第3章 第2节 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-【优化探究】2025-2026学年新教材高中生物学选择性必修3同步导学案配套PPT课件（人教版）单选

基因工程 第3章　 第2节　基因工程的基本操作程序 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   [目标导学]　1.实例分析将目的基因导入受体细胞的方法及目的基因的检测与鉴定。2.构建基因工程的基本操作流程。3.基于DNA片段的扩增及电泳鉴定，尝试进行PCR的基本操作并用电泳鉴定PCR的产物。 内容索引 NEIRONGSUOYIN 学习任务二　目的基因的检测与鉴定 学习任务一　将目的基因导入受体细胞 课时作业 巩固提升 备选题库 教师独具 学习任务三　DNA片段的扩增及电泳鉴定 将目的基因导入受体细胞 学习任务一 1．将目的基因导入植物细胞 (1)花粉管通道法 ①用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入________中。 ②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，使目的基因借助______________进入胚囊。 梳理 归纳教材知识 子房　 花粉管通道 (2)农杆菌转化法 ①转化的概念：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内____________________________的过程。 ②农杆菌特点 a.能在________条件下侵染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有侵染能力。 b.农杆菌细胞内含有________，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T－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。 维持稳定和表达 　自然 Ti质粒　 ③转化方法 实例1：可以将新鲜的从叶片上取下的圆形小片与农杆菌共培养，然后筛选____________，并再生成植株。 实例2：可以将花序直接浸没在含有农杆菌的溶液中一段时间，然后培养植株并获得种子再进行筛选、鉴定等。 转化细胞 2．将目的基因导入动物细胞 (1)方法：____________技术。 (2)受体细胞：____________。 (3)过程：目的基因表达载体提纯→取卵(受精卵)→____________→受精卵发育→获得具有新性状的动物。 显微注射 受精卵　 显微注射 3．将目的基因导入微生物细胞 (1)受体细胞：常以____________作为受体细胞。 (2)过程：一般先用________处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能________周围环境中DNA分子的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。 大肠杆菌 Ca2+ 吸收 [正误辨析] (1)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细胞。(　　) (2)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。(　　) (3)常用卵细胞作为培育转基因动物的受体细胞。(　　) (4)随着转化方法的突破，利用人工控制的方法用农杆菌侵染水稻、玉米等多种单子叶植物也取得了成功。(　　) × √ × √ 如图为利用农杆菌转化法制备转基因植物的过程图，据图回答下列问题。 探究 要点合作突破 (1)在用土壤农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，一定要将目的基因插入到Ti质粒的T－DNA上的原因是什么？ 提示：农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA(可转移的DNA)可转移至被侵染的细胞，并且整合到该细胞的染色体DNA上。 (2)将基因表达载体导入农杆菌细胞时，应怎样处理农杆菌细胞？ 提示：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，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，利于重组质粒的导入。 (3)目的基因导入受体细胞时，不同生物常用的受体细胞分别是什么？ 提示：①对于植物来说，受体细胞可以是受精卵或体细胞，因为植物细胞具有且容易表现全能性。 ②对于动物来说，受体细胞一般是受精卵，因为受精卵表现全能性相对容易，而高度分化的动物体细胞的全能性不易表现。 ③大肠杆菌和酵母菌在基因工程中都可以作为受体细胞，但又有所不同。大肠杆菌为原核细胞，而酵母菌为真核细胞(具有多种细胞器)，所以酵母菌在用于生产需要加工和分泌的蛋白质时比大肠杆菌有优势。 [归纳总结] 1．目的基因导入不同受体细胞的方法 2．农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入 (1)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(非人工直接操作)是指插入目的基因的T－DNA拼接到受体细胞的染色体DNA上。 (2)第一次导入是将含目的基因的Ti质粒导入农杆菌(Ca2+处理法)，第二次导入(非人工直接操作)是指含目的基因的T－DNA导入受体细胞(农杆菌转化法)。 强化 题点对应训练 B 1．如图表示利用基因工程生产胰岛素的 三种途径，下列叙述正确的是(　　) A．导入受体细胞C需要用Mg2+处理使大 肠杆菌处于能吸收周围环境中DNA分子的 生理状态 B．利用显微注射的方法将目的基因导入受 体细胞A(受精卵)中 C．受体细胞B通常为莴苣的卵细胞，经脱分化、再分化形成个体 D．三种方法得到的胰岛素的结构完全相同 解析：将目的基因导入微生物细胞常用Ca2+ 处理法，即用Ca2+处理大肠杆菌，使之成为 能吸收周围环境中DNA分子的生理状态， 利于完成转化过程，A错误；将目的基因导 入动物细胞常采用显微注射法，因为高度分 化的动物体细胞的全能性受到限制，因此， 将目的基因导入动物细胞时一般选择动物的 受精卵作为受体细胞，B正确；受体细胞B通常是莴苣的体细胞，目的基因导入该细胞后，需经脱分化和再分化过程形成转基因植株，C错误；三种方法所使用的受体细胞不同，羊和莴苣是真核生物，有内质网和高尔基体等细胞器，可对合成的胰岛素进行加工，而大肠杆菌为原核生物，无内质网和高尔基体，通过核糖体合成的胰岛素无生物活性，因此经过基因的表达得到的胰岛素结构不完全相同，D错误。 2．自然界中很少出现蓝色的花，天然蓝色花产生的主要原因是花瓣细胞液泡中花青素在碱性条件下显蓝色。我国科学家利用链霉菌的靛蓝合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)构建基因表达载体(如图)，通过农杆菌转化法导入白玫瑰中，在细胞质基质中形成稳定显色的靛蓝。下列叙述错误的是(　　) A．上述获得蓝色玫瑰的方案中需要转入能调控液泡pH的基因 B．将idgS基因插入Ti质粒时使用的限制酶是SpeⅠ和SacⅠ C．sfp和idgS基因具有各自的启动子，前者调控后者的表达 D．农杆菌可将Ti质粒上的T－DNA整合到白玫瑰染色体DNA上 答案：A 解析：分析题意可知，用农杆菌转化法将链霉菌的靛蓝合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)导入白玫瑰后，在细胞质基质中形成稳定显色的靛蓝，所以无需转入能调控pH的基因，A错误；分析题图可知，将idgS基因插入Ti质粒时使用的限制酶是SpeⅠ和SacⅠ，B正确；分析题图可知，sfp和idgS基因具有各自的启动子，因为sfp是idgS的激活基因，所以sfp可激活idgS的表达，C正确；将目的基因导入植物细胞可用农杆菌转化法，农杆菌可将Ti质粒上的T－DNA整合到白玫瑰染色体DNA上，D正确。 目的基因的检测与鉴定 学习任务二 1．目的基因的检测与鉴定 (1)分子水平的检测 ①通过________等技术检测受体细胞的____________上是否插入了____________。 ②利用PCR技术检测目的基因是否转录出了________。 ③用相应抗体进行________________检测目的基因是否翻译成相应蛋白质等。 (2)个体生物学水平的鉴定：抗虫、抗病________实验等。 梳理 归纳教材知识 PCR　 染色体DNA　 目的基因　 mRNA　 抗原—抗体杂交 接种 2．基因工程的基本操作程序 目的基因 限制酶　 DNA连接酶　 基因 表达载体 表达载体 检测和鉴 定 [正误辨析] (1)检测目的基因是否成功表达可用抗原—抗体杂交技术。(　　) (2)用PCR技术检测目的基因是否转录出mRNA，利用了碱基互补配对原则。(　　) (3)基因工程是否成功需进行个体生物学水平的鉴定。(　　) √ √ √ 1．用什么方法检测目的基因是否插入受体细胞的染色体DNA上？ 提示：PCR技术。 2．用什么方法检测目的基因是否发挥作用？ 提示：用PCR技术检测目的基因是否转录出mRNA；用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否翻译出相应蛋白质。 探究 要点合作突破 3．如果目的基因是抗虫基因，在个体生物学水平上怎样检测？如果目的基因是耐盐基因呢？ 提示：如果目的基因是抗虫基因，则要进行抗虫接种实验。如果目的基因是耐盐基因，则要用一定浓度的盐水浇灌。 4．基因表达载体中具备标记基因(如抗生素抗性基因)，已经对受体细胞进行了筛选，为什么基因工程的第四步还要对目的基因进行检测和鉴定？ 提示：在含抗生素的选择培养基上能生长的是导入了载体的细胞，这里的载体可能是基因表达载体，也可能是未插入目的基因的空载体，因此第四步需要对目的基因是否成功导入进行进一步的检测。此外，即便在选择培养基上能生长的细胞中导入的是基因表达载体，但是仍然不知道目的基因插入的位置、方向等是否正确，能否正确表达，因此也需要在转录和翻译以及个体生物学水平上进行检测和鉴定。 [归纳总结] 1．目的基因的检测与鉴定 2．个体生物学水平检测的具体方法及成功标志 转基因生物 鉴定方法 成功标志 抗虫植物 饲喂害虫(抗虫接种实验) 害虫死亡 抗病毒(菌)植物 病毒(菌)接种实验 未染病 抗盐植物 盐水浇灌 正常生长 抗除草剂植物 喷洒除草剂 正常生长 获取目的基因产物的转基因生物 提取细胞产物与天然产品进行功能、活性比较 细胞产物功能活性正常 3．下列方法不能用于检测目的基因是否成功导入或表达的是(　　) A．在显微镜下直接观察受体细胞中是否含有目的基因 B．通过PCR等技术检测受体细胞的DNA分子上是否含有目的基因 C．提取受体细胞合成的相应蛋白质，利用抗原—抗体特异性反应进行检测 D．抗虫基因导入植物细胞后，检测植物是否具有抗虫特性 强化 题点对应训练 A 解析：检测目的基因是否成功导入或表达的方法有多种。分子水平上的检测：通过PCR等技术检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA；检测目的基因是否翻译成蛋白质用抗原—抗体杂交技术。个体生物学水平的鉴定：检测是否具有抗性及抗性程度。在显微镜下无法观察到受体细胞中是否含有目的基因，故选A。 4．下列关于目的基因的检测和鉴定的叙述，正确的是(　　) A.目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是能否转录出mRNA B．可采用PCR检测目的基因是否转录和翻译 C．可从转基因生物中提取蛋白质来检测目的基因是否翻译成相应蛋白质 D．抗虫、抗病检验用于确定转基因生物是否具备相关性状属于分子水平的检测 C 解析：目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是目的基因能够在受体细胞的基因组中稳定存在，且能正常表达，A错误；PCR可用于检测目的基因是否转录，检测目的基因是否翻译用抗原—抗体杂交技术，B错误；可从转基因生物中提取蛋白质来检测目的基因是否翻译成相应蛋白质，C正确；抗虫、抗病检验用于确定转基因生物是否具备相关性状属于个体生物学水平的鉴定，D错误。 DNA片段的扩增及电泳鉴定 学习任务三 1．实验原理 (1)DNA片段的扩增 PCR利用了_______________原理，通过调节________来控制DNA双链的________________。 梳理 归纳教材知识 DNA的热变性　 温度　 解聚与结合 (2)琼脂糖凝胶电泳 ①带电粒子：DNA分子具有____________的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上____________或____________。 ②迁移动力与方向：在________的作用下，带电分子会向着与它所带电荷________的电极移动，这个过程就是电泳。 ③迁移速率：在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的________、DNA分子的________和________等有关。 ④检测：凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的________灯下被检测出来。 可解离　 正电荷　 负电荷　 电场 相反　 浓度 大小　 构象　 紫外 2．PCR实验操作步骤 (1) 微量移液器 微量离心管 离心机　 反应液 (2) 琼脂糖 核酸染料　 加样孔 (3) 电泳缓冲液　 加样孔 指示分子大小的标准参照物 指示剂 紫外灯 [正误辨析] (1)利用PCR扩增DNA片段时，在第一轮循环的变性之前，通常要用94 ℃的高温处理反应液5 min 进行预变性。(　　) (2)PCR中离心的目的是让反应组分在离心管中分层分布。(　　) (3)电泳鉴定PCR产物时，应在每个加样孔中加入等量的PCR产物与凝胶载样缓冲液的混合液。(　　) √ × × 1．PCR实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行严格灭菌，为什么？ 提示：避免外源性DNA等因素污染，使外源性DNA大量扩增，造成假阳性反应。 2．将装有反应液的微量离心管放入PCR仪中进行反应，程序应该怎样设定？ 提示：变性(94 ℃)→复性(55 ℃左右)→延伸(72 ℃左右)循环。 探究 要点合作突破 3．判断是否成功扩增出DNA片段的依据是什么？如果没有成功，应该从哪些方面分析？ 提示：可以通过在紫外灯下直接观察DNA条带的分布及粗细程度来判断。没有成功的原因可能有漏加了PCR的反应成分、各反应成分的用量不当、PCR程序设置不当等。 [归纳总结] 1．实验注意事项 (1)为避免外源DNA等因素的污染，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。 (2)该实验所需材料可以直接从公司购买，缓冲液和酶应分装成小份，并在－20 ℃储存。使用前，将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。 (3)在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换。 (4)在进行操作时，一定要戴好一次性手套。 (5)PCR扩增不能随意加大试剂用量。 2．关键点拨 (1)未出现扩增条带的主要原因 ①Taq DNA聚合酶失活。 ②引物出现质量问题。 ③Mg2+浓度过低。 ④变性时的温度低，变性时间短。 (2)出现非特异性扩增条带的主要原因 ①模板DNA出现污染。 ②引物特异性不强或形成引物二聚体。 ③Mg2+浓度过高。 ④复性时的温度过低等。 5．下列关于DNA片段的扩增及电泳鉴定步骤的说法，错误的是 (　　) A．PCR过程中，需要加入两种引物 B．所有组分加入微量离心管后，需要放入离心机离心约10 s C．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 D．电泳出现位置不等的几条条带，说明鉴定的PCR产物比较纯净 解析：电泳出现位置不等的几条条带，说明存在长短不一的DNA片段，鉴定的PCR产物不纯净，D错误。 强化 题点对应训练 D 6．为优化目的基因(700 bp)的PCR条 件，研究者设计不同的复性温度进行 实验，产物的琼脂糖凝胶电泳结果如 图。据图分析，下列表述错误的是(　　) A．对照组可用无菌蒸馏水代替模板，其他成分相同 B．电泳条带的宽度、亮度与扩增产物大小呈正相关 C．复性温度的高低会影响PCR扩增产物的纯度 D．58 ℃是本实验中扩增该基因的最佳复性温度 B 解析：实验设计应遵循对照原则与单一变量原则，故对照组可用无菌蒸馏水代替模板，其他成分相同，A正确；PCR技术中，反应最终的电泳条带的宽度、亮度与 PCR 起始状态的模板DNA(或者模板)含量呈正相关，B错误；据图可知，复性温度的高低会影响PCR扩增产物的纯度，58 ℃条件下条带宽度最大，故该温度是本实验中扩增该基因的最佳复性温度，C、D正确。 课堂小结 备选题库 教师独具 1．受体细胞不同，将目的基因导入受体细胞的方法也不完全相同，下列受体细胞与导入方法匹配错误的是(　　) 2 3 1 4 B 5 选项 受体细胞 导入方法 A 棉花细胞 花粉管通道法 B 大肠杆菌 农杆菌转化法 C 羊受精卵 显微注射法 D 番茄细胞 农杆菌转化法 解析：花粉管通道法是我国科学家独创的一种方法，我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的，A正确；农杆菌转化法适用于双子叶植物和裸子植物，Ca2+处理法能使大肠杆菌细胞的生理状态发生改变，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，所以将目的基因导入大肠杆菌细胞，常采用Ca2+处理法，B错误；显微注射法的受体细胞一般为动物受精卵，则将目的基因导入羊受精卵的方法是显微注射法，C正确；在自然条件下，农杆菌能侵染双子叶植物和裸子植物，因此农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞常用的方法，但大多数单子叶植物不能用该方法，番茄是双子叶植物，可用农杆菌转化法将目的基因导入番茄细胞，D正确。 2 3 1 4 5 2．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关键步骤的是(　　) A．检测受体细胞是否有目的基因 B．检测受体细胞是否有致病基因 C．检测目的基因是否转录mRNA D．检测目的基因是否翻译蛋白质 2 3 1 4 D 5 解析：检测受体细胞中是否有目的基因是鉴定和检测的第一步，即便受体细胞中存在目的基因，也不能说明目的基因一定会稳定遗传并表达，A错误；目的基因不一定是致病基因，B错误；即使检测到目的基因成功转录mRNA，也不一定能否翻译成相应的所需蛋白质，所以该步不是最关键的步骤，C错误；检测目的基因是否翻译蛋白质是检测目的基因是否表达的最后步骤，如果存在该蛋白质，说明目的基因能在受体细胞内稳定存在并能表达，D正确。 2 3 1 4 5 3．将马铃薯胰蛋白酶抑制剂基因Pin Ⅱ导入杨树细胞，培育成了抗虫杨树。如图表示含目的基因的DNA分子和农杆菌质粒，图中Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Neor表示新霉素抗性基因，箭头表示识别序列完全不同的4种限制酶的切割位点。下列叙述不正确的是(　　) 2 3 1 4 5 A．目的基因插入到质粒的T－DNA上，才能整合到受体细胞染色体中 B．为使目的基因与质粒高效重组，最好选用EcoRⅠ和PstⅠ C．成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素、抗新霉素 D．转化了的杨树细胞在合适条件下经脱分化即可形成抗虫杨树 答案：D 2 3 1 4 5 解析：农杆菌Ti质粒上的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，因此，目的基因插入质粒的T－DNA上，可整合到受体细胞染色体中，A正确；为保证目的基因的完整性，不能选用BamHⅠ；为防止自身环化，应选用目的基因两侧的两种不同的限制酶；重组质粒中至少要保留一个抗性基因，TthⅢ1和PstⅠ只能选其中一个；因此可选用EcoRⅠ和TthⅢ1或者EcoRⅠ和PstⅠ；为保留重组质粒中的复制原点，最好选用EcoRⅠ和PstⅠ，B正确；用EcoRⅠ和PstⅠ切割会破坏氨苄青霉素抗性基因，但不会破坏新霉素抗性基因，因此成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素，但能抗新霉素，C正确；转化了的杨树细胞在合适条件下经脱分化与再分化可形成抗虫杨树，D错误。 2 3 1 4 5 4．关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验，下列相关叙述正确的是(　　) A．PCR仪实质上就是一台能自动调控温度的仪器，但在使用时需根据扩增的DNA片段以及引物的情况人工设定合适的温度 B．PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶主要在复性过程中起作用 C.为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水和移液器等在使用前都必须进行高压灭菌处理 D．电泳时，电泳缓冲液不能没过凝胶，以免凝胶加样孔中的电泳样液流出 2 3 1 4 A 5 解析：PCR仪实质上就是一台能自动调控温度的仪器，但在使用时需根据扩增的DNA片段以及引物的情况人工设定合适的温度，A正确；PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶主要在延伸过程中起作用，B错误；为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水等在使用前都必须进行高压灭菌处理，移液器不需要高压灭菌，C错误；电泳时，电泳缓冲液以没过凝胶1 mm为宜，D错误。 2 3 1 4 5 5．科研人员拟将细菌的磷酸甘露醇脱氢酶基因(mtlD)转入烟草的核基因组中，研究mtlD基因表达对烟草耐盐性的影响。如图为实验中所用的载体。请回答下列问题。 2 3 1 4 5 (1)将重组质粒导入农杆菌后，需要在YEB培养基(农杆菌培养基)添加________以筛选含目的基因的农杆菌。 (2)将无菌烟草叶片________后，浸泡在含目的基因的农杆菌菌液中，由于农杆菌菌液会导致外植体缺氧，所以浸泡时应控制________________(答出两点)，并且在浸泡后使用____________吸干外植体非伤口面的菌液，再进行共培养。 2 3 1 4 5 (3)共培养后应在培养基中加入抗生素抑制或杀死农杆菌，并筛选出完成转化的细胞。由于抗生素对植物细胞也会产生一定的生物效应，因此，在保证抑制农杆菌生长的前提下，应______________________。 (4)若要分离mtlD基因表达产物可用电泳法，其原理是根据蛋白质分子的电荷、____________________及形状不同，在电场中的____________不同而实现分离。 2 3 1 4 5 答案：(1)潮霉素 (2)切伤　浸泡时间和菌液浓度　无菌滤纸 (3)选择合适的抑菌抗生素和浓度 (4)分子本身的大小　迁移速度 2 3 1 4 5 解析：(1)分析题意，目的基因的导入方法是农杆菌转化法，该技术中农杆菌中的Ti质粒可进入受体细胞，其上的T－DNA可以整合到受体细胞染色体DNA上，据图可知，T－DNA片段所含的标记基因是潮霉素抗性基因，故在培养基中需要添加潮霉素以筛选出含目的基因的农杆菌。 2 3 1 4 5 (2)由于伤口部位细胞能分泌酚类物质，吸引农杆菌移向受伤细胞并将T－DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上，故应将无菌烟草叶片切伤后，浸泡在含目的基因的农杆菌菌液中；由于农杆菌菌液会导致外植体缺氧，为避免外植体缺氧死亡，所以浸泡时应控制浸泡时间和菌液浓度；培养过程中应避免杂菌污染，故浸泡后使用无菌滤纸吸干外植体非伤口面的菌液，再进行共培养。 2 3 1 4 5 (3)植物细胞和农杆菌共培养结束后，转化的细胞需要脱菌培养，需要用抑菌类抗生素抑制农杆菌的生长，以防止农杆菌过度生长对植物细胞产生毒害作用，该过程需要选择合适的抑菌抗生素和浓度，以保证抑制农杆菌生长，实现成功转化细胞的筛选(或检测目的基因是否导入受体细胞)。 (4)电泳法的原理是根据蛋白质分子的带电性质差异(带电情况)、分子本身的大小以及形状不同，在电场中的迁移速度不同而实现分离。 2 3 1 4 5 课时作业 巩固提升 [基础巩固练] 1．我国科学家独创的花粉管通道法，可以使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞，是一种十分简便、经济的方法，对此认识正确的是(　　) A．不必构建表达载体就可以直接导入 B．此方法可用于转基因动物 C．受体细胞只能是植物的卵细胞 D．有时可以取代农杆菌转化法 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 D 15 解析：要让目的基因进入受体细胞后能稳定存在并得到复制和表达，不管采用什么导入方法，都需要构建表达载体才能实现，A错误；花粉管通道法只适用于转基因植物的培育，B错误；采用花粉管通道法时，植物受体细胞一般是植物体细胞或受精卵，通常不选卵细胞，C错误；花粉管通道法和农杆菌转化法都可以将目的基因导入植物细胞，有时可以取代农杆菌转化法，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 2．利用农杆菌转化法将目的基因转入受体细胞后，目的基因插入的位置是(　　) A．Ti质粒上 B．受体细胞染色体DNA上 C．T－DNA上 D．农杆菌的拟核 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 15 解析：植物基因工程中，可以用土壤农杆菌作为转移目的基因表达载体的工具，土壤农杆菌细胞内含有Ti质粒。农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。根据农杆菌的这一特点，如果将目的基因插入Ti质粒的T－DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上，故选B。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 3．土壤农杆菌侵染植物细胞时，Ti质粒上的T－DNA片段转入植物的基因组。利用农杆菌以Ti质粒作为载体进行转基因，下列相关叙述正确的是(　　) A．目的基因应插入T－DNA片段外，以防止破坏T－DNA B．用Ca2+处理农杆菌，以利于其侵染植物细胞 C．Ti质粒是一种环状DNA分子，属于细菌的拟核DNA D．T－DNA片段有利于介导外源DNA整合到植物的染色体DNA上 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 D 15 解析：在农杆菌转化法中，需要将目的基因插入T－DNA片段上，A错误；农杆菌转化法中应直接利用土壤农杆菌感染植物细胞，B错误；Ti质粒是一种环状DNA分子，是存在于细菌拟核DNA之外的DNA，C错误；T－DNA片段有利于介导外源DNA整合到植物的染色体DNA上，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 4．下列关于目的基因导入受体细胞的描述，正确的是(　　) A.可以通过显微注射法直接将目的基因导入动物的受精卵中 B．通过基因工程大量获得胰岛素时，受体细胞选择大肠杆菌比酵母菌更有优势 C．可以用PEG处理大肠杆菌将目的基因导入其细胞内 D．可以使用病毒将目的基因导入受体细胞 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 D 15 解析：目的基因导入受体细胞前必须进行基因表达载体的构建，不能直接将目的基因导入，A错误；酵母菌细胞中有多种细胞器，作为受体细胞生产胰岛素(分泌蛋白)比大肠杆菌更有优势，B错误；大肠杆菌作为受体细胞时应使用Ca2+进行处理，C错误；可以利用部分病毒将自身DNA整合到宿主细胞染色体上的特点构建基因表达载体，并通过病毒的侵染将目的基因导入相关受体细胞，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 5．为达到相应目的，必须通过分子检测的是(　　) A．携带链霉素抗性基因受体菌的筛选 B．产生抗人白细胞介素－8抗体的杂交瘤细胞的筛选 C．转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定 D．镰状细胞贫血的诊断 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 15 解析：携带链霉素抗性基因受体菌的筛选，可以用含链霉素的培养基进行培养，能存活的即含有相应的抗性基因，A错误；产生抗人白细胞介素－8抗体的杂交瘤细胞的筛选，细胞水平的筛选只能选出杂交瘤细胞，如筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细胞，必须用抗原—抗体杂交法在分子水平上进一步检测，B正确；转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定，属于个体生物学水平的鉴定，需要做抗虫的接种实验来确定，C错误；镰状细胞贫血患者的红细胞形态与正常的红细胞形态不同，可以直接用显微镜进行观察，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 6．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列各项中能说明目的基因在受体细胞中完成了表达的是(　　) A．从酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 B．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列 C．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA D．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 A 15 解析：基因表达的产物是蛋白质，因此，只有在受体细胞中检测或提取到了相应蛋白质才能证明目的基因在受体细胞中完成了表达，B、D只能说明完成了目的基因的导入，C只能说明完成了目的基因的导入和目的基因的转录过程，A正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 7．如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。以下相关说法错误的是(　　) 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 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 15 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细胞，B错误；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。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 8．下列有关电泳的叙述，错误的是(　　) A．电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程 B．待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率 C．进行电泳时，带电分子会向着与其所带电荷相同的电极移动 D．PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 C 15 解析：由于同性相斥、异性相吸，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动，C错误。   2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 [素能培优练] 9．如图表示某质粒上的氨苄青霉素抗性基因(AmpR)和四环素抗性基因(TetR)，P点为目的基因插入位点，则成功导入重组质粒的受体细胞(　　)  A．既能在含氨苄青霉素培养基上生存，也能 在含四环素培养基上生存 B．能在含氨苄青霉素培养基上生存，不能在 含四环素培养基上生存 C．不能在含氨苄青霉素培养基上生存，能在含四环素培养基上生存 D．既不能在含氨苄青霉素培养基上生存，也不能在含四环素培养基上生存 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 15 解析：据图可知，目的基因插入四环素抗性基因(TetR)中，导致该基因被破坏，氨苄青霉素抗性基因(AmpR)保持完整结构，因此成功导入重组质粒的受体细胞，能在含氨苄青霉素培养基上生存，不能在含四环素培养基上生存，B正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 10．科学家将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因(抗虫基因)导入棉花的愈伤组织细胞并进行组织培养获得棉花植株。经棉铃虫饲喂实验，发现棉花植株并无抗虫性状，科学家提取棉花叶片细胞中的有关成分进行了如下操作。下列有关分析错误的是(　　) 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 A．提取细胞中的蛋白质，采用抗原—抗体杂交技术进行检测，若检测到细胞中无Bt抗虫蛋白，则说明抗虫基因不能表达 B．若经A检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白，可采用PCR等技术检测细胞中的RNA，若测到Bt抗虫蛋白的mRNA，则说明抗虫基因能正常转录和翻译 C．若经B检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA，可采用PCR等技术检测细胞中的DNA，若能检测到抗虫基因，则可能是抗虫基因反向插入载体中或抗虫基因不能正常转录 D．若经C检测确定细胞中无抗虫基因，则可能是将没有目的基因的载体DNA分子导入了受体细胞 答案：B 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 解析：若经A检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白，可采用PCR等技术检测细胞中的RNA，若能检测到Bt抗虫蛋白的mRNA，则可能是抗虫基因能转录，但不能正常翻译出蛋白质，B错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 11．经过十年不懈努力，我国科学家首次从野生玉米中克隆出高蛋白基因Thp9－T，将其导入到我国推广面积最大的玉米生产栽培品种中，可以显著提高蛋白含量，表明该基因在培育高蛋白玉米中具有重要的应用潜能。下列叙述错误的是(　　) A．可以通过构建基因文库从野生玉米中获得Thp9－T基因 B．可对质粒和Thp9－T基因均可以用两种限制酶切割，以提高重组DNA 分子成功率 C．可以通过杂交的方法将Thp9－T基因导入栽培玉米中 D．可以用核酸分子杂交技术检测转入的目的基因作为判断转基因成功的直接证据 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 D 15 解析：高蛋白基因Thp9－T是目的基因，可以通过构建基因文库从野生玉米中获得Thp9－T基因，A正确；质粒和Thp9－T基因均用两种限制酶来切割，可防止目的基因和质粒自身环化及目的基因与质粒反向连接，提高重组DNA分子成功率，B正确；可通过杂交的方法将Thp9－T基因导入栽培玉米中并与栽培玉米的染色体上的DNA整合到一起，C正确；利用核酸分子杂交技术可检测目的基因的存在和转录，但转基因成功的直接证据是观察测定个体是否表现出目的基因控制的特定性状并稳定遗传，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 12．流感病毒表面S蛋白是主要的病毒抗原，在流感病人康复的血清中有抗S蛋白的抗体，如图是生产这种基因工程疫苗的部分流程图，下列叙述正确的是(　　)   A．步骤①构建基因表达载体时需要在S基因前加起始密码 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Ca2+处理转化法和农杆菌转化法 D．可以采用PCR技术检测目的基因是否在受体细胞中转录出mRNA 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 D 15 解析：步骤①构建基因表达载体需要在S基因前加启动子，A错误；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Ca2+处理转化法，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。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 13．用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液(Marker)，10号为蒸馏水，PCR时加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析，不合理的是(　　) A．PCR产物的分子大小在250～500 bp B．3号样品为不含目的基因的载体DNA C．9号样品对应植株不是所需的转基因植株 D．10号可以确定反应体系等对结果没有干扰 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 15 解析：PCR过程中，可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段，4～9号是转基因植株，理论上应包含目的基因，结合2号野生型和10号蒸馏水组的结果，推测包含目的基因的片段大小应为250～500 bp，A正确；3号PCR结果在250～500 bp，包含目的基因，B错误；9号PCR结果不包含250～500 bp片段，所以不是所需转基因植株，C正确；10号放入蒸馏水，可排除反应体系等对结果的干扰，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 14．科学家通过基因工程，将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。其过程大致如图所示。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (1)从苏云金芽孢杆菌中获取Bt毒蛋白基因，需要用到的工具是________，可采用________技术对Bt毒蛋白基因进行大量扩增。 (2)基因表达载体的组成有Bt毒蛋白基因、启动子、终止子以及_________等，启动子是________识别和结合的部位。 (3)用Ti质粒作为载体，是因为Ti质粒上有________，它能将Bt毒蛋白基因整合到棉花细胞的________上。 (4)将Bt毒蛋白基因导入棉花细胞内采用的方法是____________。将基因表达载体转入农杆菌，首先必须用________处理农杆菌。 (5)检测Bt毒蛋白基因在抗虫棉中是否成功表达，在分子水平上的检测方法是________________________；要确定抗虫棉是否具有抗虫特性，还需要进行________水平的鉴定。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 答案：(1)限制酶　PCR (2)标记基因、复制原点　RNA聚合酶 (3)T－DNA　染色体DNA (4)农杆菌转化法　Ca2+ (5)抗原—抗体杂交　个体生物学 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 解析：(1)获取Bt毒蛋白基因，需要用到限制酶，可采用PCR技术对Bt毒蛋白基因进行大量扩增。 (2)一个基因表达载体的组成必须有启动子、终止子、目的基因、标记基因、复制原点等；启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。 (3)Ti质粒上有T－DNA，可用Ti质粒作为载体，它能将Bt毒蛋白基因整合到棉花细胞的染色体DNA上。 15 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 (4)将Bt毒蛋白基因导入棉花细胞内常采用农杆菌转化法。将基因表达载体转入农杆菌，首先必须用Ca2+处理农杆菌。 (5)检测Bt毒蛋白基因在抗虫棉中是否成功表达，在分子水平上的检测方法是抗原—抗体杂交；要确定抗虫棉是否具有抗虫特性，还需要进行个体生物学水平的鉴定。 15 15．天然玫瑰因缺少控制合成蓝色色素的基因B而不能开蓝色花。科学家从开蓝色花的矮牵牛中发现了基因B后，利用生物工程技术培育出了开蓝色花的玫瑰。如图表示该育种过程的操作流程。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 注：AmpR表示氨苄青霉素抗性基因，TetR表示四环素抗性基因。外源DNA插入AmpR或TetR中会导致相应的基因失活。限制酶EcoRⅠ、Hind Ⅲ和BamHⅠ的识别序列及切割位点均不相同。 (1)图中将基因B导入玫瑰细胞的方法称为________________。选择Ti质粒作为载体的原因是Ti质粒上的________________可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。 (2)在构建重组Ti质粒时，应选用图中的____________________(填限制酶)。有人用该种限制酶分别切割Ti质粒和基因B后混合，加入DNA连接酶进行反应，用得到的混合物直接转化细菌甲。结果得到了四种细菌甲：未被转化的、含环状基因B的、含Ti质粒的和含重组Ti质粒的。筛选目的细菌甲时，先用含____________________的固体培养基培养，不能生长的是________________的细菌甲；然后再将能生长的细菌甲接种到含________的固体培养基中，目的细菌甲在此培养基中________(填“能”或“不能”)生长。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (3)由玫瑰韧皮部细胞形成组织乙的过程，实质是_____________ ______________________________________________的过程。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 答案：(1)农杆菌转化法　T－DNA (2)BamHⅠ　氨苄青霉素　未被转化的和含环状基因B　四环素　不能 (3)让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 解析：(1)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，将目的基因导入Ti质粒的T－DNA上，因为T－DNA能够转移到受体细胞染色体DNA上。 (2)在构建重组Ti质粒时，应选用图中的BamHⅠ，这样构建的基因表达载体，含有标记基因氨苄青霉素抗性基因，而不含四环素抗性基因，在含有氨苄青霉素的固体培养基中能生长；而在含有四环素的固体培养基中不能生长，这样才能选出含有目的基因的重组质粒。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (3)由图可知,组织乙是愈伤组织，玫瑰韧皮部细胞形成组织乙就是脱分化形成愈伤组织的过程，其实质是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (4) —取出凝胶置于______下观察和照相 $$