第3章 第一节 第3课时 基因工程的基本操作程序（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（苏教版2019）

第3课时　基因工程的基本操作程序 学习目标 1.阐明基因工程的原理和基本操作程序。 2.概述DNA的粗提取和鉴定的原理及过程。 课时跟踪检测 CONTENTS 目录 1 2 3 知识点(一)　目的基因的获取及DNA的粗提取和鉴定 知识点(二)　基因表达载体的构建、目的基因的导入及其表达产物的检测鉴定 课堂小结与随堂训练 4 NO.1 知识点(一)　目的基因的获取及DNA的粗提取和鉴定 (一)基因工程的基本操作程序 包括________________ 、 ___________________ 、 _____________ _____________,以及目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤。 (二)目的基因的获取 1.通过化学合成法直接人工合成目的基因:对于比较小的目的基因,在明确_________________后,可以通过DNA合成仪直接人工合成;全基因或较大基因常使用________的方法,该方法主要用到的酶有________酶和___________酶等。 教材知识梳理 目的基因的获取 入受体细胞 脱氧核苷酸序列 半合成 Klenow DNA连接 基因表达载体的构建 将目的基因导 2.通过基因文库获取目的基因:基因文库分为___________和__________。从基因组文库中筛选目的基因,一般采用______________的方法。 3.从细胞中直接提取DNA或RNA的基本过程:首先___________使核酸分子释放出来,然后从释放出来的细胞成分中______________,最后纯化获得核酸分子。 基因组文库 cDNA文库 核酸探针杂交 裂解细胞 分离核酸分子 (三)DNA的粗提取和鉴定的原理 1.______ 不溶于乙醇,但某些________溶于乙醇。 2.DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同,它能溶于__ mol/L的NaCl溶液。 3.在沸水浴加热条件下,DNA遇_________试剂会呈现蓝色。 DNA 蛋白质 2 二苯胺 (一)cDNA文库与基因组文库的区别 核心要点点拨 文库类型 cDNA文库 基因组文库 文库大小 小 大 基因中启动子 无 有 基因中内含子 无 有 基因多少 某种生物的部分基因 某种生物的全部基因 物种间的基因交流 可以 部分基因可以 (二)几种获取目的基因方法的比较 优点 操作比较简单 具有专一性 可在短时间内大量扩增目的基因 专一性强,可产生自然界中不存在的新基因 缺点 工作量大、盲目性大、专一性差 操作过程较麻烦,技术要求过高 需要严格控制温度,技术要求高 适用范 围较小 续表 (三)DNA的粗提取实验步骤及注意事项 1.实验步骤 2.实验注意事项点 (1)一般选取鸡血来提取DNA,因为鸡血中血细胞含量高,DNA含量丰富,材料易得,细胞易吸水涨破。也可以选用植物细胞如洋葱等,只是破碎植物细胞比较麻烦,提取洋葱DNA时,需先将洋葱切碎,然后加入一定量的洗涤剂和食盐,进行充分搅拌和研磨,过滤后收集研磨液。 (2)该实验中不能选用猪血等哺乳动物的血,因为哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和各种细胞器。 (3)过滤含DNA的黏稠物时不能用滤纸代替纱布,否则会因DNA被吸附到滤纸上,而导致DNA大量损失。 (4)用玻璃棒搅拌时,动作要缓慢且沿同一方向进行,目的是防止DNA被破坏,但细胞破裂时应快速搅拌。 (5)二苯胺试剂是利用二苯胺、冰醋酸、浓硫酸配制的,要现配现用,否则二苯胺会变成浅蓝色,影响鉴定效果。 (6)在鸡血中加入柠檬酸钠防止血液凝固。 (7)提取含有杂质较少的DNA时,应加入适量冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液,因为DNA不溶于乙醇,细胞中某些蛋白质可溶于乙醇,进一步提纯DNA,且冷却的乙醇可以防止DNA降解,易形成沉淀,增加DNA的柔韧性,减少断裂。 [例1]　[多选]如图为某种cDNA的制作流程示意图,相关叙述错误的是 (　　) A.催化①②过程的酶都能促进双链间氢键的形成 B.核酸酶H能催化杂交双链中所有的磷酸二酯键的断裂 C.cDNA文库的构建需要提前了解目的基因的有关信息 D.该双链DNA 在PCR 仪中扩增时需要核酸酶H √ √ √ [解析]　催化①②过程的酶都能促进单链上磷酸二酯键的形成,但不能促进氢键的形成,A错误;核酸酶H只能催化杂交双链中RNA上的磷酸二酯键的断裂,B错误;cDNA文库的构建需要首先获得目的基因的mRNA,C正确;该双链DNA在PCR仪中扩增时不需要核酸酶H,D错误。 [例2]　(2024·淮安月考)在“DNA的粗提取和鉴定”实验中,实验原理是DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同。DNA的溶解和析出与图中所示曲线的对应点符合的是 (　　) A.a点浓度最适合析出DNA B.b点浓度最适合析出DNA C.c点浓度最适合溶解DNA D.d点浓度最适合析出DNA √ [解析]　从题图可知,DNA在物质的量浓度为0.14 mol·L-1的NaCl溶液中(b点)的溶解度最小,因此最适合析出DNA,但是随着NaCl溶液浓度的增大或减小,DNA溶解度均逐渐增大。 (一)澄清概念 1.判断下列叙述的正误 (1)对于核苷酸序列已知且比较小的基因可通过化学合成法直接人工合成。 ( ) (2)Klenow酶是一种能将双链DNA的突出5'端补平的DNA聚合酶。( ) (3)一般采用核酸探针杂交的方法从基因组文库中筛选目的基因。( ) 层级训练评价 √ √ √ (4)cDNA文库含有该生物的所有基因。 ( ) (5)在DNA提取液中加入适量冷却的、体积分数为95%的乙醇溶液,可以使DNA析出。 ( ) (6)DNA溶液中加入二苯胺试剂就会变蓝色。 ( ) × √ × (二)落实知能 2.甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法,以下说法中错误的是(　　) A.甲方法可建立该细菌的基因组文库 B.乙方法可建立该细菌的cDNA文库 C.甲方法中的b过程要以脱氧核苷酸为原料 D.乙方法需要逆转录酶参与 √ 解析:甲方法获取的是该细菌的全部DNA分子,因此用限制酶切割后可用于构建基因组文库,A正确;乙方法表示通过逆转录获得DNA分子,只包含该生物的部分基因,因此可建立该细菌的cDNA文库,B正确;甲方法中,只要利用限制性内切核酸酶将其原有的DNA酶解成合适长度的随机片段,不需要脱氧核苷酸为原料,C错误;乙方法中d为逆转录过程,需要逆转录酶参与,D正确。 3.基因工程操作中,需要筛选和获取目的基因。下列关于目的基因的说法,不正确的是 (　　) A.目的基因可以通过人工合成获取 B.目的基因都有自我复制能力 C.可在基因文库中寻找目的基因 D.目的基因是指用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因 √ 解析:若基因比较小,核苷酸序列又已知,可以通过化学合成法直接人工合成目的基因,A正确;目的基因没有自我复制能力,目的基因与载体结合后才可以复制,B错误;可以根据相应的表达产物,从基因文库中寻找目的基因,C正确;基因工程是按照人们的目的定向改造生物的性状,目的基因是指用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因,D正确。 4.“SDS法”是提取DNA的常用方法,其提取液成分中的SDS能使蛋白质变性,EDTA是DNA酶抑制剂,Tris作为缓冲剂。下列说法错误的是 (　　) A.SDS能破坏蛋白质空间结构,从而促进DNA和蛋白质分离 B.EDTA能减少DNA水解,提高DNA的完整性 C.Tris作为缓冲剂能维持pH的稳定,保证DNA结构正常 D.提取到的DNA可在常温下用二苯胺试剂进行鉴定 √ 解析:由题干可知,SDS能使蛋白质变性,破坏蛋白质空间结构,从而促进DNA和蛋白质分离,A正确;EDTA是DNA酶抑制剂,能减少DNA水解,提高DNA的完整性和总量,B正确;Tris作为缓冲剂能维持pH的稳定,可以防止DNA结构被破坏,保证DNA结构正常,C正确;鉴定DNA的方法是沸水浴条件下用二苯胺试剂鉴定,D错误。 (三)迁移应用 5.In-Fusion技术是一项新型的无缝克隆技术。该技术关键是要在目的基因两端构建与线性化质粒末端相同的DNA序列(即同源序列,通常为15~20 bp),然后用In-Fusion酶处理即可实现无缝连接。它的操作步骤大致为①利用PCR技术将质粒线性化;②PCR扩增出两端含线性化质粒同源序列的目的基因;③目的基因与线性化质粒同源区域在In-Fusion酶作用下形成重组质粒;④将重组质粒导入受体细胞。回答下列问题。 (1)过程①需要用到的酶是　　　 　。过程③中,同源序列1、2中的碱基序列不同,这样设计的好处是___________ _____________________________________________。 解析:过程①是利用两种引物进行的质粒线性化过程,该过程属于PCR技术的应用,故需要Taq酶;过程③是基因表达载体的构建过程,该过程中,同源序列1、2中的碱基序列不同,这样设计的好处是防止目的基因反向连接,防止线性化质粒或目的基因的自身环化,以保证目的基因能够正确连接并表达。 热稳定的DNA聚合酶(或Taq酶) 防止目的基 因反向连接,防止线性化质粒或目的基因自身环化 (2)为保证扩增出两端含线性化质粒同源序列的目的基因,引物A或引物B要依据　　　　　　　　序列进行设计。过程②经过____轮循环即可初步得到符合要求的目的基因片段。  解析:目的基因经引物A和引物B扩增后需要与线性化质粒连接,故为保证扩增出所需的目的基因,引物A或引物B要依据目的基因和质粒序列进行设计;根据DNA的半保留复制的特点可知,PCR前两轮循环产生的4个DNA分子的两条链均不等长,第三轮循环产生的DNA分子存在等长的两条核苷酸链,即仅含引物之间的序列,因此,至少经过3轮循环可得到符合要求的目的基因片段。 目的基因与质粒 　3　 (3)若目的基因是氨苄青霉素抗性基因,以大肠杆菌作为受体细胞。为检测已转化大肠杆菌的抗性效果,在含有氨苄青霉素和不含氨苄青霉素的培养基上分别接种等量的已转化大肠杆菌并培养相同时间,然后采用______________法进行计数,若结果较真实值偏小,原因是_____　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 解析:能对微生物进行计数的方法有显微镜计数法和稀释涂布平板法(用于活菌计数);在用稀释涂布平板法计数时,当两个或多个细胞连在一起时,在平板上观察到的是一个菌落,导致结果较真实值偏小。 稀释涂布平板　 两个 或多个细胞连在一起,在平板上观察到的是一个菌落　 (4)与传统构建重组质粒的方法相比,In-Fusion技术的优势有________ ___________________________________________________________________________________________。 解析:对比传统构建重组质粒,In-Fusion技术的优势有不受限制酶酶切位点的限制,可以把目的基因插入任何位点;避免限制酶切割对质粒功能区的破坏等。 酶酶切位点的限制,可以把目的基因插入任何位点;避免限制酶切割对质粒功能区的破坏(答案合理即可) 不受限制 NO.2 知识点(二)　基因表达载体的构建、目的基因的导入及其表达产物的检测鉴定 教材知识梳理 (一)基因表达载体的构建 1.基因表达载体构建的目的 (1)使目的基因进入受体细胞并__________。 (2)使目的基因能稳定存在且______给后代。 有效表达 遗传 2.基因表达载体的组成 (二)目的基因导入不同细胞的方法 项目 植物细胞 哺乳动物细胞 微生物细胞 常用方法 _____________ ____________ 感受态细胞法(Ca2+处理法) 受体细胞 体细胞 _______ 原核细胞 农杆菌转化法 显微注射法 受精卵 转化过程 目的基因插到农杆菌Ti质粒的_______特定区段上→导入植物细胞→整合到受体细胞______________上→目的基因稳定遗传和表达 目的基因表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物 Ca2+处理细胞→感受态细胞→__________________与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子→培养基培养转化后的细胞并筛选→获得带有________的微生物 T-DNA 染色体的DNA 重组的基因表达载体 目的基因 续表 (三)目的基因及其表达产物的检测鉴定 检测水平 检测对象 检测内容 检测方法 结果显示 分子水平的检测 DNA 检测转基因生物的染色体上是否插入了目的基因 _________________(基因探针+待测的_____) 是否显示 出杂交带 DNA分子杂交法 DNA 分子水平的检测 mRNA 检测目的基因是否转录 分子杂交法(基因探针+待测转基因生物的_______) 是否显示 出杂交带 蛋白质 检测目的基因是否翻译成蛋白质 ____________杂交法 个体水平的检测　　 性状 包括抗虫、抗病的接种试验,抗冻的耐寒试验,以确定是否有抗性及抗性程度 mRNA 抗原—抗体 续表 核心要点点拨 (一)图示法理解基因表达载体的构建过程 1.用同一种限制酶或产生相同末端的限制酶切割含目的基因的DNA和质粒,使其产生相同末端。 2.将切下的目的基因片段与切开的质粒混合,再加入适量DNA连接酶,使目的基因插入质粒的切口处,形成一个重组DNA分子(重组质粒)。构建过程如下图所示: (二)关于农杆菌转化法的几个易错点 两次拼接 第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T-DNA上;第二次拼接(非人工操作)指被插入目的基因的T-DNA拼接到受体细胞染色体的DNA上 两次导入 第一次导入是将含目的基因的重组Ti质粒导入农杆菌;第二次导入(非人工操作)是将含目的基因的T-DNA导入受体细胞 (三)图示法理解目的基因的检测与鉴定方法 [例1]　(2023·全国新课标卷)某同学拟用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA连接酶为工具,将目的基因(两端含相应限制酶的识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接,以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。 下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是 (　　) A.质粒和目的基因都用酶3切割,用E.coli DNA连接酶连接 B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割,用T4 DNA连接酶连接 C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割,用T4 DNA连接酶连接 D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割,用E.coli DNA连接酶连接 √ [解析]　只用一种限制酶切割质粒和目的基因,会使质粒和目的基因发生自身环化或者使目的基因在质粒中反向连接,且E.coli DNA连接酶无法连接酶3切出的平末端,A不符合题意;用酶1切割目的基因,产生的是黏性末端,用酶3切割质粒,产生的是平末端,两者切割后无法相互连接,B不符合题意;质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后,可使用T4 DNA连接酶连接,使目的基因定向插到质粒中,C符合题意;酶2和酶4切割后产生的黏性末端相同,易导致目的基因和质粒自身环化或者使目的基因在质粒中反向连接,并且用酶4切割会破坏标记基因,D不符合题意。 [方法规律] 构建基因表达载体时限制酶的选择技巧 (1)根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类 ①应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶,如图甲可选择PstⅠ。 ②不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶,如图甲不能选择SmaⅠ。 ③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒,如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点,如图乙)。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类 [例2]　(2024·无锡高二期末)下图为科学家通过基因工程培育抗虫棉时,从苏云金杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中,与棉花的DNA分子“结合起来”而发挥作用的过程示意图。以下相关说法不正确的是 (　　) A.图中Ⅰ是质粒,步骤①需要用到限制酶和DNA连接酶 B.图中Ⅱ是含目的基因的重组质粒,步骤②是将重组质粒导入棉花细胞 C.图中Ⅲ是农杆菌,通过步骤③将目的基因导入植物细胞 D.剔除培育成功的抗虫棉体内的四环素抗性基因不会影响抗虫基因的表达 [解析]　图中Ⅰ为质粒,步骤①为基因表达载体的构建,需要用到限制酶和DNA连接酶,A正确;图中步骤②是将重组质粒导入农杆菌,再通过步骤③将目的基因导入植物细胞,B错误,C正确;基因的表达具有一定的独立性,剔除抗虫棉体内的四环素抗性基因不影响抗虫基因的表达,D正确。 √ [归纳拓展] 受体细胞选择的几个注意点 要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌);一般不用支原体,原因是它营寄生生活;一定不能用哺乳动物成熟的红细胞,原因是它无细胞核和各种细胞器,不能合成蛋白质。 层级训练评价 (一)澄清概念 1.判断下列叙述的正误 (1)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。 ( ) (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作为受体细胞。 ( ) × × (3)细菌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。 ( ) (4)标记基因不一定是抗生素抗性基因。 ( ) (5)基因探针是用放射性同位素或荧光标记的已知DNA片段。( ) (6)检测目的基因是否成功表达可用抗原—抗体杂交法。 ( ) √ √ √ √ (二)落实知能 2.下列是某学习小组关于基因工程的基本操作程序的说法,正确的是(　　) A.利用PCR技术获得目的基因需要提供的酶有解旋酶、DNA聚合酶等 B.基因表达载体构建必须在细胞内进行,必须包括启动子、终止子、标记基因 C.常用显微注射法将目的基因导入哺乳动物细胞 D.将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上就可以直接导入植物细胞 √ 解析:利用PCR技术获得目的基因不需要解旋酶,A错误;基因表达载体构建在体外进行,必须包括启动子、终止子、标记基因、目的基因、复制原点等,B错误;当受体细胞是哺乳动物细胞时,常用显微注射法将目的基因导入受体细胞,C正确;将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上后,将含有目的基因的Ti质粒导入到农杆菌中,再由农杆菌导入植物细胞,不是直接导入,D错误。 3.基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。下列有关基因表达载体的说法错误的是 (　　) A.启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位 B.终止子是翻译的终止信号 C.标记基因可用于重组DNA分子的筛选 D.目的基因通常是编码蛋白质的基因 √ 解析:启动子是位于目的基因上游的一段DNA序列,它是RNA聚合酶识别和结合的位点,能控制转录的开始,A正确;终止子是终止转录的脱氧核苷酸序列,B错误;标记基因便于重组DNA分子的鉴定和筛选,C正确;目的基因主要指编码蛋白质的结构基因,也可以是一些具有调控作用的因子,D正确。 4.下图是利用生物工程技术培育转荧光蛋白基因克隆猪的过程。下列叙述正确的是 (　　) A.①②过程都属于基因工程的范畴 B.③过程常用显微注射法,注射前需先用Ca2+处理重组细胞 C.④过程需要用到动物细胞融合技术 D.⑤过程的受体雌猪的遗传物质不会影响克隆猪的性状表达 √ 解析:结合题干分析可知,①过程属于细胞工程的范畴,②过程属于基因工程的范畴,A错误;③表示将目的基因(重组质粒)导入受体细胞(哺乳动物细胞),常用显微注射法,但是注射前不需要用Ca2+处理重组细胞,B错误;④过程表示早期胚胎培养,不需要利用动物细胞融合技术,C错误;⑤过程的受体雌猪的遗传物质不会影响克隆猪的性状表达,D正确。 (三)迁移应用 5.(2023·全国甲卷)接种疫苗是预防传染病的一项重要措施,乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播,降低乙型肝炎发病率。乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原(一种病毒蛋白)。回答下列问题。 (1)接种上述重组乙肝疫苗不会在人体中产生乙肝病毒,原因是____ ___________________________________________________________ ________________________________________。  重组 乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原,由于不含乙肝病毒的遗传物质,接种该疫苗不会在人体中产生乙肝病毒 解析:重组乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原,由于不含乙肝病毒的遗传物质,故接种该疫苗不会在人体中产生乙肝病毒。 (2)制备重组乙肝疫苗时,需要利用重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因(目的基因)导入酵母细胞中表达。重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因,抗生素抗性基因的作用是________________________ ___________________________________________________________________________。能识别载体中的启动子并驱动目的基因转录的酶是　　　　 。  鉴别受体细胞(酵母菌)中是否含有目的基因(乙肝病毒表面抗原基因),从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来　 RNA聚合酶 解析:抗生素抗性基因为标记基因,其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来。启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段,位于基因的上游,它是RNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因转录出mRNA,最终获得所需要的蛋白质。 (3)目的基因导入酵母细胞后,若要检测目的基因是否插入染色体中,需要从酵母细胞中提取　　　　　　进行DNA分子杂交,DNA分子杂交时应使用的探针是______________________________________________ _____________。  解析:目的基因导入酵母细胞后,若要检测目的基因是否插入染色体中,可采用DNA分子杂交技术,即将酵母细胞中的基因组DNA提取出来,在含有乙肝病毒表面抗原基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记,以此作为探针,使探针与基因组DNA杂交,如果显示出杂交带,就表明目的基因已插入染色体DNA中。 用放射性同位素等标记的含有乙肝病毒表面抗原基　 基因组DNA 因的DNA片段 (4)若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白,请简要写出实验思路。________________________________________ _________________________________________。 解析:若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白,应从转基因酵母菌中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原—抗体杂交,若有杂交带出现,表明目的基因在酵母细胞中表达出目的蛋白。 从转基因酵母菌中提取蛋白质,用相应的抗体 进行抗原—抗体杂交,观察是否有杂交带出现 课堂小结与随堂训练 NO.3 一、知识体系构建 二、关键语句必背 1.在沸水浴加热条件下,DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。 2.目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程,称为转化。转化的关键是目的基因整合到受体细胞染色体的DNA上。 3.标记基因的作用——初步筛选、检测目的基因是否导入受体细胞,常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。 4.受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。 三、素养好题训练 1.随着科学技术的发展,人们可以从基因文库中获取目的基因,下表为两种基因文库的比较,表中①②③④依次是 (　　) 文库类型 cDNA文库 基因组文库 文库大小 小 大 基因中启动子 无 有 基因中内含子 ① ② 基因多少 部分基因 全部基因 物种间的基因交流 ③ ④ A.有;无;可以;部分基因可以 B.无;有;可以;部分基因可以 C.无;有;部分基因可以;可以 D.有;无;部分基因可以;可以 解析:cDNA文库中的基因无内含子,基因组文库中的基因有内含子;cDNA文库中的基因可以进行物种间的基因交流,基因组文库中部分基因可以进行物种间的基因交流,B符合题意。 √ 2.(2024·镇江月考)大肠杆菌经溶菌酶和洗涤剂处理后,拟核DNA就会缠绕在细胞壁碎片上,静置一段时间,质粒分布在上清液中,利用上述原理可初步获得质粒DNA。用限制酶Ⅰ和Ⅱ处理提取的产物,电泳结果如图所示。下列关于质粒的粗提取和鉴定的叙述正确的是 (　　) A.提取DNA时可加入乙醇,使溶于乙醇的蛋白质等物质析出 B.将提取的DNA溶于2 mol/L NaCl溶液后,可直接用二苯胺试剂进行鉴定 C.用限制酶Ⅰ和Ⅱ处理提取产物的电泳结果说明未提取到质粒 D.溶菌酶能溶解大肠杆菌细胞壁,洗涤剂能瓦解其细胞质膜,但对DNA没有影响 √ 解析:DNA在冷乙醇中溶解度很低,提取DNA时可加入乙醇,是为了让DNA析出,A错误;将提取的DNA溶于2 mol/L NaCl溶液后,可用二苯胺试剂在沸水浴加热条件下进行鉴定,B错误;限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ处理提取的产物,只得到一条带,说明提取物是环状DNA,即提取物为质粒,C错误;溶菌酶能溶解大肠杆菌细胞壁,洗涤剂能瓦解其细胞质膜,但对DNA没有影响,常用于使细胞破碎,D正确。 3.(2023·湖北高考)用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒,构建基因表达载体(重组质粒),并转化到受体菌中。下列叙述错误的是 (　　) A.若用Hind Ⅲ酶切,目的基因转录的产物可能不同 B.若用Pvu Ⅰ酶切,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因 C.若用Sph Ⅰ酶切,可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否 D.若用Sph Ⅰ酶切,携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基中能形成菌落 √ 解析:若用Hind Ⅲ酶切质粒和含有目的基因的DNA片段,用DNA连接酶将两者连接成重组质粒,目的基因和质粒有正向连接和反向连接两种连接形式,因此,目的基因转录的产物可能不同,A正确;若用PvuⅠ酶切,会破坏氨苄青霉素抗性基因,在含Tet(四环素)培养基中的菌落可能是含有目的基因的重组质粒,也可能是质粒自身连接的普通质粒,因此,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因,B正确; DNA凝胶电泳技术可分离大小不同的DNA分子,若用SphⅠ酶切,由于重组质粒和普通质粒的碱基对数不同,因此可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否,C正确;若用SphⅠ酶切,会破坏四环素抗性基因,氨苄青霉素抗性基因不受影响,因此携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)的培养基中能形成菌落,不能在含Tet(四环素)的培养基中形成菌落,D错误。 4.虫草中的超氧化物歧化酶(PSSOD)具有抗衰老作用。研究人员培育了能合成PSSOD的转基因酵母菌。据图回答下列问题: (1)基因工程基本操作程序的核心步骤是　　　　　　　　　　。将图中的重组DNA分子用HindⅢ和ApaLⅠ完全酶切后,可得到____种DNA片段。图示的表达载体存在氨苄青霉素抗性基因,不能导入用于食品生产的酵母菌中,据图分析,可用　　　　切除该抗性基因的部分片段使其失效,再用DNA连接酶使表达载体重新连接起来。  基因表达载体的构建　 3　 ApaLⅠ 解析:基因工程基本操作程序的核心步骤是基因表达载体的构建。分析题图可知,图中的重组DNA分子中存在Hind Ⅲ的一个酶切位点,存在ApaLⅠ的两个酶切位点,因此用两种酶同时切割环状质粒,会得到3种不同的DNA片段。图示的表达载体存在氨苄青霉素抗性基因,不能导入用于食品生产的酵母菌中,否则会导致人体对抗生素不敏感,因此可以利用ApaLⅠ切除该抗性基因的部分片段使其失效,再用DNA连接酶使表达载体重新连接起来。 (2)作为受体细胞的酵母菌缺失URA3基因,必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活,因此,图示表达载体上的URA3基因可作为　　　　　,供鉴定和选择;为了筛选出成功导入表达载体的酵母菌,所使用的培养基　　　　(填“需要”或“不需要”)添加尿嘧啶。 解析:(作为受体细胞的酵母菌缺失URA3基因,必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活,因此,图示表达载体上的URA3基因可作为标记基因,供鉴定和选择;由于导入表达载体的酵母菌中含有URA3基因,而普通酵母菌中不含有URA3基因,因此为了筛选出成功导入表达载体的酵母菌,所使用的培养基不需要添加尿嘧啶。 标记基因 不需要 (3)目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程,称为　　　;为了确定受体细胞中PSSOD基因是否转录,可用标记的　　　　　　作为探针进行分子杂交试验,分子杂交的原理是　　 　　　　。  解析:目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程,称为转化。为了确定受体细胞中PSSOD基因是否转录,可用标记的PSSOD基因作为探针进行分子杂交检测,分子杂交的原理是碱基互补配对。 转化　 PSSOD基因　 碱基互补配对 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A级——基础综合练 1.目的基因的筛选与获取是基因工程的基本操作程序的第一步。下列有关叙述错误的是(　　) A.目的基因不只是编码蛋白质的基因 B.可以通过构建基因文库来筛选目的基因 C.来自苏云金杆菌的抗虫基因可作为转基因抗虫棉的目的基因 D.序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:目的基因主要是指编码蛋白质的基因,也可能是一些具有调控作用的因子,A正确;基因文库是指含有某种生物体全部基因片段的重组DNA的克隆群体,可以通过构建基因文库来筛选目的基因,B正确;从苏云金杆菌体内分离出抗虫蛋白基因可作为培育转基因抗虫棉的目的基因,C正确;序列比对工具的应用为科学家人工合成目的基因提供条件,D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 2.(2023·广东高考)“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是:裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是 (　　) A.裂解:使细胞破裂释放出DNA等物质 B.分离:可去除混合物中的多糖、蛋白质等 C.沉淀:可反复多次以提高DNA的纯度 D.鉴定:加入二苯胺试剂后即呈现蓝色 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析:DNA主要存在于细胞核内,而裂解的目的是使细胞破裂,释放出DNA等物质,A正确;DNA、RNA、蛋白质和多糖等物质在物理和化学性质方面存在差异,可以利用这些差异,通过适当的分离方法去除混合物中的多糖、蛋白质等,B正确;DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,通过控制NaCl溶液的浓度使DNA溶解或析出,可反复多次以提高DNA的纯度,C正确;进行DNA鉴定时可以使用二苯胺试剂,但要进行沸水浴加热后才能观察到颜色变化,D错误。 3.下列关于基因工程的基本操作程序,正确的顺序是 (　　) ①基因表达载体的构建　②目的基因的检测与鉴定　③将目的基因导入受体细胞　④目的基因的获取 A.③④②① B.②①③④ C.④①③② D.②③①④ 解析:基因工程的基本操作程序为④目的基因的获取;①基因表达载体的构建;③将目的基因导入受体细胞;②目的基因的检测与鉴定。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 4.在基因工程的基本操作程序中,不会发生碱基互补配对现象的是 (　　) A.利用逆转录法获取目的基因 B.基因表达载体的构建 C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测与鉴定 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 解析:利用逆转录法获取目的基因需要遵循碱基互补配对原则,A不符合题意;构建基因表达载体时,目的基因与载体的结合需要遵循碱基互补配对原则,B不符合题意;将目的基因导入受体细胞时不需遵循碱基互补配对原则,C符合题意;目的基因检测的方法有DNA分子杂交技术、分子杂交技术和抗原—抗体杂交技术,其中DNA分子杂交技术和分子杂交技术中都会发生碱基互补配对现象,D不符合题意。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 5.(2024·启东高二期末)基因表达载体的构建是基因工程的核心。图甲为限制酶EcoRⅠ的识别序列,图乙表示目的基因及限制酶切点,A、B、C、D为四种引物。图丙表示目的基因上的DNA片段,图丁表示质粒。下列相关叙述错误的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 A.选引物A、D进行该目的基因的扩增 B.不能同时用PstⅠ和HindⅢ切割目的基因和质粒 C.限制酶的作用部位是图丙中的② D.从图丁中可以看出,质粒是一种环状的DNA分子 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析:DNA复制合成子链时只能从5'端到3'端延伸,因此构建基因表达载体前利用PCR技术扩增目的基因时,应选取图乙中B和C作为引物,A错误;不能同时用PstⅠ和HindⅢ切割质粒,会导致质粒上无标记基因,无法检测目的基因是否插入,B正确;限制酶的作用部位是图丙中的②磷酸二酯键,C正确;从图丁中可以看出,质粒是一种环状的DNA分子,D正确。 6.设法将细菌菌体破坏后,可利用质粒与拟核DNA在物理和化学性质方面的差异对基因工程中重组质粒进行提取和鉴定。在强碱性环境中,拟核DNA发生不可逆变性且条件恢复正常后会与细胞壁碎片缠绕在一起,而重组质粒变性后会恢复原状。下列说法正确的是 (　　) A.对上述处理后的混合液离心时,质粒留在沉淀物中 B.可用预冷的体积分数为95%的乙醇析出溶液中的蛋白质杂质 C.用二苯胺试剂鉴定提取物变蓝色不能说明质粒重组成功 D.将重组质粒双酶切后电泳,一定得到2种条带 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 解析:拟核DNA发生不可逆变性且条件恢复正常后会与细胞壁碎片缠绕在一起,而重组质粒变性后会恢复原状,对上述处理后的混合液离心时,质粒留在上清液,A错误;DNA不溶于乙醇,有些蛋白质溶于乙醇,B错误;用二苯胺试剂鉴定提取物变蓝色只能说明存在DNA,不能说明质粒重组成功,C正确;将重组质粒双酶切后电泳,不一定得到2种条带,有可能含有完整质粒、目的基因片段、载体片段等,D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 7.研究者从某微生物中提取出抗旱基因,将其与载体DNA重组,再借助农杆菌导入玉米中增加玉米的抗旱性,如图表示该转基因玉米的培育过程,其中字母a、b表示具体的结构,数字①~④表示具体的过程。下列叙述正确的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 A.从微生物细胞中获取的基因需要加工后才能作为目的基因导入玉米细胞中 B.基因表达载体构建的过程需要DNA聚合酶、DNA连接酶、限制酶 C.图中b是愈伤组织,③与④过程中所需植物激素的含量、比例相同 D.用抗原—抗体杂交的方法检测没有杂交带出现,说明目的基因导入不成功 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析:从微生物细胞中获取的基因由于存在非编码序列,对基因的表达会造成影响,所以一般需加工后才能导入玉米细胞中,A正确;基因表达载体构建的过程需要DNA连接酶、限制酶,不需要DNA聚合酶,B错误;③④分别表示脱分化、再分化过程,这两个过程中都需要生长素和细胞分裂素,但二者的含量、比例不相同,C错误;用抗原—抗体杂交的方法检测没有出现杂交带,只能说明目的基因表达不成功,不能说明目的基因导入不成功,D错误。 8.CRISPR-Cas9基因编辑是通过基因工程技术将目的基因导入受体细胞从而实现对靶向基因进行特定DNA修饰的过程。其核心功能是“向导”和“切割”,通过转录出的sgRNA识别受体细胞中的靶向基因序列行使“向导”功能,在sgRNA的引导下Cas9蛋白特异性切割靶向基因双链实现“切割”功能。但实际操作中常因识别序列较短、切割不精确等问题引起“脱靶效应”,导致正常基因或某个未知功能的基因被破坏,给机体正常功能的维持埋下隐患,甚至可能影响后代。dCas9蛋白是由Cas9基因突变后表达形成的失去切割功能的蛋白质,可与靶向基因的启动子区域结合使靶向基因失去功能,此作用可随dCas9蛋白的脱落被解除。下列说法错误的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 A.sgRNA识别受体细胞中的靶向基因序列时碱基互补配对方式为A—T、U—A、C—G、G—C B.dCas9蛋白不能使磷酸二酯键断裂 C.dCas9通过直接阻止靶基因的翻译发挥作用 D.用dCas9蛋白代替Cas9进行基因编辑可避免因“脱靶效应”对基因造成的破坏 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析:由题意可知,sgRNA识别受体细胞中的靶向基因序列,sgRNA为RNA分子,通过碱基互补配对识别靶向基因DNA分子,配对方式为A—T、U—A、C—G、G—C,A正确;由分析可知,dCas9蛋白无限制酶的功能,不能使磷酸二酯键断裂,B正确;由分析可知,dCas9蛋白可与靶基因的启动子结合,阻止其转录过程,C错误;Cas9蛋白特异性切割靶向基因而导致靶向基因失去功能,但常因识别序列较短、切割不精确等问题引起“脱靶效应”,dCas9蛋白则不需要切割靶向基因,通过与靶向基因的启动子结合导致其失去功能,可避免因“脱靶效应”对基因造成的破坏,D正确。 9.NK603是通过基因工程将抗草甘膦基因转入玉米体内获得的一种转基因玉米。这种玉米对草甘膦除草剂“Roundup”具有抗药性,因此种植这种转基因玉米时可以放心使用Roundup,既不会对作物造成影响,又能节省费用。根据所学知识回答下列问题: (1)DNA重组技术的基本操作需要用到的工具酶有_____________ ________。  解析:DNA重组技术的基本操作需要用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 限制酶和DNA 连接酶 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (2)基因工程的操作程序主要包括四个步骤,其核心步骤是_______ _____________。  解析:基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。 基因表 达载体的构建 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (3)对玉米进行转基因时,可将目的基因插入到农杆菌Ti质粒的 ________上,转化过程中添加　　　化合物,以吸引农杆菌移向受体细胞,并将目的基因整合到受体细胞染色体的DNA上。  解析:用限制性内切核酸酶和DNA连接酶将获取的抗草甘膦基因插入Ti质粒的T-DNA上,并转化农杆菌,转化过程中添加酚类化合物,以吸引农杆菌移向受体细胞,质粒中的T-DNA可将目的基因转移到受体细胞的染色体DNA上。 T-DNA　 酚类 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (4)选用玉米体细胞作为受体细胞而不选用玉米的受精卵作为受体细胞的原因是______________________,将玉米体细胞培育成植株需要经历　　　　和　　　 过程。  解析:玉米(植物)体细胞具有全能性,有发育成完整个体的能力,比玉米受精卵更易获取,故选用玉米体细胞作为受体细胞。将玉米体细胞培育成植株需要经历脱分化和再分化过程。 体细胞比受精卵易获取　 脱分化 再分化 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (5)在个体水平上鉴定转基因玉米NK603培育是否成功的措施是 ____________________________________________________________________________。 解析:从个体水平上鉴定转基因玉米NK603培育是否成功可通过抗除草剂的实验来检测,即向转基因玉米NK603喷施草甘膦除草剂“Roundup”,观察转基因玉米NK603抗除草剂效果。 向转基因玉米喷施草甘膦除草剂“Roundup”,观察转基因玉米NK603抗除草剂效果 B级——应用创新练 10.[多选]某病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原,在感染该病毒后康复的人的血清中有抗S蛋白的抗体,如图是生产这种基因工程疫苗的部分流程,下列叙述错误的是(　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 A.步骤①构建基因表达载体时需要在S基因前加启动子 B.大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌,也可以得到大量的S蛋白 C.步骤②、步骤④常用的方法分别是感受态细胞法和农杆菌转化法 D.原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列完全相同 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析:步骤①构建基因表达载体时需要在S基因前加启动子,A正确;S基因不能直接导入大肠杆菌,需要与载体结合构建基因表达载体后才能导入大肠杆菌,B错误;步骤②将目的基因导入微生物细胞常用感受态细胞法,步骤④将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法,C错误;真核细胞生产的蛋白质可以通过内质网或高尔基体进行加工,而原核细胞不含内质网、高尔基体,因此原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列可能不相同,D错误。 11.[多选]利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如下图所示,下列有关叙述正确的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 A.过程①需使用逆转录酶 B.过程②利用PCR技术扩增CarE基因需使用解旋酶和热稳定的DNA聚合酶 C.过程③可用NaCl溶液处理大肠杆菌,使之成为感受态细胞 D.过程④可利用DNA分子杂交技术鉴定目的基因是否已导入受体细胞 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析:过程①表示逆转录,需要逆转录酶的催化,A正确;过程②表示目的基因的获取,在利用PCR技术对获取的目的基因进行扩增的过程中,不需要使用解旋酶,解旋是通过高温解链实现的,B错误;过程③表示将目的基因导入受体细胞,若受体细胞为大肠杆菌细胞,则需要用一定浓度的CaCl2溶液处理,使之成为感受态细胞,C错误;过程④可利用DNA分子杂交技术,鉴定目的基因是否已导入受体细胞,D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 12.(2024·泰州期末)人类在预防与诊疗传染性疾病的过程中,经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒,该病毒表面的A蛋白为主要抗原,其抗体制备的流程如图,请回答: 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (1)目前,基因工程中使用的限制酶主要是从　　　　　(填“原核生物”“真核生物”或“病毒”)中分离纯化获得的。含有限制酶的细胞通常还具有相应的甲基化酶,它可以对DNA的碱基序列进行修饰。含有某种限制酶的细菌可利用限制酶切割外源DNA,但不破坏自身DNA,其原因可能是①_________________________________________。  ②_________________________________________________________ _____________。  原核生物 细菌自身DNA不含有某种限制酶的识别序列　 细菌自身DNA中,某种限制酶的识别序列被甲基化,导致该限制酶 不能与之结合　 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析:限制酶主要是从原核生物中分离纯化得来的。含有某种限制酶的细菌可利用限制酶切割外源DNA,但不破坏自身DNA,其原因可能是该细菌自身DNA不含有该限制酶识别的序列,或者是甲基化酶将该限制酶的识别序列甲基化,导致限制酶不能与之结合。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (2)过程①代表的是_______。  解析:由图可知,过程①表示由RNA获得DNA的过程,为逆转录。 (3)对该传染病疑似患者诊断时,可用图中的_____________________ 进行特异性检测。  解析:分析题意可知,某传染性疾病的病原体为RNA病毒,该病毒表面的A蛋白为主要抗原,故可以用抗A蛋白的单克隆抗体进行特异性检测。 逆转录 抗A蛋白的单克隆抗体 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (4)在A基因表达载体中,必须含有　　　　　,便于重组DNA分子的筛选;目的基因的上游必须含有启动子,它是　　　 的识别和结合位点,以使目的基因得以表达。  解析:一个完整的基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等。在A基因表达载体中,必须含有标记基因,便于重组DNA分子的筛选;启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点。 标记基因　 RNA聚合酶 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (5)要检测是否成功制备出A蛋白,可以采用________________法检测。要具体检测A蛋白的功效还需要进行的操作是________________ __________________________________________________。 解析:可以采用抗原—抗体杂交法检测是否成功制备出A蛋白。还需要将A蛋白接种到实验动物体内,检测抗体的种类和数量,以检测A蛋白的功效。 抗原—抗体杂交　 将A蛋白接种到实 验动物体内,检测抗体的种类和数量,以检测A蛋白的功效 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 13.(2024·苏州高二期中)近年来,生物柴油作为新型能源已经成为世界上应用广泛、发展迅猛的可再生能源之一。研究人员利用基因工程的方法将油料作物紫苏DGAT1基因导入四尾栅藻(操作过程如图),获得转基因的产油微藻,并利用地热废水培养,不仅能生产生物柴油,还能治理地热废水。下表为限制酶及其识别序列。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 注:LacZ基因可使细菌利用加入培养基的物质X-gal,从而使菌落显现出蓝色。若无该基因或该基因被破坏,则菌落成白色。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (1)提取紫苏细胞的总RNA经过　 　　得到cDNA,经_______技术扩增得到DGAT1基因,与克隆质粒pMD19连接,将连接产物导入到经CaCl2处理后的大肠杆菌细胞,并接种到添加____________________的培养基上培养,一段时间后,挑选颜色为　　　的菌落用液体培养基培养,提取质粒pMD19-DGAT1。  逆转录 　PCR 　氨苄青霉素和X-gal　 白色 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析:由RNA得到cDNA需经过逆转录,经PCR技术扩增得到DGAT1基因,与克隆质粒pMD19连接,将连接产物导入到经CaCl2处理后的处于感受态的大肠杆菌细胞。分析题图可知,目的基因插入到LacZ基因中,使该基因被破坏,又由题中信息可知LacZ基因可使细菌利用加入培养基的物质X-gal,从而使菌落显现出蓝色。若无该基因或该基因被破坏,则菌落成白色。由于质粒中含有氨苄青霉素抗性基因,故应接种到添加氨苄青霉素和X-gal的培养基上培养,一段时间后,挑选颜色为白色的菌落用液体培养基培养,提取质粒pMD19-DGAT1。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (2)用限制酶酶切pMD19-DGAT1获得DGAT1基因,并与酶切后的载体pBI121连接得到　　　　 　　　,并导入到四尾栅藻。若DGAT1基因序列两端没有限制酶识别序列需要人工添加黏性末端,请根据表中信息在下面方框中写出DGAT1基因两端所添加脱氧核苷酸的碱基顺序,使得目的基因左右侧分别与质粒上的BamHⅠ、XbaⅠ酶切末端相连。  重组质粒(或重组DNA) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析:分析题图可知:用限制酶酶切pMD19-DGAT1获得DGAT1基因,并与酶切后的载体pBI121连接得到重组基因表达载体,并导入到四尾栅藻。DGAT1基因序列两端无限制酶酶切位点,若想DGAT1基因左右侧分别与质粒上的BamHⅠ、XbaⅠ酶切末端相连,需在DGAT1基因的两端加上能与限制酶BamHⅠ和XbaⅠ切割的黏性末端互补配对的碱基序列,所添加的碱基序列见答案。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (3)转基因四尾栅藻成功的标志是____________________________ __________________________。  解析:转基因四尾栅藻成功的标志是转基因四尾栅藻成功表达出了DGAT1基因控制的蛋白质。 转基因四尾栅藻成功表达出了 DGAT1基因控制的蛋白质 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (4)研究人员利用地热废水培养转基因四尾栅藻并检测其油脂含量,结果如下图。 结果显示:________________________________________________ ______。  解析:分析题图,结果显示:转DGAT1基因的四尾栅藻油脂含量显著高于非转基因组。 转DGAT1基因的四尾栅藻油脂含量显著高于非转基　 因组 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (5)为检测转基因四尾栅藻对地热废水的去污能力,研究人员设计实验并得到相应实验结果如下表。 各项指标 总氮/(mg/L) 总磷/(mg/L) 氟化物/(mg/L) 废水培养基 23.2 4.32 4.56 培养转基因四尾栅藻11天后 1.9 0.45 0.84 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 该实验不能说明转入的DGAT1基因显著提高了四尾栅藻的去污能力。进一步完善实验设计应该是　　 。[多选]  A.应添加对照组:相同废水培养基培养等量非转基因四尾栅藻(其余条件相同) B.应添加对照组:相同正常培养基培养等量非转基因四尾栅藻(其余条件相同) C.应添加对照组:相同正常培养基培养等量转基因四尾栅藻(其余条件相同) D.11天后检测对照组总氮、总磷和氟化物的含量 AD 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析:实验设计应遵循对照原则、单一变量原则等,要证明转入的DGAT1基因显著提高了四尾栅藻的去污能力,进一步完善实验,应添加对照组:相同废水培养基培养等量非转基因四尾栅藻,11天后,检测总氮、总磷和氟化物的含量。 限制酶 识别序列 限制酶 识别序列 BamH Ⅰ EcoRⅠ Hind Ⅲ XbaⅠ $$