优化探究届高考生物一轮复习第十一单元现代生物科技专题第一讲基

基因工程

1．(2016·天津模拟)萤火虫发光是体内荧光素酶催化一系列反应所产生的现象。如果荧光素酶存在于植物体内，也可使植物体发光。一直以来荧光素酶的唯一来源是从萤火虫腹部提取。但加利福尼亚大学的一组科学家成功地通过转基因工程实现了将荧光素酶基因导入大肠杆菌体内，并在大肠杆菌体内产生荧光素酶。请你根据已有的知识回答下列有关问题： (1)在此转基因工程中，目的基因是________，具体操作过程中如图所示的黏性末端是由________种限制性核酸内切酶作用产生的。

(2)将此目的基因导入大肠杆菌体内需要载体的帮助，则作为载体必须具备能够在宿主细胞内复制并稳定保存，以及_________________(至少答出两点)等条件。

(3)在此转基因工程中，将体外重组DNA导入大肠杆菌体内，并使其在细胞内________________的过程称为转化。最常用的转化方法是首先用Ca处理大肠杆菌，目的是________________________。

(4)目的基因在受体细胞是否能转录出mRNA，可用________技术来检测；目的基因是否表达出相应的蛋白质，除了通过大肠杆菌是否发光来确定外，还可以通过________特异性反应来判断。

解析：(1)在此转基因工程中，目的基因是荧光素酶基因；图中所示的黏性末端是由2种限制性核酸内切酶作用产生的，其中第一个和第三个是由一种限制酶切割产生的，另外两个是由另一种限制酶切割产生的。

(2)作为基因工程的载体必须具备的条件：要具有限制酶的切割位点；要有标记基因(如抗性基因)，以便于重组细胞的筛选；能在宿主细胞中稳定存在并复制；是安全的，对受体细胞无害，而且要易从供体细胞分离出来。

(3)基因工程中，将体外重组DNA导入大肠杆菌体内，并使其在细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。最常用的转化方法是首先用Ca处理大肠杆菌，目的是使大肠杆菌细胞处于能够吸收周围DNA分子的状态。

(4)检测转基因生物的DNA上是否插入目的基因，常用DNA分子杂交技术；检测目的基因是否表达出相应的蛋白质，常用抗原—抗体杂交技术。 答案：(1)荧光素酶基因 2

(2)具有特定的限制酶切割位点、具有某些标记基因

(3)维持稳定和表达 使大肠杆菌细胞处于能够吸收周围DNA分子的状态(或使大肠杆菌处于感受态细胞状态) (4)分子杂交 抗原—抗体

1

2＋

2＋

2．浙江大学农学院喻景权教授课题组研究发现，一种植物激素——油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢。用油菜素内酯处理后，许多参与农药降解的基因(如P450基因和红霉素抗性基因)表达和酶活性都得到提高，在这些基因“指导”下合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒甚至无毒物质，有的则被直接排出体外。某课题组进一步进行了如下的实验操作，请回答下列问题。

(1)获得油菜素内酯合成酶基因的方法有________________________、

________________________。步骤①用PCR技术扩增基因时用到的耐高温酶通常是指________；步骤②用到的酶有________。

(2)图中导入重组质粒的方法是________，在导入之前应用________处理受体细菌。 (3)导入重组质粒2以后，往往还需要进行检测和筛选，可用________制成探针，检测是否导入了重组基因，在培养基中加入________可将含有目的基因的细胞筛选出来。 (4)请你为该课题命名：___________________________________________。

解析：进行基因工程操作时，首先要获取目的基因，其方法有多种：从基因文库中获取、人工合成目的基因或PCR合成等。在构建基因表达载体的过程中，用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶。图中的受体细胞是细菌，故用转化法导入表达载体，导入后，需检测和筛选。从图中可以看出，最终是通过对照实验来检验转基因细菌对土壤中残留农药的分解能力。 答案：(1)从基因文库中获取 人工合成目的基因或PCR合成 耐热的DNA聚合酶 限制酶和DNA连接酶 (2)转化法 氯化钙溶液 (3)红霉素抗性基因 红霉素 (4)油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解

3．以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，请据图回答下列有关问题：

(1)图中对良种奶牛进行处理时用到的激素是________，①过程必须用到________酶，②过

2

程使用的是________酶。③表示________技术，④表示基因工程中______________________过程；若方法C是最常用的将目的基因导入动物细胞的方法，则方法C是________。 (2)图中采用的生物工程技术A和B分别是指________和________。

(3)为实现人血清白蛋白基因在转基因牛E的乳腺细胞中表达，应让该血清白蛋白基因和________的启动子等调控组件结合在一起。如果转基因牛E的牛奶中含有________，则说明人血清白蛋白基因在个体水平已表达成功。

解析：(1)为促进良种奶牛多排卵，可利用促性腺激素处理。过程①为用限制酶处理载体(质粒)使之产生特定黏性末端；过程②为利用反转录法获得目的基因，这里用到逆转录酶；过程③为基因表达载体的构建；将目的基因导入动物细胞常用显微注射法。(2)图中采用的生物工程技术A表示将受精卵培养成早期胚胎，为早期胚胎培养技术。B表示将早期胚胎移植到母体子宫使之继续发育为成熟胚胎，为胚胎移植技术。(3)为实现人血清白蛋白基因在转基因牛E的乳腺细胞中表达，应让该血清白蛋白基因和乳腺细胞乳腺蛋白基因的启动子等调控组件结合在一起。如果转基因牛E的牛奶中含有人血清白蛋白，则说明人血清白蛋白基因在个体水平已表达成功。

答案：(1)促性腺激素 限制 逆转录 PCR 基因表达载体的构建 显微注射法 (2)早期胚胎培养 胚胎移植 (3)乳腺蛋白基因 人血清白蛋白

4．继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中，请回答下列问题：

(1)获得人的生长激素基因的方法有从基因文库中获取、________、________等。 (2)在构建重组质粒的过程中，人的生长激素基因用________进行切割。人的生长激素基因之所以能“嫁接”到小鼠染色体的DNA上，原因是____________，

____________人的生长激素基因进入小鼠细胞内，且能维持稳定和表达的过程称为________。

(3)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是___________________。进行基因转移时，通常要将外源基因转入________(细胞)中，原因是____

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