1、第第 37 讲讲 基因工程基因工程 1.（2019 四川绵阳一诊）基因工程的应用十分广泛，利用此项技术可创造出更加 符合人类需求的优良品种或产品。如美洲拟鲽（是鲽科下的一种比目鱼）的体液 中存在抗冻蛋白，能够降低鱼的血液冰点。科学家按 cDNA 路线分离和克隆了 抗冻蛋白基因，并将其导入番茄，获得了抗冻的番茄品种。根据有关知识，回答 下列问题： （1）基因工程操作的核心步骤为 ，以 mRNA 为材料可获得 cDNA，其 原理是_。 （2） 将目的基因导入植物的细胞最常用的方法是_。 （3）构建重组质粒，需要限制性内切酶切取目的基因、切割质粒。限制性内切 酶的识别序列和切点是C GATCC，限制
2、性内切酶的识别序列和切点是 GATC。在质粒上有酶的一个切点，在目的基因的两侧各有 1 个酶的 切点。在 DNA 连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能 否连接？ 理由是_。 （4）质粒作为基因工程常用运载体必需具备的条件是_ _（至少答 2 点） 。 答案 （1）基因表达载体的构建 在逆转录酶的作用下，以 mRNA 为模板按照 碱基互补配对的原则可以合成 cDNA （2）农杆菌转化法 （3）可以 因为由 两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同 （4）能在宿主细胞内复制并稳定 保存；具有多个限制酶切位点，有利于剪切 2. （2019 四川广安眉山一诊） 白僵菌可感染农业害虫，
3、 因而可用来防治农业害虫。 由于白僵菌对草丁膦（一种除草剂）敏感，且杀死害虫的能力较弱，科研人员将 Bar 基因（抗除草剂基因）和毒蛋白基因导入白僵菌进行基因工程改造，流程如 图所示： （1）从苏云金芽孢杆菌中获取的毒蛋白基因，通过 PCR 技术可以在体外大量扩 增。该扩增过程需要提供 种引物，所需添加的酶是 。 （2）图中形成重组质粒 1 时需要的限制酶是 ；形成重组质粒 2 除了需 要限制酶 Xba外，还需要 酶。 （3）将重组质粒 2 导入经 处理成为感受态的白僵菌，一段时间后用含 有 的平板培养基进行筛选，获得含有 Bar 基因的重组白僵菌。 （4）为了判断重组白僵菌的杀虫效果，科研人
4、员接下来应该 。 答案 （1）两 耐热的 DNA 聚合酶 （2）Nco、BamH DNA 连接 （3） Ca2 草丁膦 （4）将重组白僵菌喷涂在植物叶片上，再用此叶片饲喂害虫， 记录单位时间内的害虫死亡的数 3.（2019 广东七校联考）真核生物基因中通常含有内含子，而原核生物基因中没 有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的 RNA 序列的机制。下图 表示从基因文库提取胰岛素基因的过程。回答下列问题： （1）从基因结构分析，与基因组文库中的基因相比，cDNA 文库中获得的目的 基因少了 等结构（至少写两个） 。 （2） 将获得的胰岛素基因导入受体菌内， 并在受体菌内维持稳定和表达的过
5、程， 在基因工程中称为 。 （3）过程需将纤维素膜上的细菌裂解，释放出 ，再用 32P 标记的 作为探针进行杂交。依据杂交结果，应选取培养基上 （填字母）菌落继 续培养，才能获得含有胰岛素基因的受体菌。 （4）经过目的基因的检测和表达，从大肠杆菌中获得的“胰岛素”未能达到期 待的生物活性， 导致这种差异的原因可能是_。 （5）与从基因组文库获取目的基因相比，图示方法获得的目的基因在受体菌中 更容易表达，原因是_。 答案 （1）启动子、终止子、内含子 （2）转化 （3）DNA 目的基因（或胰岛素基因） a （4）受体菌中没有内质网和高尔基体，不能对基因表达获得的蛋白质进行加工 （5）cDNA 中
6、不含有内含子，转录出的 RNA 不需要经过加工，可直接作为合成 蛋白质的模板 4.（2019 山东聊城模拟）普通番茄细胞中含有 PG 基因，其能控制合成多聚半乳 糖醛酸酶（简称 PG） ，PG 能破坏细胞壁，使番茄软化不耐贮藏。科学家将抗 PG 基因导入番茄细胞，培育出了抗软化、保鲜时间长的转基因番茄。下图表示抗 PG 基因的作用原理，回答下列问题： （ 1 ） 据 图 回 答 该 转 基 因 番 茄 具 有 抗 软 化 、 保 鲜 时 间 长 的 原 理 是 _ （2）为培育抗软化番茄，应采用 技术将抗 PG 基因进行体外扩增。在 该技术的反应体系中除模板、引物、原料外，还需要加入 ，这个基
7、因的 表达需要 等不可缺少的调控组件。 （3）将抗 PG 基因插入 Ti 质粒的 上构建基因表达载体，通过农杆 菌转化法将抗 PG 基因导入番茄细胞，为检验抗 PG 基因是否成功导入，在个体 生物学水平上应检测_。 （4）为避免抗 PG 基因通过花粉传播进入其他植物而导致“基因污染”，应将 抗 PG 基因导入 （填“细胞核”或“细胞质”） 。 答案 （1） 抗 PG 基因能阻止 PG 基因表达的翻译过程， 使细胞不能合成 PG （2） PCR （多聚酶链式反应） 热稳定 DNA 聚合酶 （Taq 酶） 启动子、 终止子 （3） TDNA 转基因番茄是否抗软化以及保鲜时间的长短 （4）细胞质 5
8、.（2019 四川遂宁一诊）我国一科研团队将小麦液泡膜 Na /K逆向转运蛋白基 因（TaNHX2 基因）转移到水稻细胞内，获得了转基因耐盐水稻新品种。回答下 列有关问题： （1） 为保证目的基因在水稻细胞中能够表达， 运载体上应含有特定的 。 A.复制原点 B.启动子 C.标记基因 （2） 水稻的转化过程为： 将水稻幼胚接种到诱导培养基上， 经过 过程， 培养出愈伤组织，然后用 法，将目的基因和相关功能片段整合到愈伤组 织细胞的染色体 DNA 上，最后诱导愈伤组织形成水稻植株。 （3）为验证外源基因整合到水稻基因组后是否转录，可从转基因植株的细胞中 提取所有 mRNA 并反转录成 ，再以反转
9、录产物为模板，利用 TaNHX2 基因特异引物，通过 方法进行基因扩增。若以根细胞为材料扩增结果为 阳性（有产物生成） ，以叶细胞为材料扩增结果为阴性（无产物生成） ，则说明 _。 （4）将生长至 4 叶期的转基因幼苗转入高浓度的 NaCl 溶液中培养，进行耐盐 试验，用非转基因幼苗作为对照。培养 30 天后观察现象，若 则说明转 基因植株获得了耐盐特性。 答案 （1）B （2）脱分化 农杆菌转化法 （3）cDNA（互补 DNA） PCR 目的基因（TaNHX2 基因）仅在根细胞中转录，未在叶细胞中转录 （4）转基 因植株存活率高于非转基因植株（转基因植株叶片不变黄，非转基因植株叶片变 黄，其
10、他答案合理即可） 6.（2019 山东潍坊模拟）人参是珍贵的药用植物，研究人员运用转基因技术构建 乙肝病毒表面抗原（HBsAg）的人参细胞表达系统，为珍贵药用植物与疫苗联合 应用开辟了新思路，其构建过程如图所示，图中 Sma、Sat、EcoR为限制 酶。请回答相关问题： （1）的构建过程除限制酶外还需要 酶；想要从中重新获得 HBsAg 基 因 ， 所 用 的 限 制 酶 不 能 是EcoRV或Sma ， 原 因 是 _。 （2）将重组质粒转入农杆菌常用 处理细胞；要使目的基因成功整合到 人参细胞的染色体上，该过程所采用的质粒应含有 。 （3） 分析图可知， 中应含有的标记基因是_； 过程的目
11、的是_。 （4）该疫苗进入机体后可刺激机体产生能与乙肝病毒特异性结合的 ， 同时还能产生 使机体长期对乙脏病毒具有免疫力。 答案 （1）DNA 连接 两平末端连接后的重组序列不能再被 EcoR和 Sma 识别（重组质粒无这种限制酶的识别序列） （2）钙离子 TDNA （3）氨苄青霉素抗性基因 筛选出含有 HBsAg 基因的人参细胞 （4）抗体 记忆细胞 7.（2019 广东模拟）烟草易受烟草花叶病毒（TMV）感染而大幅度减产。绞股 蓝细胞中含有抗 TMV 基因，能抵抗 TMV 感染，研究人员利用转基因技术培育 出了抗 TMV 烟草，操作流程如下图所示。请回答下列问题： （1）过程所用 RNA
12、可以从 中获取。 （2）过程可以采用 技术获得大量目的基因，该技术的实质是 _。 （3）过程最常用的方法是 ，该方法中需将目的基因插入受体细胞的 上。 （4）过程所用到的培养基除了卡那霉素之外，还需要加注的特殊物质 是 。过程还需要进行基因工程操作步骤中的目的基因的检测与鉴定， 在分子水平上检验获得的烟草能否抗 TMV 的方法是 。 答案 （1）绞股蓝细胞的细胞质基质 （2）PCR（或多聚酶链式反应） DNA 复制 （3）农杆菌转化法 染色体 DNA （4）植物激素（或生长素和细胞分 裂素） 抗原抗体杂交 8.（2019 广东佛山质检）油菜籽中蛋白质和油脂的相对含量，与酶 1 和酶 2 对共
13、同底物丙酮酸的竞争有关。 酶 1 促进蛋白质的合成，酶 2 促进油脂的合成。通 过生物工程技术对油菜进行改造，以得到含有基因 A 的油菜，流程图如下。请 据图作答： （1）上述改造过程中运用的生物工程技术是 。 （2）通过 、 或人工化学合成等方法，都可获取目的基因 A。 过程中的处理方法为_。 （3）过程中要防止杂菌污染的原因是 。通过过程得到的油菜植株 中，所有细胞 （填“一定”“不一定”或“一定不”）含有基因 A。 （4）已知转录时基因 A 的模板链与酶 1 基因的模板链互补。相对普通油菜，含 基因A的油菜籽粒油脂含量显著提高， 请分析其机理： _ _。 答案 （1）基因工程、植物组织培养 （2）从基因文库中获取 利用 PCR 技 术扩增 Ca2 处理法 （3）杂菌会竞争培养基中的营养物质，还可能产生有毒 有害物质 不一定 （4） 基因 A 转录的 mRNA 与酶 1 基因转录的 mRNA 互补， 阻碍了酶 1 基因的 mRNA 翻译，降低了酶 1 含量，酶 2 对丙酮酸的竞争增强， 促进了油脂合成