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1、基因工程、蛋白质工程及其应用一、专题网络“分子运输车” 运载体 “分子缝合针” DNA连接酶 “分子手术刀”限制性内切酶 目的基因的获取崛起 基本工具基本操作程序蛋白质工程 基因表达载体构建 基因工程基本原理 目的基因导入实质 应用目的基因检测和鉴定 进展和前景 基因治疗基因工程药物动物基因工程植物基因工程二、考点及例题解析考点一 基因工程的基本操作工具例1下表为常用的限制酶及其识别序列和切割位点。根据表推断下列叙述，正确的是 限制酶名称识别序列和切割位点限制酶名称识别序列和切割位点BamHIGGATCCKpnIGGTACCEcoRICAATTCSau3AIGATCHindGTYRACSmaI
2、CCCGGG(注：Y=C或T,R=A或G)A. 限制酶切割后不一定形成粘性末端B. 限制酶的切割位点一定在识别序列的内部C. 不同限制酶切割后形成的粘性末端不同D. 一种限制酶只能识别一种核苷酸序列考点二、基因工程的基本操作程序例2. 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茶叶病毒的核酸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分子导入烟草原生质体D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞例3.聚合酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环
3、进行，使目的DNA片段得以迅速扩增，其简要过程如下图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是APCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术B反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板C. PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增D应用PCR技术及探针杂交技术可以检测基因突变 考点三、基因工程及蛋白质工程的比较例4关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是A都是分子水平上的操作 B基因工程就是改造基因的分子结构C蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构D基因工程能产生自然界根本不存在的基因，蛋白质工程能产生自然界根本不存在的蛋白质例5.胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，
4、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。如图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DNA合成形成的新基因应及 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？ （5）下列关于蛋白质工程的说法，错误的是A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接
5、进行操作，定向改变分子的结构C.蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子D.蛋白质工程及基因工程密不可分，又称为第二代基因工程考点四、基因工程的应用（如基因工程育种）基因工程是新型育种方法之一，及传统杂交育种及诱变育种相比优点有：1。克服远缘杂交不亲和障碍（最明显） 2.育种周期短 3.能定向改造生物性状例6：（多选）菊花紫花和白花性状是由一对等位基因控制的，紫色（R）对白色（r）显性。现已克隆到控制紫色基因R，打算利用上述材料开展研究，那么下表选项中，合理的是（ ）选项实验方案实验目的A用白花植株及紫花植株杂交判断基因型B将控制开紫花的基因转入其他植物中改变受体植物花的颜色C将R基因
6、转入大肠杆菌并大量表达紫色蛋白生产紫色蛋白用作染料D用紫花杂合子的嫩芽组织培养获得纯合子植株用于育种例7：下列关于基因工程应用的叙述正确的有A转基因工程菌、转基因动物、转基因植物、蛋白质工程都可以用来生产药物B应用基因工程技术可生产出多种疫苗、培育出一些优良的农作物C用标记的DNA分子做探针可完成基因的改造D基因工程可以用于被污染环境的净化例8：人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。（1）卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可以从处死的雌鼠_中获取。（2）图中的高血压相关基因作为_，质粒作为_,二者需用_切割后连接
7、成重组载体，该过程及质粒上含有_有关。 （3）子代大鼠如果_和_，即可分别在水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。（4）在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是_、早期胚胎培养和胚胎移植。例9、人们应用生物工程技术可以获得所需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题：（1）获得抗虫基因的常用方法是 ，然后利用 进行大量扩增；而获取人胰岛素基因还可通过 法进行人工合成。（2）利用大肠杆菌生产人胰岛素技术中图所示过程一般要先用Ca2+ （氯化钙）处理受体细胞，然后进行细胞转化。人们发现利用大肠杆菌生产的胰岛素活性往往较低，可能的原因是 。（3）利
8、用基因工程生产单克隆抗体时，一般采用 技术将无限增殖基因导入 细胞中，然后进行 和 筛选出分泌所需抗体的特定细胞进行扩大培养，进而提取单克隆抗体。（4）单克隆抗体还可以通过培养由 融合而成的杂交瘤细胞进行大量制备。例10.2009年10月，我国自主研发的转基因抗虫水稻“华恢1号”获得农业部颁发的安全证书。下图表示该抗虫水稻主要培育流程，据图回答：（1）过程应用的主要生物技术是 。（2）杀虫基因（crylA）是人们根据几种Bt毒蛋白的分子结构，设计并人工合成的，这属于 工程技术范畴。（3）组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。下图是天然土壤农杆菌Ti质粒结构示意图（示部分基因及部分限制性内切酶
9、作用位点），据图分析：人工改造时，要使抗虫基因表达，还应插入_。人工改造时用限制酶处理，其目的是：第一，去除质粒上的 （基因），保证T-DNA进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长；第二，使质粒带有单一限制酶作用位点，有利于_。第三，使质粒大小合适，可以提高转化效率等。若用限制酶分别切割改造过的理想质粒和带有抗虫基因的DNA分子，并构成重组Ti质粒。分别以含四环素和卡那霉素的培养基培养已成功导入抗虫基因的水稻胚细胞，观察到的细胞生长的现象是 。（4）若限制酶切割DNA分子后形成的粘性末端为，则该酶识别的核苷酸序列是 。三、自主演练一、单项选择题：1、利用细菌大量生产人类干扰素，下列叙述错误
10、的是A用适当的酶对运载体及人类干扰素基因进行切割及黏合B用适当的化学物质处理受体细菌表面，将重组DNA导入受体细菌C通过检测目的基因产物干扰素来检测重组DNA是否已导入受体细菌D重组DNA必须能在受体细菌内进行复制及转录，并合成人类干扰素2、下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。判断下列说法正确的是A将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法或基因枪法B将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质的细菌C将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A的细菌D
11、目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长3ada（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. 每个人的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子4现有一长度为3000碱基对(bp)的线性DNA分子，用限制性核酸内切酶酶切后，进行凝胶电泳，使降解产物分开。用酶H单独酶切，结果如图1。用酶B单独酶切，结果如图2。用酶H和酶B同时酶切，结果如图3。该DNA分子的结构及其酶切图谱是A5关于
12、转基因技术的应用，不正确的是 A可以将抗病虫害、抗除草剂等基因转入农作物使其具有相应的抗性B. 可以使用DNA重组的微生物，生产稀缺的基因药物C. 可以通过转基因技术使奶牛变成生物反应器，使它们的奶中富含某种营养物质、珍贵药材或人类所需要的蛋白质 D. 将不同生物的DNA进行转移和重组，可以创造出新物种6下列关于基因工程及蛋白质工程的叙述，不正确的是A种植抗虫水稻可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响B转基因作物有可能会造成基因污染，带来安全性问题C动物基因工程技术使建立移植器官工厂具有了可能性D可以利用基因工程、蛋白质工程来生产高产赖氨酸玉米7某小鼠的癌细胞具有氯霉素抗性,通过细胞核移
13、植技术，将无氯霉素抗性的小鼠体细胞核取出，注入到去核的小鼠癌细胞中，然后将这一重组细胞培养在含有氯霉素的培养基中，结果发现该重组细胞能无限分裂。这一实验可以说明 A控制癌细胞无限分裂的基因位于细胞核中 B氯霉素抗性基因位于细胞质 C重组细胞不具有氯霉素抗性 D核移植过程中核基因发生了突变二、多项选择题：8对基因组文库的描述，正确的是A含有某种生物的全部基因 B文库中的所有基因可以在物种间交流C文库的基因是通过受体菌承载的 D基因中含有启动子和内含子9下列有关酶的叙述，不正确的是 A限制酶和DNA连接酶均来自原核生物 B限制酶和DNA连接酶均能识别特定的脱氧核苷酸序列 C哺乳动物的精子释放的顶体
14、酶能催化透明带反应 DTaq酶只能将单个脱氧核苷酸连接到和DNA模板互补的多核苷酸链上102006年诺贝尔生理学或医学奖由两个美国科学家，安德鲁法尔和克雷格梅洛获得，以表彰他们发现了RNA干扰机制：细胞的小RNA通过特异性的几种酶的作用，可进一步形成RNA诱导基因沉默的复合体，这些复合体能特异性地及靶向信使RNA结合并进入再循环，从而使RNA干涉作用在短时间内即可迅速有效抑制某些基因蛋白质或多肽的合成，他们称这种现象为RNA干扰。据此判断下述正确的是A生物体的基因转化的最终产物只能是蛋白质B该发现可望用于艾滋病和癌症等的基因治疗C利用RNA干扰有利于研究基因的功能DRNA干扰是通过抑制基因的转
15、录过程起作用的11下列有关生物工程的应用，正确的是A目前已经用转基因大肠杆菌生产出化学本质为糖蛋白的干扰素B大部分人认为，设计试管婴儿是符合人类伦理道德的，但要严防滥用C利用植物组织培养可以筛选出对人类有用的突变体D利用动物细胞工程技术可以加快优良畜群繁育12某致病基因h位于X染色体上，该基因和正常基因H中的某一特定序列BclI酶切后，可产生大小不同的片段（如图1，bp表示碱基对），据此可进行基因诊断。图2为某家庭病的遗传系谱。下列叙述正确的是A h基因特定序列中Bcl 1酶切位点的消失是碱基序列改变的结果B II-1的基因诊断中只出现142bp片段，其致病基因来自母亲C II-2的基因诊断中
16、出现142bp，99bp和43bp三个片段，其基因型为XHXhD II-3的丈夫表现型正常，其儿子的基因诊断中出现142bp片段的概率为1/2.三、非选择题：13下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：（1）一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后，分别含有 个游离的磷酸基团。（2）若对图中质粒进行改造，插入的Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越 。（3）用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma 切割，原因是 。（4）及只使用EcoR I相比较，使用BamH 和Hind 两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止
17、 。（5）为了获取重组质粒，将切割后的质粒及目的基因片段混合，并加入 酶。（6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 。（7）为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在 的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。14、图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp 、BamH 、Mbo 、Sma 4种限制性核酸内切酶切割的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下列问题：（1）图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由连
18、接。（2）若用限制酶Sma 完全切割图1中DNA片段，产生的末端是末端，其产物长度为。（3）若图1中虚线方框内的碱基对被TA碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma 完全切割，产物中共有种不同DNA片段。（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是。15、下列三图分别表示基因的结构示意图和利用基因工程培育抗虫棉过程示意图。请据图回答下
19、列有关问题。（1）图C中的目的基因是从图A和图B中的哪一个图所表示的基因提取的? ，图C中科学家在进行操作时，通常要用 分别切割运载体和含目的基因的DNA片段，运载体的黏性末端及目的基因DNA片段的黏陛末端之间遵循 原则而结合。（2）图C中是导入目的基因的受体细胞，经培养、筛选获得一株有抗虫特性的转基因植株。经分析，该植株细胞中含有一个携带目的基因的DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株白交产生F1代中，仍具有抗虫特性的植株占总数的 。（3）若氨基酸的平均相对分子质量为128，则图D中以片段为模板合成的的相对分子质量为 。（4）将上述抗虫棉植株的后代种子种植下去后，往往有部分植株不再具有抗虫特性，原因是 。7 / 7