第三章 第一节 第2课时 基因工程的基本操作程序-【名师导航】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程教师用书word（苏教版）

本讲义聚焦基因工程基本操作程序核心知识点，系统梳理目的基因获取（化学合成、基因文库）、表达载体构建（含目的基因、启动子等组件及限制酶选择策略）、导入受体细胞（农杆菌转化法等）、检测鉴定（DNA至个体水平检测）四步流程，并衔接DNA粗提取实验，为后续应用奠定操作基础。 资料特色在于融合科学思维与探究实践，通过合作探究引导小组设计基因工程构想，结合限制酶选择案例分析培养逻辑判断能力，借助实验步骤与练习题强化实践操作。课中助力教师开展互动教学，课后通过小结与分层作业帮助学生巩固知识、查漏补缺。

第2课时　基因工程的基本操作程序 阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤。 科学思维：结合生产实例，说出基因工程的基本操作程序。 科学探究：针对人类生产和生活的某一需求，小组合作探究，尝试提出初步的基因工程构想，完成框架设计。 一、基因工程的基本操作程序 1．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 ①对于比较小的目的基因，在明确脱氧核苷酸序列后，可以通过DNA合成仪直接人工合成。 ②全基因或较大基因，使用半合成的方法可以降低成本。 (2)通过基因文库获取目的基因 ①基因组文库：指含有某种生物体全部基因片段的重组DNA的克隆群体。 特点：受体菌群中的不同个体便可能分别含有该种生物的不同基因拷贝，整个菌群所含有的基因拷贝便可能涵盖了该生物的所有基因。 筛选方法：一般采用核酸探针杂交的方法。 ②cDNA文库：从组织细胞中提取mRNA，逆转录成cDNA，与适当载体连接后转化宿主，这种包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。 特点：含有某种生物的部分基因。 2．基因表达载体的构建 (1)目的：使目的基因进入受体细胞并有效表达，而且要能稳定存在且遗传给后代。 (2)基因表达载体的构成：目的基因、复制原点、启动子、终止子和标记基因等。 3．将目的基因导入受体细胞 (1)将目的基因导入植物细胞 ①方法：主要是农杆菌转化法。 ②原理：双子叶植物或裸子植物受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌向伤口处移动。农杆菌含有Ti质粒，上面有一段转移DNA(T­DNA)，能进入受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。 ③过程 将目的基因插到农杆菌Ti质粒的T­DNA特定区段上→转入农杆菌→侵染植物细胞→整合到受体细胞染色体的DNA上→目的基因稳定的遗传和表达 (2)将目的基因导入动物细胞 ①主要方法：显微注射法。 ②操作对象：受精卵。 ③其他方法：也可用病毒DNA与目的基因一起构建的载体，去感染受体动物细胞。 (3)将目的基因导入微生物细胞 ①方法：感受态细胞法。 ②原理：经过适当处理(如用Ca2+处理)后，细胞质膜对DNA的通透性会发生改变，细胞变得容易接受外来的DNA。 ③过程 CaCl2溶液处理大肠杆菌→感受态细胞→重组的基因表达载体与感受态细胞混合→转化→培养→筛选含目的基因的微生物 4．目的基因及其表达产物的检测鉴定 (1)从DNA方面进行检测 ①方法：DNA分子杂交法。 ②基因探针：用放射性同位素或荧光标记的已知DNA片段。 ③原理：具有一定同源性的两条DNA单链，在一定条件下可以按照碱基互补配对原则形成双链。 (2)从RNA方面检测受体细胞 ①方法：分子杂交技术。 ②操作：从待测转基因生物细胞中提取mRNA分子，用已标记的目的基因片段作为探针与mRNA杂交，观察是否出现杂交带。 (3)从蛋白质方面进行检测 ①方法：抗原—抗体杂交。 ②操作：从待测转基因生物中提取蛋白质，再用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，观察是否出现杂交带。 (4)从个体水平进行鉴定：检测转基因生物是否表现出目的基因控制的性状。 二、DNA的粗提取和鉴定 1．DNA的粗提取 制备鸡血细胞液：取质量浓度为0.1 g/mL的柠檬酸钠溶液和新鲜鸡血混合均匀，置于4 ℃冰箱内，使血细胞沉淀吸水涨破：向鸡血细胞液中加入蒸馏水，搅拌，过滤，取其滤液溶解DNA：取物质的量浓度为2_mol/L的NaCl溶液加入滤液中，用玻璃棒沿同一方向轻轻搅拌，使其混合均匀析出DNA：取适量蒸馏水沿烧杯内壁缓缓加入，同时用玻璃棒沿同一方向轻轻搅拌，观察烧杯中有无丝状物出现。当丝状物不再增加时，停止加入蒸馏水 2．DNA的鉴定 溶解DNA：将分离的丝状物放入物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中，使其溶解鉴定DNA：向上述溶液中滴加二苯胺试剂后，沸水浴加热，溶液出现蓝色 　(正确的打“√”，错误的打“×”) 1．基因组文库含有某种生物体全部基因片段，cDNA文库只包含某种生物体一部分的基因片段。 (　　) [答案]　√ 2．一般可采用猪血进行DNA的粗提取。 (　　) ×　提示：哺乳动物血液中DNA含量较低，不适宜作为DNA粗提取的材料。 3．基因表达载体中启动子是DNA聚合酶识别和结合的部位。 (　　) ×　提示：启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。 4．将重组表达载体导入动物受精卵常用显微注射法。 (　　) [答案]　√ 5．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。 (　　) ×　提示：抗虫效果的鉴定要在个体生物学水平上做抗虫接种实验来鉴定。 6．可通过DNA分子杂交技术检测棉花的染色体上是否插入了Bt基因。 (　　) [答案]　√ 　基因表达载体的构建 1．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，形成一个重组的DNA分子(重组质粒)。构建过程如下图所示： 2．限制酶的选择策略 甲　　　　　　　　　乙 (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反向连接，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割位点)切割。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类。 ①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。 ②质粒作为载体必须具有标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构。 (3)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能表达，即酶切位点应位于启动子与终止子之间。 合作探究：(1)如何区分启动子、终止子、起始密码子和终止密码子？ 提示：启动子和终止子位于DNA上，是基因表达载体必需的部分，而起始密码子和终止密码子位于mRNA上，决定翻译的开始和结束。 (2)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请据图回答下列问题： 限制酶 BamHⅠ HindⅢ EcoRⅠ Sma Ⅰ 识别序 列及切 割位点 图1 图2 ①构建基因表达载体时，能否用Sma Ⅰ切割质粒？为什么？ 提示：不能；因为Sma Ⅰ会破坏质粒的抗性基因。质粒上的抗性基因是标记基因，便于重组DNA分子的筛选，若被破坏，无法进一步筛选。 ②与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点是什么？ 提示：可以防止质粒和目的基因的自身环化以及目的基因与载体的反向连接。 1．在基因工程的操作过程中，获得重组质粒不需要(　　) ①DNA连接酶　②限制性内切核酸酶　③RNA聚合酶　④具有标记基因的质粒　⑤目的基因　⑥四种脱氧核苷酸 A．③⑥　 B．②④　 C．①⑤　 D．①②④ A　[构建重组质粒时，首先要用限制性内切核酸酶切割含有目的基因的DNA片段和质粒，其次需要用DNA连接酶将目的基因与质粒连接；RNA聚合酶催化转录过程，获得重组质粒时不需要RNA聚合酶；获得重组质粒时，需要具有标记基因的质粒作为载体；重组质粒是由目的基因与质粒形成的；四种脱氧核苷酸是合成DNA的原料，获得重组质粒不需要四种脱氧核苷酸。] 2．下列有关抗虫基因表达载体的叙述，正确的是(　　) A．切割含抗虫基因的DNA片段和载体必须用同一种限制酶 B．抗虫基因表达载体中要有起始密码子 C．抗虫基因表达载体必须具备标记基因，其作用是筛选含有目的基因的受体细胞 D．抗虫基因的表达开始于复制原点 C　[切割含抗虫基因的DNA片段和载体可以用不同的限制酶，只要切割出的末端相同即可，A项错误；抗虫基因表达载体的构建必须具备启动子和终止子，起始密码子位于mRNA上，B项错误；基因表达载体必须具备标记基因，其作用是检测目的基因是否导入到受体细胞中，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来，C项正确；抗虫基因的表达开始于启动子，D项错误。] 3．图甲、图乙分别表示质粒和外源DNA，其中箭头表示相关限制酶的酶切位点，下列叙述正确的是(　　) 图甲 图乙 A．用质粒和外源DNA构建重组质粒过程中，不能使用SmaⅠ切割 B．图甲所示的质粒分子在经SmaⅠ酶切割后含有4个游离的磷酸基团 C．为获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入DNA聚合酶 D．用EcoRⅠ、HindⅢ和BamHⅠ中的任意一种酶切割质粒和外源基因都可以 A　[据图分析，在质粒中，SmaⅠ的切割位点位于标记基因(抗生素抗性基因)上，在外源DNA分子中，SmaⅠ的切割位点位于目的基因上，因此用质粒和外源DNA构建重组质粒过程中，不能使用SmaⅠ切割，A正确；图甲所示的质粒分子只有一个SmaⅠ切割位点，所以在经SmaⅠ酶切割后含有2个游离的磷酸基团，B错误；为获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入DNA连接酶，C错误；只使用EcoRⅠ，则质粒和目的基因两端的黏性末端相同，用DNA连接酶连接时，会产生质粒和目的基因自身连接物，而利用BamHⅠ或HindⅢ剪切时，在目的基因上只有一个酶切位点，因此不能切割目的基因，D错误。] 　将目的基因导入受体细胞 1．目的基因导入受体细胞的方法 受体细胞 类型 方法 说明 特点 植物细胞 农杆菌转 化法　　 将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T­DNA上→转入农杆菌→用农杆菌侵染植物细胞→将目的基因整合到植物细胞染色体的DNA上→目的基因表达 经济、有效，适用于双子叶植物和裸子植物，尤其适用于双子叶植物 花粉管通 道法　　 在植物受粉后、花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头→滴加DNA(含目的基因)，使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞→目的基因表达 简便、经济，我国科学家独创的一种方法 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)→显微注射→注射了目的基因的受精卵，经胚胎早期培养后，移植到雌性动物的输卵管或子宫内→获得具有新性状的动物 将目的基因导入动物细胞最为有效的方法 微生物细胞 Ca2+处 理法(感 受态细 胞法) 用Ca2+处理微生物细胞→感受态细胞→将基因表达载体与感受态细胞混合→在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子 简便、 经济、 有效 2．农杆菌转化法分析 (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培育到完整的植株要用到植物组织培养技术。 合作探究：(1)农杆菌转化法是将目的基因导入双子叶植物和裸子植物的一种方法，原因是双子叶植物和裸子植物能够产生一种吸引农杆菌的化学物质，而单子叶植物不能产生这种物质，能不能利用农杆菌转化法将目的基因导入单子叶植物？说明原因。 提示：能，可从双子叶植物中提取该化合物，再用该化合物处理单子叶植物细胞，然后就可用农杆菌转化法将目的基因导入单子叶植物细胞。 (2)将目的基因导入动物细胞的受体细胞除了受精卵外，还可以选择什么细胞？ 提示：还可以将目的基因导入胚胎干细胞，因为胚胎干细胞也能发育成动物体。 1．下列关于目的基因导入受体细胞的描述，不正确的是(　　) A．培育“黄金大米”可用花粉管通道法导入目的基因 B．显微注射技术是转基因动物中采用最多的方法 C．目的基因导入大肠杆菌最常用的方法是Ca2+处理法 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 A　[水稻的花很小，不适合用花粉管通道法导入目的基因，A错误；将目的基因导入动物细胞常用显微注射法，B正确；将目的基因导入微生物细胞最常用的方法是用Ca2+处理大肠杆菌，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的状态，C正确；将目的基因导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法，此外还有基因枪法和花粉管通道法，D正确。] 2．农杆菌侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T­DNA插入植物基因组中。图示为利用农杆菌培育转基因植物的基本流程，请据图回答： (1)剪除Ti质粒的某些片段、替换复制原点O与添加抗生素的抗性基因T的过程①中，需用多种限制酶处理，原因是______________________________，需用________“缝合”双链DNA片段的平末端。 (2)目的基因是指____________。由过程②形成的基因表达载体中， 目的基因的上游具有________，它是____________识别和结合的部位。 (3)过程③常用________处理使农杆菌成为感受态细胞。抗生素抗性基因T的作用是________________________________。 (4)可通过________技术检测试管苗的染色体DNA上是否插入了目的基因。 [解析]　(1)Ti质粒有多种限制酶切割位点，不同的限制酶识别并切割不同的碱基序列。连接平末端应选用T4 DNA连接酶。(2)目的基因主要是指编码蛋白质的基因。目的基因的首端具有启动子，以便于RNA聚合酶识别和结合。(3)过程③常采用Ca2+(CaCl2溶液)处理农杆菌，以增大农杆菌细胞壁的通透性。抗生素抗性基因T用于检测受体细胞中是否含有基因表达载体。(4)检测农杆菌和愈伤组织细胞中是否有目的基因常采用DNA分子杂交技术。 [答案]　(1)不同的限制酶识别并切割不同的碱基序列　T4 DNA连接酶　(2)编码蛋白质的基因　启动子　RNA聚合酶　(3)Ca2+(CaCl2溶液)　鉴定和筛选导入了基因表达载体的农杆菌　(4)DNA分子杂交 [课堂小结] 　 1．基因工程的基本操作程序包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞，以及目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤。 2．基因组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。从组织细胞中提取mRNA，逆转录成cDNA，与适当载体连接后转化宿主，这种包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。 3．构建基因表达载体不仅要使目的基因进入受体细胞并有效表达，而且要能稳定存在且遗传给后代。基因表达载体除了目的基因外，还应该包括复制原点、启动子、终止子和标记基因等。 4．农杆菌Ti质粒上的可转移DNA(T­DNA)能进入受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA上。 5．基因导入受体后，能否有效表达需从DNA方面、RNA方面、蛋白质方面、个体水平对生物的特定性状进行筛选和鉴定。 6．在酸性条件下，DNA与二苯胺发生反应，溶液呈蓝色。 1．基因工程主要操作步骤的顺序是(　　) ①基因表达载体的构建　②将目的基因导入受体细胞　③目的基因及其表达产物的检测与鉴定　④目的基因的获取 A．③②④①　　　　 B．②④①③ C．④①②③ D．③④①② C　[基因工程主要操作步骤的顺序是：目的基因的获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因及其表达产物的检测与鉴定。] 2．下图为基因表达载体的模式图，下列有关基因工程中载体的说法错误的是(　　) A．基因表达载体的构建是在生物体外完成的 B．任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别 C．图中启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位 D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因 B　[由于受体细胞有植物、动物和微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方式不同，所以基因表达载体的构建也会有所差别，不可能千篇一律。] 3．下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。下列相关叙述正确的是(　　) A．②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶参与 B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上 C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状 D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 D　[重组质粒的构建需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶参与，DNA聚合酶一般用于DNA复制过程，A错误；③侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的T­DNA整合到植物细胞的染色体上，B错误；如果受体细胞的染色体上含抗虫基因，只能说明抗虫基因成功整合到受体细胞的染色体上，不代表该基因就一定能表达成功，因此不能确定⑤是否表现出抗虫性状，C错误；⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异，D正确。] 4．利用外源基因在受体细胞中表达可生产人类所需的产品。下列选项中能说明目的基因完成表达的是(　　) A．棉花细胞中检测到载体上的标记基因 B．山羊乳腺细胞中检测到人的生长激素基因 C．大肠杆菌中检测到人的胰岛素基因转录出的mRNA D．酵母菌细胞中提取到人的干扰素 D　[目的基因完成表达是指目的基因在细胞中合成相应的蛋白质，在酵母菌细胞中提取到人的干扰素，说明导入酵母菌中的人的干扰素基因完成了表达。] 5．下列关于DNA粗提取和鉴定的说法错误的是(　　) A．柠檬酸钠溶液可防止血液凝固 B．加蒸馏水是为了让鸡血细胞破裂 C．在2 mol·L-1 NaCl溶液中DNA会析出 D．酸性条件下二苯胺与DNA反应呈蓝色 C　[在2 mol·L-1 NaCl溶液中，DNA溶解度较高，不会析出，C错误。] 6．下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内制备“工程菌”的示意图。 据图回答： (1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在____________酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在____________的作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的________序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的________序列，再通过化学方法合成所需基因。 (2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有________、________、4种脱氧核苷三磷酸和耐高温的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。 (3)由A和载体B拼接形成的C通常称为_____________________________________________________________________。 (4)在基因工程中，常用Ca2+处理D，其目的是_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 [解析]　(1)利用逆转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成双链DNA分子；根据蛋白质工程合成目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序，通过化学方法合成。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物对和能量等条件。(3)目的基因和载体结合，形成基因表达载体。(4)在利用大肠杆菌作受体细胞时，需要先用Ca2+处理，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的状态。 [答案]　(1)逆转录　DNA聚合酶　氨基酸　脱氧核苷酸　(2)引物对　模板(A基因)　(3)基因表达载体　(4)使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的状态 课时分层作业(13)　基因工程的基本操作程序 题组一　目的基因的获取与基因表达载体的构建 1．下列不属于获取目的基因的方法是(　　) A．从基因文库中提取 B．利用PCR技术合成 C．利用DNA转录合成 D．利用化学方法人工合成 C　[可以从基因组文库中获取目的基因，A正确；可以利用PCR技术扩增目的基因，B正确；利用DNA转录合成的是RNA，不是基因，C错误；可以利用化学方法人工合成目的基因，D正确。] 2．在基因表达载体的构建中，下列说法不正确的是(　　) A．基因表达载体的构建方法不完全相同 B．有了启动子才能驱动基因转录出mRNA C．终止子的作用是终止翻译过程 D．基因表达载体的结构包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等 C　[因为受体细胞有植物、动物、微生物之分，且目的基因导入受体细胞的方法不同，因此，基因表达载体的构建方法是不完全相同的，A正确；启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质，B正确；终止子的作用是使转录在所需要的地方停止，终止密码子的作用是使翻译在所需要的地方停止，C错误；基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等，D正确。] 3．(11分)CTB是霍乱弧菌产生的肠毒素(蛋白质)结构的一部分，可用作针对霍乱弧菌的疫苗。研究人员提取了控制CTB合成的基因(CTB)，构建基因表达载体(如图所示)，将其导入番茄，然后用转基因番茄饲喂试验小鼠，检测疫苗的有效性。请回答相关问题： (1)为了在短时间内获得大量基因，可以采用______技术。与细胞内DNA复制时的解旋过程相比，该技术的DNA解链过程有何不同？___________________ (写出一点即可)。 (2)使用两种限制酶切割载体可防止切开的载体的两个末端重新连接起来，原因是_____________________________________________________________________。 (3)可采用________法将基因表达载体导入番茄细胞，然后在加入了________的培养基中进行初步筛选，之后还需用________技术检测CTB基因是否整合到番茄染色体的DNA上。 (4)提取转基因番茄不同部位的蛋白质进行检测，发现只有果实中含有CTB。CTB基因只能在果实细胞中表达，这与基因表达载体中的________有关。 (5)用转基因番茄果实饲喂试验小鼠，若能在小鼠的血清中检测到________，则说明该转基因疫苗是有效的。 [答案]　(除注明外，每空1分，共11分)(1)PCR　不需要解旋酶　(2)两种限制酶切割载体可以产生不同的末端　(3)农杆菌转化　卡那霉素　DNA分子杂交　(4)E8启动子(2分)　(5)CTB抗体(3分) 题组二　将目的基因导入受体细胞及相关检测与鉴定 4．(多选)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(　　) A．将毒素蛋白注射到棉受精卵中 B．将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中 C．将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养 D．将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵 CD　[将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中，棉受精卵没有获得目的基因，发育成的植株不会有抗虫性状，A错误；将编码毒素蛋白的DNA序列，直接注射到棉受精卵中，而没有将目的基因与运载体结合，目的基因将不能稳定存在，很容易被水解，不能培养出抗虫棉，B错误；C项所述为用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞，C正确；当受体细胞是植物细胞时，还可以利用花粉管通道法将目的基因导入受精卵中，然后发育为转基因植株，D项所描述的类似于花粉管通道法，D正确。] 5．下列关于目的基因导入微生物细胞的叙述中，不正确的是(　　) A．常用原核生物作为受体细胞，是因为原核生物繁殖快，且多为单细胞、遗传物质相对较少 B．受体细胞所处的一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态称为感受态 C．感受态细胞吸收DNA分子需要适宜的温度和酸碱度 D．感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子的液体只要调节为适宜的pH即可，没必要用缓冲液 D　[由于原核生物具有繁殖快，且多为单细胞、遗传物质相对较少等特点，所以早期的基因工程通常都用原核生物作为受体细胞；受体细胞经Ca2+处理后，处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，称为感受态；感受态细胞吸收DNA分子需要在适宜的温度和酸碱度的缓冲液中完成。] 6．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，只有通过鉴定与检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是(　　) ①检测受体细胞中是否有目的基因 ②检测受体细胞中是否有致病基因 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成蛋白质 A．①②③ 　　　　　　 B．②③④ C．①③④ D．①②④ C　[目的基因的分子检测包括三个方面：①检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了相应的mRNA，方法是使用基因探针与之杂交；③检测目的基因是否翻译成了相应的蛋白质，常用的方法是抗原—抗体杂交。] 7．(11分)基因工程中，受体细胞的不同，导入目的基因的方法也不同。请回答下列问题： (1)农杆菌转化法常用来将外源基因转入________细胞，具体操作时，先要将目的基因插入农杆菌________质粒的T­DNA中，然后用该农杆菌感染植物细胞。农杆菌在自然条件下，不容易感染____________植物。农杆菌侵染植物，能够将目的基因插入植物细胞的________________________上。 (2)将重组质粒导入动物细胞，常采用________的方法。若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱。所以，用表达载体转化大肠杆菌时，常先用________处理大肠杆菌，使较多的细胞成为________细胞以利于表达载体的进入。 (3)目的基因导入受体细胞引起生物性状的改变，属于可遗传变异中的________(变异类型)。 [解析]　(1)农杆菌转化法常用来将外源基因转入植物细胞，具体操作时，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T­DNA中，然后用该农杆菌感染植物细胞。农杆菌在自然条件下，不容易感染单子叶植物。农杆菌侵染植物后，能够将Ti质粒上的T­DNA携带的目的基因插入植物细胞的染色体DNA上。 (2)将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法。若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱。所以，用表达载体转化大肠杆菌时，常先用Ca2+处理大肠杆菌，使较多的细胞成为感受态细胞以利于表达载体的进入。 (3)基因工程的原理为基因重组。 [答案]　(除注明外，每空1分，共11分)(1)植物　Ti　单子叶　染色体DNA　(2)显微注射　Ca2+　感受态(2分)　(3)基因重组(3分) 题组三　DNA的粗提取和鉴定 8．下列关于DNA的粗提取和鉴定的叙述，错误的是(　　) A．用同样方法从等体积兔血和鸡血中提取的DNA量相近 B．DNA析出过程中，搅拌操作要轻柔以防DNA断裂 C．2 mol·L-1的NaCl溶液可用来粗提取DNA D．用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行沸水浴加热 A　[兔属于哺乳动物，其成熟的红细胞没有细胞核及各种细胞器，提取不到DNA，而鸡属于鸟类，其红细胞内含有细胞核与各种细胞器，DNA含量较多，A错误；DNA分子从细胞中被释放出来且除去蛋白质后是非常容易断裂的，如果太过剧烈的搅拌，DNA链可能会被破坏，因此轻柔搅拌的目的是获得较完整的DNA分子，B正确；DNA在2 mol·L-1的NaCl溶液中溶解度较高，可用来溶解DNA，C正确；将析出的DNA溶解在2 mol·L-1的NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后需要沸水浴加热才会呈现蓝色，D正确。] 9．下列有关“DNA的粗提取和鉴定”实验的叙述，正确的是(　　) A．新鲜猪血、菜花等动植物材料均可用于 DNA 的粗提取 B．植物材料的细胞壁不影响DNA的粗提取 C．DNA易溶于 2 mol·L-1 的 NaCl 溶液中 D．溶有 DNA 的 NaCl 溶液中加入二苯胺试剂后，颜色呈紫色 C　[猪是哺乳动物，其成熟的红细胞没有细胞核，所以猪血不能用于DNA的粗提取，A错误；细胞壁会对DNA的粗提取造成一定的阻碍，B错误；DNA可溶于2 mol·L-1的NaCl溶液，C正确；溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂，需沸水浴加热，再观察颜色(呈蓝色)，D错误。] 10．(10分)如图为“DNA的粗提取和鉴定”实验的相关操作。已知DNA在0.14 mol·L-1的NaCl溶液中溶解度最低；DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精。回答下列问题： (1)通过上述步骤得到滤液C后，向滤液中加入的NaCl溶液的目的是________________，再过滤得到滤液D，向滤液D中加入蒸馏水的目的是________________。 (2)在“DNA的粗提取和鉴定”实验中，将含有一定量杂质的DNA丝状物分别放入体积为2 mL的4种溶液中，经搅拌后过滤，获得下表所示的4种滤液，则含DNA最少的是滤液________，原因是__________________________________ _____________________________________________________________________。 序号 溶液 操作 滤液 1 图中B的溶液 研磨搅拌 后过滤 E 2 2 mol·L-1 NaCl溶液 搅拌后过滤 F 3 0.14 mol·L-1 NaCl溶液 搅拌后过滤 G 4 冷却的95%的酒精溶液 搅拌后过滤 H (3)DNA鉴定的原理是_________________________________________________。 [解析]　(1)通过题图所示步骤得到滤液C后，再向滤液中加入的NaCl溶液，溶解DNA，过滤除去不溶于NaCl的杂质；向滤液D中加入蒸馏水的目的是降低DNA的溶解度，有利于DNA析出。(2)由于DNA可以溶于NaCl溶液中，在2 mol·L-1的NaCl溶液中DNA的溶解度较高，搅拌过滤后，DNA存在于得到的滤液中；DNA在0.14 mol·L-1的NaCl溶液中溶解度最低，此时DNA会从溶液中析出，搅拌过滤后，得到的黏稠物主要就是DNA，滤液只含有少量DNA；由于DNA不溶于酒精，而其他杂质可以溶于酒精，因此放入冷却的95%的酒精溶液中，DNA不溶于酒精，搅拌过滤后，DNA存在于黏稠物中，滤液中几乎不含DNA，因此含DNA最少的是滤液H。(3)DNA鉴定的原理：在沸水浴的条件下，DNA与二苯胺反应呈现蓝色。 [答案]　(除注明外，每空2分，共11分)(1)使DNA溶解　使DNA(溶解度下降而沉淀)析出　(2)H　DNA不溶于酒精　(3)在沸水浴条件下，DNA与二苯胺试剂反应呈现蓝色(3分) 11．抗菌肽对治疗癌症有一定的作用，下图表示抗菌肽合成过程。相关说法正确的是(　　) →→→→→ A．用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶 B．基因表达载体包含起始密码子和终止密码子 C．用显微注射法导入基因表达载体 D．筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质 A　[PCR技术中采用高温变性，因此用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶；基因表达载体包括启动子和终止子，起始密码子和终止密码子在mRNA上；将基因表达载体导入酵母菌细胞时应用感受态细胞法；筛选菌种时用基因探针检测相关基因或mRNA，不能用基因探针检测蛋白质。] 12．番茄叶片受害虫的损伤后，叶肉细胞迅速合成蛋白酶抑制剂，抑制害虫的消化作用。人们尝试将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米，以对付猖獗的玉米螟。下图为培育转基因抗虫玉米的流程图，下列描述正确的是 (　　) A．用限制性内切核酸酶切割番茄的DNA得到的产物就是蛋白酶抑制剂基因 B．用Ca2+处理玉米受体细胞，有利于含目的基因的重组质粒导入 C．重组Ti质粒应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以启动蛋白酶抑制剂基因的转录 D．若将目的基因导入玉米花粉细胞，通过花药离体培养可获得稳定遗传的转基因玉米 C　[目的基因是用限制性内切核酸酶将DNA酶切后得到的，需筛选；Ca2+用于处理细菌细胞；基因成功表达的前提是能转录和翻译，转录时需RNA聚合酶识别转录的起点才能启动；花药离体培养得到的是玉米的单倍体，需再用秋水仙素处理单倍体，使染色体加倍才能得到稳定遗传的转基因玉米。] 13．(11分)大肠杆菌pUC18质粒是基因工程中常用的载体。某限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中，如果没有插入外源基因，LacZ基因便可表达出β­半乳糖苷酶。当培养基中含有IPTG和X­gal时，X­gal便会被β­半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落。反之，则形成白色菌落。下图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程。请分析并回答下列问题： (1)对已获得的目的基因可利用________技术进行扩增。 (2)目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，需要DNA连接酶恢复____________键。 (3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是________；大肠杆菌需事先用Ca2+进行处理，目的是________________________________________ _____________________________________________________________________。 (4)将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质____________________________和生长因子，还应加入IPTG、X­gal以及氨苄青霉素，其中加入氨苄青霉素的作用是筛选出_____________________ ________________________________________________。 (5)若观察到培养基上出现________色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则不利于重组质粒的筛选，原因是__________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 [答案]　(除注明外，每空1分，共11分)(1)PCR　(2)磷酸二酯　(3)进行转化　使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(2分)　(4)碳源、氮源、无机盐、水　导入pUC18质粒和重组质粒的大肠杆菌　(5)白　无论大肠杆菌中是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落，无法判断导入的是原pUC18质粒还是重组质粒(3分) 易错点　混淆启动子与起始密码子，终止子与终止密码子 14．下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是(　　) A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA逆转录获得 B．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点 C．借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 C　[由于基因的选择性表达，在人的肝细胞中没有胰岛素基因转录的mRNA，所以表达载体中的胰岛素基因不能通过人肝细胞mRNA逆转录获得，A错误；表达载体的复制启动于复制原(起)点，胰岛素基因的表达启动于启动子，B错误；标记基因的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细胞筛选出来，C正确；启动子在胰岛素基因的转录过程中起作用，终止密码子在胰岛素基因的翻译过程中起作用，D错误。] 21 / 22 学科网（北京）股份有限公司 $