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1、第2節(jié) 基因工程及其應用課標要求1. 了解基因工程的基本原理和基本步驟；2. 能夠體會基因工程在工、農業(yè)、醫(yī)藥、食品的應用；3. 關注轉基因生物和轉基因食品的安全性；4. 比較多種育種方法的優(yōu)缺點及應用推廣。知識網絡體系1基因工程的基本原理：基因工程也叫基因拼接技術或DNA重組技術，即按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾和改造，然后放到另外一種生物細胞中，定向改造生物的遺傳性狀。所以基因工程也是一種基因重組。2基因工程的基本工具a.基因的“剪刀”：限制性內切酶。特點：一種限制性內切酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。作用對象：磷酸二酯鍵。結果：產生

2、黏性末端。b.基因的“針線”：DNA連接酶，能夠將脫氧核糖和磷酸交替連接而構成的DNA骨架上的缺口“縫合”起來。c.基因的運載體：運載體必須具備的三個條件：在宿主細胞中能保存下來并能大量復制。有多個限制酶切點，以便與外源基因連接。具有標記基因，以便進行篩選。 種類：一類是細菌質粒；另一類是噬菌體和某些病毒。使用目的：一是將目的基因運送到宿主細胞中；二是利用它在宿主細胞內對目的基因進行大量復制。3基因工程的基本步驟：提取目的基因：一是用鳥槍法直接分離基因；二是用人工合成的方法：即反轉錄法或根據已知的氨基酸序列合成DNA。目的基因與運載體結合：一般用同一種限制性內切酶切割質粒和目的基因，加入DNA

3、連接酶，形成重組DNA分子。目的基因導入受體細胞：主要是借鑒細菌或病毒浸染細胞的方法。目的基因的檢測和表達：檢測是根據受體細胞是否具有某些標記基因所控制的性狀來判斷；表達是根據受體細胞是否表現(xiàn)出目的基因所控制的性狀。4基因工程的應用和轉基因食品的安全性經典例題剖析例1DNA測序工作中，需要將某些限制性內切酶的限制位點在DNA上定位，使其成為DNA分子中的物理參照點。這項工作叫做“限制酶圖譜的構建”。假設有以下一項實驗：用限制酶Hind，BamH I和二者的混合物分別降解一個4kb(1kb即1千個堿基對)大小的線性DNA分子，降解產物分別進行凝膠電泳，在電場的作用下，降解產物分開，如下圖所示：據

4、此分析，這兩種限制性內切酶在該DNA分子上的限制位點數(shù)目是以下哪一組?A、Hindl個，BamHI 2個 B、Hind2個，BamHI 3個 C、Hind2個，BamHI 1個 D、HindIII和BamHI各有2個解析:如果不能從上圖直觀體會,則可以畫一直線圖加深理解：4kb 18 1.0 0.3 0.9答案：例2一長度為1000堿基對(bp)的DNA分子，用限制性核酸內切酶Eco R1酶切后得到的DNA分子仍是1000 bp，用Kpnl單獨酶切得到400 bp和600 bp兩種長度的DNA分子，用EcoRl、Kpnl同時酶切后得到200bp和600bp兩種長度的DNA分子。該DNA分子的酶

5、切圖譜正確的是：解析：解題首先要從題干的條件中去思考：用限制性核酸內切酶Eco R1酶切后得到的DNA分子仍是1000 bp，這就是突破口。答案：例3基因工程中，需用特定的限制酶切割目的基因和質粒，便于重組和篩選。已知限制酶I的識別序列和切點是GGATCC一，限制酶II的識別序列和切點是一GATC一。根據圖示,判斷下列操作正確的是： A質粒用限制酶I切割，目的基因用限制酶II切割 B質粒用限制酶II切割，目的基因用限制酶I切割 C目的基因和質粒均用限制酶I切割 D目的基因和質粒均用限制酶II切割解析：重組是將目的基因連接到質粒分子上去，因此質粒上的切口應該能夠嵌進目的基因。A答案：例培育轉基因

6、植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下圖為獲得抗蟲棉的技術流程。侵染抗蟲基因含kan質粒重組質粒土壤農桿菌含重組質粒土壤農桿菌 A構建導入 B培養(yǎng)選擇轉基因抗蟲植株再生植株愈傷組織離體棉花葉片組織 C誘導選擇分化 D檢測請據圖回答：（1）A過程需要的酶有_。（2）B過程及其結果體現(xiàn)了質粒作為運載體必須具備的兩個條件是_。（3）C過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質、瓊脂和激素外，還必須加入_。（4）科學家發(fā)現(xiàn)轉基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞符合孟德爾遺傳規(guī)律。將轉基因植株與_雜交，其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量

7、比為1：1。若該轉基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為_。若將該轉基因植株的花藥在卡那霉素培養(yǎng)基上作離體培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素型植株占%。解析：標記基因在基因工程中的作用主要是檢測重組質粒是否進入受體細胞內，因此在重組過程中并非被目的基因所取代，既然轉基因植株表現(xiàn)出相應抗性，說明其是顯性。答案：（1）限制性核酸內切酶和DNA連接酶 （2）具有標記基因；能在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存 （3）卡那霉素 （4）非轉基因植株 3：1 100例對種植轉基因農作物利弊有激烈的爭論，假設正方認為種植轉基因農作物對人類是有利的，反方認為種植轉基因農作物是有潛在風險的。下

8、列觀點中支持正方的是A轉基因農作物會產生毒性蛋白或過敏蛋白B轉基因農作物的擴散會威脅生物的多樣性C推廣種植抗蟲棉可減少農藥使用對環(huán)境的污染D抗蟲基因通過基因漂移而造成“基因污染”答案：基礎練習檢測一、單項選擇題：1.基因工程技術也稱為DNA重組技術，其實施必須具備的四個必要條件是 ( )A目的基因 限制酶 運載體 受體細胞B重組DNA RNA聚合酶 限制酶 連接酶C工具酶 目的基因 運載體 受體細胞D模板DNA mRNA 質粒 受體細胞2.在DNA測序工作中，需要將某些限制性核酸內切酶的限制位點在DNA上定位，使其成為DNA分子中的物理參照點，這項工作叫做“限制酶圖譜的構建”。假設有以下一項實

9、驗：用限制酶Hind、BamHI和二者的混合物分別降解一個4 kb(1 kb即1千個堿基對)大小的線性DNA分子，降解產物分別進行凝膠電泳，在電場的作用下，降解產物分開，如下圖所示。據此分析，這兩種限制性核酸內切酶在該DNA分子上的限制位點數(shù)目是 ( )AHind 1個，BamHI 2個 BHind 2個，BamHI 3個CHind 2個，BamHI 1個 DHind 和BamHI各有2個3.水母發(fā)光蛋白由236個氨基酸構成，其中Asp、Gly、Ser構成發(fā)光環(huán)，現(xiàn)已將這種蛋白質的基因作為生物轉基因的標記，在轉基因技術中，這種蛋白質的作用是 ( ) A.促使目的基因導入宿主細胞中 B.使目的基

10、因容易被檢測出來 C.促使目的基因在宿主細胞中復制 D.使目的基因容易成功表達 4堿基互補配對發(fā)生在下列哪些生理過程或生物技術中 ( )種子的萌發(fā) 病毒的增殖過程 細菌的二分裂過程 目的基因與運載體的結合DNA探針的使用 分泌蛋白的加工和運輸A B C D5下列有關基因工程技術的正確敘述是 ( )A重組DNA技術所用的工具酶是限制酶、連接酶和運載體B所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列C選用細菌作為重組質粒的受體細胞是因為細菌繁殖快D只要目的基因進入了受體細胞就能成功實現(xiàn)表達6人的糖蛋白必須經內質網和高爾基體進一步加工合成，通過轉基因技術，可以使人的糖蛋白基因得以表達的受體細胞是( )

11、 A大腸桿菌 BT4噬菌體 C酵母菌 D質粒DNA7下列各項與蛋白質結構多樣性無關的是 ( )A氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序 B構成蛋白質的多肽鏈的數(shù)目 C構成蛋白質的肽鏈的空間結構 D氨基酸至少含一個氨基和一個羧基8在已知序列信息的情況下，獲取目的基因的最方便方法是( )A化學合成法 B基因組文庫法CCDNA文庫法 D聚合酶鏈反應9有關基因工程的敘述正確的是( )A.限制性內切酶只在獲得目的基因時才用B.重組質粒的形成在細胞內完成C.質粒都可作運載體D.蛋白質的結構可為合成目的基因提供資料10基因工程常用的受體細胞有( )大腸桿菌 枯草桿菌 支原體 動植物細胞A B C D11構建基因組DN

12、A文庫時，首先要分離細胞的 ( )A、染色體DNA B、線粒體DNA C、總mRNA D、tRNA12就分子結構而論，質粒是( )A環(huán)狀雙鏈DNA分子 B環(huán)狀單鏈DNA分于C環(huán)狀單鏈RNA分子 D線狀雙鏈DNA分子13若利用基因工程技術培育能固氮的水稻新品種，其在環(huán)保上的重要意義是( )A減少氮肥的使用量，降低生產成本 B減少氮肥的使用量，節(jié)約能源C避免氮肥過多引起環(huán)境污染 D改良土壤結構14治療白化病、苯丙酮尿癥等人類遺傳病的根本途徑是 ( )A口服化學藥物 B注射化學藥物C采用基因療法替換致病基因 D利用輻射或藥物誘發(fā)致病基因突變15在基因診斷技術中，所用的探針DNA分子中必須存在一定量的

13、放射性同位素，后者的作用是 A為形成雜交的DNA分子提供能量 B引起探針DNA產生不定向的基因突變C作為探針DNA的示蹤元素 D增加探針DNA的分子量16基因工程生產胰島素的主要原因是 ( ) A工藝簡單，容易操作 B生產量大，價格較低C所生產的胰島素可以用于口服 D.所生產的胰島素療效大大提高17用于鑒定轉化干細胞是否含重組DNA的最常用方法是( )A抗藥性選擇 B分于雜交選擇 CRNA反轉錄 D免疫學方法18蛋白質工程的基本操作程序正確是 ( )蛋白質分子結構合成 DNA合成 mRNA合成 蛋白質的預期功能根據氨基酸的序列推出脫氧核苷酸的序列A BC D 19、已知某種限制性內切酶在一線性

14、DNA分子上有3個酶切位點，如圖中箭頭所指，如果該線性DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷，則會產生a、b、c、d四種不同長度的DNA片段?，F(xiàn)有多個上述線性DNA分子，若在每個DNA分子上至少有一個酶切位點被該酶切斷，則理論上講，經該酶切后，這些線性DNA分子最多能產生長度不同的DNA片段種類數(shù)是( ) A3 B4 C9 D1220當前醫(yī)學上，蛋白質工程藥物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白質類替代治療劑，則基因工程藥物與蛋白質工程藥物的區(qū)別是 ( ) A都與天然產物完全相同 B都與天然產物不相同 C基因工程藥物與天然產物完全相同，蛋白質工程藥物與天然產物不相同 D基因工程藥物與天然產物不相同

15、，蛋白質工程藥物與天然產物完全相同 二、多項選擇題：21一個基因表達載體的構建應包括( )A目的基因 B啟動子 C終止子 D標記基因22抗病轉基因植物所采用的基因，使用最多的是( )A病毒外殼蛋白基因 B幾丁質酶基因C抗毒素合成基因 D病毒的復制酶基因23關于蛋白質工程的說法正確的是 ( )A蛋白質工程能定向改造蛋白質的分子結構，使之更加符合人類的需要B蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作，定向改變分子結構C蛋白質工程能產生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質分子D蛋白質工程又稱為第二代基因工程24不同生物之間能進行轉基因并能獲得基因產物，其理論依據有( )A組成這些生物的DNA分子的

16、空間結構和化學成分一致B組成這些生物的DNA分子都遵循堿基互補配對原則C這些生物在基因表達時共用一套遺傳密碼子D這些生物的基因結構都是相同的25用現(xiàn)代生物技術培育生物新品種，其優(yōu)越性在于 ( )A克隆技術可以快速繁殖優(yōu)良形狀的家畜B現(xiàn)代轉基因生物技術可以迅速改變生物的基因組成C現(xiàn)代生物技術可以迅速使新品種形成群落D現(xiàn)代生物技術可以克服遠源雜交不親和的障礙三、非選擇題：26限制性內切酶的識別序列和切點是GGATCC，限制性內切酶的識別序列和切點是GATC。在質粒上有酶的一個切點，在目的基因的兩側各有一個酶的切點。（1）請畫出質粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。（2分）（2）請畫出目的基因兩側被限

17、制酶切割后所形成的黏性末端。（2分）（3）在DNA連接酶作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接？為什么？（2分）27試設計實驗用DNA探針測定目的基因中的核苷酸序列。 實驗原理：利用DNA分子雜交技術，使已知DNA分子鏈與未知DNA分子鏈雜交，根據堿 基互補配對原則確定DNA的堿基序列。 實驗步驟： (1)用_切取要測定的目的基因。 (2)用_使_擴增。 (3)用不同的DNA的探針與_雜交，記錄雜交區(qū)段的DNA堿基序列，最后分析出_的堿基序列。 (4)逆轉錄酶也常被用于基因工程，其存在于_(填生物)中,催化以_為模板合成DNA的過程。 (5)預測分析：若DNA探針上DNA堿基序

18、列為ATTAGGCA，則檢測 出的目的基因堿基序列為_。（2分）28在植物基因工程中，用土壤農桿菌中的Ti質粒作為運載體，把目的基因重組入Ti質粒上的T-DNA片段中，再將重組的T-DNA插入植物細胞的染色體DNA中。（1）科學家在進行上述基因操作時，要用同一種分別切割質粒和目的基因，質粒的黏性末端與目的基因DNA片段的黏性末端就可通過而黏合。（2）將攜帶抗除草劑基因的重組Ti質粒導入二倍體油菜細胞，經培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗除草劑特性的轉基因植株。經分析，該植株含有一個攜帶目的基因的T-DNA片段，因此可以把它看作是雜合子。理論上，在該轉基因植株自交F1代中，仍具有抗除草劑特性的植株占總數(shù)的，

19、原因 。（3）種植上述轉基因油菜，它所攜帶的目的基因可以通過花粉傳遞給近緣物種，造成“基因污染”。如果把目的基因導入葉綠體DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是:。29利用基因工程生產蛋白質藥物，經歷了三個發(fā)展階段。第一階段，將人的基因轉入細菌細胞；第二階段，將人的基因轉入小鼠等動物的細胞。前兩個階段都是進行細胞培養(yǎng)，提取藥物。第三階段，將人的基因轉入活的動物體，飼養(yǎng)這些動物，從乳汁或尿液中提取藥物。（1）將人的基因轉入異種生物的細胞或個體內，能夠產生藥物蛋白的原理是基因能控制。（2）人的基因能和異種生物的基因拼接在一起，是因為它們的分子都具有雙螺旋結構，都是由四種 構成，基因中堿基配對的規(guī)

20、律都是 。（3）人的基因在異種生物細胞中表達成蛋白質時，需要經過 和 兩個步驟。在翻譯中需要的模板是，原料是 ，直接能源是 ，搬運工兼裝配工是，將氨基酸通過肽鍵連接成蛋白質的場所是 ，“翻譯”可理解為將由個“字母”組成的核酸“語言”翻譯成由個“字母”組成的蛋白質“語言”，從整體來看在翻譯中充任著“譯員”。(4)利用轉基因牛、羊乳汁提取藥物工藝簡單，甚至可直接飲用治病。如果將藥物蛋白基因移到動物如牛、羊的膀胱上皮細胞中，利用轉基因牛羊尿液生產提取藥物比乳汁提取藥物的更大優(yōu)越性在于：處于不同發(fā)育時期的動物都可生產藥物。（2分）30豇豆對多種害蟲具有抗蟲能力，根本原因是豇豆體內具有胰蛋白酶抑制劑基因

21、(CpTI基因)?？茖W家將其轉移到水稻體內后，卻發(fā)現(xiàn)效果不佳，主要原因是CpTI蛋白質的積累量不足。經過在體外對CpTI基因進行了修飾后，CpTI蛋白質在水稻中的積累量就得到了提高。修飾和表達過程如下圖所示。請根據以上材料，回答下列問題：(1)CpTI基因是該基因工程中的_基因，“信號肽”序列及“內質網滯留信號”序列的基本單位是_，在過程中，首先要用_酶切割，暴露出_，再用_連接。(2)在該基因工程中，供體細胞是_，受體細胞是_。(3)過程稱為_。(4)檢測修飾后的CpTI基因是否表達的最好方法是_。（2分）31對番茄的研究中發(fā)現(xiàn)，番茄葉片被害蟲損傷后，葉上的細胞壁釋放出一種類激素因子，這種物

22、質通過細胞組織擴散到莖和其他葉片上，啟動了蛋白酶抑制劑的基因，開始高效合成蛋白酶抑制劑，并在莖葉中迅速積累，以對付害蟲的再次侵襲。蛋白酶抑制劑對害蟲的消化酶有抑整理用，因此害蟲取食后，就會因無法消化食物而被殺死。人們嘗試著將番茄的蛋白酶抑制劑基因導入玉米，讓玉米獲得與番茄相似的抗蟲性狀，以對付異常猖獗的玉米螟(一種玉米害蟲)。試分析回答下列問題：番茄的蛋白酶抑制劑是在莖葉細胞的_處合成的。番茄受害蟲侵襲后，能及時做出一系列反應，最終殺死害蟲，保護自身安全，這說明植物也具有_。將番茄的蛋白酶抑制基因成功地導人玉米內，使玉米形成新的性狀，從可遺傳的變異來源上看這種變異屬于_。有人對食用這種轉基因玉

23、米的安全性感到擔憂。你認為這種擔憂有道理嗎?試以已學過的知識進行簡要的分析說明。（2分）_。32下圖是利用基因工程技術生產人胰島素的操作過程示意圖，請據圖回答：（1）過程必需的酶是_酶，過程必需的酶是_酶。（2）若A中共有a個堿基對，其中鳥嘌呤有b個，則過程連續(xù)進行4次，至少需要提供胸腺嘧啶_個。（3）為使過程更易進行，可用_（藥劑）處理D，使它成為感受態(tài)細胞。（4）能否利用人的皮膚細胞來完成過程?_，為什么? _。（5）圖中的B起到_作用,它應該符合的條件為_，能起到這種作用的有_。圖中的D是基因工程中的_細胞。參考答案一、單項選擇題：本部分包括20題，每題2分，共計40分。每題只有一個選項

24、最符合題意。題號12345678910答案CABACCDDDD題號11121314151617181920答案AACCCBBCCC二、多項選擇題：本部分包括5題，每題3分，共計15分。每題有不止一個選項符合題意。每題全選對者得3分，其他情況不得分。題號2122232425答案ABCDADACDABCABD三、非選擇題：本部分包括5題，共計65分。26、（1）（2）（3）可以連接。因為由兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互補的）27(1)限制酶 (2)PCR技術 目的基因 (3)目的基因 目的基因 (5) (4)RNA病毒 mRNA28.（1）限制性內切酶，堿基互補配對 （2）

25、3/4，雌雄配子各有1/2含抗除草劑基因；受精時，雌雄配子隨機結合 （3）葉綠體遺傳表現(xiàn)為母系遺傳，目的基因不會通過花粉傳遞而在下一代中顯現(xiàn)出來29、（1）蛋白質的合成 （2）脫氧核苷酸 AT，GC；（3）轉錄 翻譯 信使RNA 氨基酸 ATP 轉運RNA 核糖體 4 20 轉運RNA (4)雌、雄30(1)目的 脫氧核苷酸 限制 相同的黏性末端 DNA連接酶 (2) 豇豆細胞 水稻細胞 (3)轉錄 (4)讓多種害蟲食用水稻葉片 31(1)核糖體 (2)免疫功能 (3)基因重組 (4)有道理。這種轉基因玉米的果實(種子)中也可能含有蛋白酶抑制劑，食用后可能抑制人體消化酶的活性，使人無法對食物進行消化而出現(xiàn)病患。無必要。這種轉基因玉米的蛋白酶抑制劑主要集中在莖葉中，而人類食用的是其果實(種子)加工而成的食品，因此不會影響人體對食物的消化。 (或其他合理答案，有一項分析即可) 32、（1）逆轉錄 解旋 （2）15（ab） （3）Ca2+（4）不能 皮膚細胞中的胰島素基因未表達（或未轉錄），不能形成胰島素mRNA （5）分子運輸車 能在宿主細胞中自我復制、 具有標記基因、具有多個限制酶的切點 、 對受體細胞無害 質粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒 受體友情提示：部分文檔來自網絡整理，供您參考！文檔可復制、編制，期待您的好評與關注！11 / 11