第3章 第2节 第1课时 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物学选择性必修第三册（人教版2024）

生物学选择性必修3课堂学案 原因是 ,“插入” GGATCC- 时用的工具是 ,其种类有 CCTAGG- 提示完成Ps课时作业（十二） (3)人体蛋白质基因能“插入”羊的染色体内， 第2节 基因工程的基本操作程序 第1课时 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建 答案精解P1w [课标要求]1.掌握目的基因的筛选与获取方法（科学思维、生命观念）。2.学会基因表达载体 构建的方法和要求（科学探究）。 教材梳理·新知全解 知识点1目的基因的筛选与获取 ③PCR反应过程 a.变性：当温度上升到 L.培育转基因抗虫棉的四个主要步骤： ℃以上时，双链 DNA 的筛选与获取 的构建、将目的基 b.复性：当温度下降到 ℃左右时，两种 因导入 目的基因的 引物通过 与两条单链DNA结合。 2.目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于 c.延伸：当温度上升到 ℃左右时，溶液 改变 或获得 等的 中的4种脱氧核苷酸在 基因。目的基因主要指编码蛋白质的基因。 的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的 3.获取方法 DNA链 (1)筛选合适的目的基因：从相关的 ④反应场所及结果鉴定 PCR反应可以在 中自动完 的基因中进行筛选是较为有效的方 成，完成以后，常采用 来鉴 法之一，如 是培育转基因抗虫棉较为 定PCR的产物。 合适的目的基因。 (3)在获得转基因产品的过程中，还可以通过 (2)利用PCR获取和扩增目的基因 构建 来获取目的基因。 ①PCR(聚合酶链式反应)的概念 【辩正误】 是一项根据DNA 的原理，在体外 (1)目的基因主要是指编码蛋白质的基因，它们 提供参与DNA复制的 与反应条件，对 都是具有抗逆性的基因。 () 目的基因的核苷酸序列进行 的技术。 (2)Tag DNA聚合酶是用PCR仪对DNA分子 扩增过程中常用的一种耐高温的DNA聚合酶。 ②PCR反应条件：PCR反应需要在一定的缓 () 冲溶液中才能进行，需提供 ,分别与 (3)PCR扩增时，72℃左右，引物与作为模板的 两条模板链结合的2种 ,4种脱氧核 单链DNA特定部位相互配对、结合。 () 苷酸和 :同时通过控 (4)获取目的基因较为有效的方法之一是从相关的 制 使DNA复制在体外反复进行， 已知结构和功能清请晰的基因中进行筛选。() ·70 第3章基因工程 知识点2基因表达载体的构建 (2)用 限制酶或 的限制 L.基因表达载体的组成：一个基因表达载体的组 酶切割含有 的DNA片段。 成有目的基因、 终止子、标记基因等。 (3)利用 将目的基因片段拼接到载 2.基因表达载体的功能：让目的基因在 体的 中 处，这样就形成了一个重组DNA分子。 外源TDNA 稳定存在，并且遗传给下一代：同时，使目的基 )质粒 1411111414114 因能够表达和发挥作用。 限制蔚 3.启动子与终止子 wMAa wiWA DNA连接褥 两个切山， (1)启动子：是一段有特殊序列结构的DNA片 个口， 获取月的基肉 内个嘉性木端 段，位于基因的 ,紧挨转录的起始位点， 它是 识别和结合的部位，可驱动 基树表达载体 基因转录出mRNA。 【裤正误】 (2)终止子：位于基因的 ,也是一段有特 (1)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终 殊序列结构的DNA片段，能够 止子之间才能进行复制。 () (2)基因表达载体中含有起始密码子与终止密 4.基因表达载体的构建 码子。 () (1)首先会用一定的限制酶切割 ,使它 (3)基因表达载体的构建是基因工程的核心。() 出现一个切口。 关键能力·合作探究 教材边角 (1)请完善图中的信息① :② 1.(教材Po“图3一6”拓展)如图为某质粒构成 ③ 图，请写出A、B、C的名称。目的基因将嵌入 (2)高温变性的目的是使 哪一位置？ (3)PCR所需引物是依据 限制摩划制位点 的一段已知序列设计而成的，图中引物A与引 B 物B (填“相同”或“不同”)，其在PCR 过程中 (填“能”或“不能”)重复利用。 质粒 复制晾点 (4)DNA复制时为什么需要引物？ (5)如图所示利用PCR技术扩增目的基因，从 探究点1利用PCR获取和扩增目的基因 第儿轮循环才会产生完整的目的基因（可用相 情境探究 关图解解释)？ 如图是PCR扩增技术相关过程图，请思考回 答下列问题： TITITTIIIIIIT. (6)要保证目的基因能与载体相连接，还要对 引物进行什么操作？ 穷一轮所环 粉 一， 10mm 引物1 (7)如果循环n次，则需消耗多少对引物？ wmmmmm ummmmmmmmmmmmmm ·71· 生物学选择性必修3课堂学案 要点归纳 【例1】下列有关体内DNA复制与PCR技术比较 L.PCR反应的过程 的叙述，错误的是 () 过程 说明 图解 A.二者子链的延伸方向相同，均为5端→3'端 当温度上升到 B.二者均需要解旋酶破坏氢键来实现解旋 90℃以上时， 变性 m严 C.体内DNA复制需要能量，PCR反应也需 双链DNA解 93 聚为单链 要能量 当温度下降到 D.二者遵循的碱基互补配对原则相同 50℃左右时， 【例2】如果已知一小段DNA的序列，可采用 两种引物通过 复性 smmgms $mgmms PCR的方法，便捷地分析出已知序列两侧 碱基互补配对 引物1 引物1 与两条单链 的序列，具体流程如下图（以EcoR I酶切 DNA结合 为例)： 72℃左右时 染色体NA Tag DNA聚合 GIAATTC LCTTAAGI 酶有最大活性， 延伸 m亚多 o 派合的D八A片段 可使DNA新 1特1 川柄1 链由5'端向3 未对7列 儡已疗列盟■ 未a疗州片段F 端延伸 I连接WA在按W 已知疗利、 2.体内DNA复制与PCR技术的比较 心R引物 环状DNA 项目 DNA复制 PCR技术 EnR I 解旋方式 DNA在高温作用下 解旋酶催化 ■州↓TgTA袋合萨 变性解旋 :R产物 测炸分析 3片段的 细胞内（主要在细胞外（主要在PCR 完帝厅列 场所 细胞核内) 扩增仪内) 请据图回答问题： 解旋酶、DNA 耐高温的DNA聚合 醇 聚合酶等 酵(gDNA聚合酶) (1)步骤I用的EcoR I是一种 需控制温度，在较高 酶，它通过识别特定的 温度条件 细胞内温和条件 温度下进行 切割特定位点。 形成完整的短时间内可形成大 (2)步骤Ⅱ用的DNA连接酶催化相邻核苷酸 结果 DNA分子 量的DNA片段 之间的3-羟基与5'-磷酸间形成 ①模板：均以脱氧核苷酸链作为模板进行物质 PCR循环中，升温到90℃以上是为了获得 合成： :Tag DNA聚合酶的作用是催化 ②原料：均为四种脱氧核苷酸，但PR中是以 联 dNTP形式加人的： ③酶：均需要DNA聚合酶进行催化： (3)若下表所列为已知的DNA序列和设计的 ④引物：均需要引物，使DNA聚合酶从引物的 些PCR引物，步骤Ⅲ应用的PCR引物是 3端开始连接脱氧核苷酸 (从引物①②③④中选择，填编号)。 ·72 第3章基因工程 DNA序列（虚线处省路了部分核苷酸序列） 等问题，为避免以上问题出现，应使用 两种限制酶。 已知序列 一花 (4)构建好的基因表达载体在日的基因前要加 ①5'一AACTATGCGCTCATGA-3 上 ,尤其是 25GCAATGCGTAGCCTCT-3 识别和结合的部位。 PCR引物 5-AGAGGCTACGCATTGC-3 要点归纳 5-TCATGAGCGCATAGTT-3 1.区分启动子和终止子与起始密码子和终止密 (4)对PCR产物测序，经分析得到了片段F 码子 的完整序列。下列DNA单链序列中（虚线处 启动子和终止子位于DNA上，是基因表达载 省略了部分核苷酸序列)，结果正确的是 体必需的部分，而起始密码子和终止密码子位 A.5-AACTATGCGAGCCCTT-3 于mRNA上，决定翻译的开始和结束。 B.5-AATTCCATG.CTGAATT-3 2.图解限制酶的选择原则 C.5-GCAATGCGT....TCGGGAA-3' Pst D.5-TTGATACGC.....CGAGTAC-3' I Sma I Pxi 1 标记因 探究点2基因表达载体的构建 51抗转型 ■情境探究 (1)不破坏目的基因：如图甲中可选择Ps1I, 构建基因表达载体是培育转基因产品的核心 而不选择SmaI。 工作，图甲、乙表示质粒及目的基因所在DNA (2)保留标记基因，启动子、终止子、复制原点： 片段，图中箭头表示相关限制酶的切割位点。 所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图 抗生茶 BaryH T 乙中不选择SmaI。 抗性恭网 HielⅢ (3)确保出现相同黏性末端：通常选择与切割 质粒 Ecok I 日的基因相同的限制酶切割质粒，如图中 P1I:为避免目的基因和质粒自身环化和随 意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因 Fca1月的基闪EcoR 1 外游TVA 和质粒，如图也可选择PstI和EcoR I两种 Smo I Hind 限制酶。 【拓展延伸】 (1)构建基因表达载体时需要使用的工具酶有 基因的结构 专兼科区 销好区 华销得区 (2)用图中质粒和DNA构建基因表达载体时， 共习 不能使用限制酶SaI切割，原因是 R\A聚合德 结台位点 肩动子 终上子 (3)构建基因表达载体时，可用限制酶EoRI 同时切割质粒和DNA,但会导致 物县闲 外显子 为华子 73· 生物学选择性必修3课堂学案 【例3】(2023·湖北)用氨苄青霉素抗性基因 【例4】(2023·全国乙节选)GFP是水母体内存 (Amp)、四环素抗性基因(Tet)作为标记基 在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以 因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的 GFP基因为材料，利用基因工程技术获得了 DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构 能发其他颜色荧光的蛋白，丰富了荧光蛋白 建基因表达载体（重组质粒），并转化到受体 的颜色种类。回答下列问题。 菌中。下列叙述错误的是 ( (1)构建目的基因表达载体。科研人员从构 Hind Ill 建的GFP突变基因文库中提取目的基因（均 P人 一Sh1 为突变基因)构建表达载体，其模式图如下所 Tet -Sul T 质粒 示（箭头为GFP突变基因的转录方向）。图 中①为 :②为 ,其作用是 A.若用HidⅢ酶切，目的基因转录的产物 :图中氨苄青霉素抗性 可能不同 基因是一种标记基因，其作用是 B.若用PwI酶切，在含Tet(四环素)培养 基中的菌落，不一定含有目的基因 父制原点 C,若用SphI酶切，可通过DNA凝胶电泳 氨卡青得素 抗性基因 技术鉴定重组质粒构建成功与否 D.若用SphI酶切，携带目的基因的受体菌 表达载怀 Gk突变共因 在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基 中能形成菌落 核心知识小结 网络构建] 答题必备] 1,基因工程的操作程序包括：目的基因的筛选与获取，基 因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基 山的禁因的 缔达合湖的月的基因 因的检测与鉴定。 箭选与伏取 利用CR技术扩增门的基因 DNA 2,筛选目的基因的方法包括：从相关的已知结构和功能 组成：肩动子、口的本因、 片段 基园表达载 终止子、标记基因等 的 清晰的基因中进行筛选：利用PCR扩增目的基因：通 基因1程 体的构建 增 构建：限制眸切到、DA 泳 过构建基因文库获取目的基因等。 连接醇连接 鉴定 作背序 3.PCR反应过程包括90℃以上处理使DNA变性，温度 将日的固导 人受休细形 下降至50℃左右的复性及温度再上升到72℃左右的 门的哀因的 延伸等循环过程， 检测与繁定 4.基因表达载体的构建是基因工程操作的核心步骤。基 因表达载体中目的基因上游有启动子，下游有终止子。 ·74· 第3章基因工程 随堂检测·即时巩固 L.(2023·新课标)某同学拟用限制酶（酶1、酶2、 A表达载体中的胰岛素基因可通过胰岛A细 酶3和酶4)、DNA连接酶为工具，将目的基因 胞的mRNA逆转录获得 (两端含相应限制酶的识别序列和切割位点) B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启 和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。 动于复制原点 限制酶的切割位点如图所示。 C.借助标记基因筛选出的受体细胞不一定含 5-GAATTC-3 5 -GGATCC-3 有目的基因 3'-C1IA1G-5 3 -CCTAGG-S 酶3的2 D,起始密码子和终止密码子均在胰岛素基因 梅1 酵2 的转录中起作用 杭牛案抗 移4 5'-GG-3 4.在核酸分子杂交技术中，常常使用已知序列的 基丙 5”-ACATCT-3y 3-(;;CCC-5 3'-TT1GA-5 单链核酸片段作为探针（探针是指以放射性同 形3 耐4 位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核 下列重组表达载体构建方案合理且效率最高 苷酸序列的核酸片段)。为了获得B链作探 的是 针，可应用PCR技术进行扩增，应选择的引物 A.质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli 种类是 () DNA连接酶连接 1缝 B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用 引物1 引移2 T4DNA连接酶连接 到物3 引物4 C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用 B连 T4DNA连接酶连接 A.引物1与引物2 B.引物3与引物4 D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用 C.引物2与引物3 D.引物1与引物4 E.coli DNA连接酶连接 5.(2024·新课标)某研究小组将纤维素酶基因 2.下图为基因表达载体模式图，下列有关叙述正 (N)插入某种细菌(B1)的基因组中，构建高效 确的是 降解纤维素的菌株(B2)。该小组在含有N基 因的质粒中插入B1基因组的M1与M2片段： 插人基因 再经限制酶切割获得含N基因的片段甲，片段 复制原点 甲两端分别为M1与M2;利用CRISPR/Cas9 基因组编辑技术将片段甲插人B1的基因组， A.甲表示启动子，位于基因的上游，它是DNA 得到菌株B2。酶切位点(I~V)、引物(P1 聚合酶识别和结合的位点 P4)的结合位置、片段甲替换区如图所示，→表 B.乙表示终止密码子，位于基因的下游，作用 示引物53方向。回答下列问题。 是使转录过程停止 肩动了 C.丙表示目的基因，其作用是获取人们需要的 性状 D.复制原点的存在有利于目的基因在宿主细 细阿1丛因超 终止了 片段甲摔换风 胞内扩增 3.下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确 标记些因 MI P4 M2 的是 (1)限制酶切割的化学键是 为保证 ·75 生物学选择性必修3课堂学案 N基因能在菌株B2中表达，在构建片段甲时， (3)用引物P1和P2进行PCR可验证片段甲插 应将M1与M2片段分别插入质粒的I和Ⅱ、 人了细菌B1基因组，所用的模板是 Ⅲ和V酶切位点之间，原因是 若用该模板与引物P3和P4进行PCR,实验结 果是 (2)CRISPR/Cas9技术可以切割细菌B1基因 (4)与秸秆焚烧相比，利用高效降解纤维素的 组中与向导RNA结合的DNA。向导RNA与 细菌处理秸秆的优点是 B1基因组DNA互补配对可以形成的碱基对 (答出2点即可)。 有G一C和 提示完成P课时作业（十三） 第2课时 将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定 答案精解Po [课标要求]1.理解目的基因导入受体细胞的具体过程（科学探究）。 2.掌握目的基因检测与 鉴定的方法（科学探究，社会责任）。 3.了解DNA片段的扩增及电泳鉴定的方法（科学探究）。 教材梳理·新全解 知识点1目的基因的导入、检测与鉴定 后再将重组的基因表达载体导入其中。 1.将目的基因导入受体细胞 2.目的基因的检测与鉴定（以转基因棉花为例） (1)将目的基因导入植物细胞 (1)首先是分子水平的检测：包括通过 ①我国科学家们独创的方法 法 等技术检测棉花的染色体DNA上是否插人了 a.可以用 将含目的基因的DNA溶 Bt基因或检测Bt基因是否 液直接注入 中： 从转基因棉花中提取 ,用相应的抗体 b.可以在植物受粉后的一定时间内，剪去柱 进行 ,检测B基因是否翻译 头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基 成Bt抗虫蛋白等。 因借助 进人胚囊。 (2)个体生物学水平的鉴定：如通过采摘抗虫 ②农杆菌转化法 棉的叶片饲喂棉铃虫来确定B基因是否赋予 a.可以将新鲜的从叶片上取下的圆形小片与 了棉花 特性以及抗性的程度。 共培养，然后筛选 细胞，并再生 【裤正误】 成植株： (1)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草 b.可以将 直接浸没在含有农杆菌的溶 剂基因时只能以受精卵为受体细胞。 () 液中一段时间，然后培养植株并获得 (2)Ti质粒上的T-DNA可与植物受体细胞的染 再进行筛选、鉴定等。 色体DNA整合在一起。 (2)将目的基因导入动物受精卵常用的方法为 (3)可以将目的基因直接导入受体细胞。() (4)检测目的基因是否成功表达可用抗原一抗体 (3)将目的基因导入原核生物 杂交技术 () 在基因工程操作中，常用原核生物作为受体细 (5)用PCR技术检测目的基因是否转录出mRNA, 胞，其中以大肠杆菌应用最为广泛。一般先用 利用了碱基互补配对原则。 () 处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能 (6)基因工程是否成功需进行个体生物学水平的 吸收周围环境中 的生理状态，然 鉴定。 () ·76溶液的浓度,使DNA溶解度下降而沉淀析出,以便除去溶解 第2节 基因工程的基本操作程序 在低盐溶液中的杂质 (2)在沸水浴条件下,DNA遇二笨股试剂会被染成蓝色 ②BA 第1课时 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建 (3)①体积分数为95%的冷酒精 粗提取的DNA 二笨胶 2mol/L.的NaCI 逐渐变蓝 不变蓝 教材梳理·新知全解 [例3]D 析DNA粗提取与鉴定实验的基本过程是:裂解。 知识点1 分离、沉淀、鉴定。裂解的目的是使细胞破裂,释放出DNA 基因表达载体 受体细胞 1.目的基因 检测与鉴定 等物质,A项正确;DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒 2.受体细胞性状 预期表达产物 3.(1)已知结构和功能清晰 B:基因 精,利用这一原理,可以初步分离DNA与蛋白质等,去除混 (2)①半保留复制 各 种组分 大量复制 ②DNA模板 引物 合物中的多糖、蛋白质等,B项正确;DNA在不同浓度的 1 耐高温的DNA 聚合晦 温度 NaCl溶液中溶解度不同,通过控制NaCl溶液的浓度去除 过③90 0 解聚为单链 50 ) 碱基互补配对 72 耐高温的DNA聚合 ④PCR扩增仪(PCR仪) 杂质,可反复多次以提高DNA的纯度,C项正确;进行 琼 DNA鉴定时可以使用二笨腰试剂,但要进行沸水浴加热后 脂糖凝胶电冰 (3)基因文库 才能观察到颜色变化,D项错误。 辨正误 [例4]A 解在DNA的粗提取与鉴定实验中,可将获得的 (1X 目的基因未必都具有抗逆性。 研磨液用纱布过滤后,在4C的冰箱中放置几分钟,再取上 (2) (3)× 清液,也可以直接将研磨液用离心机进行离心后取上清液, PCR扩增时,当温度下降到50C左右时,引物与模 A项正确;研磨液在4C冰箱中放置几分钟后,DNA在上清 板链特定部位结合。 液中,应取上清液倒入烧杯中,B项错误;鉴定过程中用沸 (4)/ 水浴加热,DNA双娜旋结构会发生改变,C项错误;加入二 知识点2 装腰试剂后沸水浴处理的时间要在5分钟以上,且要等到 1.启动子 冷却后再观察结果,这样才可以观察到较为明显的显色反 2.受体细胞 3.(1)上游 RNA聚合梅 应,仅设置一个对照组可以排除二笨腰加热后可能变蓝的 (2)下游 终止转录 干扰,D项错误。 4.(1)载体 (2)同种 能产生相同末端 目的基因 随堂演练·即时巩固 (3)DNA连接 切口 1.D 两种晦都可以连接黏性末端,只有T4DNA连接 辨正误 (1)X 可以连接乎末端,A项错误,D项正确:两种DNA连接酸者 外源DNA必须位于启动子与终止子之间才能“表达”。 (2)X 只能连接磷酸二脂键,而不能连接DNA双链间的氢键, 基因表达载体中有启动子、终止子而无起始密码子 B、C项错误。 与终止密码子。 2.A 作为载体需能在宿主细胞内稳定保存并大量复制, (3) A项正确;应有一个或多个限制晦切割位点,使外源DNA片 关键能力·合作探穷 段插入其中,B项错误;应具有标记基因,以便于重组DNA 教材边角 的鉴定和选择,C项错误;应对宿主细胞无伤害,以便目的基 1.A--启动子,B-终止子,C--标记基因。目的基 因能够与其结合,D项错误。 因将嵌入A与B之间被限制晦切割后产生的切口处。 3.D 解将溶解的DNA粗提物与二笨胶试剂反应,可鉴定 探究点1 溶液中是否含有DNA,D项错误。 情境探究 腿(1)变性 4.A 解哺孔动物成熟的红细胞中没有细胞核和线粒体等。 复性 延伸 (2)双链DNA解聚为单链 (③)目的基因 不宜作为该实验的材料,A项错误;在2molL的NaCl溶液 不同 不能 中,DNA的溶解度较大,进而可去除不溶的杂质,B项正确; (4)在DNA扩增时,DNA聚合晦不能从头开始合成DNA,只 DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精,向含DNA的滤 能从引物的3'端廷伸DNA链,因此DNA复制时应加入两种 液中加入预冷的体积分数为95%的酒精溶液,有利于获得 引物。 (5)第3轮,如图所示: (将来 较纯净的DNA.C项正确:DNA与二笨腰试剂在沸水浴下 反应呈蓝色,D项正确 5.解(1)限制晦可以识别并切割特定的核苷酸序列,可从羊 完整心 染色体中“切下”羊蛋白质基因。人的蛋白质基因“插入”后 目的A 连接在羊体细胞染色体中时需要DNA连接晦。(3)羊的染 完白 色体的主要成分是DNA和蛋白质,其DNA上的基因与人 目的因 体蛋白质基因的结构是相同的,因此人体蛋白质基因能“插 入”羊的染色体内。“插入”时用的工具是载体,载体的种类 有质粒、动植物病毒和噬菌体等。 第 第2轮 第 (1)限制晦 DNA连接 (6)要在两种引物的5端分别添加限制晦的识别序列。 (7)需消耗(2一1)对引物。 (2)_CCTAG GATCC [例1]B 解体内DNA复制与利用PCR技术扩增DNA时, -CCTAG 子链的廷伸方向相同,均为5端→3'端,A项正确;PCR扩 对齐) 增中双链DNA解开不需要解旋晦,在高温条件下氢键断 (3)基因的结构是相同的 1载体 质粒、动植物病毒和噬菌体等 裂,B项错误;体内DNA复制与利用PCR扩增DNA时都 .160· 需要能量,但两者所需能量来源不同,C项正确;体内DNA 可能是含有目的基因的重组质粒,也可能是质粒自身连接 复制与利用PCR扩增DNA时,遵循的减基互补配对原则 的普通质粒,因此,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一 相同,D项正确。 定含有目的基因,B项正确;若用ShI晦切,由于重组质 [例2]解(1)由题图可知,EcoRI晦将DNA分子切出两个 粒和普通质粒的减基对数不同,因此可通过DNA凝胶电泳 黏性末端,可判断EcoRI是一种限制性核酸内切(或限制) 技术鉴定重组质粒构建成功与否,C项正确;若用SphI晦 晦,限制晦能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序 切,会破坏四环素抗性基因,氮青霉素抗性基因不受影 列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸 响,因此携带目的基因的受体荫在含Amp(氛苦青霉素)的 二键断裂。(2)DNA连接晦催化相邻核苷酸之间的3!- 培养基中能形成荫落,在含Tet(四环素)的培养基中不能形 轻基与5'-磷酸间形成磷酸二键。PCR扩增DNA的过 成荫落:D项错误。 程包括变性、复性和延伸,高温90C变性是为了破坏碱基 [例4]解析(1)一个基因表达载体的组成,除了目的基因外,还 对之间的氢键,获得DNA单链,TaoDNA聚合能够催化 必须有启动子,终止子以及标记基因等,且基因的转录方向 以DNA为模板的DNA子链沿引物的3'端延伸。(3)引物 为从启动子到终止子,故图中①为终止子,②为启动子,启 是一小段单链DNA,引物5'端的碱基可以与DNA两条链 动子是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,它 的3端的碱基进行碱基互补配对,可作为DNA复制的起 是RNA聚合晦识别和结合的部位,有了它才能驱动基因转 始点,子链的延仲方向为5→3。据题图分析 录出mRNA,最终获得所需要的蛋白质。标记基因的作用 知序州 是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目 的基因的细胞筛选出来,如抗生素基因就可以作为这种 馥切位点 陶切位点 基因。 1限制切 (1)终止子 启动子 RNA聚合梅识别和结合的部 位,驱动基因转录 鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从 !环化 而将含有目的基因的细胞筛选出来 随堂演练·即时巩固 1.C 解只用一种限制晦切割质粒和目的基因,会使质粒和 变性并加人根据己 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, 知序列合成的引物 A项错误;用晦1切割目的基因,产生的是黏性末端,用晦3 切割质粒,产生的是平末端,无法连接,B项错误;质粒和目 的基因都用晦1和晦2切割后,可使用T4DNA连接晦连 接,使目的基因定向插入到质粒中,C项正确;晦2和晦4切 {1'心增 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,并且用晦4切割会破坏 标记基因,D项错误。 1. 知序列 巴知序 2.D 解甲表示启动子,位于基因的上游,它是RNA聚合晦 反而PCB的原示意图 识别和结合的位点,A项错误;乙表示终止子,不是终止密码 片段F的已知DNA序列如题表所示,要通过设计引物进 子,B项错误;丙表示标记基因,其作用是筛选含有重组质粒 行反向PCR,从而得到已知序列在两端、未知序列在中间段 的受体细胞,C项错误:复制原点的存在有利于目的基因在 的PCR产物(过程如反向PCR的原理示意图),则需要反 宿主细胞内扩增,D项正确。 向的互补引物来扩增两引物以外的DNA片段,因此要选择 3.C 解由于基因的选择性表达,在人的脆岛A细胞中,没 ②④这对引物。(4)据题图及反向PCR的原理示意图可知 有滕岛素基因转录的mRNA,A项错误;表达载体的复制启 片段F的两揣为EcoRI切割后的黏性末端序列,EcoRI识 动于复制原(起)点,岛素基因的表达启动于启动子,B项 GAATTC 错误;标记基因位于载体上,利用标记基因筛选出来的受体 别的序列是CTTAAG,且在G与A之间切割,ACD项错 细胞可能只含有载体而不含有目的基因,C项正确;膜岛素 误,B项正确。 基因的转录启动于启动子,终止于终止子,而密码子在翻译 答(1)限制性内切核酸(或限制)核苷酸序列 过程中起作用,D项错误。 (2)磷酸二键 DNA单链 以DNA为模板的DNA链 4.C 解要获得B链,根据PCR中子链延仲方向为5到3 的延伸 (3)②④(4)B 则需选择引物2与引物3进行扩增,故选C。 探究点2 5.解析(1)限制晦切割磷酸二脂键;将M1和M2片段分别插 情境探究 入特定的晦切位点,可以避免破坏N基因的启动子、终止子 提(1)限制晦和DNA连接晦 (2)SmaI会破坏质粒的抗 和N基因,保证N基因能在菌株B2中表达。(2)向导RNA 生素抗性基因和外源DNA中的目的基因 (3)目的基因和质 与DNA进行互补配对,可以形成的碱基对有G-C、C-G、 粒的自身环化、目的基因不能定向连接 BamHI和HindII A-T、U-A。(3)以细菌B2基因组为模板,通过从B2基因 (或EcoRI和Hind III)(4)启动子RNA聚合梅 组中扩增出N基因,验证片段甲插入了细菌B1基因组;用 [例3]D 若用Hind II晦切质粒和含有目的基因的DNA 引物P3和P4进行PCR,无法得到PCR扩增产物。 片段,用DNA连接将两者连接成重组质粒,目的基因和 :(1)磷酸二脂键 可以避免破坏启动子、终止子和N基 质粒有正向连接和反向连接两种连接形式,因此,目的基因 因(2)C-G、A-T、U-A(3)细菌B2基因组 无PCR 转录的产物可能不同,A项正确;若用PuI梅切,会破坏 扩增产物(4)无火灾隐患;对环境无污染;分解效率更高 氛青霉素抗性基因,在含Tet(四环素)培养基中的荫落 等(合理即可) ·161·