蛋白质工程的崛起
[基础巩固练]
1．下列关于蛋白质工程的叙述中，错误的是( )
A．蛋白质工程的实质是改造基因
B．利用蛋白质工程设计蛋白质结构的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列
C．蛋白质工程的基础是基因工程
D．蛋白质工程遵循的原理包括中心法则
2．关于蛋白质工程的设计思路，不正确的是( )
A．从蛋白质的功能推测蛋白质应有的结构
B．从蛋白质的结构推测氨基酸的排列顺序
C．从氨基酸的顺序推测基因的脱氧核苷酸的排列顺序
D．蛋白质工程完全不遵循中心法则
3．蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括哪几种( )
①进行少数氨基酸的替换 ②对不同来源的蛋白质的拼接 ③从预期蛋白质的功能出发去推测氨基酸排列顺序 ④直接改变蛋白质的空间结构
A．①② B．①②③
C．②③④
D．①②④
4．猪的胰岛素用于降低人体血糖浓度的效果不明显，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临床治疗糖尿病，用蛋白质工程对蛋白质分子设计的最佳方案是( )
A．对猪胰岛素中与人胰岛素不同的氨基酸进行替换
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
5．中华鲟是地球上最古老的脊椎动物，被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境，以下说法错误的是( )
A．该工程可以定向改变蛋白质分子的结构
B．改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的
C．改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种
D．改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质
6．科学家将β?干扰素基因进行定点诱变后导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β?干扰素的抗病毒活性，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
7．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，只是热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗消化不良，最佳方案是将此酶中的少数氨基酸替换，而不是直接改造这种酶，原因是( )
A．蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化，操作难度大
B．改造基因易于操作且改造后能够遗传
C．蛋白质高级结构十分复杂
D．缺乏改造蛋白质所必需的工具酶
8．在设计合成自然界中不存在的蛋白质时，首先应该设计( )
A．基因结构
B．mRNA结构
C．氨基酸序列
D．蛋白质结构
9．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：
①________，②________，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。
[能力提升练]
10．目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是( )
①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列 ②蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计序列③蓝色荧光蛋白基因的合成 ④表达出蓝色荧光蛋白
A．①②③④
B．②①③④
C．②③①④
D．④②①③
11．科学家将控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的DNA中，发育后的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋，在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白；而且这些含该药物蛋白的鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋。据此分析不正确的一项是( )
A．这些鸡是基因工程的产物
B．这种变异属于可遗传的变异
C．该过程属于蛋白质工程技术
D．该种变异属于定向变异
12．抗菌肽对治疗癌症有一定的作用，下图表示抗菌肽的合成过程。相关说法正确的是( )
A．用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶
B．基因表达载体包含起始密码和终止密码
C．用显微注射法导入基因表达载体
D．筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质
13．下列关于蛋白质工程的说法，不正确的是( )
A．蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠抗体的区段，降低鼠抗体的抗原性
B．蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变
C．理论上通过对关键氨基酸的转换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法
D．蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要
14．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，只是其热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，用于临床治疗消化不良，最佳方案是( )
A．替换此酶中的少数氨基酸，以改善其热稳定性
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蛋白酶
D．减少此酶在片剂中的含量
15．镰刀型细胞贫血症是人类的一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子β?肽链第6位的谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题：
(1)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白，达到治疗目的。此操作________(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该操作________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过设计蛋白质的结构和________________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因。
(3)所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括________________的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[素养养成练]
16．胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到影响。下面是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：
(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)通过人工合成DNA形成的新基因应与________结合后转移到________________________中才能得到准确表达。
(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有________、________和发酵工程。
(4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课后分层检测案4
1．解析：蛋白质工程是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，然后根据设计的蛋白质结构，最终得到特定的脱氧核苷酸序列，B错误。
答案：B
2．解析：蛋白质工程需要以基因工程为指导，蛋白质工程中也有基因的表达过程，遵循中心法则。
答案：D
3．解析：蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括：制造出自然界中不存在的全新蛋白质；在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的结构域；改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基。由于蛋白质分子通常都较大，而直接改变蛋白质的空间结构不易于操作，因此蛋白质工程是在基因的水平上进行操作的。
答案：B
4．解析：根据题干信息可知，因猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同，所以可利用蛋白质工程对该氨基酸进行替换。
答案：A
5．解析：蛋白质工程可以定向改造蛋白质分子的结构，A正确；改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的，B正确；改造后的中华鲟具有新的性状，但其和现有中华鲟仍是同一物种，C正确；蛋白质工程改造的是基因，可以遗传给子代，因此改造后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质，D错误。
答案：D
6．解析：题干操作中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β?干扰素，而是经过改造的，是人类所需的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术应为蛋白质工程，B正确。
答案：B
7．解析：要获得大量所需的蛋白质，最好是让细胞(或生物体)能不断地合成该种蛋白质。基因可控制蛋白质的合成，并能稳定遗传，所以要通过改造基因并让其随细胞(或生物体)遗传，B正确。
答案：B
8．解析：合成自然界中不存在的蛋白质属于蛋白质工程，应根据蛋白质功能，从设计蛋白质结构入手，依次推测相应的氨基酸和核苷酸序列，然后通过基因修饰或基因合成，合成出相应的蛋白质，D正确。
答案：D
9．解析：天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的，而蛋白质工程的基本途径与之相反，即从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相应的脱氧核苷酸序列(基因)。
答案：(1)④⑤ ①②③
(2)转录 翻译 折叠 分子设计 DNA合成
(3)对蛋白质的结构进行分子设计 基因修饰或基因合成
(4)相反
10．解析：蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)→表达出相应的蛋白质，故正确顺序应该是②①③④。
答案：B
11．解析：根据题干信息分析，将目的基因(控制某药物蛋白合成的基因)导入了来亨鸡胚胎细胞的DNA中，发育成的鸡产生了含该药物蛋白的鸡蛋，说明目的基因在这些鸡中表达了，A正确；这些含该药物蛋白的鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋，说明这种变异属于可遗传的变异，B正确；该技术为第一代基因工程技术，并没有利用蛋白质工程对控制蛋白质合成的基因的结构进行改造，C错误；基因工程的原理是基因重组，且是对生物性状的定向改造，即这种变异是定向的，D正确。
答案：C
12．解析：PCR技术中采用的是高温变性，因此用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶，A正确；基因表达载体包含启动子和终止子，而起始密码和终止密码在mRNA上，B错误；将基因表达载体导入酵母菌细胞时应用感受态细胞法，C错误；筛选菌种时用基因探针检测相关基因或mRNA，不能用基因探针检测蛋白质，D错误。
答案：A
13．解析：蛋白质工程的类型主要有两种：一是从头设计，即完全按照人的意志设计合成蛋白质；二是定位突变与局部修饰，即在已有的蛋白质基础上，只进行局部的修饰，通过造成一个或几个碱基定位突变，以达到修饰蛋白质分子结构的目的，故能将人抗体某些区段替代鼠抗体的区段，降低鼠抗体的抗原性，A正确；蛋白质工程可以在已有的蛋白质基础上，只进行局部的修饰，通过造成一个或几个碱基定位突变，以达到修饰蛋白质分子结构的目的，蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变，B正确；蛋白质工程是指以蛋白质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，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，C错误；蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要，D正确。
答案：C
14．解析：要想使蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，解决此类问题的方法一般是将蛋白质中的个别氨基酸进行替换。
答案：A
15．解析：(1)该过程属于基因治疗，不属于蛋白质工程，原因是没有对现有的蛋白质进行改造。(2)蛋白质工程基本途径为从预期蛋白质功能出发，通过设计蛋白质的结构和推测其氨基酸序列，确定相对应的脱氧核苷酸序列，获得基因。(3)中心法则内容包括DNA和RNA的复制，以及转录、逆转录、翻译。
答案：(1)不属于 没有对现有的蛋白质进行改造(或没有对基因进行修饰)
(2)推测氨基酸序列
(3)DNA和RNA(或遗传物质)
DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)
16．解析：(1)蛋白质工程的目的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，因此，图中构建新的胰岛素模型的依据是胰岛素的预期功能，即速效胰岛素。(2)合成的目的基因应与载体形成重组DNA分子后导入受体细胞中才能表达。(3)利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋白质，需对原有的蛋白质进行改造。根据新的胰岛素中氨基酸序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，人工合成新的胰岛素基因，形成目的基因，改造好的目的基因需通过基因工程来生产基因产物，并且在生产过程中要借助工程菌，所以还需要进行发酵，因此该过程涉及蛋白质工程、基因工程和发酵工程。(4)由新的蛋白质模型到构建新的基因，其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列，推测出基因中的脱氧核苷酸序列，然后用DNA合成仪直接合成出新的基因。
答案：(1)蛋白质的预期功能
(2)载体 大肠杆菌等受体细胞
(3)蛋白质工程
基因工程
(4)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成出新的胰岛素基因
PAGE
-
7
-基因工程的应用
[基础巩固练]
1．我国转基因抗虫棉是在棉花细胞中转入Bt毒蛋白基因培育出来的，它对棉铃虫具有较强的抗性。下列叙述错误的是( )
A．Bt毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌中分离的
B．Bt毒蛋白基因可借助花粉管通道进入棉花细胞中
C．培育的转基因棉花植株需要做抗虫的接种实验
D．用DNA聚合酶连接经切割的Bt毒蛋白基因和载体
2．我国已能自行生产乙肝疫苗等基因工程药物，乙肝疫苗的生产方法是( )
A．在受体细胞内大量增殖乙肝病毒
B．在液体培养基中大量增殖乙肝病毒
C．将乙肝病毒的全部基因导入受体细胞并表达
D．将乙肝病毒的表面抗原基因导入受体细胞并表达
3．下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( )
A．基因治疗能治愈所有遗传病
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水体中的各种病毒
D．利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中
4．下列关于基因工程相关知识的叙述，正确的是( )
A．在基因工程操作中为了获得重组质粒，必须用相同的限制酶切割，露出的黏性末端可以不相同
B．若要生产转基因抗病水稻，可将目的基因先导入大肠杆菌中，再转入水稻细胞中
C．如要提高作物中某种氨基酸的含量，可以导入控制合成含有该种氨基酸比较多的蛋白质的基因
D．基因治疗主要是对具有缺陷的体细胞进行全面修复
5．将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，通过发酵就能大量生产人生长激素。下列叙述正确的是( )
A．发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初级代谢产物
B．大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传
C．大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤与尿嘧啶含量相等
D．生长激素基因在转录时需要限制酶和DNA连接酶
6．将甜菜碱、海藻糖等有机小分子的合成基因转入烟草细胞中，会使烟草的抗旱性增强。下列关于这类转基因烟草及其培育过程的叙述，错误的是( )
A．细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量增加
B．细胞液渗透压增大，避免细胞过度失水
C．将抗旱基因导入烟草细胞中常用农杆菌转化法
D．在干旱条件下筛选出成功导入抗旱基因的烟草细胞
7．有关基因工程的成果及应用的说法，不正确的是( )
①用基因工程方法能培育抗虫植物和抗病毒植物
②基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培育体型巨大、品质优良的动物
③目前基因治疗已广泛应用于临床实践
④基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
A．①②
B．③④
C．②③
D．②④
8．干扰素是抗病毒的特效药，它是一种糖蛋白，现在某基因公司用如图所示方法生产干扰素。请回答下列相关问题。
(1)从人的淋巴细胞中提取出________，使它同质粒相结合，然后导入酵母菌体内。
(2)科学家成功地把人的干扰素基因插入烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，试分析：
①人的基因能移入植物体内，其物质基础是________________________________________________。
②烟草有了抗病毒的能力，这表明烟草体内产生了________。烟草植株产生这种新性状(变异性状)的来源属于________。
③要检测干扰素基因是否进入了烟草细胞，可采用的方法是________________；若要检测干扰素基因是否表达出干扰素，可采用____________的方法。
[能力提升练]
9．我国转基因技术发展态势良好，农业部依法批准发放了转植酸酶基因玉米、转基因抗虫水稻的生产安全证书。下列关于转基因玉米和转基因水稻的叙述，不正确的是
( )
A．转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因
B．转基因抗虫水稻减少了化学农药的使用，减少了环境污染
C．转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测
D．转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因
10．《人类基因治疗》报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。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检测、修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
C．运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常
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
11．科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了汞吸收能力极强的转基因烟草。下列有关该烟草培育的说法，正确的是( )
A．金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中
B．为培育出转基因烟草植株，选择的受体细胞一定是烟草的受精卵
C．同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段又可以切割质粒，因此不具有专一性
D．转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化，导致两者出现生殖隔离
12．近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑，其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割，通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割(见下图)。下列相关叙述错误的是( )
A．Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成
B．向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则
C．向导RNA可在逆转录酶催化下合成
D．若α链剪切点附近序列为……TCCAGAATC……，则相应的识别序列为……UCCAGAAUC……
13．科学家利用转基因技术成功培育出一头转入了赖氨酸基因的转基因牛，从其乳汁中可获得大量的赖氨酸。以下相关叙述中，正确的是( )
A．基因表达载体的受体细胞的性染色体组成可以是XX，也可以是XY
B．将赖氨酸基因导入牛的卵细胞中，通过组织培养也能形成转基因牛
C．人们只在转基因牛的乳汁中才能获取赖氨酸，是因为只在转基因牛的乳腺细胞中才有赖氨酸基因
D．运用基因工程技术让牛合成大量的赖氨酸，该技术将导致定向变异
14．胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体，图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B分别表示β?半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题：
(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是________。
(2)图1中启动子是________酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是________________________________________________________________________
(3)构建基因表达载体时必需的工具酶有________________________________________________________________________。
(4)β?半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，其意义在于________________________________________________________________________。
(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链，且β?半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为
________________________________________________________________________。
(6)根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果是________，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[素养养成练]
15．利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。该技术生产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，可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品，造福人类健康。下图为利用生物技术获得这一生物新品种和抗虫棉的过程，据图回答：
(1)在基因工程中，A表示________，如果直接从苏云金芽孢杆菌中获得抗虫基因，①过程使用的酶的功能特点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
B表示____________。
(2)在研究过程中，研究人员首先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了扩增，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)基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基因表达载体至少包括哪些部分？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)将目的基因导入受体细胞的过程中，在③过程中一般是采用________，在②过程中一般采用____________，受体细胞一般是________。
(5)由于转基因表达产物存在于山羊的乳汁中，检测其体内是否出现药用蛋白，在分子水平上的检测方法及结果是什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)要确定目的基因(抗虫基因)导入棉花细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体水平上的鉴定过程：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课后分层检测案3
1．解析：Bt毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌中分离出来的抗虫基因；Bt毒蛋白基因可借助花粉管通道进入棉花细胞中(花粉管通道法)；培育的转基因棉花植株需要做抗虫的接种实验，以确定转基因棉花植株的抗性及抗性程度；切割得到的Bt毒蛋白基因和载体的连接是靠DNA连接酶来完成的。
答案：D
2．解析：疫苗具有抗原性，乙肝病毒的抗原性由蛋白质外壳决定，所以生产乙肝疫苗利用的是乙肝病毒的蛋白质外壳。生产乙肝疫苗的方法是：获取乙肝病毒表面抗原基因，导入受体细胞，使受体细胞表达乙肝病毒表面抗原。
答案：D
3．解析：基因治疗不能治愈所有遗传病；基因诊断又称DNA诊断，即在DNA分子水平上分析检测某一基因，从而对疾病作出判断，利用的原理是DNA分子杂交；基因探针是用放射性同位素(或荧光分子)标记的含有目的基因的DNA片段，一种基因探针只能检测水体中的一种或一类病毒；利用基因工程生产乙肝疫苗是通过构建含有乙肝病毒表面抗原基因的重组质粒，然后导入相应的宿主细胞(如酵母菌细胞)，生产乙肝病毒表面抗原蛋白。
答案：B
4．解析：获得重组质粒，必须要求有相同的黏性末端或平末端，使用的限制酶可以不同。转基因技术操作过程中，必须通过重组载体才能将目的基因导入受体细胞。基因治疗并不能修复缺陷基因。
答案：C
5．解析：人生长激素不是大肠杆菌生长和繁殖所必需的物质，因此其不是大肠杆菌的初级代谢产物，A错误；可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异，利用基因工程技术使大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异属于基因重组，B正确；大肠杆菌质粒是小型环状DNA分子，不含尿嘧啶，C错误；生长激素基因在转录时需要RNA聚合酶，D错误。
答案：B
6．解析：将甜菜碱、海藻糖等有机小分子的合成基因转入烟草细胞后，细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量增加，会使烟草细胞液的渗透压升高，避免细胞过度失水，因此会使烟草的抗旱性增强；将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法；在干旱条件下可以筛选出成功导入抗旱基因的烟草植株，但并不能筛选出成功导入抗旱基因的烟草细胞。
答案：D
7．解析：用基因工程方法能培育抗虫植物和抗病毒植物，①正确；基因工程在畜牧业上应用的主要目的是提高动物生长速度、改善畜产品品质、生产药物等，而不是为了培育体型巨大的个体，②错误；目前，基因治疗处于初期临床试验阶段，③错误；基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物，④正确。
答案：C
8．解析：(1)通过基因工程构建“工程菌”的方法：从人的淋巴细胞中提取出干扰素基因，使它与质粒结合形成重组质粒，然后将重组质粒导入酵母菌中，通过相应的检测与鉴定得到成功转入了重组质粒的酵母菌，再通过培养这种酵母菌，使之合成大量的干扰素。(2)基因工程的理论基础：不同生物的DNA结构基本相同，不同生物间能进行基因的移接。基因工程的原理是基因重组。若要检测干扰素基因是否进入了烟草细胞，可采用的方法是DNA分子杂交技术；若要检测干扰素基因是否表达出干扰素，可采用抗原—抗体杂交的方法。
答案：(1)干扰素基因 (2)①它们的DNA结构基本相同 ②干扰素 基因重组 ③DNA分子杂交技术 抗原—抗体杂交
9．解析：转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，A不符合题意；转基因抗虫水稻具有抗虫特性，一定程度上能够杀死某些农业害虫，减少了化学农药的使用，从而减少了环境污染，B不符合题意；转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可利用转基因水稻饲养卷叶螟，观察卷叶螟是否能够被杀死进行检测，C不符合题意；转基因抗虫水稻的外源基因是Bt毒蛋白基因，D符合题意。
答案：D
10．解析：基因治疗只是将正常的外源基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D的说法都不符合基因治疗的概念。
答案：A
11．解析：金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中，A正确；由于植物细胞具有全能性，因此植物基因工程的受体细胞可以是受精卵或体细胞，B错误；限制酶具有专一性，能识别特定的脱氧核苷酸序列，C错误；转基因烟草与原烟草之间一般不会出现生殖隔离，D错误。
答案：A
12．解析：蛋白质的合成是由基因控制的，在核糖体中以mRNA为模板合成蛋白质，A正确；向导RNA双链中碱基的配对需要遵循碱基互补配对原则，B正确；逆转录酶催化的反应是以RNA为模板，合成相应的DNA，C错误；若α链剪切点附近序列为……TCCAGAATC……，则其对应链的序列为……AGGTCTTAG……，则根据碱基互补配对原则，Cas9识别序列为……UCCAGAAUC……，D正确。
答案：C
13．解析：根据题干信息可知，从转基因牛的乳汁中可获得大量的赖氨酸，这说明基因表达载体的受体细胞的性染色体组成应为XX，A错误；在基因工程中，常将目的基因导入动物的受精卵中，若将目的基因导入卵细胞中，通过组织培养不能形成完整的个体，B错误；由于将赖氨酸基因导入哺乳动物的受精卵中，因此转基因动物的体细胞中都有赖氨酸基因，但是该基因只在乳腺细胞中表达，C错误；基因工程是人为地将目的基因导入受体细胞，定向地改造生物的性状，D正确。
答案：D
14．解析：(1)基因表达载体中应具有启动子、目的基因、终止子、标记基因和复制原点。(2)启动子是转录过程中RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的转录。图中的氨苄青霉素抗性基因充当了标记基因，可用含有氨苄青霉素的培养基筛选含有重组质粒的大肠杆菌。(3)构建基因表达载体时，需要用同种限制酶分别切割目的基因和载体，然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接。(4)胰岛素肽链上具有蛋白酶的切割位点，会导致胰岛素被菌体内的蛋白酶降解，而通过融合表达将切割位点隐藏在内部可防止胰岛素的A、B链被菌体内的蛋白酶降解。(5)根据溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，并结合β?半乳糖苷酶被切成多个肽段，获得了完整的胰岛素A链、B链这一信息，可以推测β?半乳糖苷酶中必然含有多个甲硫氨酸，胰岛素A链、B链不含甲硫氨酸。(6)每一条肽链的两个末端分别含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，某些氨基酸的R基中可能也含有游离的氨基。
答案：(1)终止子 (2)RNA聚合 作为标记基因，将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来 (3)限制酶和DNA连接酶 (4)防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解 (5)β?半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸 (6)至少2个 两条肽链的一端各有一个游离的氨基，氨基酸R基团中可能还含有游离的氨基
15．解析：(1)据图可知，A是从人的DNA分子上获取的合成乙肝表面抗原或抗凝血酶Ⅲ的基因，或者是从苏云金芽孢杆菌中提取的Bt毒蛋白基因，在基因工程中即所谓要转移的目的基因；基因工程的工具有限制酶、DNA连接酶、载体等，其中限制酶的功能特点是：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子；B是载体和目的基因重组形成的基因表达载体(重组DNA分子)。(2)目的基因的获取一般有3种途径：从基因文库中获取目的基因；利用PCR技术扩增目的基因；通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶。(3)一个完整的基因表达载体至少包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分。(4)目的基因导入受体细胞的方法因受体细胞的不同而不同，植物细胞通常采用农杆菌转化法，动物细胞是显微注射法，微生物细胞是Ca2＋处理法。其中动物通常的受体细胞是受精卵。(5)检测目的基因是否已经表达出相应的蛋白质，通常采用抗原—抗体杂交技术。(6)进行个体生物学水平的鉴定时，通常采用抗虫或抗病的接种实验。
答案：(1)目的基因 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子 基因表达载体(重组DNA分子) (2)PCR 限制酶、DNA连接酶 (3)至少包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分 (4)农杆菌转化法 显微注射技术 受精卵 (5)从转基因羊的乳汁中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，若出现杂交带，表明乳汁中出现了抗原蛋白，实验成功；若没有出现杂交带，表明乳汁中没有出现抗原蛋白，实验失败 (6)让害虫食用转基因棉的叶子，观察害虫的存活情况，以确定其是否具有抗虫性状
PAGE
-
8
-基因工程的基本操作程序
[基础巩固练]
1．下列关于cDNA文库和基因组文库的说法，不正确的是( )
A．cDNA文库中的DNA来源于mRNA的逆转录过程
B．如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同
C．cDNA文库中的基因都没有启动子
D．一种生物的cDNA文库可以有许多种，但基因组文库只有一种
2．下列有关PCR技术的说法，不正确的是( )
A．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
B．PCR技术的原理是DNA双链复制
C．利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列
D．PCR扩增中需要解旋酶解开双链DNA
3．下列选项中不是基因表达载体必要的组成成分的是( )
A．目的基因
B．启动子
C．终止子
D．抗青霉素基因
4．要检测受体DNA中是否成功插入了目的基因，需要用基因探针，这里的基因探针是指( )
A．用于检测疾病的医疗器械
B．带标记的与目的基因互补的核酸序列
C．带标记的蛋白质分子
D．人工合成的免疫球蛋白
5．下列关于目的基因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，遗传物质相对较少等
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为适宜的pH即可，没必要加入缓冲液
6．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是( )
A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
7．如图为基因表达载体的模式图，下列有关基因工程中载体的说法错误的是( )
A．基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建
B．任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别
C．图中启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位
D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因
8．在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞和组织才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答，叙述正确的是( )
①A过程需要的酶主要有限制性核酸内切酶和DNA连接酶 ②B过程需要加入卡那霉素进行选择培养 ③C过程为脱分化过程，培养基中只需加入营养物质、琼脂 ④D过程可以用放射性同位素(或荧光分子)标记的抗虫基因作为探针进行分子水平的检测 ⑤D过程可以用虫感染植株进行个体水平的检测
A．①②③④⑤
B．①②④⑤
C．③④⑤
D．①③④⑤
9．紫花苜蓿是世界上最重要的豆科牧草之一，素有“牧草之王”的美称，NHX基因指导合成的蛋白质能将钠离子排出细胞，研究人员将NHX基因导入新疆大叶紫花苜蓿中，提高了转基因植株的耐盐性。请回答下列问题：
(1)利用PCR技术扩增NHX基因时，需要加入的酶为________，反应的温度和时间需根据具体情况进行设定，55～60
℃有利于________结合到互补DNA链上。
(2)将目的基因导入受体细胞前要将目的基因和运载体相连，作为目的基因的运载体应具备的条件是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答出三点)。
(3)将NHX基因导入新疆大叶紫花苜蓿的常用方法是________，该方法中要将目的基因插入到________以保证目的基因能整合到宿主细胞的染色体上，检测目的基因是否导入宿主细胞的方法是________________，该检测方法利用的原理是________________________________________________________________________。
[能力提升练]
10．基因工程的基本操作步骤如下图所示，其中甲、乙、丙表示结构，①表示过程。下列相关叙述正确的是( )
A．甲、乙分别表示含有抗性基因的质粒、受体细胞
B．①过程表示用有抗生素的培养基筛选含目的基因的受体细胞
C．丙可以是单细胞、器官、植物或动物等
D．若要使丙表达人的蛋白质，则乙是能分裂的人体细胞
11．如图表示利用致病病毒M(DNA病毒)的表面蛋白基因和无害病毒N，通过基因工程制作重组M病毒疫苗的部分过程。①～⑤表示操作流程，a～h表示分子或结构。据图判断不正确的是( )
A．图中所示的①②③过程中，用作运载体的DNA来自分子c
B．图中c所示质粒可能是由细菌或者病毒的DNA改造的
C．图中所示过程中，获取目的基因的步骤是流程①、②
D．在流程③中必须实施的步骤有切割质粒、将质粒与目的基因重组
12．下图是利用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中Pst
Ⅰ、Sma
Ⅰ、EcoR
Ⅰ、Apa
Ⅰ为四种限制性核酸内切酶。下列说法错误的是( )
A．抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来
B．表达载体构建时需要用到限制酶Sma
Ⅰ
C．图示过程是基因工程的核心步骤
D．除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构
13．为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图甲)，拟将其与质粒(图乙)重组，再借助农杆菌导入菊花中。
下列操作与实验目的不符的是( )
A．用限制性核酸内切酶EcoR
Ⅰ和连接酶构建重组质粒
B．用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞
C．在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞
D．用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上
14．图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，载体质粒P0具有四环素抗性基因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列问题：
(1)EcoR
V酶切位点为，EcoR
V酶切出来的线性载体P1为________末端。
(2)用Taq
DNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段，其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理，在两端各添加了一个碱基为________的脱氧核苷酸，形成P2；P2和目的基因片段在________酶作用下，形成重组质粒P3。
(3)为筛选出含有重组质粒P3
的菌落，采用含有不同抗生素的平板进行筛选，得到
A、B、C
三类菌落，其生长情况如下表(“＋”代表生长，“－”代表不生长)。根据表中结果判断，应选择的菌落是________(填表中字母)类，另外两类菌落质粒导入情况分别是________、__________________。
菌落类型平板类型
A
B
C
无抗生素
＋
＋
＋
氨苄青霉素
＋
＋
－
四环素
＋
－
－
氨苄青霉素＋四环素
＋
－
－
(4)
为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒，拟设计引物进行PCR
鉴定。如图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置，PCR
鉴定时应选择的一对引物是________。某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了400bp片段，原因是________________________________________________________________________。
[素养养成练]
15．真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题：
(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是________________________________________________________________________。
(2)若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用________作为载体，其原因是________________________________________________________________________。
(3)若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有__________________(答出两点即可)等优点。
(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是______________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。
(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课后分层检测案2
1．解析：cDNA是指以mRNA为模板，由逆转录酶催化形成的互补DNA,
cDNA文库中的基因来自mRNA逆转录，A正确；mRNA是由基因中的外显子部分转录后拼接形成的，因此cDNA文库中的基因不包含启动子和内含子等结构，与该生物的基因组文库中的基因结构不同，B错误；cDNA文库中的基因都没有启动子，C正确；由于cDNA文库中只含有某种生物的部分基因，因此该种基因文库可能有多种，而基因组文库中含有某种生物的全部基因，因此只有一种，D正确。
答案：B
2．解析：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，其原理是DNA双链复制，A、B正确；利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，C正确；PCR扩增中目的基因受热变性后解链为单链，不需要解旋酶解开双链DNA，D错误。
答案：D
3．解析：目的基因、启动子、终止子、标记基因是表达载体必要的组成成分，而抗青霉素基因只是标记基因中的一种。
答案：D
4．解析：本题中基因探针是指用放射性同位素或荧光分子标记的与目的基因互补的核酸序列，利用碱基互补配对原则，检测目的基因是否导入受体细胞的DNA中。
答案：B
5．解析：因为原核生物繁殖快，且多为单细胞，遗传物质相对较少，故常用原核生物作为受体细胞，A正确；Ca2＋处理后细胞处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态称为感受态，感受态细胞吸收DNA分子需要适宜的温度和酸碱度，B、C正确；感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子的液体需要加入缓冲液，D错误。
答案：D
6．解析：基因表达的产物是蛋白质，因此，只有在受体细胞中检测或提取到了相应蛋白质才能证明目的基因在受体细胞中完成了表达，A、C项只能说明完成了目的基因的导入，B项只能说明完成了目的基因的导入和目的基因的转录过程。
答案：D
7．解析：由于受体细胞有植物细胞、动物细胞和微生物细胞之分，且目的基因导入受体细胞的方式不同，因而基因表达载体的构建也会有所差别，不可能千篇一律。
答案：B
8．解析：①A过程需要的酶主要有限制性核酸内切酶和DNA连接酶，①正确；②B过程需要加入卡那霉素进行选择培养，②正确；③C过程为脱分化过程，培养基中需加入营养物质、琼脂、激素以及卡拉霉素，③错误；④D过程可以用放射性同位素(或荧光分子)标记的抗虫基因作为探针进行分子水平的检测，④正确；⑤D过程可以用虫感染植株进行个体水平的检测，⑤正确。
答案：B
9．解析：(1)PCR技术扩增NHX基因时，需要加入的酶为热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)。利用PCR技术扩增目的基因的过程中，复性时两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，复性的温度为55～60
℃。(2)作为目的基因的运载体应具备的条件是具有一个或多个限制酶切割位点、能在细胞中自我复制、具有特殊的标记基因等。(3)将目的基因导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法，该方法中要将目的基因插入到Ti质粒的T?DNA上，以保证目的基因能整合到宿主细胞的染色体DNA上。检测目的基因是否导入宿主细胞的方法是DNA分子杂交技术，该检测方法利用的原理是碱基互补配对原则。
答案：(1)热稳定DNA聚合酶(或Taq酶) 引物 (2)具有一个或多个限制酶切割位点、能在细胞中自我复制、具有特殊的标记基因 (3)农杆菌转化法 Ti质粒的T?DNA上 DNA分子杂交技术 碱基互补配对原则
10．解析：甲为运载体，可能是质粒，也可能是噬菌体或动植物病毒，A错误；①为筛选含有目的基因的受体细胞的过程，由于标记基因不一定是抗性基因，因此该过程不一定是用含有抗生素的培养基来筛选含目的基因的受体细胞，也可能是通过荧光标记来筛选含目的基因的受体细胞，B错误；基因工程的受体细胞可以是微生物细胞、植物细胞或动物细胞，因此丙可以是单细胞、器官、植物或动物等，C正确；若要使丙表达人的蛋白质，则乙应该是其他生物的细胞，D错误。
答案：C
11．解析：图中①②表示提取致病病毒M的DNA并切割下目的基因，图中③是目的基因与运载体拼接过程，所以①②③过程中用作运载体的只有c，A、C、D正确；图中质粒不可能来自病毒的DNA，因为病毒中没有质粒，B错误。
答案：B
12．解析：抗卡那霉素基因是标记基因，目的是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞，A正确；构建表达载体过程中需要将目的基因完整切割下来，此时要用到限制酶Pst
Ⅰ、EcoR
Ⅰ，B错误；图示过程为基因表达载体的构建过程，是基因工程中的核心步骤，C正确；基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等，D正确。
答案：B
13．解析：目的基因C和质粒都有可被EcoR
Ⅰ切割的酶切位点，另外需要DNA连接酶将切好的目的基因和质粒连接起来，A正确；愈伤组织全能性较高，是理想的植物受体细胞，将目的基因导入植物受体细胞的方法通常为农杆菌转化法，B正确；质粒中含有潮霉素抗性基因，因此选择培养基中应该加入潮霉素，C错误；使用分子杂交方法可检测目的基因是否整合到受体细胞染色体上，D正确。
答案：C
14．解析：(1)根据题意分析，EcoR
V识别的序列是—GATATC—，并且两条链都在中间的T与A之间进行切割，因此其切出来的线性载体P1为平末端。(2)据图分析，目的基因两侧为粘性末端，且漏出的碱基为A，则在载体P1的两端需要各加一个碱基T形成具有粘性末端的载体P2，再用DNA连接酶将P2与目的基因连接起来，形成重组质粒P3。(3)根据以上分析已知，限制酶切割后破坏了四环素抗性基因，但是没有破坏氨苄青霉素抗性基因，因此含有重组质粒P3的菌落在四环素中不能生长，而在氨苄青霉素的培养基上能生长，结合表格分析可知，应该选择B类菌落。根据表格分析，A类菌落在氨苄青霉素和四环素的培养基中都能够生长，说明其导入的是P0;
C类菌落在任何抗生素的培养基中都不能生长，说明其没有导入质粒。(4)据图分析，根据目的基因插入的位置和PCR技术的原理分析，PCR
鉴定时应该选择的一对引物是乙和丙：根据题意和图形分析，某同学用图中的另外一对引物(甲、乙)从某一菌落的质粒中扩增出了400bp的片段，说明其目的基因发生了反向连接。
答案：(1)平 (2)胸腺嘧啶(T) DNA连接 (3)B A类菌落含有P0 C类菌落未转入质粒 (4)乙丙 目的基因反向连接
15．解析：(1)人为真核生物，从人的基因组文库中获得的基因A中含有内含子，而受体细胞大肠杆菌是原核生物，原核生物基因中没有内含子，相应的就没有切除内含子对应的RNA序列，故无法表达出蛋白A。(2)噬菌体是专一性侵染细菌的病毒，以细菌为宿主细胞，而昆虫病毒侵染的是昆虫，以昆虫为宿主细胞。家蚕属于昆虫，故应选用昆虫病毒作为载体。(3)与家蚕相比，大肠杆菌具有繁殖快、容易培养等优点，故要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。(4)检测基因A是否翻译出蛋白A，可用抗原—抗体杂交法。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中，S型细菌的DNA可以使R型细菌发生转化，说明调控多糖荚膜产生的基因整合到了R型细菌的DNA分子中并成功得以表达。也就是说DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体并进行表达，这就为基因工程理论的建立提供了启示。
答案：(1)基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A (2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕 (3)繁殖快、容易培养 (4)蛋白A的抗体 (5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体
PAGE
-
9
-DNA重组技术的基本工具
[基础巩固练]
1．基因工程技术引起的生物变异属于( )
A．染色体变异
B．基因突变
C．基因重组
D．不遗传的变异
2．下列哪一项不是基因工程的载体必须具备的条件( )
A．能在宿主细胞中复制并保存
B．具有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接
C．具有标记基因，便于筛选
D．是环状DNA分子
3．“分子缝合针”缝合的部位是( )
A．碱基对之间的氢键
B．碱基与脱氧核糖
C．DNA双链上的磷酸二酯键
D．磷酸与脱氧核糖
4．下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是( )
A．①②
B．①③
C．①④
D．②③
5．下列有关基因工程的叙述，错误的是( )
A．最常用的载体是大肠杆菌的质粒
B．工具酶主要有限制性核酸内切酶和DNA连接酶
C．该技术人为地增加了生物变异的范围，实现种间遗传物质的交换
D．基本原理是基因突变
6．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，其化学本质是蛋白质
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．限制酶均特异性地识别含6个核苷酸的序列
7．如图所示为限制酶BamH
Ⅰ和Bgl
Ⅱ的识别序列及切割位点，实验中用BamH
Ⅰ切割DNA获得目的基因，用Bgl
Ⅱ切割质粒，并将它们拼接得到重组质粒。下列相关叙述正确的是( )
A．在酶切过程中，只需要控制好酶的浓度，不需要控制温度等因素
B．经两种酶处理得到的重组质粒不能再被这两种酶所识别
C．质粒经Bgl
Ⅱ切割后形成的黏性末端是
D．分别用图中两种限制酶切割，可保证目的基因定向地插入质粒
8．限制酶Mun
Ⅰ和限制酶EcoR
Ⅰ的识别序列及切割位点分别是。如图表示四种质粒和目的基因，其中，质粒上箭头所指部位为酶的识别位点，阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是( )
9．下图表示两种限制酶识别DNA分子的特定序列，并在特定位点对DNA分子进行切割的示意图，请回答以下问题：
(1)图中甲和乙代表________________________________________________________________________。
(2)EcoR
Ⅰ、Hpa
Ⅰ代表________________________________________________________________________。
(3)图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段，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。
(4)由图解可以看出，限制酶的作用特点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)如果甲中G碱基发生基因突变，可能发生的情况是
________________________________________________________________________。
[能力提升练]
10．某DNA分子中含有某限制酶的一个识别序列，用该限制酶切割该DNA分子，可能形成的两个DNA片段是( )
选项
片段1
片段2
①
②
③
④
A.①②
B．③④
C．①③
D．②④
11．下面是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是( )
12．下列有关基因工程中工具的说法，正确的是( )
A．限制酶只能识别6个核苷酸组成的序列
B．限制酶与DNA聚合酶的作用部位一样
C．病毒不能作为基因工程的载体
D．DNA连接酶能把粘性末端的氢键连接起来
13.
质粒是基因工程中最常用的载体，质粒上的标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。质粒上箭头表示三种限制酶的酶切位点。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况不同。下表是外源基因插入后(插入点有a，b，c)细菌的生长情况。下列有关叙述正确的是( )
细菌在含青霉素的培养基上的生长情况
细菌在含四环素的培养基上的生长情况
①
能生长
不能生长
②
能生长
能生长
③
不能生长
能生长
A.质粒的复制原点上有RNA聚合酶结合位点
B．①②③三种重组后细菌的外源基因插入点①是a②是c③是b
C．质粒被一种限制酶切开时，被水解的磷酸二酯键有2个
D．将外源基因与质粒连接时需用DNA聚合酶
14．下面是5种限制酶所识别的DNA分子序列和剪切位点图(↓表示剪切点、切出的断面为粘性末端或平末端)：
通过对上述内容的分析，下列有关说法错误的是( )
A．不同的限制酶可以切出相同的粘性末端
B．限制酶1可以识别并剪切限制酶3所识别的DNA序列
C．限制酶3、4识别的序列都是由6个脱氧核苷酸组成
D．DNA连接酶可拼接由限制酶4和5切出的DNA片段，也可拼接由限制酶1和2切出的DNA片段
15．下表所示为几种限制酶的识别序列及其切割位点，请回答下列问题：
(1)从表中四种酶的切割位点看，可以切出平末端的酶是________。
(2)将目的基因与质粒DNA缝合依靠的是________酶，它的作用是形成磷酸二酯键；两条链间的碱基对间通过________连接起来。
(3)图1中的质粒分子可被表中限制酶________切割，切割后的质粒含有________个游离的磷酸基团。
(4)在相关酶的作用下，图1中的甲与图2中的乙________(填“能”或“不能”)拼接起来。请说明理由：____________________________________。
[素养养成练]
16．目前基因工程所用的质粒载体主要是以天然细菌质粒的各种元件为基础重新组建的人工质粒，pBR322质粒是较早构建的质粒载体，其主要结构如图一所示。
(1)构建人工质粒时要有抗性基因，以便于__________。
(2)pBR322分子中有单个EcoR
Ⅰ限制酶作用位点，EcoR
Ⅰ只能识别序列—GAATTC—，并只能在G与A之间切割。若在某目的基因的两侧各有1个EcoR
Ⅰ的切点，请画出目的基因两侧被限制酶EcoR
Ⅰ切割后所形成的黏性末端。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)pBR322分子中另有单个的BamH
Ⅰ限制酶作用位点，现将经BamH
Ⅰ处理后的质粒与用另一种限制酶Bgl
Ⅱ处理得到的目的基因，通过DNA连接酶的作用恢复________键，成功地获得了重组质粒，这说明________________________________________________________________________。
(4)为了检测上述重组质粒是否导入原本无Ampr和Tetr的大肠杆菌，将大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养，得到如图二的菌落。再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养基上培养，得到如图三的结果(空圈表示与图二对照无菌落的位置)。与图三空圈相对应的图二中的菌落表现型是__________，图三结果显示，多数大肠杆菌导入的是________。
课后分层检测案1
1．解析：基因工程就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工程技术引起的生物变异属于基因重组。
答案：C
2．解析：作为基因工程的载体要能在宿主细胞中复制并保存；要具有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接；要具有标记基因，便于筛选，故A、B、C与题意不符。基因工程的载体不一定要是环状DNA分子，D符合题意。
答案：D
3．解析：“分子缝合针”缝合的部位是DNA双链上的磷酸二酯键。
答案：C
4．解析：限制酶能够识别双链DNA分子上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，且切割后可形成能够互补配对的黏性末端。由题图可知，①③能够互补，其他的不能互补，所以①③属于同一种限制酶切割而成的。
答案：B
5．解析：基因工程的基本原理是基因重组，不同生物的DNA具有相同的结构，遗传信息传递和表达方式相同是基因工程赖以完成的基础；基因工程中的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶，最常用的载体是大肠杆菌质粒；该技术可克服生殖隔离现象，实现种间遗传物质交换，按照人的意愿使生物发生定向的变异。
答案：D
6．解析：限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，A错误；限制酶具有专一性，即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，B正确；限制酶切割DNA后会形成黏性末端或平末端，C错误；大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由4、5或8个核苷酸组成，D错误。
答案：B
7．解析：影响酶促反应的因素有温度、pH、酶浓度、底物浓度、反应时间等，因此酶切过程中，需控制好酶浓度、温度和反应时间等因素，A错误；经两种酶处理得到的重组质粒不能再被这两种酶识别，B正确；质粒经Bgl
Ⅱ切割后形成的黏性末端是，C错误；分别用题图中两种限制酶切割目的基因和质粒，由于形成的黏性末端相同，因此并不能保证目的基因定向地插入质粒，D错误。
答案：B
8．解析：用限制酶Mun
Ⅰ切割A质粒后，不会破坏标记基因，而且还能产生与目的基因两侧黏性末端相同的末端，适于作为目的基因的载体；B项中质粒没有标记基因，不适于作为目的基因的载体；C、D质粒含有标记基因，但用限制酶切割后会被破坏，因此不适于作为目的基因的载体。
答案：A
9．解析：(1)由图示看出，甲和乙代表由脱氧核苷酸构成的不同的DNA片段。(2)EcoR
Ⅰ和Hpa
Ⅰ能切割DNA分子，说明它们是限制酶。(3)甲中切点在G、A之间，切口在识别序列中轴线两侧，形成黏性末端；乙中切点在A、T之间，切口在识别序列中轴线处，形成平末端。(4)(5)限制酶能识别DNA分子中的特定核苷酸序列，并从特定位点切割DNA分子。当特定核苷酸序列变化后，就不能被相应限制酶识别。
答案：(1)有特定脱氧核苷酸序列的DNA片段
(2)两种不同的限制酶
(3)黏性末端 平末端 G、A A、T
(4)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
(5)限制酶不能识别切割位点
10．解析：限制性核酸内切酶只能识别特定的碱基序列，而且在特定位点进行切割，切割后两个DNA片段露出相同的末端。①中片段1和片段2的黏性末端不遵循碱基互补配对原则；②中限制性核酸内切酶的切割位点为G—A和T—C之间，故②中的片段1和片段2不能体现限制性核酸内切酶在特定位点切割的特点；③中的片段1和片段2说明限制性核酸内切酶识别AGCT序列，在G和C之间进行切割；④中的片段1和片段2说明限制性核酸内切酶识别GAATTC序列，在G和A之间进行切割。
答案：B
11．解析：破坏了复制必需的序列ori，A错误；氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，在四环素培养基上和氨苄青霉素培养基上都能生长，B错误；氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长，C正确；氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏，D错误。
答案：C
12．解析：大多数限制性核酸内切酶识别6个核苷酸序列，少数限制酶识别序列由4、5或8个核苷酸组成，A错误；限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶作用部位相同，都是磷酸二酯键，B正确；在基因工程中，常用的运载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒，C错误；DNA连接酶可使DNA片段的粘性末端通过磷酸二酯键连接起来，D错误。
答案：B
13．解析：质粒的复制原点上有DNA聚合酶结合位点，A错误；①②③三种重组后细菌的外源基因插入点①是b、②是c、③是a，B错误；限制酶能将磷酸二酯键水解断裂，质粒被一种限制酶切开，磷酸二酯键断裂2个，C正确；将外源基因与质粒连接时需用DNA连接酶连接，D错误。
答案：C
14．解析：由分析可知，限制酶1和3切出的黏性末端相同，故不同的限制酶可以切出相同的粘性末端，A正确；限制酶3识别的碱基序列中包含了限制酶1识别的碱基序列，故限制酶1可以识别并剪切限制酶3所识别的DNA序列，B正确；由分析可知，限制酶3、4识别的序列都是由6个脱氧核苷酸组成，C正确；DNA经不同限制酶切割后，只有在形成相同的黏性末端时，才可以通过DNA连接酶拼接，由此可知DNA连接酶可拼接由限制酶1和3切出的DNA片段，不可拼接由限制酶1和2切出的DNA片段，也不能连接由限制酶4和5切出的DNA片段，D错误。
答案：D
15．解析：(1)由表中四种限制酶的切割位点可知，SmaⅠ可切出平末端。(2)目的基因与质粒缝合时用DNA连接酶进行连接，形成磷酸二酯键；两条链之间的碱基依据碱基互补配对原则形成氢键。(3)根据质粒的碱基序列可知，质粒分子可被限制酶EcoRⅠ切割，切割后形成链状DNA，有2个游离的磷酸基团。(4)由图可知，甲和乙的黏性末端相同，在DNA连接酶的作用下可以拼接起来。
答案：(1)SmaⅠ (2)DNA连接 氢键 (3)EcoRⅠ 2 (4)能 二者具有相同的黏性末端
16．解析：(1)构建人工质粒时要有抗性基因作为标记基因，用于重组DNA的鉴定和筛选或便于鉴别目的基因是否导入受体细胞。(2)EcoR
Ⅰ只能识别核酸序列—GAATTC—，并只能在G与A之间切割。根据限制酶的识别序列和切割位点进行解答。(3)DNA连接酶的作用是恢复磷酸二酯键；由题干可知，两种限制酶(BamH
Ⅰ和Bgl
Ⅱ)切割得到的黏性末端相同，这样才能进行相应的碱基互补配对。(4)与图三空圈相对应的图二中的菌落表现型是能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素；图三结果显示，多数大肠杆菌导入的是能抗氨苄青霉素和四环素的人工质粒即pBR322质粒。
答案：(1)重组DNA的鉴定和筛选(鉴别目的基因是否导入受体细胞)
(2)
(3)磷酸二酯 两种限制酶(BamH
Ⅰ和Bgl
Ⅱ)切割得到的黏性末端相同
(4)能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素 pBR322质粒
PAGE
-
9
-
