【高中生物笔记】 基因工程的基本操作程序

基因工程基本操作的四个步骤

（1）目的基因的获取（前提）

有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。

（2）基因表达载体的构建（核心）

使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用。

（3）将目的基因导入受体细胞（关键）

载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。

（4）目的基因的检测与鉴定（保证）

才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。

一、目的基因的获取

1、目的基因主要是指编码蛋白质的基因

目的基因也可以是一些具有调控作用的因子

2、获取目的基因的常用方法

（1）从基因文库中获取目的基因

（2）利用PCR技术扩增目的基因

（3）人工合成法 化学合成法和反转录法（目的基因比较小，核苷酸序列又已知）

（1）.基因文库概念

     将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。

（2）.基因文库的分类

基因组文库：含有一种生物的全部基因

部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，如cDNA文库

基因组文库：一种生物的全部基因（国家图书馆）。

cDNA文库：一种生物的部分基因（市图书馆）。

课后习题：

1．基因工程的正确操作步骤是(　C　)

①目的基因与运载体相结合　②将目的基因导入受体细胞　

③检测目的基因的表达　 ④提取目的基因

A．③④②①　　B．②④①③    C．④①②③      D．③④①②

2．下列关于cDNA文库和基因组文库的说法，不正确的是(　B　)

A．cDNA文库中的DNA来源于mRNA的逆转录过程

B．如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同

C．cDNA文库中的基因都没有启动子

D．一种生物的cDNA文库可以有许多种，但基因组文库只有一种

3．下列有关PCR技术的说法，不正确的是(　D　)

A．PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术

B．PCR技术的原理是DNA双链复制

C．利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列

D．PCR扩增中需要解旋酶解开双链DNA

4．下列选项中不是基因表达载体必要的组成成分的是(　D　)

A．目的基因　　　B．启动子     C．终止子   D．抗青霉素基因

1．下列不属于获取目的基因的方法是(　A　)

A．利用DNA连接酶复制目的基因    B．反转录法

C．从基因文库中获取目的基因       D．利用PCR技术扩增目的基因

2．下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是(　B　)

A．需要限制酶和DNA连接酶       B．必须在细胞内进行

C．抗生素抗性基因可作为标记基因   D．启动子位于目的基因的首端

3.   基因工程技术也称DNA重组技术，其实施必须具备的4个必要条件是(　B　)

A．目的基因、限制酶、载体、受体细胞  B．工具酶、目的基因、载体、受体细胞

C．模板DNA、mRNA、质粒、受体细胞  D．重组DNA、RNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶

4．在已知某目的基因的一段核苷酸序列的情况下，要在短时间内大量获取该目的基因，最简便的方法是(　D　)

A．化学合成法　 B．基因组文库法  C．cDNA文库法   D．利用PCR技术扩增

5．基因工程利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA。限制性核酸内切酶分别是BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ。下列分析错误的是(　D　)

A．构建重组DNA时，可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体

 B．构建重组DNA时，可用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体

 C．图乙中的P1噬菌体载体只用EcoRⅠ切割后，含有2个游离的磷酸基团

D．用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体，再用DNA连接酶连接只能产生一种重组DNA

6．如图表示利用致病病毒M(DNA病毒)的表面蛋白基因和无害病毒N，通过基因工程制作重组M病毒疫苗的部分过程。①～⑤表示操作流程，a～h表示分子或结构。据图判断不正确的说法是(　B　)

A．图中所示的①②③过程中，用作运载体的DNA来自分子c

B．图中c所示质粒可能是由细菌或者病毒的DNA改造的

C．图中所示过程中，获取目的基因的步骤是流程①、②

D．在流程③中必须实施的步骤有切割质粒、将质粒与目的基因重组

7．如图为基因表达载体的模式图，下列有关基因工程中载体的说法错误的是    (　B　)

A．基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建

  B．任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别

  C．图中启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位

  D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因

8．如图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列说法不正确的是(　C  )

A．X是能合成胰岛素的细菌细胞      B．质粒通常有多个标记基因和多个限制酶切点

C．基因与运载体的重组只需要DNA连接酶    D．该细菌的性状被定向改造 

1．基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题：

(1)在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即人工合成和从生物材料中分离。

(2)利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因。

(3)在基因表达载体中，启动子是RNA聚合酶并结的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是大肠杆菌(或细菌)。

2．下面是口蹄疫疫苗生产过程示意图，请据图回答下列问题：

(1)首先从口蹄疫病毒中提取部分合成病毒蛋白的RNA，而不是用口蹄疫病毒的全部RNA，原因是合成病毒蛋白的RNA控制合成的病毒蛋白质，具有抗原特性，又不会使动物致病。以合成病毒蛋白的RNA产生病毒蛋白的DNA，需用到的工具酶是逆转录酶。

(2)构建基因表达载体所需要的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶。

基因表达载体除目的基因外，还应包括启动子、终止子、标记基因。

3．中国科学家成功将人肝再生增强因子(hALR)的基因导入羊的乳腺上皮细胞中，再利用核移植技术培育出了转基因克隆羊，其乳汁含有hALR，请回答下列问题：

(1)从人的肝细胞中获取所有mRNA，并以此为模板反转录产生多种DNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，该受体菌群体叫作人的cDNA文库，从该文库中获得hALR基因，这样获得的基因与人的肝细胞中的hALR基因相比有(填“有”或“没有”)区别。

(2)得到hALR基因后，若要较快地得到大量的hALR基因，一般采用PCR技术扩增，扩增过程包括：目的基因解旋为单链、引物与单链相应互补序列结合、在Taq热稳定DNA聚合酶作用下延伸，如此重复循环。

如下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。

(3)目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是转基因生物的DNA上是否插入了目的基因。

(4)人的hALR基因能够在羊乳腺细胞表达出相同的hALR，说明所有生物共用一套密码子。

1.棉花产业在我国国民经济发展中占有举足轻重的地位，为了抵抗虫害，我国育成了拥有自主知识产权的转基因抗虫棉，棉田生态环境得到改善．在判断抗虫基因是否成功转入棉花基因组的方法中，不属于分子检测的是（A）  A. 通过观察害虫吃棉叶是否死亡  B. 检测目的基因片段与DNA探针能否形成杂交带  C. 检测目的基因转录形成的mRNA与DNA探针能否形成杂交带  D. 检测目的基因表达产物蛋白质能否与特定抗体形成杂交带

2.下列关于目的基因导入微生物细胞的叙述中，不正确的是（D）

  A．常用原核生物作为受体细胞，是因为原核生物繁殖快，且多为单细胞，遗传物质相对较少等

  B．受体细胞所处的一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态称为感受态

  C．感受态细胞吸收DNA分子需要适宜的温度和酸碱度

  D．感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子的液体只要调节为适宜的pH即可，没必要加入缓冲液

3.下列关于目的基因导入微生物细胞的叙述中，不正确的是（D）

  A．常用原核生物作为受体细胞，是因为原核生物繁殖快，且多为单细胞，遗传物质相对较少等

  B．受体细胞所处的一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态称为感受态

  C．感受态细胞吸收DNA分子需要适宜的温度和酸碱度

  D．感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子的液体只要调节为适宜的pH即可，没必要加入缓冲液4. 采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是（C）①将毒素蛋白注射到棉受精卵中   ②将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养   ④将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵．   A. ①②        B. ②③            C. ③④           D. ①④

5.在基因诊断技术中，所用的探针DNA分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作用是（C）

A.为形成杂交的DNA分子提供能量   B. 引起探针DNA产生不定向的基因突变

C. 作为探针DNA的示踪元素        D. 增加探针DNA的分子量

6.利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是 （D）

 A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因   B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA

  C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列   D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白

7.检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因的常用方法是 （A）                                                

A．DNA分子杂交技术  B．荧光分子标记技术C．放射性同位素标记技术  D．显微注射技术

8.在基因工程操作技术中，为保证目的基因更好地导入受体细胞，有时需要用Ca2＋处理。下列有关叙述，正确的是（D）

A．显微注射法中要用Ca2＋处理动物受精卵 B．花粉管通道法中要用Ca2＋处理植物体细胞

C．农杆菌转化法中要用Ca2＋处理植物细胞 D．农杆菌转化法中要用Ca2＋处理农杆菌细胞

9.要检测受体DNA中是否成功插入了目的基因，需要用基因探针，这里的基因探针是指（B）

A．用于检测疾病的医疗器械   B．带标记的与目的基因互补的核酸序列

C．带标记的蛋白质分子       D．人工合成的免疫球蛋白

10.科学家设法将人的生长激素基因导入其他生物体(细胞)内，从而获取大量的人的生长激素，应用于侏儒症的早期治疗，如图所示。请据图回答下列问题：

(1)过程①采用的方法是逆转录，过程②之前需用同一种限制酶处理含目的基因的DNA片段和质粒。

(2)过程③需事先对大肠杆菌用Ca2＋处理，使其处于感受态，接着将重组表达载体溶于缓冲液与感受态细胞混合，在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，从而完成转化过程。

(3)过程⑤重组载体导入动物细胞一般使用显微注射法。