資源簡介

課時2　基因工程可使生物獲得新的遺傳特性(1)
課時概念解析　本課時的概念為“基因工程的基本操作程序主要包括獲取目的基因、構建重組DNA分子、將重組DNA分子導入受體細胞和檢測目的基因及其表達產物等”，該概念的建構需要以下基本概念或證據的支持：
(1)基因工程基本程序的第一步是獲取目的基因；(2)PCR技術是一種體外擴增特定基因或DNA片段的技術，可獲得大量目的基因或DNA片段；(3)PCR產物可利用電泳技術進行鑒定，該技術是分離、鑒定、純化核酸和蛋白質的常用方法。
概念1　可通過化學合成、基因文庫和PCR等多種方法獲取目的基因
1.原核細胞基因與真核細胞基因
2.獲取目的基因的方法
提醒：①同一生物的基因組文庫中所含的基因往往是相同的；②不同組織細胞的cDNA文庫是不同的；③同一組織細胞在不同的發育階段，cDNA文庫也會有差異。
(3)通過PCR技術(聚合酶鏈式反應)體外擴增特定的DNA
[辨正誤]
(1)PCR擴增DNA片段的起點和終點由2個引物決定。(　　)
(2)PCR除需要耐高溫的Taq DNA聚合酶、解旋酶、dNTP和DNA模板之外，還需要引物等基本條件。(　　)
(3)PCR的每一個循環都包括變性→退火→延伸三個步驟，延伸后的產物又可以作為下一個循環的模板。(　　)
(生命科學史情境)1985年，穆利斯(Kary Mullis)發明了聚合酶鏈式反應，即PCR技術；1976年，中國科學家錢嘉韻(Alice Chien)發現了穩定的Taq DNA聚合酶，為PCR技術發展也做出了基礎性貢獻。
PCR第一輪循環的過程示意圖如下，請分析回答下列問題：
(1)PCR技術中DNA雙鏈解旋的原理與體內DNA復制相同嗎？為什么？___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
(2)與體內DNA復制相比，PCR技術所用TaqDNA聚合酶有什么特點？___________________________________________________________________
(3)PCR擴增的DNA片段大小由什么決定？
___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(4)在第幾輪循環產物中開始出現目標DNA片段(兩條核苷酸鏈等長的DNA分子)
__________________________________________________________________
(5)利用PCR擴增1個DNA片段，經過n次循環后，反應體系中共有多少個DNA片段，其中目標DNA片段(兩條核苷酸鏈等長的DNA分子)有多少個，共消耗引物多少個？
__________________________________________________________________
1.啟動子、起始密碼子與終止子、終止密碼子的比較
2.原核基因與真核基因的比較
3.生物體內DNA復制與PCR反應的比較
【典例應用】
例1 下列關于基因文庫的說法中，正確的是(　　)
A.基因文庫與基因組文庫并無差別
B.cDNA文庫中的基因含有啟動子
C.一種生物的cDNA文庫只有一種
D.cDNA文庫具有組織或細胞特異性
例2 下圖表示形成cDNA 并進行 PCR 擴增的過程。據圖分析，下列敘述正確的是(　　)
A.①過程所需的原料是核糖核苷酸
B.②過程所需的酶必須耐高溫
C.③過程需要解旋酶破壞氫鍵
D.④過程的引物對之間不能互補配對
概念2　PCR擴增DNA片段及凝膠電泳鑒定(活動)
1.實驗原理
2.實驗步驟
(1)PCR擴增
(2)瓊脂糖凝膠電泳鑒定
[辨正誤]
(1)使用微量移液器前，必須先裝好相應的已滅菌的一次性吸液槍頭，避免液體進入微量移液器內部，且槍頭在每吸取一種溶液后更換一次。(　　)
(2)DNA Marker是一種已知長度和含量的標準DNA片段，在電泳中能作為參照物；不同的DNA Marker所含DNA片段長度相同但含量不同。(　　)
(3)為避免外源DNA等因素的污染，PCR實驗中使用的微量移液器的槍頭和蒸餾水等在使用前必須進行高壓蒸汽滅菌。(　　)
(科學實驗和探究情境)某生物興趣小組進行PCR擴增DNA片段及凝膠電泳鑒定實驗后，提出了以下幾個問題，請你參與他們的討論并回答：
(1)判斷是否成功擴增出DNA片段的依據是什么？___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(2)如果擴增條帶不止一條，可能的原因有哪些？___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
(3)PCR擴增DNA片段及凝膠電泳鑒定實驗活動的對照組應該如何設計？___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
1.PCR中的陽性對照與陰性對照
2.在向微量離心管中添加反應組分時，每吸取一種試劑后，微量移液器上的槍頭都必須更換。
3.PCR中的誤差分析
【典例應用】
例3 (2024·臺州高二期末)聚合酶鏈式反應(PCR)技術是一種體外迅速擴增目的基因的技術。某研究小組計劃通過PCR擴增目的基因，下列有關敘述正確的是(　　)
A.必須不斷向反應體系中加入模板DNA
B.必須不斷向反應體系中加入耐高溫的TaqDNA聚合酶
C.必須不斷向反應體系中加入DNA連接酶
D.必須不斷改變反應體系中溫度
例4 在基因工程操作中，科研人員利用識別兩種不同序列的限制酶(R1和R2)處理基因載體，進行瓊脂糖凝膠電泳檢測，結果如圖所示。以下相關敘述中，錯誤的是(　　)
A.該載體最可能為環狀DNA分子
B.兩種限制酶在載體上各有一個酶切位點
C.限制酶R1與R2的切點最短相距約200 bp
D.限制酶作用位點會導致氫鍵和肽鍵斷裂
1.(2024·黑吉遼卷，7)關于采用瓊脂糖凝膠電泳鑒定PCR產物的實驗，下列敘述正確的是(　　)
A.瓊脂糖凝膠濃度的選擇需考慮待分離DNA片段的大小
B.凝膠載樣緩沖液中指示劑的作用是指示DNA分子的具體位置
C.在同一電場作用下，DNA片段越長，向負極遷移速率越快
D.瓊脂糖凝膠中的DNA分子可在紫光燈下被檢測出來
2.(2023·湖北卷，18)某二倍體動物種群有100個個體，其常染色體上某基因有A1、A2、A3三個等位基因。對這些個體的基因A1、A2、A3進行PCR擴增，凝膠電泳及統計結果如圖所示。該種群中A3的基因頻率是(　　)
A.52% B.27%
C.26% D.2%
3.(2023·遼寧卷，19改編)基質金屬蛋白酶MMP2和MMP9是癌細胞轉移的關鍵酶。MMP2和MMP9可以降解明膠，明膠可被某染液染成藍色，因此可以利用含有明膠的凝膠電泳檢測這兩種酶在不同條件下的活性。據圖分析，下列敘述正確的是(　　)
A.SDS可以提高MMP2和MMP9活性
B.10 ℃保溫提高了MMP2和MMP9活性
C.緩沖液用于維持MMP2和MMP9活性
D.MMP2和MMP9降解明膠不具有專一性
4.(2022·遼寧卷，12改編)抗蟲和耐除草劑玉米雙抗12－5是我國自主研發的轉基因品種。為給監管轉基因生物安全提供依據，采用PCR方法進行目的基因監測，反應程序如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A.預變性過程可促進模板DNA邊解旋邊復制
B.后延伸過程可使目的基因的擴增更加充分
C.延伸過程無須引物參與即可完成半保留復制
D.轉基因品種經檢測含有目的基因后即可上市
課時2　基因工程可使生物獲得新的遺傳特性(1)
概念1
自主建構
1．蛋白質　不連續　內含子　外顯子
2．(1)全部　高　短　(2)mRNA　逆轉錄酶　(3)TaqDNA聚合酶　dNTP　目的基因　兩　單鏈DNA　一　指數　2個引物　長度大小　長度　熒光或放射性染料　亞甲基藍
辨正誤
(1)√
(2)×　提示：PCR不需要解旋酶的參與。
(3)√
合作探究
(1)提示：不相同。PCR技術利用高溫使DNA雙鏈之間的氫鍵斷裂，解旋成2條DNA單鏈，而體內DNA復制利用解旋酶使DNA雙鏈解旋。
(2)提示：耐高溫。
(3)提示：PCR擴增DNA片段的起點和終點由2個引物決定。
(4)提示：第3輪。
(5)提示：2n。2n－2n。2n＋1－2。
典例應用
例1　D　[基因文庫分為基因組文庫和cDNA文庫。基因組文庫含有一種生物的全部基因，而cDNA文庫含有一種生物的部分基因，A錯誤；cDNA文庫中的基因都沒有啟動子，B錯誤；由于cDNA文庫中只含有一種生物的部分基因，因此該種cDNA文庫可能有多種，C錯誤；不同組織細胞的cDNA文庫是不同的，同一組織細胞在不同的發育階段，cDNA文庫也會有差異，因此cDNA文庫具有組織或細胞特異性，D正確。]
例2　D　[①過程為逆轉錄，所需的原料是脫氧核糖核苷酸，A錯誤；②過程由DNA單鏈合成DNA雙鏈過程所需要的DNA聚合酶不需要耐高溫，B錯誤；③過程為變性，溫度上升到90 ℃至95 ℃時，雙鏈DNA解旋為單鏈，不需要解旋酶破壞氫鍵，C錯誤；④過程為退火，溫度降到50～60 ℃時，兩種引物通過堿基互補配對與兩條DNA單鏈結合，但引物對之間不能互補配對，D正確。]
概念2
自主建構
1．瓊脂糖凝膠電泳　亞甲基藍　75%酒精　蒸餾水
2．(1)微量移液器　微量離心管　底部　PCR儀　－20　(2)電泳緩沖液　0.1%亞甲基藍　75%酒精　蒸餾水　藍色　Marker
辨正誤
(1)√
(2)×　提示：DNA Marker是一組已知長度和含量的標準DNA片段混合物，在電泳中能作為參照物；不同的DNA Marker所含DNA片段長度和含量是不同的。
(3)√
合作探究
(1)提示：觀察藍色條帶的數目和位置，通過和Marker對比來判斷擴增的結果。
(2)提示：模板被污染、引物設計不合理、退火溫度過低、耐高溫的Taq DNA聚合酶質量不好等。
(3)提示：除了不加酵母細胞懸液外，其成分和其他微量離心管一樣。
典例應用
例3　D　[該反應體系中需要加入待擴增的DNA作為模板，合成后的DNA分子可做模板，不需要向反應體系中重復加入模板DNA，A錯誤；反應體系中加入的耐高溫的TaqDNA聚合酶可以重復使用，不需要重復加入，B錯誤；PCR技術擴增需要的條件是目的基因、引物、dNTP、耐高溫的TaqDNA聚合酶，但不需要DNA連接酶，C錯誤；在利用PCR技術擴增目的基因的過程中，需要變性、退火和延伸，這三個步驟所需的溫度不同，因此反應體系中溫度會不斷改變，D正確。]
例4　D　[由題圖可知，當僅用一種限制酶切割載體時，僅產生一種長度的DNA片段，因此該載體最有可能為環狀DNA分子，A正確；當僅用一種限制酶切割載體時，兩種限制酶分別切割產生的DNA片段等長，而兩種限制酶同時切割時則產生兩種長度的DNA片段，所以兩種限制酶在載體上各有一個酶切位點，B正確；兩種限制酶同時切割時產生600 bp和200 bp兩種長度的DNA片段，所以兩種限制酶的酶切位點至少相距約200 bp，C正確；限制酶切割DNA分子，破壞的是作用位點上兩個脫氧核糖核苷酸之間的磷酸二酯鍵，D錯誤。]
感悟真題
1．A　[瓊脂糖凝膠的濃度會影響DNA分子在凝膠中的遷移率和分辨率，瓊脂糖凝膠的濃度通常是根據所需分離的DNA片段大小來選擇的。對于較大的DNA片段，比如基因組DNA或質粒DNA，通常選擇較低濃度的瓊脂糖凝膠，因為它們需要更大的孔徑來有效遷移。而對于較小的DNA片段，比如PCR產物或酶切片段，則需要選擇較高濃度的瓊脂糖凝膠，以提供更好的分辨率和分離效果，A正確； 凝膠載樣緩沖液指示劑通常是一種顏色較深的染料，可以作為電泳進度的指示分子， 當溴酚藍到凝膠2/3處時(可看藍色條帶)，則停止電泳，B錯誤；在瓊脂糖凝膠電泳中，當電場作用時，DNA片段實際上是向正極遷移的，而不是向負極遷移。同時，DNA片段的遷移速率與其大小成反比，即DNA片段越長，遷移速率越慢，C錯誤；瓊脂糖凝膠中的DNA分子需染色后，才可在波長為300 nm的紫外燈下被檢測出來，D錯誤。]
2．B　[分析電泳圖，含A3基因的個體有2個A3A3，15個A1A3，35個A2A3，所以A3的基因頻率是(2×2＋15＋35)÷(100×2)×100%＝27%，B正確。]
3．C　[37 ℃保溫、加SDS、加緩沖液那組比37 ℃保溫、不加SDS、加緩沖液那組的MMP2和MMP9條帶周圍的透明帶面積更小，說明明膠被降解的更少，故MMP2和MMP9活性更低，因此，SDS可降低MMP2和MMP9活性，A錯誤；與37 ℃(不加SDS)相比，10 ℃(不加SDS)，MMP2和MMP9條帶周圍的透明帶面積更小，說明明膠被降解的更少，故MMP2和MMP9活性更低，因此，10 ℃保溫降低了MMP2和MMP9活性，B錯誤；緩沖液可以維持pH條件的穩定，從而維持MMP2和MMP9活性，C正確；MMP2和MMP9都屬于酶，酶具有專一性，D錯誤。]
4．B　[預變性過程可促進模板DNA解旋，沒有促進模板DNA復制，A錯誤；延伸過程仍需引物參與才能完成半保留復制，C錯誤；轉基因品種經檢測含有目的基因并能穩定表達，且有生物活性后才能上市，D錯誤。](共44張PPT)
第四章　基因工程
課時2　
基因工程可使生物獲得新的遺傳特性(1)
本課時的概念為“基因工程的基本操作程序主要包括獲取目的基因、構建重組DNA分子、將重組DNA分子導入受體細胞和檢測目的基因及其表達產物等”，該概念的建構需要以下基本概念或證據的支持：
(1)基因工程基本程序的第一步是獲取目的基因；(2)PCR技術是一種體外擴增特定基因或DNA片段的技術，可獲得大量目的基因或DNA片段；(3)PCR產物可利用電泳技術進行鑒定，該技術是分離、鑒定、純化核酸和蛋白質的常用方法。
課時概念解析
目錄 CONTENTS
1.可通過化學合成、基因文庫和PCR等多種方法獲取目的基因
2.PCR擴增DNA片段及凝膠電泳鑒定(活動)
3.感悟真題
自主建構
合作探究
合作探究
課時概念圖
自主建構
蛋白質
1.原核細胞基因與真核細胞基因
不連續
內含子
外顯子
2.獲取目的基因的方法
全部
高
短
提醒：①同一生物的基因組文庫中所含的基因往往是相同的；②不同組織細胞的cDNA文庫是不同的；③同一組織細胞在不同的發育階段，cDNA文庫也會有差異。
mRNA
逆轉錄
酶
(3)通過PCR技術(聚合酶鏈式反應)體外擴增特定的DNA
TaqDNA聚合酶
dNTP
目的基因
兩
單鏈DNA
一
指數
2個
引物
長度大小
長度
熒光或放射性染料
亞甲基藍
√
[辨正誤]
(1)PCR擴增DNA片段的起點和終點由2個引物決定。( )
(2)PCR除需要耐高溫的Taq DNA聚合酶、解旋酶、dNTP和DNA模板之外，還需要引物等基本條件。( )
提示：PCR不需要解旋酶的參與。
(3)PCR的每一個循環都包括變性→退火→延伸三個步驟，延伸后的產物又可以作為下一個循環的模板。( )
×
√
●(生命科學史情境)基因文庫的建立和使用是70年代早期重組DNA技術的一個發展。人們為了分離基因，特別是分離真核生物的基因，從1974年起相繼建立了大腸桿菌、酵母菌、果蠅、雞、兔、小鼠、人、大豆等生物的基因文庫。
下圖是構建基因組文庫的示意圖，請分析回答下列問題：
(1)基因中含有啟動子、終止子和內含子的基因文庫是基因組文庫還是cDNA文庫？
提示：基因組文庫。
(2)不同組織細胞和同一組織細胞在不同的發育階段，cDNA文庫是否會有差異？為什么？
提示：是。基因的選擇性表達。
(生命科學史情境)1985年，穆利斯(Kary Mullis)發明了聚合酶鏈式反應，即PCR技術；1976年，中國科學家錢嘉韻(Alice Chien)發現了穩定的Taq DNA聚合酶，為PCR技術發展也做出了基礎性貢獻。
PCR第一輪循環的過程示意圖如下，請分析回答下列問題：
(1)PCR技術中DNA雙鏈解旋的原理與體內DNA復制相同嗎？為什么？
提示：不相同。PCR技術利用高溫使DNA雙鏈之間的氫鍵斷裂，解旋成2條DNA單鏈，而體內DNA復制利用解旋酶使DNA雙鏈解旋。
(2)與體內DNA復制相比，PCR技術所用TaqDNA聚合酶有什么特點？
提示：耐高溫。
(3)PCR擴增的DNA片段大小由什么決定？
提示：PCR擴增DNA片段的起點和終點由2個引物決定。
(4)在第幾輪循環產物中開始出現目標DNA片段(兩條核苷酸鏈等長的DNA分子)
提示：第3輪。
(5)利用PCR擴增1個DNA片段，經過n次循環后，反應體系中共有多少個DNA片段，其中目標DNA片段(兩條核苷酸鏈等長的DNA分子)有多少個，共消耗引物多少個？
提示：2n。2n－2n。2n＋1－2。
1.啟動子、起始密碼子與終止子、終止密碼子的比較
2.原核基因與真核基因的比較
3.生物體內DNA復制
與PCR反應的比較
【典例應用 】
D
例1 下列關于基因文庫的說法中，正確的是(　　)
A.基因文庫與基因組文庫并無差別
B.cDNA文庫中的基因含有啟動子
C.一種生物的cDNA文庫只有一種
D.cDNA文庫具有組織或細胞特異性
解析：基因文庫分為基因組文庫和cDNA文庫。基因組文庫含有一種生物的全部基因，而cDNA文庫含有一種生物的部分基因，A錯誤；
cDNA文庫中的基因都沒有啟動子，B錯誤；
由于cDNA文庫中只含有一種生物的部分基因，因此該種cDNA文庫可能有多種，C錯誤；
不同組織細胞的cDNA文庫是不同的，同一組織細胞在不同的發育階段，cDNA文庫也會有差異，因此cDNA文庫具有組織或細胞特異性，D正確。
D
例2 下圖表示形成cDNA 并進行 PCR 擴增的過程。據圖分析，下列敘述正確的是(　　)
A.①過程所需的原料是核糖核苷酸
B.②過程所需的酶必須耐高溫
C.③過程需要解旋酶破壞氫鍵
D.④過程的引物對之間不能互補配對
解析：①過程為逆轉錄，所需的原料是脫氧核糖核苷酸，A錯誤；
②過程由DNA單鏈合成DNA雙鏈過程所需要的DNA聚合酶不需要耐高溫，B錯誤；
③過程為變性，溫度上升到90 ℃至95 ℃時，雙鏈DNA解旋為單鏈，不需要解旋酶破壞氫鍵，C錯誤；
④過程為退火，溫度降到50～60 ℃時，兩種引物通過堿基互補配對與兩條DNA單鏈結合，但引物對之間不能互補配對，D正確。
A.①過程所需的原料是核糖核苷酸
B.②過程所需的酶必須耐高溫
C.③過程需要解旋酶破壞氫鍵
D.④過程的引物對之間不能互補配對
瓊脂糖凝
膠電泳
1.實驗原理
亞甲基藍
75%酒精
蒸餾水
2.實驗步驟
(1)PCR擴增
微量移液器
微量離心管
底部
PCR儀
－20
(2)瓊脂糖凝膠電泳鑒定
電泳緩沖液
0.1%亞甲基藍
75%
酒精
蒸餾水
藍色
Marker
√
[辨正誤]
(1)使用微量移液器前，必須先裝好相應的已滅菌的一次性吸液槍頭，避免液體進入微量移液器內部，且槍頭在每吸取一種溶液后更換一次。( )
(2)DNA Marker是一種已知長度和含量的標準DNA片段，在電泳中能作為參照物；不同的DNA Marker所含DNA片段長度相同但含量不同。( )
提示：DNA Marker是一組已知長度和含量的標準DNA片段混合物，在電泳中能作為參照物；不同的DNA Marker所含DNA片段長度和含量是不同的。
(3)為避免外源DNA等因素的污染，PCR實驗中使用的微量移液器的槍頭和蒸餾水等在使用前必須進行高壓蒸汽滅菌。( )
×
√
(科學實驗和探究情境)某生物興趣小組進行PCR擴增DNA片段及凝膠電泳鑒定實驗后，提出了以下幾個問題，請你參與他們的討論并回答：
(1)判斷是否成功擴增出DNA片段的依據是什么？
提示：觀察藍色條帶的數目和位置，通過和Marker對比來判斷擴增的結果。
(2)如果擴增條帶不止一條，可能的原因有哪些？
提示：模板被污染、引物設計不合理、退火溫度過低、耐高溫的Taq DNA聚合酶質量不好等。
(3)PCR擴增DNA片段及凝膠電泳鑒定實驗活動的對照組應該如何設計？
提示：除了不加酵母細胞懸液外，其成分和其他微量離心管一樣。
1.PCR中的陽性對照與陰性對照
2.在向微量離心管中添加反應組分時，每吸取一種試劑后，微量移液器上的槍頭都必須更換。
3.PCR中的誤差分析
D
例3 (2024·臺州高二期末)聚合酶鏈式反應(PCR)技術是一種體外迅速擴增目的基因的技術。某研究小組計劃通過PCR擴增目的基因，下列有關敘述正確的是(　　)
A.必須不斷向反應體系中加入模板DNA
B.必須不斷向反應體系中加入耐高溫的TaqDNA聚合酶
C.必須不斷向反應體系中加入DNA連接酶
D.必須不斷改變反應體系中溫度
【典例應用 】
解析：該反應體系中需要加入待擴增的DNA作為模板，合成后的DNA分子可做模板，不需要向反應體系中重復加入模板DNA，A錯誤；
反應體系中加入的耐高溫的TaqDNA聚合酶可以重復使用，不需要重復加入，B錯誤；
PCR技術擴增需要的條件是目的基因、引物、dNTP、耐高溫的TaqDNA聚合酶，但不需要DNA連接酶，C錯誤；
在利用PCR技術擴增目的基因的過程中，需要變性、退火和延伸，這三個步驟所需的溫度不同，因此反應體系中溫度會不斷改變，D正確。
D
例4 在基因工程操作中，科研人員利用識別兩種不同序列的限制酶(R1和R2)處理基因載體，進行瓊脂糖凝膠電泳檢測，結果如圖所示。以下相關敘述中，錯誤的是(　　)
A.該載體最可能為環狀DNA分子
B.兩種限制酶在載體上各有一個酶切位點
C.限制酶R1與R2的切點最短相距約200 bp
D.限制酶作用位點會導致氫鍵和肽鍵斷裂
解析：由題圖可知，當僅用一種限制酶切割載體時，僅產生一種長度的DNA片段，因此該載體最有可能為環狀DNA分子，A正確；
當僅用一種限制酶切割載體時，兩種限制酶分別切割產生的DNA片段等長，而兩種限制酶同時切割時則產生兩種長度的DNA片段，所以兩種限制酶在載體上各有一個酶切位點，B正確；
兩種限制酶同時切割時產生600 bp和200 bp兩種長度的DNA片段，所以兩種限制酶的酶切位點至少相距約200 bp，C正確；
限制酶切割DNA分子，破壞的是作用位點上兩個脫氧核糖核苷酸之間的磷酸二酯鍵，D錯誤。
A.該載體最可能為環狀DNA分子
B.兩種限制酶在載體上各有一個酶切位點
C.限制酶R1與R2的切點最短相距約200 bp
D.限制酶作用位點會導致氫鍵和肽鍵斷裂
A
1.(2024·黑吉遼卷，7)關于采用瓊脂糖凝膠電泳鑒定PCR產物的實驗，下列敘述正確的是(　　)
A.瓊脂糖凝膠濃度的選擇需考慮待分離DNA片段的大小
B.凝膠載樣緩沖液中指示劑的作用是指示DNA分子的具體位置
C.在同一電場作用下，DNA片段越長，向負極遷移速率越快
D.瓊脂糖凝膠中的DNA分子可在紫光燈下被檢測出來
解析：瓊脂糖凝膠的濃度會影響DNA分子在凝膠中的遷移率和分辨率，瓊脂糖凝膠的濃度通常是根據所需分離的DNA片段大小來選擇的。對于較大的DNA片段，比如基因組DNA或質粒DNA，通常選擇較低濃度的瓊脂糖凝膠，因為它們需要更大的孔徑來有效遷移。而對于較小的DNA片段，比如PCR產物或酶切片段，則需要選擇較高濃度的瓊脂糖凝膠，以提供更好的分辨率和分離效果，A正確；
凝膠載樣緩沖液指示劑通常是一種顏色較深的染料，可以作為電泳進度的指示分子， 當溴酚藍到凝膠2/3處時(可看藍色條帶)，則停止電泳，B錯誤；
在瓊脂糖凝膠電泳中，當電場作用時，DNA片段實際上是向正極遷移的，而不是向負極遷移。同時，DNA片段的遷移速率與其大小成反比，即DNA片段越長，遷移速率越慢，C錯誤；
瓊脂糖凝膠中的DNA分子需染色后，才可在波長為300 nm的紫外燈下被檢測出來，D錯誤。
B
2.(2023·湖北卷，18)某二倍體動物種群有100個個體，其常染色體上某基因有A1、A2、A3三個等位基因。對這些個體的基因A1、A2、A3進行PCR擴增，凝膠電泳及統計結果如圖所示。該種群中A3的基因頻率是(　　)
A.52% B.27%
C.26% D.2%
解析：分析電泳圖，含A3基因的個體有2個A3A3，15個A1A3，35個A2A3，所以A3的基因頻率是(2×2＋15＋35)÷(100×2)×100%＝27%，B正確。
C
3.(2023·遼寧卷，19改編)基質金屬蛋白酶MMP2和MMP9是癌細胞轉移的關鍵酶。MMP2和MMP9可以降解明膠，明膠可被某染液染成藍色，因此可以利用含有明膠的凝膠電泳檢測這兩種酶在不同條件下的活性。據圖分析，下列敘述正確的是(　　)
A.SDS可以提高MMP2和MMP9活性
B.10 ℃保溫提高了MMP2和MMP9活性
C.緩沖液用于維持MMP2和MMP9活性
D.MMP2和MMP9降解明膠不具有專一性
解析：37 ℃保溫、加SDS、加緩沖液那組比37 ℃保溫、不加SDS、加緩沖液那組的MMP2和MMP9條帶周圍的透明帶面積更小，說明明膠被降解的更少，故MMP2和MMP9活性更低，因此，SDS可降低MMP2和MMP9活性，A錯誤；
與37 ℃(不加SDS)相比，10 ℃(不加SDS)，MMP2和MMP9條帶周圍的透明帶面積更小，說明明膠被降解的更少，故MMP2和MMP9活性更低，因此，10 ℃保溫降低了MMP2和MMP9活性，B錯誤；
緩沖液可以維持pH條件的穩定，從而維持MMP2和MMP9活性，C正確；
MMP2和MMP9都屬于酶，酶具有專一性，D錯誤。
A.SDS可以提高MMP2和MMP9活性
B.10 ℃保溫提高了MMP2和MMP9活性
C.緩沖液用于維持MMP2和MMP9活性
D.MMP2和MMP9降解明膠不具有專一性
B
4.(2022·遼寧卷，12改編)抗蟲和耐除草劑玉米雙抗12－5是我國自主研發的轉基因品種。為給監管轉基因生物安全提供依據，采用PCR方法進行目的基因監測，反應程序如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A.預變性過程可促進模板
DNA邊解旋邊復制
B.后延伸過程可使目的基
因的擴增更加充分
C.延伸過程無須引物參與即可完成半保留復制
D.轉基因品種經檢測含有目的基因后即可上市
解析：預變性過程可促進模板DNA解旋，沒有促進模板DNA復制，A錯誤；
延伸過程仍需引物參與才能完成半保留復制，C錯誤；
轉基因品種經檢測含有目的基因并能穩定表達，且有生物活性后才能上市，D錯誤。
A.預變性過程可促進模板DNA邊解旋邊復制
B.后延伸過程可使目的基因的擴增更加充分
C.延伸過程無須引物參與即可完成半保留復制
D.轉基因品種經檢測含有目的基因后即可上市課時3　基因工程可使生物獲得新的遺傳特性(2)
課時概念解析　本課時的概念為“基因工程的基本操作程序主要包括獲取目的基因、構建重組DNA分子、將重組DNA分子導入受體細胞和檢測目的基因及其表達產物等”，該概念的建構還需要以下基本概念或證據的支持：
(1)基因工程基本程序的第二步是構建重組DNA分子；(2)基因工程基本程序的第三步是將重組DNA分子導入受體細胞；(3)基因工程基本程序的第四步是檢測目的基因及其表達產物。
概念1　利用表達載體構建重組DNA分子、將目的基因導入受體細胞
1.利用表達載體構建重組DNA分子
(1)表達載體
提醒：克隆載體是指用于大量擴增外源DNA的載體。
(2)利用表達載體構建重組DNA分子的過程
2.將目的基因導入受體細胞
(1)導入植物細胞
提醒：將目的基因重組DNA分子導入植物細胞還可以使用花粉管通道法和基因槍法。
(2)導入動物細胞
(3)導入細菌細胞
[辨正誤]
(1)真核基因要在細菌中持續高水平表達，質粒上除了復制起點、標記基因和多個限制酶的識別序列外，還需要加入真核生物的啟動子、終止子等。(　　)
(2)將重組DNA分子導入動物細胞，常使用氯化鈣溶液轉化法，并以受精卵作為受體細胞。(　　)
(3)Ti質粒上的T－DNA片段能整合到植物染色體DNA中。(　　)
(生命科學史情境)1973年，科恩(S.Cohen)和博耶(H.Boyer)等人將兩種來源不同的DNA分子進行體外重組，然后借助一種“運載工具”將重組DNA分子導入大腸桿菌，并在大腸桿菌中成功表達。自此，一種定向改造生物遺傳特性的新技術——基因工程誕生了。
下表中列出了幾種構建重組DNA分子常用的限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中箭頭表示相關限制酶的酶切位點。請據圖回答下列問題：
(1)用同一種限制酶分別切割質粒和外源DNA構建重組DNA的方法，稱為“單酶切法”。如使用限制酶EcoRⅠ分別切割質粒和外源DNA，其結果如下：
請分析回答：
①黏性末端1與2能否被DNA連接酶連接導致質粒自身環化嗎？黏性末端3與4能否被DNA連接酶連接導致目的基因自身環化嗎？___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
②黏性末端1與3、黏性末端2與4能否被DNA連接酶連接嗎？黏性末端1與4、黏性末端2與3呢？如果能，請分別畫出兩種連接方式下形成的重組質粒。___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(2)用兩種能產生不同黏性末端的限制酶分別同時切割質粒和外源DNA構建重組DNA的方法，稱為“雙酶切法”。如使用限制酶BamHⅠ和Hind Ⅲ分別同時切割質粒和外源DNA，結果如下：
請分析回答：
①雙酶切下，質粒和目的基因還會自身環化嗎？為什么？___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
②質粒與目的基因會形成幾種重組質粒？請畫出所形成的重組質粒。___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________
(3)通過上述分析，與“單酶切法”相比，“雙酶切法”有何優點？____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
1.限制酶選擇的原則
2.將目的基因導入不同細胞的方法
【典例應用】
例1 (2024·紹興高二期末)如圖是利用基因工程技術構建重組表達載體的過程示意圖，其中Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ、Apa Ⅰ為四種限制酶。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A.需要用限制酶Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ來切割質粒
B.表達載體中的青霉素抗性基因在受體細胞中能復制
C.表達載體中抗原基因的終止子位于青霉素抗性基因的下游
D.表達載體中目的基因的上游有啟動子
例2 (2024·臺州高二期末)下列關于導入不同受體細胞的方法相關敘述錯誤的是(　　)
A.Ca2＋能促進細菌攝取外源DNA，科學家常用CaCl2溶液制備感受態細胞
B.轉入棉花細胞時，可用農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法
C.通常，通過顯微注射法將目的基因導入體細胞以獲得轉基因綿羊
D.根癌農桿菌的Ti質粒上的T－DNA片段能整合到植物的染色體DNA中
概念2　可在分子水平和個體性狀水平檢測目的基因及其表達產物
1.DNA水平的檢測
2.RNA、蛋白質及個體性狀水平的檢測
[辨正誤]
(1)PCR技術可更加精準地鑒定受體細胞是否轉入目的基因。(　　)
(2)核酸分子雜交只能檢測DNA，不能檢測RNA。(　　)
(3)能探測到目的蛋白，說明目的基因在受體細胞內成功表達。(　　)
(4)個體水平是否表現出相應性狀是判斷轉基因成功的直接證據。(　　)
(科學實驗和探究情境)我國具有自主知識產權的抗蟲棉核心技術是將蘇云金芽孢桿菌的Bt殺蟲蛋白基因轉入棉花用于生產。
轉Bt基因抗蟲棉(左)和非轉基因棉花(右)對比
請分析回答下列問題：
(1)用什么方法可以更加精準地鑒定受體細胞中是否轉入了Bt殺蟲蛋白基因？___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
(2)用什么方法檢測Bt殺蟲蛋白基因是否轉錄和翻譯？____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(3)在個體水平上怎么檢測抗蟲棉是否抗蟲？如果目的基因是耐鹽基因呢？___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
【典例應用】
例3 (2024·十校聯盟高二期末)研究人員用三種基因探針，對某轉基因奶牛的乳腺細胞、口腔上皮細胞、c的mRNA進行分子雜交，結果如下表所示。下列敘述錯誤的是(　　)
探針 乳腺細胞 口腔上皮細胞 蹄部細胞
乳腺蛋白基因探針 出現雜交帶 未現雜交帶 未現雜交帶
人干擾素基因探針 出現雜交帶 出現雜交帶 出現雜交帶
胰島素基因探針 未現雜交帶 未現雜交帶 未現雜交帶
A.人干擾素基因可在轉基因奶牛的多種體細胞中表達
B.可用mRNA逆轉錄產生的cDNA制作相應基因的探針
C.用上述探針分別檢測三種細胞的DNA，都會出現雜交帶
D.胰島α細胞中的mRNA能與胰島素基因探針形成雜交帶
例4 (2024·舟山高二期末)用PCR方法檢測轉基因植株是否成功導入目的基因時，得到以下電泳圖譜，其中1號為DNA標準樣(Marker)，2～10號為PCR產物；其中2號的模板為野生型植株DNA，3～9號模板為轉基因植株的DNA，10號使用蒸餾水代替模板DNA。下列據此做出的分析，錯誤的是(　　)
A.PCR產物的分子大小在250至500 bp之間
B.3號樣品植株導入的目的基因一定能成功表達
C.9號樣品對應植株不是所需的轉基因植株
D.10號的電泳結果能確定反應體系等對實驗結果沒有干擾
1.(2023·新課標卷，6)某同學擬用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA連接酶為工具，將目的基因(兩端含相應限制酶的識別序列和切割位點)和質粒進行切割、連接，以構建重組表達載體。限制酶的切割位點如圖所示。
下列重組表達載體構建方案合理且效率最高的是(　　)
A.質粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli DNA連接酶連接
B.質粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA連接酶連接
C.質粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA連接酶連接
D.質粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA連接酶連接
2.(2023·浙江1月選考，24節選)甲植物細胞核基因具有耐鹽堿效應，乙植物細胞質基因具有高產效應。某研究小組用甲、乙兩種植物細胞進行體細胞雜交相關研究，基本過程包括獲取原生質體、誘導原生質體融合、篩選融合細胞、雜種植株再生和鑒定，最終獲得高產耐鹽堿再生植株。回答下列問題：
(5)用PCR技術鑒定再生植株。已知甲植物細胞核具有特異性DNA序列a，乙植物細胞質具有特異性DNA序列b；M1、M2為序列a的特異性引物，N1、N2為序列b的特異性引物。完善實驗思路：
Ⅰ.提取純化再生植株的總DNA，作為PCR擴增的________。
Ⅱ.將DNA提取物加入PCR反應體系，________為特異性引物，擴增序列a；用同樣的方法擴增序列b。
Ⅲ.得到的2個PCR擴增產物經____________后，若每個PCR擴增產物在凝膠中均出現了預期的________個條帶，則可初步確定再生植株來自雜種細胞。
3.(2023·全國乙卷，38節選改編)GFP是水母體內存在的能發綠色熒光的一種蛋白。科研人員以GFP基因為材料，利用基因工程技術獲得了其他顏色熒光的蛋白，豐富了熒光蛋白的顏色種類。回答下列問題。
(1)構建目的基因表達載體。科研人員從構建的GFP突變基因文庫中提取目的基因(均為突變基因)構建表達載體，其模式圖如圖所示(箭頭為GFP突變基因的轉錄方向)。圖中①為__________；②為________，其作用是___________________________________________________________________
____________________________________________________________________；
圖中氨芐青霉素抗性基因是一種標記基因，其作用是____________________________________________________________________。
(2)目的基因的表達。科研人員將構建好的表達載體導入大腸桿菌中進行表達，發現大腸桿菌有的發綠色熒光，有的發黃色熒光，有的不發熒光。請從密碼子特點的角度分析，發綠色熒光的可能原因是___________________________________________________________________
___________________________________________________(答出1點即可)。
(3)新蛋白與突變基因的關聯性分析。將上述發黃色熒光的大腸桿菌分離純化后，對其所含的GFP突變基因進行測序，發現其堿基序列與GFP基因的不同，將該GFP突變基因命名為YFP基因(黃色熒光蛋白基因)。若要通過基因工程的方法探究YFP基因能否在真核細胞中表達，實驗思路是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
課時3　基因工程可使生物獲得新的遺傳特性(2)
概念1
自主建構
1．(1)擴增　蛋白質　復制起點　啟動子　終止子　(2)限制酶　DNA連接酶　重組質粒
2．(1)Ti　T－DNA　染色體DNA　T－DNA　(2)受精卵　顯微操作儀　受精卵　(3)低溫　CaCl2　感受態
辨正誤
(1)×　提示：真核基因要在細菌中持續高水平表達，質粒上需要加入的是細菌的啟動子、終止子等。
(2)×　提示：將重組DNA分子導入動物細胞，常使用顯微注射法，并以受精卵作為受體細胞。
(3)√
合作探究
(1)①提示：黏性末端1、2、3、4均為同一種限制酶切割形成的，因此黏性末端1與2可被DNA連接酶連接導致質粒自身環化，黏性末端3與4也可被DNA連接酶連接導致目的基因自身環化。
②提示：能。能。兩種連接方式下形成的重組質粒見下圖：
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(2)①提示：不會。因為黏性末端1與2不能互補，黏性末端3與4也不能互補。
②提示：1種。
INCLUDEPICTURE"W101A.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\7.13\\2025（春）生物學 選擇性必修3 生物技術與工程 浙科版（浙桂）\\配套學生WORD文檔\\答案精析\\W101A.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\7.13\\2025（春）生物學 選擇性必修3 生物技術與工程 浙科版（浙桂）\\配套學生WORD文檔\\答案精析\\W101A.tif" \* MERGEFORMATINET
③提示：可以防止質粒和目的基因的自身環化以及目的基因與質粒的反向連接。
典例應用
例1　C　[限制酶Sma Ⅰ的識別序列位于目的基因中，因此構建表達載體時不能用限制酶Sma Ⅰ，應用限制酶Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ，A正確；表達載體中的青霉素抗性基因在受體細胞中能穩定存在且遺傳給下一代，B正確；表達載體中抗原基因的終止子位于青霉素抗性基因的上游，C錯誤；表達載體中目的基因的上游有啟動子，是RNA聚合酶識別和結合的部位，D正確。]
例2　C　[受精卵的全能性高，動物體細胞的全能性低，所以培育轉基因動物的受體細胞通常要用受精卵，C錯誤。]
概念2
自主建構
1．穩定地存在　遺傳　氨芐青霉素抗性　LacZ　引物　待檢DNA　DNA測序　單鏈　目的基因　未互補結合的探針　放射性或熒光
2．mRNA　mRNA　蛋白質　抗原　抗體　表達　性狀
辨正誤
(1)√
(2)×　提示：核酸分子雜交既能檢測DNA，又能檢測RNA。
(3)√　(4)√
合作探究
(1)提示：PCR技術和核酸分子雜交技術。
(2)提示：用核酸分子雜交技術檢測目的基因是否轉錄出mRNA；用抗原－抗體雜交技術檢測目的基因是否翻譯出相應蛋白質。
(3)提示：進行抗蟲接種實驗。如果目的基因是耐鹽基因，則要用一定濃度的鹽水澆灌。
典例應用
例3　D　[人干擾素基因探針在多種細胞中出現雜交帶，說明人干擾素基因可在轉基因奶牛的多種體細胞中表達，A正確；基因探針可用mRNA通過逆轉錄過程產生的cDNA來制作，然后用該探針進行核酸分子雜交技術檢測，B正確；這些細胞之所以功能不同是由于基因的選擇性表達，但DNA中含有完整的基因，所以對于其完整的DNA鏈，上述探針都能與其形成雜交帶，C正確；胰島素基因只在胰島β細胞中進行表達，故胰島α細胞中的mRNA不能與胰島素基因探針形成雜交帶，D錯誤。]
例4　B　[PCR過程中，可以通過設計特定的引物來擴增特定的DNA片段。3～9號是轉基因植株，理論上應包含目的基因，結合2號野生型和10號蒸餾水組的結果，推測包含目的基因的片段大小應為250～500 bp，A正確；3號PCR結果包含250～500 bp片段，包含目的基因，但導入的目的基因不一定能成功表達，B錯誤；9號PCR結果不包含250～500 bp片段，所以不是所需的轉基因植株，C正確；10號為蒸餾水組的電泳結果，可排除反應體系等對結果的干擾，D正確。]
感悟真題
1．C　[酶3切割后得到的是平末端，應該用T4 DNA連接酶連接，A不符合題意；質粒用酶3切割后得到平末端，目的基因用酶1切割后得到黏性末端，二者不能用DNA連接酶連接，B不符合題意；質粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4 DNA連接酶連接后，還能保證目的基因在質粒上的連接方向，此重組表達載體的構建方案最合理且高效，C符合題意；若用酶2和酶4切割質粒和目的基因，會破壞質粒上的抗生素抗性基因，連接形成的基因表達載體缺少標記基因，無法進行后續的篩選，D不符合題意。]
2．模板　M1、M2　凝膠電泳　1
解析　數量少的DNA不會出現條帶，所以只會出現1個條帶即擴增后數量較多的DNA序列a或b。
3．(1)終止子　啟動子　提供RNA聚合酶識別和結合的部位，驅動GFP突變基因轉錄出mRNA　將含有表達載體的細胞篩選出來
(2)GFP基因雖然發生了突變，但由于存在密碼子的簡并現象(密碼子的簡并性)，突變基因所編碼的氨基酸序列并未改變
(3)將YFP基因插入表達載體，再將構建成功的重組表達載體導入不能發黃色熒光的真核細胞中，觀察黃色熒光是否出現
解析　(1)從圖中可以知道，轉錄方向是順時針，所以①為終止子，②為啟動子，啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位，控制轉錄的開始。而標記基因是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。(2)基因突變，但是性狀不改變的情況有多種可能，如因為非編碼區改變，但是編碼區不變導致mRNA不變，或者由于密碼子的簡并性導致的氨基酸序列不變等等。(3)用基因工程將目的基因導入真核細胞，檢測是否發黃色熒光即可。如以酵母菌為受體菌，以YFP為目的基因，通過基因工程技術，觀察導入基因表達載體后的受體酵母菌是否可以發黃色熒光。(共44張PPT)
第四章　基因工程
課時3　
基因工程可使生物獲得新的遺傳特性(2)
本課時的概念為“基因工程的基本操作程序主要包括獲取目的基因、構建重組DNA分子、將重組DNA分子導入受體細胞和檢測目的基因及其表達產物等”，該概念的建構還需要以下基本概念或證據的支持：
(1)基因工程基本程序的第二步是構建重組DNA分子；(2)基因工程基本程序的第三步是將重組DNA分子導入受體細胞；(3)基因工程基本程序的第四步是檢測目的基因及其表達產物。
課時概念解析
目錄 CONTENTS
1. 利用表達載體構建重組DNA分子、將目的基因導入受體細胞
2. 可在分子水平和個體性狀水平檢測目的基因及其表達產物
3.感悟真題
自主建構
合作探究
合作探究
課時概念圖
自主建構
擴增
1.利用表達載體構建重組DNA分子
(1)表達載體
提醒：克隆載體是指用于大量擴增外源DNA的載體。
蛋白質
復制起點
啟動子
終止子
(2)利用表達載體構建重組DNA分子的過程
限制酶
DNA連接酶
重組質粒
2.將目的基因導入受體細胞
(1)導入植物細胞
提醒：將目的基因重組DNA分子導入植物細胞還可以使用花粉管通道法和基因槍法。
Ti
T－DNA
染色體DNA
T－
DNA
(2)導入動物細胞
受精卵
顯微操作儀
受精卵
(3)導入細菌細胞
低溫
CaCl2
感受態
×
[辨正誤]
(1)真核基因要在細菌中持續高水平表達，質粒上除了復制起點、標記基因和多個限制酶的識別序列外，還需要加入真核生物的啟動子、終止子等。( )
提示：真核基因要在細菌中持續高水平表達，質粒上需要加入的是細菌的啟動子、終止子等。
(2)將重組DNA分子導入動物細胞，常使用氯化鈣溶液轉化法，并以受精卵作為受體細胞。( )
提示：將重組DNA分子導入動物細胞，常使用顯微注射法，并以受精卵作為受體細胞。
(3)Ti質粒上的T－DNA片段能整合到植物染色體DNA中。( )
×
√
(生命科學史情境)1973年，科恩(S.Cohen)和博耶(H.Boyer)等人將兩種來源不同的DNA分子進行體外重組，然后借助一種“運載工具”將重組DNA分子導入大腸桿菌，并在大腸桿菌中成功表達。自此，一種定向改造生物遺傳特性的新技術——基因工程誕生了。
下表中列出了幾種構建重組DNA分子常用的限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中箭頭表示相關限制酶的酶切位點。請據圖回答下列問題：
(1)用同一種限制酶分別切割質粒和外源DNA構建重組DNA的方法，稱為“單酶切法”。如使用限制酶EcoRⅠ分別切割質粒和外源DNA，其結果如下：
請分析回答：
①黏性末端1與2能否被DNA連接酶連接導致質粒自身環化嗎？黏性末端3與4能否被DNA連接酶連接導致目的基因自身環化嗎？
提示：黏性末端1、2、3、4均為同一種限制酶切割形成的，因此黏性末端1與2可被DNA連接酶連接導致質粒自身環化，黏性末端3與4也可被DNA連接酶連接導致目的基因自身環化。
②黏性末端1與3、黏性末端2與4能否被DNA連接酶連接嗎？黏性末端1與4、黏性末端2與3呢？如果能，請分別畫出兩種連接方式下形成的重組質粒。
提示：能。能。兩種連接方式下形成的重組質粒見下圖：
(2)用兩種能產生不同黏性末端的限制酶分別同時切割質粒和外源DNA構建重組DNA的方法，稱為“雙酶切法”。如使用限制酶BamHⅠ和Hind Ⅲ分別同時切割質粒和外源DNA，結果如下：
請分析回答：
①雙酶切下，質粒和目的基因還會自身環化嗎？為什么？
提示：不會。因為黏性末端1與2不能互補，黏性末端3與4也不能互補。
②質粒與目的基因會形成幾種重組質粒？請畫出所形成的重組質粒。
提示：1種。
(3)通過上述分析，與“單酶切法”相比，“雙酶切法”有何優點？
提示：可以防止質粒和目的基因的自身環化以及目的基因與質粒的反向連接。
●(科學實驗和探究情境)下面為利用農桿菌轉化法制備轉基因植物的過程圖，據圖回答下列問題：
(1)重組Ti質粒的構建需要哪些酶的作用？
提示：限制酶、DNA連接酶。
(2)在用農桿菌轉化法將目的基因導入植物細胞的過程中，一定要將目的基因插入到Ti質粒的T－DNA上的原因是什么？
提示：原因是農桿菌中的Ti質粒上的T－DNA可轉移至被感染的細胞，并且整合到該細胞的染色體DNA中。
(3)將重組質粒導入農桿菌細胞時，應怎樣處理農桿菌細胞？
提示：重組質粒導入農桿菌細胞時，要用氯化鈣溶液處理農桿菌細胞，使其成為感受態細胞，利于重組質粒的導入。
1.限制酶選擇的原則
2.將目的基因導入不同細胞的方法
【典例應用 】
C
例1 (2024·紹興高二期末)如圖是利用基因工程技術構建重組表達載體的過程示意圖，其中Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ、Apa Ⅰ為四種限制酶。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A.需要用限制酶Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ
來切割質粒
B.表達載體中的青霉素抗性基因
在受體細胞中能復制
C.表達載體中抗原基因的終止子
位于青霉素抗性基因的下游
D.表達載體中目的基因的上游有啟動子
解析：限制酶Sma Ⅰ的識別序列位于目的基因中，因此構建表達載體時不能用限制酶Sma Ⅰ，應用限制酶Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ，A正確；
表達載體中的青霉素抗性基因在受體細胞中能穩定存在且遺傳給下一代，B正確；
表達載體中抗原基因的終止子位于青霉素抗性基因的上游，C錯誤；
表達載體中目的基因的上游有啟動子，是RNA聚合酶識別和結合的部位，D正確。
A.需要用限制酶Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ來切割質粒
B.表達載體中的青霉素抗性基因在受體細胞中能復制
C.表達載體中抗原基因的終止子位于青霉素抗性基因的下游
D.表達載體中目的基因的上游有啟動子
C
例2 (2024·臺州高二期末)下列關于導入不同受體細胞的方法相關敘述錯誤的是(　　)
A.Ca2＋能促進細菌攝取外源DNA，科學家常用CaCl2溶液制備感受態細胞
B.轉入棉花細胞時，可用農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法
C.通常，通過顯微注射法將目的基因導入體細胞以獲得轉基因綿羊
D.根癌農桿菌的Ti質粒上的T－DNA片段能整合到植物的染色體DNA中
解析：受精卵的全能性高，動物體細胞的全能性低，所以培育轉基因動物的受體細胞通常要用受精卵，C錯誤。
穩定
地存在
1.DNA水平的檢測
遺傳
氨芐青霉素抗性
LacZ
引物
待檢
DNA
DNA測序
單鏈
目的基因
未互
補結合
的探針
放射性或
熒光
2.RNA、蛋白質及個體性狀水平的檢測
mRNA
mRNA
蛋白質
抗原
抗體
表達
性狀
√
[辨正誤]
(1)PCR技術可更加精準地鑒定受體細胞是否轉入目的基因。( )
(2)核酸分子雜交只能檢測DNA，不能檢測RNA。( )
提示：核酸分子雜交既能檢測DNA，又能檢測RNA。
(3)能探測到目的蛋白，說明目的基因在受體細胞內成功表達。( )
(4)個體水平是否表現出相應性狀是判斷轉基因成功的直接證據。( )
×
√
√
(科學實驗和探究情境)我國具有自主知識產權的抗蟲棉核心技術是將蘇云金芽孢桿菌的Bt殺蟲蛋白基因轉入棉花用于生產。
轉Bt基因抗蟲棉(左)和非轉基因棉花(右)對比
請分析回答下列問題：
(1)用什么方法可以更加精準地鑒定受體細胞中是否轉入了Bt殺蟲蛋白基因？
提示：PCR技術和核酸分子雜交技術。
(2)用什么方法檢測Bt殺蟲蛋白基因是否轉錄和翻譯？
提示：用核酸分子雜交技術檢測目的基因是否轉錄出mRNA；用抗原－抗體雜交技術檢測目的基因是否翻譯出相應蛋白質。
(3)在個體水平上怎么檢測抗蟲棉是否抗蟲？如果目的基因是耐鹽基因呢？
提示：進行抗蟲接種實驗。如果目的基因是耐鹽基因，則要用一定濃度的鹽水澆灌。
D
例3 (2024·十校聯盟高二期末)研究人員用三種基因探針，對某轉基因奶牛的乳腺細胞、口腔上皮細胞、蹄部細胞中提取的mRNA進行分子雜交，結果如下表所示。下列敘述錯誤的是(　　)
【典例應用 】
探針 乳腺細胞 口腔上皮細胞 蹄部細胞
乳腺蛋白基因探針 出現雜交帶 未現雜交帶 未現雜交帶
人干擾素基因探針 出現雜交帶 出現雜交帶 出現雜交帶
胰島素基因探針 未現雜交帶 未現雜交帶 未現雜交帶
A.人干擾素基因可在轉基因奶牛的多種體細胞中表達
B.可用mRNA逆轉錄產生的cDNA制作相應基因的探針
C.用上述探針分別檢測三種細胞的DNA，都會出現雜交帶
D.胰島α細胞中的mRNA能與胰島素基因探針形成雜交帶
解析：人干擾素基因探針在多種細胞中出現雜交帶，說明人干擾素基因可在轉基因奶牛的多種體細胞中表達，A正確；
基因探針可用mRNA通過逆轉錄過程產生的cDNA來制作，然后用該探針進行核酸分子雜交技術檢測，B正確；
這些細胞之所以功能不同是由于基因的選擇性表達，但DNA中含有完整的基因，所以對于其完整的DNA鏈，上述探針都能與其形成雜交帶，C正確；
胰島素基因只在胰島β細胞中進行表達，故胰島α細胞中的mRNA不能與胰島素基因探針形成雜交帶，D錯誤。
B
例4 (2024·舟山高二期末)用PCR方法檢測轉基因植株是否成功導入目的基因時，得到以下電泳圖譜，其中1號為DNA標準樣(Marker)，2～10號為PCR產物；其中2號的模板為野生型植株DNA，3～9號模板為轉基因植株的DNA，10號使用蒸餾水代替模板DNA。下列據此做出的分析，錯誤的是(　　)
A.PCR產物的分子大小在250至500 bp之間
B.3號樣品植株導入的目的基因一定能成功
表達
C.9號樣品對應植株不是所需的轉基因植株
D.10號的電泳結果能確定反應體系等對實驗結果沒有干擾
解析：PCR過程中，可以通過設計特定的引物來擴增特定的DNA片段。3～9號是轉基因植株，理論上應包含目的基因，結合2號野生型和10號蒸餾水組的結果，推測包含目的基因的片段大小應為250～500 bp，A正確；
3號PCR結果包含250～500 bp片段，包含目的基因，但導入的目的基因不一定能成功表達，B錯誤；
9號PCR結果不包含250～500 bp片段，所以不是所需的轉基因植株，C正確；
10號為蒸餾水組的電泳結果，可排除反應體系等對結果的干擾，D正確。
A.PCR產物的分子大小在250至500 bp之間
B.3號樣品植株導入的目的基因一定能成功表達
C.9號樣品對應植株不是所需的轉基因植株
D.10號的電泳結果能確定反應體系等對實驗結果沒有干擾
1.(2023·新課標卷，6)某同學擬用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA連接酶為工具，將目的基因(兩端含相應限制酶的識別序列和切割位點)和質粒進行切割、連接，以構建重組表達載體。限制酶的切割位點如圖所示。
下列重組表達載體構建方案合理且效率最高的是(　　)
A.質粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli DNA連接酶連接
B.質粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA連接酶連接
C.質粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA連接酶連接
D.質粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA連接酶連接
C
解析：酶3切割后得到的是平末端，應該用T4 DNA連接酶連接，A不符合題意；
質粒用酶3切割后得到平末端，目的基因用酶1切割后得到黏性末端，二者不能用DNA連接酶連接，B不符合題意；
質粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4 DNA連接酶連接后，還能保證目的基因在質粒上的連接方向，此重組表達載體的構建方案最合理且高效，C符合題意；
若用酶2和酶4切割質粒和目的基因，會破壞質粒上的抗生素抗性基因，連接形成的基因表達載體缺少標記基因，無法進行后續的篩選，D不符合題意。
2.(2023·浙江1月選考，24節選)甲植物細胞核基因具有耐鹽堿效應，乙植物細胞質基因具有高產效應。某研究小組用甲、乙兩種植物細胞進行體細胞雜交相關研究，基本過程包括獲取原生質體、誘導原生質體融合、篩選融合細胞、雜種植株再生和鑒定，最終獲得高產耐鹽堿再生植株。回答下列問題：
(5)用PCR技術鑒定再生植株。已知甲植物細胞核具有特異性DNA序列a，乙植物細胞質具有特異性DNA序列b；M1、M2為序列a的特異性引物，N1、N2為序列b的特異性引物。完善實驗思路：
Ⅰ.提取純化再生植株的總DNA，作為PCR擴增的　　　　。
Ⅱ.將DNA提取物加入PCR反應體系，　　　　為特異性引物，擴增序列a；用同樣的方法擴增序列b。
Ⅲ.得到的2個PCR擴增產物經　　　　　后，若每個PCR擴增產物在凝膠中均出現了預期的　　　　個條帶，則可初步確定再生植株來自雜種細胞。
模板
M1、M2
凝膠電泳
1
解析：數量少的DNA不會出現條帶，所以只會出現1個條帶即擴增后數量較多的DNA序列a或b。
3.(2023·全國乙卷，38節選改編)GFP是水母體內存在的能發綠色熒光的一種蛋白。科研人員以GFP基因為材料，利用基因工程技術獲得了其他顏色熒光的蛋白，豐富了熒光蛋白的顏色種類。回答下列問題。
(1)構建目的基因表達載體。科研人員從構建的GFP突變基因文庫中提取目的基因(均為突變基因)構建表達載體，其模式圖如圖所示(箭頭為GFP突變基因的轉錄方向)。圖中①為　　　　　；②為　　　　，其作用是____________________________________________________________________；
圖中氨芐青霉素抗性基因是一種標記基因，其作用是___________________________________________________________________。
終止子
啟動子
提供RNA聚合酶識別和結合的部位，驅動GFP突變基因轉錄出mRNA
將含有表達載體的細胞篩選出來
(2)目的基因的表達。科研人員將構建好的表達載體導入大腸桿菌中進行表達，發現大腸桿菌有的發綠色熒光，有的發黃色熒光，有的不發熒光。請從密碼子特點的角度分析，發綠色熒光的可能原因是_______________________________
____________________________________________________________________________(答出1點即可)。
(3)新蛋白與突變基因的關聯性分析。將上述發黃色熒光的大腸桿菌分離純化后，對其所含的GFP突變基因進行測序，發現其堿基序列與GFP基因的不同，將該GFP突變基因命名為YFP基因(黃色熒光蛋白基因)。若要通過基因工程的方法探究YFP基因能否在真核細胞中表達，實驗思路是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
GFP基因雖然發生了突變，但由于
存在密碼子的簡并現象(密碼子的簡并性)，突變基因所編碼的氨基酸序列并未
改變
將YFP基因插入表達載體，再將構建成功的重組表達載體導入不能發黃色熒光的真核細胞中，觀察黃色熒光是否出現
解析：(1)從圖中可以知道，轉錄方向是順時針，所以①為終止子，②為啟動子，啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位，控制轉錄的開始。而標記基因是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。
(2)基因突變，但是性狀不改變的情況有多種可能，如因為非編碼區改變，但是編碼區不變導致mRNA不變，或者由于密碼子的簡并性導致的氨基酸序列不變等等。
(3)用基因工程將目的基因導入真核細胞，檢測是否發黃色熒光即可。如以酵母菌為受體菌，以YFP為目的基因，通過基因工程技術，觀察導入基因表達載體后的受體酵母菌是否可以發黃色熒光。課時精練14　基因工程可使生物獲得新的遺傳特性(1)
(時間：30分鐘分值：50分)
選擇題：第1～12題，每小題2分，共24分。
【基礎對點】
題型1　基因的結構
1.mRNA上的起始密碼子編碼甲硫氨酸，與之相對應的DNA片段位于(　　)
基因編碼區上游的非編碼區中
基因編碼區上游的外顯子中
基因非編碼區的啟動子中
基因編碼區末端的內含子中
2.下列對基因特點的敘述，正確的是(　　)
非編碼區是外顯子，編碼區是內含子
非編碼區中含有翻譯過程中的起始密碼子和終止密碼子的對應堿基序列
不管是原核基因還是真核基因，能編碼蛋白質的序列都位于編碼區
非編碼區對該基因轉錄不發揮作用
3.(2024·紹興診斷)基因表達過程中外顯子和內含子都能發生轉錄，模板鏈轉錄形成一條前體mRNA鏈，前體mRNA鏈中由內含子轉錄的片段被剪切后，再重新將其余片段拼接起來成為成熟的mRNA。下列敘述正確的是(　　)
mRNA可與多個核糖體結合同時合成多條肽鏈
原核生物基因編碼區轉錄不需RNA聚合酶催化
前體mRNA鏈經蛋白酶剪切后成為成熟的mRNA
外顯子中發生堿基對替換必然會導致性狀的改變
題型2　基因文庫
4.下列關于基因文庫的說法，錯誤的是(　　)
基因文庫包括基因組文庫和cDNA文庫
cDNA文庫含有某生物的部分基因
cDNA文庫中的基因不含內含子，含有啟動子
同種生物的cDNA文庫中基因數量較基因組文庫少
5.(2024·舟山質檢)建立基因文庫是獲取目的基因的方法之一，下列關于基因文庫的說法，正確的是(　　)
構建基因文庫需要將基因導入微生物細胞，形成克隆
基因文庫的構建不需要限制酶和DNA連接酶
基因組文庫含有該生物的大部分基因
基因組文庫就是cDNA文庫
題型3　PCR
6.(2024·紹興高二期中)PCR實驗的特異性主要取決于(　　)
DNA聚合酶的種類
反應體系中模板DNA的量
引物的堿基序列特異性
dNTP的濃度
7.下列有關體內DNA復制與PCR技術比較的敘述，錯誤的是(　　)
二者子鏈的延伸方向相同，均為5′端→3′端
二者均需要解旋酶破壞氫鍵來實現解旋
體內DNA復制需要能量，PCR反應也需要能量
二者遵循的堿基互補配對原則相同
8.(2024·杭嘉湖金聯考)PCR引物的3′端為結合模板DNA的關鍵堿基，5′端無嚴格限制，可用于添加限制酶識別位點等序列。下列敘述正確的是(　　)
該圖表示PCR循環中的變性環節
PCR第四次循環要消耗8對引物
耐高溫的Taq DNA聚合酶催化相鄰的兩個游離dNTP之間形成磷酸二酯鍵
用圖中引物擴增兩個循環后即可獲得兩端添加限制酶識別位點的脫氧核苷酸鏈等長的產物
題型4　PCR擴增DNA片段及凝膠電泳實驗
9.下列有關PCR技術的說法，錯誤的是(　　)
PCR擴增需要在一定的緩沖溶液中才能進行
PCR所用的解旋酶和DNA聚合酶都具有耐高溫的特性
PCR過程一般要經歷多次循環，每次循環可以分為變性、退火和延伸三步
若以某一DNA片段作為模板，5次循環后理論上反應物中應有32個這樣的DNA片段
10.下列有關電泳的敘述，錯誤的是(　　)
電泳是指帶電粒子在電場的作用下發生遷移的過程
待測樣品中各種分子的形狀、大小及帶電性質的差異等會影響其在電泳中的遷移速度
進行電泳時，帶電粒子會向著與其所帶電荷相同的電極移動
常用的電泳方法是瓊脂糖凝膠電泳
11.“X基因”是DNA分子上一個有遺傳效應的片段，若要用PCR技術特異性地拷貝“X基因”，需在PCR反應中加入兩種引物，兩種引物及其與模板鏈的結合位置如圖甲所示；圖乙中①～⑤均為甲通過PCR技術擴增的DNA片段。理論上推測，最早在第________輪循環產物中開始同時出現①～⑤五種DNA片段(　　)
2 3 4 8
【綜合提升】
12.熒光定量PCR技術可定量檢測樣本中DNA含量，其原理是：在PCR反應體系中加入引物的同時，加入與某條模板鏈互補的熒光探針，當TaqDNA聚合酶催化子鏈延伸至探針處會水解探針，使熒光監測系統接收到熒光信號，即每擴增一次，就有一個熒光分子生成(如圖)。下列說法正確的是(　　)
該技術需要用到解旋酶和TaqDNA聚合酶
該技術需要用到一對引物，且引物之間的堿基序列不能互補
該技術中TaqDNA聚合酶只能從引物的5′端開始延伸DNA鏈
若循環次數相同，熒光值越低，證明新冠病毒感染程度越高
13.(13分)1985年，穆利斯等人發明了PCR技術。請回答有關問題：
(1)(4分)若要使用PCR擴增目的基因，則需要在反應體系中添加的物質有4種脫氧核苷三磷酸、引物、模板和________________________，其中引物的作用是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)(3分)PCR中每次循環的步驟依次是________________________________。PCR的產物常用瓊脂糖凝膠電泳來鑒定，在凝膠中DNA分子的遷移速率與____________________________________________________等因素有關。
(3)(6分)利用PCR技術可以從蘇云金芽孢桿菌DNA分子中擴增出Bt基因，原因是________________________，至少需要________輪循環才能得到只含有Bt基因的片段，經過5輪復制，需要引物________個，其中只含有Bt基因的片段占總DNA片段的比例為________。
14.(13分)如圖是利用PCR技術和電泳技術進行的某一次親子鑒定結果圖譜，請根據圖譜和所學知識回答下列問題：
(1)(2分)PCR技術能把某一DNA分子片段進行擴增。它是利用了DNA的熱變性原理，通過控制________來控制DNA雙鏈________與結合。
(2)(5分)利用PCR技術擴增DNA的過程中還需要________酶的作用，但它必須在相應的________的作用下才能完成對DNA的復制。假設有一段DNA序列為：
所用引物Ⅰ為5′－GTTA－OH，則引物Ⅱ為________________________。
(3)(2分)圖①是含有21個氨基酸的多肽水解得到的氨基酸混合物電泳的結果，故可推知該多肽由________種氨基酸構成。
(4)(4分)圖②為某小孩和其母親，以及待測定的四位男性的DNA，分別由酶處理后，生成若干DNA片段，并進行擴增，然后進行電泳所得到的一組DNA指紋圖譜，請分析F1～F4中，你認為________是該小孩真正生物學意義上的父親。為什么？________________________________________________________________
___________________________________________________________________
課時精練14　基因工程可使生物獲得新的遺傳特性(1)
1．B　[mRNA是基因編碼區轉錄形成的，真核細胞基因編碼區由多個外顯子和內含子相隔構成，轉錄初始形成的RNA需要將內含子轉錄的部分剪切掉，然后再將外顯子轉錄的部分連接起來形成成熟的mRNA，因此與mRNA上的起始密碼子相對應的DNA片段位于基因編碼區上游的外顯子中，B正確。]
2．C　[外顯子和內含子都位于編碼區，A錯誤；密碼子對應的序列位于編碼區，B錯誤；非編碼區含有啟動子、終止子等結構，對轉錄有調控作用，D錯誤。]
3．A　[mRNA可與多個核糖體結合同時合成多條相同的肽鏈，提高了翻譯的效率，A正確；RNA聚合酶的作用是催化DNA轉錄形成RNA，原核生物基因編碼區的轉錄需要RNA聚合酶催化，B錯誤；蛋白酶的作用是催化蛋白質水解，mRNA為核酸，不能被蛋白酶剪切，C錯誤；外顯子中發生堿基對替換不一定會導致性狀的改變，D錯誤。]
4．C　[由于基因轉錄過程中不轉錄啟動子序列，內含子序列轉錄后在形成成熟的mRNA過程中被剪切掉，所以由mRNA逆轉錄形成的cDNA文庫中的基因不含內含子和啟動子，C錯誤。]
5．A　[構建基因文庫需要限制酶和DNA連接酶，B錯誤；基因組文庫含有該生物的全部基因，C錯誤；cDNA文庫不同于基因組文庫，基因組文庫含有某種生物的全部基因，而cDNA文庫通過mRNA逆轉錄建立，含有某種生物的部分基因，D錯誤。]
6．C　[引物決定了PCR過程中復制的特定DNA序列區間，即引物的堿基序列特異性決定了PCR實驗的特異性。]
7．B　[DNA體內復制與利用PCR技術擴增DNA時，子鏈的延伸方向相同，均為5′端→3′端，A正確；PCR擴增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，在高溫條件下氫鍵斷裂，B錯誤；DNA體內復制與利用PCR擴增DNA時都需要能量，但兩者所需能量來源不同，C正確；DNA體內復制與利用PCR擴增DNA時，遵循的堿基互補配對原則相同，D正確。]
8．B　[圖中引物與模板鏈堿基互補配對，表示PCR循環中的退火環節，A錯誤；PCR三次循環共消耗23－1＝7(對)引物，PCR四次循環共消耗24－1＝15(對)引物，第四次循環要消耗15－7＝8(對)引物，B正確；耐高溫的Taq DNA聚合酶將脫氧核苷酸不斷地連接到兩個引物的3′端，C錯誤；通過題圖分析可推知，第三輪循環產物中開始出現含限制酶識別位點的脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段，D錯誤。]
9．B　[PCR過程中不需要解旋酶。]
10．C　[進行電泳時，帶電粒子會向著與其所帶電荷相反的電極移動，C錯誤。]
11．B　[通過圖中信息可知，“X基因”第1次復制得到兩個DNA分子：①和②各1個；“X基因”第2次復制得到4個DNA分子：①復制得①和③、②復制得②和④；“X基因”第3次復制得到8個DNA分子：①復制得①和③、③復制得③和⑤、②復制得②和④、④復制得④和⑤，故最早在第三輪開始同時出現①～⑤五種DNA片段，B正確。]
12．B　[PCR技術中模板DNA雙鏈在高溫下氫鍵斷裂，不需要解旋酶，A錯誤；PCR技術用到的引物之間的堿基序列不能互補，以免影響引物與模板鏈的結合，B正確；TaqDNA聚合酶只能從引物的3′端開始延伸DNA鏈，C錯誤；循環次數相同時，熒光值越高證明感染的新冠病毒越多，感染程度越高，D錯誤。]
13．(1)(耐高溫的)Taq DNA聚合酶　定位DNA合成起始點
(2)變性、退火和延伸　凝膠的濃度、DNA分子的大小、形狀、所帶電荷
(3)引物是根據Bt基因的一段已知序列設計合成的(或引物能與Bt基因的DNA特異性結合)　3　62　11/16
解析　(3)根據Bt基因的一段已知序列設計合成的引物(或引物能與Bt基因的DNA特異性結合)，可利用PCR技術從蘇云金芽孢桿菌DNA分子中擴增出Bt基因。至少需要3輪循環才能得到只含有Bt基因的片段，復制次數和目的基因個數的關系式是目的基因的個數＝2n－2n，經過5輪復制，由于有兩條模板鏈，所以需要引物的個數為(2×25－2)＝62(個)引物。經過5輪復制后，目的基因的個數是(25－2×5)＝22(個)，DNA分子的總數是25＝32(個)，所以其中只含有Bt基因的片段占總DNA片段的比例為11/16。
14．(1)溫度　解聚
(2)(耐高溫的)Taq DNA聚合　引物　5′－CTAA－OH
(3)6
(4)F2　因為C的兩條DNA電泳條帶中有一條和其母親的一致，另一條和F2的一致
解析　(1)PCR技術是在體外模擬體內DNA復制過程，利用DNA的熱變性原理，替代原有的解旋酶的作用。(2)所用DNA聚合酶為耐高溫的TaqDNA聚合酶，但是復制過程要提供現成的引物，引物序列和目的基因兩端的堿基互補配對。(3)氨基酸混合物進行電泳時，因為相同的氨基酸相對分子質量和所帶電荷數相同，所以在電泳時只出現1個條帶，圖①所示圖譜出現6個條帶，所以該多肽由6種氨基酸構成。(4)從遺傳角度分析，兒子的核DNA一半來自父方，一半來自母方，仔細觀察圖②不難發現，F1～F4中F2是孩子真正生物學意義上的父親，因為C的兩條DNA電泳條帶中有一條和其母親的一致，另一條和F2的一致。(共30張PPT)
課時精練14
基因工程可使生物獲得新的遺傳特性(1)
(時間：30分鐘　滿分：50分)
B
題型1　基因的結構
1.mRNA上的起始密碼子編碼甲硫氨酸，與之相對應的DNA片段位于(　　)
A.基因編碼區上游的非編碼區中
B.基因編碼區上游的外顯子中
C.基因非編碼區的啟動子中
D.基因編碼區末端的內含子中
解析：mRNA是基因編碼區轉錄形成的，真核細胞基因編碼區由多個外顯子和內含子相隔構成，轉錄初始形成的RNA需要將內含子轉錄的部分剪切掉，然后再將外顯子轉錄的部分連接起來形成成熟的mRNA，因此與mRNA上的起始密碼子相對應的DNA片段位于基因編碼區上游的外顯子中，B正確。
2.下列對基因特點的敘述，正確的是(　　)
C
A.非編碼區是外顯子，編碼區是內含子
B.非編碼區中含有翻譯過程中的起始密碼子和終止密碼子的對應堿基序列
C.不管是原核基因還是真核基因，能編碼蛋白質的序列都位于編碼區
D.非編碼區對該基因轉錄不發揮作用
解析：外顯子和內含子都位于編碼區，A錯誤；
密碼子對應的序列位于編碼區，B錯誤；非編碼區含有啟動子、終止子等結構，對轉錄有調控作用，D錯誤。
3.(2024·紹興診斷)基因表達過程中外顯子和內含子都能發生轉錄，模板鏈轉錄形成一條前體mRNA鏈，前體mRNA鏈中由內含子轉錄的片段被剪切后，再重新將其余片段拼接起來成為成熟的mRNA。下列敘述正確的是(　　)
A.mRNA可與多個核糖體結合同時合成多條肽鏈
B.原核生物基因編碼區轉錄不需RNA聚合酶催化
C.前體mRNA鏈經蛋白酶剪切后成為成熟的mRNA
D.外顯子中發生堿基對替換必然會導致性狀的改變
A
解析：mRNA可與多個核糖體結合同時合成多條相同的肽鏈，提高了翻譯的效率，A正確；
RNA聚合酶的作用是催化DNA轉錄形成RNA，原核生物基因編碼區的轉錄需要RNA聚合酶催化，B錯誤；
蛋白酶的作用是催化蛋白質水解，mRNA為核酸，不能被蛋白酶剪切，C錯誤；
外顯子中發生堿基對替換不一定會導致性狀的改變，D錯誤。
題型2　基因文庫
4.下列關于基因文庫的說法，錯誤的是(　　)
A.基因文庫包括基因組文庫和cDNA文庫
B.cDNA文庫含有某生物的部分基因
C.cDNA文庫中的基因不含內含子，含有啟動子
D.同種生物的cDNA文庫中基因數量較基因組文庫少
解析：由于基因轉錄過程中不轉錄啟動子序列，內含子序列轉錄后在形成成熟的mRNA過程中被剪切掉，所以由mRNA逆轉錄形成的cDNA文庫中的基因不含內含子和啟動子，C錯誤。
C
5.(2024·舟山質檢)建立基因文庫是獲取目的基因的方法之一，下列關于基因文庫的說法，正確的是(　　)
A.構建基因文庫需要將基因導入微生物細胞，形成克隆
B.基因文庫的構建不需要限制酶和DNA連接酶
C.基因組文庫含有該生物的大部分基因
D.基因組文庫就是cDNA文庫
A
解析：構建基因文庫需要限制酶和DNA連接酶，B錯誤；
基因組文庫含有該生物的全部基因，C錯誤；
cDNA文庫不同于基因組文庫，基因組文庫含有某種生物的全部基因，而cDNA文庫通過mRNA逆轉錄建立，含有某種生物的部分基因，D錯誤。
題型3　PCR
6.(2024·紹興高二期中)PCR實驗的特異性主要取決于(　　)
A.DNA聚合酶的種類 B.反應體系中模板DNA的量
C.引物的堿基序列特異性 D.dNTP的濃度
解析：引物決定了PCR過程中復制的特定DNA序列區間，即引物的堿基序列特異性決定了PCR實驗的特異性。
C
7.下列有關體內DNA復制與PCR技術比較的敘述，錯誤的是(　　)
A.二者子鏈的延伸方向相同，均為5′端→3′端
B.二者均需要解旋酶破壞氫鍵來實現解旋
C.體內DNA復制需要能量，PCR反應也需要能量
D.二者遵循的堿基互補配對原則相同
B
解析：DNA體內復制與利用PCR技術擴增DNA時，子鏈的延伸方向相同，均為5′端→3′端，A正確；
PCR擴增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，在高溫條件下氫鍵斷裂，B錯誤；
DNA體內復制與利用PCR擴增DNA時都需要能量，但兩者所需能量來源不同，C正確；
DNA體內復制與利用PCR擴增DNA時，遵循的堿基互補配對原則相同，D正確。
8.(2024·杭嘉湖金聯考)PCR引物的3′端為結合模板DNA的關鍵堿基，5′端無嚴格限制，可用于添加限制酶識別位點等序列。下列敘述正確的是(　　)
B
A.該圖表示PCR循環中的變性環節
B.PCR第四次循環要消耗8對引物
C.耐高溫的Taq DNA聚合酶催化相鄰的兩個游離dNTP之間形成磷酸二酯鍵
D.用圖中引物擴增兩個循環后即可獲得兩端添加限制酶識別位點的脫氧核苷酸鏈等長的產物
解析：圖中引物與模板鏈堿基互補配對，表示PCR循環中的退火環節，A錯誤；
PCR三次循環共消耗23－1＝7(對)引物，PCR四次循環共消耗24－1＝15(對)引物，第四次循環要消耗15－7＝8(對)引物，B正確；
耐高溫的Taq DNA聚合酶將脫氧核苷酸不斷地連接到兩個引物的3′端，C錯誤；
通過題圖分析可推知，第三輪循環產物中開始出現含限制酶識別位點的脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段，D錯誤。
A.該圖表示PCR循環中的變性環節
B.PCR第四次循環要消耗8對引物
C.耐高溫的Taq DNA聚合酶催化相鄰的兩個游離dNTP之間形成磷酸二酯鍵
D.用圖中引物擴增兩個循環后即可獲得兩端添加限制酶識別位點的脫氧核苷酸鏈等長的產物
題型4　PCR擴增DNA片段及凝膠電泳實驗
9.下列有關PCR技術的說法，錯誤的是(　　)
A.PCR擴增需要在一定的緩沖溶液中才能進行
B.PCR所用的解旋酶和DNA聚合酶都具有耐高溫的特性
C.PCR過程一般要經歷多次循環，每次循環可以分為變性、退火和延伸三步
D.若以某一DNA片段作為模板，5次循環后理論上反應物中應有32個這樣的DNA片段
解析：PCR過程中不需要解旋酶。
B
10.下列有關電泳的敘述，錯誤的是(　　)
A.電泳是指帶電粒子在電場的作用下發生遷移的過程
B.待測樣品中各種分子的形狀、大小及帶電性質的差異等會影響其在電泳中的遷移速度
C.進行電泳時，帶電粒子會向著與其所帶電荷相同的電極移動
D.常用的電泳方法是瓊脂糖凝膠電泳
解析：進行電泳時，帶電粒子會向著與其所帶電荷相反的電極移動，C錯誤。
C
11.“X基因”是DNA分子上一個有遺傳效應的片段，若要用PCR技術特異性地拷貝“X基因”，需在PCR反應中加入兩種引物，兩種引物及其與模板鏈的結合位置如圖甲所示；圖乙中①～⑤均為甲通過PCR技術擴增的DNA片段。理論上推測，最早在第________輪循環產物中開始同時出現①～⑤五種DNA片段(　　)
B
A.2 B.3
C.4 D.8
解析：通過圖中信息可知，“X基因”第1次復制得到兩個DNA分子：①和②各1個；“X基因”第2次復制得到4個DNA分子：①復制得①和③、②復制得②和④；“X基因”第3次復制得到8個DNA分子：①復制得①和③、③復制得 ③和⑤、②復制得②和④、④復制得④和⑤，故最早在第三輪開始同時出現①～⑤五種DNA片段，B正確。
A.2 B.3
C.4 D.8
12.熒光定量PCR技術可定量檢測樣本中DNA含量，其原理是：在PCR反應體系中加入引物的同時，加入與某條模板鏈互補的熒光探針，當TaqDNA聚合酶催化子鏈延伸至探針處會水解探針，使熒光監測系統接收到熒光信號，即每擴增一次，就有一個熒光分子生成(如圖)。下列說法正確的是(　　)
B
A.該技術需要用到解旋酶和TaqDNA聚合酶
B.該技術需要用到一對引物，且引物之間的
堿基序列不能互補
C.該技術中TaqDNA聚合酶只能從引物的5′端
開始延伸DNA鏈
D.若循環次數相同，熒光值越低，證明新冠病毒感染程度越高
解析：PCR技術中模板DNA雙鏈在高溫下氫鍵斷裂，不需要解旋酶，A錯誤；
PCR技術用到的引物之間的堿基序列不能互補，以免影響引物與模板鏈的結合，B正確；
TaqDNA聚合酶只能從引物的3′端開始延伸DNA鏈，C錯誤；
循環次數相同時，熒光值越高證明感染的新冠病毒越多，感染程度越高，D錯誤。
A.該技術需要用到解旋酶和TaqDNA聚合酶
B.該技術需要用到一對引物，且引物之間的堿基序列不能互補
C.該技術中TaqDNA聚合酶只能從引物的5′端開始延伸DNA鏈
D.若循環次數相同，熒光值越低，證明新冠病毒感染程度越高
13.1985年，穆利斯等人發明了PCR技術。請回答有關問題：
(1)若要使用PCR擴增目的基因，則需要在反應體系中添加的物質有4種脫氧核苷三磷酸、引物、模板和________________________，其中引物的作用是____________________________。
(2)PCR中每次循環的步驟依次是________________________。PCR的產物常用瓊脂糖凝膠電泳來鑒定，在凝膠中DNA分子的遷移速率與__________________________________________________________________等因素有關。
(耐高溫的)Taq DNA聚合酶
定位DNA合成起始點
變性、退火和延伸
凝膠的濃度、DNA分子的大小、形狀、所帶電荷
(3)利用PCR技術可以從蘇云金芽孢桿菌DNA分子中擴增出Bt基因，原因是________________________________________________________________________________，至少需要________輪循環才能得到只含有Bt基因的片段，經過5輪復制，需要引物________個，其中只含有Bt基因的片段占總DNA片段的比例為________。
引物是根據Bt基因的一段已知序列設計合成的(或引物能與Bt基因的DNA特
異性結合)
3
62
11/16
解析：(3)根據Bt基因的一段已知序列設計合成的引物(或引物能與Bt基因的DNA特異性結合)，可利用PCR技術從蘇云金芽孢桿菌DNA分子中擴增出Bt基因。至少需要3輪循環才能得到只含有Bt基因的片段，復制次數和目的基因個數的關系式是目的基因的個數＝2n－2n，經過5輪復制，由于有兩條模板鏈，所以需要引物的個數為(2×25－2)＝62(個)引物。經過5輪復制后，目的基因的個數是(25－2×5)＝22(個)，DNA分子的總數是25＝32(個)，所以其中只含有Bt基因的片段占總DNA片段的比例為11/16。
14.如圖是利用PCR技術和電泳技術進行的某一次親子鑒定結果圖譜，請根據圖譜和所學知識回答下列問題：
(1)PCR技術能把某一DNA分子片段進行擴增。它是利用了DNA的熱變性原理，通過控制________來控制DNA雙鏈________與結合。
溫度
解聚
(2)利用PCR技術擴增DNA的過程中還需要________________________酶的作用，但它必須在相應的____________的作用下才能完成對DNA的復制。假設有一段DNA序列為：
所用引物Ⅰ為5′－GTTA－OH，則引物Ⅱ為　　　　　　　　　　　　。
(耐高溫的)Taq DNA聚合
引物
5′－CTAA－OH
(3)圖①是含有21個氨基酸的多肽水解得到的氨基酸混合物電泳的結果，故可推知該多肽由　　　　種氨基酸構成。
(4)圖②為某小孩和其母親，以及待測定的四位男性的DNA，分別由酶處理后，生成若干DNA片段，并進行擴增，然后進行電泳所得到的一組DNA指紋圖譜，請分析F1～F4中，你認為　　　　是該小孩真正生物學意義上的父親。為什么？___________________________________________________________________
6
F2
因為C的兩條DNA電泳條帶中有一條和其母親的一致，另一條和F2的一致
解析：(1)PCR技術是在體外模擬體內DNA復制過程，利用DNA的熱變性原理，替代原有的解旋酶的作用。
(2)所用DNA聚合酶為耐高溫的TaqDNA聚合酶，但是復制過程要提供現成的引物，引物序列和目的基因兩端的堿基互補配對。
(3)氨基酸混合物進行電泳時，因為相同的氨基酸相對分子質量和所帶電荷數相同，所以在電泳時只出現1個條帶，圖①所示圖譜出現6個條帶，所以該多肽由6種氨基酸構成。
(4)從遺傳角度分析，兒子的核DNA一半來自父方，一半來自母方，仔細觀察圖②不難發現，F1～F4中F2是孩子真正生物學意義上的父親，因為C的兩條DNA電泳條帶中有一條和其母親的一致，另一條和F2的一致。課時精練15　基因工程可使生物獲得新的遺傳特性(2)
(時間：30分鐘分值：50分)
選擇題：第1～10題，每小題3分，共30分。
【基礎對點】
題型1　利用單酶切法和雙酶切法構建重組DNA分子
1.下列關于重組DNA分子的說法錯誤的是(　　)
真核基因要在細菌中持續高水平地表達，質粒上需要加入細菌的啟動子、終止子
重組DNA分子包含啟動子、目的基因、終止子、標記基因等
啟動子位于目的基因的首端，能夠啟動翻譯
不同的目的基因所需的啟動子不一定相同
2.在基因工程的操作過程中構建重組質粒不需要(　　)
①DNA連接酶　②同一種限制酶　③DNA聚合酶
④具有標記基因的質粒　⑤目的基因　⑥4種脫氧核苷三磷酸
③⑥ ②④
①⑤ ①②④
3.某目的基因兩側的DNA序列所含的限制酶酶切位點如圖所示，下列可作該目的基因最佳載體的是(　　)
A B
C D
4.如圖是利用基因工程技術生產可食用疫苗的部分過程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoR Ⅰ和ApaⅠ為四種限制性內切核酸酶。下列說法正確的是(　　)
圖示過程需要的工具只有限制酶和載體
限制酶識別的核苷酸序列和切割位點是特定的
圖中的質粒是一種雙鏈RNA分子
限制酶作用于雙鏈DNA中的氫鍵，將其斷開
題型2　將重組DNA分子導入受體細胞
5.受體細胞不同，將目的基因導入受體細胞的方法也不同。下列受體細胞與導入方法匹配錯誤的是(　　)
選項 受體細胞 導入方法
A 棉花細胞 花粉管通道法
B 大腸桿菌 農桿菌轉化法
C 羊受精卵 顯微注射法
D 大豆細胞 農桿菌轉化法
A B
C D
6.在基因工程中，將目的基因導入不同的受體細胞使用的方法不同，下列敘述錯誤的是(　　)
將目的基因導入植物細胞常用的方法是農桿菌轉化法、基因槍法、花粉管通道法
將目的基因導入動物細胞常用的方法有顯微注射法
將目的基因導入植物細胞常用的受體細胞是受精卵
將目的基因導入微生物細胞常用CaCl2溶液轉化法
7.(2024·臺州高二期中)基因工程受體細胞可以是細菌、動物或者植物細胞，因此將目的基因導入受體細胞的方法也有所差異。下列敘述錯誤的是(　　)
導入植物細胞常采用農桿菌轉化法
基因槍法可將目的基因導入植物葉綠體等細胞器中
大腸桿菌作為受體細胞時，通常需要使用CaCl2溶液處理
顯微注射可以將目的基因直接注射給動物體受精卵細胞
題型3　檢測目的基因及其表達產物
8.(2024·東城區高二期末)DNA探針是利用放射性同位素等標記的特定DNA片段，用某人的胰島素基因制成DNA探針，下列各項中，不能與之形成雜交分子的是(　　)
此人胰島α細胞中的DNA
此人肝細胞中的DNA
此人胰島β細胞中的mRNA
此人胰島α細胞中的mRNA
9.下列是關于基因工程中檢測目的基因及其表達產物的敘述，其中錯誤的是(　　)
目的基因的檢測和鑒定可以從DNA、RNA、蛋白質和個體性狀四個方面進行
通過檢測DNA可確定目的基因在受體細胞內是否穩定存在
檢測RNA、蛋白質以及個體水平上是否出現相應性狀，可確定目的基因是否正確表達
如果能檢測到目的基因轉錄出的mRNA，可說明目的基因在受體細胞內成功表達
10.(2024·衢州高二期末)如圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。下列相關敘述正確的是(　　)
①②的操作中使用了限制酶和DNA聚合酶
應用DNA探針技術，可檢測④細胞中目的基因是否表達
一般情況下，⑤只要表現出抗蟲性狀，就表明植株發生了可遺傳變異
③→④過程利用了膜的結構特性，光學顯微鏡下觀察③細胞的Ti質粒是篩選標志之一
【綜合提升】
11.(10分)如圖幾幅圖與基因工程有關。圖1為限制酶EcoR Ⅰ的識別序列，圖2表示目的基因及限制酶切點，圖3表示質粒。請回答下列問題：
(1)(2分)獲得圖1中目的基因的方法除PCR技術外，還有________________________。
(2)(3分)采用PCR擴增目的基因的原理是________________________，圖2中A、B、C、D 4種單鏈DNA片段中，有________兩種引物(DNA復制方向由5′→3′)。
(3)(5分)在構建重組DNA分子時，用PstⅠ、EcoRⅠ兩種酶同時切割目的基因和質粒，是為了防止一種酶切割時產生的__________________________________，從圖2切割下目的基因需要消耗 ______個水分子。不選用限制酶PstⅠ和HindⅢ同時對質粒和目的基因進行切割的原因是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
12.(10分)圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列，圖2表示一種質粒的結構和部分堿基序列。現有Msp Ⅰ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4種限制性內切核酸酶切割的堿基序列和酶切位點分別為5′－C↓CGG－3′、5′－G↓GATCC－3′、5′－↓GATC－3′、5′－CCC↓GGG－3′。請回答下列問題：
(1)(2分)若用限制酶SmaⅠ完全切割圖1中DNA片段，其產物長度為__________________________________________________________________。
(2)(2分)若圖1中虛線方框內的堿基對被T－A堿基對替換，那么基因D就突變為基因d。從隱性純合子分離出圖1及其對應的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，產物中共有________種不同DNA片段。為了提高實驗成功率，需要通過____________技術擴增目的基因，以獲得目的基因的大量拷貝。
(3)(6分)若將圖2中質粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行，形成重組質粒，那么應選用的限制酶是________。在導入重組質粒后，為了篩選出含質粒的大腸桿菌，一般需要用添加________的培養基進行培養，想進一步篩選出含重組質粒的受體細胞，還需要接種到含________________的培養基中培養。
課時精練15　基因工程可使生物獲得新的遺傳特性(2)
1．C　[重組DNA分子包括啟動子、終止子、目的基因、標記基因等，其中啟動子位于目的基因的首端，控制轉錄的開始，B正確，C錯誤；不同的目的基因具有不同的核苷酸序列，其啟動子也不盡相同，D正確。]
2．A　[DNA連接酶將目的基因和載體連接起來，①正確；同一種限制酶切割目的基因與載體，形成相同的黏性末端，②正確；構建重組質粒不需要DNA聚合酶，③錯誤；具有標記基因的質粒作為載體，以便進行目的基因的檢測，④正確；重組DNA分子中含有目的基因、啟動子、終止子和標記基因等，⑤正確；合成目的基因時需要4種脫氧核苷三磷酸，而重組DNA分子的構建不需要，⑥錯誤。因此，在基因工程的操作過程中構建重組質粒不需要③⑥，故選A。]
3．A　[目的基因兩側與A項的質粒上都含有限制酶NheⅠ與SmaⅠ的識別序列，用限制酶NheⅠ與SmaⅠ同時切割，既能獲得目的基因，又能防止目的基因和質粒的自身環化及目的基因與載體的反向連接，A符合題意；目的基因兩側及B項中的質粒上都含有限制酶AluⅠ的識別序列，用AluⅠ切割，能獲得目的基因，但可能導致目的基因的自身環化和目的基因與載體的反向連接，B不符合題意；目的基因兩側與C項的質粒上都含有限制酶NheⅠ與AluⅠ的識別序列，用這兩種酶同時切割，可能獲得不含目的基因的DNA片段，C不符合題意；限制酶NheⅠ的識別序列只存在于目的基因的左側，用NheⅠ切割不能獲得目的基因，D不符合題意。]
4．B　[圖示過程需要的工具有限制酶、DNA連接酶和載體，A錯誤；限制酶也具有專一性，故限制酶識別的核苷酸序列和切割位點是特定的，B正確；質粒是獨立于細菌擬核DNA之外的較小的環狀DNA分子，C錯誤；限制酶作用于雙鏈DNA中脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，將其斷開，D錯誤。]
5．B　[將目的基因導入細菌細胞，常采用CaCl2溶液轉化法(感受態細胞轉化法)，這種方法能使大腸桿菌細胞處于感受態，B錯誤。]
6．C　[將目的基因導入植物細胞常用的受體細胞是體細胞，將目的基因導入動物細胞常用的受體細胞是受精卵，C錯誤。]
7．D　[將目的基因導入植物細胞采用最多的方法是農桿菌轉化法，此外還有基因槍法和花粉管通道法等，A正確；基因槍法可將目的基因導入葉綠體等細胞器中，這樣可以避免目的基因隨著花粉進行傳播，B正確；將目的基因導入微生物細胞，如大腸桿菌時，常用CaCl2溶液轉化法，即需要使用CaCl2溶液處理大腸桿菌細胞，使之成為感受態細胞，C正確；顯微注射可以將含目的基因的重組DNA片段(而不是目的基因)直接注射給動物體受精卵細胞，D錯誤。]
8．D　[胰島α細胞中胰島素基因不表達，因此該人胰島α細胞中的mRNA中沒有胰島素基因對應的mRNA，無法與用胰島素基因制成的DNA探針形成雜交分子，D符合題意。]
9．D　[如果能檢測到目的基因轉錄出的mRNA，只能說明目的基因在受體細胞內成功轉錄，不能說明目的基因在受體細胞內成功表達，D錯誤。]
10．C　[①②的操作表示利用表達載體構建重組DNA分子，該過程中使用了限制酶和DNA連接酶，A錯誤；檢測細胞中目的基因是否表達需要利用抗原－抗體雜交技術，B錯誤；光學顯微鏡下無法觀察到質粒，該基因工程可以在個體水平上進行鑒定，即植株的抗蟲接種實驗，D錯誤。]
11．(1)從基因文庫中獲取、化學合成法合成
(2)DNA半保留復制　B、C
(3)目的基因、載體的自身環化以及二者之間的反向連接　4　會破壞兩個標記基因
解析　(1)獲得圖1中目的基因的方法有PCR技術、從基因文庫中獲取、化學合成法合成。(2)采用PCR擴增目的基因的原理是DNA半保留復制，由圖2可知，DNA復制只能從5′到3′，因此構建前利用PCR技術擴增目的基因時，A、B、C、D四種單鏈DNA片段中應選取B和C作為引物。(3)在構建重組DNA分子時，用PstⅠ、EcoRⅠ兩種酶同時切割目的基因和質粒，是為了防止一種酶切割時產生的目的基因、載體的自身環化以及二者之間的反向連接。限制性內切核酸酶破壞的是磷酸二酯鍵，圖中目的基因切割需要破壞4個磷酸二酯鍵，因此需要消耗4個水分子。由圖3可知，不選用限制酶PstⅠ和HindⅢ同時對質粒和目的基因進行切割的原因是會破壞兩個標記基因。
12．(1)537 bp、790 bp、661 bp
(2)2　PCR
(3)BamHⅠ　抗生素B　抗生素A
解析　(1)SmaⅠ的識別序列和酶切位點是5′－CCC↓GGG－3′，可知其切割產生的末端是平末端，產物長度是534＋3＝537(bp)、796－3－3＝790(bp)、658＋3＝661(bp)。(2)基因D會被SmaⅠ切割形成三個片段(長度分別為537 bp、790 bp、661 bp)；若圖1中虛線方框內的堿基對被T－A堿基對替換，則基因D就突變為基因d，且基因d只有一個SmaⅠ的酶切位點，因而基因d會被SmaⅠ切割形成兩個片段(長度分別為1327 bp、661 bp)。為了提高實驗成功率，可以通過PCR技術大量擴增目的基因，以獲得目的基因的大量拷貝。(3)由圖可知，目的基因D兩側都是限制酶BamH Ⅰ的識別序列，因此應選用限制酶BamH Ⅰ切割圖1中含有目的基因D的外源DNA分子和圖2中的質粒。用BamH Ⅰ切割質粒后會破壞抗生素A抗性基因，但不會破壞抗生素B抗性基因，因此一般需要用添加抗生素B的培養基進行培養；若想進一步篩選出含重組質粒的受體細胞，還需要接種到含抗生素A的培養基中培養篩選出含有重組質粒的大腸桿菌。(共26張PPT)
課時精練15
基因工程可使生物獲得新的遺傳特性(2)
(時間：30分鐘　滿分：50分)
C
題型1　利用單酶切法和雙酶切法構建重組DNA分子
1.下列關于重組DNA分子的說法錯誤的是(　　)
A.真核基因要在細菌中持續高水平地表達，質粒上需要加入細菌的啟動子、終止子
B.重組DNA分子包含啟動子、目的基因、終止子、標記基因等
C.啟動子位于目的基因的首端，能夠啟動翻譯
D.不同的目的基因所需的啟動子不一定相同
解析：重組DNA分子包括啟動子、終止子、目的基因、標記基因等，其中啟動子位于目的基因的首端，控制轉錄的開始，B正確，C錯誤；
不同的目的基因具有不同的核苷酸序列，其啟動子也不盡相同，D正確。
2.在基因工程的操作過程中構建重組質粒不需要(　　)
①DNA連接酶　②同一種限制酶　③DNA聚合酶　④具有標記基因的質粒　⑤目的基因　⑥4種脫氧核苷三磷酸
A.③⑥ B.②④
C.①⑤ D.①②④
A
解析：DNA連接酶將目的基因和載體連接起來，①正確；同一種限制酶切割目的基因與載體，形成相同的黏性末端，②正確；構建重組質粒不需要DNA聚合酶，③錯誤；具有標記基因的質粒作為載體，以便進行目的基因的檢測，④正確；重組DNA分子中含有目的基因、啟動子、終止子和標記基因等，⑤正確；合成目的基因時需要4種脫氧核苷三磷酸，而重組DNA分子的構建不需要，⑥錯誤。因此，在基因工程的操作過程中構建重組質粒不需要③⑥，故選A。
3.某目的基因兩側的DNA序列所含的限制酶酶切位點如圖所示，下列可作該目的基因最佳載體的是(　　)
A
解析：目的基因兩側與A項的質粒上都含有限制酶NheⅠ與SmaⅠ的識別序列，用限制酶NheⅠ與SmaⅠ同時切割，既能獲得目的基因，又能防止目的基因和質粒的自身環化及目的基因與載體的反向連接，A符合題意；
目的基因兩側及B項中的質粒上都含有限制酶AluⅠ的識別序列，用AluⅠ切割，能獲得目的基因，但可能導致目的基因的自身環化和目的基因與載體的反向連接，B不符合題意；
目的基因兩側與C項的質粒上都含有限制酶NheⅠ與AluⅠ的識別序列，用這兩種酶同時切割，可能獲得不含目的基因的DNA片段，C不符合題意；
限制酶NheⅠ的識別序列只存在于目的基因的左側，用NheⅠ切割不能獲得目的基因，D不符合題意。
4.如圖是利用基因工程技術生產可食用疫苗的部分過程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoR Ⅰ和ApaⅠ為四種限制性內切核酸酶。下列說法正確的是(　　)
B
A.圖示過程需要的工具只有限制酶和載體
B.限制酶識別的核苷酸序列和切割位點是特定的
C.圖中的質粒是一種雙鏈RNA分子
D.限制酶作用于雙鏈DNA中的氫鍵，將其斷開
解析：圖示過程需要的工具有限制酶、DNA連接酶和載體，A錯誤；
限制酶也具有專一性，故限制酶識別的核苷酸序列和切割位點是特定的，B正確；
質粒是獨立于細菌擬核DNA之外的較小的環狀DNA分子，C錯誤；
限制酶作用于雙鏈DNA中脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，將其斷開，D錯誤。
A.圖示過程需要的工具只有限制酶和載體
B.限制酶識別的核苷酸序列和切割位點是特定的
C.圖中的質粒是一種雙鏈RNA分子
D.限制酶作用于雙鏈DNA中的氫鍵，將其斷開
題型2　將重組DNA分子導入受體細胞
5.受體細胞不同，將目的基因導入受體細胞的方法也不同。下列受體細胞與導入方法匹配錯誤的是(　　)
B
選項 受體細胞 導入方法
A 棉花細胞 花粉管通道法
B 大腸桿菌 農桿菌轉化法
C 羊受精卵 顯微注射法
D 大豆細胞 農桿菌轉化法
解析：將目的基因導入細菌細胞，常采用CaCl2溶液轉化法(感受態細胞轉化法)，這種方法能使大腸桿菌細胞處于感受態，B錯誤。
6.在基因工程中，將目的基因導入不同的受體細胞使用的方法不同，下列敘述錯誤的是(　　)
A.將目的基因導入植物細胞常用的方法是農桿菌轉化法、基因槍法、花粉管通道法
B.將目的基因導入動物細胞常用的方法有顯微注射法
C.將目的基因導入植物細胞常用的受體細胞是受精卵
D.將目的基因導入微生物細胞常用CaCl2溶液轉化法
解析：將目的基因導入植物細胞常用的受體細胞是體細胞，將目的基因導入動物細胞常用的受體細胞是受精卵，C錯誤。
C
7.(2024·臺州高二期中)基因工程受體細胞可以是細菌、動物或者植物細胞，因此將目的基因導入受體細胞的方法也有所差異。下列敘述錯誤的是(　　)
A.導入植物細胞常采用農桿菌轉化法
B.基因槍法可將目的基因導入植物葉綠體等細胞器中
C.大腸桿菌作為受體細胞時，通常需要使用CaCl2溶液處理
D.顯微注射可以將目的基因直接注射給動物體受精卵細胞
D
解析：將目的基因導入植物細胞采用最多的方法是農桿菌轉化法，此外還有基因槍法和花粉管通道法等，A正確；
基因槍法可將目的基因導入葉綠體等細胞器中，這樣可以避免目的基因隨著花粉進行傳播，B正確；
將目的基因導入微生物細胞，如大腸桿菌時，常用CaCl2溶液轉化法，即需要使用CaCl2溶液處理大腸桿菌細胞，使之成為感受態細胞，C正確；
顯微注射可以將含目的基因的重組DNA片段(而不是目的基因)直接注射給動物體受精卵細胞，D錯誤。
題型3　檢測目的基因及其表達產物
8.(2024·東城區高二期末)DNA探針是利用放射性同位素等標記的特定DNA片段，用某人的胰島素基因制成DNA探針，下列各項中，不能與之形成雜交分子的是(　　)
A.此人胰島α細胞中的DNA B.此人肝細胞中的DNA
C.此人胰島β細胞中的mRNA D.此人胰島α細胞中的mRNA
D
解析：胰島α細胞中胰島素基因不表達，因此該人胰島α細胞中的mRNA中沒有胰島素基因對應的mRNA，無法與用胰島素基因制成的DNA探針形成雜交分子，D符合題意。
9.下列是關于基因工程中檢測目的基因及其表達產物的敘述，其中錯誤的是(　　)
A.目的基因的檢測和鑒定可以從DNA、RNA、蛋白質和個體性狀四個方面進行
B.通過檢測DNA可確定目的基因在受體細胞內是否穩定存在
C.檢測RNA、蛋白質以及個體水平上是否出現相應性狀，可確定目的基因是否正確表達
D.如果能檢測到目的基因轉錄出的mRNA，可說明目的基因在受體細胞內成功表達
解析：如果能檢測到目的基因轉錄出的mRNA，只能說明目的基因在受體細胞內成功轉錄，不能說明目的基因在受體細胞內成功表達，D錯誤。
D
10.(2024·衢州高二期末)如圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。下列相關敘述正確的是(　　)
C
A.①②的操作中使用了限制酶和
DNA聚合酶
B.應用DNA探針技術，可檢測④
細胞中目的基因是否表達
C.一般情況下，⑤只要表現出抗蟲性狀，就表明植株發生了可遺傳變異
D.③→④過程利用了膜的結構特性，光學顯微鏡下觀察③細胞的Ti質粒是篩選標志之一
解析：①②的操作表示利用表達載體構建重組DNA分子，該過程中使用了限制酶和DNA連接酶，A錯誤；
檢測細胞中目的基因是否表達需要利用抗原－抗體雜交技術，B錯誤；
光學顯微鏡下無法觀察到質粒，該基因工程可以在個體水平上進行鑒定，即植株的抗蟲接種實驗，D錯誤。
A.①②的操作中使用了限制酶和DNA聚合酶
B.應用DNA探針技術，可檢測④細胞中目的基因是否表達
C.一般情況下，⑤只要表現出抗蟲性狀，就表明植株發生了可遺傳變異
D.③→④過程利用了膜的結構特性，光學顯微鏡下觀察③細胞的Ti質粒是篩選標志之一
11.如圖幾幅圖與基因工程有關。圖1為限制酶EcoR Ⅰ的識別序列，圖2表示目的基因及限制酶切點，圖3表示質粒。請回答下列問題：
(1)獲得圖1中目的基因的方法除PCR技術外，還有__________________________
　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)采用PCR擴增目的基因的原理是　　　　　　　　　　　　，圖2中A、B、C、D 4種單鏈DNA片段中，有　　　　兩種引物(DNA復制方向由5′→3′)。
從基因文庫中獲取、化學
合成法合成
DNA半保留復制
B、C
(3)在構建重組DNA分子時，用PstⅠ、EcoRⅠ兩種酶同時切割目的基因和質粒，是為了防止一種酶切割時產生的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，從圖2切割下目的基因需要消耗 　　　　個水分子。不選用限制酶PstⅠ和HindⅢ同時對質粒和目的基因進行切割的原因是_____________________________。
目的基因、載體的自身環化以及二者之間的反向連接
4
會破壞兩個標記基因
解析：(1)獲得圖1中目的基因的方法有PCR技術、從基因文庫中獲取、化學合成法合成。
(2)采用PCR擴增目的基因的原理是DNA半保留復制，由圖2可知，DNA復制只能從5′到3′，因此構建前利用PCR技術擴增目的基因時，A、B、C、D四種單鏈DNA片段中應選取B和C作為引物。
(3)在構建重組DNA分子時，用PstⅠ、EcoRⅠ兩種酶同時切割目的基因和質粒，是為了防止一種酶切割時產生的目的基因、載體的自身環化以及二者之間的反向連接。限制性內切核酸酶破壞的是磷酸二酯鍵，圖中目的基因切割需要破壞4個磷酸二酯鍵，因此需要消耗4個水分子。由圖3可知，不選用限制酶PstⅠ和HindⅢ同時對質粒和目的基因進行切割的原因是會破壞兩個標記基因。
12.圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列，圖2表示一種質粒的結構和部分堿基序列。現有Msp Ⅰ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4種限制性內切核酸酶切割的堿基序列和酶切位點分別為5′－C↓CGG－3′、5′－G↓GATCC－3′、5′－↓GATC－3′、5′－CCC↓GGG－3′。請回答下列問題：
(1)若用限制酶SmaⅠ完全切割圖1中DNA片段，其產物長度為____________________________。
(2)若圖1中虛線方框內的堿基對被T－A堿基對替換，那么基因D就突變為基因d。從隱性純合子分離出圖1及其對應的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，產物中共有　　　　種不同DNA片段。為了提高實驗成功率，需要通過
　　　　　　技術擴增目的基因，以獲得目的基因的大量拷貝。
537 bp、790 bp、661 bp
2
PCR
(3)若將圖2中質粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行，形成重組質粒，那么應選用的限制酶是　　　　。在導入重組質粒后，為了篩選出含質粒的大腸桿菌，一般需要用添加
　　　　　　的培養基進行培養，想進一步篩選出含重組質粒的受體細胞，還需要接種到含
　　　　　的培養基中培養。
BamHⅠ
抗生素B
抗生素A
解析：(1)SmaⅠ的識別序列和酶切位點是5′－CCC↓GGG－3′，可知其切割產生的末端是平末端，產物長度是534＋3＝537(bp)、796－3－3＝790(bp)、658＋3＝661(bp)。
(2)基因D會被SmaⅠ切割形成三個片段(長度分別為537 bp、790 bp、661 bp)；若圖1中虛線方框內的堿基對被T－A堿基對替換，則基因D就突變為基因d，且基因d只有一個SmaⅠ的酶切位點，因而基因d會被SmaⅠ切割形成兩個片段(長度分別為1327 bp、661 bp)。為了提高實驗成功率，可以通過PCR技術大量擴增目的基因，以獲得目的基因的大量拷貝。
(3)由圖可知，目的基因D兩側都是限制酶BamH Ⅰ的識別序列，因此應選用限制酶BamH Ⅰ切割圖1中含有目的基因D的外源DNA分子和圖2中的質粒。用BamH Ⅰ切割質粒后會破壞抗生素A抗性基因，但不會破壞抗生素B抗性基因，因此一般需要用添加抗生素B的培養基進行培養；若想進一步篩選出含重組質粒的受體細胞，還需要接種到含抗生素A的培養基中培養篩選出含有重組質粒的大腸桿菌。

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