选修三专题1
1．萤火虫发光是体内荧光素酶催化一系列反应所产生的现象。如果荧光素酶存在于植物体内，也可使植物体发光。一直以来荧光素酶的惟一来源是从萤火虫腹部提取。但加利福尼亚大学的一组科学家成功地通过转基因工程实现了将荧光素酶基因导入到大肠杆菌体内，并在大肠杆菌体内产生荧光素酶。请你根据已有的知识回答下列有关问题：
(1)在此转基因工程中，目的基因是________，具体操作过程中下图所示的黏性末端是由________种限制性核酸内切酶作用产生的。
(2)在上述过程中需要多种酶的参与，其中包括限制性核酸内切酶、DNA聚合酶和________等。
(3)将此目的基因导入到大肠杆菌体内需要载体的帮助。下列各项是选取载体时必须考虑的是________(多选)。
A．能够在宿主细胞内复制并稳定保存
B．具有特定的限制酶切割位点
C．具有与目的基因相同的碱基片段
D．具有某些标记基因
(4)本实验中将目的基因导入大肠杆菌的载体可以是________(多选)。
A．质粒B．动物病毒
C．噬菌体D．植物病毒
(5)在此转基因工程中，将体外重组DNA导入大肠杆菌体内，并使其在细胞内稳定保存和表达的过程称为________。最常用的方法是首先用________处理大肠杆菌，目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(6)目的基因是否导入受体细胞，用________技术来检测。目的基因是否表达出相应的蛋白质，除了通过大肠杆菌是否发光来确定外，还可以通过________特异性反应来判断。
解析：(1)由题干信息可知，目的基因是荧光素酶基因。图中黏性末端第1、3相同，第2、4相同，因此是由2种限制酶切割而成的。
(2)基因工程操作的工具酶有限制酶、DNA连接酶等。
(3)运载体必须具备能够在宿主细胞内复制并稳定保存、具多个限制酶切割位点、具标记基因等特点。
(4)常用的载体是质粒、噬菌体和动植物病毒等，由于受体细胞是大肠杆菌，因此可选
用质粒和噬菌体。
(5)将目的基因导入微生物时，常用感受态细胞法，一般用Ca2＋处理受体细胞，使之处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。
(6)检测目的基因是否导入受体细胞可用DNA分子杂交技术，而检测目的基因是否表达可用抗原——抗体特异性反应的方法。
答案：(1)荧光素酶基因 2
(2)DNA连接酶(3)A、B、D(4)A、C
(5)转化Ca2＋使大肠杆菌细胞处于能够吸收周围DNA分子的状态(处于感受态细胞状态)
(6)DNA分子杂交抗原—抗体
2．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．脂质
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。
解析：基因工程有四步曲，解答本题时就紧扣这四步曲。获得抗病毒基因常用的方法是从细胞中直接分离目的基因或根据mRNA碱基顺序和蛋白质的氨基酸序列人工合成目的基因；在基因工程中，常用的运载体是质粒；可以先用限制性内切酶把目的基因和运载体切出相同的黏性末端；再用DNA连接酶将运载体和目的基因连接起来，构成重组DNA分子；用导入重组DNA分子的农杆菌感染棉花细胞，并用组织培养的方法把这样的棉花细胞培育
出个体，从中筛选出有抗病性状的棉花；最后进行鉴定，可把普通棉和抗虫棉在同等条件下让害虫吞食，观察其效果即可。
答案：(1)从细胞中分离化学方法人工合成Ti质粒(2)限制性内切酶(限制酶)A (3)DNA连接酶重组DNA(4)感染全能筛选(选择)(5)C(6)抗病性状
3．人体细胞内含有抑制癌症发生的p53基因，生物技术可对此类基因的变化进行检测。
(1)目的基因的获取方法通常包括______________和______________。
(2)上图表示从正常人和患者体内获取的p53基因的部分区域。与正常人相比，患者在该区域的碱基会发生改变，在上图中用方框圈出发生改变的碱基对；这种变异被称为____________。
(3)已知限制酶E识别序列为CCGG，若用限制酶E分别完全切割正常人和患者的p53基因部分区域(见上图)，那么正常人的会被切成________个片段；而患者的则被切割成长度为________对碱基和________对碱基的两种片段。
(4)如果某人的p53基因部分区域经限制酶E完全切割后，共出现170、220、290和460碱基对的四种片段，那么该人的基因型是________(以P＋表示正常基因，P－表示异常基因)。
解析：(1)目的基因通常从细胞中直接分离或通过化学方法人工合成。(2)对比正常人和患者p53基因部分区域的碱基对序列可知：正常基因中的C—G碱基对被T—A碱基对替换而成为异常基因。(3)由图示知：正常人的p53基因部分区域有2个限制酶切割位点，用限制酶E对正常人的该基因区域进行切割，将得到长度分别为290对碱基、170对碱基和200对碱基3个片段。异常基因因碱基替换而失去一个限制酶E的切割位点，故用限制酶E切割患者的p53基因部分区域，只能得到长度为460对碱基和220对碱基的2种片段。(4)若某人的该基因区域用限制酶E完全切割后，共出现170、290、220和460碱基对4种片段。说明该人既有正常基因，又有异常基因，故该人基因型为P＋P－。
答案：(1)从细胞中分离通过化学方法人工合成
(2)见下图
基因碱基对的替换(基因突变)
(3)3460220
(4) P＋P－
4．依据基因工程技术有关原理回答下列问题：
(1)限制性核酸内切酶是在基因工程中用来切开DNA的酶，Eco RI是大肠杆菌的R型菌体分离而来的限制性核酸内切酶，它总是在一定的碱基序列中切断DNA。以下的碱基序列
表示的是Eco RI的识别序列，请用箭头在下图中画出Eco RI的作用部位：
(2)获取目的基因途径有生物体内提取或________。
(3)下图是将人类的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图，所用的载体为质粒A。已知细菌B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简述构建重组质粒的主要过程
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
②导入细菌B细胞的目的基因成功表达的标志是______________________________
________________________________________________________________________。
(4)假如预期到某种酶的功能，要设计相应的基因，下列图示中：①是________；②是
________________________________________________________________________。
答案：(1)
(2)人工合成
(3)①用特定的限制性核酸内切酶切割质粒，使其出现一个有黏性末端的切口；用同种限制性核酸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受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素
(4)分子设计具有一定氨基酸序列的多肽链
5．已知SARS是由一种RNA病毒感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康复后的血清中有抗S蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防SARS病毒的疫苗，开展了前期研究工作，其简要的操作流程如下：
(1)实验步骤①所代表的反应过程是________。
(2)步骤②构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用限制性内切酶和________酶，后者的作用是将用限制性内切酶切割的________和________连接起来。
(3)为了检验步骤④所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特性，可用________与________进行抗原——抗体特异性反应实验，从而得出结论。
(4)步骤④和⑥的结果相比，原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列________(相同，不同)，根本原因是
________________________________________________________________________。
解析：(1)利用RNA获取DNA，一般采用逆转录的方法，在这一过程中需要逆转录酶；
(2)目的基因与载体结合，先用限制性内切酶在目的基因和载体上切出相同的黏性末端，将目的基因片段插入载体的切口处，再加入适量DNA连接酶，将黏性末端连接起来；(3)通过大肠杆菌合成的S蛋白，结构和功能可能会发生变化，可与人体内产生的抗S蛋白的抗体进行抗原——抗体特异性反应，以此进行检测；(4)因转入的目的基因相同，翻译出的蛋白质一般情况下也相同。
答案：(1)逆转录
(2)DNA连接运载体S基因
(3)大肠杆菌中表达的S蛋白SARS康复病人血清
(4)相同表达蛋白质所用的基因相同
6．如图表示从苏云金芽孢杆菌分离出来的杀虫晶体蛋白质基因(简称Bt基因)及形成转基因抗虫植物的图解。
请回答：
(1)在下列含有A TP和有关的酶的试管中，大量而快捷的获取Bt基因的最佳方案是如图所示中的
()
(2)写出b过程表达式：
________________________________________________________________________。
(3)活化的毒性物质应是一种________分子，活化的毒性物质全部或部分嵌合于昆虫的细胞膜上，使细胞膜产生孔道，导致细胞由于________平衡的破坏而破裂。
(4)我国在“863”计划资助下开展Bt抗虫棉育种等研究，这将对________、________和农业可持续发展产生巨大影响。
(5)胰岛素是治疗依赖型糖尿病的特效药物，但是天然胰岛素在人体内寿命只有几小时，重症病人每天得注射好几次药物，给病人增加了不便和痛苦。通过蛋白质工程改变胰岛素的空间结构，以延长胰岛素的半衰期，得到长效胰岛素；还可以在不改变胰岛素活性部位结构的前提下，增强其他部位的结合强度，使之难以被酶破坏，从而增强其稳定性。
①若要利用大肠杆菌生产上述长效胰岛素，需用到的生物工程有发酵工程、________和________。
②用蛋白质工程生产的胰岛素，与天然胰岛素比较，显著的优点是________。
解析：应用基因工程技术，从苏云金芽孢杆菌中提取杀虫晶体蛋白基因(目的基因)导入棉花细胞中形成转基因抗虫棉，Bt基因的表达使棉花细胞中合成了原毒素，使采食棉花的昆虫中毒死亡。
蛋白质工程的实质是生产出自然界原本不存在的蛋白质，所以需对原有的胰岛素进行改造，改造好的目的基因需通过基因工程生产基因产物，并且在生产过程中要借助工程菌，所
以还需要进行发酵。
答案：(1)D
(2)Bt 基因――→转录mRNA ――→翻译原毒素
(3)多肽 渗透
(4)农业害虫防治 环境保护
(5)①基因工程 蛋白质工程 ②具有长效性，更稳定