第3章 第2节 第2课时 将目的基因导入受体细胞并进行检测与鉴定-【勤径学升】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步练测（人教版2019）

?高中生物学·选择性必修3(人教版) 问题： 复制原点 载体P Xho I EcoR V复制原点 Pst I Sma I 启动子 载体E XhoI Kpn I Pst I 终止子抗性基因 抗性基因 =8ACEAC二 -GATATC一—CTATAG— —CTGCAG— —cCCGGG——GGTACC——CCATGG— KpmI —GACGTC一 —GGGCCC—smXho I PxIEcoR V (1)基因工程的操作步骤： →基 因表达载体的构建→将目的基因导入受 体细胞→ _。 (2)结合上图分析，需要借助中间载体P的主 要原因是 ; 载体P只能作为中间载体，是因为其没有 表达该目的基因的 。 (3)为了便于该目的基因接入载体E应选用 限制酶 和 。 (4)若将构建好的重组质粒导入大肠杆菌中， 需用 处理大肠杆菌，使其处于_ 状态。 (5)若要检测目的基因是否转录，常用 __方法检测。 提示、请完成《素能提升训练》训练十三 第 2课时 将目的基因导入受体细胞并进行检测与鉴定 [学习目标] 1.基于实例分析，掌握目的基因的导入和检测方法。 2.结合聚合酶链式反应(PCR)扩增 DNA片段并完成电泳鉴定实验，掌握实验原理和操作。 自主学习探新知 课前预习 双基落实 一、将目的基因导入受体细胞 1.转化：目的基因进入受体细胞内，并在受体细 胞内 和 的过程。 2.目的基因导入受体细胞的方法 (1)目的基因导入植物细胞 ①花粉管通道法 I.用微量注射器将含目的基因的 DNA 溶 液直接注入 中。 Ⅱ.在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头， 将 DNA 溶液滴加在花柱切面上，使目的基 因借 _进入 。 ②农杆菌转化法 I.农杆菌的特点：农杆菌自然条件下侵染 __植物和 植物；农杆菌的Ti 质粒上的 _能够整合到所侵染细胞 的 上。 Ⅱ.转化方法：将目的基因插入农杆菌 中，让农杆菌侵染植物细胞。 (2)目的基因导入动物细胞 ①常用方法： 法。 ②常用受体细胞： _。 (3)目的基因导入微生物细胞 ①方法：用 处理细胞，使细胞处于一 种能吸收周围环境中 DNA 分子的生理状 态，然后将重组表达载体导入其中。 ②常用受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是 大肠杆菌)。 二、目的基因的检测与鉴定 1.分子水平检测 (1)通过 等技术检测受体细胞染色 体 DNA上是否插入了目的基因或检测目的 基因是否转录出mRNA。 (2)从转基因生物中提取蛋白质用相应的抗 体进行 杂交，检测目的基因 是否翻译成了蛋白质。 2.个体水平鉴定 包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗 性及抗性程度。基因工程产品需要与天然产 品活性进行比较等。 74 第3章 基因工程 三、DNA片段的扩增及电泳鉴定 1.实验原理 (1)DNA片段的扩增 利用PCR可以在体外进行 DNA片段的扩 增。PCR利用了 DNA的热变性原理，通过调节 温度来控制 DNA双链的解聚与结合。 (2)DNA片段的电泳鉴定 a. DNA分子具有可解离的基团，在一定的 pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。 在电场的作用下，这些带电分子会向着与它 所带电荷 的电极移动。 b.在凝胶中 DNA分子的迁移速率与凝胶的 浓度、 和构象等有关。 c.凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长 为300 nm的紫外灯下被检测出来。 2.实验步骤 (1)DNA片段扩增 准备 按照PCR反应体系的配方或 PCR 试剂盒的 说明书，准备所需试剂和仪器 加入凝胶 待凝胶溶液完全凝固后，小心拔出梳子， 取出凝胶放入内 加电泳 缓冲液 将电泳缓冲液加入电泳槽中，电泳缓冲 液没过凝胶 1 mm为宜 将扩增得到的_ 与凝胶载样缓 冲液(内含指示剂)混合，再用微量移液 →器将混合液缓慢注入凝胶的加样孔内。加混合液 留一个加样孔加入 _大小的标准 参照物 电泳 接通电源，根据电泳槽阳极至阴极之间 的距离来设定电压，一般为1～5 V/cm。 待指示剂前沿迁移接近 _时，停 止电泳 观察结果 取出凝胶置于紫外灯下观察和照相 概念检测 判断正误，正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)将重组表达载体导入动物受精卵常用显 微注射法。 ( ) 移液 用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分 离心 加入组分完毕，盖严离心管的盖子，将微量离 心管放入离心机离心约10 s,使反应液集中在 管的底部 反应 参照参数设置 PCR仪的循环程序，将装有反 应液的微量离心管放入 PCR 仪中进行反应 (2)DNA片段的电泳鉴定 配制琼脂 糖溶液 根据待分离 DNA片段的大小，用电泳缓 的冲液配制质量分数为 琼脂糖溶液并加热至熔化，稍冷却后，加 入适量的核酸染料混匀 制作加 样孔 将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具，并 插入合适大小的梳子，以形成加样孔 (2)转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须 通过分子检测才能达到目的。 ( ) (3)可通过 PCR 等技术检测棉花的染色体上 是否插入了 Bt基因。 ( ) (4)农杆菌的 Ti质粒上的 T-DNA 可转移到 植物细胞内，并且与其染色体 DNA 整合在 一起。 ( ) (5)只要检测出受体细胞中含有目的基因，目 ( )的基因就一定能成功表达。 (6)基因工程中将目的基因导入植物细胞 的方法 有农杆 菌转 化法、花 粉管通 道 法等。 ( ) 75 ?高中生物学·选择性必修3(人教版) 互动探究解疑难 要点归纳 重难突破 知识点一 将目的基因导入受体细胞 思考讨论 欲通过基因工程按照人们的愿望获得需要 的新的生物类型和生物产品，必须使目的基因 进入受体细胞内并在受体细胞内维持稳定和表 达。植物的受精卵或体细胞、动物的受精卵、大 肠杆菌或酵母菌都是基因工程中常用的受体细 胞。受体细胞不同，采用的导入方法也不同。 常见的方法有农杆菌转化法、花粉管通道法、显 微注射法以及用 Ca2+处理等。请讨论分析下 列问题： (1)农杆菌有什么特点?目的基因应该插入 到 Ti质粒的哪个位置? (4)植物的受精卵或体细胞都可以作为受体 细胞，如果目的基因导入动物细胞，选用体细 胞可行吗? (5)通过基因工程技术利用大肠杆菌或酵母菌 都可以生产人胰岛素，请结合受体细胞的结构 特点分析，二者生产的人胰岛素，其氨基酸序 列相同吗?生物活性相同吗?为什么? (2)农杆菌转化法中有几次拼接和导入过程? □素养提升 1.目的基因导入受体细胞的方法 (3)受体植物不同，所用的具体转化方法有所 区别，请举例分析说明。 受体细 方法 说明 特点 胞类型 将目的基因插入农 经 济、有 杆 菌 Ti 质 粒 的 效，适用于 T—DNA上→转入农 双子叶 植 农杆菌 杆菌→用农杆菌侵染 物和裸 子 转化法 植物细胞→将目的基 植物，尤其 因整合到植物细胞染 适用于 双 色体的 DNA上→目 子叶植物 的基因表达植物 细胞 在植物受粉后，花粉 形成的花粉管还未 简 便、经 愈合前，剪去柱头→ 济，我国科 花粉管 滴加 DNA(含目的 学家独创 通道法 基因),使目的基因 的一种 方 借助花粉管通道进 法 入受体细胞→目的 基因表达 76 第3章 基因工程 续表 受体细 胞类型 方法 说明 特点 动物 细胞 显微注射 技术 将含有目的基因的 表达载体提纯→取 卵(受精卵)→显微 将 目 的 基 注射→注射了目的 因 导 入 动 基因的受精卵，经胚 物细 胞 最 胎早期培养后，移植 为有效 的 到雌性动物的输卵 方法 管或子宫内→获得 具有新性状的动物 Ca2+处理 微生物 法(感受 细胞 态细胞法) 用Ca2+处理微生物 细胞→感受态细胞 →将基因表达载体 简 便、经 与感受态细胞混合 济、有效 →在一定温度下促 进感受态细胞吸收 DNA分子 2.农杆菌转化法分析 g 转人 )农杆菌O供体细胞 构建基因 表达载体 感染T-DNA 目的基因 插入了染 色体DNA中 Ti质粒 组织 培养 受体细胞植株 (1)构建携带目的基因的表达载体，需要两种 工具酶：限制酶和 DNA连接酶。 (2)基因表达载体(重组质粒)导入农杆菌细 胞时，要用Ca2+处理农杆菌细胞，使其处于 感受态，利于重组质粒的导入。 (3)由导入目的基因的受体细胞到培育成完 整的植株要用到植物组织培养技术。 能力强化 1.采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入 目的基因的做法正确的是 ( ) ①将毒蛋白注射到棉受精卵中 ②将编码毒 蛋白的 DNA序列注射到棉受精卵中 ③将 编码毒蛋白的 DNA序列与质粒重组导入细 菌中，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织 培养 ④将编码毒蛋白的 DNA序列与细菌 质粒重组，注射到棉的子房，并使之进入受 精卵 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 2.下列关于目的基因导入受体细胞的叙述，不 正确的是 ( ) A.将目的基因导入植物细胞时，农杆菌转化 法适用于大多数单子叶植物 B.显微注射技术是转基因动物中采用最多 的方法 C.大肠杆菌最常用的转化方法是使细胞的 生理状态发生改变 D.农杆菌转化法是将目的基因导入植物细 胞最常用的方法 知识点二 目的基因的检测与鉴定 思考讨论 2014年 5月14 日《农民日报》刊发《一切 成果都是为国分忧为民解难》,介绍科学家郭三 堆成功培育出我国具有自主知识产权的转基因 抗虫棉的先进事迹。抗虫棉中的“杀虫基因”就 是培育转基因抗虫棉的目的基因—--Bt抗虫 蛋白基因。Bt基因进入受体细胞后，是否稳定 维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定 才能知道，这是检查转基因抗虫棉是否培育成 功的重要一步。 (1)实际操作中只有部分 Bt基因能够进入受 体细胞并表达出抗虫蛋白。用什么方法检测 棉花的染色体 DNA上是否插入了 Bt基因 或检测 Bt 基因是否转录出了mRNA?请提 77 ?高中生物学·选择性必修3(人教版) 出你的思路。 (2)特点：①应是单链，若为双链，必须先行变性 处理。②应带有容易被检测的标记。它可以包 括整个基因，也可以仅仅是基因的一部分；可以 是 DNA本身，也可以是由之转录而来的 RNA。 (2)如果棉花中插入的 Bt基因转录成功一定 能够翻译出相应的蛋白质吗?如何从分子水 平进行检测? (3)核酸杂交：互补的两条核酸单链通过复性 形成双链的过程。可以用于检测目的基因； 将待测 DNA与目的基因探针混合，如果发 生了核酸杂交，则说明有目的基因。 □能力强化 3.(吉林高二期中)科学家利用生物技术将人的 生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中， 经培育获得一种转基因小鼠，可在其膀胱上 皮细胞特异合成人的生长激素并分泌到尿液 中，在医学研究及相关疾病治疗方面都具有 重要意义。下列有关叙述错误的是( ) (3)检测棉花中导入的抗虫基因是否表达的 最简便的方法是什么? A.人的生长激素基因不只存在于小鼠膀胱 上皮细胞中 B.将人的生长激素基因导入小鼠受精卵细 胞中可采用显微注射法 C.人生长激素基因需与人膀胱中特异表达 基因的启动子重组后再导入受体细胞 口素养提升 1.结合中心法则理解记忆检测目的和方法 转录厂目的基因 翻译mRNA- 蛋白质 个体 是否插入 方法 是否转录 是否翻译是否具备相应性状 方法 方法 方法 PCR等技术 PCR等技术 抗原—抗体杂交 抗性检测等 2.基因探针 (1)定义：是一段带有检测标记，且顺序已知的， 与目的基因互补的核酸序列(DNA或 RNA)。 D.采用抗原—抗体杂交技术可检测外源基 因在小鼠细胞内是否成功表达 4.下列关于目的基因的检测与鉴定的叙述，错 误的是 ( ) A.目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的 关键是目的基因是否插入细胞质 DNA中 B.检测受体细胞是否含有目的基因及其是 否成功转录可采用PCR 等技术 C.目的基因的鉴定可在个体生物学水平上 进行 D.如在受体细胞内检测到目的基因表达的 蛋白质，可确定目的基因首端含有启动子 78 第3章 基因工程 知识点三 DNA片段的扩增及电泳鉴定 思考讨论 利用PCR可以在体外进行 DNA片段的扩 增，扩增获得的 DNA片段需要进行分离、鉴定 和纯化。自从琼脂糖和聚丙烯酰胺凝胶被引入 核酸研究以来，按相对分子质量大小分离 DNA 的凝胶电泳技术已经发展成为一种分析鉴定 DNA分子的重要实验手段。 (1)为什么 PCR 实验中使用的微量离心管、 枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌 处理? (4)假如进行电泳鉴定的结果不止一条带，请 分析产生这个结果的可能原因。 素养提升 (2)为什么在 PCR 扩增 DNA时不能随意加 大试剂用量? (3)影响琼脂糖凝胶电泳 DNA迁移率的因 素有哪些? (1)DNA片段的扩增原理：DNA的热变性通过 调节温度来控制 DNA双链的解聚与结合。 (2)PCR产物鉴定方法：琼脂糖凝胶电泳鉴定。 (3)电泳：在电场作用下，这些带电分子会向 着与所带电荷相反的电极移动，这个过程称 为电泳。 能力强化 5.(北京海淀阶段性考试)在基因工程操作中， 科研人员利用识别两种不同序列的限制酶 (R?和 R?)处理基因载体，进行聚丙烯酰胺 凝胶电泳检测，结果如图所示。以下相关叙 述中不正确的是 ( ) 分子量标准参照物 Ri R?R?+R? bp[ 1000 800 600- 400- 200L A.该载体最可能为环形 DNA分子 B.两种限制酶在载体上至少各有一个酶切位点 C.限制酶R?与R2的切割位点最短相距 200 bp D.限制酶作用于该载体会导致氢键和肽键 断裂 79 ?高中生物学·选择性必修3(人教版) 6.(吉林高考)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定 PCR产物的实验，下列叙述正确的是( ) A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离 DNA片段的大小 B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示 DNA分子的具体位置 C.在同一电场作用下，DNA片段越长，向负 极迁移速率越快 D.琼脂糖凝胶中的 DNA分子可在紫光灯下 被检测出来 素养发展 探究应用- [情境] 最早胰岛素的来源是从牛胰脏提取，产量 有限，而用化学方法直接人工合成胰岛素成本 太高。美国人在1978年用大肠杆菌生产出了 胰岛素，使得胰岛素可以工业化生产，给糖尿病 患者带来了福音。现在世界医药市场上的胰岛 素已经大半是基因工程的产品。 [探究] (1)科学家为什么经常选用大肠杆菌作为受 体细胞? (2)联系前面学的有关细胞器功能的知识，想 一想：利用大肠杆菌生产的胰岛素是否具有 生物功能?为什么? IⅡ课堂小结|| 基因工程的基本操作程序 目的基因的筛选与获取 基因表达载体的构建 DNA 片段 植物细胞：农杆菌转 的扩 增及 电泳 化法、花粉管通道法 将目的基因导 入受体细胞 动物细胞：显微注射法 鉴定 大肠杆菌：Ca2-处理法 分子水平检测— 目的基因的检测与鉴定 个体生物学水平检测 随堂巩固促应用 验证反馈 迁移运用 1.判断正误，正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)PCR实验中使用的枪头和微量离心管在 使用前需用酒精消毒处理。 ( ) (2)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除 草剂基因时只能以受精卵为受体。( ) (3)抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色 体上也未必能正常表达。 ( ) (4)检测目的基因是否成功表达可用抗原— 抗体杂交技术。 ( ) (5)凝胶中的 DNA 分子可以直接在波长 300 nm的紫外灯下被检测出来。( ) 2.基因工程中因受体细胞不同，目的基因导入 的方法也不同，下列叙述不正确的是( ) A.将目的基因导入棉花细胞内常用花粉管 通道法 B.将目的基因导入老鼠细胞内常用显微注 射技术 C.将目的基因导入大肠杆菌内常用Ca2+ 处理 D.将目的基因导入小麦细胞内常用农杆菌 转化法 80 第3章 基因工程 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检测受体细胞的染色体上是否有目的基因 ②检测受体细胞是否有致病基因 ③检测目 的基因是否转录出了 mRNA ④检测目的 基因是否翻译出了蛋白质 A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④ 4.一对等位基因(用D、d表示),在某种限制酶 的作用下可以切割形 成两种不同长度的 DNA片段。对酶切后获得的 DNA 片段用 凝胶电泳法进行分离。然后与特定的 DNA 探针杂交后可显示出不同的带谱。根据显示 出的带谱组型可以判断基因型组成。现有一 对夫妇及其所生四个儿女的相关基因定位鉴 定获得的带谱如图，且1号性状与家庭的其 他成员不同。关于这四个儿女的基因型推断 正确的是 ( ) I 纯合子带谱 Ⅱ 纯合子带谱 2 3 4 杂合子带谱 A.3号为Dd,4号为 DD B.1号为X?xd,2号为 XPY C.1号为 DD,2 号为dd D.3号为XDXd,4号为XdYd 5.如图是获得转基因抗虫棉的技术流程示意图。 构建ai C-转土壤农杆入 菌D 含C的侵 花体细“抗虫植 胞F 株G 培养 离体棉转基因 ③ 选释 土壤农 杆菌EA冷却到50℃B 请回答： (1)A→B利用的技术称为 ,其中 ②过程需要耐高温的 酶才能完成。 (2)图中将目的基因导入棉花细胞需要经过 ③过程，该过程为构建 ,其 目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在且 可以遗传给下一代，并能表达。 (3)上述流程示意图中，将目的基因导入棉花 细胞所采用的方法是 法，该方 法一般 (填“适宜”或“不适宜”)用于 将目的基因导入单子叶植物。 (4)欲确定抗虫基因在 G体内是否表达，在 个体水平上需要做 实验。如果抗虫 基因导入成功，且与某条染色体的 DNA 整 合起来，该转基因抗虫棉可视为杂合子，将该 转基因抗虫棉自交一代，预计后代中抗虫植 株占 。 提示、请完成《素能提升训练》训练十四 AI样学助手 在抵答 配答案 盖疑 第 3节 基因工程的应用 [学习目标] 7 1.基于基因工程应用的事实，参与有关推广和应用基因工程产品的讨论，并理性做出决策。 2.认同基因工程给农牧、食品及医药等行业带来了深刻变化，产生了巨大的社会效益和经济效益。 自主学习探新知 课前预习 双基落实 一、基因工程在农牧业方面的应用 1.植物基因工程的应用 应用 目的基因 成果举例 转基因抗虫棉花、 转基因抗 具有 玉米、大豆、水稻和 虫植物 的基因 马铃薯等 续表 应用 目的基因 成果举例 转基因抗 某些病毒、真菌等的 转基因抗病毒甜椒、 病植物 番木瓜和烟草等 转基因 转基因抗除草剂玉 降解或抵抗某种除 抗除草 米、大豆、油菜和甜 草剂的基因 剂植物 菜等 81 色体的 DNA是否插入目的基因———DNA分子杂交技 术；②检测目的基因是否转录出了 mRNA--——分子杂 交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质————抗原— 抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴 定、活性鉴定等。 答案(1)目的基因的获取 目的基因的检测与鉴定 (2)载体E只有产生黏性末端的酶切位点，而目的基因 酶切后只能形成平末端，使中间载体P接入载体 E,中 间载体 P既能产生黏性末端，又能产生平末端，可同时 连接载体 E和目的基因 启动子与终止子 (3)Xho I和 Pst I EcoR V (4)Ca2+ 感受(5)分子杂交 第2课时 将目的基因导入受体细胞 并进行检测与鉴定 【自主学习探新知】一、 1.维持稳定 表达 2.(1)①I.子房 Ⅱ.花粉管通道 胚囊 ②I.双子叶 裸子 T-DNA 染色体 DNA Ⅱ.Ti质粒的 T-DNA (2)①显微注射 ②受精卵 (3)①Ca2+ 二、 1.(1)PCR (2)抗原—抗体 三、 1.(2)a.相反 b. DNA分子的大小 2.(2)0.8??1.2电泳槽 PCR 产物 指示分子 凝胶边缘 概念检测 (1)√ (2)×(3)√ (4)√ (5)×(6)√ 【互动探究解疑难】 知识点一 思考讨论 (1)提示：农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细 胞后，能将 Ti质粒上的 T-DNA(可转移的 DNA)转移 到被侵染的细胞，并且将其整合到该细 胞的染色体 DNA上。目的基因应该插入到 Ti质粒上的T-DNA片 段中，以便T-DNA携带目的基因转移到受体细胞的染 色体 DNA上。 (2)提示： 过程 第一次 第二次 将目的基因拼接 插入目的基因的 T-DNA 拼接 到 Ti质粒的 被拼接到受体细胞的染色 T-DNA上 体 DNA上(非人工操作) 将含目的基因的 含目的基 因的 T-DNA 导入 Ti质粒导入农杆 导入受体 细 胞染色体 菌 DNA(非人工操作) (3)提示：叶片，取下圆形小片与农杆菌共培养→筛选转 化细胞→组织培养技术→植株；花序，直接浸没在含有 农杆菌的溶液中一段时间→农杆菌侵染受精卵→等待 植株种子成熟→对种子进行筛选、鉴定。 (4)提示：不行。动物体细胞分化程度高，全能性受到限 制，因此一般采用受精卵作为受体细胞，受精卵导入目 的基因后才能发育成为转基因动物。 (5)提示：二者产生的人胰岛素氨基酸序列相同。生物 活性不相同。由于大肠杆菌是原核细胞，没有内质网和 高尔基体，缺乏修饰加工，因此大肠杆菌生产的人胰岛 素没有生物活性，需要后期加工。酵母菌属于真核细 胞，生产的人胰岛素具有生物活性。 能力强化 1.C 将目的基因导入受体细胞时，通过限制酶和 DNA 连接酶将目的基因和载体连接起来，然后导入受体细胞 中；将毒蛋白直接注射到棉受精卵中和将编码毒蛋白的 DNA序列注射到棉受精卵中都是不对的，没有载体的 协助，它们不能在受体细胞中表达。 2.A 将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转 化法，该方法适用于双子叶植物和裸子植物，故选 A。 知识点二 思考讨论 (1)提示：利用 PCR等技术检测棉花的染色体 DNA中是 否插入 Bt基因或检测 Bt基因是否转录出了mRNA。 (2)提示：不一定。可从转基因棉花中提取蛋白质，用相 应的抗体进行抗原—抗体杂交，检测 Bt基因是否翻译 成 Bt抗虫蛋白等。用 Bt抗虫蛋白做抗原制备出相应 的抗体，然后用该种抗体与从转基因棉花中提取的蛋白 质(抗原)反应，检测是否发生抗原抗体的特异性结合， 如果出现特异性结合，说明翻译成功。 (3)提示：用导入抗虫基因的棉花叶片饲养棉铃虫，观察 棉铃虫是否死亡。 能力强化 3.C 将人的生长激素基因导入小鼠受精卵中，由受精卵 发育成的小鼠体细胞中都有人生长激素基因，A项正 确；将目的基因导入动物细胞，一般用显微注射法，B项 正确；人的生长激素基因要在小鼠膀胱中定点表达，需 要在构建表达载体时将人生长激素基因与小鼠膀胱中 特异表达基因的启动子重组后再导入受体细胞，C项错 误；采用抗原—抗体杂交技术可检测外源基因在小鼠细 胞内是否成功表达，D项正确。 4.A 目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目 的基因是否插入核 DNA 中，A 错误；检测目的基因是 否导入受体细胞、是否转录出了 mRNA可采用 PCR 等 技术，B正确；目的基因能成功表达，说明其首端含有启 动子，D正确。 知识点三 思考讨论 (1)提示：避免外源 DNA等因素的污染。 (2)提示：过高浓度的引物可能引发错配，导致非特异性 扩增；4 种脱氧核苷酸浓度过高可能对扩增起抑制 作用。 (3)提示：①DNA 的分子大小；②琼脂糖浓度；③DNA 构象；④电场强度；⑤碱基组成与温度；⑥电泳缓冲液的 组成等。 (4)提示：引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性 或容易聚合形成二聚体；复性温度过低；DNA 聚合酶不 耐高温等。 能力强化 5.D 分析题图，当仅用一种限制酶切割载体时，仅产生 一种长度的 DNA 片段，说明该载体最有可能为环状 DNA分子；当用两种限制酶切割载体时，产生两种长度 的 DNA片段，说明两种限制酶在载体上至少各有一个 酶切位点，A、B正确；由题图可知，两种限制酶切割载体 时，产生600 bp和 200 bp 两种长度的 DNA片段，说明 两种限制酶的酶切位点最短相距 200 bp,C正确；限制 酶作用于磷酸二酯键，不作用于氢键和肽键，D错误。 6.A 琼脂糖凝胶的浓度会影响 DNA分子在凝胶中的迁 移率和分辨率，琼脂糖凝胶的浓度通常是根据所需分离 的 DNA片段大小来选择的。对于较大的 DNA片段， 比如基因组 DNA或质粒 DNA,通常选择较低浓度的琼 脂糖凝胶，因为它们需要更大的孔径来有效迁移。而对 15 于较小的 DNA片段，比如 PCR 产物或酶切片段，则需 要选择较高浓度的琼脂糖凝胶，以提供更好的分辨率和 分离效果，A正确；凝胶载样缓冲液指示剂通常是一种 颜色较深的染料，可以作为电泳进度的指示分子，当溴 酚蓝到凝胶 2/3处时(可看蓝色条带),则停止电泳，B 错误；在琼脂糖凝胶电泳中，当电场作用时，DNA片段 实际上是向正极迁移的，而不是向负极迁移。同时， DNA片段的迁移速率与其大小成反比，即 DNA片段越 长，迁移速率越慢，C错误；琼脂糖凝胶中的 DNA分子 需染色后，才可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出 来，D错误。 素养发展 探究应用 (1)提示：遗传物质少，容易培养，繁殖快。 (2)提示：否。胰岛素是分泌蛋白，其合成和加工需要内 质网、高尔基体，而大肠杆菌是原核生物，不存在这两种 细胞器，因此仅能在细胞内将胰岛素基因表达出无特异 性空间结构的胰岛素原蛋白，后期还需对肽链进行分 离、纯化、体外折叠，使之具备复杂的特异性的空间结构 方可获得具有生物活性的胰岛素。 【随堂巩固促应用】 1.(1)×(2)× (3)√ (4)√ (5)× 2.D 小麦是单子叶植物，农杆菌对它没有感染能力，农 杆菌在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物。 3.C 目的基因检测和鉴定主要关注目的基因是否表达。 4.A 分析题图可知，夫妻双方的带谱相同，因此不可能 是伴X遗传，B、D错误；又因为I代夫妇的基因定位鉴 定获得的带谱是两条，均为杂合子，则基因型为 Dd,因 此后代的基因型可能为 DD、Dd、dd三种。分析子代的 基因定位鉴定获得的带谱可知，1具有一条带谱，且其 中1号性状与家庭的其他成员不同，说明为隐性纯合子 dd,2号只有一条带谱，且与1号性状不同，为 DD,C错 误；3号含有两条带谱，为 Dd,4号与2号相同，为DD,A 正确。 5.解析 PCR技术需要用到耐高温的 DNA 聚合酶(Taq 酶)。图中③过程为构建基因表达载体，将目的基因导 入棉花细胞所采用的方法是农杆菌转化法，农杆菌对大 多数单子叶植物没有感染能力。欲确定抗虫基因在体 内是否表达，在个体水平上应做抗虫接种实验。由于抗 虫基因只整合到一条染色体 DNA上，则该抗虫棉产生 的配子只有一半含有抗虫基因，雌雄配子随机结合，后 代抗虫植株占3/4。 答案(1)PCR DNA聚合 (2)基因表达载体(重组 DNA) (3)农杆菌转化 不适宜 (4)抗虫接种 3/4 第 3节 基因工程的应用 【自主学习探新知】一、 1.抗虫功能 抗病基因 2.(1)外源生长激素(2)肠乳糖酶 二、 特异表达的基因的启动子 免疫排斥反应 三、 2.(3)纯度更高 概念检测 (1)×(2)√ (3)√ (4)√ (5)× 【互动探究解疑难】 知识点一 思考讨论 (1)提示：抗虫基因的筛选与获取→构建基因表达载体 →将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。 (2)提示：方案Ⅱ属于杂交育种，其中①②分别是杂交和 自交；是。 (3)提示：方案I属于基因工程育种，克服了不同物种之 间的生殖隔离障碍，可以定向改造生物的性状，而方案 Ⅱ只能在同一个物种内把优良性状进行组合。 能力强化 1.A 转基因抗虫棉的目的基因主要是 Bt抗虫蛋白基 因，该目的基因是从苏云金杆菌中提取的，属于细菌而 非真菌，A项错误；基因工程在医药卫生领域方面的应 用包括生产干扰素、凝血因子等药物，B项正确；培育抗 除草剂的玉米需要使用限制酶(切割目的基因和载体)、 DNA连接酶(连接切割后的目的基因和载体)等工具 酶，C项正确；由于盐碱和干旱对农作物的危害与细胞 内渗透压调节有关，可以利用一些调节细胞渗透压的基 因，来提高作物的抗盐碱和抗干旱能力，D项正确。 2.解析 细菌的基因能在棉花细胞内表达的原因是不同 的生物共用一套遗传密码；将目的基因导入植物细胞最 常用的方法是农杆菌转化法；利用基因工程技术培育抗 虫棉，相比诱变育种和传统的杂交育种方法，具有目的 性强、育种周期短和克服远缘杂交不亲和性(或能有效 地打破物种的生殖隔离界限)等突出的优点，但是目前 基因工程仍不能取代传统的杂交育种和诱变育种。与 基因工程技术相比，杂交育种和诱变育种主要具有操作 简便易行的优点。 答案(1)它们共用一套遗传密码 (2)农杆菌转化法 (3)目的性强 育种周期短 克服远缘杂交不亲和性 (或能有效地打破物种的生殖隔离界限) 操作简便 易行 知识点二 思考讨论 (1)提示：否。大肠杆菌是原核生物，只有核糖体，没有 其他细胞器，酵母菌是真核细胞，细胞内含有内质网、高 尔基体等多种细胞器，能对蛋白质进行加工处理，因此 这两种干扰素的生物活性不同。 (2)提示：要将干扰素基因与乳腺中特异表达的基因的 启动子等调控元件重组在一起。 (3)提示：优点是产量高、质量好、成本低、易提取。缺陷 是该方法必须培育雌性动物，利用其乳腺分泌乳汁获取 药物，因此受动物性别限制。 (4)提示：科学家正尝试利用基因工程技术对猪的器官 进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导入某 种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去 抗原决定基因，然后结合克隆技术，培育出不会引起免 疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 能力强化 3.D 体细胞中出现新基因有可能是由基因突变导致的， A错误；“提高基因表达水平”是指增强人血清白蛋白基 因表达，人血清白蛋白基因数目没有增多，B错误；“转 基因动物”一般用到的受体细胞是受精卵，发育个体的 几乎所有细胞中都有相同的外源基因，C错误；转基因 牛的人血清白蛋白基因也是选择性表达的，在肌肉细胞 中不能表达，D正确。 4.解析 (1)途径甲获得转基因动物，过程I表示构建基 因表达载体，需要用到限制酶和 DNA 连接酶，应将干 扰素基因和乳腺蛋白基因的启动子重组，才能在表达乳 腺蛋白的同时表达干扰素基因。若受体细胞 A是体细 胞，要获得转基因牛还需利用动物体细胞核移植技术将 转基因的体细胞核移植到去核的卵母细胞中，再经过早 16