2021年高中生物第一单元生物技术与生物工程中图版选修

微专题突破
基因工程的操作工具与操作步骤总结
1．(2021年学科教研组精选汇编)基因工程是分子水平上的生物工程，其原理是基因重组。

2．基因工程的基本工具是限制性内切酶、DNA连接酶和运载体，其中前两种工具是蛋白类的酶。

3．基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：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。

其中，目的基因的获取中构建基因文库实际上涉及基因工程的全过程。

cDNA 文库只是部分基因文库的一种，cDNA文库中的目的基因通过反转录法人工合成，无启动子和内含子。

PCR技术中解旋不用解旋酶。

构建基因表达载体时，一般用同种限制性内切酶剪切目的基因和载体，再用DNA连接酶连接。

目的基因的检测与鉴定中有分子水平检测和个体水平鉴定，其中检测目的基因是否导入受体细胞、是否转录出mRNA、是否翻译成蛋白质都属于分子水平检测。

1．(2021年学科教研组精选汇编)据图所示，有关工具酶功能的叙述错误的是( )
A．限制性内切酶可以切断a处
B．DNA聚合酶可以连接a处
C．解旋酶可以使b处解开
D．DNA连接酶可以连接c处
【解析】限制性内切酶切割DNA分子时破坏的是DNA链中的磷酸二酯键，如图a处。

DNA聚合酶是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，因此，DNA聚合酶可以连接a处。

解旋酶解开碱基对之间的氢键，即使b处解开。

DNA连接酶连接的是两个相邻的脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸二酯键，如a处，而图示的c 处连接的是同一个脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖。

【答案】 D
2．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。

下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是( )
A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
【解析】目的基因的表达是指在受体细胞中产生了目的基因所控制合成的蛋白质。

在受体细胞中检测到目的基因或其转录产物RNA，并不能表明目的基因已经成功表达。

【答案】 D
3．目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。

下列属于目的基因检测和鉴定的是( )
①检测受体细胞是否有目的基因
②检测受体细胞是否有致病基因
③检测目的基因是否转录出mRNA
④检测目的基因是否翻译成蛋白质
A．①②③B．②③④
C．①③④D．①②④
【解析】目的基因的检测包括：检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是用DNA探针，使DNA探针与基因组DNA杂交；检测目的基因是否转录出mRNA，方法是用基因探针与mRNA杂交；最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是进行抗原—抗体杂交。

【答案】 C
4．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是( )
①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体A．①②③④B．①③④
C．②③④D．①②④
【解析】基因工程可将控制特定性状的外源基因导入受体细胞，从而定向改造生物的性状，而且操作过程不受亲缘关系远近的制约，即克服远缘杂交不亲和的障碍。

在基因工程操作程序中，所用的DNA连接酶连接的不是目的基因与载体黏性末端的碱基对，而是目的基因与载体的DNA两条链的骨架，即核苷酸与磷酸的连接，也就是说，DNA连接酶只能催化断开的DNA双链重新形成磷酸二酯键。

由蛋白质中的氨基酸序列可推知相应的mRNA中核苷酸序列，进而可推测相应基因中核苷酸排序，从而可以用化学合成方法人工合成目的基因。

转基因羊的乳腺细胞及全身所有的组织细胞均来自受精卵的有丝分裂，遗传物质都与受精卵完全相同，而受精卵体积较大，操作较容易，也能保障发育成的个体所有细胞都含有外源基因。

【答案】 B
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，其血清中有抗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图所示：
(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，后者的作用是将限制性内切酶切割的________和________连接起来。

(3)如果省略步骤②而将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的S蛋白，其原因是S基因在大肠杆菌中不能________，也不能__________________。

(4)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。

(5)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________(填“相同”或“不相同”)，根据的原理是_________。

【解析】(1)以RNA为模板合成DNA的过程，称之为逆转录。

(2)利用同一种限制性内切酶将目的基因和载体切割出相同的黏性末端，再用DNA连接酶将目的基因(S基因)和载体进行缝合，合成重组DNA。

(3)直接将S基因导入受体细胞，S基因在宿主细胞内不能复制，也不能表达，所以基因工程中一定要用载体。

(4)一种抗原只能和一种抗体发生特异性的结合，所以用大肠杆菌中表达的S蛋白与SARS康复病人血清(含有抗体)进行特异性反应实验，来进行检测基因工程表达的S蛋白和病毒S蛋白是否相同。

(5)在研制疫苗过程中，④和⑥中所用的目的基因即S基因是相同的，转录的mRNA是相同的，翻译合成的蛋白质的氨基酸序列也相同。

该题以研制SARS病毒疫苗的过程为素材，考查基因工程的过程。

【答案】(1)逆转录(2)DNA连接载体S基因(3)复制合成S基因的mRNA (4)大肠杆菌中表达的S蛋白SARS康复病人血清(5)相同表达蛋白质所用的基因相同6．酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可生产食品和药品等。

科学家将大麦细胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。

基本的操作过程如下：
(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于________。

(2)从大麦细胞中可直接分离获得LTP1基因，还可采用________方法获得目的基因。

本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是________。

(3)此操作中可以用分别含有青霉素、四环素的两种选择培养基进行筛选，则有C进入的酵母菌在选择培养基上的生长情况是_______________________。

(4)除了看啤酒泡沫丰富与否外，还可以怎样检测LTP1基因在啤酒酵母菌中的表达？____________________________________________________________
_______________________________________________________________。

【解析】(1)基因重组一般是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。

题目中将大麦的LTP1基因重组入啤酒酵母菌中，也属于基因重组。

(2)获得目的基因有两条途径：一是用“鸟枪法”直接分离获得目的基因，一种是用人工合成的方法获得目的基因。

基因工程中常用的载体是质粒。

(3)重组质粒中含有抗青霉素基因，如果成功导入受体细胞，有C进入的酵母菌在有青霉素的培养基上能存活，但不能在含有四环素的培养基上存活。

(4)目的基因是否表达，可以通过检测特定的性状或者目的基因是否合成相应的蛋白质进行确定。

【答案】(1)基因重组(2)人工合成质粒(3)在含有青霉素的培养基上能存活，但不能在含有四环素的培养基上存活(4)检验转基因啤酒酵母菌能否产生LTP1蛋白励志名
言
学习不一定成功，不学习一定不能成功。

期末考，加油！
生命之中最快乐的是拼搏，而非成功，生命之中最痛苦的是懒散，而非失败。

你要逼自己优秀，然后骄傲的生活，余生还长，何必慌张，以后的你，会为自己所做的努力，而感到庆幸，别在最好的年纪选择
了安逸。

期末考，加油！
吃别人吃不了的苦，忍别人受不了地气，付出比别人更多的努力，才会享受的比别人更多。

自强不息怀壮志以长行，厚德载物携梦想而抚凌。