA，信使RNA由脱氧核酸转录形成，而密码子是信使RNA上特定的能决定一个氨基酸的三个相邻的碱基序列。
(2)由人工合成的基因只是基因的编码序列，完整的基因还包括启动子、终止子等结构，把启动子、终止子等DNA片段连接到基因的编码区需要DNA连接酶。
(3)由基因合成蛋白质涉及基因工程。
答案：(1)密码子 信使RNA 碱基互补配对
(2)启动子 终止子 DNA连接
(3)基因工程1．下列关于基因工程的应用，说法正确的是( )
A．我国转基因抗虫棉是转入了植物凝集素基因培育出来的
B．可用于转基因植物的抗虫基因只有植物凝集素基因和蛋白酶抑制剂基因
C．抗真菌转基因植物中，可使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因
D．提高作物的抗盐碱和抗干旱的能力，与调节渗透压的基因无关
解析：选C。转基因抗虫棉转入了Bt毒蛋白基因。可用于转基因抗虫植物的基因，另外还有淀粉酶抑制剂基因等。提高作物抗盐碱和抗干旱的能力，与调节渗透压的基因有关。抗真菌转基因植物，可使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因。
2．运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有( )
A．抗虫基因 B．抗虫基因产物
C．新的细胞核 D．相应性状
解析：选D。目的基因的鉴定与检测有四种方法，其中从个体水平进行抗虫或抗病的接种实验是最简单的方法。即在抗虫棉花植株上放养少量的棉铃虫，一段时间后，观察棉铃虫的存活状况和棉花叶的受损情况。若棉铃虫不存活、棉花叶未受损或受损很轻，则实验成功。
3．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是( )
①该技术将导致定向变异
②DNA连接酶能把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来
③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供材料 ④受精卵是理想的受体
A．①②③④ B．①③④
C．②③④ D．①②④
解析：选B。DNA连接酶的作用对象是磷酸二酯键而非氢键，故②错，答案选B。
4．下列不属于基因工程药物的是( )
A．从大肠杆菌体内获取的白细胞介素
B．从酵母菌体内获取的干扰素
C．从青霉菌体内获取的青霉素
D．从大肠杆菌体内获取的胰岛素
解析：选C。基因工程是使外源基因在受体细胞中表达基因产品的技术，A、B、D三项均为外源基因的表达，而青霉菌产生青霉素是其体内正常基因的正常表达，故青霉素不属于基因工程药物。
5．(2011年广州高二教学质量评估)糖尿病是一种常见病，目前对胰岛素依赖型糖尿病的治疗多用激素疗法。胰岛素过去主要从动物中提取，基因工程技术发展以后，利用细菌生产胰岛素。其操作的基本过程如下图所示：
(1)该工程中，基因的剪刀是________________；基因的针线是________________；质粒作为载体，其基本组成单位是________________。
(2)剪取目的基因和剪切质粒时，应用同一种限制酶切割，这是为了__________________________________。
(3)检测目的基因是否进入了受体细胞，通常根据__________________来确定。
(4)人的基因能够在细菌体内表达，其物质基础是都以__________为遗传物质，都遵循____________________原则，而且共用一套______________，从生物进化的角度看，说明了
________________________________________________________________________。
解析：本题中要注意的问题是：切割质粒、切割目的基因应用的是同一种限制性内切酶。检测目的基因是否导入了受体细胞，是通过检测质粒上的标记基因的产物(如产物具颜色反应等)实现的。
答案：(1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 脱氧核苷酸
(2)获得相同的黏性末端 (3)检测目的基因产物
(4)DNA 碱基互补配对 遗传密码 人与细菌具有一定的亲缘关系
(紧扣教材，思考感悟)
【旁栏思考】
1．我国生产的基因工程药物还有哪些？请查阅资料或上网查询。(教材P22)
答案：基因工程药物还有很多，如新型疫苗有口蹄疫疫苗、仔猪大肠杆菌K88－LTB双价基因工程疫苗、狂犬病糖蛋白亚基疫苗、羊腐蹄病疫苗和牛蓝舌病(流产)疫苗等，用基因工程生产的牛、羊、猪等动物的生长激素、生长激素释放因子、生长激素释放抑制因子等。
2．针对这一实例，你能提出什么问题吗？(教材P23)
答案：腺苷酸脱氨酶缺乏症的人根治的措施应该是什么？将常染色体上编码腺苷酸脱氨酶的正常基因直接导入女孩产生淋巴细胞的器官中，彻底根治该病。
【思考与探究】
根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。(教材P25)
答案：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品，如番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。
1．在转基因植物(如抗虫棉)的培育中，成功与否最终要看( )
A．用什么方法获得目的基因
B．选择运载体是否得当
C．重组DNA分子的结构和大小
D．是否赋予了植物抗性
答案：D
2．(2011年杭州高二检测)若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环境保护上的重要意义是( )
A．减少氮肥使用量，降低生产成本
B．减少氮肥生产量，节约能源
C．避免使用氮肥过多引起的环境污染
D．改良土壤的群落结构
解析：选C。农业生产中大量施用氮肥、磷肥，往往造成水体富营养化，引起淡水“水华”、海洋“赤潮”现象的发生，造成水体恶化、污染环境。利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，可减少氮肥施用量，避免水体富营养化，在环保方面具有重要意义。
3．上海医学遗传研究所成功培育出一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。“转基因动物”是指( )
A．提供基因的动物
B．基因组中增加外源基因的动物
C．能产生白蛋白的动物
D．能表达基因信息的动物
解析：选B。转基因生物是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。转基因动物是指基因组中增加了外源基因的动物。题中的转基因牛携带有外源的白蛋白基因。
4．利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速度比一般的绵羊提高30%，体型大50%，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用( )
A．乳腺细胞 B．体细胞
C．受精卵 D．精巢
解析：选C。→→
5．(2011年江西丽水高二检测)采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述，正确的是( )
A．人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目，等于凝血因子氨基酸数目的3倍
B．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵
C．在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中
D．人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA
解析：选B。由于真核细胞中基因编码区的内含子不被表达，因此，基因中编码区碱基对数比所控制合成的蛋白质氨基酸数的3倍还要多；由于动物细胞的受精卵具有全能性，因此是动物基因工程的理想受体细胞，导入的方法是显微注射法；构建基因表达载体时其启动子为乳腺细胞基因的启动子，那么，只有在乳腺细胞中才能表达，虽然所有体细胞中均含有目的基因。
6．下列说法正确的是( )
A．用基因工程方法培育抗虫植物也能抗病毒
B．基因工程在畜牧业上应用的目的是培育体型巨大、品质优良的动物
C．任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分，因此，假单孢杆菌是“超级细菌”
D．基因工程在农业生产上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物
解析：选D。本题考查基因工程的应用。用基因工程方法培育的抗虫植物(如抗虫棉)不能抗病毒；科学家培养超级动物更重要的目的是利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达，获得人类所需要的各类物质(如激素、酶、抗体等)；每一种假单孢杆菌只能分解石油中的某一种成分，科学家利用生物工程的方法，把能分解三种烃类的基因转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的超级细菌。
7．“工程菌”是指( )
A．用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系
B．用遗传工程的方法，把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到新细胞株系
C．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系
D．从自然界中选取能迅速增殖的菌类
解析：选C。“工程菌”是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。
8．(2011年宁夏银川高二检测)抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是( )
A．抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒
B．抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性
C．抗病毒转基因植物可以抗害虫
D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异
解析：选B。抗病毒转基因植物只可以抵抗某些病毒，不是所有病毒，也不可以抗虫。抗病毒基因的存在可能会增大变异的可能性。
9．要彻底治疗白化病必须采用( )
A．基因治疗 B．医学手术
C．射线照射 D．一般药物
解析：选A。白化病属于单基因遗传病，要彻底治疗白化病必须采用基因治疗。
10．下列与基因诊断有关的一组物质是( )
A．蛋白质、核酸
B．放射性同位素、蛋白质
C．荧光分子、核酸
D．放射性同位素、糖类
解析：选C。基因诊断是用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的，因此与基因诊断有关的一组物质是同位素、荧光分子标记的核酸。
11．普通的稻米不含维生素A，因此在以其为主食的地区，人们往往由于缺乏维生素A而出现健康问题。有人将相关的基因导入水稻体内使其生产的稻米含有丰富的β－胡萝卜素(在人体内能转化为维生素A)，因其颜色金黄而被称为“金米”。请回答：
(1)培养“金米”所采用的技术是________。
(2)上述技术的核心是________，此过程中用到的工具酶有
________________________________________________________________________。
(3)若将目的基因导入水稻的体细胞，可通过________技术培养成幼苗，这一技术的理论基础是________________________________________________________________________。
(4)从理论上讲，能否将控制合成β－胡萝卜素的相关基因导入动物细胞内并使其表达？为什么？
解析：(1)此过程改变了生物的某一个性状，所用技术应为基因工程。
(2)基因工程中是否能得到目的基因产物，则是表达成功的关键，它是由基因表达载体决定的，切开质粒用到的工具酶是限制酶，将目的基因与之连接则需要DNA连接酶。
(3)为保持优良性状，则用植物组织培养等无性生殖技术，它利用了植物细胞的全能性。
(4)基因工程成功的原因有：①两个不同生物基因连接的基础为结构相同，②连接到一起并能合成相同基因产物的基础为共用同一套密码子。
答案：(1)基因工程
(2)构建基因表达载体 限制性核酸内切酶和DNA连接酶
(3)植物组织培养 细胞的全能性
(4)能。因为动、植物细胞中的DNA分子都由四种脱氧核苷酸组成，且均为双螺旋结构；动、植物的基因表达共用一套密码子。
12．干扰素是一种抗病毒特效药，能抵抗肝炎、狂犬病等由病毒引起的感染，并对治疗乳腺癌、骨髓癌及某些白血病也有一定的疗效。传统的干扰素生产方法是从人的血液中提取，每升人血中只能提取0.5μg，所以价格昂贵。中国科学院院士侯云德等人成功地研制了下图所示的干扰素生产方法。
(1)从上图可以看出，侯云德等人研制成功了运用________的方法生产干扰素。
(2)干扰素在人体内是由__________________产生分泌的，其化学本质是________。
(3)在该方法中，目的基因是____________，载体是____________，受体细胞是______________。
(4)图中过程①需要的物质是______________，过程②需要的物质是____________________。
(5)图中A的名称是____________，它重组成功的物质基础是__________________________的结构组成相同。
(6)过程③在基因工程中称为__________。要完成该过程有很多种方法，该题中涉及的方法是__________________。
解析：(1)从图中可以看出，该过程为将外源基因(干扰素基因)导入酵母菌细胞，并表达成功——生产出干扰素，因而该技术为基因工程。
(2)干扰素是由人体的效应T淋巴细胞产生的一种糖蛋白。
(3)据图可知目的基因为干扰素基因，载体是细菌中的质粒，受体细胞是酵母菌。
(4)切割目的基因和质粒要用同一种限制性内切酶，而将它们连接起来要用DNA连接酶。
(5)质粒和干扰素基因的DNA分子组成成分相同，结构相似，并都遵循碱基互补配对原则。
(6)图中③是利用重组质粒将干扰素基因导入酵母菌细胞的过程，在基因工程中称为转化。
答案：(1)基因工程
(2)效应T淋巴细胞 蛋白质
(3)干扰素基因 质粒 酵母菌
(4)限制性内切酶 DNA连接酶
(5)重组载体(重组质粒) 干扰素基因的DNA与细菌质粒DNA
(6)转化 载体转化法
13．(2011年南京市高二检测)单基因遗传病可以通过核酸分子杂交技术进行早期诊断。镰刀型细胞贫血症是一种在地中海地区发病率较高的单基因遗传病。已知红细胞正常个体的基因型为BB、Bb，镰刀型细胞贫血症患者的基因型为bb。有一对夫妇被测出均为该致病基因的携带者，为了能生下健康的孩子，每次妊娠早期都进行产前诊断。下图为其产前核酸分子杂交诊断和结果示意图。
(1)从图中可见，该基因突变是由于________引起的。巧合的是，这个位点的突变使得原来正常基因的限制酶切割位点丢失。正常基因该区域上有3个酶切位点，突变基因上只有2个酶切位点，经限制酶切割后，凝胶电泳分离酶切片段，与探针杂交后可显示出不同的带谱，正常基因显示________条，突变基因显示________条。
(2)DNA或RNA分子探针要用______________等标记。利用核酸分子杂交原理，根据图中突变基因的核苷酸序列(—ACGTGTT—)，写出作为探针的核糖核苷酸序列________。
(3)根据凝胶电泳带谱分析可以确定胎儿是否会患有镰刀型细胞贫血症。这对夫妇4次妊娠的胎儿 Ⅱ－1～Ⅱ－4基因型BB的个体是________________，Bb的个体是________________，bb的个体是________________。
解析：(1)从图示中可以看出，与正常的血红蛋白基因B相比，突变的血红蛋白基因b只有一个碱基的改变，即由原来的A变成了T，这种改变属于基因突变；由于正常基因有三个切点，能将基因切成2个DNA片段，而突变基因由于失去一个切点，不能将基因切成2段而成为1个DNA片段，因此与探针杂交后显示的带谱中，正常基因有2条，而突变基因只有1条。(2)用作探针DNA或RNA通常要用放射性同位素或荧光分子等标记；根据碱基互补配对原则，与突变基因的脱氧核苷酸序列(—ACGTGTT－)配对的探针的核糖核苷酸序列为—UGCA－CAA—。(3)如果后代的基因型为BB，则用基因探针杂交显示的结果为2条；如果后代的基因型为Bb，则用基因探针杂交显示的结果为3条；如果后代的基因型为bb，则用基因探针杂交显示的结果为1条，因此由图可以看出，基因型为BB的是Ⅱ－1和Ⅱ－4；基因型为Bb的是Ⅱ－3；基因型为bb的是Ⅱ－2。
答案：(1)碱基对改变(或A变成T) 2 1 (2)放射性同位素(或荧光分子等) —UGCACAA— (3)Ⅱ－1和Ⅱ－4 Ⅱ－3 Ⅱ－21．下列对基因工程的理解，正确的是( )
①可按照人们的意愿，定向改造生物遗传特性的工程
②对基因进行人为删减或增添某些碱基
③是体外进行的人为的基因重组
④在实验室内，利用相关的酶和原料合成DNA
⑤主要技术为体外DNA重组技术和转基因技术
⑥在DNA分子水平上进行操作
⑦一旦成功，便可遗传
A．①②③④⑤⑥ B．①③④⑤⑥⑦
C．①③⑤⑥⑦ D．①②③⑤⑥⑦
解析：选C。基因工程是对现有基因的剪切和重组，并没有对基因进行改造，也不是要合成新的DNA。
2．(2011年广州高二检测)下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是( )
①一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
②限制性核酸内切酶的活性受温度影响
③限制性核酸内切酶能识别和切割RNA
④限制性核酸内切酶可从原核生物中提取
⑤限制性核酸内切酶的操作对象是原核细胞
A．②③ B．③④
C．③⑤ D．①⑤
解析：选C。本题考查限制性核酸内切酶的作用。限制性核酸内切酶主要存在于原核生物中，酶的活性受温度的影响，限制性核酸内切酶识别和切割的是DNA分子，而不是原核细胞。
3．已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指。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1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DNA片段种类数是( )
A．3 B．4
C．9 D．12
解析：选C。解本题的关键是要理解“在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断”，即一个DNA分子可能被切了一个位点，也可能被切了两个或三个位点，要分开考虑，不要遗漏和重复。切一个位点情况下可得到a和bcd，ab和cd，abc和d；切两个位点情况下可得到a、b和cd，a、bc和d，ab、c和d；切三个位点情况下可得到a、b、c、d。一共可以得到九种片段，分别是a、b、c、d、ab、abc、bc、bcd、cd。
4．(2011年高考浙江卷)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是( )
A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
解析：选C。大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶，说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至少含有一个或多个酶切位点，所以作为载体的质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点，B项正确；作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分，但并不是每个酶切位点都至少插入一个ada，C项错误；由于这些目的基因成功表达，所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，D项正确。
5．质粒是基因工程最常用的载体，下列关于质粒的说法正确的是( )
A．质粒在宿主细胞内都要整合到染色体DNA上
B．质粒是独立于细菌拟核DNA之外的小型细胞器
C．基因工程操作中的质粒一般都是经过人工改造的
D．质粒上碱基之间数量存在A＋G＝U＋C
解析：选C。基因工程使用的载体需有一至多个酶切位点，具自我复制的能力，有标记基因，对受体细胞安全，且分子大小适合。而自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。而质粒进入宿主细胞后不一定都要整合到染色体DNA上，如宿主细胞是细菌细胞则不需整合。质粒是小型环状双链DNA分子而不是细胞器，也不会有碱基U。
6．(2011年安庆高二检测)下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是( )
A B C D
供体 质粒 提供目的基因的生物 提供目的基因的生物 大肠杆菌等
手术刀 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 限制性核酸内切酶 DNA连接酶
缝合针 DNA连接酶 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 限制性核酸内切酶
载体 提供目的基因的生物 质粒 质粒 提供目的基因的生物
受体 大肠杆菌等 大肠杆菌等 大肠杆菌等 质粒
解析：选C。供体指的是提供目的基因的个体，受体是指接受目的基因的个体，基因的手术刀是限制性核酸内切酶，基因的缝合针是DNA连接酶，载体常用的是质粒，也常用动植物病毒。
7．通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示了这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答：
(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________________。人体蛋白质基因“插入”羊体细胞染色体中时需要的酶是________________。
(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。
(3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是
________________________________________________________________________。
解析：本题考查基因工程的基本操作，在基因工程中用到的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA连接酶，在对载体和目的基因进行切割的时候，一定要用同一种限制性核酸内切酶，才能切出相同的黏性末端，当插入目的基因时，常用DNA连接酶把二者之间形成磷酸二酯键连上。
答案：(1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶
(2)
(3)人的遗传物质(基因)与羊的都为DNA，其物质组成和空间结构相同
(紧扣教材，思考感悟)
【寻根问底】
1．根据你所掌握的知识，你能推测这类酶存在于原核生物中的作用是什么吗？(教材P4)
答案：原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA入侵时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA，使之失效，从而达到保护自身的目的。
2．DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？(教材P6)
答案：不是一回事。基因工程中所用的连接酶有两种，一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为E·coli DNA连接酶；另一种是从T4 DNA噬菌体中分离得到的，称为T4 DNA连接酶。这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口，而不能连接单链DNA。DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯键(在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与5位碳原子上所连磷酸基团的羟基之间形成)，二者的差别主要表现在：
(1)DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有核酸片段的3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。
(2)DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。因此，DNA连接酶不需要模板。
此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。
【旁栏思考】
想一想，具备什么条件才能充当“分子运输车”？(教材P6)
答案：能自我复制，有一个或多个限制酶切割位点，有标记基因位点及对受体细胞无害等。
1．基因工程是一种新兴生物技术，实施该工程的最终目的是( )
A．定向提取生物体DNA分子
B．定向对DNA分子进行人工“剪切”
C．在生物体外对DNA分子进行改造
D．定向改造生物遗传性状
解析：选D。基因工程也称DNA重组技术，它是按照人类的意愿，将某种基因有计划地转移到另一种生物中去的新技术，故实施该工程的最终目的是定向改造生物的遗传性状。
2．在基因工程中使用到限制酶，其作用是( )
A．将目的基因从染色体上切割下来
B．识别并切割DNA分子中特定的核苷酸序列
C．将目的基因与运载体结合
D．将目的基因导入到受体细胞内
解析：选B。限制酶的作用是识别DNA分子中特定的核苷酸序列，并在特定位点切割DNA，即限制酶破坏的是DNA链中特定位点的连接相邻脱氧核苷酸的磷酸二酯键。
3．(2011年呼和浩特高二检测)下图所示限制性核酸内切酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制性核酸内切酶能识别的碱基序列及切点是( )
A．CTTAAG，切点在C和T之间
B．CTTAAG，切点在G和A之间
C．GAATTC，切点在G和A之间
D．GAATTC，切点在C和T之间
解析：选C。本题考查限制性核酸内切酶的作用特点，根据限制性核酸内切酶切割特点“一条链的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，在切割部位，一条链正向读的碱基顺序，与另一条链反向读的碱基顺序完全一致，它们之间正好能互补配对”。由图不难看出该限制性核酸内切酶识别的碱基序列是GAATTC，切点在G与A之间。
4．下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是( )
A．一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B．限制酶的活性受温度影响
C．限制酶能识别和切割RNA
D．限制酶可从原核生物中提取
解析：选C。限制酶是切割DNA的工具，这类酶主要是从原核生物中分离纯化所得，其活性的大小受温度的影响。限制酶能够识别双链DNA分子中的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
5．T4DNA连接酶的功能是( )
A．只能连接黏性末端
B．只能连接平末端
C．能够连接DNA双链的氢键
D．既可以连接黏性末端，又能连接平末端
解析：选D。T4DNA连接酶可以连接黏性末端和平末端，只是连接黏性末端的效率高，连接平末端的效率比较低。
6．关于磷酸二酯键说法正确的是( )
A．只有目的基因中存在
B．只有质粒分子中存在
C．DNA单链或双链分子都存在
D．只存在于双链DNA分子中
解析：选C。在DNA的分子结构中，双链DNA分子的每一条链及单链DNA分子中相邻脱氧核苷酸之间是以磷酸二酯键相连的，故C正确。
7.(2011年湖北咸宁高二检测)下列关于染色体和质粒的叙述，正确的是( )
A．染色体和质粒的化学本质都是DNA
B．染色体和质粒都只存在于真核细胞中
C．染色体和质粒都与生物的遗传有关
D．染色体和质粒都可以作为基因工程的载体
解析：选C。染色体是由DNA和蛋白质构成的，染色体存在于真核细胞中，质粒主要存在于原核细胞中，DNA是原核生物和真核生物的遗传物质，质粒控制原核生物的部分性状。
8．基因工程的运输工具——载体，必须具备的条件之一及理由是( )
A．能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因
B．具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达
C．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件
D．能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选
解析：选A。本题考查载体必须具备的条件和理由，条件与理由必须相符。作为载体要携带目的基因进入受体细胞并使之表达，必须能够在宿主细胞内稳定地保存并大量复制，以便通过复制提供大量的目的基因，所以A项是正确的。载体要具有某些标记基因，是为了通过标记基因是否进入受体细胞或表达来判断目的基因是否进入了受体细胞，从而进行受体细胞的筛选。载体要具有多个限制酶切点，则是为了便于与外源基因连接。
9．下列通常不被用作基因工程运载体的是( )
A．细菌质粒
B．噬菌体
C．动植物病毒
D．细菌核区的DNA
解析：选D。本题考查基因工程的工具——运载体。解答本题的关键是记住、理解运载体必须具备的条件和常用的运载体。作为运载体必须具备的条件：①在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；②有多个限制性核酸内切酶切点；③有一定的标记基因，便于筛选。记住常用的运载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等。细菌的核区由一个大型的环状DNA分子反复折叠缠绕而成，控制着细胞的主要性状，所以一般不被用作基因工程的运载体。
10．下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是( )
A．X是能合成胰岛素的细菌细胞
B．质粒具有多个标记基因和多个限制酶切割位点
C．基因与运载体的重组只需要DNA连接酶
D．该细菌的性状被定向改造
解析：选C。根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞。质粒作为载体需要有多个限制酶切割位点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便于检测目的基因是否导入到受体细胞内。基因与载体的重组需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物的性状。
11．(2011年威海市高二检测)根据下列所给材料回答问题：
材料1：把人的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的质粒上，然后导入大肠杆菌内，产生出人的胰岛素。
材料2：把萤火虫的荧光基因转入烟草体内，培育出发荧光的烟草。
材料3：有人把蜘蛛产生丝腺蛋白的基因转入羊的细胞中，在羊分泌的乳汁中加入某种物质后，可抽出细丝，这种细丝有望用于手术的缝合线。
(1)上述生物新品种的产生运用了________技术。
(2)一种生物的基因在另一种生物体内能够表达，而不影响其他基因的表达，这说明基因是有________效应的________片段，具有一定的________性；同时可以说明各种生物共用一套________。
(3)上述技术所用的工具酶有____________________。
(4)材料3中所用缝合线与普通线相比优点是：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)可遗传的变异分为三种：______、________、______。而基因工程改变一个物种的基因属于____________。
(6)从上述所给的材料，不能得出哪一结论( )
A．动植物之间可以相互转基因
B．真核生物与原核生物之间可以相互转基因
C．基因工程可以定向地改变生物的基因
D．转基因生物的出现对生物的进化是有利的
答案：(1)基因工程 (2)遗传 DNA 独立 密码子 (3)限制性核酸内切酶、DNA连接酶 (4)可以被分解吸收，不用拆线 (5)基因重组 基因突变 染色体变异 基因重组 (6)D
12．限制性核酸内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性核酸内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。
(1)请画出质粒被限制性核酸内切酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
(2)请画出目的基因两侧被限制性核酸内切酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
(3)在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？
解析：本题主要是考查基因工程中有关限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用，一般来说一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割位点切割DNA，虽然限制性核酸内切酶Ⅰ与限制性核酸内切酶Ⅱ识别的碱基序列不同，但切割后形成的黏性末端是可以互补的，或者说两种限制性核酸内切酶切割后所形成的黏性末端是相同的，因此在DNA连接酶的作用下可以将这两种酶切割后形成的黏性末端连接起来。
答案：(1)
(2)
(3)能。因为上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的。
13．(2011年安阳高二检测)胰岛素是治疗糖尿病的重要药物，如图是基因工程技术生产胰岛素的操作过程示意图，请据图回答：
(1)完成过程②、③必需的酶分别是________、________。
(2)在利用A、B获得C的过程中，必须用________切割A和B，使它们产生相同的________，再加入________，才可形成C。
(3)取自大肠杆菌的物质B，在基因工程中起________作用，必须具备的条件是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(至少2个)。
(4)图中的D是基因工程中的________细胞，能作为这种细胞的有________________等。
解析：(1)过程②为由单链RNA到双链DNA的过程，为逆转录，需要逆转录酶的催化。过程③是DNA由双链解旋变成单链，这个过程需要解旋酶。
(2)A为目的基因，B为载体，只有用同一种限制酶切出相同的黏性末端，然后在DNA连接酶的作用下才能相互结合。
(3)从大肠杆菌中提取的B为质粒，在基因工程中可以起到载体的作用，必须具备的条件是具有标记基因和一至多个限制酶切割位点、能够在宿主细胞中复制并稳定保存。
(4)常用的受体细胞是大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞。
答案：(1)逆转录酶 解旋酶
(2)同一种限制酶 黏性末端 DNA连接酶
(3)载体 具有标记基因和一至多个限制酶切割位点、能够在宿主细胞中复制并稳定保存
(4)受体 大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞1．基因工程的正确操作步骤是( )
①使目的基因与载体相结合
②将目的基因导入受体细胞
③验证目的基因的表达是否符合特定性状要求
④提取目的基因
A．③②④① B．②④①③
C．④①②③ D．③④①②
解析：选C。在基因工程操作中，首先要提取目的基因，然后使目的基因与载体结合，再将目的基因导入受体细胞，最后是目的基因的检测与表达。
2．下列获取目的基因的方法中需要模板的是( )
①从基因文库中获取目的基因 ②利用PCR技术扩增目的基因 ③反转录法 ④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成DNA
A．①②③④ B．①②③
C．②③④ D．②③
解析：选D。PCR技术利用的是DNA双链复制原理。即将DNA双链之间的氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应的模板。反转录法是以目的基因转录成的信使RNA为模板，在逆转录酶的作用下，先反转录形成互补的单链DNA，再合成双链DNA。①④则均不需要模板。
3．聚合酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述30多次循环：95℃下使模板DNA变性、解链→55 ℃下复性(引物与DNA模板链结合)→72 ℃下引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是( )
A．变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现
B．复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成
C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸
D．PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高
解析：选C。本题考查PCR扩增过程。解题的关键是要全面理解PCR扩增过程。DNA分子被破坏是指DNA分子被解旋成两条长链，破坏的部位是连接两条长链之间的氢键，方法有多种，用解旋酶、高温等都可使DNA解旋。B项中引物有两种，分别与模板DNA链3′端的互补序列互补配对。C项中的原料不正确，合成DNA的原料是四种脱氧核苷酸。PCR技术中DNA合成过程中的温度在70～75 ℃。
4．(2011年重庆高二检测)下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是( )
A．需要限制酶和DNA连接酶
B．必须在细胞内进行
C．抗生素抗性基因可作为标记基因
D．启动子位于目的基因的首端
解析：选B。基因表达载体构建是目的基因与载体结合，在此过程中需用同一种限制酶切割目的基因与载体，用DNA连接酶将相同的末端连接起来；基因表达载体的构建是在细胞外进行的；基因表达载体包括启动子(位于基因首端使转录开始)、终止子、目的基因和标记基因(鉴别受体细胞中是否含有目的基因，如抗生素抗性基因)。
5．我国中科院上海生化所合成了一种具有镇痛作用而又不会像吗啡那样使病人上瘾的药物——脑啡肽多糖(类似于人体中的糖蛋白)。在人体细胞中糖蛋白必须经过内质网和高尔基体的进一步加工才能形成。如果要采用基因工程和发酵工程技术让微生物来生产脑啡肽多糖，应该用下列哪种微生物作受体细胞( )
A．大肠杆菌 B．酵母菌
C．T4噬菌体 D．大肠杆菌质粒
解析：选B。脑啡肽多糖的化学本质类似于人体中的糖蛋白。从题中可以看出，糖蛋白的合成必须经过内质网和高尔基体的进一步加工，内质网和高尔基体只存在于真核生物的细胞内，大肠杆菌是原核生物，只有核糖体，没有内质网和高尔基体，T4噬菌体属于病毒，没有细胞结构，自己不能合成蛋白质；酵母菌是真核生物，其细胞中有内质网和核糖体，可以合成糖蛋白。
6．(2011年池州高二检测)上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍，标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一大步。以下与此有关的叙述中，正确的是( )
A．人白蛋白基因开始转录时，在DNA聚合酶的作用下以DNA分子的一条链为模板合成mRNA
B．所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因
C．人们只能在转基因牛的乳汁中获取到人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中是纯合的，在其他细胞中则是杂合的
D．如果人白蛋白基因的序列是已知的，可以用化学方法合成该目的基因
解析：选D。人白蛋白基因开始转录时，在RNA聚合酶的作用下以DNA分子的一条链为模板合成mRNA；所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中的人白蛋白基因更多地进行转录、翻译，产生更多的人白蛋白；人们只能在转基因牛的乳汁中获取到人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达。
7．(2010年高考江苏卷)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：
限制酶 BamH I Hind Ⅲ EcoR I Sma I
识别序列及切割位点 ATCCCCTA GCTTTTCG ATTCCTTA CCGGGGCC
(1)一个图l所示的质粒分子经Sma Ⅰ切割前后，分别含有________个游离的磷酸基团。
(2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma Ⅰ酶切位点越多，质粒的热稳定性越________。
(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是 ________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)与只使用EcoR Ⅰ相比较，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ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)该质粒为环状DNA，经Sma Ⅰ切割前，不含有游离的磷酸基团，经Sma Ⅰ切割后形成平末端，含有2个游离的磷酸基团。
(2)Sma Ⅰ识别的是CCCGGG序列，切割点在C与G之间，Sma Ⅰ酶切位点越多，也就是C－G碱基对越多，C与G之间的氢键(3个)比A与T之间的氢键(2个)数量多，其含量越多，质粒的热稳定性越高。
(3)据图1可知，Sma Ⅰ切割位点在抗生素抗性基因(标记基因)中，据图2可知，Sma Ⅰ切割位点在目的基因中，因此使用Sma Ⅰ切割会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因。
(4)用同一种限制酶处理质粒和外源DNA，再用DNA连接酶连接时，往往会有三种连接形式：目的基因—质粒、目的基因—目的基因(环化)、质粒—质粒(环化)，后两种是我们不需要的，因而要进行筛选。用两种限制酶处理质粒和外源DNA，因形成的末端不同可避免上述情况的发生。
(5)连接质粒与目的基因的工具酶是DNA连接酶。
(6)抗生素抗性基因是标记基因的一种，标记基因的作用是供重组DNA鉴定和筛选。
(7)可根据目的基因是否表达成预期的蛋白质进行目的基因的检测，本题中预期的蛋白质是蔗糖转运蛋白，因而可在蔗糖为惟一含碳营养物质的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。
答案：(1)0、2 (2)高
(3)Sma Ⅰ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)鉴定和筛选含有目的基因的细胞
(7)蔗糖为惟一含碳营养物质
(紧扣教材，思考感悟)
【寻根问底】
1．为什么要构建基因文库？直接从含目的基因的生物体内提取不行吗？(教材P9)
答案：构建基因文库是获取目的基因的方法之一，但并不是唯一的方法。如果所需要的目的基因序列已知，就可以通过PCR方式从含有该基因的生物的DNA中直接获得，也可以通过反转录，用PCR方式从mRNA中获得，不一定要构建基因文库。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，或想从一种生物体内获得许多基因，或者想知道这种生物与另一种生物之间有多少基因不同，或者想知道一种生物在个体发育的不同阶段表达的基因有什么不同，或者想得到一种生物的全部基因组序列，往往就需要构建基因文库。
2．将生物的所有DNA直接导入受体细胞不是更简便吗？如果这么做，结果会怎样？(教材P11)
答案：有人采用总DNA注射法进行遗传转化，即将一个生物中的总DNA提取出来，通过基因枪法或花粉管通道法导入受体植物，没有进行表达载体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气，也无法确定什么基因导入了受体植物。此法目前争议颇多，严格来讲不算基因工程。
1．有关基因工程叙述正确的是( )
A．限制酶只在获取目的基因时才用
B．重组质粒的形成是在细胞内完成的
C．质粒都可以作为运载体
D．蛋白质的氨基酸排列顺序可能为合成目的基因提供线索
解析：选D。在基因工程中，不仅要用限制酶切割目的基因，还要用同一种限制酶在质粒上切割出一个切口，使目的基因与质粒切口的黏性末端能进行碱基互补配对；重组质粒是在细胞外进行的；并不是所有的质粒都可作为运载体，在科学研究中，人们通常只是用大肠杆菌的质粒(其上有抗药基因)作运载体；在人工合成目的基因的方法中，有一种方法是根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，最后通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。
2．PCR技术扩增DNA，需要的条件是( )
①目的基因 ②引物 ③四种脱氧核苷酸 ④耐高温的DNA聚合酶 ⑤mRNA ⑥核糖体 ⑦能量
A．②③④⑤⑥ B．①③④⑦
C．①②③⑤⑥ D．①②③④⑦
解析：选D。PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术，条件是有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根据核苷酸序列合成的引物，原料是四种脱氧核苷酸，也需要多种酶，如DNA聚合酶。
3．下列关于基因表达载体的构建描述错误的是( )
A．基因表达载体的构建是基因工程的核心
B．基因表达载体的构建包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分
C．目的基因就是指编码蛋白质的结构基因
D．构建的基因表达载体都是相同的
解析：选D。本题综合考查了基因表达载体构建的基础知识包括基因表达载体构建在基因工程中的地位、结构组成，不同生物的基因表达载体的不同等。基因表达载体的构建是基因工程的第二步，也是基因工程的核心；一个基因表达载体的组成除目的基因外还有启动子、终止子、标记基因等部分；由于受体细胞不同，基因表达载体的构建也会有差别。
4．基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是( )
A．结构简单，操作方便
B．繁殖速度快
C．遗传物质含量少、简单
D．性状稳定，变异少
解析：选B。本题考查基因工程的受体细胞。目的基因导入受体细胞后，随着受体细胞的繁殖而复制，由于细菌等微生物繁殖速度非常快，故在很短时间就能获得大量的目的基因。
5．下列关于目的基因导入受体细胞的描述不正确的是( )
A．基因枪法导入植物体细胞的方法比较经济有效
B．显微注射技术是转基因动物中采用最多的方法
C．大肠杆菌最常用的转化方法是：使细胞的生理状态发生改变
D．农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞最常用的方法
解析：选A。本题综合考查了将目的基因导入细胞的方法。不同生物目的基因导入的方法不同，每种方法都有利有弊。目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，该方法比较经济有效，还有基因枪法和花粉管通道法；目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法；大肠杆菌细胞最常用的转化方法就是用钙离子处理细胞，使细胞的生理状态发生改变，完成转化过程。
6.(2011年哈尔滨高二检测)科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的过程和不懈的努力，才获得成功。起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基因在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗虫基因首端)，导入棉花受精卵，长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端)，导入棉花受精卵，结果长成的植株才有了抗虫能力。由以上过程推知，作为目的基因的载体应具备的结构是( )
A．目的基因、启动子
B．目的基因、终止子
C．目的基因、启动子、终止子
D．目的基因、启动子、终止子、标记基因
答案：D
7．目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是( )
①检测受体细胞是否有目的基因 ②检测受体细胞是否有致病基因 ③检测目的基因是否转录出mRNA ④检测目的基因是否翻译成蛋白质
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：选C。本题考查目的基因的检测的相关知识。目的基因的检测包括：检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是用DNA探针，使DNA探针与基因组DNA杂交。检测目的基因是否转录出mRNA，方法是用基因探针与mRNA杂交。最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是进行抗原—抗体杂交。
8．在基因工程的操作过程中，获得重组质粒不需要( )
①DNA连接酶 ②同一种限制酶 ③RNA聚合酶 ④具有标记基因的质粒 ⑤目的基因 ⑥4种脱氧核苷酸
A．③⑥ B．②④
C．①⑤ D．①②④
解析：选A。在基因工程的操作过程中，需要用同一种限制酶切割目的基因与载体，并用DNA连接酶将两者的黏性末端(或平末端)连接起来，所选择的质粒必须具有标记基因，以便进行目的基因的检测。
9．(2011年西安高二检测)下列哪项表述说明了目的基因表达成功( )
A．用DNA探针检测目的基因出现杂交带
B．用DNA探针检测mRNA出现杂交带
C．用抗原—抗体杂交检测蛋白质出现杂交带
D．以上都不能说明
解析：选D。目的基因表达成功需从两个方面检测：一是分子水平检测。包括检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因，检测目的基因是否转录出mRNA，检测目的基因是否翻译成蛋白质。二是个体水平检测。如抗虫或抗病的目的基因导入植物细胞后，是否赋予了植物抗虫或抗病特性，需要做抗虫或抗病的接种实验。
10．下列关于基因工程的叙述，错误的是( )
A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物
B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性
D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达
解析：选D。基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后，才有生物活性；载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达。所以D错误。
11．聚合酶链式反应(PCR)是生物学家在实验室以少量样品制备大量DNA的生化技术，反应系统中包括微量样品基因、DNA聚合酶、引物、4种脱氧核苷酸等。反应中新合成的DNA又可作为下一轮循环反应的模板，其过程如图所示，据图回答问题：
(1)为什么通过此反应产生的DNA与样品完全一样？
________________________________________________________________________。
(2)每次此循环反应完成时产生两分子DNA，如果该DNA样品有1000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，则五次循环后将产生多少个DNA，________个，需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目至少是________个。
(3)指出此过程与转录过程的三个不同点：
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②________________；③________________。
解析：本题将基因工程知识与DNA分子复制等知识结合在一起，DNA分子的复制是半保留复制，所以复制五次，可以得到32个DNA分子，而新合成的DNA分子数目相当于31个，在一个DNA分子中有胸腺嘧啶脱氧核苷酸200个，所以需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目至少是6200个。
聚合酶链式反应(PCR)技术是在人为条件下进行的DNA分子复制技术，而转录是形成mRNA的过程，故二者有很多不同之外。
答案：(1)新产生的DNA是以样品DNA为模板合成的
(2)32 6200
(3)PCR以DNA的两条单链为模板，转录时以DNA的一条单链为模板 所用的原料不同 催化反应的酶不同
12．(2011年青岛市高二质检)如图为某种质粒表达载体简图，
小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRⅠ、Bam HⅠ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，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRⅠ、Bam HⅠ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EcoRI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。若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行________。
(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表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是
________________________________________________________________________。
解析：(1)将含有目的基因的DNA与质粒用EcoRⅠ酶切开后，可形成许多有相同末端的DNA片段，再用DNA连接酶连接起来后，可形成目的基因与目的基因、目的基因与载体、载体与载体连接的重组DNA分子，而基因工程所需要的是目的基因与载体的连接物，所以对以上三种DNA分子片段进行分离提纯，以获得基因工程所需要的。
(2)质粒是原核生物细胞中的一种DNA分子，所以对以上连接物，只有含载体与载体的连接物的宿主细胞能生活在含四环素的培养基中。而目的基因与载体连接物、载体与载体的连接物都含有完整的青霉素抗性基因，所以可生活在含有青霉素的培养基上。
(3)目的基因表达时，RNA聚合酶与启动子结合，催化DNA分子转录为信使RNA分子。
(4)为了防止目的基因与质粒表达载体的任意连接，可同时选用EcoR↓I酶与BamH I酶切割目的基因和质粒，这样形成的目的基因两个末端分别有不同的核苷酸序列，而质粒的两个末端也是分别有不同的核苷酸序列，这样就能保证目的基因只能与质粒结合了。
答案：(1)目的基因——载体连接物 载体——载体连接物 目的基因——目的基因连接物 分离纯化
(2)载体——载体连接物 目的基因——载体连接物、载体——载体连接物
(3)启动子 mRNA
(4)EcoRⅠ和BamHⅠ
13．萤火虫能发光是因为萤火虫体内可以通过荧光素酶催化的系列反应所产生的现象。如果荧光素酶存在于植物体内，也能使植物体发光，一直以来荧光素酶的唯一来源是从萤火虫腹部提取的。但加利福尼亚大学的一组科学家成功地通过基因工程实现了将荧光素酶基因导入到大肠杆菌体内，并在大肠杆菌体内生产荧光素酶。
请你根据已知的知识回答下列有关问题：
(1)提取目的基因通常有两种途径，提取该目的基因的方法最可能的途径是________________________。
(2)在该过程中需要多种酶的参与，其中包括
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________等。
(3)下列可作为受体细胞的生物有(多选)( )
A．土壤农杆菌 B．结核杆菌
C．噬菌体 D．枯草杆菌
(4)在此转基因工程中，是由质粒承担运载体的。在将体外重组DNA插入大肠杆菌体内之前通常要用________处理大肠杆菌，目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)由于荧光素酶的特殊作用，人们一直设想将其基因作为实验工具，将它和某一基因连接在一起导入植物体内，如固氮基因连接在一起导入植物体内，判断固氮基因是否导入的方法是________________________________________________________________________。
(6)与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是________________________和________________________。
答案：(1)人工合成法 (2)限制性核酸内切酶、DNA连接酶 (3)AD (4)Ca2＋ 增大细胞壁的通透性，使重组质粒能够导入到受体细胞内 (5)检测植物是否发光
(6)目的明确、培育周期短、可以克服远缘杂交不亲和性(只要合理，两点即可)
