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高中生物_二轮复习课基因工程抗虫棉的诞生教学课件设计

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高二生物选修3 基因工程 ppt

高二生物选修3 基因工程 ppt

高二生物选修3 基因工程 ppt解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具, 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具, 剪刀——限制性内切酶关键步骤一的工具:基因的剪刀——限制性内切酶关键步骤一的工具:基因的剪刀针线——DNA连接酶关键步骤二的工具:基因的针线——DNA连接酶关键步骤二的工具:基因的针线运载工具——运载体关键步骤三的工具:基因的运载工具——运载体关键步骤三的工具:基因的运载工具一、“分子手术刀” ——限制性核酸内切分子手术刀” ——限制性核酸内切酶主要是从原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来的一主要是从原核生物中分离纯化出来的一 1、来源: 来源: 种酶。

能将外来的DNA切断切断，种酶。

能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的分子内部进行的，切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。

名限制性内切酶。

2、种类:4000种。

种类:4000种识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸 3、作用: 作用: 序列，并且使每一条链中特定部位序列，并且使每一条链中特定部位的两特定部位的两磷酸二酯键断开个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

粘性末端平末端 4、结果: 结果: 形成两种末端分子缝合针” DNA连接酶二、“分子缝合针” —— DNA连接酶 1、种类:两类、种类: Ecoli DNA连接酶连接酶 T4 DNA连接酶连接酶 2、作用部位: 、作用部位: 磷酸二酯键 DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙 DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙连接酶可把黏性末端“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连缝合”起来，接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了分子就形成了。

接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。

“分子缝合针”——DNA连接酶分子缝合针” 分子缝合针连接酶 1、作用:恢复被限制性内切酶切开了的两个、作用: 的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 2、分类:从大肠杆菌中分离得到、分类: 从T4噬菌体分离得到 3、区别:E.coli连接黏性末端、区别: 连接黏性末端 T4既能连接黏性末端，又可以连接既能连接黏性末端，平末端(效率低) 平末端(效率低)“分子运输车”——基因进入细胞的载体分子运输车” 分子运输车基因进入细胞的载体 1、常用载体:质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒、常用载体:质粒、噬菌体衍生物噬菌体衍生物、 2、质粒:最常用的载体、质粒: 是一种裸露的、结构简单、是一种裸露的、结构简单、独立于拟核之外、并具有自我复制能力的双链DNA 之外、并具有自我复制能力的双链分子质粒作为载体的条件: 载体的条件能在宿主细胞内复制并稳定的遗传具有多个限制酶切点具有某些遗传标记基因( 具有某些遗传标记基因(标记基因基因工程的基本操作程序主要包括四个基本步骤: 四个基本步骤: 1)目的基因的获取 2)基因表达载体的构建 3)将目的基因导入受体细胞 4)目的基因的检测与鉴定返回过程优点缺点供体细胞DNA ?DNA 供体细胞DNA 工作量大，工作量大，片段? 直接分离片段?不同受体细有盲目性，有盲目性，法 DNA片段扩增片段扩增? 胞?DNA片段扩增? 操作简便目的基因含有不表达的鸟枪法)目的基因细胞? (鸟枪法)目的基因细胞?目内含子的基因 mRNA ?单链DNA 单链DNA 反转录法双链DNA ?双链DNA 专一性强，专一性强，操作过程麻目的基因烦，mRNA 生存时间短，不含内含生存时间短，技术要求高子目前复杂的尚不知的核苷酸序列不能合成专一性最据已知的氨基酸序列 mRNA 强，目的氨基酸序基因不含双链DNA 双链列合成内含子2目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合首先要用一定的限制酶切割质粒，首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个切口，露出黏性末端。

3.2.1基因工程的基本操作程序课件高二下学期生物人教版选择性必修3

3.2.1基因工程的基本操作程序课件高二下学期生物人教版选择性必修3

4 PCR反应过程：
变性
当温度超过 90℃时，双 链DNA解聚 为单链。
复性
当温度下降到50℃左 右时，两种引物通过 碱基互补配对与两条 单链DNA结合。
延伸
当温度上升到72℃左右时，溶液 中的4种脱氧核苷酸在耐高温的 DNA聚合酶的作用下，根据碱基 互补配对原则合成新的DNA链。
一 目的基因的筛选与获取 4. 利用PCR获取和扩增目的基因
Bt蛋白只有在某类昆虫肠道的碱 性环境中才表现出毒性，人和牲 畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没 有特异性受体。
掌握了Bt基因的序列信息
方法：
（1）从相关已知结构和功 能清晰的基因中进行筛选是 较为有效的方法之一。
（2）利用序列数据库和序列 比对工具进行筛选。
一 目的基因的筛选与获取 3. 获取目的基因的方法
1 人工合成目的基因
蛋白质的 推测 mRNA的 推测
氨基酸序列
核苷酸序列
基因的 核苷酸序列
化学合成
目的基因
前提： 基因比较小、核苷酸序列已知 方法： 通过DNA合成仪用速扩增目的基因
DNA合成仪
一 目的基因的筛选与获取 4. 利用PCR获取和扩增目的基因 （1）PCR——聚合酶链式反应的概念、原理
抗虫棉 （有抗虫特性）
过渡 基因工程操作的每一步涉及的技术和方法有哪些？
目录
一 目的基因的筛选与获取 二 基因表达载体的构建
一 目的基因的筛选与获取 1. 目的基因
1 概念： 在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物 等的基因就是目的基因。 主要是编码特定蛋白质的基因， 也可以是具有调控作用的因子
限制酶切割位点 启动子
插入目的基因
终止子

高二生物学人教版选修3基因工程3PPT课件

高二生物学人教版选修3基因工程3PPT课件

提取
提取
生物材料
目的基因的获取
人工录
RNA
提取
提取
生物材料
提取基因组DNA
限制酶
DNA片段
与载体连接
织或 发育时期的mRNA
逆转录酶
单链DNA
DNA聚合酶
双链cDNA
如何改进和筛选呢?
目的基因导入受体细胞——大肠杆菌
大肠杆菌
感受态细胞
CaCl2处理
42℃,1min 冰上3min
Bt基因
筛选 重组 表达 载体
? 卡那霉素抗性
目的基因导入受体细胞——大肠杆菌
1.标记基因
√ 如何检测与鉴定？
√ 涂平板 培养
×
×
卡那霉素+
目的基因的检测与鉴定——重组表达载体的筛选
农杆菌转化法
Bt基因
原理：农杆菌中的Ti质粒的T-DNA可转 移至植物细胞并整合到其染色体上。
启动子
T-DNA
复制
原点
T-DNA
pBI121表达载体
优点：转化频率高、成本低、操作相对简单。
基因枪
利用压缩气体产生的动力，将包裹在金属颗粒表 面的重组表达载体DNA打入受体细胞。
在棉花细胞中，重组表达载体是否导入成功？ 是否可以稳定维持并表达出Bt蛋白？
HindIII
BamHI
Bt基因
pBI21
pBI121
pBI121-Bt
Bt Bt
2.PCR检测
3.限制酶酶切
Bt基因PCR 鉴定
4.基因测序
pBI121-Bt重组 子双酶切鉴定
提取重组表达载体DNA，导入棉花细胞
目的基因导入受体细胞——棉花
Bt基因

人教版教学课件基因工程课件(人教版高中生物选修3)

人教版教学课件基因工程课件(人教版高中生物选修3)

▲“黏性末端”和“平末端”
当限制酶在它识别序列的中心轴线的两侧将 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。
思考:
1. 要想获得某一个特定性状的基因(即” 目的基因”)必须要用限制酶切几个切口？可 产生几个黏性末端？ 要切两个切口，产生四个黏性末端.
▲基因工程的基本操作流程
▲基因工程的基本操作程序主要包括
四个基本步骤：
1）目的基因的获取 2）“基因表达载体”的构建 3）将目的基因导入受体细胞(即“转化”) 4）目的基因的检测与鉴定
步骤一：目的基因的获取
▲什么叫目的基因? 主要是指编码蛋白质的结构基因.
▲获取目的基因的途径有哪些?
3.直接人工合成(适合于基因较小且已知 其核苷酸顺序)
▲如何将目的基因(如上例中的“抗虫 基因”)导入受体细胞(即接受目的基因 的生物的细胞,如上例中的棉花细胞)？
----导入过程需要运输“目 的基因”的工具——载体。
▲注意: 一般地,不能将目的基因直接导入受体细胞.
▲载体是什么(生物化学 成分)?它从哪里获得?它 是如何承载目的基因的?
3.基因进入受体细胞的载体---“分子运输车”.
▲利用PCR技术扩增“目的基因”.
1.概念:PCR即“聚合酶链式反应”,是一种在生 物体外复制特定DNA片断的技术. 2.原理:DNA的半保留复制. 3.过程:(见图). 4.优点:大量获取目的基因.(指数式扩增, 近2n)
▲提示与思考:
1.图中的“模板DNA” 就是已知核苷酸序列 的目的基因. 2.引物是人工合成 的,与模板DNA(即目 的基因)互补,作用是 使___. 3.加热的作用是使 _________. DNA解链 4.聚合酶(Tap酶)是 指____(选:DNA聚合 酶;RNA聚合酶),其特 点是_________. 5.原料是_________. 6.每扩增一次,目的 基因的数目增加___. 7.“退火”

【高中生物】2023届高三生物二轮复习课件基因工程微专题

【高中生物】2023届高三生物二轮复习课件基因工程微专题
的诞生和发展的意义 为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件
。
• ⑷1985年，穆里斯等人发明了PCR,对于基因工程的诞生和发展的意
义 为获取目的基因提供了有效手段。
有关核酸的方向性问题：
①核苷酸：
5
1
4
3
2
1’碳连碱基
2’碳（脱氧核糖连无氧；核糖有氧）
3’碳连羟基（-OH）
5’碳连磷酸
②一条脱氧核苷酸链（DNA单链）:
第四轮循环即DNA复制4次，共形成24＝16个DNA分子，其中含有最初模板链的2个
DNA分子含有引物A或引物B，其余14个DNA分子均含有引物A和引物B，所以第四
轮循环产物中同时含有引物A和引物B的DNA片段所占的比例为14/16＝7/8
第四轮循环产物中含
有引物A的DNA片段
所占的比例为？
15/16
离出目的基因。 第三个循环，当以
第二个循环得到的新片段为模板时，
因为这个片段的长度就是需要扩増的
长度，所以当第三个循环完成时，这
个片段是需要的长度，且是双链DNA，
这就得到了需要的目的基因了。所以
至少要3个循环才能分离出目的基因。
PCR反应相关计算:
4．利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。
氨酸-甘氨酸），该发光基团可利用定点突变技术使第66位酪氨酸换成组氨酸，即
可发出更明亮的蓝光，成为蓝色荧光蛋白（图4）。
定点突变第一步得把突变位点设计在引物上，据图中信息人工合成短 DNA 引物
应包含的序列是 AGAGTGCTC 。
定点诱变技术是近年来生物工程研究中发展迅速的一个领域。经典的大引物PCR定
扩增，得到融合基因。 图中引物2或引物3设计的要求是

第2节基因工程及其应用精品PPT教学课件

第2节基因工程及其应用精品PPT教学课件

2020/12/6
7
2、基因操作的工具 • 基因的剪刀——限制性内切酶
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGCATCTTAAGGGATT
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
目的基因 AATTCCGTAG
黏性末端
GGCATCTTAA
抗虫棉
具有柠檬味的西红柿
能产生人胰岛素的大肠杆菌
生物《必修2》
第六章 第二节 基因工程及其应用
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2
一、基因工程的原理
1、概念：基因工程又叫基因拼接技术 或DNA重组技术。
通俗地说，就是按照人们的意愿， 把一种生物的某种基因提取出来，加以 修饰改造，然后放到另一种生物的细胞 里，定向地改造生物的遗传性状。
提取目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定
模拟制作：重组DNA分子的模拟操作
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11
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12
感谢你的阅览
Thank you for reading
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2、基因操作的工具 • 基因的针线——DNA连接酶
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝
合”起来，即把脱氧核苷酸和磷酸交替连接
而构成的DNA骨架上的缺口连接起来，这样一
个重组的DNA分子就形成了。
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2、基因操作的工具 基因的运输工具——运载体
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3、基因操作的基本步骤

3-2-1基因工程的基本操作程序(第1课时)(教学课件)——高中生物人教版(2019)选择性必修3


苏云金杆 菌的杀虫 作用与Bt 基因有关
Bt基因的表达产物--Bt 抗虫蛋白在起作用。
掌握了Bt基因的序列信 息
Bt基因是培育转基因抗虫 棉较为合适的目的基因
认识基因结构和功能的技术方法
核苷酸序列比对
DNA测序仪
序列数据库（如GenBank）
氨基酸序列比对
序列比对工具（如BLAST）
明确了目的基因后，该怎么获得它?
Thank you for watching
思考：用PCR可以扩增mRNA吗？
mRNA不可以直接扩增，需要将它逆转录成cDNA再进行扩增。
RNA链
DNA链
逆转录酶 核酸酶H DNA聚合酶
mRNA 杂交双链 单链DNA 双链cDNA
思考：扩增几次可以得到只含目的基因的片段？
3’
第二一三次循环 3’
5’
53’’
3’ 5’
5’
4.结果： ➢由于延伸后得到的_产__物__又可以作为下一个循环的_模__板__，因而
基因工程的基本操作程序 第1课时
The basic operating procedures of genetic engineeringy
转基因抗虫棉
普通棉花
将苏云金杆菌中的
Bt抗虫蛋白基因
转入普通棉花
我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中，常常会 受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最为常见。
每一次循环后目的基因的量可以增加_一__倍__，即呈_指__数__形式扩 增（约为2n，其中n为扩增循环的次数）。
(1)1个模板DNA分子经过n轮PCR，可以扩增出2n个DNA片段。经过 次循3环后，刚好得到所需的目的基因; (2)若开始有N个DNA提供模板，则循环n次后获得的子代DNA数目 为 N∙2n个。

2024届高三二轮复习生物：基因工程-限制酶,基因表达载体的构建、引物课件


习题
引 ②作用： 使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸
③特点：
a.通常20-30个核苷酸序列 b.两种引物之间不发生碱基互补配对
c.同一种引物之间不发生碱基互补配对
d.与目的基因两端的序列互补
④为什么要用引物？ 耐高温DNA聚合酶不能从头开始DNA，只能从3’端延伸DNA链。
基因工程基本工具
【DNA连接酶] (1)作用:将双链DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键。 (2)常见种类: E·coli DNA连接酶( 只连黏性末端) T4 DNA连接酶( 两种末端都能连 )。
基因工程基本工具
【最常用的载体运载体——质粒]p72 是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外， 并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。
注意：区分启动子和终止子与起始密码子和终止密码子 启动子和终止子位于DNA上，是基因表达载体必需的部分， 而起始密码子和终止密码子位于mRNA上，决定翻译的开始和结束。
限制酶
同一种限制酶切（单酶切）
单酶切缺点:
A. 质粒重新环化 B. 目的基因自身环化 C. 质粒与目的基因反向连接(后果)
DNA连接 酶
通常选择与切割目的基因相同的限制酶切割质粒，如图中PstⅠ； 为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接（或为了保证目的基因和质粒发生定 向连接）可选择PstⅠ和EcoRⅠ两种不同的限制酶分别切割目的基因和质粒。
习题
（1）据图1可得到含有多个限制酶切位点的S蛋白基因序列，若要在短时间内获得大量 的S蛋白基因，可采取的方法是__________，该方法的实质是进行__________。该过 程需要人工合成部分核苷酸片段，合成的该片段具有的特点是_______________（答 两点）；若合成的该部分核苷酸片段过短，可能带来的影响是 ____________________。 （2）获得足够量的S蛋白基因后须构建基因表达载体， 其目的是____________________。如图2是相关的质粒，要保证S蛋白基因的正确表 达，需选用___________和HindⅢ酶进行切割，且不破坏标记基因。

1.2.1基因工程的基本操作程序课件-高二下学期生物人教版(2019)选择性必修3


第一步 目的基因的获取
二.分基因）
（如
）
方法二：人工合成
方法三：利用PCR技术扩增目的基因
第一步 目的基因的获取
二.目的基因的获取方法 方法三：利用PCR技术扩增目的基因
第三步：将目的基因导入受体细胞 （3）过程
农杆菌转化法示意图
Ti质粒
目的基因
构建基因表达载体
含目的基因的重组Ti质粒
转入
农杆菌
导入
植物细胞
目的基因插入染色体DNA中
植物细胞
植物组织培养
表现出新性状的植株
第三步：将目的基因导入受体细胞
一 将目的基因导入植物细胞 2.花粉管通道法
植物花粉在柱头上萌发后，花粉管要穿过 花柱直通胚囊。花粉管通道法就是在植物 受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合前， 剪去柱头，然后，滴加DNA（含目的基因）， 使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。
（2）复制原则： 碱基互补配对原则（保证复制的准确进行）
第一步 目的基因的获取
模板DNA 引物（2种）
热稳定DNA聚合酶 （Taq酶）
4种脱氧核苷酸
5’
5’
缓冲液
变性
(90~95℃）
温度上升到 90℃以上， 双链DNA解
旋为单链
复性
(55~60℃）
当温度下降到50℃ 左右时，两种引物通 过碱基互补配对与两 条单链DNA结合。
(1)选择限制酶切割位点的基本原则：
①切割目的基因时： 能切下目的基因且不破坏目的基因
。
②切割质粒时： 至少保留一个完整的标记基因，便于筛选
。
练习与应用
1.研究人员将一种海鱼的抗冻蛋白基因afp整合到土壤农杆菌的Ti质粒上，然后用 它侵染番茄细胞，获得了抗冻的番茄品种。判断下列相关表述是否正确。

3.2 基因工程的基本操作程序(第1课时)课件-高二下学期生物人教版选择性必修3


都由能够编码蛋白质的 编码区 和具有调控作用 相同点
的 非编码 区组成的
原核生物的基因： 不能编码蛋白质的序列 = 非编码区 真核生物的基因： 不能编码蛋白质的序列 = 非编码区+内含子
2. 筛选合适的目的基因
（1）较为有效的方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。 （2）实例：Bt 抗虫蛋白基因（Bt 基因）的筛选过程
每次循环一般可以分为_变___性_、_复__性__、_延__伸__三步。 由于延伸后得到的_产__物__又可以作为下一个循环的_模__板__，因而 每一次循环后目的基因的量可以增加_一__倍__，即成_指__数__形式扩增 （约为2n，其中n为扩增循环的次数）。
③PCR扩增目的基因的过程：
1)变性 冷却
③PCR扩增目的基因的过程：
1)变性 冷却 2)复性 加热 3)延伸
5’
3’
5’
3’
3’
5’
第3步：延伸
3’
5’ 5’
3’
3’
5’
当温度上升到72℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚
合酶的作用下，根据碱基互补配对原则，加到引物的3’端，合成新的
DNA链。DNA新链延伸的方向： 5’端 → 3’端
2)复性
加热
3)延伸
预变性 90 ℃以上 增加大分子模板DNA彻底变性的概率
5’
3’
3’
5’
第1步：变性
5’
3’
当温度>90℃时，双链DNA
3’
5’ 解旋为单链。断氢键
③PCR扩增目的基因的过程：
1)变性 冷却 2)复性 加热 3)延伸
5’
3’
5’
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二轮复习 我国最重要的经济作物（ ） A．棉花 B．茶叶
专题一C．花基生因D．工油 程 -----转基因抗虫棉的诞生
高考考纲 1.基因工程的诞生 Ⅰ 2.基因工程的原理及技术（含PCR技 术）Ⅱ 3.基因工程的应用Ⅱ 4.蛋白质工程 Ⅰ
复习目标
1.依据结构与功能相适应的观点寻找 抗虫棉研发的起点。（生命观点）
聚焦二：评价花粉管通道法。
花粉管通道法:在授粉后向子房注射含目的基 因的DNA溶液，利用植物在开花、受精过程中 形成的花粉管通道，将外源DNA导入受精卵细 胞，并进一步地被整合到受体细胞的基因组 中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新 个体。
该法的最大优点是不依赖组织培养人工再生 植株，技术简单，不需要装备精良的实验室， 常规育种工作者易于掌握。
2.结合所学基因工程专题选择合适的方法， 确定基本步骤。（理性思维、科学探究）
3.运用所学生物学知识评价抗虫棉的安 全性。（社会责任）
4.构建基因工程专题的知识网络。（理性 思维）
步骤
抗 虫 棉
评价
聚焦一： 获得转基因抗虫棉的基本步骤
步骤一、抗虫基因的获取
高考真题：2017全国卷Ⅰ（1），卷Ⅲ 2015全国卷Ⅰ（1）
步骤二、基因表达载体的构建
1.直接将目的基因导入可行吗？为什么？ （2017全国卷Ⅱ）
2. 构建的目的？涉及哪些工具及过程？ （2017全国卷Ⅰ、2016全国卷Ⅰ 、
2016全国卷Ⅲ ）
例教材1.深表挖达载--体-限1中 制的 酶位 的点 选择 a 应为
限制酶Bgl Ⅱ的识别位点，才能 成功构建表达载体2.
抗虫基因
例3.图中Ti质粒上至少有 3 个限制酶 切点，重组质粒上至少有 4 个限制酶 切点。
T-DNA
黏性末端
黏性末端
抗虫基因
重组质粒
棉花染色体DNA
带抗虫基因的T-DNA
转基因的 抗虫棉
（2）从抗虫基因的获取到转基因成功， 整个过程至少需要断开 12 个磷酸二酯键。 T-DNA上需要自带 限制 酶基因。
例2. 在①过程中，用限制酶__Ⅱ____切割质粒，
用限制酶_Ⅰ__或__（__Ⅱ__和__Ⅰ__）切割抗虫基因．
氨苄青 霉素抗 性基因
变式（1）切割目的基因和质粒所选用的 限制酶分别是 BamH Ⅰ BglⅡ、
BamH Ⅰ 。
重组质粒
培养基 含四环素
存活 1
2
死亡
3
含青霉素
1
2
3
（2） 否（能、否）用题中的某一种限制 酶将甲中的抗虫基因重新切割下来，原 因是 重组质粒中没有题中限制酶的识别序列。
抗虫棉的安全性
如何避免抗虫基因通过花粉传播进 入其他植有限， 如何能使其具有更广的杀虫范围？
蛋白质工程 （2015全国卷Ⅱ）