典型例題
1．在基因工程中不會出現(xiàn)（ ）
A．DNA連接酶將黏性末端的堿基連接起來
B．限制性內(nèi)切酶用于目的基因的獲得
C．目的基因須有運載體導(dǎo)入受體細胞
D．人工合成目的基因不用限制性內(nèi)切酶
【解析】基因工程中兩個DNA分子的黏性末端的堿基間通過堿基互補配對的方式結(jié)合起來，但DNA分子的骨架——糖與磷酸的連接還未接上，DNA連接酶的作用就是使這個斷裂處連接起來，因此A的說法是錯誤的，在基因工程中不會出現(xiàn)。
【答案】A
2．要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是（ ）
①限制酶 ②連接酶
③解旋酶 ④還原酶
A．①② B．③④
C．①④ D．②③
【解析】 目的基因與對應(yīng)的運載體結(jié)合起來的過程是：先用限制酶分別處理目的基因和運載體，使之露出相同的黏性末端；將切下的目的基因的片段插入到質(zhì)粒切口處，再用DNA連接酶將處理好的目的基因和運載體的黏性末端接好，就完成了基因的重組。
【答案】 A
3．下列有關(guān)質(zhì)粒的敘述，正確的是（ ）
A．質(zhì)粒是廣泛存在于細菌細胞中的一種顆粒狀細胞器
B．質(zhì)粒是細菌細胞質(zhì)中能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子
C．質(zhì)粒只有在侵入宿主細胞后才能在宿主細胞內(nèi)復(fù)制
D．細菌質(zhì)粒的復(fù)制過程一定是在宿主細胞外獨立進行的
【解析】
解答該題應(yīng)從如下二個方面入手分析：
①質(zhì)粒是一個小型的環(huán)狀DNA分子，它可以進入細菌細胞，存在于細胞內(nèi)，但它不足宿主細胞的細胞器。
③質(zhì)粒是一個重要的運載體，通常利用質(zhì)粒與目的基因結(jié)合，形成重組質(zhì)粒，而后導(dǎo)入細菌細胞。
解答該題容易出現(xiàn)的思維障礙是把質(zhì)?？醋黾毦毎械囊粋€細胞器。排除障礙要認(rèn)清質(zhì)粒僅是一個環(huán)狀的DNA分子，不是細菌細胞結(jié)構(gòu)的重要組成部分。
【答案】 B
4．下列不屬于獲取目的基因的方法是（ ）
A．“鳥槍法”
B．轉(zhuǎn)錄法
C．反轉(zhuǎn)錄法
D．根據(jù)已知氨基酸序列合成法
【解析】 解答該題應(yīng)從如下兩個方面入手分析：
①獲取目的基因的途徑有兩條：一條是直接分離基因，另一條是人工合成基因。直接分離基因也就是“鳥槍法”；人工合成基因又有兩條途徑，一條是“逆轉(zhuǎn)錄法”，另一條是根據(jù)已知的氨基酸序列合成基因。
②所謂轉(zhuǎn)錄是指以DNA的一條鏈為模板，遵循堿基互補配對原則，合成信使RNA的過程。此過程不能獲得DNA（基因）。
解答該題容易出現(xiàn)的思維障礙是把幾種獲取的目的基因的途徑混淆。
排除障礙可采取下列方法：
1．明確“鳥槍法”與“人工合成法”的不同。“鳥槍法”是從原有DNA分子中直接分離目的基因，盲目性大，工作量大；“人工合成基因法”是在人為作用下有目的的合成基因，目的性強，盲目性小。
2．區(qū)分“轉(zhuǎn)錄”與“逆轉(zhuǎn)錄”。轉(zhuǎn)錄是以DNA為模板形成信使RNA的過程；逆轉(zhuǎn)錄是以RNA為模板形成DNA的過程。
【選題角度】
本題考查的知識是基因操作的四步驟，考查了能力是獲取信息的能力、應(yīng)用基礎(chǔ)知識連續(xù)實際，解決實際問題的能力。本題的第1、2兩小問考查了對書本介紹過有關(guān)基因工程的基礎(chǔ)知識的掌握情況，后面的幾個問題則需要有一定的綜合能力，才能分析出正確答案。
【答案】 B
5．如圖是將人的生長激素基因?qū)爰毦?/span>B細胞內(nèi)制造“工程菌”示意圖，所用載體為質(zhì)粒A。已知細菌B細胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因，質(zhì)粒A導(dǎo)入細菌B后，其上的基因能得到表達。請回答下列問題：
（1）人工獲得目的基因的途徑一般有哪兩條？
（2）如何將目的基因和質(zhì)粒相結(jié)合形成重組質(zhì)粒（重組DNA分子）？
（3）目前把重組質(zhì)粒導(dǎo)入細菌細胞時，效率還不高；導(dǎo)入完成后得到的細菌，實際上有的根本沒有導(dǎo)入質(zhì)粒，有的導(dǎo)入的是普通質(zhì)粒A，只有少數(shù)導(dǎo)入的是重組質(zhì)粒。此處可以通過如下步驟來鑒別得到的細菌是否導(dǎo)入了質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒：將得到的細菌涂布在一個有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能夠生長的就是導(dǎo)入了質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒，反之則沒有。使用這種方法鑒別的原因是 。
（4）若把通過鑒定證明導(dǎo)入了普通質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒的細菌放在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，會發(fā)生的現(xiàn)象是 。原因是 。
（5）導(dǎo)入細菌B細胞中的目的基因成功表達的標(biāo)志是什么？
【解析】 此題是對基因操作四步驟比較全面的考查，而且注意聯(lián)系實際。
（1）據(jù)課本內(nèi)容可知，人工獲得目的基因的兩條途徑是：①將從細胞中提取分離出的以目的基因為模板轉(zhuǎn)錄為成的 ；②據(jù)蛋白質(zhì)中氨基酸序列 
mRNA中堿基序列 
DNA堿基序列 
目的基因。
（2）將目的基因和質(zhì)粒相結(jié)合形成重組質(zhì)粒的過程是：①用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個有粘性末端的切口；②用同種限制酶切斷目的基因，產(chǎn)生相同的粘性末端；③將切下的目的基因片段插入到質(zhì)粒的切口處，再加入適量的DNA連接酶，使質(zhì)粒與目的基因結(jié)合成重組質(zhì)粒。
（3）檢測質(zhì)粒或重組質(zhì)粒是否導(dǎo)入受體細胞，均需利用質(zhì)粒上某些標(biāo)記基因的特性，即對已經(jīng)導(dǎo)入質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒處理的、本身無相應(yīng)特性的受體細胞進行檢測，根據(jù)受體細胞是否具有相應(yīng)的特性來確定。本題利用質(zhì)粒上抗四環(huán)素和抗氨芐青霉素這兩個特性以及它們在質(zhì)粒上的位置進行目的基因是否導(dǎo)入受體細胞的檢測。抗氨芐青霉素這種選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)經(jīng)過導(dǎo)入質(zhì)粒處理的受體細胞，凡能生長的則表明質(zhì)粒導(dǎo)入成功；不能生長的則無質(zhì)粒導(dǎo)入。
（4）抗四環(huán)素基因不僅在質(zhì)粒上，而且它的位置正是目的基因插入質(zhì)粒之處，因此有目的基因插入質(zhì)粒形成重組質(zhì)粒時，此處的抗四環(huán)素基因的結(jié)構(gòu)和功能就會被破壞，當(dāng)然含重組質(zhì)粒的受體細胞就不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)上生長，而質(zhì)粒上無目的基因插入的，四環(huán)素基因結(jié)構(gòu)是完整的，這種受體細胞就能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長。
（5）基因成功表達的標(biāo)志是受體細胞通過轉(zhuǎn)錄、翻譯過程合成出相應(yīng)的蛋白質(zhì)，即人的生長激素。
【答案】 （1）、（2）、（5）見以上解析。
（3）普通質(zhì)粒A和重組質(zhì)粒都含有抗氨芐青霉素基因。
（4）現(xiàn)象：有的能生長，有的不能生長。原因?qū)胀ㄙ|(zhì)粒A的細菌能生長，因為普通質(zhì)粒A上有抗四環(huán)素基因；導(dǎo)入重組質(zhì)粒的細菌不能生長，因為目的基因插入在抗四環(huán)素基因中，結(jié)構(gòu)被破壞。
6．下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述，正確的是（ ）
A．重組DNA技術(shù)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(zhì)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
【解析】此題考查基因的操作工具、目的基因表達等知識。解答此類題目須明確以下三方面知識：（1）基因操作的工具有限制酶、連接酶；（2）一種限制酶只能識別特定的核苷酸序列，不同的限制酶識別的核苷酸序列不同；（3）運載體是基因的運輸工具；（4）目的基因進入受體細胞后，受體細胞表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達過程；（5）導(dǎo)入受體細胞中的目的基因主要是為了表達，生產(chǎn)目的基因的產(chǎn)物，因此能夠快速繁殖是選擇受體細胞的重要條件之一。
據(jù)以上分析，A、B、D選項的說法均不正確，應(yīng)選C。
解答此類題目易出現(xiàn)的思維障礙是：①審題不嚴(yán)，把運載體當(dāng)成基因工程的工具酶；②存在一定的思維定勢，腦海中只有細菌的質(zhì)?？勺鬟\載體，忽略了細菌也是常用的受體細胞之—這一知識。
排除障礙的方法是：
①嚴(yán)格審題；
②學(xué)習(xí)中多采用對比、歸納等思維方法，消除思維定勢。
【答案】C
7．應(yīng)用基因工程技術(shù)診斷疾病的過程中必須使用基因探針才能達到檢測疾病的目的。這里的基因探針是指（ ）
A．用于檢測疾病的醫(yī)療器械
B．用放射性同位素或熒光分子等標(biāo)記的DNA分子
C．合成 球蛋白的DNA
D．合成苯丙羥化酶的DNA片段
【解析】此題考查基因工程在診斷疾病方面的應(yīng)用，解答此類題目須明確：基因診斷是用放射性同位素、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被檢測標(biāo)本上的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。
根據(jù)以上分析：A、D、C選項均不是對基因探針的正確描述，應(yīng)選B。
解答此類題目易出現(xiàn)的障礙是：對基本的概念，記不清楚，與干擾項混淆。
排除障礙的方法是：在理解基本概念的基礎(chǔ)上，正確記憶。
考點1 DNA重組技術(shù)的基本工具
例1.基因工程要用到的操作工具——限制性核酸內(nèi)切酶，主要存在于原核生物中，一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子，這體現(xiàn)了酶的 （ ）
A.高效性 B．具有多樣性 C.專一性 D．催化活性受外界條件影響
解析：酶具有特性之一是具有專一性，它是指一種酶只能催化一種或一類化合物的化學(xué)反應(yīng)。一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子，這顯然體現(xiàn)了酶的專一性。
答案：C
例2.如圖為DNA分子的切割和連接過程：
?。?）EcoRl是一種 酶，其識別序列是 ，切割點是 與 之間的 鍵。切割結(jié)果產(chǎn)生的DNA片段末端形式為 。
?。?）不同來源DNA片段結(jié)合，在這里需要的酶應(yīng)是 連接酶，此酶是通過在 與 之間形成 鍵，而起“縫合”作用的。還有一種連接平末端的連接酶是 。
解析：本題考查DNA限制酶和DNA連接酶的有關(guān)知識。從圖中可看出EcoRⅠ限制酶可將DNA片段切割，應(yīng)為限制酶，其識別序列是GAATTC，切點在G與A之間的磷酸二酯鍵，切割后產(chǎn)生的是黏性末端。DNA連接酶可將不同來源的DNA片段結(jié)合，由圖中可看出，此酶是通過在G與A之間形成磷酸二酯鍵的形式連接兩片段，連接的黏性末端，對應(yīng)前面的EcoRⅠ限制酶，此酶應(yīng)為 EcoRⅠDNA連接酶，T4DNA連接酶可連接平末端。
答案：（1）限制性核酸內(nèi)切 GAATTC 鳥嘌呤脫氧核苷酸 腺嘌呤脫氧核苷酸 磷酸二酯 黏性末端 （2）E·coli DNA 鳥嘌呤脫氧核苷酸 腺嘌呤脫氧核苷酸 磷酸二酯 T4DNA連接酶
考點2 基因工程的基本操作步驟
例3.下列關(guān)于基因工程的敘述，正確的是 （ ）
A.基因工程常以抗菌素抗性基因作為目的基因
B.細菌質(zhì)粒是基因工程最常用的載體
C.通常用一種限制酶處理含目的基因的DNA，用另一種處理運載體DNA
D.選擇目的基因——人胰島素基因時只能從胰島B細胞中選取
解析：基因工程常以抗菌素抗性基因作為標(biāo)記基因而不是目的基因；基因工程在實際操作中一定要注意用同一種限制酶來處理目的基因DNA和載體DNA，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端；人胰島素基因在所有細胞中均存在，只是在胰島8細胞中能夠表達，所以理論上在所有細胞中均可以提取，但是，由于只在胰島8細胞中能夠表達，所以在該細胞中較容易通過直接分離或人工合成法獲得。
答案：B
例4.下列不屬于基因工程中獲取目的基因的方法的是 （ ）
A.利用DNA合成儀人工直接進行合成
B.利用PCR技術(shù)擴增實現(xiàn)大量生產(chǎn)
C.利用限制酶在受體細胞中獲得
D.從基因文庫中獲取
解析：獲取目的基因的常用方法有直接分離法和人工合成法。目前常用的方法主要有以下幾種：從基因文庫中獲取目的基因；利用PCR技術(shù)擴增目的基因；通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成等等。直接分離法主要是利用限制酶在供體細胞中對DNA分子進行切割，然后再利用特定的方法進行篩選即可獲得。
答案：C
例5.下列技術(shù)依據(jù)DNA分子雜交原理的是 （ ）
①觀察DNA在細胞中的分布 ②檢測目的基因是否導(dǎo)入細胞 ③檢測目的基因是否完全轉(zhuǎn)錄并翻譯 ④檢測目的基因是否進行轉(zhuǎn)錄
A.②③ B.①③ C.②④ D.①④
解析：觀察DNA在細胞中的分布基本方法是利用甲基綠對細胞中的DNA分子進行染色，再利用顯微鏡進行觀察目的基因是否導(dǎo)入以及是否轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的RNA，一般是利用放射性同位素做標(biāo)記（標(biāo)記目的基因），利用DNA分子雜交原理來實現(xiàn)的。最后檢測目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)方法很多，一般是利用抗原—抗體雜交的原理來實現(xiàn)的。
答案：C
例6.采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)人目的基因的做法正確的是 （ ）
①將毒素蛋白注射到棉受精卵中 ②將編碼毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中
③將編碼毒素蛋白的DNA序列，與質(zhì)粒重組導(dǎo)入細菌，用該細菌感染棉的體細胞，再進行組織培養(yǎng) ④將編碼毒素蛋白的DNA序列，與細菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
解析：基因工程一般要經(jīng)歷四個步驟；獲取目的基因、基因表達載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細胞和目的基因的檢測和鑒定。所以在導(dǎo)人目的基因前，首先要獲得目的基因即本題中的編碼毒素蛋白的DNA序列，然后要將目的基因與運載體結(jié)合即與細菌質(zhì)粒重組。完成上述兩步以后才將目的基因?qū)耸荏w細胞即棉的體細胞或受精卵，目的基因?qū)耸荏w細胞后，可隨受體細胞的繁殖而復(fù)制，所以上述③④操作是正確的。①將毒素蛋白注射到棉受精卵； 中，并沒有獲得目的基因，②將編碼毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中沒有將目的基因與受體細胞結(jié)合，所以①②是錯誤的操作。
答案：C
例7.下圖表示基因工程中基因表達載體的構(gòu)建過程，據(jù)圖分析下列問題：
?。?）從圖中可看出，切割質(zhì)粒和目的基因的限制酶是 。
?。?）插入的目的基因只是結(jié)構(gòu)基因部分，其表達還需要調(diào)控序列，因而用作載體的質(zhì)粒插入部位前須有 ，后須有 。
?。?）在圖中右邊的方框內(nèi)畫出甲、乙拼接后形成的重組質(zhì)粒。
解析：（1）切割質(zhì)粒和目的基因必須使用同一種限制酶，由圖中堿基序列為GAATTC可知，使用的限制酶為EcoRⅠ限制酶。（2）一個完整的基因表達載體應(yīng)包括目的基因、標(biāo)記基N和啟動子、終止子等，啟動子和終止子是基因表達的調(diào)控序列。（3）按堿基互補配對原則，將切割后的目的基N和質(zhì)粒連接即可。
答案：（1）EcoRⅠ限制酶（2）啟動子 終止子
考點3 基因工程的應(yīng)用
例8.2003年在中國大地上最慘烈的事件就是“非典”侵襲、肆虐著人體的健康，奪取了許多人寶貴的生命。醫(yī)院人滿為患，“非典”與“發(fā)熱”、“疑似”混雜在一起，讓醫(yī)生難以區(qū)分。我國科學(xué)工作者日夜奮戰(zhàn)，利用基因工程迅速研制出“非典”診斷盒。其作用機理是 （ ）
A.治療“非典”利用的是抗原—抗體反應(yīng)
B.診斷“非典”利用的是DNA分子雜交原理
C.診斷“非典”利用的是抗原—抗體反應(yīng)
D.治療“非典”利用的是DNA分子雜交原理
解析：“非典”系由于“非典”病毒所致，其診斷過程是利用了DNA分子雜交原理，應(yīng)用“非典”病毒的RNA進行逆轉(zhuǎn)錄，可得到DNA探針，再利用DNA探針對血液中的非典”病毒進行診斷；治療“非典”利用的是抗原一抗體反應(yīng)，“非典”病毒屬于抗原，可引起機體產(chǎn)生免疫反應(yīng)。
答案：B
例9.利用動物乳腺生產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)稱為動物乳腺反應(yīng)器技術(shù)。2005年我省青島“嶗山奶山羊乳腺生物反應(yīng)器的研制”項目通過鑒定，該項目生產(chǎn)的藥用蛋白具有表達效率高、成本低、安全性高、易于分離純化的優(yōu)點，可產(chǎn)生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等醫(yī)藥產(chǎn)品，造福人類健康。下圖為利用生物技術(shù)獲得生物這一新品種和抗蟲棉的過程，據(jù)圖回答：
⑴在基因工程中，A表示 ，如果直接從蘇云金桿菌中獲得抗蟲基因，①過程使用的酶區(qū)別于其他酶的特點是 ，B表示 。
?、圃谘芯窟^程中，研究人員首先從相關(guān)基因組中獲取了目的基因，并采用____ 技術(shù)對目的基因進行了擴增，然后將目的基因與質(zhì)粒等載體組合形成了重組載體。在重組載體的構(gòu)建過程中需要的工具酶有______________________________。
?、腔虮磉_載體的構(gòu)建是基因工程的核心，一個完整的基因表達載體至少包括哪些部分? 。
?、葘⒛康幕?qū)胧荏w細胞的過程中，在③過程中一般是采用 方法，在②過程中一般采用 方法，受體細胞一般是 。
⑸由于轉(zhuǎn)基因表達產(chǎn)物存在于山羊的乳汁中，檢測其體內(nèi)是否出現(xiàn)藥用蛋白，在分子水平上的檢測方法及結(jié)果是什么? 。
?、室_定目的的基因（抗蟲基因）導(dǎo)入棉花細胞后，是否能穩(wěn)定遺傳并表達，需進行檢測和鑒定工作，請寫出在個體水平上的鑒定過程： 。
解析：主要考查基因工程的工具、步驟和應(yīng)用。基因工程的工具有限制酶、DNA連接酶、運載體等，其中限制酶具有專一性：一種限制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?；蚬こ贪ㄋ膫€步驟：目的基因的獲取、基因表達載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細胞、目的基因的檢測與鑒定。目的基因的獲取一般有3種途徑：從基因文庫中獲取目的基因；利用PCR技術(shù)擴增目的基因；通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。一個完整的基因表達載體至少包括目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因等部分?；蚧虻臋z測與鑒定有四種方法：采用DNA分子雜交技術(shù)檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因，檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，進行個體生物學(xué)水平的鑒定（進行抗蟲或抗病的接種實驗）。
答案：⑴目的基因 一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且在特定的位點上切割DNA分子 重組DNA ⑵PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)） 限制酶、DNA連接酶⑶一個完整的基因表達載體至少包括目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因等部分。⑷農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 顯微注射技術(shù) 受精卵⑸從轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進行抗原—抗體雜交 如果出現(xiàn)雜交帶，表明奶牛中出現(xiàn)了抗原蛋白；如果不出現(xiàn)雜交帶，表明奶牛中未出現(xiàn)抗原蛋白。⑹讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基棉花的葉子，觀察害蟲的存活情況，以確定其是否具有抗蟲性狀
考點4 蛋白質(zhì)工程
例10.蛋白質(zhì)工程中直接需要進行操作的對象是（ ）
A.氨基酸結(jié)構(gòu) B.蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) C.肽鏈結(jié)構(gòu) D.基因結(jié)構(gòu)
解析：蛋白質(zhì)工程是以基因工程為基礎(chǔ)的?；驔Q定蛋白質(zhì)，要對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改造，最終還必須通過改變基因結(jié)構(gòu)來完成。
答案：D
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