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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。
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。
【优化设计】2018-2019 学年高中生物 1.3 基因工程的应用课后课时演练·促提升1.A.黑麦与六倍体普通小麦杂交,杂种通过秋水仙素或低温处理得到八倍体小黑麦B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株C.用紫外线照射青霉菌,使其 DNA 发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到细菌 DNA 上解析:A 选项八倍体小黑麦的培育利用的是染色体变异。
C 选项利用的原理是基因突变。
D 选项属于基因重组,但是发生在自然条件下,不符合基因工程“按照人们的愿望,进行严格的设计”的概念。
答案:B2.下列关于基因工程的说法中,正确的是( )A.基因工程的设计和施工是在细胞水平上进行的B.基因工程都是在生物体外完成的C.基因工程是对蛋白质进行的操作D.基因工程能打破物种间的界限,定向改造生物性状解析:基因工程是 DNA 分子水平上进行设计和施工的。
DNA 重组技术是在生物体外完成的,目的基因的表达是在细胞内完成的。
答案:D3.下列高科技成果中,根据基因重组原理进行的是( )①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻②我国科学家将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出抗虫棉③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒A.①B.①②C.①②③D.②③解析:自然界的基因重组发生在减数分裂过程中,同源染色体的两条非姐妹染色单体间的互换和非同源染色体间的自由组合都可以发生基因重组;人工的基因重组就是基因工程。
在题目给出的选项中:①袁隆平利用杂交技术培育出的超级水稻,其原理是自然界的基因重组。
②将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出的抗虫棉,属于通过基因工程进行的基因重组,该方法将目的基因移植到某种生物,整合到该生物的 DNA 分子中,并使目的基因得以表达,其最大优点就是克服了远缘杂交不亲和的障碍。
③是利用宇宙射线,诱发种子发生基因突变,从而培育出太空椒。
微生物的选择培养和计数必备知识基础练1.研究人员通过对大肠杆菌进行基因改造,可以使其不仅能以传统生物能源技术中使用的蔗糖为原料,还能以广泛存在于植物纤维中的半纤维素为原料,分解产生燃料物质。
若要将这种大肠杆菌分离出来,应将它们接种在()A.不含氮源的培养基上B.含有蛋白胨的固体培养基上C.只含半纤维素而无其他碳源的选择培养基上D.不含营养要素的培养基上,改造后的大肠杆菌“能以广泛存在于植物纤维中的半纤维素为原料,分解产生燃料物质”,因此若要将这种大肠杆菌分离出来,应将它们接种在只含半纤维素而无其他碳源的选择培养基上。
2.用纸片扩散法测定某病原菌对各种抗生素敏感性的实验,是在某病原菌均匀分布的平板上,铺设含有不同种抗生素的纸片后进行培养。
图示为培养的结果,其中抑菌圈是在纸片周围出现的透明区域。
下列分析正确的是()A.在图示固体培养基上可用平板划线法或稀释涂布平板法接种病原菌B.未出现抑菌圈可能是病原菌与抗生素接触后发生抗性变异C.形成的抑菌圈较小的原因可能是微生物对药物较敏感D.不同抗生素在平板上的扩散速度不同会对实验结果造成影响,A项错误;病原菌发生抗性变异在与抗生素接触之前,B项错误;微生物对药物较敏感形成的抑菌圈应较大,C项错误;纸片所含的药物吸取平板中的水分溶解后,便不断向纸片周围区域扩散,不同抗生素在平板上的扩散速度不同会对实验结果造成影响,D项正确。
3.微生物代谢过程中产生的C O32-,可与环境中的Ca2+反应形成碳酸钙沉淀,这种现象称为微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)。
MICP形成的机制多种多样,通过细菌分解尿素引起碳酸钙沉淀是最常见的方式。
下列相关说法正确的是()A.尿素只有被土壤中的细菌分解成氨后,才能被植物利用B.通常用以尿素为唯一碳源的培养基筛选分解尿素的细菌C.在培养基中加入酚酞指示剂,可以初步鉴定尿素分解菌D.尿素分解菌可以分解碳酸钙质碎石,有效避免土壤板结,只有被土壤中的细菌分解成氨气,氨气再转化为N O3-、N H4+后,才能被植物吸收利用,A项正确;通常用以尿素为唯一氮源的培养基筛选分解尿素的细菌,B项错误;在培养基中加入酚红指示剂,通过指示剂是否变红可以初步鉴定尿素分解菌,C项错误;尿素分解菌分解尿素可引起碳酸钙沉淀,而不能分解碳酸钙质碎石,D项错误。
高中生物选修3教材课后习题答案高中生物选修3教材答案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…G …TG CG……CTTAA(5) G… (6) …GC(7) GT…(8)AATTC…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……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（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。
第4节蛋白质工程的原理和应用必备知识基础练1.猪胰岛素用于降低人体血糖浓度的效果并不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。
为了使猪胰岛素能够用于临床治疗糖尿病，利用蛋白质工程对猪胰岛素分子设计的最佳方案是()A.对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换B.将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素C.将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病D.根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素2.(2022江苏盐城阜宁中学高二期中)蛋白质工程的主要流程顺序正确的是()①蛋白质分子结构设计②DNA改造或合成③预期蛋白质功能④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A.①→②→③→④B.④→②→①→③C.③→①→④→②D.③→④→①→②3.(2021福建晋江一中期中)科学家为提高玉米中赖氨酸的含量，计划将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变为异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸。
为此，下列操作正确的是()A.直接改造这两种酶的空间结构B.对指导这两种酶合成的mRNA进行改造C.利用诱变育种技术促使控制这两种酶合成的基因突变D.利用蛋白质工程技术，对控制这两种酶合成的基因进行改造4.下图为蛋白质工程的流程图，下列说法正确的是()A.利用蛋白质工程制造出的蛋白质都是自然界本来就有的B.蛋白质工程是一项完全摆脱基因工程技术的全新的生物工程技术C.过程a、b分别是转录、翻译D.蛋白质工程不可能构建出一种新的基因5.中华鲟是一种濒危野生动物。
研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境。
下列有关说法不正确的是()A.蛋白质工程可定向改变蛋白质分子的结构B.改造蛋白质可通过改变基因结构实现C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种D.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质6.下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，错误的是()A.基因工程合成的是天然的蛋白质，蛋白质工程合成的不一定是天然存在的蛋白质B.蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，最终还是要通过改造或合成基因来完成C.基因工程产生的变异是可遗传的，蛋白质工程产生的变异是不可遗传的D.基因工程和蛋白质工程都需构建基因表达载体，都遵循中心法则7.(2021山东潍坊高二期中)新冠病毒是一种RNA病毒，极易产生变异，其表面刺突蛋白(S蛋白)的受体结合域(RBD)可与人体细胞表面的ACE2受体相互作用而感染细胞。
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。
第1节植物细胞工程1植物细胞工程的基本技术 (1)2植物细胞工程的应用 (7)1植物细胞工程的基本技术[基础达标]题组一细胞的全能性1．下列最容易表达出细胞的全能性的是( )A．人的口腔上皮细胞B．葡萄枝韧皮部细胞C．兔的肝脏细胞D．鼠的神经细胞【答案】B【解析】由于人的口腔上皮细胞、兔的肝脏细胞和鼠的神经细胞都是动物细胞，而葡萄枝韧皮部细胞为植物细胞。
植物细胞的全能性比动物细胞的全能性高，容易表达出全能性。
综上所述，B正确，A、C、D错误。
2．下列实例中，能够体现细胞全能性的是( )A．小鼠腺细胞的自我复制B．克隆羊多莉的获得C．壁虎断尾后重新长出尾部D．胡萝卜韧皮部细胞经植物组织培养产生完整植株【答案】D【解析】小鼠腺细胞的自我复制的结果是细胞数量的增多，不是完整生物体(或分化成其他各种细胞)，不能体现出细胞的全能性，A错误；克隆羊多莉的诞生说明已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的，B错误；壁虎断尾后重新长出尾部属于器官的再生，是细胞的分裂和分化能力，并没有体现细胞的全能性，C错误；胡萝卜韧皮部细胞培育出植株属于植物组织培养过程，体现了植物细胞的全能性，D正确。
3．下列有关细胞全能性的叙述，正确的是( )A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性【答案】B【解析】植物体中，体细胞和生殖细胞都具有发育成完整个体所必需的全套基因，A错误；高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性，B正确；植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是基因的选择性表达，而不是所含基因不同，C错误；紫色糯性玉米种子培育成植株，这属于自然生长过程，不能反映全能性，D错误。
题组二植物组织培养4．影响植物组织培养的因素包括( )①培养基的配制②外植体的选取③激素的运用④消毒⑤温度、pH、光照A．①②③④⑤B．①②③C．①②③④D．①②③⑤【答案】A【解析】离体的植物组织和细胞，对营养、环境条件要求相对特殊，需要配制适宜的培养基，①正确；不同植物组织培养的难易程度差别很大，即使是同一种植物材料，因器官来源及其生理状况、材料的年龄、保存时间的长短等不同也会影响实验结果，②正确；植物激素中，生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，③正确；植物组织培养需要在无菌条件下进行，因此要对外植体进行消毒，④正确；植物组织培养需要适宜的温度、pH，还需要适时的光照(脱分化避光，再分化需要光)，⑤正确，故A正确。
蛋白质工程和细胞工程一、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与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或者基因合成，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），蛋白质工程是第二代基因工程 二、写出蛋白质工程的流程图题二细胞工程一、细胞工程的概念1、操作水平是 细胞水平或细胞器水平2、据操作对象分为植物细胞工程和动物细胞工程。
植物细胞工程的技术手段有植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术，动物细胞工程的技术手段有动物细胞培养技术、动物细胞核移植技术、动物细胞融合技术、单克隆抗体技术 二、植物细胞工程（一）.理论基础（原理）：植物细胞的全能性。
全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞 （二）.植物组织培养技术 1、写出植物组织培养的过程：2、用途：：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。
。
3、地位：是转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。
（三）.植物体细胞杂交技术1、过程：写出植物体细胞杂交的流程图的过程2、采用纤维素酶和果胶酶方法去除细胞壁，去除细胞壁后的结构叫原生质体。
3、诱导融合的方法有：物理法包括离心、振动、电刺激等。
化学法一般是用聚乙二醇（PEG ）作为诱导剂。
杂交成功的标志是再生细胞壁。
4、意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
（四）应用1、植物繁殖的新途径（1）植物微型繁殖技术。
又叫快速繁殖技术。
（2）、作物脱毒。
脱毒苗的常取植物分生区附近（如茎尖），原因是病毒极少，甚至无病毒。
（3）、神奇的人工种子。
人工种子的组成 胚状体、不定芽、顶芽、腋芽经过人工薄膜包装。
2、作物新品种的培育（1）单倍体育种。
（2）突变体的利用。
3、细胞产物的工厂化生产细胞产物一般在植物组织培养的愈伤组织阶段提取（包括蛋白质、药物、香料、生物碱等） 三、动物细胞工程 （一）. 动物细胞培养1、概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的中，让这些细胞生长和增殖。
高中生物选修3第一章基因工程习题1. SARS 病毒能引起非典型肺炎，医生在治疗实践中发现，非典病人治愈后，其血清可用于治疗其他非典病人。
有三位科学家分别从三个不同的方面进行了研究，其研究的方向如下图所示。
请根据下图回答：SARS 病毒 [丙的研究] 抽取血清 蛋白质X[乙的研究] 注射 注射灭活或 培养 非典病人B 治愈的病人B 非典病人D减毒处理动物实验 健康人C 健康人C 健康人C 治愈的病人D（1）从免疫学的角度看，SARS 病毒对于人来讲属于 ，治愈的病人A 的血清中因为含有 ，所以可用来治疗“非典”病人B 。
（2）甲的研究中，所合成或生产的蛋白质X 是 ，它可以通过化学的方法合成，也可以通过生物学方法—— 技术生产。
（3）乙的研究目的主要是制造出 以保护易感人群。
图中使健康人C 获得抵抗“非典”病毒能力的过程，属于免疫学应用中的 免疫。
（4）图中丙主要研究不同国家和地区SARS 病毒的异同，再按照免疫学原理，为研究一种或多种 提供科学依据。
2. 聚合酶链式反应(PCR 技术)是在实验室中以少量样品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：① 。
② 。
③ 。
3. 逆转录病毒的遗传物质RNA 能逆转录生成DNA ，并进一步整合到宿主细胞的某条染色体中。
用逆转录病毒作为运载体可用于基因治疗和培育转基因动物等。
高中生物选修3教材答案♫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…G …TG CG……CTTAA(5) G… (6) …GC(7) GT…(8)AATTC…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……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（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·coliDNA连接酶。
另一种是从T4噬菌体中分离得到，称为T4DNA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。
