第一章基因工程和蛋白质工程
第一节基因工程的原理
1．简述基因工程的诞生。
2．简述基因工程的原理及技术。(重点)
3．尝试DNA的提取与鉴定。(难点)
1．诞生历程
2.
(1)核酸限制性内切酶——“基因手术刀”
(2)DNA连接酶——“基因缝纫针”
①作用：将两个DNA片段连接起来，修复被限制性内切酶切开的切口，拼接成新的DNA 分子。
②种类：T4DNA连接酶(把限制性内切酶切开的黏性末端的缝隙“缝合”起来)。
(3)载体——“分子运输车”
①载体的特点
ⅰ.外源DNA的插入不影响载体在宿主细胞内的自我复制。
ⅱ.有适宜的限制性内切酶酶切位点，最好是对多种限制性内切酶有单一切点。
ⅲ.具有某些标记基因。
ⅳ.载体应对受体细胞无害。
②载体的种类：
ⅰ.质粒：它是细菌中独立于细菌DNA之外的小型环状DNA分子。
ⅱ.噬菌体或其他一些病毒。
[合作探讨]
探讨1：下图表示限制性内切酶切割某DNA分子的过程，从下图中可知，该限制性内切酶能识别的碱基序列及其切割位点是什么？
提示：GAATTC，切点在G和A之间。
探讨2：结合DNA复制的过程分析，限制性内切酶和DNA解旋酶的作用部位有何不同？
提示：限制性内切酶作用于磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于两个碱基之间的氢键。
探讨3：如图，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生了下述变化，则X酶是什么？
提示：DNA连接酶。
[思维升华]
1．核酸限制性内切酶
(1)来源和种类
切割DNA的工具是核酸限制性内切酶，又叫限制酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。迄今已分离出的约有4 000种。
(2)作用
限制酶能够识别双链DNA分子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。
(3)识别序列的组成
一般由6个核苷酸组成，少数由4、5或8个核苷酸组成。
(4)作用结果
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。
【特别提示】①限制酶作用的结果通常有两种形式——黏性末端或平末端；
②限制酶的作用特点体现了酶的专一性。
2．DNA连接酶
(1)分类
根据DNA连接酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：
①从大肠杆菌中分离得到的DNA连接酶，称为E·coli DNA连接酶；
②从T4噬菌体中分离出来的DNA连接酶，称为T4DNA连接酶。
(2)作用
这两类酶都是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
【特别提示】E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。而T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低。
3．载体
(1)常用载体——质粒
质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的小型环状DNA分子。
(2)载体的条件
①能够在宿主细胞中稳定地保存，并能够复制，以便提供大量的目的基因；
②具有多个限制酶切割位点，便于与外源基因结合；
③具有标记基因，便于进行检测和筛选。
(3)其他载体
在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
1．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解正确的是( )
A．其化学本质都是蛋白质
B ．DNA 连接酶可以恢复DNA 分子中的氢键
C ．在基因工程操作中可以用DNA 聚合酶代替DNA 连接酶
D ．它们不能被反复使用
【解析】 限制酶和DNA 连接酶的化学本质均为蛋白质，DNA 连接酶的作用是将两个DNA 片段连接起来，DNA 聚合酶的作用是把单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链。
【答案】 A
2．核酸限制性内切酶 Ⅰ 的识别序列和切点是—G ↓
GATCC —，核酸限制性内切酶 Ⅱ 的识别序列和切点是—↓
GATC —。在质粒上有酶 Ⅰ 的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶 Ⅱ 的切点。
(1)请画出质粒被限制酶 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，上述两种不同限制酶切割后的片段是否可以连接？为什么？
【解析】 本题考查核酸限制性内切酶切割DNA 的方式，将限制酶能识别的序列写出，再将限制酶切点处标出，可用虚线画出，然后可沿着虚线将片段一分为二，这样便能正确画出核酸限制性内切酶将DNA 切出的黏性末端了。若限制酶切割后产生的黏性末端能互补配对，形成的黏性末端便能连接，否则不能。
【答案】 (1)—G ↓GATC C ——C CTAG ↑ G —――→用酶Ⅰ切割
—G GATCC —
—CCTAG G —
目的基因
(2)—↓
GATC —……—↓GATC ——CTAG ↑—……—CTAG ↑—――→用酶Ⅱ切割 目的基因
— GATC —……— GATC —
—CTAG —……—CTAG —
(3)可以连接；因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互补的)。
1．概念
基因工程是指按照人们的意愿，将一种生物的基因在体外剪切，并与特殊的运载工具进行重新组合，然后转入另一种生物的体内进行扩增，并使之表达产生所需蛋白质的技术。它可以在分子水平上定向改造生物的遗传性状。
2．一般程序
(1)目的基因的获得
①目的基因：在基因操作中使用的外源基因。
②获取方法
ⅰ.直接分离法：直接从基因组中获取目的基因，最常用的方法是“鸟枪法”，又称“霰弹法”。
ⅱ.人工合成法：主要包括反转录法和化学合成法两种。
(2)重组载体的构建
①方法：用同一种限制性内切酶分别切割质粒和目的基因，再用DNA连接酶将它们连接起来。
②重组载体的作用：携带外源DNA分子片段进入受体细胞。
(3)重组载体的导入和筛选
①转化：将带有目的基因的重组载体与相应的受体细胞放在一起培养，通过一定的方式进行诱导，使之进入受体细胞的过程。
②转化方法
ⅰ.运用载体进行转化。
ⅱ.基因枪法。
ⅲ.显微注射法。
ⅳ.花粉管通道法。
③筛选方法：利用选择培养基培养转化后的受体细胞。
(4)目的基因的表达和鉴定
通过检测转化的生物有没有显示出目的基因控制的性状来进行鉴定。
[合作探讨]
探讨1：依据某一蛋白质的氨基酸序列合成的目的基因，其脱氧核苷酸序列是否是唯一的？
提示：不是。因为一种氨基酸可能有多种密码子来决定。
探讨2：采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的有哪些？
①将毒蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中③将编码毒蛋白的DNA序列与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养④将编码毒蛋白的DNA序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵
提示：③④。
探讨3：如何检测抗虫棉中的毒蛋白基因是否表达？
提示：让棉铃虫取食抗虫棉，若棉铃虫食后死亡，说明毒蛋白基因表达。
[思维升华]
1．目的基因的获取
(1)从基因文库中获取目的基因
①基因组文库：如果一个基因文库中包含了一种生物所有的基因，这种基因文库就叫做基因组文库。
②部分基因文库：如果一个基因文库中只包含了一种生物的一部分基因，这种基因文库就叫做部分基因文库，如cDNA文库。
(2)人工合成目的基因有两个途径：
①反转录法：就是以目的基因转录成的mRNA为模板，反转录成单链DNA，再合成双链DNA。
②直接合成法：就是以已知蛋白质的氨基酸序列为基础，推出mRNA的核苷酸序列，再推出目的基因序列，然后进行人工合成。
(3)利用PCR技术扩增目的基因
PCR技术扩增目的基因与DNA复制的比较
已存在。人工合成目的基因时，目的基因从无到有。
2．重组载体的构建
(1)构建目的
其目的是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，同时使目的基因能够表达和发挥作用。
(2)构建零件及其作用
①目的基因
②启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合
的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。
③终止子：相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停止下来。终止子位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA短片段。
④标记基因：其作用是为了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，如抗生素抗性基因就可以作为这种基因。
【特别提示】由于受体细胞有植物、动物、微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方法不同，因此，基因表达载体的构建也会有所差别，不可能是千篇一律的。
3．重组载体的导入与筛选
(1)转化：将带有目的基因的重组载体导入受体细胞的过程。
①过程图解
【特别提示】上图中b与a相比，b会使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，原因是：在进行细胞分裂时，细胞核上的DNA经复制后平均分配到两个子细胞中，保证了亲子代遗传性状的稳定性；而a细胞分裂时，细胞质是不均分的，子细胞不一定含有目的基因，其优越性在于能有效预防基因污染。
②不同细胞转化的比较
①原理：质粒上有抗生素的抗性基因。
②方法：利用选择培养基筛选。 4．目的基因的表达和鉴定
目的基因导入受体细胞是否能够表达要通过检测来确认，检测的方法有： (1)分子水平检测：
①导入检测：DNA 分子杂交技术，即使用放射性同位素标记的含目的基因的DNA 片段作为探针检测。
②表达检测????
?
转录检测：分子杂交技术，即以标记的目 的基因作为探针与mRNA 杂交
翻译检测：抗原—抗体杂交法
(2)个体生物学水平鉴定：对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验。
1．下列不属于获取目的基因方法的是( ) A ．从基因文库中获取目的基因 B ．转录法 C ．反转录法
D ．根据已知氨基酸序列合成法
【解析】 解答此题从如下两个方面入手分析：①获取目的基因的途径有两条：一条是直接分离基因，另一条是人工合成基因。直接分离基因也就是“鸟枪法”，人工合成基因又有两条途径，一条是“逆转录法”，另一条是根据已知氨基酸序列合成基因。②所谓转录是指以DNA 的一条链为模板，遵循碱基互补配对原则，合成mRNA 的过程。此过程不能获得DNA(基因)。
【答案】 B
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，所用载体为质粒A 。已知细菌B 细胞内不含质粒A ，也不含质粒A 上的基因，质粒A 导入细菌B 后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题。
(1)如何将目的基因和质粒A相结合形成重组质粒(重组DNA分子)?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
(2)目前把重组质粒导入细菌细胞时效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有少数导入的是重组质粒。可以通过如下步骤来鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒：将得到的细菌涂抹在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就说明导入了质粒A或重组质粒，反之则没有。使用这种方法鉴别的原因是
_______________________________________________________________。
(3)若把通过鉴定证明导入了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，会发生的现象是__________________________；原因是______
_______________________________________________________________。
(4)导入细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
【解析】(1)将目的基因和质粒A相结合形成重组质粒的过程是：①用一定的限制性内切酶切割质粒A，使其出现一个有黏性末端的切口；②用同种限制性内切酶切割目的基因，产生相同的黏性末端；③将切下的目的基因片段插入到质粒A的切口处，再加入适量的DNA 连接酶，使质粒A与目的基因结合成重组质粒。
(2)检测质粒或重组质粒是否导入受体细胞，均需利用质粒上某些标记基因的特性，即对已经导入质粒或重组质粒的、本身无相应特性的受体细胞进行检测，根据受体细胞是否具有标记基因的相应特性来确定。抗氨苄青霉素基因在质粒A上，而且它与目的基因是否插入无关，所以，用含氨苄青霉素的选择培养基培养经过导入质粒A处理的受体细胞，凡能生长的则表明质粒A或重组质粒导入成功，不能生长的则无质粒A或重组质粒导入。
(3)抗四环素基因不仅在质粒A上，而且它的位置正是目的基因插入之处，因此当目的基因插入质粒A形成重组质粒时，此处的抗四环素基因的结构和功能就会被破坏，当然含重组质粒的细菌就不能在含四环素的培养基上生长；而质粒A上无目的基因插入，抗四环素基因的结构是完整的，含质粒A的细菌就能在含四环素的培养基上生长。
(4)基因成功表达的标志是受体细胞通过转录、翻译过程合成出相应的蛋白质，即人的生长激素。
【答案】(1)用一定的限制性内切酶切割质粒A，使其出现一个有黏性末端的切口；用同种限制性内切酶切割目的基因，产生相同的黏性末端；将切下的目的基因片段插入到质粒A的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。
(2)普通质粒A和重组质粒都含有抗氨苄青霉素基因
(3)有的能生长，有的不能生长导入普通质粒A的细菌能生长，因为普通质粒A上有抗四环素基因；导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因插在抗四环素基因中，抗四环素基因的结构被破坏
(4)细菌细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。
1．实验原理
(1)十二烷基磺酸钠(SDS)能够使蛋白质变性，在研磨液中加入SDS可以使蛋白质与DNA 分离。乙二胺四乙酸二钠(EDTA)为DNA酶的抑制剂，可以防止细胞破碎后DNA分子被降解。
(2)DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的许多其他物质可以溶于酒精溶液。利用这一原理，我们可以提取出含杂质较少的DNA。
(3)DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色，因此，二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。
2．活动程序
(1)DNA的粗提取
①材料准备
将新鲜菠菜和体积分数为95%的酒精溶液放入冰箱冷冻室，冷冻至少24 h。
②研磨
称取30 g新鲜菠菜叶片，切碎。将菠菜碎片置于研钵(在冰上操作)中，加入10_mL研磨液，迅速研磨成糊状。
③过滤
在漏斗中垫上尼龙纱布，将菠菜研磨液滤入塑料烧杯中。
④离心
将滤液倒入5_mL塑料离心管中，以1 000 r/min的速度离心10 min。
⑤加冷酒精
从离心管中取出上清液，倒入50 mL塑料烧杯中，同时加入两倍体积的体积分数为95%的冷酒精。用玻璃棒沿一个方向缓缓地搅拌溶液，溶液中会出现白色丝状物。用玻璃棒将丝状物卷起，并用滤纸吸去上面的水分。这种丝状物的主要成分就是DNA。
(2)DNA的鉴定
取一支20 mL的试管，加入物质的量浓度为0.015 mol/L的NaCl溶液5 mL。将得到的丝状物放入试管中，用玻璃棒搅拌，使丝状物溶解。然后，向试管中加入4 mL二苯胺试剂，混匀后用沸水浴(100 ℃)加热10 min。在加热过程中，随时注意试管中溶液颜色的变化。
[合作探讨]
探讨1：如果实验材料改为鸡的血细胞，还需研磨吗？为什么？
提示：不需要，因为动物细胞无细胞壁。
探讨2：在准备材料时，为什么要将菠菜叶片和酒精溶液进行预冷处理？
提示：菠菜叶片预冷处理有利于破碎细胞；酒精溶液预冷处理有利于溶解DNA之外的其他物质从而提取含杂质较少的DNA。
探讨3：在DNA提取过程中所用的容器为什么必须是塑料的而不是玻璃的？
提示：由于玻璃表面带电荷，DNA中的磷酸基也带电荷而容易被吸附于玻璃表面，故实验中用塑料杯和试管可减少DNA损失。
[思维升华]
1．DNA提取过程中需要的物质及作用
(1)在破碎细胞释放DNA的过程中，若是血细胞，加水后必须充分搅拌，应不少于5 min；若是菜花，则应与研磨液混合，研磨时间不少于10 min。
(2)用冷酒精浓缩和沉淀DNA时，所用的是95%的酒精，且必须经过充分预冷后才能使用。
(3)在用玻璃棒搅拌时，玻璃棒不能直接插入烧杯底部，并且搅拌要轻缓，以便获得较完整的DNA分子。
1．下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述，错误的是( )
A．酵母和菜花均可作为提取DNA的材料
B．DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸馏水
C．向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物
D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝
【解析】酵母菌和菜花细胞的细胞核都含有DNA，可作为提取DNA的材料，A项正确；DNA能溶解在不同浓度的NaCl溶液中，且溶解度随着NaCl浓度的变化而改变，在利用渗透作用原理向生物材料中加入蒸馏水时，一方面促使细胞吸水涨破，另一方面释放出的DNA 也溶解在蒸馏水中，B项正确；向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，目的是加快细胞吸水涨破，释放其中的DNA，而DNA则溶解在蒸馏水中，因此玻棒上不可能有白色絮状物，C项错误；DNA溶液与二苯胺试剂经沸水浴加热会变蓝，D项正确。
【答案】 C
2．某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动，具体步骤如下。
材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10 g。剪碎后分成两组，一组置于20 °C、另一组置于－20 °C条件下保存24 h。
DNA粗提取：
第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15 mL研磨液，充分研磨，用两层纱布过滤，取滤液备用。
第二步：先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液，再加入20 mL体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地沿一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。
第三步：取6支试管，分别加入等量的0.015 mol/L NaCl溶液溶解上述絮状物。
DNA检测：在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂，混合均匀后，置于沸水中加热10 min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果如下表。
(
分析上述实验过程，回答下列问题。
(1)该探究性实验课题名称是________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少__________________________。
(3)根据实验结果，得出结论并分析。
①结论1：与20 °C相比，相同实验材料在－20 °C条件下保存，DNA的提取量较多。
结论2：_________________________________________________________
_______________________________________________________________。
②针对结论1，请提出合理的解释：___________________________________
_______________________________________________________________。
(4)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度，依据氯仿的特性，在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是______________________________________
_______________________________________________________________，
然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。
【解析】(1)分析表格可知，实验目的在于探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响。
(2)DNA分子为链状，很容易断裂，所以应缓缓地沿一个方向搅拌。
(3)分析表格可看出，同种材料在－20 ℃时DNA提取量较多，不同材料在同种温度下保存时，蒜黄的DNA提取量最多。低温下酶活性较低，DNA降解慢。
(4)根据题意，可用氯仿将DNA 溶液中的蛋白质析出，进一步提高DNA 的纯度。 【答案】 (1)探究不同材料和不同保存温度对DNA 提取量的影响 (2)DNA 断裂
(3)①等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄中提取的DNA 量最多 ②低温抑制了相关酶的活性，DNA 降解速度慢
(4)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液
1.在基因工程中用来修饰、改造生物基因的工具是( ) A ．限制酶和水解酶 B ．限制酶和DNA 连接酶 C ．限制酶和载体 D ．DNA 连接酶和载体
【解析】 在基因工程中常用限制酶对DNA 分子进行切割，用DNA 连接酶把不同的DNA 片段连接起来，以达到改造DNA 的目的。
【答案】 B
2．下列操作中不属于重组载体构建过程的是( ) A ．用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端 B ．用同一种限制酶切割目的基因露出黏性末端 C ．将切下的目的基因片段插入质粒切口处 D ．将重组DNA 导入受体细胞中
【解析】 重组载体的构建过程是指把目的基因和可以用作载体的质粒等，利用限制酶和DNA 连接酶进行重组的过程。
【答案】 D
3．下列是四种限制酶切割形成的8个末端，你是否能用DNA 连接酶将它们连接起来？ (1)…CTGCA …G (2)…AC …TG (3)GC…CG… (4)…G …CTTAA (5) G…ACGTC… (6)…GC …CG (7)GT…CA… (8)AATTC… G…
【解析】 (1)、(4)、(5)、(8)都是错位切形成的黏性末端，根据碱基排列顺序可确定(4)和(8)、(1)和(5)具有相同的黏性末端，能连接成功；(2)、(3)、(6)、(7)都是平切形成的平末端，根据碱基排列顺序可确定(2)和(7)、(3)和(6)分别为相同限制酶切割，可连接成
功。
【答案】 (2)和(7)能连接形成…ACGT…
…TGCA…
(4)和(8)能连接形成…GAATTC…
…CTTAAG…
(3)和(6)能连接形成…GCGC…
…CGCG…
(1)和(5)能连接形成…CTGCAG…
…GACGTC…
4．1979年，科学家将鼠体内能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA 分子重组，并且在大肠杆菌中发现了胰岛素。如下图所示，请据图回答：
(1)图中[2][5][3][7]表示获得____________的过程。
(2)图中[3]代表________，在它的作用下将________和________切成________末端。 (3)经[9]________的作用，将[7][6]“缝合”形成[8]________DNA 分子。[8]往往含有________基因，以便将来检测。
(4)图中[10]表示将_________________________________________的过程，
为使此过程顺利进行，一般需将[11]用________处理，以增大[11]细胞壁的________。 (5)[11]表示[8]随大肠杆菌的繁殖而进行________。
(6)如在大肠杆菌细胞内发现了胰岛素，说明__________________________ _______________________________________________________________。
【答案】 (1)目的基因 (2)限制性内切酶 质粒 目的基因 可互补配对的黏性 (3)DNA 连接酶 重组 标记 (4)重组DNA 导入受体细胞 CaCl 2 通透性 (5)复制 (6)目的基因完成了表达的过程课堂小结：
人教版高中生物选修三专题一基因工程测试题 一．选择题（共20小题，每题2分，共20分） 1．基因型为AaBbDd的二倍体生物，其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如图．叙述正确的是（） A．三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中 B．该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子 C．B（b）与D（d）间发生重组，遵循基因自由组合定律 D．非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异 2．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1），拟将其与质粒（图2）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EcoRⅠ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 3．一对夫妇所生子女中，性状上的差异较多，这种变异主要来源于（） A．基因重组B．基因突变C．染色体丢失D．环境变化 4．不属于基因操作工具的是（） A．DNA连接酶B．限制酶C．目的基因D．基因运载体 5．下列哪一项不是基因工程工具（） A．限制性核酸内切酶B．DNA连接酶 C．运载体D．目的基因 6．下列关于基因重组和染色体畸变的叙述，正确的是（） A．不同配子的随机组合体现了基因重组 B．染色体倒位和易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响 C．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型
D．孟德尔一对相对性状杂交实验中，F1紫花植株自交后代发生性状分离的现象体现了基因重组 7．通常情况下，下列变异仅发生在减数分裂过程中的是（） A．非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组 B．非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异 C．DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变 D．着丝粒分开后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异 8．下列关于基因突变和基因重组的说法中，正确的是（） A．mRNA分子中碱基对的替换、增添、缺失现象都可称为基因突变 B．基因重组只发生有丝分裂过程中 C．非同源染色体上的非等位基因发生自由组合属于基因重组 D．基因型为DdEE的个体自交，子代中一定会出现基因突变的个体 9．基因工程的正确操作步骤是（） ①目的基因与运载体相结合②将目的基因导入受体细胞③检测目的基因的表达④提取目的基因． A．③④②①B．②④①③C．④①②③D．③④①② 10．如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是（） A．DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶 B．限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶 C．解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶 D．限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶 11．科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中，经培育获得一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中，在医学研究及相关疾病治疗方面都具有重要意义．下列有关叙述错误的是（） A．选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性 B．采用DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达 C．人的生长激素基因能在小鼠细胞表达，说明遗传密码在不同种生物中可以通用 D．将转基因小鼠体细胞进行核移植（克隆），可以获得多个具有外源基因的后代 12．用限制酶EcoRⅠ、KpnⅠ和二者的混合物分别降解一个1 000bp（1bp即1个碱基对）的DNA分子，降解产物分别进行凝胶电泳，在电场的作用下，降解产物分开，凝胶电泳结果如下图所示．该DNA分子的酶切图谱（单位：bp）正确的是（）
知识点一基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，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。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。 注意：对本概念应从以下几个方面理解： 知识点二基因工程的基本工具 1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀” (1)限制性内切酶的来源：主要是从原核生物中分离纯化来的。 (2)限制性内切酶的作用：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并能将每一条链上特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键切开。 (3)限制性内切酶的切割方式及结果：①在中心轴线两侧将DNA切开，切口是黏性末端。②沿着中心轴线切开DNA，切口是平末端。 2.DNA连接酶——“分子缝合针” (1)来源：大肠杆菌、T4噬菌体 (2)DNA连接酶的种类：E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。 (3)作用及作用部位：E.coliDNA连接酶作用于黏性末端被切开的磷酸二酯键，T4DNA 连接酶作用于黏性末端和平末端被切开的磷酸二酯键。 注意：比较有关的DNA酶 (1)DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成磷酸、脱氧核糖和含氮碱基 (2)DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。注意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外，在适当的高温(如94℃)、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。(3)DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。 (4)DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。注意比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同点。 3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
第一讲基因工程和细胞工程 1．(2014·广东卷，25)(双选)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是( ) A．过程①需使用逆转录酶 B．过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因 C．过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备 D．过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞 解析：过程①是以mRNA为模板合成DNA的过程，即逆转录过程，需要逆转录酶的催化，A正确；过程②表示利用PCR扩增目的基因，在PCR过程中，不需要解旋酶，是通过控制温度来达到解旋的目的，B错误；利用氯化钙处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞。C错误；检测目的基因是否成功导入受体细胞的染色体DNA中，可以采用DNA分子杂交技术，D正确。 答案：AD 2．(2014·浙江卷，3)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是( ) A．连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型 B．某些癌细胞在合适条件下能逆转为正常细胞 C．由多个祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆 D．未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状 解析：连续细胞系的细胞其核型已发生改变；一个祖细胞培养形成的细胞群才为一个克隆；未经克隆化培养的细胞系细胞可能是不同细胞分裂形成的，其性状可能不同。 答案：B
3．(2014·重庆卷，4)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是( ) A．②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上 C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状 D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 解析：构建载体需要限制酶和DNA连接酶，A错误；③侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的T－DNA整合到④的染色体上，B错误；染色体上含有目的基因，但目的基因也可能不能转录或者不能翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，C错误；植株表现出抗虫性状，说明含有目的基因，属于基因重组，为可遗传变异，D正确。 答案：D 4．(2014·江苏卷，23改编)下列关于基因工程技术的叙述，正确的是( ) A．切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列 B．PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应 C．载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因 D．抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达 解析：限制性核酸内切酶大多是特异性识别6个核苷酸序列，但也有识别序列由4、5或8个核苷酸组成的，A错误；PCR中耐高温的DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用，B 项错误；载体质粒上抗生素抗性基因可作为标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，不是抗生素合成基因，C错误；目的基因导入了受体细胞不一定就都能正常表达，D正确。 答案：D 5．(2014·广东卷，29)铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一，应用组
第一章基因工程和蛋白质工程 第一节基因工程的原理 1．简述基因工程的诞生。 2．简述基因工程的原理及技术。(重点) 3．尝试DNA的提取与鉴定。(难点) 1．诞生历程 2. (1)核酸限制性内切酶——“基因手术刀” (2)DNA连接酶——“基因缝纫针” ①作用：将两个DNA片段连接起来，修复被限制性内切酶切开的切口，拼接成新的DNA 分子。 ②种类：T4DNA连接酶(把限制性内切酶切开的黏性末端的缝隙“缝合”起来)。 (3)载体——“分子运输车” ①载体的特点 ⅰ.外源DNA的插入不影响载体在宿主细胞内的自我复制。 ⅱ.有适宜的限制性内切酶酶切位点，最好是对多种限制性内切酶有单一切点。 ⅲ.具有某些标记基因。 ⅳ.载体应对受体细胞无害。
②载体的种类： ⅰ.质粒：它是细菌中独立于细菌DNA之外的小型环状DNA分子。 ⅱ.噬菌体或其他一些病毒。 [合作探讨] 探讨1：下图表示限制性内切酶切割某DNA分子的过程，从下图中可知，该限制性内切酶能识别的碱基序列及其切割位点是什么？ 提示：GAATTC，切点在G和A之间。 探讨2：结合DNA复制的过程分析，限制性内切酶和DNA解旋酶的作用部位有何不同？ 提示：限制性内切酶作用于磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于两个碱基之间的氢键。 探讨3：如图，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生了下述变化，则X酶是什么？ 提示：DNA连接酶。 [思维升华] 1．核酸限制性内切酶 (1)来源和种类 切割DNA的工具是核酸限制性内切酶，又叫限制酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。迄今已分离出的约有4 000种。 (2)作用 限制酶能够识别双链DNA分子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。 (3)识别序列的组成 一般由6个核苷酸组成，少数由4、5或8个核苷酸组成。 (4)作用结果 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。
高级动物生化试题 问答题： 1. 简述非编码RNA（non-coding RNA）的种类、结构特点及其主要功能。 非编码RNA的种类结构和功能 1tRNA转运RNA（transfer RNA，tRNA） 结构特征之一是含有较多的修饰成分，核酸中大部分修饰成分是在tRNA中发现的。修饰成分在tRNA分子中的分布是有规律的，但其功能不清楚。5’末端具有G（大部分）或C。3’末端都以ACC的顺序终结。有一个富有鸟嘌呤的环。有一个反密码子环，在这一环的顶端有三个暴露的碱基，称为反密码子（anticodon）.反密码子可以与mRNA链上互补的密码子配对。有一个胸腺嘧啶环。tRNA具有三叶草型二级结构以及“L”型三级结构，tRNA 的不同种类及数量可对蛋白质合成效率进行调节。tRNA负责特异性读取mRNA中包含的遗传信息，并将信息转化成相应氨基酸后连接到多肽链中。 tRNA为每个密码子翻译成氨基酸提供了结合体，同时还准确地将所需氨基酸运送到核糖体上。鉴于tRNA在蛋白质合成中的关键作用，又把tRNA称作第二遗传密码。tRNA还具有其他一些特异功能，例如，在没有核糖体或其他核酸分子参与下，携带氨基酸转移至专一的受体分子，以合成细胞膜或细胞壁组分；作为反转录酶引物参与DNA合成；作为某些酶的抑制剂等。有的氨酰-tRNA还能调节氨基酸的生物合成。 2rRNA核糖体RNA（ribosomal RNA, rRNA） 核糖体RNA是细胞中最为丰富的RNA，在活跃分裂的细菌细胞中占80%以上。
他们是核糖体的组分，并直接参与核糖体中蛋白质的合成。核糖体是rRNA 提供了一个核糖体内部的“脚手架”，蛋白质可附着在上面。这种解释很直接很形象，但是低估了rRNA在蛋白质合成中的主动作用。较后续的研究表明，rRNA并非仅仅起到物理支架作用，多种多样的rRNA可起到识别、选择tRNA以及催化肽键形成等多种主动作用。例如：核糖体的功能就是,按照mRNA的指令将氨基酸合成多肽链。而这主要依靠核糖体识别tRNA 并催化肽键形成而实现。可以说核糖体是一个大的核酶( ribozyme)。而核糖体的催化功能主要是由rRNA来完成的,蛋白质并没有直接参与。 3 tmRNA tmRNA主要包括12个螺旋结构和4个“假结”结构，同时还包括一 个可译框架序列的单链RNA结构。tmRNA中H1由5’端和3’端两个末端形成，与tRNA的氨基酸受体臂相似。H1和H2的5’部分之间有一个由10-13nt 形成的环，类似tRNA中的二氢尿嘧啶环，称为“D”环。H3和H4，H6和H7，H8和H9，H10和H11之间分别形成Pk1，pK2，pK3，pK4。H4和H5之间则由一段包含编码标记肽ORF的单链RNA连接。H12由5个碱基对和7nt 形成的环组成，类似tRNA中的TΨC臂和TΨC环，称为“T”环。tmRNA 结构按照功能进行划分可分为tRNA类似域（TLD）和mRNA类似域（MLD），TLD主要包括H1,H2,H12,“D”环和“T”环，MDL则包括ORF和H5，这两部分分别具有类似tRNA和mRNA的功能。tmRNA是一类普遍存在于各种细菌及细胞器（如叶绿体，线粒体）中的稳定小分子RNA。它具有mRNA分子和tRNA分子的双重功能，它在一种特殊的翻译模式——反式翻译模式中发挥重要作用。同时，它与基因的表达调控以及细胞周期的调控等生命过程密切相关，是细菌体内蛋白质合成中起“质量控制”的重要分子之一。识别翻译或读码有误的核糖体，也识别那些延迟停转的核糖体，介导这些有问
高中生物选修三综合试题（原创） 1.下列有关限制性内切酶识别的叙述，不正确的是 ( ) A ．从反应类型来看，限制性内切酶催化的是一种水解反应 B ．限制性内切酶的活性受温度、pH 的影响 C ．一种限制性内切酶只能识别双链DNA 中某种特定的脱氧核苷酸序列 D ．限制性内切酶识别序列越短，则该序列在DNA 中出现的几率就越小 2.下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a 、b 、c 、d 的描述，正确的是 （ ） A ．a 的基本骨架是磷酸和核糖交替连接而成的结构 B ．要获得相同的黏性末端，可以用不同种b 切割a 和d C ．c 连接双链间的A 和T ，使黏性末端处碱基互补配对 D ．若要获得未知序列d ，可到基因文库中寻找 3．科学家将人体皮肤细胞改造成了多能干细胞——“iPS 细胞”，人类“iPS 细胞”可以形成神经元等人体多种组织细胞。以下有关“iPS 细胞”说法正确的是 （ ） A ．“iPS 细胞”分化为神经细胞的过程体现了细胞的全能性
B ．“iPS 细胞”有细胞周期，它分化形成的神经细胞一般不具细胞周期 C ．“iPS 细胞”可分化形成多种组织细胞，说明“iPS 细胞”在分裂时很容易发生突变 D ．“iPS 细胞”分化成人体多种组织细胞，是因为它具有不同于其他细胞的特定基因 4.下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图，据图判断正确的有 （ ） 花粉――→①植株A ――→②植株B A ．过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂间期 B ．通过过程①得到的植株A 基因型为aaBB 的可能性为1/4 C ．过程①属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激素 D ．与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限 5.下列关于生物工程及其安全性评价的叙述中，正确的是 A ．从输卵管冲取的卵子都需经过人工培养成熟后才能与获能的精子在体外受精 B ．“三北防护林”松毛虫肆虐主要是由于违背了物种多样性的原理 C ．中国政府对于克隆技术的态度是不反对治疗性克隆，可以有限制的进行生殖性克隆研究 D ．由于存在生殖隔离，大田种植转基因抗旱、抗除草剂农作物不存在生物安全性问题 6．下列关于湿地生态恢复工程的叙述错误的是 ( ) A ．该工程采用工程和生物措施相结合的方法 B ．要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰 C ．对湿地的恢复，只注意退耕还湿地或建立自然保护区就可以 D ．湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能 7．下列措施中不符合城市生态工程建设基本原理的是 ( ) A ．城市规划，分区建设工业区、居民区、生态绿地等 B ．大力推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺 C ．采用浮床工艺等手段治理水污染 D ．用法律手段严禁汽车上路，禁止造纸厂、酒厂生产，以断绝污染源头 二非选择题 8．农业科技工作者在烟草中找到了一抗病基因，现拟采用基因工程技术将该基因转入棉花，培育抗病棉花品系。请回答下列问题： (1)要获得该抗病基因，可采用__________、__________等方法。为了能把该抗病基因转入到棉花细胞中，常用的运载体是__________。 (2)要使运载体与该抗病基因连接，首先应使用__________进行切割。假如运载体被切割后，得到的分子末端序列为，则能与该运载体连接的抗病基因分子末端是( ) (3)切割完成后，采用__________将运载体与该抗病基因连接，连接后得到的DNA 分子称为__________。 (4)再将连接得到的DNA 分子导入农杆菌，然后用该农杆菌去__________棉花细胞，利用植物细胞具有的__________性进行组织培养，从培养出的植株中__________出抗病的棉花。 (5)该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是( ) A ．淀粉 B ．脂类 C ．蛋白质 D ．核酸 (6)转基因棉花获得的__________是由该表达产物来体现的。
高中生物选修三基因工程知识点 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.“分子缝合针”——DNA连接酶 （1）两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA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：
（2）目的：获取大量的目的基因 （3）原理：DNA双链复制 （4）过程： 第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链； 第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合； 第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。 （5）特点：指数(2^n)形式扩增 第二步：基因表达载体的构建(核心) 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：
基因工程的发展现状及前景 摘要： 从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术，经过30多年来的进步与发展，已成为生物技术的核心内容。许多科学家预言，生物学将成为21世纪最重要的学科，基因工程及相关领域的产业将成为21世纪的主导产业之一近年来随着生物工程技术的发展，许多基因工程抗体陆续问世。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。 关键字： 基因工程；基因工程抗体；前景；现状；发展 一、基因工程介绍 1、基本定义 生物学家于20世纪50年代发现了DNA的双螺旋结构，从微观层面更进一步认识了人类及其他生物遗传的物质载体，这是人类在生物研究方面的一次重大突破。60年代以后，科学家开始破译生物遗传基因的遗传密码，简单地说，就是将控制生物遗传特征的每一种基因的核苷酸排列顺序弄清楚。在搞清楚某些单个基因的核苷酸排列顺序基础上，进而进行有计划、大规模地对人类、水稻等重要生物体的全部基因图谱进行测序和诠释。美国从1991年起，准备用15年时间完成人体基因组测序计划。[5] 基因工程（Genetic engineering）原称遗传工程。从狭义上讲，基因工程是指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大要素，其中相对于受体而言，来自供体的基因属于外源基因。除了少数RNA病毒外，几乎所有生物的基因都存在于DNA 结构中，而用于外源基因重组拼接的载体也都是DNA分子，因此基因工程亦称为重组DNA技术（DNA recombination）。另外，DNA重组分子大都需在受体细胞中
《选修3专题1基因工程》练习题 一、选择题 1.下列关于DNA连接酶的作用叙述正确的是（） A．将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键 B．将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键 C．连接两条DNA链上碱基之间的氢键 D．只有将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，而不能将双链DNA片段末端之间进行连接 2.下列不属于基因工程常用载体的是（） A．核DNA B．动物病毒 C．λ噬菌体的衍生物D．植物病毒 3.下列说法正确的是（） A．基因表达载体的构建方法是一致的 B．标记基因也叫做抗生素基因 C．显微注射技术是最为有效的一种将目的基因导入植物细胞的方法 D．大肠杆菌是常用的微生物受体 4.要检测目的基因是否成功的插入了受体DNA中，需要用基因探针，基因探针是指 A．用于检测疾病的医疗器械 B．用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子β-球蛋白的DNA D．合成苯丙羟化酶的DNA片段 C．合成 5.目前科学家把兔子血红蛋白基因导入到大肠杆菌细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。下列哪一项不是这一先进技术的理论依据（） A．所有生物共用一套遗传密码子 B．基因能控制蛋白质的合成 C．兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成，都遵循相同的碱基互补配对原则 D．兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先 6. 若要利用某目的基因(见图甲)和P1噬菌体载体(见图乙)构建重组DNA(见图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是Bgl Ⅱ(A↓ GATCT)、EcoR Ⅰ(G↓ AATTC)和Sau3A Ⅰ(↓ GATC)。下
列分析合理的是( ) A.用EcoR Ⅰ切割目的基因和P1噬菌体载体 B．用Bgl Ⅱ和EcoR Ⅰ切割目的基因和P1噬菌体载体 C．用Bgl Ⅱ和Sau3A Ⅰ切割目的基因和P1噬菌体载体 D．用EcoR Ⅰ和Sau3A Ⅰ切割目的基因和P1噬菌体载体 7. 天然的玫瑰没有蓝色花，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文库中获取基因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 8．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需的产品。下列选项中能说明目的基因完成表达的是( ) A．棉花细胞中检测到载体上的标记基因 B．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素的基因C．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因的mRNA D．酵母菌细胞中提取到人的干扰素 9. 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回复正常 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 10.下图表示细胞膜上乙酰胆碱(一种神经递质)受体基因的克隆技术操作过程，下列相关分析中错误的是( )
基因工程和细胞工程 一、单选题 1．如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需要用到的工具是 A. DNA连接酶和解旋酶 B. DNA聚合酶和限制酶 C. 限制酶和DNA连接酶 D. DNA聚合酶和RNA聚合酶 【答案】C 【解析】图示表示基因表达载体的构建过程，该过程首先需要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和质粒，其次还需要用DNA连接酶将目的基因和质粒连接形成重组质粒，故选C。 2．下面关于植物细胞工程的叙述,正确的是（） A．叶肉细胞已经高度分化,无法表现出全能性 B．叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织 C．融合植物叶肉细胞时,应先去掉细胞膜 D．叶肉细胞离体培养时,可以表现出全能性 【答案】D 【解析】 试题分析：叶肉细胞已经高度分化，但在体外培养的条件下也能表现出全能性，A错误；叶肉细胞经脱分化过程可形成愈伤组织，B错误；融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞壁，C错误；叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性，形成完整植株，D正确 考点：本题考查植物组织培养的相关知识，要求考生识记植物组织培养的原理、过程、条件等基础知识，掌握植物细胞具有全能性的原因，能结合所学的知识准确判断各选项。 3．如图为白菜一甘蓝杂种植株的培育过程。下列说法正确的是（） A．图示白菜一甘蓝植株不能结籽 B．愈伤组织的代谢类型是自养需氧型 C．上述过程中包含着有丝分裂、细胞分化和减数分裂
D．白菜一甘蓝杂种植株具有的性状是基因选择性表达的结果 【答案】D 【解析】白菜和甘蓝都是二倍体，它们的体细胞杂交后培育的“白菜-甘蓝”杂种植株中2个染色体组来自白菜，2个染色体组来自甘蓝，因为“白菜-甘蓝”属于异源四倍体，是可育的，能产籽，故A错误；愈伤组织是一种高度液泡化的呈无定型状态的薄壁细胞，不能进行光合作用产生有机物，因此愈伤组织的代谢类型是异养需氧型，故B错误；上述过程包括去壁、原生质体融合、植物组织培养等过程，其结果是形成“白菜-甘蓝”幼苗，并未发育到性成熟个体，因此整个过程中有有丝分裂和细胞分化，没有减数分裂过程，故C错误；任何性状都是基因选择性表达的结果，故D正确． 【考点定位】植物体细胞杂交的应用 【名师点睛】据图分析，植物细胞壁的成分是纤维素和果胶，去壁所用的是纤维素酶和果胶酶；原生质体融合所用的方法有物理法和化学法．物理法包括离心、振动、电激等，化学法一般是用聚乙二醇；再生细胞壁形成杂种细胞；脱分化形成愈伤组织，再分化形成“白菜一甘蓝”幼苗． 4．下列有关细胞工程的叙述中正确的一项是（） A．克隆不是无性繁殖 B．用体细胞克隆动物是通过核移植实现的 C．灭活病毒通过溶解磷脂双分子层诱导动物细胞融合 D．动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分一样 【答案】B 【解析】 试题分析：克隆属于无性繁殖，故A错误。用体细胞克隆动物必须通过核移植才能实现，故B正确。灭活病毒诱导动物细胞融合不是溶解磷脂双分子层而是通过改变膜脂分子排列实现的，故C错误。动物细胞培养液通常需要加入血清，植物组织培养通常需要加入植物激素，故D错误。 考点：本题考查细胞工程相关知识，意在考察考生对知识点的识记理解掌握程度。5．以下哪种物质不可以用于植物细胞的诱导融合剂（） A．PEG B．灭活的病毒 C．离心 D．振动电激 【答案】B 【解析】 试题分析：灭活的病毒是动物细胞工程的诱导剂，不能用于植物细胞工程，故选B。 考点：本题考查植物细胞工程等相关知识，意在考察考生对知识点的识记理解掌握程度。6．下列有关植物细胞工程的叙述，正确的是（） A．在植物组织培养过程中，细胞的遗传物质一般都发生改变 B．植物细胞只要在离体状态下即可表现出全能性 C．植物组织培养过程中始终要保持适宜的光照 D．植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl 的培养基培养筛选而获得 【答案】D 【解析】 试题分析：在植物组织培养过程中，细胞的遗传物质一般不发生改变，A错误；植物细胞的全能性指离体的组织器官的经过培养，发育成完整个体的潜能，B错误；植物组织培养过程中开始是要避光，C错误；植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl 的培养基培养筛选而获得，D正确；答案是D。 考点：本题考查植物细胞工程的相关知识，意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。 7．植物组织培养的过程可以归纳为：①? ?再分化③→④；对此叙述有错误的 ?→ ?→ ?脱分化②? 是( ) A．②→③的再分化过程中，培养基中需要添加细胞分裂素与生长素
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：（） A．DNA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突变 C．目的基因与运载体结合的过程发生在细胞外 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．细菌质粒是基因工程常用的运载体 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 3．限制性内切酶的作用实际上就是把DNA上某些化学键打断，一种能对GAATTC专一识别的限制酶，打断的化学键是：（） A．G与A之间的键 B．G与C之间的键 C．A与T之间的键 D．磷酸与脱氧核糖之间的键 4．下面图中a、b、c、d代表的结构正确的是：（） A．a—质粒RNA B．b—限制性外切酶 C．c—RNA聚合酶D．d—外源基因 5．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 6．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是 ①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体A．①②③④ B．①③④Ｃ．②③④Ｄ．①②④ 7．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．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 8．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
高中生物选修三专题一试 题 篇一：高中生物选修三专题一基因工程知识点 专题一基因工程 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。
黏性末端：当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。 平末端：当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA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 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。 ③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 ④对受体细胞无害。 （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
高中生物选修三基因工程主要知识点（1.1、1.2） 一、基因工程：按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，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。 一、基因工程的三大工具：限制性核酸内切酶—“分子手术刀”；DNA连接酶—“分子缝合针”；基因进入受体细胞的载体—“分子运输车”。 二、限制性核酸内切酶的特点：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且是每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 三、限制酶识别序列的特点：反向对称，重复排列。 四、限制酶在原核生物中的作用：切割外源DNA，保护细菌细胞。 五、为什么限制酶不剪切原核生物自身的DNA分子？原核生物本身不含相应特异性序列；对DNA分子进行甲基化修饰。 六、两种常见的DNA连接酶：E〃coli DNA连接酶：源自大肠杆菌，只连接黏性末端；T4DNA连接酶：提取自T4噬菌体，两种末端均可连接，连接平末端效率低。 七、DNA连接酶和DNA聚合酶的相同点：都是蛋白质；都能生成3'磷酸二酯键。不同：前者在两个片段之间形成3'磷酸二酯键，后者只能将单个核苷酸连接到已有片段上；前者不需要模版，后者需要。 八、载体需要满足的条件：有一到多个限制酶切点；对受体细胞无害；导入基因能在受体细胞内复制和表达；有某些标记基因；分子大小合适。 九、质粒：一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。 十、标记基因的作用：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。 十一、三类载体：质粒；λ噬菌体的衍生物；动植物病毒。 十二、获取目的基因的方法：说法一：从自然界已有的物种中分体（鸟枪法、反转录法）、用人工的方法合成；说法二：从基因文库中获取（鸟枪法、反转录法）、利用PCR技术合成、用化学方法人工合成。 十三、基因库：一个物种中全部个体的全部基因的总和；基因文库：将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，个个受体菌分别含有这种生物的不同的基因；基因组文库：含有某种生物全部基因的基因文库；部分基因文库：只含有一种生物部分基因的基因文库；cDNA文库：用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中。 十四、 文库类型cDNA文库基因组文库 文库大小小大 启动子无有 内含子无有 基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因 物种间基因交流可以部分基因可以 十五、人工合成目的基因的两个条件：基因比较小；核苷酸序列已知。 十六、目的基因：主要是指编码蛋白质的基因，也可以使一些具有调控作用的因
5 高二生物《基因工程和细胞工程》测试题姓名班级 （时间：90分钟分数：100分） 一．选择题（本大题包括25题，每题2分，共50分。每题只有一个选项符合题意。） 1．以下说法正确的是（） A.所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 B．质粒是基因工程中惟一的运载体 C．运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接D．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器 2．植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术与原理不．相符的是（） A．纤维素酶、果胶酶处理和胰蛋白酶处理——酶的专一性 B．植物组织培养和动物细胞培养——细胞的全能性 C．植物体细胞杂交和动物细胞融合——生物膜的流动性 D．紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养——细胞分裂 3．有关基因工程的叙述正确的是（） A.限制性内切酶只在获得目的基因时才用 B.重组质粒的形成在细胞内完成 C.质粒都可作运载体 D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料 4．能克服远缘杂交障碍培育农作物新品种的技术是（） A.基因工程 B.组织培养 C.诱变育种 D.杂交育种 5．下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是( ) A．培养人的效应T细胞能产生单克隆抗体 B．培养人的B细胞能够无限地增殖 C．人的成熟红细胞经过培养能形成细胞株 D．用胰蛋白酶处理肝组织可获得单个肝细胞 6．PCR技术扩增DNA,需要的条件是( ) ①目的基因②引物③四种脱氧核苷酸 ④DNA聚合酶等⑤mRNA⑥核糖体 A、①②③④ B、②③④⑤ C、①③④⑤ D、①②③⑥ 7．以下对DNA的描述，错误的是（） A.人的正常T淋巴细胞中含有人体全部遗传信息 B.同种生物个体间DNA完全相同 C.DNA的基本功能是遗传信息的复制与表达 D.一个DNA分子可以控制多个性状 8. 蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（） A.氨基酸结构 B.蛋白质空间结构 C.肽链结构 D.基因结构 9．细胞工程的发展所依赖的理论基础是（） A.DNA双螺旋结构模型的建立 B.遗传密码的确立及其通用性的发现 C.生物体细胞全能性的证明 D.遗传信息传递的“中心法则”的发现 10．下列不是基因工程中的目的基因的检测手段的是：（） A.分子杂交技术 B.抗原—抗体杂交 C.抗虫或抗病的接种 D.基因枪法 11．在以下4种细胞工程技术中，培育出的新个体中，体内遗传物质均来自一个亲本的是（） A.植物组织培养 B. 单克隆抗体 C. 植物体细胞杂交 D.细胞核移植 12．动物细胞融合与植物细胞融合相比特有的是（） A.基本原理相同 B.诱导融合的方法类 C.原生质体融合 D.可用灭活的病毒作诱导剂 13．下列哪一项属于克隆（） A．将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中 B．将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内 C．将鼠骨髓细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞
基因工程与微生物 基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。 一、基因工程的概况 基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。所谓基因工程（genetic engineering)是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。 1974年，波兰遗传学家斯吉巴尔斯基（Waclaw Szybalski）称基因重组技术为合成生物学概念，1978年，诺贝尔生医奖颁给发现DNA 限制酶的纳森斯（Daniel Nathans）、亚伯（Werner Arber）与史密斯（Hamilton Smith）时，斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。2000年，国际上重新提出合成生物学概念，并定义为基于系统生物学原理的基因工程 二、基因工程的基本步骤 （1）提取目的基因 获取目的基因是实施基因工程的第一步。如植物的抗病（抗病毒抗细菌）基因，种子的贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因干扰素基因等，都是目的基因。 要从浩瀚的“基因海洋”中获得特定的目的基因，是十分不易的。科学家们经过不懈地探索，想出了许多办法，其中主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。 直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。鸟枪法的具体做法是：用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞提供的DNA（即外源DNA）的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制（在遗传学中叫做扩增），从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。如许多抗虫抗病毒的基因都可以用上述方法获得。 用鸟枪法获得目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性。又由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，一般使用人工合成的方法。 目前人工合成基因的方法主要有两条。一条途径是以目的基因转录成的信使RNA 为模版，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对的原则，推测出它的基因的核苷酸序列，再通过化学方法，
(完整版)高中生物基 因工程试题 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
阶段质量检测(一) 基因工程 (时间：45分钟，满分：100分) 一、选择题(每小题3分，共45分) 1．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是() A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体 B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C．只要是细菌中的质粒都可以直接作为基因工程中的载体 D．载体必须具备的条件之一是有多个限制酶切割位点，以便与外源基因进行连接2．(浙江高考)天然的玫瑰没有蓝色花，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文库中获取基因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 3．日本下村修、美国沙尔菲和钱永健因在发现绿色荧光蛋白(GFP)等研究方面做出突出贡献，获得2008年度诺贝尔化学奖。GFP在紫外光的照射下会发出绿色荧光。依据GFP 的特性，你认为该蛋白在生物工程中的应用价值是( ) A．作为标记基因，研究基因的表达 B．作为标记蛋白，研究细胞的转移 C．注入肌肉细胞，繁殖发光小白鼠 D．标记噬菌体外壳，示踪DNA路径 4．下列有关质粒的叙述，正确的是( ) A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器 B．质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA C．质粒只有在侵入宿主细胞后，才能在宿主细胞内复制 D．基因工程中常用的载体除了质粒外，还有核DNA、动植物病毒以及λ噬菌体的衍生物 5．下列有关基因工程的叙述正确的是( ) A．用同种限制性核酸内切酶切割载体与含目的基因的DNA片段可获得相同的黏性末端B．以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同 C．检测到受体细胞中含有目的基因就标志着基因工程育种已经成功 D．质粒上抗生素的抗性基因有利于质粒与外源基因连接 6．下列有关基因工程和蛋白质工程步骤的叙述不．正确的是( )