第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用

［學(xué)習(xí)目標(biāo)I1,說出基因工程的概念。2.說出基因工程的基本工

具。（重點）3.闡述基因工程的基本操作。（重點）4.舉例說明基因工程的

應(yīng)用。

知識點1基因工程的原理

請仔細閱讀教材第102?103頁，完成下面的問題。

1.概念：基因工程，又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。

通俗地說，就是按照人們的意愿,把一種生物的某種基因提取出來,

加以修飾改造,然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺

傳性狀。

2.原理：基因重組。

3.操作水平：DNA分子水平:操作環(huán)境：體外。

4.基本工具

（1）基因的“剪刀”一限制性核酸內(nèi)切酶倘稱限制酶）。

①特點：一種限制酶只能識別一種特定的核甘酸序列。

②作用位點：磷酸二酯鍵。

③產(chǎn)物：a.黏性末端:b.平末端。

④實例：大腸桿菌的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G

和A之間切割，產(chǎn)生兩個帶有黏性末端的DNA片段，如圖所示：

⑵基因的“針線”DNA連接酶。

①作用對象：兩個具有相同末端的DNA分子。

②作用位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。

③產(chǎn)物：形成重組DNA分子。

⑶基因的運載體

①作用：將外源基因送入受體細胞。

③運載體必須具備的條件

a.能在受體細胞中復(fù)制,并穩(wěn)定保存。

h.具有二個或芟個限制酶切點，便于外源基因插入。

C.具有標(biāo)記基因,如：抗性基因，便于進行篩選。

5.操作步驟

知識點2基因工程的應(yīng)用及其安全性

請仔細閱讀教材第104?106頁，完成下面的問題。

1.基因工程的應(yīng)用

(1)作物育種

①現(xiàn)狀：近幾年來，人們利用基因工程的方法，獲得了高左、穩(wěn)

產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物,培育出具有各種抗逆性的作物新品種。

②實例：抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉

抗蟲基因來自蘇云金芽胞桿菌,該基因能夠指導(dǎo)合成一種毒性很

強的蛋白質(zhì)晶體，使棉鈴蟲等害蟲死亡。科學(xué)家將編碼這個蛋白質(zhì)的

基因?qū)胱魑铮棺魑镒陨砭哂械钟x害的能力。

③意義：抗蟲基因作物的使用，不僅減少了農(nóng)藥的用量,而且大

大隆低了生產(chǎn)成本°

(2)藥物研制

①現(xiàn)狀：在藥品生產(chǎn)中，有些藥品由于受原料來源的限制，價格

十分昂貴。用基因工程的方法能夠高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成

本的藥品，如胰島素、干擾素、乙肝疫苗。

②實例：胰島素

科學(xué)家將人體內(nèi)能夠產(chǎn)生胰島素的基因與大腸桿菌的DNA分子

重組，并在大腸桿菌內(nèi)獲得成功表達。

③意義：大大降低了藥品生產(chǎn)的成本，

(3)環(huán)境保護

利用轉(zhuǎn)基因細菌降解有毒有害的化合物，吸收環(huán)境中的重金屬，

分解泄漏的石油，處理工業(yè)廢水等。

2.轉(zhuǎn)基因生物及轉(zhuǎn)基因食品的安全性

目前對轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題存在兩個觀點

(1)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品是安全的，應(yīng)該大范圍推廣。

(2)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品是不安全的，應(yīng)該嚴(yán)格控制。態(tài)度:

要理性看待科學(xué)技術(shù)，在看到轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊的同時,

也要正視轉(zhuǎn)基因技術(shù)帶來的安全性問題，要趨利避害,而不能因噎廢

食。

要點一基因工程的原理和操作過程1.基因工程的概念

基因工程的

基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)

別名

實質(zhì)基因重組

操作環(huán)境生物體外

操作對象基因

操作水平DNA分子水平

基本過程剪切一拼接一導(dǎo)入一表達

定向改造生物的遺傳性狀，獲得人類需要的基因產(chǎn)

結(jié)果

物或生物新品種

2.基因工程的基本步驟

3.構(gòu)建基因表達載體的過程及工具酶的應(yīng)用

⑴基因表達載體的構(gòu)建過程

圖示解說

⑵選擇限制酶的注意事項

①根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點確定限制酶的種類

a.應(yīng)選擇切點位于目的基因兩端的限制酶,如圖甲可選擇PstIo

b.不能選擇切點位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇

SmaIo

C.為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不

同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，如圖甲也可選擇用PstI和七coRI

兩種限制酶（但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切點）。

②根據(jù)質(zhì)粒的特點確定限制酶的種類

a.所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相一致，以確保具有

相同的黏性末端。

b.質(zhì)粒作為運載體必須具備標(biāo)記基因等，所以所選擇的限制酶

盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu)，如圖乙中限制酶5〃皿I會破壞標(biāo)記基因；

如果所選酶的切點不是一個，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟

失的片段含復(fù)制起點，則切割重組后的片段進入受體細胞后不能自主

復(fù)制。

（3）與核酸有關(guān)的幾種酶的比較

①限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）：一種限制酶只能識別一種特定的

核昔酸序列，并且能在特定的位點上切割DNA分子，基因工程中常

被用來切割目的基因和運載體。

②DNA連接酶：主要是連接DNA片段之間的磷酸二酯鍵，起

連接作用，在基因工程中常被用來構(gòu)建基因表達載體。

③DNA聚合酶；主要是連接DNA片段與單個脫氧核甘酸之間

的磷酸二酯鍵，在DNA復(fù)制中起作用；DNA聚合酶只能將單個核

昔酸加到已有的核酸片段上，而DNA連接酶是在兩個DNA片段之

間形成磷酸二酯鍵。DNA聚合酶在DNA復(fù)制時發(fā)揮作用，DNA連

接酶常被用于基因工程。

④RNA聚合酶：RNA聚合酶是合成RNA分子時發(fā)揮催化作用

的酶，在RNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄中起作用。

⑤逆轉(zhuǎn)錄酶：催化逆轉(zhuǎn)錄過程所需要的酶，基因工程中人工合成

目的基因時需要逆轉(zhuǎn)錄酶發(fā)揮作用。

4.基因工程成功的基礎(chǔ)

【典例1】基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和

質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制酶I的識別序列和切點是

-GGATCC-,限制酶II的識別序列和切點是一'GATC—。據(jù)圖

判斷下列操作正確的是（）

A.目的基因和質(zhì)粒均用限制酶n切割

B.目的基因和質(zhì)粒均用限制酶I切割

c.質(zhì)粒用限制酶n切割，目的基因用限制酶I切割

D.質(zhì)粒用限制酶I切割，目的基因用限制酶n切割

I解析］依據(jù)題干信息，注意所給的兩種限制酶所識別的兩個核

著酸序列，其產(chǎn)生的黏性末端是相同的，又由于限制酶n所識別的核

甘酸序列，有一部分與限制酶I所識別的一致，因此目的基因用限制

酶n切割；而質(zhì)粒用限制酶I切割，可保證質(zhì)粒上保留一個標(biāo)記基因

（GeneI）。

I解析］D

［針對訓(xùn)練1］如圖所示為一項重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，X是

獲得外源基因并能夠表達的細胞。下列有關(guān)說法不正確的是（）

A.X是能合成胰島素的細菌細胞

B.質(zhì)粒具有多個標(biāo)記基因和多個限制酶切點

C.外源基因與運載體的重組只需要DNA連接酶

D.該細菌的性狀被定向改造

［解析］根據(jù)圖示，重組質(zhì)粒導(dǎo)入的是細菌細胞，所以X是能合

成胰島素的細菌細胞。質(zhì)粒作為運載體需要有多個限制酶切點以便轉(zhuǎn)

運多種目的基因，同時具有標(biāo)記基因以便檢測目的基因是否導(dǎo)入受體

細胞內(nèi)。基因與運載體的重組需要限制酶和DNA連接酶。基因工程

的特點是能夠定向改造生物的性狀。

I答案］C

要點二基因工程和基因重組的比較

1.基因工程與基因重組的區(qū)別

2.不同類型的基因重組的比較

同源染色體上非非同源染色體上人為導(dǎo)致基因重

重組的類型

姐妹染色單體的非等位基因間的組（DNA重組技

交叉互換重組術(shù)）

目的基因與運載

減數(shù)第一次分裂減數(shù)第一次分裂體重組以及將其

發(fā)生的時間

四分體時期后期導(dǎo)入受體細胞內(nèi)

進行增殖和表達

同源染色體非姐同源染色體分

目的基因經(jīng)運載

妹染色單體之間開，等位基因分

體導(dǎo)入受體細

發(fā)生的機制交叉互換，導(dǎo)致離，非同源染色

胞，導(dǎo)致受體細

染色單體上的基體上非等位基因

胞中基因重組

因重新組合間的自由組合

圖像示意

重紙質(zhì)粒受體郡胞

為生物變異提供了極其豐富的來源，是形成生物多樣

意義

性的重要原因之一

【典例2】下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進行的是

（）

①我國科學(xué)家袁隆平利用雜交技術(shù)培育出超級水稻②我國科

學(xué)家將蘇云金桿菌的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲棉③我

國科學(xué)家通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒

A.①B.①②

C.①②③D.②③

［解析］雜交育種的原理是基因重組，①符合；基因工程的原理

是基因重組，②符合；太空椒是誘變育種的成果，原理是基因突變，

③不符合；故選B。

I答案IB

［針對訓(xùn)練2］下列關(guān)于基因工程的敘述，錯誤的是（）

A.基因工程的生物學(xué)原理是基因重組

B.通過基因工程技術(shù)能夠定向改造生物的遺傳性狀

C.整個過程都需要酶的催化

D.基因工程屬于分子水平的操作

［解析］目的基因的導(dǎo)入及目的基因的檢測與鑒定等步驟可以

不需要酶的催化。

［答案］C

要點三轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性1.在轉(zhuǎn)基因過程中，

目的基因可以整合到細胞核中的染色體上，也可能整合到線粒體或葉

綠體DNA上。若整合到細胞核中染色體上隨染色體遺傳，若整合到

線粒體或葉綠體DNA上，則會隨著細胞質(zhì)遺傳而遺傳，可以避免環(huán)

境污染。

2.有關(guān)轉(zhuǎn)基因生物安全性的討論

要運用唯物辯證法的思想進行客觀公正地評價，要一分為二，不

能以偏概全。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)已在生產(chǎn)、生活中得到廣泛應(yīng)用，如超級細菌的培養(yǎng)

和抗蟲棉的培育。但同時轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品也存在一些安全隱

患，如新產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因生物可能會破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等。因此,

可以說轉(zhuǎn)基因技術(shù)是把雙刃劍，使用時應(yīng)注意趨利避害。

【典例3］下列關(guān)于基因工程及轉(zhuǎn)基因食品的安全性的敘述，

正確的是（）

A.基因工程常以抗生素抗性基因為目的基因

B.通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可獲得抗蟲糧食作物，從而增加糧食產(chǎn)量，

減少農(nóng)藥使用

C.通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA,用

另一種限制性核酸內(nèi)切酶處理運載體

D.若轉(zhuǎn)入甘蔗中的外源基因來源于自然界，則生產(chǎn)出來的甘蔗

不存在安全性問題

I解析］基因工程常以抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因，A錯誤；

在基因工程的實際操作中一般用同一種限制性核酸內(nèi)切酶來處理含

目的基因的DNA和運載體，使它們產(chǎn)生相同的末端，C錯誤；轉(zhuǎn)基

因甘蔗中的外源基因來源于自然界，仍可能存在食品安全、環(huán)境安全

等安全性問題，D錯誤。

［答案IB

［針對訓(xùn)練3］轉(zhuǎn)基因成果令人嘆為觀止，下列不是轉(zhuǎn)基因成果

的一項是（）

A.抗蟲棉花

B.能清除石油污染的假單胞桿菌

C.我國奶牛的主要品種——中國荷斯坦奶牛

D.抗除草劑玉米

I答案］C

課堂歸納小結(jié)

［網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建］

自我校對:作物育種藥物研制環(huán)境保護運載體受體細胞

檢測與鑒定限制酶DNA連接酶運載體

［拓展閱讀］

超級稻計劃

2014年9月24日，在由中國科學(xué)院謝華安院士擔(dān)任組長的專家

組現(xiàn)場監(jiān)督下，農(nóng)民在試驗田里進行人工收割。由湖南雜交水稻研究

中心牽頭的國家十二五863計劃課題“超高產(chǎn)水稻分子育種與品種

創(chuàng)制”最近取得重大突破:袁隆平團隊與創(chuàng)世紀(jì)種業(yè)合作研究的最新

成果“Y兩優(yōu)900”湖南隆回百畝高產(chǎn)示范區(qū)，經(jīng)以中科院院士謝華

安為組長的專家組現(xiàn)場測產(chǎn),按算術(shù)平均計算方法，平均畝產(chǎn)達公斤,

首次實現(xiàn)了超級稻百畝過千公斤的目標(biāo)。

我國“超級稻計劃”始于1996年。當(dāng)時袁隆平院士提議，該提

議被國家有關(guān)部門采納，作為“超級雜交稻選育”立項，進入“863”

計劃。超級稻計劃的“姊妹計劃”——“水稻基因組測序和重要農(nóng)藝

性狀功能基因組研究”。以中國科學(xué)院院士張啟發(fā)為主的科研團隊提

出了“綠色超級稻”的設(shè)想和計劃。其基本思路是:將品種資源研究、

基因組研究和分子技術(shù)育種緊密結(jié)合，加強重要性狀生物學(xué)的基礎(chǔ)研

究和基因發(fā)掘，進行品種改良，培育大批抗病、抗蟲、抗逆、營養(yǎng)高

效、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的新品種。

超級稻研究，將有助于中國最終形成“少種、多收、高效、環(huán)境

友好”的水稻生產(chǎn)新格局，達到促進農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、提高稻作產(chǎn)出與

投入比、合理利用自然資源、減少環(huán)境污染和增加稻農(nóng)經(jīng)濟收入的目

的。

超級稻研究用到了什么技術(shù)？研究超級稻有什么意義？

提示：分子技術(shù)育種。意義：合理利用自然資源，減少環(huán)境污染,

增加經(jīng)濟收入。

I學(xué)業(yè)水平合格測試］

1.下列應(yīng)用中不屬于基因工程的是（）

A.轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的成功培育

B.利用工程菌生產(chǎn)胰島素

C.用紫外線處理青霉菌以提高青霉素的產(chǎn)量

D.用奶牛生產(chǎn)人干擾素

［解析］用紫外線處理青霉菌提高青霉素產(chǎn)量屬于基因突變。

I答案］C

2.下圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依

次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用

的正確順序是（）

A.①②③④B.①②④③

C.①④②③D.①④③②

［解析|限制性核酸內(nèi)切酶用于切割DNA片段；而與之作用相

反的是DNA連接酶，用于連接DNA片段；DNA聚合酶用于DNA

的復(fù)制過程，它需要模板；解旋酶會使DNA雙鏈解旋而分開，它作

用于堿基對之間的氫鍵。

I答案IC

3.下列有關(guān)基因工程和酶的相關(guān)敘述，正確的是（）

A.同種限制酶既可以切割目的基因又可以切割質(zhì)粒，因此不具

備專一性

B.運載體的化學(xué)本質(zhì)與載體蛋白相同

C.限制酶不能切割煙草花葉病毒的核酸

D.DNA連接酶可催化游離的脫氧核昔酸連接成脫氧核昔酸鏈

［解析］限制酶能識別脫氧核普酸序列，并在特定的切點上切割

DNA分子，具備特異性，A錯；運載體中的質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)是環(huán)狀

的DNA,而細胞膜上載體蛋白的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，B錯；限制酶

能識別并切割DNA分子，而煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,C正

確；DNA連接酶可催化脫氧核甘酸鏈間形成磷酸二酯鍵，DNA聚合

酶可催化游離的脫氧核甘酸連接成脫氧核昔酸鏈，D錯。

I答案］C

|學(xué)業(yè)水平等級測試］

4.下列有關(guān)質(zhì)粒的說法，正確的是（）

A.質(zhì)粒不僅存在于細菌中，某些病毒中也具有

B.細菌的基因只存在于質(zhì)粒中

C.質(zhì)粒為小型的環(huán)狀DNA分子，存在于擬核或細胞核外的細

胞質(zhì)基質(zhì)中

D.質(zhì)粒是基因工程中重要的工具酶之一

［解析］質(zhì)粒主要存在于細菌、酵母菌等生物中，病毒中沒有質(zhì)

粒，A錯誤；細菌的基因主要存在于擬核中，少量存在于質(zhì)粒中，B

錯誤；質(zhì)粒是擬核或細胞核外環(huán)狀的DNA分子，具有自我復(fù)制能力，

C正確；質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體，D錯誤。

I答案］C

5.下列實踐活動包含基因工程技術(shù)的是（）

A.水稻M花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍，獲得基因型純合新品種

B.抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥

C.將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得

抗病植株

D.用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，獲得種子性狀發(fā)生

變異的大豆

［解析IA項為單倍體育種，原理是染色體變異；B項為雜交育

種，原理為基因重組；C項為基因工程育種，需要利用基因工程技術(shù)

將重組DNA分子導(dǎo)入受體細胞，原理為基因重組；D項為誘變育種，

原理為基因突變。

［答案IC

課后作業(yè)（二十）

［學(xué)業(yè)水平合格練］

1.科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基

因工程，實施該工程的最終目的是（）

A.定向提取生物體的DNA分子

B.定向地對DNA分子進行人工“剪切”

C.定向地改造生物的遺傳性狀

D.在生物體外對DNA分子進行改造

［解析］根據(jù)基因工程的概念可知，實施該工程的最終目的是定

向地改造生物的遺傳性狀。

［答案IC

2.基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段時，

需使用（）

A.同種限制酶B.兩種限制酶

C.同種DNA連接酶D.兩種DNA連接酶

［解析I用同種限制酶切割運載體和含有目的基因的DNA片段,

可以使兩者產(chǎn)生相同的黏性末端，可通過互補堿基的配對結(jié)合起來，

再用DNA連接酶使兩條鏈上的缺口結(jié)合，就形成一個完整的重組

DNAo

I答案］A

3.在下列基因操作的四個基本步驟中，不需要進行堿基互補配

對的步驟是（）

A.人工合成目的基因

B.將目的基因?qū)胧荏w細胞

C.目的基因與運載體結(jié)合

D.目的基因的檢測與鑒定

［解析］用人工方法使體外重組的DNA分子轉(zhuǎn)移到受體細胞，

主要借助于細胞膜的流動性，此過程中不需要堿基互補配對。

［答案］B

4.人的糖蛋白必須經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體進一步加工合成，通過

轉(zhuǎn)基因技術(shù)，可以使人的糖蛋白基因得以表達的受體細胞是（）

A.大腸桿菌B.酵母菌

C.Ti噬菌體D.質(zhì)粒DNA

［解析］人的糖蛋白必須經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體進一步加工合成，

故受體細胞內(nèi)應(yīng)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，題干中只有酵母菌符合此條件。

［答案］B

5.你認(rèn)為支持基因工程技術(shù)的理論有（）

①遺傳密碼的通用性②不同基因可獨立表達③不同基因表

達可互相影響④DNA作為遺傳物質(zhì)能夠嚴(yán)格地自我復(fù)制

A.①②④B.②③④

C.①③D.①④

［解析I轉(zhuǎn)基因之所以在不同種生物間可以進行是因為遺傳密

碼的通用性——同一基因在不同生物中表達產(chǎn)生的蛋白質(zhì)（或性狀）

相同；不同基因表達的獨立性——在不同生物中基因的表達不受其他

基因的影響；DNA自我復(fù)制的嚴(yán)格性——從而保證遺傳的穩(wěn)定性。

［答案］A

6.下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進行的是（）

①利用雜交技術(shù)培育出超級水稻②通過返回式衛(wèi)星搭載種子

培育出太空椒③通過體細胞克隆技術(shù)培養(yǎng)出克隆牛④將蘇云金

桿菌的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲棉⑤將健康人的正常

基因植入病人體內(nèi)治療基因病⑥用一定濃度的生長素處理，獲得無

子番茄

A.①③⑤B.①②④

C.①④⑤D.①②⑥

［解析］通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒屬于太空育種，

其原理為基因突變；通過體細胞克隆技術(shù)培養(yǎng)出克隆牛屬于無性生殖,

應(yīng)用的原理是細胞核的全能性；用一定濃度的生長素處理，獲得無子

番茄應(yīng)用的是生長素的生理作用。

［答案］C

7.據(jù)圖所示，有關(guān)工具酶功能的敘述不正確的是（）

A.限制酶可以切斷a處

B.DNA連接酶可以連接a處

C.解旋酶可以使b處解開

D.DNA連接酶可以連接b處

［解析I限制酶和DNA連接酶作用的部位是磷酸二酯鍵即a處，

解旋酶作用的部位是氫鍵即b處。

［答案］D

8.下圖是應(yīng)用基因工程技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因動物和植物的過程，相

關(guān)敘述不正確的是（）

A.通過①過程形成重組質(zhì)粒只需要兩種工具

B.②是重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細胞的過程

C.通過③過程產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因牛的細胞中都含有人的生長激素基

因

D.通過④⑤過程培育的抗蟲棉需要檢測抗蟲效果

［解析］①是目的基因與運載體結(jié)合的過程，既需要限制酶和

DNA連接酶，也需要載體質(zhì)粒。

［答案］A

9.基因工程技術(shù)也稱DNA重組技術(shù)，其實施時需要的四個必

要條件是（）

A.目的基因、限制酶、運載體、體細胞

B.重組DNA、RNA聚合酶、內(nèi)切酶、連接酶

C.模板DNA、信使RNA、質(zhì)粒、受體細胞

D.工具酶、目的基因、運載體、受體細胞

［解析］基因工程必須用到限制酶、DNA連接酶等工具酶，需

要將目的基因與運載體結(jié)合，并導(dǎo)入受體細胞，所以基因工程實施時

需要的四個必要條件是工具酶、目的基因、運載體和受體細胞。

［答案］D

［學(xué)業(yè)水平等級練|

10.采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法

正確的是（）

①將毒素蛋白注射到棉受精卵中②將編碼毒素蛋白的DNA序

列注射到棉受精卵中③將編碼毒素蛋白的DNA序列與質(zhì)粒重組后,

導(dǎo)入細菌，用該細菌感染棉的體細胞，再進行組織培養(yǎng)④將編碼毒

素蛋白的DNA序列與細菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵

A.①②B.②③

C.③④D.①④

［解析1基因工程中，在導(dǎo)入目的基因前要將目的基因與運載體

結(jié)合，即與細菌質(zhì)粒重組，之后再將含有目的基因的重組質(zhì)粒導(dǎo)入受

體細胞，即棉的體紐胞或受精卵，目的基因?qū)胧荏w細胞后，可隨受

體細胞的繁殖而復(fù)制。若直接將毒素蛋白或編碼毒素蛋白的DNA序

列注射到棉受精卵中，都很容易被相應(yīng)的酶水解，不會被保留下來。

［答案IC

11.利用某目的基因（圖甲）和P1噬菌體（圖乙）構(gòu)建重組DNA。3

種酶、EcoRI和Sa*AI）在目的基因所在片段與P1噬菌體

上的切點均如圖中箭頭所示。下列分析錯誤的是（）

A.構(gòu)建重組DNA時，可用和3Al切割目的基因所

在片段和P1噬菌體

B.構(gòu)建重組DNA時，可用EcoRI和Sau3AI切割目的基因所

在片段和Pl噬菌體

C.圖乙中的P1噬菌體只用EcoRI切割后，含有2個游離的磷

酸基團

D.用EcoRi切割目的基因所在片段和P1噬菌體，再用DNA

連接酶連接，只能產(chǎn)生一種重組DNA

［解析］由題圖可知，Bglll、3Al及EcoRi三種酶在目的

基因所在片段和P1噬菌體上都有切點，故可用的/11和3AI或

EcoRI和3Al切割目的基因所在片段和Pl噬菌體；從圖乙知

P1噬菌體為環(huán)狀DNA,只用EcoRI切割后產(chǎn)生兩條反向雙螺旋鏈

狀DNA,有2個游離的磷酸基團；用EcoRI切割目的基因所在片段

和P1噬菌體載體，再用DNA連接酶連接，能產(chǎn)生不止一種重組DNA。

［答案］D

12.由于乙肝病毒感染的宿主范圍很窄，僅限于人和靈長類動物,

因此無法用細胞培養(yǎng)的方法生產(chǎn)疫苗,但可用基因工程的方法進行生

產(chǎn)，現(xiàn)已知乙肝病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列，生產(chǎn)

示意圖如下。下列相關(guān)說法不正確的是（）

①②③

乙肝病毒一一->有關(guān)基因——>細菌一一->大量生產(chǎn)疫苗

分離導(dǎo)入發(fā)酵

A.生產(chǎn)乙肝疫苗的過程也達到了定向改造細菌的目的

B.在①②過程中需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶

C.用于生產(chǎn)疫苗的目的基因為編碼核心蛋白的基因和表面抗原

蛋白基因

D.這種轉(zhuǎn)基因的細菌一定是安全的，不用擔(dān)心其擴散到自然界

［解析］題干中所述過程應(yīng)用了基因工程技術(shù)，能定向改造生物

的遺傳性狀；在操作時要應(yīng)用限制酶來獲得目的基因，并用DNA連

接酶使之與運載體結(jié)合;該過程的目的基因為表面抗原蛋白基因和編

碼核心蛋白的基因；轉(zhuǎn)基因生物的安全性還存在爭議，無法判斷其安

全性，應(yīng)避免其擴散進入自然界。

［答案］D

13.科學(xué)家通過基因工程，成功培育出能抗棉鈴蟲的棉花植株

——抗蟲棉，其過程大致如圖所示：

(1)目的基因能否在棉株體內(nèi)穩(wěn)定維持和表達其遺傳特性的關(guān)鍵

是目的基因是否插入受體細胞染色體DNA上，這需要通過檢測才能

知道，檢測采用的最好方法是_________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(2)科學(xué)家預(yù)言，此種“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”獨立種植若干代以后，

將出現(xiàn)不抗蟲的植株，此現(xiàn)象來源于

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(3)利用基因工程技術(shù)培育抗蟲棉，相比誘變育種和雜交育種，

具有目的性強和等突出的優(yōu)點。

(4)有人擔(dān)心種植上述轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，它所攜帶的目的基因可以

通過花粉傳遞給近緣物種，造成“基因污染”，請?zhí)岢瞿愕慕鉀Q方法:

［解析］由題圖可知，目的基因是蘇云金芽抱桿菌的毒蛋白基因,

與Ti質(zhì)粒重組后,利用農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物組胞產(chǎn)生了抗蟲棉植株。這

種育種方式能克服遠緣雜交不親和性，可用DNA分子雜交技術(shù)檢測

目的基因是否整合到受體細胞染色體上。

［答案］(l)DNA分子雜交技術(shù)

(2)基因突變

(3)克服遠緣雜交不親和性(或能有效地打破物種間的生殖隔離界

限)

(4)將目的基因?qū)肴~綠體或線粒體基因組中

14.在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kan〉常作

為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基

上生長。如圖為獲得抗蟲棉的技術(shù)流程，請據(jù)圖回答：

(1)基因工程的基本操作程序主要包括四個步驟：提取目的基因、

、將目的基因?qū)胧荏w細胞、。

(2)要使運載體與該抗蟲基因連接,A過程中首先應(yīng)使用

進行切割。假如運載體被切割后，得到的分子末端序列為

AATTC—

I

G—,則能與該運載體連接的抗蟲基因分