【课堂新坐标，同步备课参考】2013-2014学年高中生物（人教版）选修3教师用书：专题1《基因工程》
文档属性
| 名称 | 【课堂新坐标，同步备课参考】2013-2014学年高中生物（人教版）选修3教师用书：专题1《基因工程》 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 9.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2014-07-27 07:58:39 | ||
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文档简介
1．1DNA重组技术的基本工具
(教师用书独具)
●课标要求
简述基因工程的诞生，简述基因工程的原理及技术。
●课标解读
1．结合酶的专一性特点，理解限制酶识别不同的DNA序列。
2．结合图示，掌握DNA连接酶的种类及作用的特点。
3．对比DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
4．理解基因工程载体需要具备的条件。
●教学地位
本节内容系统的介绍了基因工程技术中采用的 ( http: / / www.21cnjy.com )三种基本工具——限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。本节内容是课标要求“简述基因工程的原理及技术”的主要内容，也是学习基因工程的基本操作程序的基础。本节内容是高考中的常考内容，几乎涉及基因工程的高考题中，对本节内容均有考查。
●教法指导
1．基因工程属于科技含量较高的生物技术，学 ( http: / / www.21cnjy.com )生对此了解较少，如果采用直白、平淡的“介绍”式授课，不利于调动学生学习的积极性。可通过创设情景，提出问题，“诱导”学生积极参与教学活动。如对于基因工程需要的这三种基本工具的引入，教师可设问：外源基因能不能自动进入受体细胞？如果能进入，成功率如何？——从而引出基因工程需要载体；载体是如何运载目的基因的，目的基因如何与载体结合？——通过这些问题可相继引出其他的两种基本工具限制酶和DNA连接酶。
2．本节内容较为抽象，如果只是阅读文字叙述 ( http: / / www.21cnjy.com )或者教师的“介绍”，学生很难理解。如限制酶的作用特点，学生对限制酶的切割位点、黏性末端、平末端等内容往往难以理解，因此在授课时要注意图文结合，通过示意图、DNA分子的平面结构图等帮助学生在图中去理解相关内容，并要求学生根据理解画出相关的示意图。本部分内容在高考考查时往往结合示意图进行考查，因此要特别注意锻炼学生读图、识图的能力。
(教师用书独具)
●新课导入建议
1．本专题导言中“能生产医 ( http: / / www.21cnjy.com )用蛋白的烟草”可作为导入新课的背景材料，引导学生展开想象，体会基因工程技术的“魔力”，激发学生对基因工程技术的兴趣。
2．结合基因表达的内容，回忆基因与蛋白质之间的关系，引导学生了解基因工程的大体操作思路，作为学习基因工程的概念及基因工程的基本工具的铺垫。
●教学流程设计
学生课前预习：阅读教材P1－7，填写【 ( http: / / www.21cnjy.com )课前自主导学】，完成“思考交流1、2”。 步骤2：根据创设的情景，引出基因工程的概念，并通过【课堂互动探究】探究1分析、理解基因工程的概念。通过例1巩固、提高。
步骤6：引导学生通过合作，整理 ( http: / / www.21cnjy.com )本节重点、难点内容，利用【本课知识小结】进行总结，建立知识网络。理解并记忆【结论语句】。 步骤5：回扣基础知识，将检查、批阅【课前自主导学】时学生出错较多的部分进行强化，重点对【正误判断】部分进行辨析。 步骤4：结合教材图示，通过【课堂互动探究】探究2帮助学生认识限制酶、DNA连接酶的作用特点及载体的功能、应具备的条件等。利用例2验收、巩固。
课 标 解 读 重 点 难 点
1.结合酶的专一性特点，理解限制酶识别不同的DNA序列。
2.结合图示，掌握DNA连接酶的种类及作用的特点。
3.对比DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
4.理解基因工程载体需要具备的条件。 1.限制性核酸内切酶的种类及作用。(重点)
2.DNA连接酶的作用。(重点)
3.基因工程运载体的种类及应具备的条件。(难点)
基因工程的概念
1.操作意图：按照人们的愿望，进行严格的设计。
2．操作场所：在生物体外进行。
3．操作技术：利用了体外DNA重组和转基因等技术。
4．操作结果：赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
5．操作水平：是在DNA分子水平上进行设计和施工的。
DNA重组技术的基本工具
1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
(1)主要来源：原核生物。
(2)作用：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列并且能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。
(3)结果：形成DNA片段末端。限制酶切割DNA分子产生的DNA片段末端有两种形式，即黏性末端和平末端。
2．DNA连接酶——“分子缝合针”
(1)作用：将切下的双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，拼接成新的DNA分子。
(2)种类：
①E·coli DNA连接酶：从大肠杆菌中分离得到，只连接双链DNA片段互补的黏性末端。
②T4DNA连接酶：从T4噬菌体中分离出来，对于两种末端都能连接，但对平末端的连接效率比较低。
1．DNA连接酶连接的是哪种化学键？
【提示】 DNA连接酶连接形成的是磷酸二酯键。
3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
(1)载体的条件
①能够在细胞中自我复制。
②有一个至多个限制酶切割位点，便于外源基因的插入。
③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
(2)载体的种类
①质粒是一种裸露的、结构简单、独立 ( http: / / www.21cnjy.com )于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。含有一个至多个限制酶切割位点，供外源基因插入其中，并带有特殊的标记基因，是基因工程最常用的载体。
②λ噬菌体的衍生物。
③动植物病毒。
2．如果受体细胞分别是动物细胞和细菌，所用的载体相同吗？
【提示】 不相同。动物细胞是真核细胞，一般用动物病毒做载体；细菌是原核生物，一般用质粒做载体。
1．限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列。(√)
2．天然的质粒可直接用作基因工程的载体。(×)
【提示】 天然的质粒DNA分子并不完全具备载体的条件，需经人工改造后才能用于基因工程操作。
3．限制性核酸内切酶与DNA连接酶作用位点相同，作用结果相反。(√)
4．限制酶、DNA连接酶和载体是基因工程中常用的工具酶。(×)
【提示】 载体不是酶。
5．基因工程中的载体与细胞膜上的载体本质相同。(×)
【提示】 基因工程中的载体是DNA分子，是运输目的基因的工具；细胞膜上的载体是蛋白质，运输无机盐离子或小分子有机物等。
6．不同限制酶的识别序列不同，这属于酶的专一性特点。(√)
基因工程概念的理解
【问题导思】
①如何理解基因工程的概念？
②为什么不同生物的DNA分子能够重组？
1．对概念的分析
应用技术 DNA重组、转基因等技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切→拼接→导入→表达
结果 人类需要的基因产物
2.从结构上分析，不同生物的DNA能够重组的原因
(1)基本单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸构成的。
(2)空间结构相同：不同生物的DNA分子都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。
(3)碱基配对方式相同：不同生物的DNA分子中两条链之间的碱基配对方式均是A与T配对，G与C配对。
基因工程依据的原理是基因重组，这里的基因重组是指将来源不同的DNA分子进行“拼接”，与有性生殖过程中的基因重组不同。
(2012·济宁高二检测)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
【审题导析】 本题的关键是“符合基因工程的概念”，需将选项中描述的内容与基因工程的概念比较，选出符合题意的选项。
【精讲精析】 基因工程是通过体外DNA重组和 ( http: / / www.21cnjy.com )转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，是在DNA分子水平上的设计和施工，所以B项正确。A项描述的过程不涉及“转基因”技术，属于细胞工程；C项属于诱变育种；D项是自然条件下的基因重组，没有人为参与。
【答案】 B
基因工程的工具
【问题导思】
①基因工程中各种工具的具体作用有哪些？
②各种工具有什么作用特点？
1．限制性核酸内切酶
(1)功能：识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列，并切割特定序列中的特定位点。
如EcoRⅠ限制酶识别的特定序列为GAATTC，切割的特定位点是GA之间的磷酸二酯键。
(2)识别序列的特点：
呈现碱基互补对称，无论是奇 ( http: / / www.21cnjy.com )数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中心轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。如：|以中心线为轴，两侧碱基互补对称；以为轴，两侧碱基互补对称。
(3)作用结果：DNA分 ( http: / / www.21cnjy.com )子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——黏性末端和平末端。当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端；而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端(如下图)。
2．DNA连接酶
(1)两类DNA连接酶的比较
种类 E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
来源 大肠杆菌 T4噬菌体
功能
特性 只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来 缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低
相同点 都能缝合磷酸二酯键(如图)
(2)DNA连接酶与限制性核酸内切酶的比较
①区别
作用 应用
限制性核
酸内切酶 使特定部位的磷酸二酯键断裂 用于提取目的基因和切割载体
DNA
连接酶 在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键 用于目的基因和载体的连接
②联系
(3)DNA连接酶与DNA聚合酶比较
DNA连接酶 DNA聚合酶
相同点 催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
不同点
模板 不需要模板 需要DNA的
一条链为模板
作用
对象 游离的DNA片段 单个的脱氧核苷酸
作用
结果 形成完整的DNA分子 形成DNA的一条链
用途 基因工程 DNA复制
3.载体
(1)功能：
①作为运载工具将目的基因转运到宿主细胞内。
②利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
(2)质粒作为运载体应具备的条件：
①能在受体细胞内稳定保存并大量复制。
②有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。
③具有某些标记基因，以便进行筛选。
④载体应对受体细胞无毒害作用，否则受体细胞将受到损伤甚至死亡。
几种酶的作用部位图解
1．作用于a(磷酸二酯键)的酶有：限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶。
2．作用于b(氢键)的酶只有解旋酶。
下图表示两种限制性核酸内切酶识别DNA分子的特定序列，并在特定位点对DNA进行切割的示意图，请回答以下问题：
(1)图中甲和乙代表________________________________________________________________________。
(2)图中甲和乙经过相应操作均形成两个 ( http: / / www.21cnjy.com )片段，切口的类型分别为________、________。甲中限制酶的切点是________之间，乙中限制酶的切点是________之间。
(3)由图解可以看出，限制酶的作用 ( http: / / www.21cnjy.com )特点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果甲中G碱基发生基因突变，可能发生的情况是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)基因工程中除了限制酶，还 ( http: / / www.21cnjy.com )需使用的工具酶及作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【审题导析】 (1)限制酶EcoRⅠ和HpaⅠ特异性识别的碱基序列分别是GAATTC和GTTAAC。
(2)两酶切割DNA后，切口的类型分别为黏性末端和平末端。
(3)载体是基因工程的工具，但不是工具酶。
【精讲精析】 从图解可以看出，甲和乙代表的 ( http: / / www.21cnjy.com )是不同的DNA片段，在相应的限制酶(EcoRⅠ、HpaⅠ)的作用下，在特定的位点被剪切成两部分。前者是在识别序列的中心轴线两侧分别切开，形成的末端是黏性末端；后者是在识别序列的中心轴线处切开，形成的末端是平末端。
【答案】 (1)有特殊脱氧核 ( http: / / www.21cnjy.com )苷酸序列的DNA片段 (2)黏性末端 平末端 G、A A、T (3)能识别双链DNA分子的特定脱氧核苷酸序列，并从特定的位点将DNA分子切开 (4)限制酶不能识别切割位点
(5)DNA连接酶，作用是将切下来的片段拼接成新的DNA分子
本 课 知 识 小 结
网 络 构 建,基因工程的基本工具)
结 论 语 句
1．由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。基因工程的基本原理是基因重组，处理对象是DNA或基因。
2．基因工程的基本工具：“分子手术刀”——限制性核酸内切酶；“分子缝合针”——DNA连接酶；“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体。
3．限制性核酸内切酶是能够特异性识别和切割DNA分子的酶，又叫限制酶。限制性核酸内切酶切割DNA分子可产生黏性末端和平末端。
4．DNA连接酶将双链DNA片断“缝合 ( http: / / www.21cnjy.com )”起来，恢复被限制酶切开的两个磷酸二酯键。E·coli DNA连接酶能连接黏性末端，T4DNA连接酶既可“缝合”黏性末端，又可“缝合”平末端。
5．载体的作用是与含有外源基因(即目的基因)的DNA片段结合，将外源基因导入受体细胞中。Ｋ
1．(2012·东营高二期中)科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是( )
A．定向提取生物体的DNA分子
B．定向地对DNA分子进行人工“剪切”
C．在生物体外对DNA分子进行改造
D．定向地改造生物的遗传性状
【解析】 基因工程的定义就是在生物体外 ( http: / / www.21cnjy.com )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，产生出人类所需的基因产物，也就定向地改造了生物的遗传性状。
【答案】 D
2．在基因工程中，科学家所用的“剪刀”“针线”和“载体”分别是指( )
A．大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶
B．噬菌体、质粒、DNA连接酶
C．限制酶、RNA连接酶、质粒
D．限制酶、DNA连接酶、质粒
【解析】 基因工程是在分子水平上的操作， ( http: / / www.21cnjy.com )对DNA分子进行操作的工具，主要有“剪刀”——限制酶、“针线”——DNA连接酶、“载体”——质粒、动植物病毒等。
【答案】 D
3．下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是( )
A．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
B．限制性核酸内切酶的活性受温度的影响
C．限制性核酸内切酶能识别和切割RNA
D．限制性核酸内切酶可从原核生物中提取
【解析】 酶的活性受到温度和pH的影响；限制 ( http: / / www.21cnjy.com )性核酸内切酶的特点是一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，并在特定的位点切割DNA分子。限制性核酸内切酶主要是从原核生物体内分离出来的。
【答案】 C
4．(2013·上海高二月考)下列哪项不是基因工程中经常使用的运载目的基因的载体( )
A．细菌质粒 B．λ噬菌体
C．细菌核区中的DNA D．动植物病毒
【解析】 细菌核区中的DNA是大型环状DNA，属拟核，不宜做载体；常用载体为细菌质粒、λ噬菌体以及动植物病毒等。
【答案】 C
5．一DNA分子碱基对序列片段为：，有一种酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间将DNA分子切开。回答下列问题。
(1)该酶破坏的是哪种化学键？________________。该酶的名称叫________。
(2)DNA分子经该种酶切割产生的D ( http: / / www.21cnjy.com )NA分子片段末端通常有两种形式，上述DNA分子经切割后形成的末端是哪一种？________________。
(3)若想把切口重新连接起来，则需要用 ( http: / / www.21cnjy.com )________酶，根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类，该题中应该用哪一类？________________________________________________________________________。
【解析】 (1)限制酶破坏DNA分子中的磷酸二酯键。
(2)DNA分子被限制酶切割后可形成黏性末端或平末端，此片段切割后形成黏性末端。
(3)DNA连接酶可以修复被限制酶切开的磷酸二酯键，能连接黏性末端的有E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。
【答案】 (1)磷酸二酯键 限制酶 (2)黏性末端 (3)DNA连接 E·coli DNA连接酶或T4 DNA连接酶
一、选择题
1．(2013·聊城高二检测)美国科学家 ( http: / / www.21cnjy.com )培育出世界上首只转基因夜光猫，这是美国新奥尔良德班濒危物种研究中心的一项基因试验。夜光猫的培育施工是在DNA分子水平上进行的。下列有关说法中正确的是( )
A．基因工程中的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体
B．DNA连接酶可将任意的DNA片断通过形成磷酸二酯键而连接起来
C．质粒上必须有标记基因才可作为载体
D．质粒是原核生物细胞质中的环状DNA分子
【解析】 限制酶和DNA连接酶才是 ( http: / / www.21cnjy.com )基因工程的工具酶，载体不是酶；DNA连接酶只能催化具有互补黏性末端或平末端的DNA片断之间形成磷酸二酯键；酵母菌属于真核细胞，其中也有质粒。
【答案】 C
2．限制酶切割DNA时( )
A．专一识别特定的核苷酸序列
B．切断的是碱基对之间的氢键
C．任意切割，没有特定的核苷酸序列
D．识别多种核苷酸序列，但切口只有一个
【解析】 限制酶的功能是识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使特定位点的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。
【答案】 A
3．(2013·西安高二期中)利用EcoRⅠ限制酶处理下列DNA片段，被切开的部位是( )
A．① B．② C．③ D．④
【解析】 EcoRⅠ限制酶识别GAATTC序列，并使GA之间的磷酸二酯键断裂。
【答案】 A
4．下列关于限制酶的说法，错误的是( )
A．限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的
B．不同的限制酶识别不同的核苷酸序列
C．限制酶能识别特定的核苷酸序列，体现了酶的专一性
D．限制酶的作用只是用来提取目的基因
【解析】 限制酶主要存在于原核细胞中 ( http: / / www.21cnjy.com )，在基因工程中可用于提取目的基因和构建基因表达载体。在原核细胞中，限制酶还能切割进入细胞的外源DNA，保证自身遗传特性不受影响，故D项错误。
【答案】 D
5．下列黏性末端属于同一限制酶切割而成的是( )
TAG—C—T—T—A—AC—G—①
CCT—T—C—C—AA—②
—A—A—T—TC—G—③
—A—G—C—TC—G—A④
A．①② B．①③ C．①④ D．②③
【解析】 同一种限制酶切割后得到的黏性末端之间碱基能够互补配对。
【答案】 B
6．(2012·东营月考)下列有关DNA连接酶的叙述正确的是( )
①催化具有相同黏性末端的DNA片段之间连接
②催化具有不同黏性末端的DNA片段之间连接
③催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成
④催化脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键的形成
A．①② B．③④ C．①④ D．②③
【解析】 DNA连接酶连接的两个黏性末端是相同的，并催化形成磷酸二酯键。
【答案】 C
7．(2012·海口高二质检)下图是两种限制酶识别并切割的DNA分子的特定核苷酸序列。有关说法正确的是( )
BamHⅠ
↓
—GGATCC—
—CCTAGG—
↑ BglⅡ
↓
—AGATCT—
—TCTAGA—
↑
A．二者的识别序列相同，切出的黏性末端相同
B．二者的识别序列相同，切出的黏性末端不同
C．二者的识别序列不同，切出的黏性末端相同
D．二者的识别序列不同，切出的黏性末端不同
【解析】 限制酶BamHⅠ的识别序列为 ( http: / / www.21cnjy.com )—GGATCC—，切出的黏性末端是—GATC—；限制酶BglⅡ的识别序列为—AGATCT—，切出的黏性末端是—GATC—。可见二者识别序列不同，切出的黏性末端相同。
【答案】 C
8．限制性核酸内切酶EcoRⅠ对DNA的识别序列是5′GAATTC 3′，当用它处理环状DNA分子时，可形成( )
A．两端相同的线性DNA，有黏性末端
B．两端相同的线性DNA，无黏性末端
C．两端不同的线性DNA，一端有黏性末端，一端无黏性末端
D．两种末端无法判断
【解析】 不同限制性核酸内切 ( http: / / www.21cnjy.com )酶切割位点是不相同的，DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式，即黏性末端和平末端。如果是限制酶EcoRⅠ，则在它识别序列的中心轴线两侧进行切割，产生黏性末端；如果是限制酶SmaⅠ，则在它识别序列的中心轴线处切割，产生的是平末端。
【答案】 A
9．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】 基因工程使用的载 ( http: / / www.21cnjy.com )体需有一个至多个酶切位点，具有自我复制的能力，有标记基因，对受体细胞无毒害作用，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。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。
【答案】 C
10．(2013·郑州月考)下图为DNA分 ( http: / / www.21cnjy.com )子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )
A．①②③④ B．①②④③
C．①④②③ D．①④③②
【解析】 本题考查不同工具酶的作用及作用特点 ( http: / / www.21cnjy.com )。图示中①表示该酶切割DNA分子双链产生黏性末端的过程，用到的酶是限制性核酸内切酶；②是黏性末端连接的过程，用到的酶是DNA连接酶；③是DNA分子解旋的过程，要用解旋酶；④是DNA复制过程，需要DNA聚合酶。
【答案】 C
二、非选择题
11．下图为重组DNA分子构建的示意图，回答以下问题。
(1)图中，数字1、2、3、4代表____________________________，过程A、B和C所需要的工具分别是________________________________________________________________________、
________和______________。
(2)写出结构5、6、7的名称。
5．________；6.________________________；7.________________。
(3)进行过程A和过程B使用的工具必须是________________，它们主要从________中分离和提纯。
(4)图中整个操作环境是________。
A．细胞内 B．细胞外 C．细胞内和细胞外
(5)结构5主要来自于___ ( http: / / www.21cnjy.com )_____(生物)，在基因工程中所起的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【解析】 根据图解可知，结构5、6、7分别 ( http: / / www.21cnjy.com )代表质粒、含有目的基因的DNA片段和重组质粒，过程A和B表示用同一种限制酶对质粒和外源DNA片段进行切割。在此判断的基础上，对三种基本工具的相关问题做出解答。
【答案】 (1)限制酶(EcoRⅠ)的 ( http: / / www.21cnjy.com )切割位点 限制酶 限制酶 DNA连接酶 (2)质粒 含有目的基因的外源DNA片段 重组质粒 (3)同一种限制酶 原核生物
(4)B (5)细菌 与含有目的基因的DNA片段拼接成重组DNA分子，作为分子运输车将目的基因导入受体细胞中
12．(2012·烟台高二检测)限 ( http: / / www.21cnjy.com )制性核酸内切的识别序列和切割位点是限制性核酸内切酶Ⅱ的识别序列和切割位点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切割位点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切割位点。
(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，上述两种不同的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 ( http: / / www.21cnjy.com )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。因为上述两种不同的限制酶切割后形成的黏性末端是相同的。
1．2基因工程的基本操作程序
(教师用书独具)
●课标要求
简述基因工程的原理及技术。
●课标解读
1．简述基因工程的原理及技术。
2．简述获取目的基因的方法。
3．简述将目的基因导入受体细胞的方法。
4．简述目的基因的检测与鉴定方法。
●教学地位
本节是专题1的核心内容，主要介 ( http: / / www.21cnjy.com )绍的基因工程的基本操作程序。在介绍程序时，对每一步骤具体的操作都介绍的比较详细，涉及了较多的概念、名词。该部分内容也是专题一部分的主线，有关基因工程的其他内容都是围绕着基因工程的基本操作程序展开的。在高考中，有关基因工程的题目均对本部分内容有所考查。
●教法指导
1．教材对本节内容的安排是以基因工程的操作流程为顺序设计的，因此在授课时应先让学生从整体上掌握操作流程。
2．引导学生联系必修中学习过的内容 ( http: / / www.21cnjy.com )多思考、多提出问题，如：为什么要有“目的基因的获取这一步”？即在学习每一个环节时，先提出问题，让学生思考为什么要有这一步，或者这一步的目的是什么，这样在教学时具有较强的目的性。
(教师用书独具)
●新课导入建议
1．本节内容上承《DNA重组技术的基本工具》，下接《基因工程的应用》，具有承上启下的作用，导入时可采用直接引入的方法。
2．在学习了基因工程的基本工具的基础上，采用诱导、启发的方式让学生思考：有了这些基本工具，基因工程技术应该如何进行？从而引入新课。
●教学流程设计
学生课前预习：阅读教材P8－16，填 ( http: / / www.21cnjy.com )写【课前自主导学】，完成“思考交流”。整体上掌握基因工程的大致步骤。 步骤1：情景导课：以【新课导入建议】引出本节课题。通过提问，使学生记住基因工程的操作程序。 步骤2：引导学生思考：为什么要有“目的基因的获取”这一步？通过【课堂互动探究】探究1，使学生掌握目的基因的获取方法，并学会根据不同的条件选择合适的方法来获取目的基因。通过例1检测、强化。
步骤6：学生阅读教材，提炼、归纳将目的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因导入受体细胞的方法、及目的基因的检测方法，通过【课堂互动探究】探究3、4进行总结。利用例3、4强化、检测。 步骤5：结合上一节中，限制酶的作用及作用特点在本部分教学时，前后联系，掌握基因表达载体构建过程中，如何使用限制酶。 步骤4：利用【课堂互动探究】探究2，使学生掌握构建基因表达载体的方法，基因表达载体应该具备的条件。通过例2强化。
步骤7：引导学生通过合作，整理本节重点、难点内容，利用【本课知识小结】进行总结，建立知识网络。理解并记忆【结论语句】。
课 标 解 读 重 点 难 点
1.简述基因工程的原理及技术。
2.简述获取目的基因的方法。
3.简述将目的基因导入受体细胞的方法。
4.简述目的基因的检测与鉴定方法。 1.基因工程的基本操作程序。(重点)
2.目的基因的获取及表达载体的构建。(难点)
3.目的基因的导入及其检测和鉴定。(重难点)
基因工程的基本操作程序
1.目的基因的获取。
2．基因表达载体的构建。
3．将目的基因导入受体细胞。
4．目的基因的检测与鉴定。
目的基因的获取
1.目的基因：主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。
2．基因文库
(1)基因文库的含义：将 ( http: / / www.21cnjy.com )含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。
(2)基因文库的种类
①基因组文库：含有一种生物的所有基因。
②部分基因文库：含有一种生物的一部分基因。
3．获取目的基因的方法
(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
①PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
②过程：目的基因受热形成单链，与引物结合，在DNA聚合酶的作用下延伸形成DNA。
③方式：指数扩增＝2n(n为扩增循环的次数)。
(3)人工合成法：若基因较小，核苷酸序列已知，可以人工合成。
1．利用PCR技术扩增目的基因时，需要提供哪些物质和条件？
【提示】 引物、模板、原料、酶和能量。
基因表达载体的构建
1.基因表达载
体的组成
2．基因表达载体的功能
(1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。
(2)使目的基因表达和发挥作用。
将目的基因导入受体细胞
1.转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
2．导入植物细胞
(1)方法：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法等。
(2)农杆菌的特点
①易感染双子叶植物和裸子植物。
②Ti质粒上的T DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。
3．导入动物细胞
(1)常用方法：显微注射技术。
(2)常用受体细胞：受精卵。
4．导入微生物细胞
(1)原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。
(2)对受体细胞的常用处理方法：用Ca2＋处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(这种细胞称为感受态细胞)。
目的基因的检测与鉴定
1.检测方法
(1)DNA分子杂交技术：①检测转基因生物的DNA上的目的基因；②检测目的基因是否转录出mRNA。
(2)抗原—抗体杂交技术：用于检测目的基因是否翻译成蛋白质。
2．鉴定：蛋白质活性鉴定、抗性鉴定等。
2．一般情况下，基因工程操作获得成功的标志是什么？
【提示】 看目的基因是否在受体细胞中表达出相应的蛋白质或转基因生物表现出相应的性状。
1．基因工程操作程序中的核心步骤是基因表达载体的构建。(√)
2．利用反转录法获取的目的基因在构建基因表达载体时，可以不另外添加启动子和终止子。(×)
【提示】 反转录法获取的目的基因不含启动子和终止子，在构建基因表达载体时，必须另外添加。
3．基因表达载体中的启动子和终止子决定着翻译的开始与结束。(×)
【提示】 启动子与终止子是转录的起止点。
4．将目的基因导入微生物细胞时，对受体细胞不需做任何处理。(×)
【提示】 常用Ca2＋处理受体细胞，使其处于感受态。
5．DNA分子杂交是在分子水平上进行的目的基因的检测。(√)
目的基因的获取
【问题导思】
①目的基因获取的方法有哪些？
②如何从基因文库中获取目的基因？
③PCR扩增目的基因需要哪些条件？
1．获取目的基因的方法
(1)从基因文库中获取目的基因
将含有某种生物不同基因的许多DNA ( http: / / www.21cnjy.com )片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。可从该基因文库中提取目的基因。
(2)利用PCR技术扩增目的基因
①原理：利用DNA双链复制的原理，在体外将基因的核苷酸序列不断地加以复制，使其数量呈指数形式扩增(约为2n，其中n为扩增循环的次数)。
②过程：可采用PCR扩增仪进行扩增(如图)。
③PCR的反应条件
条 件 作 用
在一定的缓冲液中进行 提供相对稳定的pH环境
四种脱氧核苷酸 作为合成DNA子链的原料
DNA母链 作为DNA复制的模板
TaqDNA聚合酶 催化合成DNA子链
引物 使DNA聚合酶能够从引物的
3′端开始连接脱氧核苷酸
温度
控制
90～95 ℃ 变性：使DNA片段双链解开
55～60 ℃ 复性(退火)：使解链的两条DNA
单链分别与相应的引物结合
70～75 ℃ 延伸：Taq DNA聚合酶催
化子链合成
(3)人工合成目的基因
①反转录法：主要用于相对 ( http: / / www.21cnjy.com )分子质量较大而又不知其序列的基因。它是以目的基因的mRNA为模板，借助反转录酶合成碱基互补的单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合成双链DNA，其过程如下：
②化学合成法：依照某一蛋白质的氨基酸序列，通过密码子推算出其基因序列，然后直接合成目的基因。其过程如下：
目的基因获取方法的选择
1．如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通过构建基因文库的方法，即通过用受体菌储存并扩增目的基因后，从基因文库中去获取目的基因。
2．如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比较小，可以通过DNA合成仪利用化学方法人工合成。
3．如果只知道扩增目的基因的两端的核苷酸序列，而且基因又比较大，则可以通过PCR技术扩增目的基因。
(2013·西安高二月考)下列属于PCR技术所需条件的是( )
①单链的脱氧核苷酸序列引物 ②目的基因所在的DNA片段 ③脱氧核苷酸 ④核糖核苷酸 ⑤DNA连接酶 ⑥DNA聚合酶 ⑦限制性核酸内切酶
A．①②③⑤ B．①②③⑥
C．①②③⑤⑦ D．①②④⑤⑦
【审题导析】 了解PCR为体外复制DNA片段的核酸合成技术→对比与DNA体内复制的异同→确定PCR技术所需的条件。
【精讲精析】 PCR技术的条件有： ( http: / / www.21cnjy.com )模板(即已知序列的DNA片段)、原料(即四种脱氧核苷酸)、酶(耐高温的DNA聚合酶)和ATP，至于引物，是根据模板合成的一小段脱氧核苷酸序列。
【答案】 B
基因表达载体的构建
【问题导思】
①如何构建基因表达载体？
②基因表达载体应具备哪些条件？
1．过程图解
2．组成及其作用
基因表达载体模式图
(1)启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。
(2)目的基因：编码相关蛋白质，形成基因工程产品或产生新的生物性状。
(3)终止子：一段有特殊结构的DNA短片段，位于基因尾端，使转录过程停止。
(4)标记基因：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。
3．基因表达载体应具备的条件
(1)对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动。
(2)能自我复制，通过复制进行基因扩增，否则可能会使重组DNA丢失。
(3)具有标记基因，以便于鉴定目的基因是否进入受体细胞。
(4)重组DNA分子大小应适合，以方便操作。
1．终止子是指DNA分子上决定转录停止的DNA片段；终止密码子是指mRNA分子上决定翻译停止的三个相邻碱基。
2．完成基因表达载体的构建，需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。切割载体和获得目的基因为同一种限制酶，获得相同的黏性末端，便于二者连接。
3．基因表达载体虽然都由四部分组成，但由于受体细胞(如动物细胞、植物细胞、微生物)不同，它们在构建上是有差别的。
(2011·浙江高考)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
【审题导析】 (1)第一步，ada(目的基因)与质粒(载体)形成重组质粒。
(2)第二步，重组质粒导入大肠杆菌(受体细胞)并成功表达，即产生腺苷酸脱氨酶。
【精讲精析】 A项，ada为目的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因，大肠杆菌为受体细胞，将目的基因导入大肠杆菌时如果能成功表达说明每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒；B项，要让目的基因与质粒形成重组质粒，两者必须用同种限制性核酸内切酶切割，所以每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点；C项，质粒作为载体的条件之一是有多种限制性核酸内切酶的识别位点，但每种限制性核酸内切酶只有一个识别位点，只能插入一个目的基因(ada)；D项，ada导入大肠杆菌成功的标志是表达腺苷酸脱氨酶，因此每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。
【答案】 C
将目的基因导入受体细胞
【问题导思】
①如何将目的基因导入受体细胞？主要有哪些方法？
②什么是农杆菌转化法？其具体过程如何？
1．不同受体细胞的常用导入方法
生物种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法 农杆菌转化法 显微注射法 Ca2＋处理法
受体细胞 体细胞 受精卵 原核细胞
转化过程 目的基因插入Ti质粒的T DNA上→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA→表达 目的基因表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物 Ca2＋处理细胞→感受态细胞→表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子
2.农杆菌转化法分析
(1)完成基因表达载体的构建，需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。
(2)重组的基因表达载体(重组质粒)导入农杆菌的常用方法是用Ca2＋处理法。
(3)目的基因能够在植株细胞内稳定维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上。
(4)由棉株细胞形成抗虫棉需要植物组织培养技术。
质粒和重组质粒是两个不同概念，插入目的基因的质粒称为重组质粒。
(2011·四川高考改编)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是( )
A．此过程中所用到的受体细胞只有番茄组织细胞
B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C．将重组质粒导入农杆菌的方法与导入番茄组织细胞的方法可以相同
D．若用此方法培育抗冻水牛，则应使用基因枪法将目的基因导入水牛的受精卵
【审题导析】 由题意可知：
(1)抗冻蛋白有重复序列，但不是全为重复序列。
(2)获得抗冻番茄植株利用的是转基因技术，其中将目的基因导入番茄细胞时用了农杆菌转化法。
【精讲精析】 抗冻蛋白只有部分氨基 ( http: / / www.21cnjy.com )酸序列重复，因此其基因的编码区也是部分序列出现重复，而不是整个编码区重复，故B项正确；农杆菌转化法中应先将重组质粒导入农杆菌，然后导入番茄细胞，此处农杆菌也为受体细胞，A项错误；农杆菌为细菌，导入时用Ca2＋处理与导入植物细胞的方法不同，C项错误；若以动物细胞为受体细胞时，应使用显微注射法，而不是基因枪法，D项错误。
【答案】 B
目的基因的检测与鉴定在不同
方面的比较
【问题导思】
①如何进行目的基因的检测与鉴定？
②在不同水平上对目的基因检测与鉴定的方法主要有哪些？
类型 步骤 检测内容 方法 结果显示
分子检测
导入
检测 目的基因是否导入受体细胞 DNA分子杂交技术(DNA和DNA之间) 是否成功
显示出杂
交带
表达
检测
目的基因是否转录出mRNA 核酸分子杂交技术(DNA和mRNA之间) 是否成功
显示出杂
交带
目的基因是
否翻译出蛋
白质 蛋白质分子杂交(抗原和抗体之间) 是否成功
显示出杂
交带
个体生物
学水平的
鉴定 ①确定是否具有抗性及抗性程度
②基因工程产品与天然产品的活性是否相同 ①抗虫或抗病的接种实验
②基因工程产品与天然产品活性的比较 是否赋予了预期抗性或蛋白质活性
1．目的基因能否在植株细胞内稳定保存并表达的关键是目的基因是否插入到受体细胞染色体的DNA上(利用的原理是基因重组)。
2．在分子水平上进行的检测与鉴定都是在体外进行的。
3．在DNA分子、mRNA分子上检测目的基因是否插入、目的基因是否转录时，用的探针都是用放射性同位素标记的含有目的基因的DNA片段。
(2011·海南高考)回答有关基因工程的问题。
(1)构建基因工程表达载体 ( http: / / www.21cnjy.com )时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生________(填“相同”或“不同”)黏性末端的限制酶。
(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素 ( http: / / www.21cnjy.com )时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是______________________________。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为________________。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成________，常用抗原—抗体杂交技术。
(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入 ( http: / / www.21cnjy.com )植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的________________上。
【审题导析】
基因工程基因表达载体的构建限制酶的作用目的基因的检测与鉴定不同水平上的方法转基因育种的目的获得能稳定遗传的新品种
【精讲精析】 (1)限制酶切割产生两种末端：黏性末端和平末端；若用DNA连接酶连接两个末端，两个末端必须是相同的。
(2)基因工程检测的方法：检测目的基 ( http: / / www.21cnjy.com )因是否导入，使用DNA分子杂交技术；检测目的基因是否转录，使用分子杂交技术；检测是否形成蛋白质，使用抗原—抗体杂交技术。
(3)基因工程的目的是获得稳定遗传的新品种，因此要把目的基因插入到染色体的DNA分子上。
【答案】 (1)平 相同
(2)RNA聚合酶识别和结合的位点 Ca2＋ DNA分子杂交技术 人胰岛素
(3)T DNA 染色体DNA本 课 知 识 小 结
网 络 构 建,获取目,的基因)
结 论 语 句
1．基因工程的基本操作程序有：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。
2．目的基因是指编码蛋白质的基因和具调控作用的因子。其获取方法有：①从基因文库中获取；②利用PCR技术获取；③人工合成。
3．基因表达载体由目的基因、启动子、终止子和标记基因组成。
4．将目的基因导入植物细胞的方法有：①农杆菌转化法；②基因枪法；③花粉管通道法。
5．将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法。
6．目的基因的检测方法有DNA分子杂交技术、核酸分子杂交技术和抗原—抗体杂交技术。有时还需进行个体生物学水平的鉴定。Ｋ
1．(2013·合肥高二期中)下列不属于获取目的基因的方法是( )
A．利用DNA连接酶复制目的基因
B．反转录法
C．从基因文库中获取目的基因
D．利用PCR技术扩增目的基因
【解析】 本小题考查目的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因的获取方法及DNA聚合酶和DNA连接酶的区别。对目的基因(DNA片段)进行复制需利用DNA聚合酶而不是DNA连接酶。
【答案】 A
2．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】 基因表达载体的 ( http: / / www.21cnjy.com )构建是指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)。
【答案】 B
3．目前，将目的基因导入动物细胞最常用和最有效的方法是( )
A．显微注射法 B．农杆菌转化法
C．基因枪法 D．花粉管通道法
【解析】 本题考查目的基因导入受体细 ( http: / / www.21cnjy.com )胞的方法，解题关键是能区分将目的基因导入不同种生物细胞的方法。显微注射技术是迄今为止转基因动物中采用最多，也是最有效地将目的基因导入动物细胞的方法。
【答案】 A
4．(2012·烟台高二检测)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：钙离子处理细胞，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】 本题综合考查了将目的基因导入 ( http: / / www.21cnjy.com )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，然后完成转化过程。
【答案】 A
5．利用苏云金芽孢杆菌的抗虫基因培育的抗虫棉是否成功，最好检测( )
A．是否有抗生素产生
B．是否有目的基因表达
C．是否有抗虫的性状出现
D．是否能分离到目的基因
【解析】 要检验导入了抗虫基因的棉花植株 ( http: / / www.21cnjy.com )是否抗虫，需要做抗虫的接种实验，以确定棉花是否有抗虫的性状出现，如果有抗虫的性状出现，则说明抗虫棉培育成功了。
【答案】 C
6. 科学家通过基因工程方法，将苏云金 ( http: / / www.21cnjy.com )芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。其过程大致如图所示。根据题意，回答下列问题。
(1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是 ( http: / / www.21cnjy.com )：________________、________________、________________、________________。
(2)Ti质粒是农杆菌中的一种 ( http: / / www.21cnjy.com )质粒，其上有T DNA，把目的基因插入Ti质粒的T DNA中是利用T DNA____________________________的特点。
(3)Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为________。
(4)将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，该题中涉及的是________________。
(5)目的基因能否在棉株体内稳定维 ( http: / / www.21cnjy.com )持和表达其遗传特性的关键是________________________________________________________________________，
这需要通过检测才能知道，检测 ( http: / / www.21cnjy.com )采用的方法是________________________________________________________________________
________________。
【解析】 本题以抗虫棉的培养为背景，考查了运 ( http: / / www.21cnjy.com )用基因工程技术生产转基因作物的步骤、方法。农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的常用方法，利用它能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，以及其Ti质粒上的T DNA能转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上的特点，可以把目的基因插入其Ti质粒的T DNA中，借助其作用使目的基因成功导入受体细胞。
【答案】 (1)目的基因的获取 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定
(2)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体DNA上
(3)转化
(4)农杆菌转化法
(5)目的基因是否插入了受体细胞的染色体DNA上
DNA分子杂交技术
一、选择题
1．(2013·宿州高二统考)下列获取目的基因的方法中需要模板链的是( )
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
A．①②③④ B．①②③
C．②③④ D．②③
【解析】 PCR利用的是DNA双链复制原理 ( http: / / www.21cnjy.com )，即将双链DNA之间的氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应的模板。反转录法则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，再合成双链的DNA。①、④则均不需要模板。
【答案】 D
2．植物学家在培育抗虫棉时，对目的基因作了适 ( http: / / www.21cnjy.com )当的修饰，使得目的基因在棉花植株的整个生长发育期都表达，以防止害虫侵害。这种对目的基因所作的修饰发生在( )
A．终止子 B．标记基因
C．结构基因 D．启动子
【解析】 考查知识点为基因的结构和功能及基因工程，生物细胞中的基因通常在生物生长发育的不同时期选择性表达，基因中调控基因表达的是启动子。
【答案】 D
3．下列有关PCR技术的说法不正确的是( )
A．PCR技术是在细胞内完成的
B．PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术
C．PCR技术的原理与DNA复制的原理相同
D．PCR技术的前提是有一段已知的目的基因的核苷酸序列
【解析】 PCR技术是在生物体 ( http: / / www.21cnjy.com )外进行DNA复制的核酸合成技术，其原理与DNA复制的原理相同，但前提是必须要有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根据已知核苷酸序列合成的引物。
【答案】 A
4．(2012·浙江高考)天然的玫瑰没有蓝色 ( http: / / www.21cnjy.com )花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰。下列操作正确的是( )
A．提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因B
B．利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因组中直接分离获取基因B
C．利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞
D．将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞
【解析】 在基因序列已知的 ( http: / / www.21cnjy.com )情况下，获取目的基因通常用逆转录法或利用化学方法直接人工合成，因此，A项正确、B项错误；将目的基因与质粒连接的酶是DNA连接酶，而非DNA聚合酶，C项错误；目的基因必须与载体结合后导入受体细胞才能够自我复制和表达，且导入植物细胞常用的载体是土壤农杆菌，而不是大肠杆菌，D项错误。
【答案】 A
5．(2012·青岛高二检 ( http: / / www.21cnjy.com )测)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】 脑啡肽多糖的化学本质类似于 ( http: / / www.21cnjy.com )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、高尔基体和核糖体，可以合成糖蛋白。
【答案】 B
6．基因表达载体的构建所需要的条件是( )
①同一种限制酶 ②具有某些标记基因的质粒 ③RNA聚合酶 ④目的基因 ⑤DNA连接酶 ⑥启动子 ⑦终止子
A．①②③④⑤⑥⑦ B．①②④⑤⑥⑦
C．②④⑥⑦ D．①②④⑤
【解析】 基因表达载体构建的目的是使目的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。所以，要用同一种限制酶切割载体和目的基因，并且用DNA连接酶连接。基因表达载体又包括目的基因、启动子、终止子以及标记基因。
【答案】 B
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mRNA
④检测目的基因是否翻译蛋白质
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
【解析】 目的基因的检测包括：检测 ( http: / / www.21cnjy.com )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探针与重组DNA杂交；检测目的基因是否转录出了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了蛋白质，方法是进行抗原—抗体杂交。
【答案】 C
8．下列关于基因表达载体导入微生物细胞的叙述中，不正确的是( )
A．常用原核生物作为受体细胞，是因为原核生物繁殖快，且多为单细胞，遗传物质相对较少
B．受体细胞所处的一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态称为感受态
C．感受态细胞吸收DNA分子需要适宜的温度和酸碱度
D．感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子的液体只要调节适宜的pH即可，没必要用缓冲液
【解析】 感受态细胞吸收外界DNA分子必须在缓冲液中，并且要在适宜的条件下。
【答案】 D
9．(2013·福州高二月考)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是( )
A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C．将重组DNA分子导入烟草体细胞
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
【解析】 构建重组DNA分子时，需 ( http: / / www.21cnjy.com )用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，再用DNA连接酶连接形成重组DNA分子，而烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以A项错误。重组DNA分子形成后要导入受体细胞，若导入的受体细胞是体细胞，经组织培养可获得转基因植物。目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，可用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。
【答案】 A
10．在判断抗虫基因是否成功转入棉花基因组的方法中，不属于分子检测的是( )
A．通过观察害虫吃棉叶是否死亡
B．检测目的基因片段与DNA探针能否形成杂交带
C．检测目的基因转录形成的mRNA与DNA探针能否形成杂交带
D．检测目的基因表达产物蛋白质能否与特定抗体形成杂交带
【解析】 目的基因片段或基因 ( http: / / www.21cnjy.com )转录成的mRNA与DNA探针形成杂交带的方法属于分子检测，另外目的基因的表达产物蛋白质与特定抗体形成杂交带的方法也是分子检测，只有观察害虫吃棉叶是否死亡的方法为个体水平的检测。
【答案】 A
二、非选择题
11．(2013·淮安十二校联考 ( http: / / www.21cnjy.com ))农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。如图为农杆菌转化法的示意图，试回答下列问题。
(1)一般情况下农杆菌不能感染的植物 ( http: / / www.21cnjy.com )是________，利用农杆菌自然条件下感染植物的特点，能实现__________________。具体原理是在农杆菌的Ti质粒上存在T DNA片段，它具有可转移到受体细胞并整合到受体细胞的________上的特点，因此只要将携带外源基因的DNA片段插入到________(部位)即可。
(2)根据T DNA这一转移特点，猜测该DNA片段上可能含有控制________________(酶)合成的基因。
(3)图中c过程中，能促进农杆菌移向植物细胞的物质是________类化合物。
(4)植物基因工程中将目的基因导入受 ( http: / / www.21cnjy.com )体细胞的方法除了农杆菌转化法之外，还可采取的方法是____________________。(至少写出两种)
【解析】 (1)一般农杆菌不能感染 ( http: / / www.21cnjy.com )的植物是单子叶植物，可感染双子叶植物和裸子植物，利用其感染性，可实现将目的基因导入植物细胞。这里需要特别明确的是真正可转移到受体细胞并整合到受体细胞的染色体上的是农杆菌质粒上的T DNA片段，因此目的基因必须插入到该部位才能导入成功。
(2)根据T DNA这一转移特点，可以推测出DNA片段上含有控制合成DNA连接酶、限制酶的基因才能实现与双子叶植物细胞染色体DNA的整合。
(3)植物细胞受伤后可产生酚类化合物，促进农杆菌向植物细胞转移。
(4)植物基因工程中将目的基因导入受体细胞的方法除了农杆菌转化法之外，还有基因枪法和花粉管通道法。
【答案】 (1)单子叶植物 将目的基因导入到植物细胞 染色体DNA T DNA片段(内部)
(2)DNA连接酶、限制酶
(3)酚
(4)基因枪法、花粉管通道法
12．(2012·山东师大附中高二检测)下面是一项“利用转基因番茄生产人胰岛素的方法”的专利摘要：
本发明利用转基因番茄作为生物反应器生 ( http: / / www.21cnjy.com )产人胰岛素。所用的人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码子来设计所含的密码子，通过人工合成若干DNA片段拼接而成，并且在胰岛素—COOH端加上KDEL内质网滞留序列，避免胰岛素在植物细胞中的降解。将该基因置于CaMV 35S启动子和果实专一性启动子2A12的驱动之下通过农杆菌介导的方法转入番茄中， 在番茄的果实中表达人胰岛素。
(1)本专利是采用________方法获得目的基因的。获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因的碱基序列不同，但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同，原因是________________________________________________________________________。
要想在体外获得大量该目的基因的片段，可以采用________技术。
(2)根据上述摘要，转基 ( http: / / www.21cnjy.com )因操作时所用的载体是__________________。构建的基因表达载体中不会含有____________(从下列选项中选择)。
①目的基因 ②CaMV 35S启动子
③果实专一性启动子2A12 ④引物
⑤标记基因 ⑥终止密码子
⑦终止子
(3)如果要检测在受体细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )中是否存在目的基因，可采用______________技术。该技术中使用的基因探针也可以用来检测________________________________________________________________________。
【解析】 本题考查基因工程的知识 ( http: / / www.21cnjy.com )。由题意可知，所用的人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码子来设计所含的密码子，通过人工合成若干DNA片段拼接而成，所以本专利是采用人工合成方法获得目的基因的。获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因的碱基序列不同，但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同，原因是密码子具有简并性，基因序列不同，但编码的蛋白质可以相同。基因表达载体组分比较多，主要包括以下几个：目的基因、CaMV 35S启动子、果实专一性启动子2A12、标记基因、终止子。如果要检测在受体细胞中是否存在目的基因，可采用DNA分子杂交技术。该技术中使用的基因探针也可以用来检测目的基因是否转录出mRNA。
【答案】 (1)人工合成 密码子具有简并性，基因序列不同，但编码的蛋白质可以相同 PCR
(2)农杆菌的Ti质粒 ④⑥
(3)DNA分子杂交 目的基因是否转录出mRNA
1．3基因工程的应用
(教师用书独具)
●课标要求
举例说出基因工程的应用。
●课标解读
1．举例说出基因工程在农业、医药与医学、环境保护等领域的应用。
2．简述基因治疗的原理和过程。
3．简述基因工程培育工程菌生产药品的过程。
●教学地位
本节内容难度较小，属于了解层次，学 ( http: / / www.21cnjy.com )生只需要能举出基因工程在各个领域应用的实例即可，高考考查中仍然是结合基因工程的具体应用考查前两节的内容，因此需要学生具有较强的收集和处理信息的能力。
●教法指导
1．本节内容虽然较为简单，但知识点零 ( http: / / www.21cnjy.com )散，需要进行归纳、总结，如转基因生物与目的基因的关系，需要将转基因生物与转入的目的基因进行对应，这就需要指导学生收集和处理信息。
2．对于一些学生比较感兴趣的内容， ( http: / / www.21cnjy.com )如“乳腺生物反应器”、“工程菌”、“基因治疗”等内容，教师可以创设问题情境，让学生讨论，加深用已有知识认识新事物的能力。
(教师用书独具)
●新课导入建议
生物反应器、基因治疗等都是学生比较感兴趣的内容，可利用这一点导入新课。
●教学流程设计
学生课前预习：阅读教材P17－25，填 ( http: / / www.21cnjy.com )写【课前自主导学】，完成“思考交流”。 步骤2：结合学生的预习，通过【课堂互动探究】探究1，使学生掌握乳腺生物反应器的操作过程及优点，并区分乳腺生物反应器与膀胱生物反应器。通过例1检测、强化。
步骤5：引导学生通过合作，整 ( http: / / www.21cnjy.com )理本节重点、难点内容，利用【本课知识小结】进行总结，建立知识网络。理解并记忆【结论语句】。 步骤4：利用【课堂互动探究】探究2，掌握基因检测的原理、应用范围，及基因治疗的原理、途径。通过例2强化、检测。 步骤3：联系必修内容中有关遗传病的知识，指出基因工程药物的不足，过渡至基因检测及基因治疗的教学。
课 标 解 读 重 点 难 点
1.举例说出基因工程在农业、医药与医学、环境保护等领域的应用。
2.简述基因治疗的原理和过程。
3.简述基因工程培育工程菌生产药品的过程。 1.基因工程在农业和医学等方面的应用。(重点)
2.基因工程药物的生产。(难点)
3.基因治疗和基因检测。(难点)
植物基因工程硕果累累
植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力、改良农作物的品质、利用植物生产药物等方面。
1．抗虫和抗病转基因植物
抗虫转基因植物 抗病转基因植物
基因种类 Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等 ①抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因
②抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因
成果 棉、玉米、马铃薯、番茄等 抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等
意义 减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染等
2.抗逆转基因植物
(1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使农作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。
(2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。
3．利用转基因改良植物的品质
(1)优良基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和与植物花青素代谢有关的基因。
(2)成果：富含赖氨酸的转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
1．抗虫的基因能抗病吗？为什么？
【提示】 不能。因为每一种基因都有其特定的结构和功能。
动物基因工程及基因工程药物
1.动物基因工程应用的几个方面
项目
应用 基因来源或处理 成果
提高动物的
生长速度 外源生长激素基因 转基因绵羊、转基因鲤鱼
改善畜产
品的品质 肠乳糖酶基因 转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少
转基因动物
生产药物 药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子 乳腺生物反应器
转基因动物
作器官移植
的供体 抑制或除去抗原决定基因 结合克隆技术培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官
2.基因工程药物
(1)方式：利用基因工程培育“工程菌”来生产药品。
(2)成果：利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
基因治疗
1.概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
2．类型：体外基因治疗和体内基因治疗。
3．成果：将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞，治疗复合型免疫缺陷症。
2．通过基因治疗的患者体内是否还存在与该病有关的缺陷基因？
【提示】 有。因为基因治疗导入的是正常外源基因，而没有剔除缺陷基因。
1．基因工程育种与传统育种相比并无优势。(×)
【提示】 基因工程育种可以克服远缘杂交不亲和障碍，且育种的目的性更强。
2．通过植物基因工程可以减少农药的使用量。(√)
3．利用乳腺生物反应器生产的蛋白质与天然的蛋白质不同。(×)
【提示】 密码子具有通用性，利用乳腺生物反应器生产的蛋白质是由天然蛋白质的基因指导合成的，所以与天然蛋白质相同。
4．所有遗传病都可以通过基因治疗彻底治好。(×)
【提示】 染色体病不可进行基因治疗，如21三体综合征。
乳腺生物反应器的操作过程、
用途及优点
【问题导思】
①乳腺生物反应器的操作过程怎样？有哪些优点？
②乳腺生物反应器与膀胱反应器主要有哪些不同？
1．操作过程
2．主要用途
(1)生产多肽类药物；(2)生产基因工程疫苗；(3)生产抗体；(4)生产酶制剂；(5)生产营养品。
3．优点
产量高、质量好、成本低、易提取。
4．比较：乳腺生物反应器和膀胱反应器
乳腺反应器 膀胱反应器
受体细胞 受精卵 受精卵
目的基
因所在
的细胞 全部体细胞 全部体细胞
目的基
因表达
的细胞 乳腺细胞 膀胱上皮细胞
优点 产量高，质量好，
成本低，易提取 ①产量高，质量好，成本低，易提取
②不受性别和生长期限制
从乳腺生物反应器中提取蛋 ( http: / / www.21cnjy.com )白质，受体细胞所在个体必须是雌性的，若从尿液中提取目的基因的产物则不受此限制，且膀胱上皮细胞应具有合成并分泌目的基因产物的能力，使之直接进入尿液，因为肾小球的过滤能力是不允许蛋白质通过的。
继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答下列问题。
(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是________________。
(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转 ( http: / / www.21cnjy.com )入________中，原因是________________________________________________________________________。
(3)通常采用____________技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的________细胞中特异表达。
【审题导析】 正确解答该题的关键 ( http: / / www.21cnjy.com )是熟练掌握将目的基因导入动物细胞的方法、选择的动物细胞的类型及原因、目的基因检测及特异性表达的细胞类型等相关内容。
【精讲精析】 在基因工程中，若受 ( http: / / www.21cnjy.com )体细胞是动物细胞，常采用显微注射的方法导入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮细胞合成人的生长激素，在进行基因转移时，当做受体细胞的通常是受精卵，其原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中得到表达。检测目的基因是否插入到受体细胞的基因组，通常采用的是DNA分子杂交技术。
【答案】 (1)显微注射法
(2)受精卵(或早期胚胎) 受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中表达
(3)DNA分子杂交
(4)膀胱上皮
基因检测和基因治疗
【问题导思】
①基因检测的原理是什么？什么样的疾病可以进行基因检测？
②基因治疗的原理是什么？有哪些途径？
1．基因检测与基因治疗的比较
目的基因的作用 备注
基因检测 制作相应探针，利用DNA分子杂交原理，快速、准确检测人类某种疾病 临床应用阶段
基因治疗 把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，可分为体外基因治疗和体内基因治疗两种方法 仅处于初期的临床试验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的开展
2.基因治疗的原理、过程及途径
(1)原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
(2)过程
(3)途径
途径比较 体外基因治疗 体内基因治疗
不同点
方法 从患者体内获得某种细胞→体外完成基因转移→筛选、细胞扩增→输入体内 直接向患者体内组织细胞中转移基因
特点 操作复杂，但效果可靠 方法较简单，但效果难以控制
相同点 都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床试验阶段
1．只要所患疾病与DNA有关(包括自身DNA的改变和外来病原体的DNA)就可以进行基因检测，并非只有遗传病才能进行基因检测。
2．基因治疗应针对那些由于某种原因使自身基因不能表达而引起的遗传病，并不能治疗全部遗传病。
基因治疗是指( )
A．把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
B．对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
C．运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞产生基因突变恢复正常
D．运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
【审题导思】 解决本题的关键在于理解基因治疗常用的做法是正常基因替代缺陷基因。
【精讲精析】 目前实施的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因治疗有体外基因治疗和体内基因治疗，其基本方法都是把相应的正常基因导入有基因缺陷的相关细胞中，从而使病人恢复正常。
【答案】 A
本 课 知 识 小 结
网 络 构 建
结 论 语 句
1．基因工程育种克服了远缘杂交不亲和障碍，并可以定向改良生物的遗传特性。
2．动物基因工程的应用主要有：提高动物的生长速度，改善畜产品的品质，转基因动物生产药物，转基因动物作器官移植的供体。
3．乳腺生物反应器是指将所需目的基因导入到动物的受精卵，使转基因动物分泌的乳汁中含有所需要的药物蛋白。
4．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一般称为“工程菌”。
5．基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。
1．抗虫棉的体细胞内含有的基因是( )
A．Bt毒蛋白基因
B．Bt毒蛋白基因和叶绿体基因
C．Bt毒蛋白基因和棉花的部分基因
D．Bt毒蛋白基因和棉花的全部基因
【解析】 抗虫棉是将抗虫基因(Bt毒蛋白基因)导入棉花的细胞中得到的转基因植物。因此抗虫棉的细胞中既含Bt毒蛋白基因又含自身原有的基因。
【答案】 D
2．(2013·铜川高二月考)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】 抗病毒转基因植物只抵抗某些病毒，不是抵抗所有病毒，也不可以抗虫。基因在传递的过程中，可能会发生变异。
【答案】 B
3．21世纪被认为是生物学的世 ( http: / / www.21cnjy.com )纪，目前基因芯片可以在很短的时间内观察到病变细胞，并分析出是因哪个基因变异而引起的疾病。以下与基因芯片有关的叙述中，不正确的是( )
A．利用基因芯片可以进行基因鉴定
B．利用基因芯片可以改造变异基因
C．利用基因芯片可以检测变异基因
D．基因芯片技术能识别碱基序列
【解析】 基因芯片只是利用DNA分子杂交原理，进行遗传信息的鉴定 ，不能用于改造变异基因。
【答案】 B
4．(2013·郑州高二期中)“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的新细胞株系
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．从自然界中选取的能迅速增殖的菌类
【解析】 “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。
【答案】 C
5．(2012·太原高二月考) ( http: / / www.21cnjy.com )腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是取出患者的淋巴细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些淋巴细胞注射入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述中，不正确的是( )
A．正常ADA基因替换了患者的缺陷基因
B．正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能
C．淋巴细胞需在体外扩增后再注射入患者体内
D．腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病
【解析】 基因治疗是将正常的基因导 ( http: / / www.21cnjy.com )入到有基因缺陷的细胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能；为获得大量含ADA正常基因的白细胞，需在体外扩增后再注入患者体内；腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是先天性免疫缺陷病。
【答案】 A
6．番茄营养丰富，是人们喜爱的一类果蔬。 ( http: / / www.21cnjy.com )但普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐储藏。为满足人们的生产生活需要，科学家们通过基因工程技术，培育出了抗软化、保鲜时间长的番茄新品种。操作流程如图，请回答下列问题。
抗软化番茄的培育过程示意图
(1)过程①需要的工具酶有___ ( http: / / www.21cnjy.com )_____________________________________________________________________。
(2)构建基因表达载体时，除了要在重组 ( http: / / www.21cnjy.com )DNA中插入外源基因外，还需要有________________________________________________________________________。
(3)提取目的基因采用的限制性核酸内切酶 ( http: / / www.21cnjy.com )的识别序列和切点是—↓GATC—。在目的基因的两侧各有1个酶的切点，请画出目的基因两侧被限制酶切割后形成的黏性末端的过程示意图。
(4)在番茄新品种的培育过程 ( http: / / www.21cnjy.com )中，将目的基因导入受体细胞的方法叫做________________。目的基因能在植物体内稳定遗传的关键是________________________________。
(5)从图中可见，mRNA1和mRNA2的结合直接导致了______________无法合成，最终使番茄获得了抗软化的性状。
【解析】 题目图解表示了 ( http: / / www.21cnjy.com )利用基因工程培育抗软化番茄的过程。过程①表示构建基因表达载体的过程，该过程需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶。基因表达载体含有目的基因、启动子、终止子和标记基因。根据限制酶的识别序列和切割位点可画出目的基因两侧被切割后形成的黏性末端。图中表示通过土壤农杆菌将重组DNA导入普通番茄细胞。目的基因插入到番茄染色体的DNA中是目的基因在植物体内稳定遗传的关键。从图看出多聚半乳糖醛酸酶基因转录的mRNA1与抗多聚半乳糖醛酸酶基因转录的mRNA2结合，因此多聚半乳糖醛酸酶无法合成。
【答案】 (1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶
(2)启动子、终止子、标记基因
(3)
(4)农杆菌转化法 目的基因要插入番茄染色体的DNA中
(5)多聚半乳糖醛酸酶
一、选择题
1．运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青 ( http: / / www.21cnjy.com )虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种。这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用，保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是( )
A．Bt基因的化学成分是蛋白质
B．Bt基因中有菜青虫的遗传物质
C．转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于Bt基因在其体内得以表达的结果
D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物
【解析】 Bt基因也被称为Bt毒蛋白基 ( http: / / www.21cnjy.com )因，在该基因指导下表达出的蛋白质对害虫有毒害作用，能够杀死害虫，但对哺乳动物无害。该基因来自苏云金芽孢杆菌。把该基因通过基因工程手段导入植物体内可培育成抗虫植物，减少农药的使用量，既增加了农作物产量，也保护了环境。
【答案】 C
2．(2013·烟台高二期中)抗病毒转基因植物所采用的基因，使用最多的是( )
①病毒外壳蛋白基因 ②几丁质酶基因
③抗毒素合成基因 ④病毒的复制酶基因
A．①②③ B．③④
C．②③④ D．①④
【解析】 抗病毒转基因植物所采用的基因，使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。②③属于抗真菌基因。
【答案】 D
3.
转基因食品已大量进入我们的日常生活，如 ( http: / / www.21cnjy.com )转基因西红柿、转基因草莓等，涉及的问题甚至关系到国家之间的贸易竞争，如图为“霸占中国市场的转基因大豆油”的部分图示。下列关于转基因大豆的叙述不正确的是( )
A．培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因
B．目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵，也可以是体细胞
C．转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量，生产成本更低
D．固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一
【解析】 大豆易与固氮菌共生起到生物固氮的作用，不需要转入固氮基因。
【答案】 D
4．上海医学遗传研究所成功培育出 ( http: / / www.21cnjy.com )第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，使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】 转基因生物是指利 ( http: / / www.21cnjy.com )用基因工程技术导入外源基因培育出能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。题中的转基因牛中携带有外源的白蛋白基因。
【答案】 B
5．(2012·无锡高二月考)科学 ( http: / / www.21cnjy.com )家将含有人的α 抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育的羊能分泌含α 抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及( )
A．DNA按照碱基互补配对原则自我复制
B．DNA以其一条链为模板合成RNA
C．RNA以自身为模板自我复制
D．按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
【解析】 本题考查转基因的有 ( http: / / www.21cnjy.com )关知识。把α 抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育成的羊能分泌含α 抗胰蛋白酶的奶，这说明该基因已经在羊的乳腺细胞中得以表达，该过程涉及DNA分子的复制、转录和翻译。C选项是RNA的自我复制，某些RNA病毒才会出现，所以该过程并不涉及。
【答案】 C
6．1976年，美国的H·Boyer教 ( http: / / www.21cnjy.com )授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转入大肠杆菌体内，并获得表达，这是人类第一次获得的转基因生物。上述的“表达”是指该基因在大肠杆菌体内( )
A．能进行DNA的复制
B．能进行转录
C．能合成人的生长激素
D．能控制合成人的生长抑制素释放因子
【解析】 基因的表达包括转录和翻译两个过程，最终控制合成出相应的蛋白质。
【答案】 D
7．(2013·保定高二期中)下列不属于利用基因工程技术制取的药物是( )
A．从大肠杆菌体内制取白细胞介素
B．在酵母菌体内获得干扰素
C．利用青霉菌获取青霉素
D．在大肠杆菌内获得胰岛素
【解析】 青霉菌自身即能合成青霉素，现在生产的青霉素是利用诱变育种的方法获得高产菌株，然后再通过发酵大规模生产的。
【答案】 C
8．下列做法中不正确的是( )
A．可用DNA探针检测镰刀型细胞贫血症
B．可用DNA探针检测病毒性肝炎
C．可用导入外源基因的方法治疗半乳糖血症
D．可用基因替代的方法治疗21三体综合征
【解析】 镰刀型细胞贫血症是由于基因突变引 ( http: / / www.21cnjy.com )起的疾病，用β珠蛋白的DNA探针可以检测到；用DNA探针也可以很方便地检测出肝炎患者的病毒；半乳糖血症是由于体内缺少半乳糖苷转移酶，将带有半乳糖苷转移酶的基因导入半乳糖血症患者的体内，可以治疗这种疾病；21三体综合征是由于患者多了一条21号染色体，不能用基因替代的方法治疗。
【答案】 D
9．下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( )
A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C．一种基因探针能检测个体中的各种病毒
D．原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良
【解析】 基因治疗是把正 ( http: / / www.21cnjy.com )常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，A错误；基因探针具有特定的核苷酸序列，一种基因探针只能检测出特定的病毒，C错误；转基因抗虫棉是利用原核基因改良真核生物遗传特性的典型实例，D错误。
【答案】 B
10．(2012·杭州月考)基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述中不正确的是( )
A．基因治疗可使一些人类遗传病得到根治
B．基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法
C．以正常基因替代致病基因属于基因治疗的一种方法
D．基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞
【解析】 基因治疗是向有基因缺陷的细胞导入健康的基因，而不是利用基因工程产品治疗人类疾病。
【答案】 B
二、非选择题
11．天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类， ( http: / / www.21cnjy.com )用做发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题：
(1)将淀粉酶基因切割下来所用 ( http: / / www.21cnjy.com )的工具是________，用________将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，下一步将该DNA分子________，以完成工程菌的构建。
(2)若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母 ( http: / / www.21cnjy.com )菌，可采用的检测方法是________；若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶，可采用________检测。将该工程菌接种在含淀粉的固体平板培养基上，培养一定时间后，加入碘液，工程菌周围出现透明圈，请解释该现象发生的原因。
(3)如何进一步鉴定不同的转基因工程菌菌株利用淀粉能力的大小？
(4)微生物在基因工程领域中有哪些重要作用？
【解析】 (1)基因工程中的工具 ( http: / / www.21cnjy.com )酶是限制酶和连接酶。两者作用相反，限制酶能把目的基因和载体切割出相同的黏性末端，而连接酶能把被切割的目的基因和载体通过形成磷酸二酯键连接起来，形成新的DNA分子。重组的DNA分子必须经过一定的方法导入受体细胞，最终得到含有目的基因的工程菌。
(2)要鉴定工程菌中是否含 ( http: / / www.21cnjy.com )有目的基因，可以利用DNA探针通过DNA分子杂交原理检测目的基因是否存在。如果要检测目的基因是否表达，可利用抗原—抗体杂交原理，检测特定蛋白质是否存在。
(3)将不同的工程菌分别接种在含有等 ( http: / / www.21cnjy.com )量的淀粉的固体培养基上，一定时间后加入碘液，不显蓝色的透明圈就是淀粉被分解的地方，透明圈越大，说明工程茵分解淀粉的能力越强。
(4)微生物体积微小、代谢速 ( http: / / www.21cnjy.com )率快，常作为受体细胞来接受目的基因，经过代谢来生产大量相应的产物；微生物种类繁多，很多具有侵染性，可作为导入受体细胞的媒介；微生物中含有多种限制酶，为基因工程的操作提供限制酶。
【答案】 (1)限制酶(限制性核酸内切酶) DNA连接酶 导入受体细胞
(2)DNA分子杂交技术 抗原—抗体杂交 出现透明圈是因为淀粉被淀粉酶分解了，说明淀粉酶基因已经翻译成淀粉酶。
(3)可将不同的工程茵分别接种到含有等量的 ( http: / / www.21cnjy.com )淀粉的固体培养基上，一段时间后加入碘液，不显蓝色的透明圈就是淀粉被分解的地方，透明圈越大，说明工程菌分解淀粉的能力越强，从而可确定转基因工程菌菌株利用淀粉能力的大小。
(4)作为受体细胞，获取限制酶等。
12．(2013·黄冈高二月考)某研究小组进行了甲型H1N1流感病毒的疫苗研制工作，如图为他们前期研究工作的简要操作流程图：
(1)实验步骤①所代表的反应 ( http: / / www.21cnjy.com )过程是________；在步骤②之间扩增H基因常采用的方法是________________________________________________________________________
________。
(2)步骤②构建重组表达载体A ( http: / / www.21cnjy.com )和重组表达载体B必须使用的酶是________________________________________________________________________。
(3)构建重组表达载体时，一般需要将 ( http: / / www.21cnjy.com )H基因与载体结合，常用作基因工程载体的是________；在检测受体细胞中是否已经导入目的基因时，常常要借助载体上________的表达。
(4)某志愿者接种甲
(教师用书独具)
●课标要求
简述基因工程的诞生，简述基因工程的原理及技术。
●课标解读
1．结合酶的专一性特点，理解限制酶识别不同的DNA序列。
2．结合图示，掌握DNA连接酶的种类及作用的特点。
3．对比DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
4．理解基因工程载体需要具备的条件。
●教学地位
本节内容系统的介绍了基因工程技术中采用的 ( http: / / www.21cnjy.com )三种基本工具——限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。本节内容是课标要求“简述基因工程的原理及技术”的主要内容，也是学习基因工程的基本操作程序的基础。本节内容是高考中的常考内容，几乎涉及基因工程的高考题中，对本节内容均有考查。
●教法指导
1．基因工程属于科技含量较高的生物技术，学 ( http: / / www.21cnjy.com )生对此了解较少，如果采用直白、平淡的“介绍”式授课，不利于调动学生学习的积极性。可通过创设情景，提出问题，“诱导”学生积极参与教学活动。如对于基因工程需要的这三种基本工具的引入，教师可设问：外源基因能不能自动进入受体细胞？如果能进入，成功率如何？——从而引出基因工程需要载体；载体是如何运载目的基因的，目的基因如何与载体结合？——通过这些问题可相继引出其他的两种基本工具限制酶和DNA连接酶。
2．本节内容较为抽象，如果只是阅读文字叙述 ( http: / / www.21cnjy.com )或者教师的“介绍”，学生很难理解。如限制酶的作用特点，学生对限制酶的切割位点、黏性末端、平末端等内容往往难以理解，因此在授课时要注意图文结合，通过示意图、DNA分子的平面结构图等帮助学生在图中去理解相关内容，并要求学生根据理解画出相关的示意图。本部分内容在高考考查时往往结合示意图进行考查，因此要特别注意锻炼学生读图、识图的能力。
(教师用书独具)
●新课导入建议
1．本专题导言中“能生产医 ( http: / / www.21cnjy.com )用蛋白的烟草”可作为导入新课的背景材料，引导学生展开想象，体会基因工程技术的“魔力”，激发学生对基因工程技术的兴趣。
2．结合基因表达的内容，回忆基因与蛋白质之间的关系，引导学生了解基因工程的大体操作思路，作为学习基因工程的概念及基因工程的基本工具的铺垫。
●教学流程设计
学生课前预习：阅读教材P1－7，填写【 ( http: / / www.21cnjy.com )课前自主导学】，完成“思考交流1、2”。 步骤2：根据创设的情景，引出基因工程的概念，并通过【课堂互动探究】探究1分析、理解基因工程的概念。通过例1巩固、提高。
步骤6：引导学生通过合作，整理 ( http: / / www.21cnjy.com )本节重点、难点内容，利用【本课知识小结】进行总结，建立知识网络。理解并记忆【结论语句】。 步骤5：回扣基础知识，将检查、批阅【课前自主导学】时学生出错较多的部分进行强化，重点对【正误判断】部分进行辨析。 步骤4：结合教材图示，通过【课堂互动探究】探究2帮助学生认识限制酶、DNA连接酶的作用特点及载体的功能、应具备的条件等。利用例2验收、巩固。
课 标 解 读 重 点 难 点
1.结合酶的专一性特点，理解限制酶识别不同的DNA序列。
2.结合图示，掌握DNA连接酶的种类及作用的特点。
3.对比DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
4.理解基因工程载体需要具备的条件。 1.限制性核酸内切酶的种类及作用。(重点)
2.DNA连接酶的作用。(重点)
3.基因工程运载体的种类及应具备的条件。(难点)
基因工程的概念
1.操作意图：按照人们的愿望，进行严格的设计。
2．操作场所：在生物体外进行。
3．操作技术：利用了体外DNA重组和转基因等技术。
4．操作结果：赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
5．操作水平：是在DNA分子水平上进行设计和施工的。
DNA重组技术的基本工具
1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
(1)主要来源：原核生物。
(2)作用：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列并且能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。
(3)结果：形成DNA片段末端。限制酶切割DNA分子产生的DNA片段末端有两种形式，即黏性末端和平末端。
2．DNA连接酶——“分子缝合针”
(1)作用：将切下的双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，拼接成新的DNA分子。
(2)种类：
①E·coli DNA连接酶：从大肠杆菌中分离得到，只连接双链DNA片段互补的黏性末端。
②T4DNA连接酶：从T4噬菌体中分离出来，对于两种末端都能连接，但对平末端的连接效率比较低。
1．DNA连接酶连接的是哪种化学键？
【提示】 DNA连接酶连接形成的是磷酸二酯键。
3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
(1)载体的条件
①能够在细胞中自我复制。
②有一个至多个限制酶切割位点，便于外源基因的插入。
③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
(2)载体的种类
①质粒是一种裸露的、结构简单、独立 ( http: / / www.21cnjy.com )于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。含有一个至多个限制酶切割位点，供外源基因插入其中，并带有特殊的标记基因，是基因工程最常用的载体。
②λ噬菌体的衍生物。
③动植物病毒。
2．如果受体细胞分别是动物细胞和细菌，所用的载体相同吗？
【提示】 不相同。动物细胞是真核细胞，一般用动物病毒做载体；细菌是原核生物，一般用质粒做载体。
1．限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列。(√)
2．天然的质粒可直接用作基因工程的载体。(×)
【提示】 天然的质粒DNA分子并不完全具备载体的条件，需经人工改造后才能用于基因工程操作。
3．限制性核酸内切酶与DNA连接酶作用位点相同，作用结果相反。(√)
4．限制酶、DNA连接酶和载体是基因工程中常用的工具酶。(×)
【提示】 载体不是酶。
5．基因工程中的载体与细胞膜上的载体本质相同。(×)
【提示】 基因工程中的载体是DNA分子，是运输目的基因的工具；细胞膜上的载体是蛋白质，运输无机盐离子或小分子有机物等。
6．不同限制酶的识别序列不同，这属于酶的专一性特点。(√)
基因工程概念的理解
【问题导思】
①如何理解基因工程的概念？
②为什么不同生物的DNA分子能够重组？
1．对概念的分析
应用技术 DNA重组、转基因等技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切→拼接→导入→表达
结果 人类需要的基因产物
2.从结构上分析，不同生物的DNA能够重组的原因
(1)基本单位相同：不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸构成的。
(2)空间结构相同：不同生物的DNA分子都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。
(3)碱基配对方式相同：不同生物的DNA分子中两条链之间的碱基配对方式均是A与T配对，G与C配对。
基因工程依据的原理是基因重组，这里的基因重组是指将来源不同的DNA分子进行“拼接”，与有性生殖过程中的基因重组不同。
(2012·济宁高二检测)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
【审题导析】 本题的关键是“符合基因工程的概念”，需将选项中描述的内容与基因工程的概念比较，选出符合题意的选项。
【精讲精析】 基因工程是通过体外DNA重组和 ( http: / / www.21cnjy.com )转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，是在DNA分子水平上的设计和施工，所以B项正确。A项描述的过程不涉及“转基因”技术，属于细胞工程；C项属于诱变育种；D项是自然条件下的基因重组，没有人为参与。
【答案】 B
基因工程的工具
【问题导思】
①基因工程中各种工具的具体作用有哪些？
②各种工具有什么作用特点？
1．限制性核酸内切酶
(1)功能：识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列，并切割特定序列中的特定位点。
如EcoRⅠ限制酶识别的特定序列为GAATTC，切割的特定位点是GA之间的磷酸二酯键。
(2)识别序列的特点：
呈现碱基互补对称，无论是奇 ( http: / / www.21cnjy.com )数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中心轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。如：|以中心线为轴，两侧碱基互补对称；以为轴，两侧碱基互补对称。
(3)作用结果：DNA分 ( http: / / www.21cnjy.com )子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——黏性末端和平末端。当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端；而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端(如下图)。
2．DNA连接酶
(1)两类DNA连接酶的比较
种类 E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
来源 大肠杆菌 T4噬菌体
功能
特性 只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来 缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低
相同点 都能缝合磷酸二酯键(如图)
(2)DNA连接酶与限制性核酸内切酶的比较
①区别
作用 应用
限制性核
酸内切酶 使特定部位的磷酸二酯键断裂 用于提取目的基因和切割载体
DNA
连接酶 在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键 用于目的基因和载体的连接
②联系
(3)DNA连接酶与DNA聚合酶比较
DNA连接酶 DNA聚合酶
相同点 催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
不同点
模板 不需要模板 需要DNA的
一条链为模板
作用
对象 游离的DNA片段 单个的脱氧核苷酸
作用
结果 形成完整的DNA分子 形成DNA的一条链
用途 基因工程 DNA复制
3.载体
(1)功能：
①作为运载工具将目的基因转运到宿主细胞内。
②利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
(2)质粒作为运载体应具备的条件：
①能在受体细胞内稳定保存并大量复制。
②有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。
③具有某些标记基因，以便进行筛选。
④载体应对受体细胞无毒害作用，否则受体细胞将受到损伤甚至死亡。
几种酶的作用部位图解
1．作用于a(磷酸二酯键)的酶有：限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶。
2．作用于b(氢键)的酶只有解旋酶。
下图表示两种限制性核酸内切酶识别DNA分子的特定序列，并在特定位点对DNA进行切割的示意图，请回答以下问题：
(1)图中甲和乙代表________________________________________________________________________。
(2)图中甲和乙经过相应操作均形成两个 ( http: / / www.21cnjy.com )片段，切口的类型分别为________、________。甲中限制酶的切点是________之间，乙中限制酶的切点是________之间。
(3)由图解可以看出，限制酶的作用 ( http: / / www.21cnjy.com )特点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果甲中G碱基发生基因突变，可能发生的情况是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)基因工程中除了限制酶，还 ( http: / / www.21cnjy.com )需使用的工具酶及作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【审题导析】 (1)限制酶EcoRⅠ和HpaⅠ特异性识别的碱基序列分别是GAATTC和GTTAAC。
(2)两酶切割DNA后，切口的类型分别为黏性末端和平末端。
(3)载体是基因工程的工具，但不是工具酶。
【精讲精析】 从图解可以看出，甲和乙代表的 ( http: / / www.21cnjy.com )是不同的DNA片段，在相应的限制酶(EcoRⅠ、HpaⅠ)的作用下，在特定的位点被剪切成两部分。前者是在识别序列的中心轴线两侧分别切开，形成的末端是黏性末端；后者是在识别序列的中心轴线处切开，形成的末端是平末端。
【答案】 (1)有特殊脱氧核 ( http: / / www.21cnjy.com )苷酸序列的DNA片段 (2)黏性末端 平末端 G、A A、T (3)能识别双链DNA分子的特定脱氧核苷酸序列，并从特定的位点将DNA分子切开 (4)限制酶不能识别切割位点
(5)DNA连接酶，作用是将切下来的片段拼接成新的DNA分子
本 课 知 识 小 结
网 络 构 建,基因工程的基本工具)
结 论 语 句
1．由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。基因工程的基本原理是基因重组，处理对象是DNA或基因。
2．基因工程的基本工具：“分子手术刀”——限制性核酸内切酶；“分子缝合针”——DNA连接酶；“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体。
3．限制性核酸内切酶是能够特异性识别和切割DNA分子的酶，又叫限制酶。限制性核酸内切酶切割DNA分子可产生黏性末端和平末端。
4．DNA连接酶将双链DNA片断“缝合 ( http: / / www.21cnjy.com )”起来，恢复被限制酶切开的两个磷酸二酯键。E·coli DNA连接酶能连接黏性末端，T4DNA连接酶既可“缝合”黏性末端，又可“缝合”平末端。
5．载体的作用是与含有外源基因(即目的基因)的DNA片段结合，将外源基因导入受体细胞中。Ｋ
1．(2012·东营高二期中)科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是( )
A．定向提取生物体的DNA分子
B．定向地对DNA分子进行人工“剪切”
C．在生物体外对DNA分子进行改造
D．定向地改造生物的遗传性状
【解析】 基因工程的定义就是在生物体外 ( http: / / www.21cnjy.com )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，产生出人类所需的基因产物，也就定向地改造了生物的遗传性状。
【答案】 D
2．在基因工程中，科学家所用的“剪刀”“针线”和“载体”分别是指( )
A．大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶
B．噬菌体、质粒、DNA连接酶
C．限制酶、RNA连接酶、质粒
D．限制酶、DNA连接酶、质粒
【解析】 基因工程是在分子水平上的操作， ( http: / / www.21cnjy.com )对DNA分子进行操作的工具，主要有“剪刀”——限制酶、“针线”——DNA连接酶、“载体”——质粒、动植物病毒等。
【答案】 D
3．下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是( )
A．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
B．限制性核酸内切酶的活性受温度的影响
C．限制性核酸内切酶能识别和切割RNA
D．限制性核酸内切酶可从原核生物中提取
【解析】 酶的活性受到温度和pH的影响；限制 ( http: / / www.21cnjy.com )性核酸内切酶的特点是一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，并在特定的位点切割DNA分子。限制性核酸内切酶主要是从原核生物体内分离出来的。
【答案】 C
4．(2013·上海高二月考)下列哪项不是基因工程中经常使用的运载目的基因的载体( )
A．细菌质粒 B．λ噬菌体
C．细菌核区中的DNA D．动植物病毒
【解析】 细菌核区中的DNA是大型环状DNA，属拟核，不宜做载体；常用载体为细菌质粒、λ噬菌体以及动植物病毒等。
【答案】 C
5．一DNA分子碱基对序列片段为：，有一种酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间将DNA分子切开。回答下列问题。
(1)该酶破坏的是哪种化学键？________________。该酶的名称叫________。
(2)DNA分子经该种酶切割产生的D ( http: / / www.21cnjy.com )NA分子片段末端通常有两种形式，上述DNA分子经切割后形成的末端是哪一种？________________。
(3)若想把切口重新连接起来，则需要用 ( http: / / www.21cnjy.com )________酶，根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类，该题中应该用哪一类？________________________________________________________________________。
【解析】 (1)限制酶破坏DNA分子中的磷酸二酯键。
(2)DNA分子被限制酶切割后可形成黏性末端或平末端，此片段切割后形成黏性末端。
(3)DNA连接酶可以修复被限制酶切开的磷酸二酯键，能连接黏性末端的有E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。
【答案】 (1)磷酸二酯键 限制酶 (2)黏性末端 (3)DNA连接 E·coli DNA连接酶或T4 DNA连接酶
一、选择题
1．(2013·聊城高二检测)美国科学家 ( http: / / www.21cnjy.com )培育出世界上首只转基因夜光猫，这是美国新奥尔良德班濒危物种研究中心的一项基因试验。夜光猫的培育施工是在DNA分子水平上进行的。下列有关说法中正确的是( )
A．基因工程中的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体
B．DNA连接酶可将任意的DNA片断通过形成磷酸二酯键而连接起来
C．质粒上必须有标记基因才可作为载体
D．质粒是原核生物细胞质中的环状DNA分子
【解析】 限制酶和DNA连接酶才是 ( http: / / www.21cnjy.com )基因工程的工具酶，载体不是酶；DNA连接酶只能催化具有互补黏性末端或平末端的DNA片断之间形成磷酸二酯键；酵母菌属于真核细胞，其中也有质粒。
【答案】 C
2．限制酶切割DNA时( )
A．专一识别特定的核苷酸序列
B．切断的是碱基对之间的氢键
C．任意切割，没有特定的核苷酸序列
D．识别多种核苷酸序列，但切口只有一个
【解析】 限制酶的功能是识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使特定位点的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。
【答案】 A
3．(2013·西安高二期中)利用EcoRⅠ限制酶处理下列DNA片段，被切开的部位是( )
A．① B．② C．③ D．④
【解析】 EcoRⅠ限制酶识别GAATTC序列，并使GA之间的磷酸二酯键断裂。
【答案】 A
4．下列关于限制酶的说法，错误的是( )
A．限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的
B．不同的限制酶识别不同的核苷酸序列
C．限制酶能识别特定的核苷酸序列，体现了酶的专一性
D．限制酶的作用只是用来提取目的基因
【解析】 限制酶主要存在于原核细胞中 ( http: / / www.21cnjy.com )，在基因工程中可用于提取目的基因和构建基因表达载体。在原核细胞中，限制酶还能切割进入细胞的外源DNA，保证自身遗传特性不受影响，故D项错误。
【答案】 D
5．下列黏性末端属于同一限制酶切割而成的是( )
TAG—C—T—T—A—AC—G—①
CCT—T—C—C—AA—②
—A—A—T—TC—G—③
—A—G—C—TC—G—A④
A．①② B．①③ C．①④ D．②③
【解析】 同一种限制酶切割后得到的黏性末端之间碱基能够互补配对。
【答案】 B
6．(2012·东营月考)下列有关DNA连接酶的叙述正确的是( )
①催化具有相同黏性末端的DNA片段之间连接
②催化具有不同黏性末端的DNA片段之间连接
③催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成
④催化脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键的形成
A．①② B．③④ C．①④ D．②③
【解析】 DNA连接酶连接的两个黏性末端是相同的，并催化形成磷酸二酯键。
【答案】 C
7．(2012·海口高二质检)下图是两种限制酶识别并切割的DNA分子的特定核苷酸序列。有关说法正确的是( )
BamHⅠ
↓
—GGATCC—
—CCTAGG—
↑ BglⅡ
↓
—AGATCT—
—TCTAGA—
↑
A．二者的识别序列相同，切出的黏性末端相同
B．二者的识别序列相同，切出的黏性末端不同
C．二者的识别序列不同，切出的黏性末端相同
D．二者的识别序列不同，切出的黏性末端不同
【解析】 限制酶BamHⅠ的识别序列为 ( http: / / www.21cnjy.com )—GGATCC—，切出的黏性末端是—GATC—；限制酶BglⅡ的识别序列为—AGATCT—，切出的黏性末端是—GATC—。可见二者识别序列不同，切出的黏性末端相同。
【答案】 C
8．限制性核酸内切酶EcoRⅠ对DNA的识别序列是5′GAATTC 3′，当用它处理环状DNA分子时，可形成( )
A．两端相同的线性DNA，有黏性末端
B．两端相同的线性DNA，无黏性末端
C．两端不同的线性DNA，一端有黏性末端，一端无黏性末端
D．两种末端无法判断
【解析】 不同限制性核酸内切 ( http: / / www.21cnjy.com )酶切割位点是不相同的，DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式，即黏性末端和平末端。如果是限制酶EcoRⅠ，则在它识别序列的中心轴线两侧进行切割，产生黏性末端；如果是限制酶SmaⅠ，则在它识别序列的中心轴线处切割，产生的是平末端。
【答案】 A
9．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】 基因工程使用的载 ( http: / / www.21cnjy.com )体需有一个至多个酶切位点，具有自我复制的能力，有标记基因，对受体细胞无毒害作用，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。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。
【答案】 C
10．(2013·郑州月考)下图为DNA分 ( http: / / www.21cnjy.com )子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )
A．①②③④ B．①②④③
C．①④②③ D．①④③②
【解析】 本题考查不同工具酶的作用及作用特点 ( http: / / www.21cnjy.com )。图示中①表示该酶切割DNA分子双链产生黏性末端的过程，用到的酶是限制性核酸内切酶；②是黏性末端连接的过程，用到的酶是DNA连接酶；③是DNA分子解旋的过程，要用解旋酶；④是DNA复制过程，需要DNA聚合酶。
【答案】 C
二、非选择题
11．下图为重组DNA分子构建的示意图，回答以下问题。
(1)图中，数字1、2、3、4代表____________________________，过程A、B和C所需要的工具分别是________________________________________________________________________、
________和______________。
(2)写出结构5、6、7的名称。
5．________；6.________________________；7.________________。
(3)进行过程A和过程B使用的工具必须是________________，它们主要从________中分离和提纯。
(4)图中整个操作环境是________。
A．细胞内 B．细胞外 C．细胞内和细胞外
(5)结构5主要来自于___ ( http: / / www.21cnjy.com )_____(生物)，在基因工程中所起的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【解析】 根据图解可知，结构5、6、7分别 ( http: / / www.21cnjy.com )代表质粒、含有目的基因的DNA片段和重组质粒，过程A和B表示用同一种限制酶对质粒和外源DNA片段进行切割。在此判断的基础上，对三种基本工具的相关问题做出解答。
【答案】 (1)限制酶(EcoRⅠ)的 ( http: / / www.21cnjy.com )切割位点 限制酶 限制酶 DNA连接酶 (2)质粒 含有目的基因的外源DNA片段 重组质粒 (3)同一种限制酶 原核生物
(4)B (5)细菌 与含有目的基因的DNA片段拼接成重组DNA分子，作为分子运输车将目的基因导入受体细胞中
12．(2012·烟台高二检测)限 ( http: / / www.21cnjy.com )制性核酸内切的识别序列和切割位点是限制性核酸内切酶Ⅱ的识别序列和切割位点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切割位点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切割位点。
(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，上述两种不同的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 ( http: / / www.21cnjy.com )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。因为上述两种不同的限制酶切割后形成的黏性末端是相同的。
1．2基因工程的基本操作程序
(教师用书独具)
●课标要求
简述基因工程的原理及技术。
●课标解读
1．简述基因工程的原理及技术。
2．简述获取目的基因的方法。
3．简述将目的基因导入受体细胞的方法。
4．简述目的基因的检测与鉴定方法。
●教学地位
本节是专题1的核心内容，主要介 ( http: / / www.21cnjy.com )绍的基因工程的基本操作程序。在介绍程序时，对每一步骤具体的操作都介绍的比较详细，涉及了较多的概念、名词。该部分内容也是专题一部分的主线，有关基因工程的其他内容都是围绕着基因工程的基本操作程序展开的。在高考中，有关基因工程的题目均对本部分内容有所考查。
●教法指导
1．教材对本节内容的安排是以基因工程的操作流程为顺序设计的，因此在授课时应先让学生从整体上掌握操作流程。
2．引导学生联系必修中学习过的内容 ( http: / / www.21cnjy.com )多思考、多提出问题，如：为什么要有“目的基因的获取这一步”？即在学习每一个环节时，先提出问题，让学生思考为什么要有这一步，或者这一步的目的是什么，这样在教学时具有较强的目的性。
(教师用书独具)
●新课导入建议
1．本节内容上承《DNA重组技术的基本工具》，下接《基因工程的应用》，具有承上启下的作用，导入时可采用直接引入的方法。
2．在学习了基因工程的基本工具的基础上，采用诱导、启发的方式让学生思考：有了这些基本工具，基因工程技术应该如何进行？从而引入新课。
●教学流程设计
学生课前预习：阅读教材P8－16，填 ( http: / / www.21cnjy.com )写【课前自主导学】，完成“思考交流”。整体上掌握基因工程的大致步骤。 步骤1：情景导课：以【新课导入建议】引出本节课题。通过提问，使学生记住基因工程的操作程序。 步骤2：引导学生思考：为什么要有“目的基因的获取”这一步？通过【课堂互动探究】探究1，使学生掌握目的基因的获取方法，并学会根据不同的条件选择合适的方法来获取目的基因。通过例1检测、强化。
步骤6：学生阅读教材，提炼、归纳将目的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因导入受体细胞的方法、及目的基因的检测方法，通过【课堂互动探究】探究3、4进行总结。利用例3、4强化、检测。 步骤5：结合上一节中，限制酶的作用及作用特点在本部分教学时，前后联系，掌握基因表达载体构建过程中，如何使用限制酶。 步骤4：利用【课堂互动探究】探究2，使学生掌握构建基因表达载体的方法，基因表达载体应该具备的条件。通过例2强化。
步骤7：引导学生通过合作，整理本节重点、难点内容，利用【本课知识小结】进行总结，建立知识网络。理解并记忆【结论语句】。
课 标 解 读 重 点 难 点
1.简述基因工程的原理及技术。
2.简述获取目的基因的方法。
3.简述将目的基因导入受体细胞的方法。
4.简述目的基因的检测与鉴定方法。 1.基因工程的基本操作程序。(重点)
2.目的基因的获取及表达载体的构建。(难点)
3.目的基因的导入及其检测和鉴定。(重难点)
基因工程的基本操作程序
1.目的基因的获取。
2．基因表达载体的构建。
3．将目的基因导入受体细胞。
4．目的基因的检测与鉴定。
目的基因的获取
1.目的基因：主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。
2．基因文库
(1)基因文库的含义：将 ( http: / / www.21cnjy.com )含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。
(2)基因文库的种类
①基因组文库：含有一种生物的所有基因。
②部分基因文库：含有一种生物的一部分基因。
3．获取目的基因的方法
(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
①PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
②过程：目的基因受热形成单链，与引物结合，在DNA聚合酶的作用下延伸形成DNA。
③方式：指数扩增＝2n(n为扩增循环的次数)。
(3)人工合成法：若基因较小，核苷酸序列已知，可以人工合成。
1．利用PCR技术扩增目的基因时，需要提供哪些物质和条件？
【提示】 引物、模板、原料、酶和能量。
基因表达载体的构建
1.基因表达载
体的组成
2．基因表达载体的功能
(1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。
(2)使目的基因表达和发挥作用。
将目的基因导入受体细胞
1.转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
2．导入植物细胞
(1)方法：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法等。
(2)农杆菌的特点
①易感染双子叶植物和裸子植物。
②Ti质粒上的T DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。
3．导入动物细胞
(1)常用方法：显微注射技术。
(2)常用受体细胞：受精卵。
4．导入微生物细胞
(1)原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。
(2)对受体细胞的常用处理方法：用Ca2＋处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(这种细胞称为感受态细胞)。
目的基因的检测与鉴定
1.检测方法
(1)DNA分子杂交技术：①检测转基因生物的DNA上的目的基因；②检测目的基因是否转录出mRNA。
(2)抗原—抗体杂交技术：用于检测目的基因是否翻译成蛋白质。
2．鉴定：蛋白质活性鉴定、抗性鉴定等。
2．一般情况下，基因工程操作获得成功的标志是什么？
【提示】 看目的基因是否在受体细胞中表达出相应的蛋白质或转基因生物表现出相应的性状。
1．基因工程操作程序中的核心步骤是基因表达载体的构建。(√)
2．利用反转录法获取的目的基因在构建基因表达载体时，可以不另外添加启动子和终止子。(×)
【提示】 反转录法获取的目的基因不含启动子和终止子，在构建基因表达载体时，必须另外添加。
3．基因表达载体中的启动子和终止子决定着翻译的开始与结束。(×)
【提示】 启动子与终止子是转录的起止点。
4．将目的基因导入微生物细胞时，对受体细胞不需做任何处理。(×)
【提示】 常用Ca2＋处理受体细胞，使其处于感受态。
5．DNA分子杂交是在分子水平上进行的目的基因的检测。(√)
目的基因的获取
【问题导思】
①目的基因获取的方法有哪些？
②如何从基因文库中获取目的基因？
③PCR扩增目的基因需要哪些条件？
1．获取目的基因的方法
(1)从基因文库中获取目的基因
将含有某种生物不同基因的许多DNA ( http: / / www.21cnjy.com )片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。可从该基因文库中提取目的基因。
(2)利用PCR技术扩增目的基因
①原理：利用DNA双链复制的原理，在体外将基因的核苷酸序列不断地加以复制，使其数量呈指数形式扩增(约为2n，其中n为扩增循环的次数)。
②过程：可采用PCR扩增仪进行扩增(如图)。
③PCR的反应条件
条 件 作 用
在一定的缓冲液中进行 提供相对稳定的pH环境
四种脱氧核苷酸 作为合成DNA子链的原料
DNA母链 作为DNA复制的模板
TaqDNA聚合酶 催化合成DNA子链
引物 使DNA聚合酶能够从引物的
3′端开始连接脱氧核苷酸
温度
控制
90～95 ℃ 变性：使DNA片段双链解开
55～60 ℃ 复性(退火)：使解链的两条DNA
单链分别与相应的引物结合
70～75 ℃ 延伸：Taq DNA聚合酶催
化子链合成
(3)人工合成目的基因
①反转录法：主要用于相对 ( http: / / www.21cnjy.com )分子质量较大而又不知其序列的基因。它是以目的基因的mRNA为模板，借助反转录酶合成碱基互补的单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合成双链DNA，其过程如下：
②化学合成法：依照某一蛋白质的氨基酸序列，通过密码子推算出其基因序列，然后直接合成目的基因。其过程如下：
目的基因获取方法的选择
1．如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通过构建基因文库的方法，即通过用受体菌储存并扩增目的基因后，从基因文库中去获取目的基因。
2．如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比较小，可以通过DNA合成仪利用化学方法人工合成。
3．如果只知道扩增目的基因的两端的核苷酸序列，而且基因又比较大，则可以通过PCR技术扩增目的基因。
(2013·西安高二月考)下列属于PCR技术所需条件的是( )
①单链的脱氧核苷酸序列引物 ②目的基因所在的DNA片段 ③脱氧核苷酸 ④核糖核苷酸 ⑤DNA连接酶 ⑥DNA聚合酶 ⑦限制性核酸内切酶
A．①②③⑤ B．①②③⑥
C．①②③⑤⑦ D．①②④⑤⑦
【审题导析】 了解PCR为体外复制DNA片段的核酸合成技术→对比与DNA体内复制的异同→确定PCR技术所需的条件。
【精讲精析】 PCR技术的条件有： ( http: / / www.21cnjy.com )模板(即已知序列的DNA片段)、原料(即四种脱氧核苷酸)、酶(耐高温的DNA聚合酶)和ATP，至于引物，是根据模板合成的一小段脱氧核苷酸序列。
【答案】 B
基因表达载体的构建
【问题导思】
①如何构建基因表达载体？
②基因表达载体应具备哪些条件？
1．过程图解
2．组成及其作用
基因表达载体模式图
(1)启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。
(2)目的基因：编码相关蛋白质，形成基因工程产品或产生新的生物性状。
(3)终止子：一段有特殊结构的DNA短片段，位于基因尾端，使转录过程停止。
(4)标记基因：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。
3．基因表达载体应具备的条件
(1)对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动。
(2)能自我复制，通过复制进行基因扩增，否则可能会使重组DNA丢失。
(3)具有标记基因，以便于鉴定目的基因是否进入受体细胞。
(4)重组DNA分子大小应适合，以方便操作。
1．终止子是指DNA分子上决定转录停止的DNA片段；终止密码子是指mRNA分子上决定翻译停止的三个相邻碱基。
2．完成基因表达载体的构建，需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。切割载体和获得目的基因为同一种限制酶，获得相同的黏性末端，便于二者连接。
3．基因表达载体虽然都由四部分组成，但由于受体细胞(如动物细胞、植物细胞、微生物)不同，它们在构建上是有差别的。
(2011·浙江高考)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
【审题导析】 (1)第一步，ada(目的基因)与质粒(载体)形成重组质粒。
(2)第二步，重组质粒导入大肠杆菌(受体细胞)并成功表达，即产生腺苷酸脱氨酶。
【精讲精析】 A项，ada为目的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因，大肠杆菌为受体细胞，将目的基因导入大肠杆菌时如果能成功表达说明每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒；B项，要让目的基因与质粒形成重组质粒，两者必须用同种限制性核酸内切酶切割，所以每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点；C项，质粒作为载体的条件之一是有多种限制性核酸内切酶的识别位点，但每种限制性核酸内切酶只有一个识别位点，只能插入一个目的基因(ada)；D项，ada导入大肠杆菌成功的标志是表达腺苷酸脱氨酶，因此每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。
【答案】 C
将目的基因导入受体细胞
【问题导思】
①如何将目的基因导入受体细胞？主要有哪些方法？
②什么是农杆菌转化法？其具体过程如何？
1．不同受体细胞的常用导入方法
生物种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法 农杆菌转化法 显微注射法 Ca2＋处理法
受体细胞 体细胞 受精卵 原核细胞
转化过程 目的基因插入Ti质粒的T DNA上→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA→表达 目的基因表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物 Ca2＋处理细胞→感受态细胞→表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子
2.农杆菌转化法分析
(1)完成基因表达载体的构建，需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。
(2)重组的基因表达载体(重组质粒)导入农杆菌的常用方法是用Ca2＋处理法。
(3)目的基因能够在植株细胞内稳定维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上。
(4)由棉株细胞形成抗虫棉需要植物组织培养技术。
质粒和重组质粒是两个不同概念，插入目的基因的质粒称为重组质粒。
(2011·四川高考改编)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是( )
A．此过程中所用到的受体细胞只有番茄组织细胞
B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C．将重组质粒导入农杆菌的方法与导入番茄组织细胞的方法可以相同
D．若用此方法培育抗冻水牛，则应使用基因枪法将目的基因导入水牛的受精卵
【审题导析】 由题意可知：
(1)抗冻蛋白有重复序列，但不是全为重复序列。
(2)获得抗冻番茄植株利用的是转基因技术，其中将目的基因导入番茄细胞时用了农杆菌转化法。
【精讲精析】 抗冻蛋白只有部分氨基 ( http: / / www.21cnjy.com )酸序列重复，因此其基因的编码区也是部分序列出现重复，而不是整个编码区重复，故B项正确；农杆菌转化法中应先将重组质粒导入农杆菌，然后导入番茄细胞，此处农杆菌也为受体细胞，A项错误；农杆菌为细菌，导入时用Ca2＋处理与导入植物细胞的方法不同，C项错误；若以动物细胞为受体细胞时，应使用显微注射法，而不是基因枪法，D项错误。
【答案】 B
目的基因的检测与鉴定在不同
方面的比较
【问题导思】
①如何进行目的基因的检测与鉴定？
②在不同水平上对目的基因检测与鉴定的方法主要有哪些？
类型 步骤 检测内容 方法 结果显示
分子检测
导入
检测 目的基因是否导入受体细胞 DNA分子杂交技术(DNA和DNA之间) 是否成功
显示出杂
交带
表达
检测
目的基因是否转录出mRNA 核酸分子杂交技术(DNA和mRNA之间) 是否成功
显示出杂
交带
目的基因是
否翻译出蛋
白质 蛋白质分子杂交(抗原和抗体之间) 是否成功
显示出杂
交带
个体生物
学水平的
鉴定 ①确定是否具有抗性及抗性程度
②基因工程产品与天然产品的活性是否相同 ①抗虫或抗病的接种实验
②基因工程产品与天然产品活性的比较 是否赋予了预期抗性或蛋白质活性
1．目的基因能否在植株细胞内稳定保存并表达的关键是目的基因是否插入到受体细胞染色体的DNA上(利用的原理是基因重组)。
2．在分子水平上进行的检测与鉴定都是在体外进行的。
3．在DNA分子、mRNA分子上检测目的基因是否插入、目的基因是否转录时，用的探针都是用放射性同位素标记的含有目的基因的DNA片段。
(2011·海南高考)回答有关基因工程的问题。
(1)构建基因工程表达载体 ( http: / / www.21cnjy.com )时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生________(填“相同”或“不同”)黏性末端的限制酶。
(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素 ( http: / / www.21cnjy.com )时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是______________________________。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为________________。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成________，常用抗原—抗体杂交技术。
(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入 ( http: / / www.21cnjy.com )植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的________________上。
【审题导析】
基因工程基因表达载体的构建限制酶的作用目的基因的检测与鉴定不同水平上的方法转基因育种的目的获得能稳定遗传的新品种
【精讲精析】 (1)限制酶切割产生两种末端：黏性末端和平末端；若用DNA连接酶连接两个末端，两个末端必须是相同的。
(2)基因工程检测的方法：检测目的基 ( http: / / www.21cnjy.com )因是否导入，使用DNA分子杂交技术；检测目的基因是否转录，使用分子杂交技术；检测是否形成蛋白质，使用抗原—抗体杂交技术。
(3)基因工程的目的是获得稳定遗传的新品种，因此要把目的基因插入到染色体的DNA分子上。
【答案】 (1)平 相同
(2)RNA聚合酶识别和结合的位点 Ca2＋ DNA分子杂交技术 人胰岛素
(3)T DNA 染色体DNA本 课 知 识 小 结
网 络 构 建,获取目,的基因)
结 论 语 句
1．基因工程的基本操作程序有：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。
2．目的基因是指编码蛋白质的基因和具调控作用的因子。其获取方法有：①从基因文库中获取；②利用PCR技术获取；③人工合成。
3．基因表达载体由目的基因、启动子、终止子和标记基因组成。
4．将目的基因导入植物细胞的方法有：①农杆菌转化法；②基因枪法；③花粉管通道法。
5．将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法。
6．目的基因的检测方法有DNA分子杂交技术、核酸分子杂交技术和抗原—抗体杂交技术。有时还需进行个体生物学水平的鉴定。Ｋ
1．(2013·合肥高二期中)下列不属于获取目的基因的方法是( )
A．利用DNA连接酶复制目的基因
B．反转录法
C．从基因文库中获取目的基因
D．利用PCR技术扩增目的基因
【解析】 本小题考查目的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因的获取方法及DNA聚合酶和DNA连接酶的区别。对目的基因(DNA片段)进行复制需利用DNA聚合酶而不是DNA连接酶。
【答案】 A
2．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】 基因表达载体的 ( http: / / www.21cnjy.com )构建是指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)。
【答案】 B
3．目前，将目的基因导入动物细胞最常用和最有效的方法是( )
A．显微注射法 B．农杆菌转化法
C．基因枪法 D．花粉管通道法
【解析】 本题考查目的基因导入受体细 ( http: / / www.21cnjy.com )胞的方法，解题关键是能区分将目的基因导入不同种生物细胞的方法。显微注射技术是迄今为止转基因动物中采用最多，也是最有效地将目的基因导入动物细胞的方法。
【答案】 A
4．(2012·烟台高二检测)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：钙离子处理细胞，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】 本题综合考查了将目的基因导入 ( http: / / www.21cnjy.com )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，然后完成转化过程。
【答案】 A
5．利用苏云金芽孢杆菌的抗虫基因培育的抗虫棉是否成功，最好检测( )
A．是否有抗生素产生
B．是否有目的基因表达
C．是否有抗虫的性状出现
D．是否能分离到目的基因
【解析】 要检验导入了抗虫基因的棉花植株 ( http: / / www.21cnjy.com )是否抗虫，需要做抗虫的接种实验，以确定棉花是否有抗虫的性状出现，如果有抗虫的性状出现，则说明抗虫棉培育成功了。
【答案】 C
6. 科学家通过基因工程方法，将苏云金 ( http: / / www.21cnjy.com )芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。其过程大致如图所示。根据题意，回答下列问题。
(1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是 ( http: / / www.21cnjy.com )：________________、________________、________________、________________。
(2)Ti质粒是农杆菌中的一种 ( http: / / www.21cnjy.com )质粒，其上有T DNA，把目的基因插入Ti质粒的T DNA中是利用T DNA____________________________的特点。
(3)Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为________。
(4)将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，该题中涉及的是________________。
(5)目的基因能否在棉株体内稳定维 ( http: / / www.21cnjy.com )持和表达其遗传特性的关键是________________________________________________________________________，
这需要通过检测才能知道，检测 ( http: / / www.21cnjy.com )采用的方法是________________________________________________________________________
________________。
【解析】 本题以抗虫棉的培养为背景，考查了运 ( http: / / www.21cnjy.com )用基因工程技术生产转基因作物的步骤、方法。农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的常用方法，利用它能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，以及其Ti质粒上的T DNA能转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上的特点，可以把目的基因插入其Ti质粒的T DNA中，借助其作用使目的基因成功导入受体细胞。
【答案】 (1)目的基因的获取 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定
(2)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体DNA上
(3)转化
(4)农杆菌转化法
(5)目的基因是否插入了受体细胞的染色体DNA上
DNA分子杂交技术
一、选择题
1．(2013·宿州高二统考)下列获取目的基因的方法中需要模板链的是( )
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
A．①②③④ B．①②③
C．②③④ D．②③
【解析】 PCR利用的是DNA双链复制原理 ( http: / / www.21cnjy.com )，即将双链DNA之间的氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应的模板。反转录法则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，再合成双链的DNA。①、④则均不需要模板。
【答案】 D
2．植物学家在培育抗虫棉时，对目的基因作了适 ( http: / / www.21cnjy.com )当的修饰，使得目的基因在棉花植株的整个生长发育期都表达，以防止害虫侵害。这种对目的基因所作的修饰发生在( )
A．终止子 B．标记基因
C．结构基因 D．启动子
【解析】 考查知识点为基因的结构和功能及基因工程，生物细胞中的基因通常在生物生长发育的不同时期选择性表达，基因中调控基因表达的是启动子。
【答案】 D
3．下列有关PCR技术的说法不正确的是( )
A．PCR技术是在细胞内完成的
B．PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术
C．PCR技术的原理与DNA复制的原理相同
D．PCR技术的前提是有一段已知的目的基因的核苷酸序列
【解析】 PCR技术是在生物体 ( http: / / www.21cnjy.com )外进行DNA复制的核酸合成技术，其原理与DNA复制的原理相同，但前提是必须要有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根据已知核苷酸序列合成的引物。
【答案】 A
4．(2012·浙江高考)天然的玫瑰没有蓝色 ( http: / / www.21cnjy.com )花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰。下列操作正确的是( )
A．提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因B
B．利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因组中直接分离获取基因B
C．利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞
D．将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞
【解析】 在基因序列已知的 ( http: / / www.21cnjy.com )情况下，获取目的基因通常用逆转录法或利用化学方法直接人工合成，因此，A项正确、B项错误；将目的基因与质粒连接的酶是DNA连接酶，而非DNA聚合酶，C项错误；目的基因必须与载体结合后导入受体细胞才能够自我复制和表达，且导入植物细胞常用的载体是土壤农杆菌，而不是大肠杆菌，D项错误。
【答案】 A
5．(2012·青岛高二检 ( http: / / www.21cnjy.com )测)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】 脑啡肽多糖的化学本质类似于 ( http: / / www.21cnjy.com )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、高尔基体和核糖体，可以合成糖蛋白。
【答案】 B
6．基因表达载体的构建所需要的条件是( )
①同一种限制酶 ②具有某些标记基因的质粒 ③RNA聚合酶 ④目的基因 ⑤DNA连接酶 ⑥启动子 ⑦终止子
A．①②③④⑤⑥⑦ B．①②④⑤⑥⑦
C．②④⑥⑦ D．①②④⑤
【解析】 基因表达载体构建的目的是使目的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。所以，要用同一种限制酶切割载体和目的基因，并且用DNA连接酶连接。基因表达载体又包括目的基因、启动子、终止子以及标记基因。
【答案】 B
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mRNA
④检测目的基因是否翻译蛋白质
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
【解析】 目的基因的检测包括：检测 ( http: / / www.21cnjy.com )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探针与重组DNA杂交；检测目的基因是否转录出了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了蛋白质，方法是进行抗原—抗体杂交。
【答案】 C
8．下列关于基因表达载体导入微生物细胞的叙述中，不正确的是( )
A．常用原核生物作为受体细胞，是因为原核生物繁殖快，且多为单细胞，遗传物质相对较少
B．受体细胞所处的一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态称为感受态
C．感受态细胞吸收DNA分子需要适宜的温度和酸碱度
D．感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子的液体只要调节适宜的pH即可，没必要用缓冲液
【解析】 感受态细胞吸收外界DNA分子必须在缓冲液中，并且要在适宜的条件下。
【答案】 D
9．(2013·福州高二月考)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是( )
A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C．将重组DNA分子导入烟草体细胞
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
【解析】 构建重组DNA分子时，需 ( http: / / www.21cnjy.com )用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，再用DNA连接酶连接形成重组DNA分子，而烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以A项错误。重组DNA分子形成后要导入受体细胞，若导入的受体细胞是体细胞，经组织培养可获得转基因植物。目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，可用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。
【答案】 A
10．在判断抗虫基因是否成功转入棉花基因组的方法中，不属于分子检测的是( )
A．通过观察害虫吃棉叶是否死亡
B．检测目的基因片段与DNA探针能否形成杂交带
C．检测目的基因转录形成的mRNA与DNA探针能否形成杂交带
D．检测目的基因表达产物蛋白质能否与特定抗体形成杂交带
【解析】 目的基因片段或基因 ( http: / / www.21cnjy.com )转录成的mRNA与DNA探针形成杂交带的方法属于分子检测，另外目的基因的表达产物蛋白质与特定抗体形成杂交带的方法也是分子检测，只有观察害虫吃棉叶是否死亡的方法为个体水平的检测。
【答案】 A
二、非选择题
11．(2013·淮安十二校联考 ( http: / / www.21cnjy.com ))农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。如图为农杆菌转化法的示意图，试回答下列问题。
(1)一般情况下农杆菌不能感染的植物 ( http: / / www.21cnjy.com )是________，利用农杆菌自然条件下感染植物的特点，能实现__________________。具体原理是在农杆菌的Ti质粒上存在T DNA片段，它具有可转移到受体细胞并整合到受体细胞的________上的特点，因此只要将携带外源基因的DNA片段插入到________(部位)即可。
(2)根据T DNA这一转移特点，猜测该DNA片段上可能含有控制________________(酶)合成的基因。
(3)图中c过程中，能促进农杆菌移向植物细胞的物质是________类化合物。
(4)植物基因工程中将目的基因导入受 ( http: / / www.21cnjy.com )体细胞的方法除了农杆菌转化法之外，还可采取的方法是____________________。(至少写出两种)
【解析】 (1)一般农杆菌不能感染 ( http: / / www.21cnjy.com )的植物是单子叶植物，可感染双子叶植物和裸子植物，利用其感染性，可实现将目的基因导入植物细胞。这里需要特别明确的是真正可转移到受体细胞并整合到受体细胞的染色体上的是农杆菌质粒上的T DNA片段，因此目的基因必须插入到该部位才能导入成功。
(2)根据T DNA这一转移特点，可以推测出DNA片段上含有控制合成DNA连接酶、限制酶的基因才能实现与双子叶植物细胞染色体DNA的整合。
(3)植物细胞受伤后可产生酚类化合物，促进农杆菌向植物细胞转移。
(4)植物基因工程中将目的基因导入受体细胞的方法除了农杆菌转化法之外，还有基因枪法和花粉管通道法。
【答案】 (1)单子叶植物 将目的基因导入到植物细胞 染色体DNA T DNA片段(内部)
(2)DNA连接酶、限制酶
(3)酚
(4)基因枪法、花粉管通道法
12．(2012·山东师大附中高二检测)下面是一项“利用转基因番茄生产人胰岛素的方法”的专利摘要：
本发明利用转基因番茄作为生物反应器生 ( http: / / www.21cnjy.com )产人胰岛素。所用的人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码子来设计所含的密码子，通过人工合成若干DNA片段拼接而成，并且在胰岛素—COOH端加上KDEL内质网滞留序列，避免胰岛素在植物细胞中的降解。将该基因置于CaMV 35S启动子和果实专一性启动子2A12的驱动之下通过农杆菌介导的方法转入番茄中， 在番茄的果实中表达人胰岛素。
(1)本专利是采用________方法获得目的基因的。获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因的碱基序列不同，但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同，原因是________________________________________________________________________。
要想在体外获得大量该目的基因的片段，可以采用________技术。
(2)根据上述摘要，转基 ( http: / / www.21cnjy.com )因操作时所用的载体是__________________。构建的基因表达载体中不会含有____________(从下列选项中选择)。
①目的基因 ②CaMV 35S启动子
③果实专一性启动子2A12 ④引物
⑤标记基因 ⑥终止密码子
⑦终止子
(3)如果要检测在受体细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )中是否存在目的基因，可采用______________技术。该技术中使用的基因探针也可以用来检测________________________________________________________________________。
【解析】 本题考查基因工程的知识 ( http: / / www.21cnjy.com )。由题意可知，所用的人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码子来设计所含的密码子，通过人工合成若干DNA片段拼接而成，所以本专利是采用人工合成方法获得目的基因的。获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因的碱基序列不同，但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同，原因是密码子具有简并性，基因序列不同，但编码的蛋白质可以相同。基因表达载体组分比较多，主要包括以下几个：目的基因、CaMV 35S启动子、果实专一性启动子2A12、标记基因、终止子。如果要检测在受体细胞中是否存在目的基因，可采用DNA分子杂交技术。该技术中使用的基因探针也可以用来检测目的基因是否转录出mRNA。
【答案】 (1)人工合成 密码子具有简并性，基因序列不同，但编码的蛋白质可以相同 PCR
(2)农杆菌的Ti质粒 ④⑥
(3)DNA分子杂交 目的基因是否转录出mRNA
1．3基因工程的应用
(教师用书独具)
●课标要求
举例说出基因工程的应用。
●课标解读
1．举例说出基因工程在农业、医药与医学、环境保护等领域的应用。
2．简述基因治疗的原理和过程。
3．简述基因工程培育工程菌生产药品的过程。
●教学地位
本节内容难度较小，属于了解层次，学 ( http: / / www.21cnjy.com )生只需要能举出基因工程在各个领域应用的实例即可，高考考查中仍然是结合基因工程的具体应用考查前两节的内容，因此需要学生具有较强的收集和处理信息的能力。
●教法指导
1．本节内容虽然较为简单，但知识点零 ( http: / / www.21cnjy.com )散，需要进行归纳、总结，如转基因生物与目的基因的关系，需要将转基因生物与转入的目的基因进行对应，这就需要指导学生收集和处理信息。
2．对于一些学生比较感兴趣的内容， ( http: / / www.21cnjy.com )如“乳腺生物反应器”、“工程菌”、“基因治疗”等内容，教师可以创设问题情境，让学生讨论，加深用已有知识认识新事物的能力。
(教师用书独具)
●新课导入建议
生物反应器、基因治疗等都是学生比较感兴趣的内容，可利用这一点导入新课。
●教学流程设计
学生课前预习：阅读教材P17－25，填 ( http: / / www.21cnjy.com )写【课前自主导学】，完成“思考交流”。 步骤2：结合学生的预习，通过【课堂互动探究】探究1，使学生掌握乳腺生物反应器的操作过程及优点，并区分乳腺生物反应器与膀胱生物反应器。通过例1检测、强化。
步骤5：引导学生通过合作，整 ( http: / / www.21cnjy.com )理本节重点、难点内容，利用【本课知识小结】进行总结，建立知识网络。理解并记忆【结论语句】。 步骤4：利用【课堂互动探究】探究2，掌握基因检测的原理、应用范围，及基因治疗的原理、途径。通过例2强化、检测。 步骤3：联系必修内容中有关遗传病的知识，指出基因工程药物的不足，过渡至基因检测及基因治疗的教学。
课 标 解 读 重 点 难 点
1.举例说出基因工程在农业、医药与医学、环境保护等领域的应用。
2.简述基因治疗的原理和过程。
3.简述基因工程培育工程菌生产药品的过程。 1.基因工程在农业和医学等方面的应用。(重点)
2.基因工程药物的生产。(难点)
3.基因治疗和基因检测。(难点)
植物基因工程硕果累累
植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力、改良农作物的品质、利用植物生产药物等方面。
1．抗虫和抗病转基因植物
抗虫转基因植物 抗病转基因植物
基因种类 Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等 ①抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因
②抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因
成果 棉、玉米、马铃薯、番茄等 抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等
意义 减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染等
2.抗逆转基因植物
(1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使农作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。
(2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。
3．利用转基因改良植物的品质
(1)优良基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和与植物花青素代谢有关的基因。
(2)成果：富含赖氨酸的转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
1．抗虫的基因能抗病吗？为什么？
【提示】 不能。因为每一种基因都有其特定的结构和功能。
动物基因工程及基因工程药物
1.动物基因工程应用的几个方面
项目
应用 基因来源或处理 成果
提高动物的
生长速度 外源生长激素基因 转基因绵羊、转基因鲤鱼
改善畜产
品的品质 肠乳糖酶基因 转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少
转基因动物
生产药物 药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子 乳腺生物反应器
转基因动物
作器官移植
的供体 抑制或除去抗原决定基因 结合克隆技术培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官
2.基因工程药物
(1)方式：利用基因工程培育“工程菌”来生产药品。
(2)成果：利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
基因治疗
1.概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
2．类型：体外基因治疗和体内基因治疗。
3．成果：将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞，治疗复合型免疫缺陷症。
2．通过基因治疗的患者体内是否还存在与该病有关的缺陷基因？
【提示】 有。因为基因治疗导入的是正常外源基因，而没有剔除缺陷基因。
1．基因工程育种与传统育种相比并无优势。(×)
【提示】 基因工程育种可以克服远缘杂交不亲和障碍，且育种的目的性更强。
2．通过植物基因工程可以减少农药的使用量。(√)
3．利用乳腺生物反应器生产的蛋白质与天然的蛋白质不同。(×)
【提示】 密码子具有通用性，利用乳腺生物反应器生产的蛋白质是由天然蛋白质的基因指导合成的，所以与天然蛋白质相同。
4．所有遗传病都可以通过基因治疗彻底治好。(×)
【提示】 染色体病不可进行基因治疗，如21三体综合征。
乳腺生物反应器的操作过程、
用途及优点
【问题导思】
①乳腺生物反应器的操作过程怎样？有哪些优点？
②乳腺生物反应器与膀胱反应器主要有哪些不同？
1．操作过程
2．主要用途
(1)生产多肽类药物；(2)生产基因工程疫苗；(3)生产抗体；(4)生产酶制剂；(5)生产营养品。
3．优点
产量高、质量好、成本低、易提取。
4．比较：乳腺生物反应器和膀胱反应器
乳腺反应器 膀胱反应器
受体细胞 受精卵 受精卵
目的基
因所在
的细胞 全部体细胞 全部体细胞
目的基
因表达
的细胞 乳腺细胞 膀胱上皮细胞
优点 产量高，质量好，
成本低，易提取 ①产量高，质量好，成本低，易提取
②不受性别和生长期限制
从乳腺生物反应器中提取蛋 ( http: / / www.21cnjy.com )白质，受体细胞所在个体必须是雌性的，若从尿液中提取目的基因的产物则不受此限制，且膀胱上皮细胞应具有合成并分泌目的基因产物的能力，使之直接进入尿液，因为肾小球的过滤能力是不允许蛋白质通过的。
继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答下列问题。
(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是________________。
(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转 ( http: / / www.21cnjy.com )入________中，原因是________________________________________________________________________。
(3)通常采用____________技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的________细胞中特异表达。
【审题导析】 正确解答该题的关键 ( http: / / www.21cnjy.com )是熟练掌握将目的基因导入动物细胞的方法、选择的动物细胞的类型及原因、目的基因检测及特异性表达的细胞类型等相关内容。
【精讲精析】 在基因工程中，若受 ( http: / / www.21cnjy.com )体细胞是动物细胞，常采用显微注射的方法导入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮细胞合成人的生长激素，在进行基因转移时，当做受体细胞的通常是受精卵，其原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中得到表达。检测目的基因是否插入到受体细胞的基因组，通常采用的是DNA分子杂交技术。
【答案】 (1)显微注射法
(2)受精卵(或早期胚胎) 受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中表达
(3)DNA分子杂交
(4)膀胱上皮
基因检测和基因治疗
【问题导思】
①基因检测的原理是什么？什么样的疾病可以进行基因检测？
②基因治疗的原理是什么？有哪些途径？
1．基因检测与基因治疗的比较
目的基因的作用 备注
基因检测 制作相应探针，利用DNA分子杂交原理，快速、准确检测人类某种疾病 临床应用阶段
基因治疗 把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，可分为体外基因治疗和体内基因治疗两种方法 仅处于初期的临床试验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的开展
2.基因治疗的原理、过程及途径
(1)原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
(2)过程
(3)途径
途径比较 体外基因治疗 体内基因治疗
不同点
方法 从患者体内获得某种细胞→体外完成基因转移→筛选、细胞扩增→输入体内 直接向患者体内组织细胞中转移基因
特点 操作复杂，但效果可靠 方法较简单，但效果难以控制
相同点 都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床试验阶段
1．只要所患疾病与DNA有关(包括自身DNA的改变和外来病原体的DNA)就可以进行基因检测，并非只有遗传病才能进行基因检测。
2．基因治疗应针对那些由于某种原因使自身基因不能表达而引起的遗传病，并不能治疗全部遗传病。
基因治疗是指( )
A．把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
B．对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
C．运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞产生基因突变恢复正常
D．运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
【审题导思】 解决本题的关键在于理解基因治疗常用的做法是正常基因替代缺陷基因。
【精讲精析】 目前实施的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因治疗有体外基因治疗和体内基因治疗，其基本方法都是把相应的正常基因导入有基因缺陷的相关细胞中，从而使病人恢复正常。
【答案】 A
本 课 知 识 小 结
网 络 构 建
结 论 语 句
1．基因工程育种克服了远缘杂交不亲和障碍，并可以定向改良生物的遗传特性。
2．动物基因工程的应用主要有：提高动物的生长速度，改善畜产品的品质，转基因动物生产药物，转基因动物作器官移植的供体。
3．乳腺生物反应器是指将所需目的基因导入到动物的受精卵，使转基因动物分泌的乳汁中含有所需要的药物蛋白。
4．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一般称为“工程菌”。
5．基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。
1．抗虫棉的体细胞内含有的基因是( )
A．Bt毒蛋白基因
B．Bt毒蛋白基因和叶绿体基因
C．Bt毒蛋白基因和棉花的部分基因
D．Bt毒蛋白基因和棉花的全部基因
【解析】 抗虫棉是将抗虫基因(Bt毒蛋白基因)导入棉花的细胞中得到的转基因植物。因此抗虫棉的细胞中既含Bt毒蛋白基因又含自身原有的基因。
【答案】 D
2．(2013·铜川高二月考)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】 抗病毒转基因植物只抵抗某些病毒，不是抵抗所有病毒，也不可以抗虫。基因在传递的过程中，可能会发生变异。
【答案】 B
3．21世纪被认为是生物学的世 ( http: / / www.21cnjy.com )纪，目前基因芯片可以在很短的时间内观察到病变细胞，并分析出是因哪个基因变异而引起的疾病。以下与基因芯片有关的叙述中，不正确的是( )
A．利用基因芯片可以进行基因鉴定
B．利用基因芯片可以改造变异基因
C．利用基因芯片可以检测变异基因
D．基因芯片技术能识别碱基序列
【解析】 基因芯片只是利用DNA分子杂交原理，进行遗传信息的鉴定 ，不能用于改造变异基因。
【答案】 B
4．(2013·郑州高二期中)“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的新细胞株系
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．从自然界中选取的能迅速增殖的菌类
【解析】 “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。
【答案】 C
5．(2012·太原高二月考) ( http: / / www.21cnjy.com )腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是取出患者的淋巴细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些淋巴细胞注射入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述中，不正确的是( )
A．正常ADA基因替换了患者的缺陷基因
B．正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能
C．淋巴细胞需在体外扩增后再注射入患者体内
D．腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病
【解析】 基因治疗是将正常的基因导 ( http: / / www.21cnjy.com )入到有基因缺陷的细胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能；为获得大量含ADA正常基因的白细胞，需在体外扩增后再注入患者体内；腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是先天性免疫缺陷病。
【答案】 A
6．番茄营养丰富，是人们喜爱的一类果蔬。 ( http: / / www.21cnjy.com )但普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐储藏。为满足人们的生产生活需要，科学家们通过基因工程技术，培育出了抗软化、保鲜时间长的番茄新品种。操作流程如图，请回答下列问题。
抗软化番茄的培育过程示意图
(1)过程①需要的工具酶有___ ( http: / / www.21cnjy.com )_____________________________________________________________________。
(2)构建基因表达载体时，除了要在重组 ( http: / / www.21cnjy.com )DNA中插入外源基因外，还需要有________________________________________________________________________。
(3)提取目的基因采用的限制性核酸内切酶 ( http: / / www.21cnjy.com )的识别序列和切点是—↓GATC—。在目的基因的两侧各有1个酶的切点，请画出目的基因两侧被限制酶切割后形成的黏性末端的过程示意图。
(4)在番茄新品种的培育过程 ( http: / / www.21cnjy.com )中，将目的基因导入受体细胞的方法叫做________________。目的基因能在植物体内稳定遗传的关键是________________________________。
(5)从图中可见，mRNA1和mRNA2的结合直接导致了______________无法合成，最终使番茄获得了抗软化的性状。
【解析】 题目图解表示了 ( http: / / www.21cnjy.com )利用基因工程培育抗软化番茄的过程。过程①表示构建基因表达载体的过程，该过程需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶。基因表达载体含有目的基因、启动子、终止子和标记基因。根据限制酶的识别序列和切割位点可画出目的基因两侧被切割后形成的黏性末端。图中表示通过土壤农杆菌将重组DNA导入普通番茄细胞。目的基因插入到番茄染色体的DNA中是目的基因在植物体内稳定遗传的关键。从图看出多聚半乳糖醛酸酶基因转录的mRNA1与抗多聚半乳糖醛酸酶基因转录的mRNA2结合，因此多聚半乳糖醛酸酶无法合成。
【答案】 (1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶
(2)启动子、终止子、标记基因
(3)
(4)农杆菌转化法 目的基因要插入番茄染色体的DNA中
(5)多聚半乳糖醛酸酶
一、选择题
1．运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青 ( http: / / www.21cnjy.com )虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种。这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用，保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是( )
A．Bt基因的化学成分是蛋白质
B．Bt基因中有菜青虫的遗传物质
C．转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于Bt基因在其体内得以表达的结果
D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物
【解析】 Bt基因也被称为Bt毒蛋白基 ( http: / / www.21cnjy.com )因，在该基因指导下表达出的蛋白质对害虫有毒害作用，能够杀死害虫，但对哺乳动物无害。该基因来自苏云金芽孢杆菌。把该基因通过基因工程手段导入植物体内可培育成抗虫植物，减少农药的使用量，既增加了农作物产量，也保护了环境。
【答案】 C
2．(2013·烟台高二期中)抗病毒转基因植物所采用的基因，使用最多的是( )
①病毒外壳蛋白基因 ②几丁质酶基因
③抗毒素合成基因 ④病毒的复制酶基因
A．①②③ B．③④
C．②③④ D．①④
【解析】 抗病毒转基因植物所采用的基因，使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。②③属于抗真菌基因。
【答案】 D
3.
转基因食品已大量进入我们的日常生活，如 ( http: / / www.21cnjy.com )转基因西红柿、转基因草莓等，涉及的问题甚至关系到国家之间的贸易竞争，如图为“霸占中国市场的转基因大豆油”的部分图示。下列关于转基因大豆的叙述不正确的是( )
A．培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因
B．目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵，也可以是体细胞
C．转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量，生产成本更低
D．固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一
【解析】 大豆易与固氮菌共生起到生物固氮的作用，不需要转入固氮基因。
【答案】 D
4．上海医学遗传研究所成功培育出 ( http: / / www.21cnjy.com )第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，使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】 转基因生物是指利 ( http: / / www.21cnjy.com )用基因工程技术导入外源基因培育出能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。题中的转基因牛中携带有外源的白蛋白基因。
【答案】 B
5．(2012·无锡高二月考)科学 ( http: / / www.21cnjy.com )家将含有人的α 抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育的羊能分泌含α 抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及( )
A．DNA按照碱基互补配对原则自我复制
B．DNA以其一条链为模板合成RNA
C．RNA以自身为模板自我复制
D．按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
【解析】 本题考查转基因的有 ( http: / / www.21cnjy.com )关知识。把α 抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育成的羊能分泌含α 抗胰蛋白酶的奶，这说明该基因已经在羊的乳腺细胞中得以表达，该过程涉及DNA分子的复制、转录和翻译。C选项是RNA的自我复制，某些RNA病毒才会出现，所以该过程并不涉及。
【答案】 C
6．1976年，美国的H·Boyer教 ( http: / / www.21cnjy.com )授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转入大肠杆菌体内，并获得表达，这是人类第一次获得的转基因生物。上述的“表达”是指该基因在大肠杆菌体内( )
A．能进行DNA的复制
B．能进行转录
C．能合成人的生长激素
D．能控制合成人的生长抑制素释放因子
【解析】 基因的表达包括转录和翻译两个过程，最终控制合成出相应的蛋白质。
【答案】 D
7．(2013·保定高二期中)下列不属于利用基因工程技术制取的药物是( )
A．从大肠杆菌体内制取白细胞介素
B．在酵母菌体内获得干扰素
C．利用青霉菌获取青霉素
D．在大肠杆菌内获得胰岛素
【解析】 青霉菌自身即能合成青霉素，现在生产的青霉素是利用诱变育种的方法获得高产菌株，然后再通过发酵大规模生产的。
【答案】 C
8．下列做法中不正确的是( )
A．可用DNA探针检测镰刀型细胞贫血症
B．可用DNA探针检测病毒性肝炎
C．可用导入外源基因的方法治疗半乳糖血症
D．可用基因替代的方法治疗21三体综合征
【解析】 镰刀型细胞贫血症是由于基因突变引 ( http: / / www.21cnjy.com )起的疾病，用β珠蛋白的DNA探针可以检测到；用DNA探针也可以很方便地检测出肝炎患者的病毒；半乳糖血症是由于体内缺少半乳糖苷转移酶，将带有半乳糖苷转移酶的基因导入半乳糖血症患者的体内，可以治疗这种疾病；21三体综合征是由于患者多了一条21号染色体，不能用基因替代的方法治疗。
【答案】 D
9．下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( )
A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C．一种基因探针能检测个体中的各种病毒
D．原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良
【解析】 基因治疗是把正 ( http: / / www.21cnjy.com )常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，A错误；基因探针具有特定的核苷酸序列，一种基因探针只能检测出特定的病毒，C错误；转基因抗虫棉是利用原核基因改良真核生物遗传特性的典型实例，D错误。
【答案】 B
10．(2012·杭州月考)基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述中不正确的是( )
A．基因治疗可使一些人类遗传病得到根治
B．基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法
C．以正常基因替代致病基因属于基因治疗的一种方法
D．基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞
【解析】 基因治疗是向有基因缺陷的细胞导入健康的基因，而不是利用基因工程产品治疗人类疾病。
【答案】 B
二、非选择题
11．天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类， ( http: / / www.21cnjy.com )用做发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题：
(1)将淀粉酶基因切割下来所用 ( http: / / www.21cnjy.com )的工具是________，用________将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，下一步将该DNA分子________，以完成工程菌的构建。
(2)若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母 ( http: / / www.21cnjy.com )菌，可采用的检测方法是________；若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶，可采用________检测。将该工程菌接种在含淀粉的固体平板培养基上，培养一定时间后，加入碘液，工程菌周围出现透明圈，请解释该现象发生的原因。
(3)如何进一步鉴定不同的转基因工程菌菌株利用淀粉能力的大小？
(4)微生物在基因工程领域中有哪些重要作用？
【解析】 (1)基因工程中的工具 ( http: / / www.21cnjy.com )酶是限制酶和连接酶。两者作用相反，限制酶能把目的基因和载体切割出相同的黏性末端，而连接酶能把被切割的目的基因和载体通过形成磷酸二酯键连接起来，形成新的DNA分子。重组的DNA分子必须经过一定的方法导入受体细胞，最终得到含有目的基因的工程菌。
(2)要鉴定工程菌中是否含 ( http: / / www.21cnjy.com )有目的基因，可以利用DNA探针通过DNA分子杂交原理检测目的基因是否存在。如果要检测目的基因是否表达，可利用抗原—抗体杂交原理，检测特定蛋白质是否存在。
(3)将不同的工程菌分别接种在含有等 ( http: / / www.21cnjy.com )量的淀粉的固体培养基上，一定时间后加入碘液，不显蓝色的透明圈就是淀粉被分解的地方，透明圈越大，说明工程茵分解淀粉的能力越强。
(4)微生物体积微小、代谢速 ( http: / / www.21cnjy.com )率快，常作为受体细胞来接受目的基因，经过代谢来生产大量相应的产物；微生物种类繁多，很多具有侵染性，可作为导入受体细胞的媒介；微生物中含有多种限制酶，为基因工程的操作提供限制酶。
【答案】 (1)限制酶(限制性核酸内切酶) DNA连接酶 导入受体细胞
(2)DNA分子杂交技术 抗原—抗体杂交 出现透明圈是因为淀粉被淀粉酶分解了，说明淀粉酶基因已经翻译成淀粉酶。
(3)可将不同的工程茵分别接种到含有等量的 ( http: / / www.21cnjy.com )淀粉的固体培养基上，一段时间后加入碘液，不显蓝色的透明圈就是淀粉被分解的地方，透明圈越大，说明工程菌分解淀粉的能力越强，从而可确定转基因工程菌菌株利用淀粉能力的大小。
(4)作为受体细胞，获取限制酶等。
12．(2013·黄冈高二月考)某研究小组进行了甲型H1N1流感病毒的疫苗研制工作，如图为他们前期研究工作的简要操作流程图：
(1)实验步骤①所代表的反应 ( http: / / www.21cnjy.com )过程是________；在步骤②之间扩增H基因常采用的方法是________________________________________________________________________
________。
(2)步骤②构建重组表达载体A ( http: / / www.21cnjy.com )和重组表达载体B必须使用的酶是________________________________________________________________________。
(3)构建重组表达载体时，一般需要将 ( http: / / www.21cnjy.com )H基因与载体结合，常用作基因工程载体的是________；在检测受体细胞中是否已经导入目的基因时，常常要借助载体上________的表达。
(4)某志愿者接种甲