2019-2020年高三生物一輪復(fù)習(xí) 專題一 基因工程學(xué)案 (I).doc

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2019-2020年高三生物一輪復(fù)習(xí) 專題一 基因工程學(xué)案 (I) 1、識(shí)記：基因工程的誕生、基因工程的原理及技術(shù)、基因工程的延伸（蛋白質(zhì)工程） 2、理解：基因工程的應(yīng)用 說明：本專題內(nèi)容近年來一直為江蘇高考所看重，命題出手很重，涉及到難以理解的以下幾個(gè)問題，限制酶（一種或兩種）對(duì)DNA分子（線性或環(huán)狀）的切割、拼接。在本專題的復(fù)習(xí)中，需要用心去體會(huì)。 基礎(chǔ)知識(shí)回顧 1、基因工程的概念 基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外 和 ，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在 水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做 。 2、基因工程的分子手術(shù)刀 ①切割DNA的工具是 ，作用于DNA分子的什么部位？ ②這類酶在微生物體內(nèi)的作用可能是什么？ ③由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）。這種酶作用的特點(diǎn)是：一種限制酶 。 ④DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段，末端通常有兩種形式，即 和 。 3、分子縫合針 一類是從大腸桿菌中分離得到的，稱為DNA連接酶。DNA連接酶只能將 連接起來，不能將雙鏈DNA片段平末端之間進(jìn)行連接。另一類是從 分離出來的，稱為T4DNA連接酶。T4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補(bǔ)的 ，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的 ，但連接 之間的效率比較低。請(qǐng)比較DNA連接酶與DNA聚合酶不同之處： 4、分子運(yùn)輸車 ①基因操作過程中使用載體兩個(gè)目的：一是用它作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中去（或停留在細(xì)胞中自我復(fù)制，或 ）；二是利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量的復(fù)制。 ②現(xiàn)在通常使用的載體是 ，它是一種相對(duì)分子質(zhì)量較小、獨(dú)立于擬核DNA之外的環(huán)狀DNA，有的細(xì)菌中有一個(gè)，有的細(xì)菌中有多個(gè)。 ③其他載體還有 和 等。有人認(rèn)為線粒體也可以作為載體使用，究其原因，可以概括為 ④作為載體必須具備以下條件： 能夠在宿主細(xì)胞中 ，具有 個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接；具有某些 ，便于進(jìn)行篩選，如對(duì)抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等。 還有一點(diǎn)值得強(qiáng)調(diào)，由于載體是攜帶外源基因進(jìn)入受體細(xì)胞的，因此必須要保證運(yùn)用的載體對(duì) 沒有毒害作用。 5、目的基因的獲取： 1．目的基因：符合人們需要的，編碼蛋白質(zhì)的 。 2．獲取目的基因的方法 （1）從基因文庫中獲取目的基因 ①基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多 ，導(dǎo)人受體菌的群體中 ，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫。 基因組文庫：含有一種生物的 基因 ②種類： cDNA文庫：含有一種生物的 基因 ③目的基因的獲取 根據(jù)基因的有關(guān)信息：基因的 序列、基因在 上的位置、基因的 產(chǎn)物mRNA、基因的 產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性獲取目的基因。 （2）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 （3）人工合成法：基因較小，核苷酸序列已知，可以人工合成。 6、基因表達(dá)載體的構(gòu)建（基因工程的核心步驟） 1．表達(dá)載體的組成：目的基因+ + +標(biāo)記基因等。 2．啟動(dòng)子：位于基因的 ，它是 結(jié)合 的部位，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA。 3．終止子：位于基因的 ，終止 。 4．表達(dá)載體的功能：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且 給下一代；使目的基因 ____ 和發(fā)揮作用。 5．標(biāo)記基因： 受體細(xì)胞是否含有目的基因。 6．不同的受體細(xì)胞及目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法不同，基因表達(dá)載體的構(gòu)建上也會(huì)有所差別。 7、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 （一）轉(zhuǎn)化：目的基因進(jìn)人受體細(xì)胞內(nèi)，并在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和 的過程。 （二）方法 1．將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞 （1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 ①農(nóng)桿菌特點(diǎn)：易感染 植物和裸子植物，對(duì)___________植物沒有感染力；Ti質(zhì)粒的 可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞的染色體上。 ②轉(zhuǎn)化：目的基因插人 農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→目的基因整合到植物細(xì)胞染色體上→目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。 （2）基因槍法 基因槍法：是單子葉植物中常用的一種基因轉(zhuǎn)化方法，但是成本較高。 （3）花粉管通道法 這是我國科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的一種方法，是一種十分簡便經(jīng)濟(jì)的方法。（我國的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是用此種方法獲得的） 2．將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞 （1）方法： 注射技術(shù)。 （2）操作程序：目的基因表達(dá)載體 →取卵（受精卵） →顯微注射→注射了目的基因的受精卵移植到____性動(dòng)物的 _____________________內(nèi)發(fā)育→新性狀動(dòng)物。 3．將目的基因?qū)宋⑸锛?xì)胞 （1）原核生物特點(diǎn)：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等。 （2）轉(zhuǎn)化： 處理細(xì)胞→ 細(xì)胞→表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合→ _________ 細(xì)胞吸收DNA分子。 8、目的基因的檢測與鑒定 ①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入 。 ②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄 。 ③檢測目的基因是否翻譯成 。 ④除上述分子檢測外，有時(shí)還需要進(jìn)行 水平的鑒定，請(qǐng)舉一例加以說明。 ★易錯(cuò)警示（一） 1、限制酶是一類酶而不是一種酶 2、限制酶的成分是蛋白質(zhì)，其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件，高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿均易使之變性失去活性 3、在切割目的基因和載體時(shí)一般要求使用同一種限制酶，目的是需要產(chǎn)生相同的黏性末端，但也存在這樣一種現(xiàn)象，即用兩種限制酶切割得到相同的可以互補(bǔ)配對(duì)的黏性末端。 4、將一個(gè)位于DNA分子內(nèi)部的目的基因片段切割下來，需要切兩處，同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)黏性末端，切下來的目的基因必須是完整的，為保證其完整性，不能使用目的基因片段上有識(shí)別切割位點(diǎn)的限制酶進(jìn)行切割。 5、不同的DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同，同一個(gè)DNA分子用不同的限制酶切割，產(chǎn)生的黏性末端一般不相同。 6、限制酶切割位點(diǎn)應(yīng)位于標(biāo)記基因之外，不能破壞標(biāo)記基因，如果有兩個(gè)或以上的標(biāo)記基因，最低限度至少保留一個(gè)完整的標(biāo)記基因，以便于檢測。 7、基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同。（想一想不同在哪里？提示：可從化學(xué)性質(zhì)與作用方面考慮） 8、基因工程中有三種工具，但工具酶只有兩種。 ★易錯(cuò)警示（二） 1、目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的。（應(yīng)該插入的位點(diǎn)在哪里？為什么？） 2、基因工程操作過程中，有幾個(gè)步驟是要嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的。（哪些步驟遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則？分別遵循怎樣的配對(duì)原則？） 3、基因工程中，常用的受體細(xì)胞可以是微生物細(xì)胞。（微生物細(xì)胞作為受體細(xì)胞有什么優(yōu)點(diǎn)？如果要利用大腸桿菌和酵母菌產(chǎn)生人體胰島素，應(yīng)該選擇什么？為什么？能不能選用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞作為基因工程的受體細(xì)胞？為什么？） 4、限制酶切割問題：一般情況下，用同一種限制酶切割質(zhì)粒和含有目的基因的片段，但有時(shí)也用兩種限制酶分別切割質(zhì)粒和目的基因。（相對(duì)于單酶切而言，雙酶切優(yōu)點(diǎn)是什么？） 5、基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子區(qū)別于起始密碼，終止子區(qū)別于終止密碼。（想一想，它們存在怎樣的區(qū)別？） 6、獲取目的基因的方法很多，可以從基因文庫中獲取，也可以利用PCR擴(kuò)增，還可以通過化學(xué)方法人工合成。（如果目的基因的序列是已知的，應(yīng)該使用什么方法獲??？如果未知呢？） 9、基因治療 （1）概念：把 導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。 （2）成果：將腺苷脫氫酶基因?qū)牖颊叩牧馨图?xì)胞。 10、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 （1）基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的 轉(zhuǎn)移到另一處生物體內(nèi)，后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)的 ，從而產(chǎn)生新性狀。 （2）蛋白質(zhì)工程目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的并非自然界已存在的 。 11、蛋白質(zhì)工程基本原理 （1）目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì) 功能的特定需求，對(duì) 結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。 （2）原理：基因改造。 （3）過程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有 序列→找到對(duì)應(yīng)的 序列（基因）。 （4）蛋白質(zhì)工程在對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造時(shí)，通常有三種情況，一是“大改”，即設(shè)計(jì)并制造出自然界中 ；二是“中改”，即在蛋白質(zhì)分子中替代 ；三是“小改”，即改造蛋白質(zhì)分子中某活性部位的一個(gè)或幾個(gè) ；但不論是那種情況的改造，最終改造的對(duì)象都是 ，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)分子結(jié)構(gòu)相對(duì)于DNA（基因）較為 ，難以實(shí)現(xiàn)，即或改造成功，被改造的蛋白質(zhì)分子也不能 。 思考：蛋白質(zhì)工程需要用到基因工程的工具酶嗎？ （5）比較： 項(xiàng)目 蛋白質(zhì)工程 基因工程 區(qū) 別 過程 實(shí)質(zhì) 定向改造或生產(chǎn)人類所需的 定向改造生物的 ，以獲得人類所需的生物類型或 結(jié)果 能生產(chǎn)出自然界中原本沒有的蛋白質(zhì) 聯(lián)系 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程，因?yàn)閷?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，都必須通過對(duì) 修飾或合成來實(shí)現(xiàn) 判一判： 1、我國的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉轉(zhuǎn)入的抗蟲基因是Bt毒蛋白基因（ ） 2、利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因?yàn)閷⑷说难灏椎鞍谆驅(qū)肓藙?dòng)物的乳腺細(xì)胞中（ ） 3、由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用（ ） 4、為培育抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵為受體（ ） 5、目前，植物基因工程技術(shù)主要應(yīng)用于提高農(nóng)作物的抗逆性、生產(chǎn)某些天然藥物、改良農(nóng)作物的品質(zhì)、作器官移植的供體（ ） 6、基因工程藥物主要來源于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)（ ） ★易錯(cuò)警示： 1、動(dòng)物基因工程主要是為了改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，而不是為了產(chǎn)生體型巨大的個(gè)體 2、DNA分子作探針進(jìn)行檢測時(shí)應(yīng)檢測單鏈，即將待測雙鏈DNA分子打開 3、Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并無毒性，進(jìn)入昆蟲消化道被分解成多肽后產(chǎn)生毒性 4、基因治療后，缺陷基因并沒有因?yàn)檎；虻膶?dǎo)入而被清除或改變。 5、理性看待轉(zhuǎn)基因生物 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 解決糧食短缺問題 可能出現(xiàn)新的過敏原或重組形成新病毒 大大減少農(nóng)藥的用量，減少環(huán)境污染 可能產(chǎn)生抗除草劑的雜草 增加食物營養(yǎng)，提高附加值 可能使疾病的傳播跨越物種障礙 增加食物種類，提升食品的品質(zhì) 可能會(huì)損害生物多樣性 提高生產(chǎn)效率，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展 可能會(huì)對(duì)人類生活環(huán)境造成二次污染 典題賞析 例1、蘇云金桿菌（Bt）能產(chǎn)生具有殺蟲能力的毒素蛋白。下圖是轉(zhuǎn)Bt毒素蛋白基因植物的培育過程示意圖（ampr為抗氨芐青霉素基因），據(jù)圖回答下列問題： （1）將圖中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反應(yīng)管中有 種DNA片段。 （2）圖中②表示 HindⅢ與BamHⅠ酶切、DNA連接酶連接的過程，此過程可獲得 種重組質(zhì)粒；如果換用Bst l與BamHⅠ酶切，目的基因與質(zhì)粒連接后可獲得 種重組質(zhì)粒。 （3）目的基因插入質(zhì)粒后，不能影響質(zhì)粒的 。 （4）圖中③的Ti質(zhì)粒調(diào)控合成的vir蛋白，可以協(xié)助帶有目的基因的T—DNA導(dǎo)人植物細(xì)胞，并防止植物細(xì)胞中 對(duì)T—DNA的降解。 （5）已知轉(zhuǎn)基因植物中毒素蛋白只結(jié)合某些昆蟲腸上皮細(xì)胞表面的特異受體，使細(xì)胞膜穿孔，腸細(xì)胞裂解，昆蟲死亡。而該毒素蛋白對(duì)人類的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小，原因是人類腸上皮細(xì)胞 。 （6）生產(chǎn)上常將上述轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物混合播種，其目的是降低害蟲種群中的 基因頻率的增長速率。 例2、下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圈l、圈2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問題： （1）一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma Ⅰ切割前后，分別含有 個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。 （2）若對(duì)圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的SmaⅠ酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越 。 （3）用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SrnaⅠ切割，原因是 。 （4）與只使用EcoR I相比較，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止 。 （5）為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入 酶。 （6）重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了 。 （7）為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在 的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達(dá)的初步檢測。 例3、請(qǐng)回答基因工程方面的問題：（1）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，其原理與細(xì)胞同DNA復(fù)制類似（如下圖所示）。 圖中引物為單鏈DNA片段，它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。 ①從理論上推測，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段所占的比例為　 　。 ②在第　 　輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段。 （2）設(shè)計(jì)引物是PCR技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。某同學(xué)設(shè)計(jì)的兩組引物（只標(biāo)注了部分堿基序列）都不合理（如下圖），請(qǐng)分別說明理由。 第1組：　 　；②第二組　 　。 （3）PCR反應(yīng)體系中含有熱穩(wěn)定DNA聚合酶，下面的表達(dá)式不能正確反映DNA聚合酶的功能，這是因?yàn)椤? 　。 （4）用限制酶EcoR、MboⅠ 單 獨(dú)或立命切割同一種質(zhì)料，得到的DNAT片段長度如下圖（1kb即1000個(gè)堿基對(duì)），請(qǐng)?jiān)诖痤}卡的指定位置畫出質(zhì)料上EcoR、MboⅠ 的切割位點(diǎn)。 例4、圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度（bp即堿基對(duì)）和部分堿基序列，圖2表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列?，F(xiàn)有Msp Ⅰ、BamH Ⅰ、Mbo Ⅰ、Sma Ⅰ4種限制性核酸內(nèi)切酶切割的堿基序列和酶切位點(diǎn)分別為C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。請(qǐng)回答下列問題： （1）圖1的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個(gè)堿基之間依次由 連接。 （2）若用限制酶SmaⅠ完全切割圖1中DNA片段，產(chǎn)生的末端是 末端，其產(chǎn)物中有 種不同的DNA片段。 （3）若圖1中虛線方框內(nèi)的堿基對(duì)被T－A堿基對(duì)替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子分離出圖1及其對(duì)應(yīng)的DNA片段，用限制酶Sma Ⅰ完全切割，產(chǎn)物中共有 種不同DNA片段。 （4）若將圖2中質(zhì)粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進(jìn)行，形成重組質(zhì)粒，那么應(yīng)選用的限制酶是 。在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后，為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌，一般需要用添加 的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。 （5）假設(shè)D基因是抗棉鈴蟲的Bt毒蛋白基因，將D基因轉(zhuǎn)入棉花培養(yǎng)成轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，如果 和 ，即可分別在分子水平和個(gè)體水平上說明抗蟲基因已成功表達(dá)。 例5、口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一種偶蹄動(dòng)物傳染病，目前常用接種弱毒疫苗的方法預(yù)防。疫苗的主要成分是該病毒的一種結(jié)構(gòu)蛋白VPI?？茖W(xué)家嘗試?yán)棉D(zhuǎn)基因番茄來生產(chǎn)口蹄疫疫苗，過程如下圖1所示。圖2表示目的基因與pZHZ1質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程，E、F、G、H分別為A、B、C、D四種不同限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)據(jù)圖回答。 （1）口蹄疫病毒的遺傳物質(zhì)為RNA，要獲得VPI基因可通過 方法獲得。 （2）如圖2所示，若限制酶A、B切割出的末端完全不同，那么用這種雙酶切的方法構(gòu)建重組質(zhì)粒的優(yōu)點(diǎn)是 。 （3）已知質(zhì)粒pZHZ1的長度為3．7kb，（1kb=1000對(duì)堿基）其中EF區(qū)域長度為0．2kb，GE區(qū)域長度為0．8kb，F(xiàn)H區(qū)域長度為0．5kb?，F(xiàn)分別用限制酶C、D切割重組質(zhì)粒pZHZ2樣品，結(jié)果被酶C切割成1．6kb和3．1kb兩個(gè)片段，被酶D切割成1．2kb和3．5kb兩個(gè)片段。據(jù)酶切結(jié)果判斷VPI基因大小為 kb，并將目的基因內(nèi)部的酶C、酶D切割位點(diǎn)用相應(yīng)的字母標(biāo)注在對(duì)應(yīng)位置。 （4）過程⑥的培養(yǎng)基中除了加入各種必需營養(yǎng)物質(zhì)和 等激素外，還需要添加 篩選出含有重組質(zhì)粒的葉片小段。 （5）獲得表達(dá)VPI蛋白的番茄植株以后，需要進(jìn)行免疫效力的測定。具體方法是：將轉(zhuǎn)基因番茄葉片提取液注射到豚鼠體內(nèi)，每半個(gè)月注射一次，三次后檢測豚鼠血液內(nèi)產(chǎn)生的 的數(shù)量。 鞏固練習(xí) 1、已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNA分子上有3個(gè)酶切位點(diǎn)，如圖中箭頭所指，如果該線性DNA分子在3個(gè)酶切位點(diǎn)上都被該酶切斷，則會(huì)產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長度的DNA片段?，F(xiàn)在多個(gè)上述線性DNA分子，若在每個(gè)DNA分子上至少有1個(gè)酶切位點(diǎn)被該酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶切后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的DNA片段種類數(shù)是（ ） A．3 B．4 C．9 D． 12 2、某線性DNA分子含有5000個(gè)堿基對(duì)（bp），先用限制性核酸內(nèi)切酶a完全切割，再把得到的產(chǎn)物用限制性核酸內(nèi)切酶b完全切割，得到的DNA片段大小如下表。限制性核酸內(nèi)切酶a和b的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)如下圖所示。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（ ） A．a(chǎn)酶與b酶切斷的化學(xué)鍵相同 B．a(chǎn)酶和b酶切出的DNA片段不能相互連接 C．該DNA分子中a酶能識(shí)別的堿基序列有3個(gè) D．僅用b酶切割該DNA分子可得到三種DNA片段 3、一對(duì)等位基因經(jīng)某種限制性核酸內(nèi)切酶切割后形成的DNA片段長度存在差異，用凝膠電泳的方法分離酶切后的DNA片段，并與探針雜交后可顯示出不同的帶譜。根據(jù)電泳所得到的不同帶譜，可將這些DNA片段定位在基因組的某一位置上?，F(xiàn)有一對(duì)夫婦生了四個(gè)孩子，其中Ⅱ4號(hào)個(gè)體患病。該家庭成員的基因經(jīng)上述處理后得到的帶譜如右圖所示。據(jù)圖分析，錯(cuò)誤的是（ ） A．該致病基因在常染色體上 B．Ⅱ1的致病基因來自于Ⅰ1，和Ⅰ2 C．Ⅱ3與Ⅰ1、Ⅰ2的基因型均相同 D．Ⅱ4號(hào)為純合子的概率是1／3 4、下列有關(guān)酶的敘述，正確的是（ ） A．限制酶和DNA連接酶均來自原核生物 B．限制酶和DNA連接酶均能識(shí)別特定的脫氧核苷酸序列 C．哺乳動(dòng)物的精子釋放的頂體酶能催化透明帶反應(yīng) D．Taq酶只能將單個(gè)脫氧核苷酸連接到和DNA模板互補(bǔ)的多核苷酸鏈上 5、在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中，下列操作錯(cuò)誤的是（ ） A．用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草茶葉病毒的核酸 B．用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體 C．將重組DNA分子導(dǎo)入原生質(zhì)體 D．用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞 6、現(xiàn)有一長度為3000堿基對(duì)（bp）的線性DNA分子，用限制性核酸內(nèi)切酶酶切后，進(jìn)行凝膠電泳，使降解產(chǎn)物分開。用酶H單獨(dú)酶切，結(jié)果如圖l。用酶B單獨(dú)酶切，結(jié)果如圖2。用酶H和酶B同時(shí)酶切，結(jié)果如圖3。該DNA分子的結(jié)構(gòu)及其酶切圖譜是（ ） 7、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(shí)別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC— ，限制酶II的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。根據(jù)圖示判斷下列操作正確的是（ ） A．質(zhì)粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割 B．質(zhì)粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割 C．目的基因和質(zhì)粒均用限制酶Ⅰ切割 D．目的基因和質(zhì)粒均用限制酶Ⅱ切割 8、xx年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白“的三位科學(xué)家。將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個(gè)融合基因，再將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細(xì)胞內(nèi)，表達(dá)出的蛋白質(zhì)就會(huì)帶有綠色熒光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是 A．追蹤目的基因在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制過程 （ ） B．追蹤目的基因插入到染色體上的位置 C．追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分布 D．追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 9、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)的細(xì)胞 表達(dá)產(chǎn)物 A 細(xì)菌抗蟲蛋白基因 抗蟲棉葉肉細(xì)胞 細(xì)菌抗蟲蛋白 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 10、探針是指以放射性同位素、生物素或熒光染料等進(jìn)行標(biāo)記的已知核苷酸序列的核酸片段，可用于核酸分子雜交以檢測目標(biāo)核苷酸序列是否存在。下圖一是某實(shí)驗(yàn)小組制備的兩種探針，圖二是探針與目的基因雜交的示意圖。請(qǐng)回答下列有關(guān)問題： （1）核酸探針與目標(biāo)核苷酸序列間的分子雜交遵循______的原則。設(shè)計(jì)核苷酸序列是核酸探針技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。圖一所示的兩種核酸探針（探針2只標(biāo)注了部分堿基序列）都不合理，請(qǐng)分別說明理由______、______。 （2）cDNA探針是目前應(yīng)用最為廣泛的一種探針。制備cDNA探針時(shí)，首先需提取、分離獲得______作為模板，在______的催化下合成cDNA探針。利用制備好的β—珠蛋白基因的cDNA探針與β-珠蛋白基因雜交后，出現(xiàn)了如圖二中甲、乙、丙、丁等所示的“發(fā)夾結(jié)構(gòu)”，原因是______。 11、口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一種偶蹄目動(dòng)物傳染病，目前常用接種弱毒疫苗的方法預(yù)防。此疫苗的主要成分是該病毒的一種結(jié)構(gòu)蛋白VPI?？茖W(xué)家嘗試?yán)棉D(zhuǎn)基因番茄來生產(chǎn)口蹄疫疫苗，過程如下圖所示。請(qǐng)據(jù)圖回答。 （1）口蹄疫病毒的VPI蛋白在免疫反應(yīng)中稱之為　　　　　??；口蹄疫基因在植物體細(xì)胞中也能表達(dá)出相同產(chǎn)物的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）過程⑥的培養(yǎng)基中除了加入各種必需營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素外，還需要添加卡那霉素以便篩選出含有　　　　　　　　的葉片小段。 （3）在制作含有VPI基因的表達(dá)載體時(shí)，所選用的載體中有限制酶E、F,G、H的切點(diǎn)各一個(gè)。若用兩種識(shí)別切割序列完全不同的限制酶E和F從含有VPI目的基因的DNA上進(jìn)行切割，并將之取代質(zhì)粒pZHZ1（3．7kb，lkb＝1000對(duì)堿基）上相應(yīng)的E—F區(qū)域（0．2kb），圖解如下圖2。若再用限制酶G和H各切割一份重組質(zhì)粒pZHZ2樣品，酶切結(jié)果如表1所示，試判斷VPI目的基因的大小為 kb，酶G和酶H都能將重組質(zhì)粒切割出兩段的原因是 。 （4）獲得表達(dá)VPI蛋白的番茄植株以后，需要進(jìn)行免疫效力的測定。具體方法是：將轉(zhuǎn)基因番茄葉片提取液注射到豚鼠體內(nèi)，每半個(gè)月注射一次，三次后檢測豚鼠血液內(nèi)產(chǎn)生的 的量。為了使相應(yīng)的結(jié)論可信，應(yīng)增設(shè)兩個(gè)對(duì)照組，分別注射 和 。 12、構(gòu)建基因文庫是獲取目的基因的方法之一。下圖甲表示cDNA（互補(bǔ)DNA）文庫構(gòu)建過程，其中①～③表示有關(guān)操作步驟。下圖乙表示用限制酶PstI、EcoRI和SalI單獨(dú)或聯(lián)合切割圖甲中的質(zhì)粒DNA分子，經(jīng)凝膠電泳分離后所得到的圖譜。請(qǐng)據(jù)圖回答下列有關(guān)問題： （1）設(shè)計(jì)引物是cDNA（互補(bǔ)DNA）文庫構(gòu)建過程的第一步，引物長度一般在15-30個(gè)堿基之間，因?yàn)檫^長會(huì)導(dǎo)致其延伸溫度大于74℃，不適于TaqDNA聚合酶進(jìn)行反應(yīng)。若引物過短則存在 等問題。 （2）圖甲過程②、③分別需要在 、 酶的作用下形成cDNA的第一條鏈、第二條鏈，這兩個(gè)過程都需要利用 作為原料。 （3）在⑤和⑦過程中cDNA和質(zhì)粒DNA的3’端都要各加上一段寡聚核苷酸（20個(gè)以下堿基的核苷酸短鏈），制成 ；過程⑧在DNA連接酶的作用下，形成重組DNA。圖示這種情況下能形成 種重組DNA，理由是 。 13、下面是將乙肝病毒控制合成病毒表面主蛋白的基因HBsAg導(dǎo)入巴斯德畢赤酵母菌生產(chǎn)乙肝疫苗的過程及有關(guān)資料，請(qǐng)分析回答下列問題。 資料1：巴斯德畢赤酵母菌是一種甲基營養(yǎng)型酵母菌，能將甲醇作為其唯一碳源，此時(shí)AOX1基因受到誘導(dǎo)而表達(dá)【5’AOX1和3’AOX1（TT）分別是基因AOX1的啟動(dòng)子和終止子】。 資料2：巴斯德畢赤酵母菌體內(nèi)無天然質(zhì)粒，所以科學(xué)家改造出了圖1所示的pPIC9K質(zhì)粒用作載體，其 與目的基因形成的重組質(zhì)粒經(jīng)酶切后可以與酵母菌染色體發(fā)生同源重組，將目的基因整合于染色體中以實(shí)現(xiàn)表達(dá)。 （1）如果要將HBsAg基因和pPIC9K質(zhì)粒重組，應(yīng)該在HBsAg基因兩側(cè)的A和B位置接上 、 限制酶識(shí)別序列， 這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是避免質(zhì)粒和目的基因自身環(huán)化。 （2）酶切獲取HBsAg基因后，需用 將其連接到pPIC9K質(zhì)粒上，形成重組質(zhì)粒，并將其導(dǎo)入大腸桿菌以獲取 。 （3）步驟3中應(yīng)選用限制酶 來切割重組質(zhì)粒獲得重組DNA，然后將其導(dǎo)入巴斯德畢赤酵母菌細(xì)胞。 （4）為了確認(rèn)巴斯德畢赤酵母菌轉(zhuǎn)化是否成功，在培養(yǎng)基中應(yīng)該加入卡拉霉素以便篩選，轉(zhuǎn)化后的細(xì)胞中是否含有HBsAg基因，可以用 方法進(jìn)行檢測。 （5）轉(zhuǎn)化的酵母菌在培養(yǎng)基上培養(yǎng)一段時(shí)間后，需要向其中加入 以維持其生活，同時(shí)誘導(dǎo)HBsAg基因表達(dá)。 （6）與大腸桿菌等細(xì)菌相比，用巴斯德畢赤酵母菌細(xì)胞作為基因工程的受體細(xì)胞，其優(yōu)點(diǎn)是在蛋白質(zhì)合成后，細(xì)胞可以對(duì)其進(jìn)行 并分泌到細(xì)胞外，便于提取。 14、普通棉花中含β-甘露糖苷酶基因（GhMnaA2），能在纖維細(xì)胞中特異性表達(dá)，產(chǎn)生的β-甘露糖苷酶催化半纖維素降解，棉纖維長度變短。為了培育新的棉花品種，科研人員構(gòu)建了反義GhMnaA2基因表達(dá)載體，利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入棉花細(xì)胞，成功獲得轉(zhuǎn)基因棉花品種，具體過程如下。請(qǐng)分析回答： （1）①和②過程中所用的限制性內(nèi)切酶分別是 、 。 （2）基因表達(dá)載體除了圖示組成外，至少還有 　 　　等（至少答兩個(gè)）。 （3）③過程中用酶切法可鑒定正、反義表達(dá)載體。用SmaⅠ酶和NotⅠ酶切正義基因表達(dá)載體獲得0．05kb、3．25kb、5．95kb、9．45kb四種長度的DNA片段，則用NotⅠ酶切反義基因表達(dá)載體獲得DNA片段的長度應(yīng)是 　 和 　 。 （4）④過程中利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化棉花細(xì)胞的過程中，整合到棉花細(xì)胞染色體DNA的區(qū)段是 ，轉(zhuǎn)化后的細(xì)胞再通過 形成植物體。 （5）導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)的反義GhMnaA2轉(zhuǎn)錄的mRNA能與細(xì)胞內(nèi)的GhMnaA2轉(zhuǎn)錄的mRNA互補(bǔ)配對(duì)，從而抑制基因的表達(dá)，其意義是 。