第3章 基因工程——章末总结(共71张PPT)

(共71张PPT)
第3章　基因工程
章末总结
基因工程
基因工程
基因工程
1．三辨
分辨限制酶的种类、识别序列和切割位点。选择限制酶时，不能破坏目的基因的结构。在切割目的基因和载体时，为了便于目的基因和载体连接，一般用同一种限制酶进行切割。但是为了防止目的基因与载体的自连接和随意连接，也可用不同的限制酶进行切割。
基因工程基本操作类试题的一般解题技巧
2．三找
找出标记基因、目的基因及目的基因插入位点。一般来说，质粒中至少要有一个标记基因，如抗生素抗性基因。明确目的基因的插入位点是在标记基因内部还是在标记基因之外。
3．一析
分析目的基因插入质粒后是否会破坏标记基因。如果质粒中仅有一个标记基因，则目的基因插入后不能破坏标记基因；如果质粒中有两个至多个标记基因，则至少应保留一个完整的标记基因。
4．选择判断目的基因是否导入受体细胞的方法
对细菌来说，一般用含有某种抗生素的培养基培养受体菌，如果质粒上有两种抗生素抗性基因，还需判断用哪一种抗生素来检测。
　　　　某质粒上有 SalⅠ、HindⅢ、BamH Ⅰ 三种限制酶切割位点，同时还含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。利用此质粒获得转基因抗盐烟草的过程如下图所示，请回答下列问题。
(1)将抗盐基因导入烟草细胞内，使烟草植株产生抗盐性状，这种新性状(变异性状)的来源属于______________________。
(2)如果将抗盐基因直接导入烟草细胞，一般情况下，烟草不会具有抗盐特性，原因是抗盐基因在烟草细胞中不能 __________，也不能________________________。
(3)在构建重组质粒时，应选用______和________两种酶对________和 __________进行切割，以保证重组 DNA 序列的唯一性。
(4)基因工程中的检测筛选是一个重要的步骤。为筛选出导入了重组质粒的农杆菌，下图表示运用影印培养法(使一系列培养皿的相同位置上能出现相同菌落的一种接种培养方法)检测基因表达载体是否导入了农杆菌。
除了含有细菌生长繁殖必需的成分外，培养基 A 和培养基 B 分别还含有________、________ 。从检测筛选的结果分析，含有目的基因的是 ________ 菌落中的细菌。为了确定抗盐烟草是否培育成功，既要用______技术作探针进行分子杂交检测，又要用____________的方法从个体水平鉴定烟草植株的耐盐性。
(5)将转入抗盐基因的烟草细胞培育成完整的植株需要用________技术， 愈伤组织经________进而形成完整植株，此过程除营养物质外还必须向培养基中添加____________________。
【答案】(1)基因重组
(2)复制　表达(合成抗盐基因的 mRNA)
(3)SalⅠ　HindⅢ　质粒　含抗盐基因的 DNA
(4)氨苄青霉素　四环素(氨苄青霉素和四环素)　4和6　PCR　一定浓度的盐水浇灌烟草植株(将烟草植株移栽到盐碱地中)
(5)植物组织培养　细胞增殖和分化(再分化)　植物激素(生长素和细胞分裂素)
【解析】(1)基因工程的原理是基因重组。(2)将抗盐基因直接导入烟草细胞，一般情况下，烟草不会具有抗盐特性，原因是抗盐基因在烟草细胞中不能复制，也不能表达，即不能转录和翻译成相应的蛋白质。(3)用SalⅠ和Hind Ⅲ两种限制酶对质粒和抗盐基因进行切割时，可保证重组DNA序列的唯一性，并且不会破坏抗盐基因。 (4)用SalⅠ和Hind Ⅲ两种限制酶对质粒进行切割时，会破坏抗四环素基因，但不会破坏抗氨苄青霉素基因，因此导入重组质粒的农杆菌能在含有氨苄青霉素的培养基上能生存，但不能在含有四环素培养基上生存，所以培养基A和培养基B分别还含有氨苄青霉素、四环素，含目的基因的是4和6菌落中的细菌。
可以用PCR技术检测目的的基因是否插入了烟草细胞染色体的DNA上。除了从分子水平上进行检测，还可以从个体水平上进行检测，即用一定浓度的盐水浇灌烟草植株来检测烟草的耐盐性。(5)将转入抗盐基因的烟草细胞培育成完整的植株需要用植物组织培养技术，愈伤组织经再分化进而形成完整植株，此过程除营养物质外还必须向培养基中添加相应的植物激素。
1．构建基因表达载体不可缺少的工具酶是限制酶和DNA连接酶。
2．选择何种限制酶取决于目的基因内部是否含有限制酶的识别序列，以及目的基因两端和载体上的限制酶的识别序列和切割位点。解决此类问题时要遵循以下原则：①目的基因内部含有某种限制酶的识别序列，不能选用此种限制酶；②要在目的基因的两端和载体上切出相同的黏性末端或平末端，以保证目的基因与载体的连接；③至少保证载体上有一个标记基因不被破坏，以便筛选；④要确保目的基因能插入载体的启动子与终止子之间。
基因表达载体的构建与限制酶切割片段的判断
3．E．coli DNA连接酶只能连接双链DNA的黏性末端，而T4 DNA 连接酶既可连接双链DNA的黏性末端，又可连接平末端。因此，在构建基因表达载体时要根据限制酶切割的结果来加以选择。
4．限制酶切割DNA或载体后产生的片段数或片段长度：解答此类问题，首先要认真、仔细审题，明确每一种限制酶的切割位点，确定不同限制酶切割位点间的距离，然后再得出结论。
　　　　2015年，屠呦呦因发现青蒿素而获得诺贝尔奖。工业上一般从青蒿植株中提取青蒿素，产量低，价格高。基因工程及细胞工程等为培育出高青蒿素含量的青蒿提供了思路。科学家用紫外线处理大量青蒿幼苗后，偶然发现一株高产植株。通过基因测序发现与该高产植株控制青蒿素合成的一种关键酶的基因发生了突变。
(1)提取了高产植株的全部DNA后，要想快速大量获得该突变基因可以采用PCR技术，该技术的原理是________________________。
(2)将获得的突变基因导入普通青蒿之前，先构建基因表达载体，图1、2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题。
用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ限制酶切割，原因是______________________________________，为了便于目的基因与载体的连接，可以选用________限制酶进行切割；为了防止目的基因与载体的自连接和随意连接，可以选用__________
两种限制酶进行切割。构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子，启动子是____________识别并结合的位点。
(3)检测目的基因是否表达出相应蛋白质，应采取__________技术。
【答案】(1)DNA半保留复制
(2)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因　EcoRⅠ　EcoRⅠ限制酶和BamHⅠ限制酶(或EcoRⅠ限制酶和Hind Ⅲ限制酶，BamHⅠ限制酶和Hind Ⅲ限制酶)　RNA聚合酶　(3)抗原－抗体杂交
【解析】(1)PCR技术扩增目的基因的原理为DNA半保留复制，是一项体外扩增DNA的技术。(2)分析图2可知，目的基因和抗生素抗性基因中含有SmaⅠ限制酶的切割位点，因此用SmaⅠ切割图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因。目的基因的两端和载体上都有EcoRⅠ限制酶的识别序列，为了便于目的基因和载体的连接，可以用EcoRⅠ限制酶进行切割；
目的基因两端和载体上还有BamHⅠ限制酶和Hind Ⅲ限制酶的识别序列，为了防止目的基因和载体的自连接和随意连接，可以用EcoRⅠ限制酶和BamHⅠ限制酶，或EcoRⅠ限制酶和Hind Ⅲ限制酶，或BamHⅠ限制酶和Hind Ⅲ限制酶任一组合进行切割。构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子，启动子是RNA聚合酶识别结合位点。(3)根据抗原与抗体能特异性结合的特点，检测目的基因是否表达出相应蛋白质，应采取抗原—抗体杂交技术。
素养解读：本章主要内容是基因工程，通过学习基因工程，认识重组DNA技术的各种基本工具的特点，探究基因工程的基本操作程序，了解基因工程在农牧业、食品和医药卫生方面的应用和蛋白质工程的作用原理。常涉及的核心素养有生命观念(通过阐述DNA重组技术所需的三种工具的作用，建立结构与功能观)、科学思维和科学探究(能结合转基因抗虫棉的培育概述基因工程操作的基本操作程序，尝试设计探究某一转基因生物的研制过程；阐述蛋白质工程的原理和过程等)、社会责任(关注基因工程在农牧业、食品和医药卫生等行业的应用改善了人类生活品质等问题，关注蛋白质工程的应用，倡导理性客观的科学态度，做科学文化知识的传播者和践行者)。
1．(生命观念)下列有关基因工程的叙述，正确的是 (　　)
A．E．coli DNA连接酶既能连接平末端，又能连接黏性末端
B．限制性内切核酸酶既能识别、切割DNA，又能识别、切割RNA
C．载体上的标记基因有利于筛选含重组DNA的细胞
D．细菌的质粒、棉花的核DNA、动植物病毒都可作为基因工程中的载体
【答案】C
【解析】E．coli DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端，A错误；限制性内切核酸酶不能识别、切割RNA，B错误；载体上的标记基因有利于筛选含重组DNA的细胞，C正确；棉花的核DNA位于细胞核内的染色体上，不能作为基因工程的载体，D错误。
2．(科学思维、科学探究)下图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，其中①④表示相关的操作步骤，甲、乙表示相关结构或细胞。请据图作答(题中四种限制酶切割产生的末端不相同)：
(1)在构建基因表达载体时，可用一种或多种限制酶进行切割，为了避免目的基因和载体在酶切后发生任意连接，在此实验中应该选用____________分别对含鱼抗冻蛋白基因的DNA片段和质粒进行切割，含目的基因的DNA片段和质粒被切割后产生的DNA片段分别有_______、________个。
(2)基因工程的核心步骤是________(填序号)，该步骤的目的是________________。为了使目的基因正常表达，其首端必须有启动子，它是________识别和结合的部位。若限制酶切出了平末端，要选择________(填“E．coli DNA连接酶”或“T4 DNA连接酶”)进行连接。
(3)图中将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞的方法一般为__________。该方法用到的Ti质粒中含有________，可以将目的基因转移到受体细胞并整合到受体细胞的染色体上。
(4)检测番茄植株细胞中鱼抗冻蛋白基因是否成功表达，分子水平上常采用的方法是______________________。
【答案】(1)PstⅠ、SmaⅠ　4　2
(2)①　使目的基因稳定存在并能遗传下去，使目的基因能够表达及发挥作用　RNA聚合酶　T4 DNA连接酶
(3)农杆菌转化法　T－DNA
(4)抗原－抗体杂交
【解析】在构建基因表达载体时，如果目的基因和载体用同一种限制酶切割，获得的末端相同，可能会发生自连现象。为避免目的基因和载体在酶切后发生任意连接，应选用两种不同的限制酶切割，分析图中4种酶的切割位点可知，应选用PstⅠ和SmaⅠ对含鱼抗冻蛋白基因的DNA片段、质粒进行切割，含目的基因的DNA片段被切割后产生4种DNA片段，质粒被切割后产生2个DNA片段。
(2)基因工程的核心步骤是①(基因表达载体的构建)，该步骤的目的是使目的基因稳定存在并能遗传下去，使目的基因能够表达及发挥作用。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。若限制酶切出了平末端，应选择T4 DNA连接酶进行连接。(3)图中将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞的方法一般为农杆菌转化法。该方法用到的Ti质粒中含有T－DNA，可以将目的基因转移到受体细胞并整合到受体细胞的染色体上。(4)检测番茄植株细胞中鱼抗冻蛋白基因是否成功表达，分子水平上常采用的方法是抗原－抗体杂交。
3．(科学探究)已知新冠肺炎是由新冠病毒感染引起的疾病。新冠病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在新冠肺炎病人康复后的血清中有抗S蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防新冠肺炎的疫苗，开展了前期研究工作，其简要的实验操作流程如图所示。据图回答下列问题：
(1)实验步骤①所代表的反应过程是________________________。
(2)步骤②构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用限制酶和________酶，后者的作用是将限制酶切割的________和________连接起来。
(3)如果省略步骤②而将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的S蛋白，其原因是S基因在大肠杆菌中不能____________，也不能________________________。
(4)为了检验步骤④所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特性，可用__________________与__________________进行抗原—抗体特异性反应实验，从而得出结论。
(5)步骤④和⑥的结果相比，原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)，根本原因是______________________________。
【答案】(1)逆转录
(2)DNA连接　载体　S基因
(3)复制　转录出S基因的mRNA
(4)大肠杆菌中表达的S蛋白　新冠肺炎康复病人血清
(5)相同　表达蛋白质所用的基因相同
【解析】(1)实验步骤①表示的是以RNA为模板合成DNA的过程，即逆转录过程。(2)步骤②构建重组表达载体A和重组表达载体B，必须使用同种限制性内切核酸酶切割目的基因和载体，形成相同的黏性末端，再用DNA连接酶连接载体和目的基因，形成重组DNA。(3)如果省略步骤③基因表达载体的构建，而将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的S蛋白，原因是S基因在大肠杆菌中不能进行复制，也不能以其为模板转录出S基因的mRNA。
(4)步骤④检测所表达的S蛋白的特性，可用大肠杆菌表达的S蛋白与新冠肺炎康复病人血清进行抗原－抗体特异性反应实验，如果能够特异性结合，说明表达成功。(5)步骤④和⑥的结果相比，原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列相同，根本原因是表达蛋白质所用的基因相同。
4．(科学探究、社会责任)糖尿病已经成为危害人类健康的严重疾病之一，注射胰岛素是目前治疗糖尿病最为有效的途径和手段，如何生产优质而不昂贵的人胰岛素，是当下医疗界和制药界急需攻克的科学难题。下图为利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请回答：
(1)在基因表达载体中，__________的作用是RNA聚合酶识别和结合的部位，并驱动基因转录出mRNA。
(2)图中细胞1是________细胞。过程②必需的酶是___________ _______。过程③④⑤为________技术扩增目的基因，此过程必需的酶是______________。过程③断开的化学键名称为__________，在体外进行PCR操作时，实现该过程的处理方法是__________。能否利用人的皮肤细胞来完成过程①？为什么？______________。
(3)图中B的基本组成单位有____种；为便于重组DNA的鉴定和选择，图中C的组成必须有________；将体外重组DNA导入大肠杆菌体内，并使其在细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。为使过程⑧更易进行，可用______________处理大肠杆菌，目的是使大肠杆菌细胞处于能够吸收周围环境中DNA分子的生理状态(即感受态)。由于重组DNA分子成功导入受体细胞的效率低，所以在转化后通常需要进行________操作。
(4)若过程⑨发生了变异，则此变异为____________。过程⑩得到的人胰岛素需要经体外加工才具有生物活性，原因是大肠杆菌_________ _____。
(5)目的基因在受体细胞中是否能转录出mRNA，可用____________等技术来检测。
【答案】(1)启动子
(2)胰岛B　逆转录酶　PCR　耐高温的DNA聚合酶　氢键　加热变性　不能，皮肤细胞中的胰岛素基因未表达，不能形成胰岛素mRNA
(3)4　标记基因　Ca2＋(或CaCl2)　筛选
(4)基因突变　没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工
(5)PCR
【解析】(1)基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。(2)图中细胞1产生了胰岛素mRNA，为胰岛B细胞；②为逆转录过程，需要逆转录酶的催化；③④⑤表示利用PCR技术扩增目的基因的过程，需要耐高温的DNA聚合酶的参与，其中过程③表示解旋，断开的化学键为氢键，该过程的处理方法是加热变性。皮肤细胞中的胰岛素基因未表达，不能形成胰岛素mRNA，因此不能利用人的皮肤细胞来完成过程①。
(3)图中B表示质粒，化学本质是DNA，是由4种脱氧核苷酸组成的；C是重组质粒，其含有的标记基因可以用于重组DNA的鉴定和选择；过程⑧表示将目的基因导入受体细胞的过程，一般要用钙离子处理大肠杆菌，使大肠杆菌处于感受态，便于重组质粒的导入；由于重组DNA分子成功导入受体细胞的效率低，所以在转化后通常需要进行筛选操作。
(4)过程⑨表示目的基因在原核生物体内扩增的过程，只能发生基因突变；由于大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工，因此过程⑩得到的人胰岛素需要经过体外加工才具有生物活性。(5)目的基因在受体细胞中是否能转录形成mRNA，可用PCR等技术来检测。
对话·命题专家
典例　(2018·全国Ⅰ卷)回答下列问题：
(1)博耶(H．Boyer)和科恩(S．Coben)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达，该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了_____________(答出两点即可)。
(2)体外重组的质粒可通过Ca2＋参与的________方法导入大肠杆菌细胞，而体外重组的噬菌体DNA通常需与________组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞，在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是__________。
(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用__________ ____________的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加____________的抑制剂。
考查角度 从基因工程操作的基本程序等方面，在考查学科必备知识的基础上，注重考查对知识的深入理解和灵活运用。
考查目的 考查学生对获取的信息进行加工，对所学知识进行迁移运用，充分考查了学生的批判性思维和创造性思维的能力，体现科学思维的学科素养。
考查难度 考查的知识点系统性强，逻辑推理能力强，注重理解和推理，难度较高。
解题思路：
(1)解题角度：结合基因工程操作的基本程序等知识，结合题干信息，对教材所学知识进行迁移运用，逐项分析突破。
(2)解题步骤：①将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆细胞中进行表达，该过程证明了体外重组的质粒可以进入体细胞，真核生物基因可在原核细胞中表达等。
②Ca2＋处理可以增大细胞的通透性，使重组的质粒能够导入到受体细胞内，因此体外重组的质粒可通过Ca2＋参与的转化方法导入大肠杆菌细胞。体外重组的噬菌体DNA通常需与蛋白质外壳组装成完整的噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组噬菌体DNA导入受体细胞。噬菌体侵染的是细菌，而不能寄生在其他细胞中，因此可作为重组噬菌体宿主细胞的是细菌。
③真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解，为防止蛋白质被降解，可以选用不能产生该蛋白酶的缺陷细菌以及使用能够抑制蛋白酶活性的药物。因此为防止蛋白质被降解，在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加蛋白酶的抑制剂。
答案：(1)体外重组的质粒可以进入体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表达
(2)转化　外壳蛋白(噬菌体蛋白)　细菌
(3)蛋白酶缺陷型　蛋白酶
[高考试练]
1．(2020·山东卷)新型冠状病毒的检测方法目前主要有核酸检测法和抗体检测法。下列说法错误的是 (　　)
A．抗体检测法利用了抗原与抗体特异性结合的原理
B．感染早期，会出现能检测出核酸而检测不出抗体的情况
C．患者康复后，会出现能检测出抗体而检测不出核酸的情况
D．感染该病毒但无症状者，因其体内不能产生抗体不适用抗体检测法检测
【答案】D
【解析】抗体只能与特定抗原结合，所以抗体检测法就利用了抗原与抗体特异性结合的原理，A正确；体液免疫需要经过一段时间才会产生抗体，所以感染早期会出现能检测出核酸而检测不出抗体的情况，B正确；机体通过产生较多的抗体从而将新冠病毒彻底消灭，故患者康复后，会出现能检测出抗体而检测不出核酸的情况，C正确；感染该病毒的部分人由于其机体自身免疫力强而未出现症状，但其仍发生相关免疫反应，故其体内也能产生抗体，D错误。
2．(2020·北京卷)为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者将从杨树中克隆的重金属转运蛋白(HMA3)基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中(如图)。 为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因，同时避免内源HMA3基因的干扰，在进行PCR扩增时，应选择的引物组合是 (　　)
注：①、②、③、④表示引物。
A．①＋③　　B．①＋②　　C．③＋②　　　D．③＋④
【答案】B
【解析】图示中克隆的重金属转运蛋白(HMA3)基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中，若要检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因和高效启动子，需要检测是否含有高效启动子序列和HMA3基因序列，应选择的引物组合是①＋②，即B正确，ACD错误。
3．(2020·全国卷Ⅲ)W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。
(1)步骤①中需要使用的工具酶有_______________________。步骤②和③所代表的操作分别是________________和______________。步骤④称为____________________________。
(2)与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的______________(答出2点即可)的限制。
(3)一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息________(填“相同”或“不同”)，原因是______________________。
(4)从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有______________________(答出2点即可)。
【答案】(1)限制性内切核酸酶、DNA连接酶　显微注射　体外培养　胚胎移植
(2)性别、年龄
(3)相同　两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵
(4)体外受精、胚胎移植
【解析】(1)由分析可知，步骤①为构建基因表达载体，需使用同种限制酶切割目的基因和运载体，再由DNA连接酶连接黏性末端，形成重组表达载体；步骤②为显微注射；步骤③为体外培养；步骤④为胚胎移植。(2)与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W，可从动物一出生就收集产物，不受动物的性别和年龄的限制。(3)在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞是由同一个受精卵有丝分裂产生的体细胞，其细胞核中染色体DNA所含的遗传信息相同。(4)由分析可知，步骤③为体外培养，步骤④为胚胎移植，均属于胚胎工程。
4．(2020·山东卷改编)水稻胚乳含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变品系。
(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是______________________，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为______________________。
(2)根据启动子的作用推测，Wx基因启动子序列的改变影响了____________，从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列______ (填“发生”或“不发生”)改变，原因是_____________ 。
(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响，科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA(Wx mRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA，经________过程获得总的与RNA的互补DNA(也叫cDNA)。通过PCR技术可在总cDNA中专一性地扩增出Wx基因的cDNA，原因是______________________。
(4)各品系Wx mRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯性最强的品系为__________________，原因是_________________________。
【答案】(1)限制性内切核酸酶和DNA连接酶　转化
(2)RNA聚合酶与启动子的识别和结合　不发生　编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子
(3)逆转录(或反转录)　引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与Wx基因的cDNA特异性结合)
(4)品系3　品系3的Wx mRNA最少，控制合成的直链淀粉合成酶最少，直链淀粉合成量最少，糯性最强
【解析】(1)用目的基因与Ti质粒构建基因表达载体时，需要限制酶的切割，将目的基因插入载体时需要DNA连接酶的连接，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程叫作转化。(2)启动子是RNA聚合酶识别并结合的位点，如果启动子序列改变将会影响RNA聚合酶与之结合和识别，进而影响基因的转录水平。在真核生物中，编码蛋白质的序列是基因中编码区，编码区中不包括启动子序列，因此直链淀粉合成酶的基因碱基序列中不含启动子，因此3个突变品系中Wx基因中控制合成直链淀粉酶的氨基酸序列不发生改变。
(3)以mRNA为模板合成cDNA的过程为逆转录，利用PCR技术扩增Wx基因的cDNA，需要以Wx基因合成的引物，这样引物能够在总cDNA中与Wx基因的cDNA特异性结合，从而利用PCR扩增技术专一性扩增出Wx基因的cDNA。(4)识图分析可知，图中品系3的Wx基因的mRNA量最少，那么合成的直链淀粉酶最少，直链淀粉合成量最少，因此该水稻胚乳中含的直链淀粉比例最小，糯性最强。
5．(2019·全国卷Ⅰ改编)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。
(1)基因工程中所用的目的基因可以利用__________扩增，也可以人工合成，还可以从__________中获得。
(2)生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是________。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是______________。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的____________________。
(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是______________________。
【答案】(1)PCR技术　基因文库
(2)解旋酶　加热至90～95 ℃　氢键
(3)Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活
【解析】(1)目的基因可以利用PCR技术进行扩增，也可以人工合成，还可以从基因文库中获得。(2)体内进行DNA复制时，需要解旋酶和DNA聚合酶，解旋酶可以打开双链之间的氢键， DNA聚合酶可以催化磷酸二酯键的形成。在体外进行PCR扩增时，利用高温变性即加热至90～95 ℃，破坏双链之间的氢键，使DNA成为单链。解旋酶和高温处理都破坏了DNA双链中碱基对之间的氢键。(3)由于在PCR过程中，需要不断地改变温度，该过程中涉及较高温度处理变性，大肠杆菌细胞内的DNA聚合酶在高温下会变性失活，因此PCR过程中需要用耐高温的Taq DNA聚合酶催化。