高中高三一轮总结复习基因工程及其应用

第 2 节基因工程及其应用
课标要求
1.认识基因工程的基根源理和基本步骤；
2.能够领会基因工程在工、农业、医药、食品的应用；
3.关注转基因生物和转基因食品的安全性；
4.比许多种育种方法的优弊端及应用推行。

知识网络系统
1．基因工程的基根源理：基因工程也叫基因拼接技术或 DNA 重组技术，即依照人们的意向，把一种生物的
某种基因提拿出来，加以修饰和改造，而后放到此外一种生物细胞中，定向改造生物的遗传性状。

所以基因工程也是一种基因重组。

2．基因工程的基本工具
a.基因的“剪刀”：限制性内切酶。

特色：一种限制性内切酶只好辨别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA 分子。

作用对象：磷酸二酯键。

结果：产生黏性尾端。

b.基因的“针线”： DNA 连结酶，能够将脱氧核糖和磷酸交替连结而构成的DNA 骨架上的缺口“缝合”起来。

c.基因的运载体：
运载体一定具备的三个条件：① 在宿主细胞中能保留下来并能大批复制。

② 有多个限制酶切点，以便与外源基因连结。

③ 拥有标志基因，以便进行挑选。

种类：一类是细菌质粒；另一类是噬菌体和某些病毒。

使用目的：一是将目的基因运送到宿主细胞中；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大批复制。

3．基因工程的基本步骤：
提取目的基因：一是用鸟枪法直接分别基因；二是用人工合成的方法：即反转录法或依据已知的氨
基酸序列合成 DNA。

目的基因与运载体联合：一般用同一种限制性内切酶切割质粒和目的基因，加入DNA连结酶，形成重组 DNA 分子。

目的基因导入受体细胞：主假如借鉴细菌或病毒浸染细胞的方法。

目的基因的检测和表达：检测是依据受体细胞能否拥有某些标志基因所控制的性状来判断；表达是
依据受体细胞能否表现出目的基因所控制的性状。

4．基因工程的应用和转基因食品的安全性
经典例题分析
例 1．DNA测序工作中，需要将某些限制性内切酶的限制位点在DNA上定位，使其成为DNA分子中的物理参照点。

这项工作叫做“限制酶图谱的建立”。

假定有以下一项实验：用限制酶HindⅢ， BamH I和两者的混淆物分别降解一个 4kb(1kb 即 1千个碱基对 )大小的线性 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，以以下图所示：
据此分析，这两种限制性内切酶在该DNA分子上的限制位点数目是以下哪一组?
A、 Hind Ⅲ l个， BamHI 2个
B、 HindⅢ 2个， BamHI 3个
C、 HindⅢ 2个， BamHI 1个
D、 HindIII 和BamHI各有 2个
分析 :假如不可以从上图直观领会,则能够画向来线图加深理解：
4kb
1． 8 1.00.30.9
答案：Ａ
例 2．一长度为1000碱基对(bp)的DNA分子，用限制性核酸内切酶Eco R1酶切后获取的DNA分子还是1000 bp，用 Kpnl独自酶切获取 400 bp和 600 bp两种长度的 DNA分子，用 EcoRl、Kpnl同时酶切后获取 200bp 和
600bp
两种长度的 DNA分子。

该 DNA分子的酶切图谱正确的选项是：
分析：解题第一要从题干的条件中去思虑：用限制性核酸内切酶 Eco R1酶切后获取的 DNA分子还是 1000 bp，这就是打破口。

答案：Ｄ
I的辨别序例 3．基因工程中，需用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和挑选。

已知限制酶
列和切点是—G↓GATCC一，限制酶 II的辨别序列和切点是一↓GATC一。

依据图示,判断以下操作正确的选项是：
II切割A．质粒用限制酶 I切割，
目的基因用限制酶
B．质粒用限制酶 II切割，目的基因用限制酶I切割
C．目的基因和质粒均用限制酶I切割
D．目的基因和质粒均用限制酶II切割
分析：重组是将目的基因连结到质粒分子上去，所以质粒上的切口应当能够嵌进目的基因。

－ＧＧＡＴＣ——————ＧAＴＣＣ——
—ＣＣＴＡＧ——————ＣＴＡＧＧ——
答案：Ａ
例４．培养转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作为标志基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。

以下图为获取抗虫棉的技术流程。

抗虫基因
A
B
重组质粒
建立土壤农杆菌含重组质粒土壤农杆菌
导入
培养选择
含 kan 质粒
侵
染
转基因抗虫植株
D
重生植株愈伤组织
C
离体棉花叶片组织检测分化引诱选择
请据图回答：
（ 1） A过程需要的酶有 _____________________ 。

（ 2） B过程及其结果表现了质粒作为运载体一定具备的两个条件是___________。

（ 3） C过程的培养基除含有必需营养物质、琼脂和激素外，还一定加入___________。

（ 4）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传达切合孟德尔遗传规律。

①将转基因植株与 _____________ 杂交，后来辈中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数目比为1： 1。

②若该转基因植株自交，则后来辈中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数目比为______。

③若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获取的重生植株集体中抗卡那霉素型
植株占—— %。

分析：标志基因在基因工程中的作用主假如检测重组质粒能否进入受体细胞内，所以在重组过程中并
不是被目的基因所代替，既然转基因植株表现出相应抗性，说明其是显性。

答案：（ 1）限制性核酸内切酶和 DNA 连结酶（ 2）拥有标志基因；能在宿主细胞中复制并稳固保留（ 3）
卡那霉素（ 4）①非转基因植株② 3： 1 ③ 100
例５．对栽种转基因农作物利害有强烈的争辩，假定正方以为栽种转基因农作物对人类是有益的，反方
以为栽种转基因农作物是有潜伏风险的。

以下看法中支持正方的是
A．转基因农作物会产生毒性蛋白或过敏蛋白
B．转基因农作物的扩休会威迫生物的多样性
C．推行栽种抗虫棉可减少农药使用对环境的污染
D．抗虫基因经过基因漂移而造成“基因污染”
答案：Ｃ
基础练习检测
一、单项选择题：
1. 基因工程技术也称为 DNA重组技术，其实行一定具备的四个必需条件是( )
A．目的基因限制酶运载体受体细胞
B．重组 DNA RNA 聚合酶限制酶连结酶
C．工具酶目的基因运载体受体细胞
D．模板 DNA mRNA质粒受体细胞
DNA分子中的物2. 在DNA测序工作中，需要将某些限制性核酸内切酶的限制位点在DNA上定位，使其成
为
理参照点，这项工作叫做“限制酶图谱的建立”。

假定有以下一项实验：用限制酶Hind Ⅲ、 BamHI 和两者的混淆物分别降解一个 4 kb(1 kb即1千个碱基对)大小的线性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，以以下图所示。

据此分析，这两种限制性核酸内切酶在该DNA分子上的限制位点数目是( )
A． Hind Ⅲ 1 个， BamHI 2 个 B ．Hind Ⅲ 2 个， BamHI 3 个
C． Hind Ⅲ 2 个， BamHI 1 个 D ．Hind Ⅲ和 BamHI各有 2 个
3.水母发光蛋白由 236 个氨基酸构成，此中 Asp、Gly、 Ser 构成发光环，现已将这类蛋白质的基因作为生
物转基因的标志，在转基因技术中，这类蛋白质的作用是( )
A.促进目的基因导入宿主细胞中
B.使目的基因简单被检测出来
C.促进目的基因在宿主细胞中复制
D.使目的基因简单成功表达
4．碱基互补配对发生在以下哪些生理过程或生物技术中( )
①种子的萌生②病毒的增殖过程③细菌的二分裂过程④目的基因与运载体的联合
⑤ DNA 探针的使用⑥分泌蛋白的加工和运输
A．①②③④⑤B．①②③④⑤⑥C．②④⑤D．②③⑤⑥
5．以下相关基因工程技术的正确表达是( )
A．重组 DNA技术所用的工具酶是限制酶、连结酶和运载体
B．全部的限制酶都只好辨别同一种特定的核苷酸序列
C．采纳细菌作为重组质粒的受体细胞是由于细菌生殖快
D．只需目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达
6．人的糖蛋白一定经内质网和高尔基体进一步加工合成，经过转基因技术，能够令人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是( )
A．大肠杆菌B． T4噬菌体C．酵母菌D．质粒 DNA
7．以下各项与蛋白质构造多样性没关的是( ) A．氨基酸的种类、数目、摆列次序B．构成蛋白质的多肽链的数目
C．构成蛋白质的肽链的空间构造D．氨基酸起码含一个氨基和一个羧基
8．在已知序列信息的状况下，获取目的基因的最方便方法是( ) A．化学合成法B．基因组文库法
C．C DNA 文库法D．聚合酶链反响
9．相关基因工程的表达正确的选项是( )
A.限制性内切酶只在获取目的基因时才用
B.重组质粒的形成在细胞内达成
C.质粒都可作运载体
D.蛋白质的构造可为合成目的基因供给资料
10．基因工程常用的受体细胞有( )
①大肠杆菌②枯草杆菌③支原体④动植物细胞
A．①②③④ B ．①②③ C ．②③④ D ．①②④
11．建立基因组 DNA文库时，第一要分别细胞的( )
A、染色体 DNA B 、线粒体 DNA C 、总 mRNA D 、tRNA
12．就分子构造而论，质粒是( ) A．环状双链 DNA 分子B．环状单链DNA 分于
C．环状单链 RNA 分子D．线状双链 DNA 分子
13．若利用基因工程技术培养能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是( ) A．减少氮肥的使用量，降低生产成本 B ．减少氮肥的使用量，节俭能源
C．防止氮肥过多惹起环境污染 D ．改进土壤构造
14．治疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本门路是( )
A ．口服化学药物
B ．注射化学药物
C．采纳基因疗法代替致病基因 D ．利用辐射或药物引发致病基因突变
15．在基因诊疗技术中，所用的探针DNA 分子中一定存在必定量的放射性同位素，后者的作用是A．为形成杂交的DNA 分子供给能量B．惹起探针 DNA 产生不定向的基因突变C．作为探针 DNA 的示踪元素D．增添探针 DNA 的分子量
16．基因工程生产胰岛素的主要原由是( ) A．工艺简单，简单操作B．生产量大，价钱较低
C．所生产的胰岛素能够用于口服D． .所生产的胰岛素疗效大大提升
17．用于判定转变干细胞能否含重组DNA 的最常用方法是( ) A．抗药性选择B．分于杂交选择C． RNA 反转录D．免疫学方法
18．蛋白质工程的基本操作程序正确是( )
①蛋白质分子构造合成② DNA 合成③ mRNA 合成④蛋白质的预期功能
⑤依据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列
A．①→②→③→④→⑤→①B．⑤→④→③→②→①→②
C．④→①→⑤→②→③→①D．②→③→⑤→①→②→④
19、已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上
有
3 个酶切位点，如图中箭头所指，假如该线性DNA分子
在 3 个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d 四种不一样长度
的
DNA片段。

现有多个上述线性DNA 分子，若在每个DNA分子上起码有一个酶切位点被该酶切断，则理论上讲，经该酶切后，这些线性DNA分
子最多能产生长度不一样的DNA片段种类数
是
( )
A．3B．4C．9D．12
20．目前医学上，蛋白质工程药物正逐渐代替第一代基因工程多肽蛋白质类代替治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的差别是( )
A．都与天然产物完整同样
B．都与天然产物不同样
C．基因工程药物与天然产物完整同样，蛋白质工程药物与天然产物不同样
D．基因工程药物与天然产物不同样，蛋白质工程药物与天然产物完整同样
二、多项选择题：
21．一个基因表达载体的建立应包含( ) A．目的基因B．启动子C．停止子D．标志基因
22．抗病转基因植物所采纳的基因，使用最多的是( ) A．病毒外壳蛋白基因 B ．几丁质酶基因
C．抗毒素合成基因 D ．病毒的复制酶基因
23．对于蛋白质工程的说法正确的选项是( ) A．蛋白质工程能定向改造蛋白质的分子构造，使之更为切合人类的需要
B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子构造
C．蛋白质工程能产生出自然界中未曾存在过的新式蛋白质分子
D．蛋白质工程又称为第二代基因工程
24．不一样生物之间能进行转基因并能获取基因产物，其理论依照有( )
A．构成这些生物的DNA分子的空间构造和化学成分一致
B．构成这些生物的DNA分子都依照碱基互补配对原则
C．这些生物在基因表达时共用一套遗传密码子
D．这些生物的基因构造都是同样的
25．用现代生物技术培养生物新品种，其优胜性在于( )
A．克隆技术能够快速生殖优秀形状的牲畜
B．现代转基因生物技术能够快速改变生物的基因构成
C．现代生物技术能够快速使新品种形成群落
D．现代生物技术能够战胜远源杂交不亲和的阻碍
三、非选择题：
↓
↓ GATC—。

在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的双侧各有一个酶Ⅱ的切点。

（ 1）请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性尾端。

（2分）
（ 2）请画出目的基因双侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性尾端。

（2分）
（ 3）在 DNA连结酶作用下，上述两种不一样限制酶切割后形成的黏性尾端可否连结？为何？（ 2 分）27．试设计实验用DNA探针测定目的基因中的核苷酸序列。

实验原理：利用DNA分子杂交技术，使已知DNA．分子链与未知DNA分子链杂交，依据碱
基互补配对原则确立DNA的碱基序列。

实验步骤：
(1) 用 _______________切取要测定的目的基因。

(2) 用 _______________使 _______________扩增。

(3) 用不一样的 DNA 的探针与 _______________ 杂交，记录杂交区段的DNA 碱基序列，最后分析出
_______________ 的碱基序列。

(4)逆转录酶也常被用于基因工程，其存在于_________________( 填生物 ) 中 , 催化以
____________ 为模板合成DNA的过程。

(5)展望分析：若 DNA探针上 DNA碱基序列为— A— T— T—A— G— G— C— A—，则检测
出的目的基因碱基序列为_________________________________________ 。

（ 2 分）
28．在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti 质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti 质粒上的T-DNA片
DNA中。

段中，再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色
体
（ 1）科学家在进行上述基因操作时，要用同一种分别切割质粒和目的基因，质粒的
黏性尾端与目的基因DNA片段的黏性尾端便可经过而黏合。

（ 2）将携带抗除草剂基因的重组Ti 质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、挑选获取一株有抗除草剂特征的
转基因植株。

经分析，该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段，所以能够把它看作是杂合子。

理论上，
在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的，原
因。

（3）栽种上述转基因油菜，它所携带的目的基因能够经过花粉传达给近缘物种，造成“基因污染”。

如
果把目的基因导入叶绿体 DNA中，就能够防止“基因污染”，原由是:。

29．利用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。

第一阶段，将人的基因转入细菌细胞；第二阶
段，将人的基因转入小鼠等动物的细胞。

前两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。

第三阶段，将人的基
因转入活的动物体，饲养这些动物，从乳汁或尿液中提取药物。

（1）将人的基因转入异种生物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是基因能控制。

（2）人的基因能和异种生物的基因拼接在一同，是由于它们的分子都拥有双螺旋构造，都是
由四种构成，基因中碱基配对的规律都是。

（ 3）人的基因在异种生物细胞中表达成蛋白质时，需要经过和两个步骤。

在翻译中需要的模板是，原料是，直接能源是，搬运工兼装置
工是，将氨基酸经过肽键连结成蛋白质的场所是，“翻译”可理解为将由个“字母”构成的核酸“语言”翻译成由个“字母”构成的蛋白质“语言”，从整体来看
在翻译中充当着“译员”。

(4)利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可直接饮用治病。

假如将药物蛋白基因移到动物如牛、羊
的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优胜性在于：处于不
同发育期间的动物都可生产药物。

（2 分）
30．豇豆对多种害虫拥有抗虫能力，根根源因是豇豆体内拥有胰蛋白酶克制剂基因(CpTI 基因 )。

科学家将
其转移到水稻体内后，却发现成效不好，主要原由是CpTI 蛋白质的累积量不足。

经过在体外对CpTI 基因进行了修饰后，CpTI 蛋白质在水稻中的累积量就获取了提升。

修饰和表达过程以以下图所示。

请依据以上资料，回答以下问题：
(1)CpTI 基因是该基因工程中的______________基因，“信号肽”序列及“内质网滞留信号”序列的基本单
位是 _____________ ，在①过程中，首先要用 _____________ 酶切割，暴露出 _____________ ，再用_____________ 连结。

(2)在该基因工程中，供体细胞是_____________，受体细胞是_____________ 。

(3)②过程称为_____________。

__________________________ 。

（ 2 分）
(4)检测修饰后的CpTI基因能否表达的最好方法
是
31．对番茄的研究中发现，番茄叶片被害虫损害后，叶上的细胞壁开释出一种类激素因子，这类物质经过
细胞组织扩散到茎和其余叶片上，启动了蛋白酶克制剂的基因，开始高效合成蛋白酶克制剂，并在茎叶中
快速累积，以应付害虫的再次侵袭。

蛋白酶克制剂对害虫的消化酶有克制作用，所以害虫取食后，就会因
没法消化食品而被杀死。

人们试试着将番茄的蛋白酶克制剂基因导入玉米，让玉米获取与番茄相像的抗虫
性状，以应付异样猖狂的玉米螟(一种玉米害虫)。

试分析回答以下问题：
⑴番茄的蛋白酶克制剂是在茎叶细胞的_____________________处合成的。

⑵番茄受害虫侵袭后，能实时做出一系列反响，最后杀死害虫，保护自己安全，这说明植物
也拥有 _________________。

⑶将番茄的蛋白酶克制基因成功地导人玉米内，使玉米形成新的性状，从可遗传的变异根源
上看这类变异属于 ______________________。

?试以已学过的知识进行简要⑷有人对食用这类转基因玉米的安全性感觉担忧。

你以为这类担忧有道理吗
的分析说明。

（ 2 分）
____________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________ 。

32．以下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程表示图，请据图回答：
（1）过程②必需的酶是 ______________酶，过程③必需的酶是 ___________________ 酶。

（ 2）若 A 中共有 a 个碱基对，此中鸟嘌呤有 b 个，则③④⑤过程连续进行 4 次，起码需要供给胸腺嘧啶_______________ 个。

（3）为使过程⑧更易进行，可用 _____________ （药剂）办理 D，使它成为感觉态细胞。

（4）可否利用人的皮肤细胞来达成①过程?______，为何 ?
_____________________________________________________ 。

（ 5）图中的 B 起到 __________________ 作用 , 它应当切合的条件为________________________
___________________________________ ，能起到这类作用的有__________________________
_____________________ 。

图中的D是基因工程中的_______________ 细胞。

参照答案
一、单项选择题：本部分包含20 题，每题 2 分，合计40 分。

每题只有一个选项最切合题意。

．．．．
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案C A B A C C D D D D
题号11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
答案A A C C C B B C C C
二、多项选择题：本部分包含 5 题，每题 3 分，合计 15 分。

每题有不只一个选项切合题意。

每题全选对
．．．．
者得 3 分，其余状况不得分。

题号21 22 23 24 25
答案ABCD AD ACD ABC ABD
三、非选择题：本部分包含 5 题，合计65 分。

26、（ 1）—G↓GATC C—用酶Ⅰ切割—G GATCC—
↑
G——CCTAG G—
—C CTAG
—↓
目的基因↓
GATC —用酶Ⅱ切割—
目的基因
GATC—
（ 2）GATC —⋯⋯—GATC—⋯⋯—
— CTAG ↑—⋯⋯— CTAG↑——CTAG —⋯⋯— CTAG —
（ 3）能够连结。

由于由两种不一样限制酶切割后形成的黏性尾端是同样的（或是能够互补的）
27． (1) 限制酶(2)PCR 技术目的基因(3) 目的基因目的基因 (5)
(4)RNA 病毒 mRNA
28. （ 1）限制性内切酶，碱基互补配对（ 2） 3/4 ，雌雄配子各有1/2 含抗除草剂基因；受精时，雌雄配
子随机联合（ 3）叶绿体遗传表现为母系遗传，目的基因不会经过花粉传达而在下一代中展现出来
29、（ 1）蛋白质的合成（ 2）脱氧核苷酸A— T，G— C；（ 3）转录翻译信使 RNA 氨基酸ATP 转运 RNA 核糖体 4 20 转运 RNA (4) 雌、雄
30．(1)目的脱氧核苷酸限制同样的黏性尾端DNA 连结酶(2) 豇豆细胞水稻细胞(3)转录(4) 让多种害虫食用水稻叶片
31．(1)核糖体(2)免疫功能(3)基因重组(4)①有道理。

这类转基因玉米的果实(种子 )中也可能含有蛋白酶克制剂，食用后可能克制人体消化酶的活性，令人没法对食品进行消化而出现病患。

②无必需。

这类转
基因玉米的蛋白酶克制剂主要集中在茎叶中，而人类食用的是其果实(种子 )加工而成的食品，所以不会影
响人体对食品的消化。

(或其余合理答案，有一项分析即可)
32、（ 1）逆转录解旋（ 2） 15（a— b）（ 3） Ca2+（4）不可
以皮肤细胞中的胰岛素
基因未表达（或未转录），不可以形成胰岛素 mRNA （ 5）分子运输车能在宿主细胞中自我复制、拥有标志基因、拥有多个限制酶的切点、对受体细胞无害质粒、λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒受体
高中高三一轮总结复习基因工程及其应用
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