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1、专题 1 基因工程基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外 DNA重组和转基因技术，赋予生物以 新的遗传特性，创造出 更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平 上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术 。（一）基因工程的基本工具1. “分子手术刀”限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物 中分离纯化出来的。（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种 特定 的核苷酸序列，并且使每一条链中特定 部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 断开，因此具有专一性。（3）结果：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 。2.
2、 “分子缝合针”DNA连接酶(1) 两种 DNA连接酶（ EcoliDNA 连接酶和 T4-DNA连接酶）的比较：相同点：都缝合磷酸二酯 键。区别： EcoliDNA 连接酶来源于 大肠杆菌 ，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；而 T4DNA连接酶来源于T4噬菌体 ，能缝合 两种末端 ，但连接平末端的之间的效率较低。(2) 与 DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸 加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。 DNA连接酶是连接两个 DNA片段 的末端，形成磷酸二酯键。3. “分子运输车”载体（1）载体具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存。具有
3、一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入 。具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择 。（2）最常用的载体是质粒 , 它是一种 裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子 。（3）其它载体：入噬菌体的衍生物、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步： 目的基因的获取1. 目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。2. 原核基因采取 直接分离 获得，真核基因是人工合成 。人工合成目的基因的常用方法有反转录法 _和化学合成法 _。3.PCR技术扩增目的基因（1）原理： DNA双链复制（2）过程：第一步：加热至9095DNA解链 ；第二步：冷却到5560， 引物结合
4、到互补DNA链；第三步：加热至 7075， 热稳定 DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。第二步： 基因表达载体的构建1. 目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在 ，并且可以 遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。2. 组成： 目的基因 启动子 终止子 标记基因（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的 首端，是 RNA聚合酶 识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA ，最终获得所需的蛋白质 。（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的 尾端 。（3）标记基因的作用：是为了鉴定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。常用的标记基因是 抗生
5、素基因 。第三步： 将目的基因导入受体细胞_1. 转化的概念： 是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. 常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法 ，其次还有基因枪法 和 花粉管通道法等。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术 。此方法的受体细胞多是受精卵 。将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少， 最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收D
6、NA分子，完成转化过程。3. 重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是 标记基因是否表达 。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 第四步： 目的基因的检测和表达1. 首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA 分子杂交技术。2. 其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA ，方法是采用用标记的目的基因作探针与 mRNA杂交 。3. 最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提
7、取蛋白质 ，用相应的抗体 进行 抗原抗体杂交。4. 有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。（三）基因工程的应用1. 植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。2. 动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。3. 基因治疗： 把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。（四）蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造 ，或制造一种 新的蛋白质 ，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质
8、）转录翻译高中生物选修 3 第一章基因工程习题一单选题： 每小题只有一个选项最符合题意。1下列有关基因工程的叙述，正确的是：（）ADNA 连接酶的作用是将两个黏性末端的碱基连接起来B目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因重组C目的基因与载体结合的过程发生在细胞外精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - - D常使用的运载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等2下列关于基因工程的叙述，正确的是：（）A基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因B细菌质
9、粒是基因工程常用的载体C通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA ，用另一种处理运载体DNA D为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体细胞3与“限制性核酸内切酶”作用部位完全相同的酶是：（）A反转录酶BRNA 聚合酶CDNA 连接酶D解旋酶4限制酶的作用实际上就是把DNA 中某些化学键打断，一种能专一识别GAATTC 的限制酶， 断裂的化学键是： （）AG 与 A 之间的氢键BG 与 C 之间的氢键C A 与 T 之间的氢键D鸟嘌呤脱氧核苷酸与腺嘌呤脱氧核苷酸之间的键5下面图中a、b、 c、d 代表的结构不正确的是：（）Aa质粒 DNA Bb限制性内切酶CcDNA
10、 聚合酶Dd目的基因6下列哪一项不是基因工程运载体必须具备的条件（）A能在宿主细胞中复制并保存B具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接C具有标记基因，便于进行筛选D是环状形态的DNA 分子7目的基因与运载体结合所需的条件是：（）被同一种限制酶切割运载体具有标记基因用 RNA 聚合酶连接用 DNA 连接酶连接用四种脱氧核苷酸作原料ATP 提供能量ABCD8苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞是否已表达，其检测方法是：（）A是否有抗生素抗性B是否能检测到标记基因C是否有相应的性状D是否能分离到目的基因11下列不可作为基因工程中的标记基因的是：（）A抗性基因B发光基因C有色基因D贮藏蛋白的基因12下
11、表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是：（）供体剪刀针线运载体受体A 质粒限制性内切酶DNA 连接酶提供目的基因的生物大肠杆菌等B 提供目的基因的生物DNA 连接酶限制性内切酶质粒大肠杆菌等C 提供目的基因的生物限制性内切酶DNA 连接酶质粒大肠杆菌等D 大肠杆菌等DNA 连接酶限制性内切酶提供目的基因的生物质粒131987 年，美国科学家将萤火虫的萤光素基因转入烟草植物细胞，获得高水平的表达。长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表：（）萤火虫与烟草植物的DNA 结构基本相同萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码烟草植物体内合成了萤光素萤火虫和烟草植物合成蛋白质的
12、方式基本相同A和B和C和D14人们常用 DNA 进行亲子鉴定。其原理是：从被测试者的血滴或口腔上皮提取DNA ，用限制性内切酶将DNA 样本切成特定的小片段，放进凝胶内，用电泳推动DNA 小片段分离，再使用特别的DNA “探针”去寻找特定的目的基因。DNA “探针”与相应的基因凝聚在一起，然后，利用特别的染料在X 光下，便会显示由DNA 探针凝聚于一起的黑色条码。被测试者这种肉眼可见的条码很特别，一半与母亲的吻合，一半与父亲的吻合。反复几次过程，每一种探针用于寻找 DNA 的不同部位形成独特的条码，用几组不同的探针，可得到超过99.9%的父系分辨率。请问，DNA “探针”精品资料 - - -
13、欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 是指： （）A某一个完整的目的基因B目的基因片段的特定DNA C与目的基因相同的特定双链DNA D与目的基因互补的特定单链DNA 15应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是指：（）A人工合成的免疫球蛋白的DNA 分子B人工合成的苯丙氨酸羟化酶的DNA 分子C用放射性同位素或荧光分子等标记的蛋白质分子D用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA 分子162003 年我国科学工作
14、者用基因工程迅速研制出“非典”诊断盒。其作用及机理是：（）A治疗“非典”,利用的是抗原抗体反应B诊断“非典”,利用的是 DNA 分子杂交原理C诊断“非典” ，利用的是抗原抗体反应D治疗“非典” ，利用的是DNA 分子杂交原理17为了防止转基因作物的目的基因通过花粉转移到自然界中的其他植物，科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中。其原因是：（）A叶绿体基因组不会进入到生殖细胞中B受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞C转基因植物与其他植物间不能通过花粉发生基因交流D植物杂交的后代不会出现一定的性状分离比18随着转基因技术的发展,基因污染也逐渐产生。下列有关基因污染的说法不正确的是：（）A
15、转基因作物可通过花粉扩散到它的近亲作物上，从而污染生物基因库B杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性C基因污染是一种不能增殖的污染D基因污染较难清除19美国农业部指导农民在种植转基因农作物时，要求农民在转基因农作物的行间种植一些普通的非转基因农作物，供害虫取食，这种做法的主要目的是：（）A保护物种多样性B保护害虫的天敌C减缓害虫抗性基因频率增加的速率D维持农田生态系统中的能量流动20多聚酶链式反应（PCR）是一种体外迅速扩增DNA 片段的技术。 PCR 过程一般经历下述三十多次循环：95下使模板 DNA 变性、解链 55下复性（引物与DNA 模板链结合）72下引物链延伸（形
16、成新的脱氧核苷酸链）。下列有关 PCR 过程的叙述中不正确的是：（）A变性过程中破坏的是DNA 分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现B复性过程中引物与DNA 模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成C延伸过程中需要DNA 聚合酶、 ATP、四种核糖核苷酸DPCR 与细胞内 DNA 复制相比所需要酶的最适温度较高21质粒是基因工程中最常用的运载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因（目的基因）是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因插入位置（插入点有a、b、c） ，请根据表中提供细菌的生长情况，推测三种重组
17、后细菌的外源基因插入点，正确的一组是： （）A是 c；是 b；是 a B是 a和 b；是 a；是 b C是 a 和 b；是 b；是 a D是 c；是 a；是 b 22在向开放水体中放养转基因鱼时，必须有可靠的措施使其不能繁殖后代，以免对生态系统造成不可预测的破坏。下列利用普通二倍体鱼培育三倍体转基因鱼的技术不合理的是：（）细菌在含青霉素培养基上生长情况细菌在含四环素培养基上生长情况能生长能生长能生长不能生长不能生长能生长精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 7 页 - - - - -
18、 - - - - - A设法使染色体数目加倍以获得四倍体B将目的基因导入二倍体或四倍体的受精卵C将转基因四倍体纯种与二倍体进行杂交D让二倍体鱼的精子染色体数目加倍再受精23DNA 探针能检测到标本上的： （）A遗传密码B遗传信息C蛋白质序列D细胞结构24DNA 探针能用于检测： （）A地方性甲肿病患者B乙肝患者C骨质软化病患者D缺铁贫血病患者25基因工程产物可能存在着一些安全性问题，但不必担心：（）A三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼的杂交，进而导致自然种群被淘汰B运载体的标记基因（如抗生素基因）可能指导合成有利于抗性进化的产物C目的基因（如杀虫基因）本身编码的产物可能会对人体产生毒性D目的基因通过花
19、粉的散布转移到其他植物体内，从而可能打破生态平衡26基因治疗是指： （）A运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变而恢复正常B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C把健康的外源基因导人到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的D对有缺陷的基因进行修复，使其恢复正常，达到治疗疾病的目的27在 DNA 测序工作中，需要将某些限制性内切酶的限制位点在DNA上定位，使其成为DNA 分子中的物理参照点。这项工作叫做“ 限制酶图谱的构建” 。假设有以下一项实验：用限制酶Hind， BamH和二者的混合物分别降解一个4kb（1kb 即 1 千个碱基对）大小的线性DNA 分子，降解
20、产物分别进行凝胶电泳，在电场的作用下，降解产物分开，如下图所示。据此分析，这两种限制性内切酶在该DNA 分子上的限制位点数目是以下哪一组？（）AHind1 个， BamH2 个BHind 2 个， BamH3 个C Hind 2 个， BamH1 个DHind 和 BamH 各有 2 个28细菌蛋白质在极端环境条件下可通过肽链之间的二硫键维持稳定。已知不同的多肽产物可因分子量不同而以电泳方式分离。下列左图是一个分析细菌蛋白的电泳结果图，“ -”代表没加还原剂， “+” 代表加有还原剂，还原剂可打断二硫键， “M ” 代表已知分子量的蛋白质，右侧数字代表蛋白质或多肽的相对分子量。根据左侧结果，
21、右列哪个图案最能代表该细菌原本的多肽结构（注意：“ 一” 代表二硫键）： （）29全世界每年有成百上千人由于吃毒蘑菇而身亡，其中鹅膏草碱就是一种毒菇的毒素，它是一种环状八肽。若20 种氨基酸的平均分子量为128，则鹅膏草碱的分子量约为：（）A1024 B898 C880 D862 b b A b B b b C b 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 第卷非选择题三非选择题：30 （8 分）聚合酶链式反应(PCR 技术 )是在实验室中
22、以少量样品DNA 制备大量DNA 的生化技术，反应系统中包括微量样品 DNA 、DNA 聚合酶、 引物、 足量的 4 种脱氧核苷酸及ATP 等。反应中新合成的DNA 又可以作为下一轮反应的模板，故 DNA 数以指数方式扩增，其简要过程如右图所示。（1）某个 DNA 样品有 1000 个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A:G:T:C=1:2:3:4 ，则经过PCR 仪五次循环后，将产生个 DNA 分子，其中需要提供胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量至少是个。（2）分别以不同生物的DNA 样品为模板合成的各个新DNA 之间存在差异，这些差异是。（3）请指出 PCR 技术与转录过程的三个不同之处：。31.（
23、8 分）下图 a 示基因工程中经常选用的运载体pBR322 质粒， Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因。目的基因如果插入某抗性基因中，将使该基因失活，而不再具有相应的抗性。为了检查运载体是否导入原本没有 Ampr和 Tetr的大肠杆菌 （受体细胞），将大肠杆菌涂布在含氨苄青霉素的培养基上培养，得到如图 b 的结果（黑点表示菌落） 。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c 的结果（空圈表示与b 对照无菌落的位置） 。据此分析并回答：（1）pBR322 质粒的化学本质是，其控制着等性状，质粒的复制必须在中完成。（2）根据
24、用途，题中所用培养基属于，与图 c 空圈相对应的图b 中的菌落表现型是，由此说明目的基因插入了中。（3）若用 pBR322 质粒作为运载体，通过基因工程生产食品，是否存在食品安全性问题？试说明理由。32 （7 分）通过 DNA 重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示了这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“ 剪刀 ” 能识别的序列和切点是一GGATCC 一，请回答：（1）从羊染色体中“ 剪下， ，羊蛋白质基因的酶是。人体蛋白质基因“ 插入 ” 后连接在羊微量 DNA 样品DNA 互补链分离开为单链以单链为模板合成子代DNA 循环重复bca
25、rr精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 体细胞染色体中时需要的酶是。（2）请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。（3）人体蛋白质基因之所以能“ 插入 ” 到羊的染色体内，原因是， “ 插入 ” 时常用的工具是。33 （8 分）下面甲图中DNA 决定某一多肽链中的酪氨酸和丙氨酸过程示意图，乙图示样品DNA 经 PCR 技术 (聚合酶链式反应 )扩增，可以获取大量DNA 克隆分子。分析回答：（ 1）甲图中含有种核苷酸；丙氨酸的遗传密码子是。该图表示了DNA中遗传信息的过程。（2）有一种贫血症是血红蛋白分子的一条多肽链上，一个酪氨酸被一个苯丙氨酸所替代造成的。此种贫血症的根本原因是，即发生了改变。（3）乙图的“ PCR ”与人体内的DNA 复制相比有何特殊之处? 。（4）现在要通过 “PCR ”得到甲图中DNA 片段的 1024 个克隆片段， 则至少要向试管中加入个腺嘌呤脱氧核苷酸。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - - -