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高中生物选修3答案与提示高中生物选修3 答案与提示专题1 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具一、学习目标1.简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。
2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
二、学习重点和难点1.学习重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2.学习难点：基因工程载体需要具备的条件。
三、答案与提示（一）思考与探究2.联系你已有的知识，想一想，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？提示：迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。
细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。
生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。
这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵（本题不要求学生回答的完全，教师可参考教师用书中的提示，根据学生的具体情况，给予指导。
上述原则也应适用于其他章节中有关问题的回答。
）。
3.天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？提示：基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核处染色体DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。
是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件。
（1）载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。
这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，这样才不至于因目的基因的插入而失活。
（2）载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。
1.3基因工程的应用基础巩固1转基因动物是指( )A.提供基因的动物B.基因组成中转入了外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物D.能表达基因遗传信息的动物2若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种,其在环境保护上的重要意义是( )A.减少氮肥使用量,降低生产成本B.减少氮肥生产量,节约能源C.避免因施用氮肥过多引起的环境污染D.改良土壤的群落结构、海华水”,化引起淡水“赤洋,污染环境。
利用现象”“潮基因工程技术培育能固氮的水稻新品种,可减少氮肥施用量,避免水体富营养化,保护环境。
3下列哪项不是植物基因工程技术的主要应用?( )A.提高农作物的抗逆性B.生产某些天然药物C.改良农作物的品质D.作器官移植的供体项为动物基因工程技术的重要应用。
4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.对有基因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发生基因突变后恢复正常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疗,其基本方法都是把相应的正常基因导入有基因缺陷的相关细胞中,从而使病人恢复正常。
5科学家运用转基因技术,将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因转到大白菜细胞中,培育出抗虫效果很好的优质大白菜,减少了农药的使用量,保护了环境。
下列说法正确的是( )A.抗虫基因中含有终止密码子B.抗虫基因能在大白菜细胞中正常表达C.转基因技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体D.限制酶识别的序列一定是GAATTC于终止密码子存在,子mRN不同的限制酶识别的序A,上。
载体不是酶。
限制酶有多种列大都不相同。
6以下关于抗病转基因植物成功表达抗病毒基因后的说法,正确的是( )A.可以抵抗所有病毒B.对病毒的抗性具有局限性或特异性C.可以抵抗害虫D.可以稳定遗传,不会变异,毒并不是所有病,也不可以抗虫。
抗病毒基因也会发生变异。
毒7下列不属于利用基因工程技术制取药物的是( )A.从大肠杆菌体内获取白细胞介素B.从酵母菌体内获得干扰素C.利用青霉菌获取青霉素D.从大肠杆菌体内获得胰岛素等如大肠杆菌、酵母菌(胞)中并使,该基因得到高效表达以产生药物,然后通过培养微生物来获得药物的一种技术。
回归课本--现代生物科技专题（一）一．带着问题去看书1.基因工程是指按照人们的愿望，进行严格设计，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。
2.限制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.DNA分子经限制酶切割产生的末端通常有两种形式：黏性末端、平末端。
4.DNA连接酶根据来源不同分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为 E.coliDNA连接酶，连接黏性末端；另一类是从 T4噬菌体中分离出来的，称为 T4DNA连接酶，连接黏性末端和平末端。
5.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很小的双链环状DNA分子。
6.质粒作为运载体所具有的特点：①有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA插入其中；②能自我复制或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制；③具有标记基因，共重组DNA的鉴定和选择。
7.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。
8.基因工程的基本操作包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
9.目的基因主要指编码蛋白质的基因。
10.基因文库的概念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，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因分库。
11.基因文库分为两类，分别是基因组文库和部分基因文库。
12.如何从基因文库中获得所需的目的基因: 根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因转录产物mRNA,以及基因的表达产物蛋白质。
13.PCR的全称多聚酶链式反应，PCR技术的原理是 DNA双链复制。
利用PCR扩增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。
14.将一个DNA分子在体外扩增获得目的基因，循环n次，需要 2n-2 个引物。
胚胎工程一、胚胎工程的概念1、胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。
经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
二、精子和卵子发生的比较1、精子发生分为三个阶段：第一阶段是，精原细胞初级精母细胞第二阶段是，初级精母细胞精子细胞第三阶段是，精子细胞精子。
其中高尔基体发育顶体，精子头的主要部分是由细胞核变成，由中心体变为精子的尾。
线粒体形成线粒体鞘，其他物质浓缩成原生质滴脱落。
2、精子分为头、颈、尾三个部分。
不同种动物的精子的大小与动物的体型无关。
3、卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前（胎儿期）完成的。
减数第二次分裂发生时期精子和卵子结合的过程中，是否受精的标志是卵细胞膜和透明带的间隙可以看见两个极体。
二、受精作用的场所、过程（一）、场所：输卵管（二）过程：1、受精前的准备①成熟的精子必须在雌性动物的生殖道中经历一段时间，发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，此过程叫精子获能。
②卵子的准备卵子都要在输卵管中进一步成熟，到减数第二次分裂中期才具备受精能力。
2、受精阶段包括精子穿越放射冠和透明带、进入卵细胞膜，原核形成和原核融合。
①获能的精子与卵子相遇时发生顶体反应，穿过穿越放射冠和透明带②防止多精入卵受精的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应，发生的时期依次是精子触及卵细胞膜的瞬间和精子如卵后。
三、胚胎发育（注意囊胚和原肠胚的图形）1、卵裂期：特点：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积不增加或略有减小。
2、桑椹胚：特点：是全能细胞。
3、囊胚：特点：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高）。
聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。
中间的空腔称为囊胚腔。
个体较小的细胞称为滋养层细胞，发育成胎盘和胎膜，孵化是发生在囊胚时期，是指透明带破裂，胚胎从其中伸展出来4、原肠胚：特点：有了三胚层的分化四、试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代的技术五、体外受精（一）体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精。
2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册教材答案与提示第1章发酵工程第1节传统发酵技术的应用教材第6～7页探究·实践一、制作泡菜结果分析与评价1.隔绝空气；无氧条件。
2.装完原料后还需要加入冷却好的盐水，留有一定空间，便于冷却好的盐水淹没全部菜料。
3.根据实际情况作答即可。
二、制作果酒和果醋结果分析与评价1.在制作果醋的过程中，发酵液表面出现菌膜；在制作果酒的过程中，发酵液中出现气泡，发酵液温度上升，逐渐变为深红色，葡萄皮覆盖在发酵液表面。
其中最明显的变化为制作果酒时气泡的释放，在发酵10天后变化最明显。
原因：果醋发酵液表面的菌膜是醋酸菌进行有氧呼吸大量繁殖并聚集在发酵液表面形成的；果酒发酵液中产生气泡是由于酵母菌进行无氧呼吸释放CO2，发酵过程产热，使发酵液温度上升，发酵过程中果皮中的花青素进入发酵液中使发酵液呈深红色。
2.在制作果酒的过程中，可能会有除酵母菌之外的微生物生长，它们会对果酒发酵产生影响。
为避免这种影响，应按照“方法步骤”所述来处理材料及器具，避免杂菌污染，并保持无氧条件，注意在排气时仅拧松瓶盖，切勿打开，防止其他微生物进入。
3.在制作果醋的过程中，发酵温度为30～35 ℃，且保持有氧条件，而酵母菌是兼性厌氧微生物，发酵温度为18～30 ℃，故其不会继续发酵。
醋酸菌来自空气，可通过人工接种醋酸菌加快果醋的制作。
4.可以通过检查容器密闭性、选用优质原料、人工接种菌种等措施改进。
教材第8页练习与应用一、概念检测1.(1)×[卤汁中的乳酸菌和芽孢杆菌会竞争营养物质和生存空间。
](2)×[乳酸菌发酵不产生CO2。
](3)√[经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，使该臭豆腐具有特殊的味道。
]2.D[醋酸菌是好氧细菌，制作果醋利用了其在有氧条件下产生乙酸。
]二、拓展应用1.利用传统发酵技术制作的食品有酒、酸奶、食醋等；它们制作的原理分别是：酵母菌的无氧呼吸、乳酸菌的无氧呼吸、醋酸菌的有氧呼吸。
高中生物选修三课后习题答案本文提供了高中生物选修三课后习题的答案，希望能够帮助有需要的同学加深对生物学知识的理解。
练习11. C。
胚珠中有两个包含一套染色体的细胞核，即大核和小核。
副细胞型核在胚珠成熟时退化。
2. D。
出现断裂位点会导致染色体的互换，交叉互换越多，基因的重组就越多。
3. A。
影响鸟类数目的主要因素包括种群密度和食物供应量，气候因素相对来说影响较小。
4. B。
这是因为在淡水中，水分子不仅需要支配各种稻田生物的生存，同时也需要解决置身其中的稻谷的生长。
找到平衡，而这个平衡无疑是稻谷和水分子之间进行必要的交互作用形成的。
5. A。
体内资源的限制是细胞生长和有性生殖的重要制约因素，正是由于此类限制，动物和植物有性生殖的繁殖率在自然界中往往比无性生殖更低。
练习21. 蛋白质2. 唾液淀粉酶3. 胆汁酸4. 考虑到胃和肠道都有胃酸，且胃酸浓度较高，它的酸度可以大于2。
5. 吞咽时会把食物推入食管，在食管的作用下，食物会往下推进，自然会进入胃。
练习31. A。
天然选择了能够适应环境的生物，这种适应性在后代中会得到延续和发扬光大。
2. D。
生物的适应性是长时间的自然选择的结果，只有适应了环境才能更好地生存和繁殖，所以选择对生命至关重要。
3. C。
规律是根据不同的生物形态、结构和功能来进行分类和归纳。
只有明确了生物各自的形态和功能特点，才能将它们划分为不同的类别。
4. B。
植物体在体积增大的同时，需要更多的养分和能量支撑它。
一些适应的机制，如根系扩展和树的生长模式，都是有助于植物稳定生长的。
5. C。
马赛克式克隆是指将一个个体的细胞，通过去核或细胞核的移植，使它们在结构上或功能上的有所不同。
这种方式可以得到多个遗传性状相同、但形态和功能不同的个体。
练习41. B。
人类基因组中含有大约20000〜25000个基因，而实际存在功能不同的蛋白质则有数百万种左右，这种巨大的差异意味着基因和蛋白质之间有许多的非线性和复杂的相互作用。
参考答案专题一基因工程科技探索之路：基础理论和技术的发展催生了基因工程基础试题训练1、A2、C3、B4、A5、C、D创新应用训练1、（1）蛋白质的合成（2）脱氧核苷酸A—T，G—C；（3）转录信使RNA氨基酸A TP 转运RNA核糖体 4 20 转运RNA 2、（1）DNA的复制逆转录（2）RNA转录RNA的复制30 10（3）逆转录酶3、【解析】（1）艾滋病是一种病毒性疾病，它的遗传物质是RNA，通过图示及联系噬菌体侵染细菌的实验可知，进入宿主细胞的是病毒的RNA。
（2）由单链的RNA到双链的DNA 的过程为逆转录。
（3）由DNA到RNA，RNA与核糖体相结合合成蛋白质的过程分别称为转录和翻译。
（4）艾滋病是一种病毒性疾病，它的致病因素是结构上很相近似的一组病毒，这组病毒被统称为“人类免疫缺陷病毒（HIV）”。
这种病潜伏期较长，感染者发病前没有明显的征兆，但已经具备了传染性，一旦发病，死亡率极高。
目前还没有艾滋病的预防疫苗和根治的药物；HIV的变异类型有多种，是目前研制疫苗的主要困难。
由于HIV病毒是单链RNA病毒结构不稳定，使突变频率增高和更具多方向性。
（5）艾滋病自1981年被人类发现，它犹如瘟疫一般在全球肆虐，已夺去一千多万人的生命，至今人类尚无对付艾滋病的药物，惟一的办法只有预防。
为提高人们的警觉，自1988年起，每年的12月1日被定为“世界艾滋病日”并且每年都有一个主题。
（6）通过大众媒体可知，SARS的病原体是冠状病毒，其遗传信息的传递也是中心法则。
【答案】（1）RNA （2）逆转录（3）转录和翻译（4）基因突变突变频率高和突变多方向单链RNA结构不稳定（5）世界艾滋病（6）SARS冠状病毒4、答案（一）不赞成，因为基因被吃入后，和其他大分子一样被消化分解，不可能以原状进入细胞，更不可能补充或整合到人体原有基因组中去。
答案（二）赞成，基因被吃下后，消化分解为简单的物质，可以作为合成或修补体内DNA 分子的原料。
高中生物选修三《现代生物科技专题》课后题答案和提示专题一基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具（一）思考与探究1.限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段：(1) …CTGCA (2) …AC (3) GC……G …TG CG…（4）…G (5) G… (6) …GC…CTTAA ACGTC……CG(7) GT…(8)AATTC…CA… G…你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？答：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…。
2.联系你已有的知识，想一想，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？提示：迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。
细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。
生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。
这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵。
3.天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？提示：基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核处染色体DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。
是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件。
（1）载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。
这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，这样才不至于因目的基因的插入而失活。
高中生物选修3•现代生物科技专题教材问题•参考答案专题1 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具一、思考与探究1. 限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段：(1) …CTGCA (2) …AC (3) GC…（4）…G (5) G…(6)…GC(7) GT…(8)AATTC……G …TG CG……CTTAA ACGTC……CG CA…G…你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？答：2和7能连接形成…ACGT… 4和8能连接形成…GAATTC……TGCA…；…CTTAAG…；3和6能连接形成…GCGC… 1和5能连接形成…CTGCAG……CGCG…；…GACGTC…2. 联系你已有的知识，想一想，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？提示：迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。
细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。
生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。
这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵（本题不要求学生回答的完全，教师可参考教师用书中的提示，根据学生的具体情况，给予指导。
上述原则也应适用于其他章节中有关问题的回答。
3. 天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？提示：基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核处染色体DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。
是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件。
（1）载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。
从社会中来选择性必修三生物技术及工程第1 章发酵工程第1 节传统发酵技术的应用葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄发酵而来，但是一个经酵母菌无氧呼吸产生了酒精，另一个经醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸，因此口感不同。
〔P4〕探究·实践.1 用水密封泡菜坛的目的是给泡菜坛内制造无氧环境，这说明泡菜制作需要在无氧条件下进展。
〔P6〕2.在泡菜发酵初期，由蔬菜外表带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活泼，它们可进展发酵，发酵产物中有较多的CO2，假设泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出坛外。
另外，泡菜坛装得太满，会使盐水不太简洁完全漂浮菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。
泡菜坛留有肯定的空间，也更便利拿取泡菜。
〔P6〕.3 提示：依据实际状况答复。
〔P6〕探究·实践1.在葡萄酒的制作过程中，发酵液中会产生气泡，这是由于酵母菌发酵产生CO2。
假设是用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延长，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会渐渐加深变成深红色。
果醋发酵过程中一般不会消灭气泡，发酵完成时，在发酵液的液面上会消灭一层菌膜，这是醋酸菌膜。
〔P7〕2.果酒中除了酵母菌,还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。
乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。
可以通过调整发酵的温度、果酒的pH等来把握乳酸菌的含量。
果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。
在有氧的状况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的状况下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。
由于醋酸菌在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的过程中尽量削减O2含量，可以抑制醋酸菌的生长生殖。
此外，通过调整发酵的温度、果酒的pH等同样可以把握醋酸菌的含量。
3.随着醋酸发酵的进展，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长生殖，因此酵母菌活性很低。
在我们的试验条件下，当翻开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量生殖，其他的菌因不适应环境条件而不能生殖。
高中生物选修3•现代生物科技专题教材问题•参考答案专题1 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具一、思考与探究1. 限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段：(1) …CTGCA (2) …AC (3) GC…（4）…G (5) G…(6)…GC(7) GT…(8)AATTC……G …TG CG……CTTAA ACGTC……CG CA…G…你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？答：2和7能连接形成…ACGT… 4和8能连接形成…GAATTC……TGCA…；…CTTAAG…；3和6能连接形成…GCGC… 1和5能连接形成…CTGCAG……CGCG…；…GACGTC…2. 联系你已有的知识，想一想，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？提示：迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。
细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。
生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。
这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵（本题不要求学生回答的完全，教师可参考教师用书中的提示，根据学生的具体情况，给予指导。
上述原则也应适用于其他章节中有关问题的回答。
3. 天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？提示：基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核处染色体DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。
是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件。
（1）载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。
这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，这样才不至于因目的基因的插入而失活。
（2）载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。
（3）载体DNA必需带有标记基因，以便重组后进行重组子的筛选。
（4）载体DNA必需是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。
（5）载体DNA分子大小应适合，以便提取和在体外进行操作，太大就不便操作。
实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。
4.网上查询：DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？提示：迄今为止，所发现的DNA连接酶都不具有连接单链DNA的能力，至于原因，现在还不清楚，也许将来会发现可以连接单链DNA的酶。
二、寻根问底1. 根据你所掌握的知识，你能分析出限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？提示：原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。
限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA 侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。
所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。
2. DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？答：不是一回事。
基因工程中所用的连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为E•coli连接酶。
另一种是从T4噬菌体中分离得到，称为T4连接酶。
这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口（nick），而不能连接单链DNA。
DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯键（在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与5位碳原子上所连磷酸基团的羟基之间形成），那么，二者的差别主要表现在什么地方呢？（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。
（2）DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。
因此DNA连接酶不需要模板。
此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。
三、模拟制作讨论题1. 你模拟插入的DNA片段能称得上一个基因吗？提示：不能。
因为一般基因有上千个碱基对。
2. 如果你操作失误，碱基不能配对。
可能是什么原因造成的？提示：可能是剪切位点或连接位点选得不对（也可能是其他原因）。
四、旁栏思考题想一想，具备什么条件才能充当“分子运输车”？提示：能自我复制、有一个或多个切割位点、有标记基因位点及对受体细胞无害等。
1.2 基因工程的基本操作程序一、思考与探究1. 作为基因工程表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？为什么？答：不可以。
因为目的基因在表达载体中得到表达并发挥作用，还需要有其他控制元件，如启动子、终止子和标记基因等。
必须构建上述元件的主要理由是：（1）生物之间进行基因交流，只有使用受体生物自身基因的启动子才能比较有利于基因的表达；（2）通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子，只将编码序列导入受体生物中无法转录；（3）目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记；（4）为了增强目的基因的表达水平，往往还要增加一些其他调控元件，如增强子等；（5）有时需要确定目的基因表达的产物存在于细胞的什么部位，往往要加上可以标识存在部位的基因（或做成目的基因与标识基因的融合基因），如绿色荧光蛋白基因等。
2.根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理，你能分析出农杆菌不能将目的基因导入单子叶植物的原因吗？若想将一个抗病基因导入单子叶植物，如小麦，从理论上说，你应该如何做？提示：农杆菌可分为根瘤农杆菌和发根农杆菌，在植物基因工程中以根瘤农杆菌的Ti质粒介导的遗传转化最多。
根瘤农杆菌广泛存在于双子叶植物中。
据不完全统计，约有93属643种双子叶植物对根瘤农杆菌敏感。
裸子植物对该菌也敏感。
当这些植物被该菌侵染后会诱发肿瘤。
近年来，也有报道该菌对单子叶植物也有侵染能力。
根瘤农杆菌侵染植物是一个非常复杂的过程。
根瘤农杆菌具有趋化性，即植物的受伤组织会产生一些糖类和酚类物质吸引根瘤农杆菌向受伤组织集中。
研究证明，主要酚类诱导物为乙酰丁香酮和羧基乙酰丁香酮，这些物质主要在双子叶植物细胞壁中合成，通常不存在于单子叶植物中，这也是单子叶植物不易被根瘤农杆菌侵染的原因。
近年来还发现一些中性糖，如L-阿拉伯糖、D-木糖等也有诱导作用。
酚类物质和糖类物质既可以作为根瘤农杆菌的趋化物，又可以作为农杆菌中Ti质粒上Vir区（毒性区）基因的诱导物，使Vir区基因活化，导致T-DNA的加工和转移，从而侵染植物细胞。
需要注意的是农杆菌中不同的菌株，侵染能力有差别，在基因工程中需要加以选择使用。
利用农杆菌侵染单子叶植物进行遗传转化时，是需要加上述酚类物质的，同时单子叶植物种类不同，农杆菌侵染进行遗传转化的效果也有很大差异。
如果想将一个抗病毒基因转入小麦，也可以用农杆菌，但要注意两点：①要选择合适的农杆菌菌株，因为不是所有的农杆菌菌株都可以侵染单子叶植物；②要加趋化和诱导的物质，一般为乙酰丁香酮等，目的是使农杆菌向植物组织的受伤部位靠拢（趋化性）和激活农杆菌的Vir区（诱导）的基因，使T-DNA转移并插入到染色体DNA上。
3. 利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，联系前面有关细胞器功能的知识，结合基因工程操作程序的基本思路，思考一下，若要生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗？提示：有些蛋白质肽链上有共价结合的糖链，这些糖链是在内质网和高尔基复合体上加工完成的，内质网和高尔基复合体存在于真核细胞中，大肠杆菌不存在这两种细胞器，因此，在大肠杆菌中生产这种糖蛋白是不可能的。
4. β-珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。
当它的成分异常时，动物有可能患某种疾病，如镰刀形细胞贫血症。
假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的β-珠蛋白，想一想，应如何进行设计？提示：基本操作如下：（1）从小鼠中克隆出β-珠蛋白基因的编码序列（cDNA）。
（2）将cDNA前接上在大肠杆菌中可以适用的启动子，另外加上抗四环素的基因，构建成一个表达载体。
（3）将表达载体导入无四环素抗性的大肠杆菌中，然后在含有四环素的培养基上培养大肠杆菌。
如果表达载体未进入大肠杆菌中，大肠杆菌会因不含有抗四环素基因而死掉；如果培养基上长出大肠杆菌菌落，则表明β-珠蛋白基因已进入其中。
（4）培养进入了β-珠蛋白基因的大肠杆菌，收集菌体，破碎后从中提取β-珠蛋白。
二、求异思维你能推测出由mRNA反转录形成cDNA的过程大致分为哪些步骤吗？提示：1970年，特明（H.M. Temin）和巴尔的摩（D. Baltimore）证实了RNA病毒中含有一种能将RNA转录成DNA的酶，这种酶被称为依赖RNA的DNA聚合酶，由于与中心法则中的从DNA 到RNA的转录是反向的，所以称为反转录酶（reverse transcriptase）。
反转录酶既可以利用DNA又可以利用RNA作为模板合成与之互补的DNA链。
像其他DNA聚合酶一样，反转录酶也以5′→3′方向合成DNA（图1-3）。
图1-3 由mRNA反转录形成cDNA的过程cDNA合成过程是：第一步，反转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA单链，形成RNA-DNA杂交分子。
第二步，核酸酶H使RNA-DNA杂交分子中的RNA链降解，使之变成单链的DNA。
第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子。
三、寻根问底1.为什么要构建基因文库？直接从含有目的基因的生物体内提取不行吗？提示：构建基因文库是获取目的基因的方法之一，并不是惟一的方式。
如果所需要的目的基因序列已知，就可以通过PCR方式从含有该基因的生物的DNA中，直接获得，也可以通过反转录，用PCR方式从mRNA中获得，不一定要构建基因文库。
但如果所需要的目的基因的序列完全不知，或只知道目的基因序列的一段，或想从一种生物体内获得许多基因，或者想知道这种生物与另一种生物之间有多少基因不同，或者想知道一种生物在个体发育的不同阶段表达的基因有什么不同，或者想得到一种生物的全基因组序列，往往就需要构建基因文库。
2.将目的基因直接导入受体细胞不是更简便吗？如果这么做，结果会怎样？提示：有人采用总DNA注射法进行遗传转化，即将一个生物中的总DNA提取出来，通过注射或花粉管通道法导入受体植物，没有进行表达载体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气，也无法确定什么基因导入了受体植物。
