1、“基因工程(gngchng)與蛋白質(zhì)工程”知識(shí)歸納及試題例析 廣東省揭東縣登崗中學(xué)(zhngxu)曾鵬光一、知識(shí)(zh shi)歸納1與DNA分子相關(guān)的酶名稱(chēng)作用參與的生理過(guò)程應(yīng)用限制性核酸內(nèi)切酶切割某種特定的脫氧核苷酸序列 基因工程DNA連接酶連接兩個(gè)DNA片段基因工程DNA聚合酶在脫氧核苷酸鏈上添加單個(gè)脫氧酸DNA復(fù)制RNA聚合酶在核苷酸鏈上添加單個(gè)核糖核苷酸轉(zhuǎn)錄解旋酶使堿基間氫鍵斷裂DNA復(fù)制及轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄酶以RNA為模板合成DNA逆轉(zhuǎn)錄及基因工程特別注意：（1）限制性核酸內(nèi)切酶的來(lái)源：多數(shù)來(lái)自原核生物；作用特點(diǎn)：主要切割外源DNA，對(duì)自身的DNA不起作用從而達(dá)到保護(hù)自身的目的；作用結(jié)果：

2、形成DNA片斷末端。（2）各種酶都具有專(zhuān)一性，特別是限制酶只能識(shí)別特定的脫氧核苷酸序列，并在特定的堿基之間切開(kāi)。2基因工程的基本操作程序（1）獲取目的基因基因文庫(kù)：是將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體菌的群體中通過(guò)克隆而儲(chǔ)存，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同基因。基因組文庫(kù)：基因文庫(kù)中含有一種生物所有的基因就叫做基因組文庫(kù)。部分基因文庫(kù)：含有一種生物的部分基因，就叫做部分基因文庫(kù)，如cDNA文庫(kù)。PCR技術(shù)與DNA復(fù)制的比較比較項(xiàng)目PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點(diǎn)原理DNA雙鏈復(fù)制（堿基互補(bǔ)配對(duì)）原料四種游離的脫氧核苷酸條件模板、ATP、酶等不同點(diǎn)解旋方式DNA在高溫下變性解旋解旋酶催

3、化場(chǎng)所體外復(fù)制主要在細(xì)胞核內(nèi)酶熱穩(wěn)定的DNA聚合酶（Taq酶）細(xì)胞內(nèi)含有的DNA聚合酶結(jié)果在短時(shí)間內(nèi)形成大量的DNA片段形成整個(gè)DNA分子（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建(u jin)（基因工程的核心）構(gòu)建目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且(bngqi)可以遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。一個(gè)(y )基因表達(dá)載體的組成：目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因等。構(gòu)建方法（3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)化生物種類(lèi)植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)Ca2+處理法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程將目的基因插入Ti質(zhì)粒的TDNA上農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞整合到受體細(xì)胞

4、的DNA表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純?nèi)÷眩ㄊ芫眩╋@微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2+處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子特別注意：受體細(xì)胞中常用植物受精卵或體細(xì)胞（經(jīng)組織培養(yǎng)）、動(dòng)物受精卵（一般不用體細(xì)胞）、微生物大腸桿菌、酵母菌等，但要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素則必需用真核生物酵母菌需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌。一般不用支原體，原因是它營(yíng)寄生生活；一定不能用哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞，原因是它無(wú)細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，不能合成蛋白質(zhì)。（4）目的基因(jyn)的檢測(cè)與鑒定3基因工程(jyn gngchng)和蛋白質(zhì)工程比較比較項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程

5、原理基因重組中心法則的逆轉(zhuǎn)區(qū)別過(guò)程獲取目的基因構(gòu)建表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)氨基酸序列合成DNA表達(dá)出蛋白質(zhì)實(shí)質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類(lèi)所需要的生物類(lèi)型或生物產(chǎn)品（基因的異體表達(dá)）定向改造或生產(chǎn)人類(lèi)所需要的蛋白質(zhì) 結(jié)果生產(chǎn)自然界中已經(jīng)有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中沒(méi)有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)必須通過(guò)基因修飾或基因合成來(lái)實(shí)現(xiàn)二、相關(guān)(xinggun)試題1下列關(guān)于基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是（）A目的基因和受體細(xì)胞均可來(lái)自動(dòng)、植物或微生物B限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類(lèi)

6、常用的工具酶C人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原無(wú)生物活性D載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞和促進(jìn)目的基因的表達(dá)2下表有關(guān)基因表達(dá)的選項(xiàng)中，不可能的是（）基因表達(dá)的的細(xì)胞表達(dá)產(chǎn)物A細(xì)菌抗蟲(chóng)蛋白基因抗蟲(chóng)棉葉肉細(xì)胞細(xì)菌抗蟲(chóng)蛋白B人酪氨酸酶基因正常人皮膚細(xì)胞人酪氨酸酶C動(dòng)物胰島素基因大腸桿菌工程菌細(xì)胞動(dòng)物胰島素D兔血紅蛋白基因兔成熟紅細(xì)胞兔血紅蛋白3下列敘述符合基因工程(jyn gngchng)概念的是（）AB淋巴細(xì)胞(xbo)與腫瘤細(xì)胞融合，雜交瘤細(xì)胞中含有B淋巴細(xì)胞中的抗體基因B將人的干擾素基因(jyn)重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株C用紫外線(xiàn)照射青霉菌，使

7、其DNA發(fā)生改變，通過(guò)篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株D自然界中天然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA整合到細(xì)菌DNA上4甲、乙兩圖表示從細(xì)菌細(xì)胞中獲取目的基因的兩種方法，以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A甲方法可建立該細(xì)菌的基因組文庫(kù)B乙方法可建立該細(xì)菌的cDNA文庫(kù)C甲方法要以脫氧核苷酸為原料D乙方法需要逆轉(zhuǎn)錄酶參與5科學(xué)家將控制某藥物蛋白合成的基因轉(zhuǎn)移到白色萊航雞的受精卵DNA中，發(fā)育后的雌雞就能產(chǎn)出含該藥物蛋白的雞蛋，而且用這些雞蛋孵出的雌雞，仍能產(chǎn)出含該藥物蛋白的雞蛋。下列有關(guān)敘述正確的是（）A表達(dá)載體的導(dǎo)入運(yùn)用了顯微注射技術(shù)B受精卵的發(fā)育需要運(yùn)用胚胎移植技術(shù)C這種變異屬于(shy)不定向的變異D這種變

8、異(biny)來(lái)源于染色體變異6科學(xué)家在某種農(nóng)桿菌中找到了抗枯萎的基因，并以質(zhì)粒為運(yùn)載體，采用轉(zhuǎn)基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品種。下列有關(guān)說(shuō)法(shuf)正確的是（）A質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體之一，質(zhì)粒的存在與否對(duì)宿主細(xì)胞生存有決定性的作用B通過(guò)該方法獲得的抗枯萎病金花茶，將來(lái)產(chǎn)生的花粉中不一定含有抗病基因C該種抗枯萎病基因之所以能在金花茶細(xì)胞中表達(dá)，是因?yàn)閮烧叩腄NA結(jié)構(gòu)相同D為保證金花茶植株抗枯萎病，只能以受精卵細(xì)胞作為基因工程的受體細(xì)胞7（雙選）下列關(guān)于限制酶的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A限制酶廣泛存在于各種生物中，微生物中很少分布B自然界中限制酶的天然作用是用來(lái)提取目的基因C不同的限制酶切割

9、DNA的切點(diǎn)不同D一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列8（雙選）科學(xué)家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因，并以質(zhì)粒為運(yùn)載體，采用轉(zhuǎn)基因方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品種。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體之一，不需人工改造就可直接應(yīng)用于基因工程B在培養(yǎng)過(guò)程中需要采用PCR技術(shù)C檢測(cè)抗枯萎病的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)，可采用抗病實(shí)驗(yàn)D為了保證金茶花植株(zhzh)抗枯萎病，只能以受精卵細(xì)胞作為基因工程的受體細(xì)胞9請(qǐng)分析回答下列有關(guān)現(xiàn)代(xindi)生物科技方面的問(wèn)題：（1）糖尿病在現(xiàn)代社會(huì)中的發(fā)病率越來(lái)越高，主要是由于患者胰島B細(xì)胞受損，胰島素分泌不足引起的。對(duì)此，某同學(xué)根據(jù)所學(xué)知識(shí)提出了用

10、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物(dngw)生產(chǎn)胰島素治療方法。基本程序：獲取目的基因基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定。其中和的操作中需要相同的工具酶是 ，該酶的作用是識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定 ，并使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的 斷裂，暴露出相同的黏性末端。利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的過(guò)程中，目的基因受熱形成單鏈并與引物結(jié)合，在 的作用下延伸形成DNA。（2）蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有氨基酸的序列找到相對(duì)應(yīng)的 序列。101957年，生物學(xué)家了解到，病毒感染的細(xì)胞能產(chǎn)生一種因子，這種因子能作用于其他細(xì)胞，干擾病毒的復(fù)制，故將其命名為干擾素

11、；從1987年開(kāi)始，用基因工程方法生產(chǎn)的干擾素進(jìn)入了工業(yè)化生產(chǎn)，并且大量投放市場(chǎng)。（1）若已知干擾素的氨基酸序列，則獲取目的基因的較簡(jiǎn)單方法是 ；目的基因還可以從 文庫(kù)獲取，而從cDNA文庫(kù)中不一定能得到，原因是 。（2）用限制酶處理質(zhì)粒和目的基因后，用 酶處理，可形成基因表達(dá)載體，該載體的化學(xué)本質(zhì)是 ；基因表達(dá)載體除含有干擾素基因外，還必須有 、 和_等。（3）若選擇大腸桿菌作為受體細(xì)胞，常用的轉(zhuǎn)化方法是用 處理，使其成為 ，并在一定溫度作用下完成 。（4）轉(zhuǎn)基因技術(shù)是否成功，需要對(duì)受體細(xì)胞進(jìn)行分子水平的檢測(cè)，首先是檢測(cè)受體細(xì)胞 上是否插入了目的基因，這是目的基因能否在真核生物中穩(wěn)定遺傳的關(guān)

12、鍵。檢測(cè)方法是采用 。最后還要檢測(cè)目的基因是否翻譯成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，利用的技術(shù)是 。11正常蠶豆、豌豆和水稻(shudo)均為二倍體，它們體細(xì)胞中的染色體數(shù)依次為12、14、24，這三種植物常作為生物學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)材料。（1）培育多倍體要用到秋水仙素，為觀察(gunch)其作用，最好采用上述三種材料中的 作為(zuwi)實(shí)驗(yàn)材料，原因是 。（2）用32P標(biāo)記蠶豆體細(xì)胞（含12條染色體）的DNA雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細(xì)胞分裂的后期，一個(gè)細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)和未被標(biāo)記的染色體條數(shù)比為 。（3）正常的豌豆種子缺乏糯性。有人做了實(shí)驗(yàn)：選取健壯開(kāi)花的豌豆進(jìn)行人工

13、除雄授予糯性水稻的花粉，結(jié)果沒(méi)有獲取正常的豌豆種子，你認(rèn)為最可能的原因是 。（4）為從根本上解決水稻中的高植酸問(wèn)題，可將植酸酶基因?qū)胨荆嘤椭菜徂D(zhuǎn)基因水稻品種。下圖是獲取植酸酶基因的流程。據(jù)圖回答：圖中基因組文庫(kù) （填“小于”、“等于”或“大于”）cDNA文庫(kù)。B過(guò)程需要的酶是 ；A、C過(guò)程中 （填“可以”或“不可以”）使用同一種探針篩選含目的基因的菌株。目的基因和除從構(gòu)建的文庫(kù)中分離外，還可以分別利用圖中 和 為模板直接進(jìn)行PCR擴(kuò)增，該過(guò)程中所用酶的顯著特點(diǎn)是 。（5）生產(chǎn)上常將轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物混合種植，其目的是降低害蟲(chóng)種群中的 基因頻率的增長(zhǎng)速率。122009年10月，我國(guó)

14、自主(zzh)研發(fā)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻“華恢1號(hào)”獲得農(nóng)業(yè)部頒發(fā)的安全證書(shū)。下圖表示該抗蟲(chóng)水稻主要培育(piy)流程，據(jù)圖回答：（1）過(guò)程(guchng)應(yīng)用的主要生物技術(shù)是 。（2）組建理想的載體需要對(duì)天然的質(zhì)粒進(jìn)行改造。下圖是天然土壤農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒結(jié)構(gòu)示意圖（部分基因及部分限制性?xún)?nèi)切酶作用位點(diǎn)），據(jù)圖分析：人工改造時(shí)，要使抗蟲(chóng)基因表達(dá)，還應(yīng)插入 。人工改造時(shí)用限制酶處理，其目的是：第一，去除質(zhì)粒上的 基因，保證TDNA進(jìn)入水稻細(xì)胞后不會(huì)引起細(xì)胞的無(wú)限分裂和生長(zhǎng)；第二，使質(zhì)粒帶有單一限制酶作用位點(diǎn)，有利于 。第三，使質(zhì)粒大小合適，可以提高轉(zhuǎn)化效率等。若用限制酶分別切割改造過(guò)的理想質(zhì)粒和帶有抗蟲(chóng)基

15、因的DNA分子，并構(gòu)成重組Ti質(zhì)粒。分別以含四環(huán)素和卡那霉素的培養(yǎng)基培養(yǎng)已成功導(dǎo)入抗蟲(chóng)基因的水稻胚細(xì)胞，觀察到的細(xì)胞生長(zhǎng)的現(xiàn)象是在含 能夠生長(zhǎng)，而在含 中能生長(zhǎng)。三、答案(d n)及解析1 D解析：基因工程中目的基因和受體細(xì)胞均可來(lái)自動(dòng)、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原無(wú)生物活性，只有經(jīng)過(guò)一定的物質(zhì)激活(j hu)以后，才有生物活性。載體上的抗性基因主要是有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞，不能促進(jìn)目的基因的表達(dá)。所以D錯(cuò)誤。2D解析：細(xì)菌抗蟲(chóng)蛋白基因可通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)入棉花體內(nèi)，在棉花的葉肉細(xì)胞中表達(dá)產(chǎn)生細(xì)菌抗蟲(chóng)蛋白，使棉花具有(

16、jyu)抗蟲(chóng)能力；人酪氨酸酶基因可在正常人的皮膚細(xì)胞中表達(dá)產(chǎn)生酪氨酸酶，酪氨酸酶催化酪氨酸轉(zhuǎn)化為黑色素；動(dòng)物胰島素基因可通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)移到大腸桿菌體內(nèi)，在大腸桿菌工程菌細(xì)胞中合成動(dòng)物胰島素；兔屬于哺乳動(dòng)物，其成熟的紅細(xì)胞中沒(méi)有細(xì)胞核和眾多細(xì)胞器，所以不可能表達(dá)出血紅蛋白。3 B解析：基因工程是在生物體外，通過(guò)對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無(wú)性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類(lèi)所需要的基因產(chǎn)物。所以B為基因工程，而A為動(dòng)物細(xì)胞工程，C為誘變育種，D無(wú)人為因素不屬于基因工程。4C解析：首先要知道甲圖描述的為該細(xì)菌的基因組文

17、庫(kù)，只要利用DNA限制性核酸內(nèi)切酶將其原有的DNA切斷即可，不需要以脫氧核苷酸為原料。乙圖描述的為細(xì)菌的部分基因文庫(kù)。乙方法需要逆轉(zhuǎn)錄酶參與，并需要以脫氧核苷酸為原料。5A解析：本題考查將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法及基因工程的實(shí)質(zhì)。將基因表達(dá)載體導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞（受精卵）的方法是顯微注射法，運(yùn)用顯微注射技術(shù)；注射了目的基因的受精卵要移植到雌性動(dòng)物的輸卵管或子宮內(nèi)發(fā)育，移植的是受精卵不是胚胎，因此不需要胚胎移植技術(shù)；這種變異屬于定向變異；這種變異來(lái)源于基因重組。6B解析：質(zhì)粒在宿主細(xì)胞中能夠友好借居，但是不能對(duì)宿主細(xì)胞的生存起決定作用。由于在轉(zhuǎn)基因植物體內(nèi)基因只存在于某一染色體上，所以在減數(shù)分裂形成

18、配子時(shí)隨著同源染色體的分離，部分配子存在目的基因，而另外一半配子不含目的基因。抗枯萎病基因之所以能在金花茶細(xì)胞中表達(dá)，是因?yàn)閮烧吖灿靡惶酌艽a子。轉(zhuǎn)基因植物的受體細(xì)胞可以是受精卵，也可以是其他體細(xì)胞。7AB解析：限制酶主要存在于各種( zhn)微生物中，而高等生物中則很少。自然界中的限制酶主要用來(lái)切割外來(lái)的DNA，進(jìn)行自我保護(hù)。8BC解析：基因工程中使用的質(zhì)粒載體都已不是原來(lái)細(xì)菌或細(xì)胞中天然存在的質(zhì)粒，而是經(jīng)過(guò)人工改造(gizo)的。檢測(cè)抗枯萎病的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)，需要做抗病實(shí)驗(yàn)。作為基因工程的受體細(xì)胞可以是受精卵，也可以是植物體細(xì)胞。9（1）限制(xinzh)性核酸內(nèi)切酶（或限制酶）核苷酸

19、序列磷酸二酯鍵DNA聚合酶（2）脫氧核苷酸解析：和的操作中都需要用到同一種限制酶；限制酶的作用是識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂。DNA模板與引物結(jié)合后，在DNA聚合酶的作用下，溫度控制在72C左右，以四種脫氧核苷酸為原料，以靶序列為模板，按堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式和半保留復(fù)制的原理，合成一條新的與模板DNA鏈互補(bǔ)的半保留復(fù)制鏈。蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核糖核苷酸序列（DNA）。10（1）人工合成法基因組cDNA是由生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的mRNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的（其他合理答案也可）（2）DNA連接DNA啟動(dòng)子終止子標(biāo)記基因 （3）Ca2+感受態(tài)細(xì)胞轉(zhuǎn)化（4）染色體DNADNA分子雜交技術(shù)抗原抗體雜交技術(shù)解析：（1）若已知干擾素的氨基酸序列，則可以通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄法獲得目的基因；cDNA文庫(kù)是部分基因文庫(kù)，因?yàn)閏DNA是由生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的mRNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，因此目的基因可以從基因組文庫(kù)中獲取。（2）用限制酶處理載體和目的基因后，將目的基因與載體連接，需要使用DNA連接酶處理，基因與載體的化學(xué)本質(zhì)是相同的，都是DNA；干擾素基因是目的基