2019-2020年高中生物 第六章 從雜交育種到基因工程 第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用教學(xué)案 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中生物 第六章 從雜交育種到基因工程 第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用教學(xué)案 新人教版必修2 [學(xué)習(xí)導(dǎo)航]　 1.結(jié)合教材圖文，概述基因工程的基本原理和基本步驟。2.結(jié)合具體實例，了解基因工程的應(yīng)用及其安全性。 [重難點擊]　基因工程的基本原理和基本步驟。 科幻電影《蜘蛛俠》中的男主角意外被轉(zhuǎn)基因的蜘蛛咬傷，蜘蛛的基因整合到了他的基因上，并且在他體內(nèi)表達，從而使他成了具有特殊本領(lǐng)的超級英雄。 現(xiàn)實中，我們已經(jīng)運用類似的技術(shù)來改造生物的性狀，獲得人們所需要的品種，這就是基因工程。 一、基因工程的原理 1．基因工程的概念 (1)基因工程，又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。 (2)基因工程是把一種生物的某種基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體的細(xì)胞內(nèi)，基因的結(jié)構(gòu)基本沒有變化，只是位置發(fā)生了變化，所以應(yīng)該屬于基因重組。 2．基因工程的基本工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶 限制性核酸內(nèi)切酶的作用特點是識別特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。 (2)DNA連接酶 連接黏性末端或平末端脫氧核糖和磷酸之間的缺口。 (3)運載體 ①作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。 ②種類：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等。質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物細(xì)胞中，是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。上面通常含有的抗性基因可以作為標(biāo)記基因用于目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的檢測依據(jù)。 3．基因工程的操作步驟 提取目的基因——目的基因：人們所需要的特定基因 ↓ 目的基因與運載體結(jié)合 ↓ 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：主要是借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的方法 ↓ 目的基因的檢測與鑒定 下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖，請據(jù)圖回答。 1．能否利用人的皮膚細(xì)胞進行過程①？過程②特別需要的酶是哪一種？ 答案　不能，皮膚細(xì)胞中胰島素基因不表達；過程②是逆轉(zhuǎn)錄，需要逆轉(zhuǎn)錄酶。 2．如何將A和B連接成C？操作后的產(chǎn)物只有C嗎？ 答案　用同一種限制酶切割A(yù)和B，再加入DNA連接酶，才能形成C。操作后的產(chǎn)物除了C，還可能有A與A結(jié)合、B與B結(jié)合的產(chǎn)物。 3．如果要檢測D中是否含有C，通常如何檢測？ 答案　利用C上的標(biāo)記基因進行檢測。 4．人的胰島素基因能夠在大腸桿菌細(xì)胞中表達的基礎(chǔ)是什么？ 答案　所有生物共用一套遺傳密碼。 5．該方法和誘變育種相比，有什么優(yōu)點？ 答案　可以定向地改造生物的遺傳性狀。 知識整合　胰島素基因只在胰島細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄出mRNA；目的基因和運載體結(jié)合時，通常用同一種限制酶切割，再加入DNA連接酶；操作后的產(chǎn)物也有目的基因和運載體自我環(huán)化的產(chǎn)物?；蚬こ炭梢远ㄏ虻馗脑焐锏倪z傳性狀。 1．某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過基因工程的方法，將基因a與運載體結(jié)合后導(dǎo)入馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細(xì)胞中存在。結(jié)合圖形分析下列有關(guān)這一過程的敘述，不正確的是(　　) A．獲取基因a的限制酶的作用部位是圖中的① B．連接基因a與運載體的DNA連接酶的作用部位是圖中的② C．基因a進入馬鈴薯細(xì)胞后，可隨馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞 D．通過該技術(shù)人類實現(xiàn)了定向改造馬鈴薯的遺傳性狀 答案　B 解析　限制酶和DNA連接酶均作用于磷酸二酯鍵，即①處，二者作用相反，分別是打開和連接該化學(xué)鍵；目的基因進入受體細(xì)胞后，會隨著馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞，使之產(chǎn)生定向變異，從而改變其遺傳性狀。 2．如圖所示為一項重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，X是獲得外源基因并能夠表達的細(xì)胞。下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞 B．質(zhì)粒具有標(biāo)記基因和多個限制酶切點 C．外源基因與運載體的重組只需要DNA連接酶 D．該細(xì)菌的性狀被定向改造 答案　C 解析　根據(jù)圖示，重組質(zhì)粒導(dǎo)入的是細(xì)菌細(xì)胞，所以X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞，A正確；質(zhì)粒作為運載體需要有多個限制酶切點以便轉(zhuǎn)運多種目的基因，同時具有標(biāo)記基因以便檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，B正確；基因與運載體的重組需要限制酶和DNA連接酶，C錯誤；基因工程的特點是能夠定向改造生物的性狀，D正確。 二、基因工程的應(yīng)用及其安全性 1．基因工程的應(yīng)用 (1)基因工程與作物育種 ①目的：獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，培育出具有各種抗逆性的作物新品種。 ②實例：抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。 ③意義：抗蟲基因作物的使用，不僅減少了農(nóng)藥的用量，大大降低了生產(chǎn)成本，而且還減少了農(nóng)藥對環(huán)境的污染。 (2)基因工程與藥物研制 ①實例：用基因工程方法生產(chǎn)胰島素。 ②過程：胰島素基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并且在大腸桿菌內(nèi)獲得成功的表達。 (3)基因工程與環(huán)境保護 實例：利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌降解有毒有害的化合物，吸收環(huán)境中的重金屬，分解泄漏的石油、處理工業(yè)廢水等。 2．轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 1．你所知道的我國轉(zhuǎn)基因成果都有哪些？ 答案　我國科學(xué)家培育的轉(zhuǎn)基因豬、牛、雞、鯉魚等，還有大批具有抗蟲、抗病、抗除草劑、抗逆等全新性狀的農(nóng)作物。 2．轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米在環(huán)境保護上的重要作用是什么？此種轉(zhuǎn)基因玉米獨立種植若干代后是否會出現(xiàn)不抗蟲的植株，為什么？ 答案　減少了農(nóng)藥使用對環(huán)境造成的污染。轉(zhuǎn)基因生物獨立種植若干代后，也會出現(xiàn)不抗蟲的植株，因為玉米螟(玉米植株上的一種害蟲)可能會發(fā)生基因突變，基因突變是不定向的，突變后的玉米螟可能對蘇云金芽孢桿菌殺蟲晶體蛋白不敏感。 3．轉(zhuǎn)基因成果令人嘆為觀止，下列不是轉(zhuǎn)基因成果的一項是(　　) A．抗蟲棉花 B．能清除石油污染的假單胞桿菌 C．我國奶牛的主要品種——中國荷斯坦奶牛 D．抗除草劑玉米 答案　C 解析　轉(zhuǎn)基因生物是指運用基因工程操作程序，即通過提取目的基因、目的基因與運載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測與鑒定等獲得的含有外源基因的生物。轉(zhuǎn)基因生物包括轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動物和轉(zhuǎn)基因微生物?？瓜x棉花、能清除石油污染的假單胞桿菌、抗除草劑玉米都屬于轉(zhuǎn)基因成果。我國奶牛的主要品種中國荷斯坦奶牛，是雜交育種技術(shù)的結(jié)果。 4．下列關(guān)于基因工程及轉(zhuǎn)基因食品的安全性的敘述，正確的是(　　) A．基因工程經(jīng)常以抗生素抗性基因作為目的基因 B．通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可獲得抗蟲糧食作物，從而增加糧食產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用 C．通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制性核酸內(nèi)切酶處理運載體DNA D．若轉(zhuǎn)入甘蔗中的外源基因來源于自然界，則生產(chǎn)出來的甘蔗不存在安全性問題 答案　B 解析　基因工程常以抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因；在基因工程的實驗操作中一定要注意用同一種限制性核酸內(nèi)切酶來處理含目的基因的DNA和運載體DNA，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端；若轉(zhuǎn)基因甘蔗中的外源基因來源于自然界，則仍可能存在食品安全、環(huán)境安全等安全性問題。 1．科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程，實施該工程的最終目的是(　　) A．定向提取生物體的DNA分子 B．定向地對DNA分子進行人工“剪切” C．在生物體外對DNA分子進行改造 D．定向地改造生物的遺傳性狀 答案　D 解析　基因工程就是通過對生物體的基因進行修飾改造，使之按照人們的意愿表現(xiàn)出人們所需要的性狀，產(chǎn)生人類所需要的基因產(chǎn)物，可見基因工程的目的是定向改造生物的遺傳性狀。 2．如圖是基因工程主要技術(shù)環(huán)節(jié)的一個基本步驟，這一步驟需用到的工具是(　　) A．DNA連接酶和解旋酶 B．DNA聚合酶和限制性核酸內(nèi)切酶 C．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶 D．DNA聚合酶和RNA聚合酶 答案　C 解析　如圖所示為目的基因與運載體結(jié)合過程，需要基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶和基因的“針線”——DNA連接酶。此過程不涉及DNA復(fù)制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。 3．一旦禽流感病毒與人類病毒重組，從理論上講，就有可能在人與人之間傳播該疾病。屆時，這種病毒就會成為人類病毒。這里所說的重組與下列哪項本質(zhì)相同(　　) A．基因工程 B．太空育種 C．單倍體育種 D．多倍體育種 答案　A 解析　不同類型的病毒重組實質(zhì)是病毒間的基因轉(zhuǎn)移和拼接，與基因工程本質(zhì)是相同的，都是基因重組，只是基因工程是人為操作的，病毒之間的基因重組是自發(fā)的。 4．下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全的敘述，錯誤的是(　　) A．重組的微生物在降解污染物的過程中可產(chǎn)生二次污染 B．種植抗蟲棉可以減少農(nóng)藥的使用量，對環(huán)境沒有任何負(fù)面影響 C．如果轉(zhuǎn)基因花粉中含有毒蛋白或過敏蛋白，可能會通過食物鏈傳遞到人體內(nèi) D．轉(zhuǎn)基因生物有可能對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和人類的生活環(huán)境造成破壞 答案　B 解析　種植抗蟲棉雖然可以減少農(nóng)藥的使用量，但由于抗蟲害的轉(zhuǎn)基因作物的長期大量種植，會使目標(biāo)害蟲發(fā)生群體改變，產(chǎn)生抗性，更難殺滅。 5．酵母菌的維生素、蛋白質(zhì)含量高，可用于生產(chǎn)食品和藥品等?？茖W(xué)家將大麥細(xì)胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，獲得的啤酒酵母菌可產(chǎn)生LTP1蛋白，并釀出泡沫豐富的啤酒。基本的操作過程如下： (1)該技術(shù)定向改變了酵母菌的性狀，這在可遺傳的變異的來源中屬于____________。 (2)本操作中為了將LTP1基因?qū)虢湍妇?xì)胞內(nèi)，所用的運載體是____________。 (3)要使運載體與LTP1基因連接，首先應(yīng)使用____________進行切割。 (4)切割完成后，利用____________將運載體與LTP1基因連接。 答案　(1)基因重組　(2)質(zhì)?！?3)同一種限制酶　 (4)DNA連接酶 解析　(1)基因工程能克服遠緣雜交不親和的障礙，使原本不在一起的基因組合到一起，使生物具有特定性狀，其原理為基因重組。(2)運載體是取自大腸桿菌的質(zhì)粒(見圖)。(3)(4)基因工程中的“剪刀”為限制酶，兩個序列相同、能互補配對的黏性末端可用DNA連接酶“縫合”。 課時作業(yè) [學(xué)考達標(biāo)] 1．下圖表示限制酶切割某DNA分子的過程，從圖中可知，該限制酶能識別的堿基序列及切點是(　　) A．CTTAAG，切點在C和T之間 B．CTTAAG，切點在T和A之間 C．GAATTC，切點在G和A之間 D．GAATTC，切點在C和T之間 答案　C 解析　一種限制酶只能識別某種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。該限制酶能專一性識別GAATTC的序列，并在G和A之間將這段序列切開。 2．下列關(guān)于限制酶和DNA連接酶的理解，正確的是(　　) A．其化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì) B．DNA連接酶可以恢復(fù)DNA分子中的氫鍵 C．它們不能被反復(fù)使用 D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA連接酶 答案　A 解析　限制酶與DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)；DNA連接酶連接的是兩個DNA片段間相鄰兩個堿基間的磷酸二酯鍵；酶在化學(xué)反應(yīng)前后其數(shù)量、性質(zhì)、功能均不發(fā)生改變，因此可以反復(fù)利用；DNA聚合酶是在細(xì)胞內(nèi)DNA分子復(fù)制時發(fā)揮作用的，不能替代DNA連接酶。 3．質(zhì)粒是基因工程最常用的運載體，下列有關(guān)質(zhì)粒的說法正確的是(　　) A．質(zhì)粒不僅存在于細(xì)菌中，某些病毒也具有 B．細(xì)菌的基因只存在于質(zhì)粒上 C．質(zhì)粒為小型環(huán)狀DNA分子，存在于擬核或細(xì)胞核(區(qū))外的細(xì)胞質(zhì)中 D．質(zhì)粒是基因工程中的重要工具酶之一 答案　C 解析　質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中，是擬核或細(xì)胞核外能夠自我復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子，在病毒、動植物細(xì)胞中是不存在的，故A錯誤；細(xì)菌的基因除少部分在質(zhì)粒上外，大部分在擬核中的DNA分子上，故B錯誤；質(zhì)粒是基因工程中的主要運載體，故D錯誤。 4．科學(xué)家運用基因工程技術(shù)將人胰島素基因與大腸桿菌的質(zhì)粒DNA分子重組，并且在大腸桿菌體內(nèi)獲得成功表達。圖示a處為胰島素基因與大腸桿菌質(zhì)粒DNA結(jié)合的位置，它們彼此能結(jié)合的依據(jù)是(　　) A．基因自由組合定律 B．半保留復(fù)制原則 C．基因分離定律 D．堿基互補配對原則 答案　D 解析　用限制酶切割人的DNA分子，獲得胰島素基因，用同一種限制酶切割質(zhì)粒，產(chǎn)生相同的黏性末端，它們通過堿基互補配對形成重組DNA分子。 5．基因工程的正確操作步驟是(　　) ①目的基因與運載體相結(jié)合?、趯⒛康幕?qū)胧荏w細(xì)胞　③目的基因的檢測與鑒定?、芴崛∧康幕? A．③④②① B．②④①③ C．④①②③ D．③④①② 答案　C 解析　基因工程技術(shù)操作的四個步驟是：提取目的基因；目的基因與運載體結(jié)合；將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；目的基因的檢測與鑒定。 6．美國科學(xué)家在研究生長在墨西哥某地的野生玉米后發(fā)現(xiàn)，這種玉米含有包括蘇云金芽孢桿菌(一種產(chǎn)生抗蟲毒蛋白的細(xì)菌)基因在內(nèi)的轉(zhuǎn)基因作物的基因，由此可見： ①轉(zhuǎn)基因作物的基因可傳播到野生植物中?、谵D(zhuǎn)基因作物可對天然植物的基因多樣性構(gòu)成威脅　③為防止基因污染，應(yīng)當(dāng)禁止轉(zhuǎn)基因作物的研究?、茏匀浑s交過程實質(zhì)是一個長期的轉(zhuǎn)基因過程，兩者沒有任何區(qū)別 其中正確的說法是(　　) A．①②③④ B．③ C．①② D．① 答案　C 解析　根據(jù)題意可知：轉(zhuǎn)基因植物的基因傳播到野生植物中，這樣會對植物的基因多樣性構(gòu)成威脅。自然雜交是通過受粉的方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)基因過程，與轉(zhuǎn)基因技術(shù)中通過重組運載體實現(xiàn)轉(zhuǎn)基因過程有一定區(qū)別。 [高考提能] 7．水母發(fā)光蛋白由236個氨基酸構(gòu)成，其中Asp(天冬氨酸)、Gly(甘氨酸)、Ser(絲氨酸)構(gòu)成發(fā)光環(huán)，現(xiàn)已將這種蛋白質(zhì)的基因作為生物轉(zhuǎn)基因的標(biāo)記，在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中，這種蛋白質(zhì)的作用是 (　　) A．促使目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 B．使目的基因容易被檢測出來 C．促使目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制 D．使目的基因容易成功表達 答案　B 解析　該發(fā)光蛋白的作用是使目的基因容易被檢測出來，從而確認(rèn)目的基因是否已經(jīng)成功導(dǎo)入受體細(xì)胞中。 8．下列關(guān)于基因工程的敘述，錯誤的是(　　) A．目的基因和受體細(xì)胞均可來自動物、植物或微生物 B．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶 C．人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原無生物活性 D．運載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞和促進目的基因的表達 答案　D 解析　基因工程中目的基因和受體細(xì)胞均可來自動物、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原無生物活性，只有經(jīng)過一定的物質(zhì)激活以后，才能有生物活性；運載體上的抗性基因主要是有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞，不能促進目的基因的表達，所以D錯誤。 9．基因工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，下列關(guān)于基因工程成果的敘述中，錯誤的是(　　) A．在農(nóng)業(yè)上主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗逆性的農(nóng)作物 B．在醫(yī)藥衛(wèi)生方面，主要用于生產(chǎn)藥品和診斷治療疾病 C．在畜牧養(yǎng)殖業(yè)方面培育了體型巨大，品質(zhì)優(yōu)良的動物 D．在環(huán)境保護方面主要用于環(huán)境監(jiān)測和對環(huán)境的凈化 答案　C 解析　基因工程技術(shù)在畜牧業(yè)上的主要目的是能生產(chǎn)人們所需要的各種品質(zhì)優(yōu)良的動物，如具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率等，而不是要求體型巨大。 10．某農(nóng)業(yè)研究所將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因(Bt)導(dǎo)入棉花細(xì)胞，篩選出Bt基因成功整合到染色體上的抗蟲植株，假定Bt基因都能正常表達。某些抗蟲植株體細(xì)胞含兩個Bt基因，這兩個基因在染色體上的整合情況有下圖所示的三種類型，黑點表示Bt基因的整合位點。讓這些含兩個Bt基因抗蟲的植株自交，正常情況下后代不可能出現(xiàn)含四個抗蟲基因的個體是(　　) A．甲 B．乙 C．丙 D．甲、乙、丙 答案　A 解析　甲的兩個Bt基因位于一對同源染色體上，減數(shù)分裂時，同源染色體分離，每一個生殖細(xì)胞中只有一個Bt基因，所以后代不可能出現(xiàn)含四個抗蟲基因的個體。乙、丙均可能產(chǎn)生含兩個Bt基因的生殖細(xì)胞，所以有可能出現(xiàn)含四個抗蟲基因的個體。 11．棉鈴蟲是一種嚴(yán)重危害棉花的害蟲。我國科學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)一種生活在棉鈴蟲消化道內(nèi)的蘇云金芽孢桿菌能分泌一種毒蛋白使棉鈴蟲致死，而這種毒蛋白對人畜無害。通過基因工程方法，我國已將毒蛋白基因轉(zhuǎn)入棉花植株并成功表達。由于棉鈴蟲吃了這種轉(zhuǎn)基因棉花的植株后就會死亡，所以該棉花新品種在1998年推廣后，已取得了很好的經(jīng)濟效益。請根據(jù)上述材料回答下列問題： (1)毒蛋白對人畜無害，但能使棉鈴蟲致死，從蛋白質(zhì)特性來看，是因為蛋白質(zhì)具有______________。 (2)利用蘇云金芽孢桿菌防治棉鈴蟲屬于生物防治，它突出的優(yōu)點是____________________。 (3)轉(zhuǎn)基因棉花的抗蟲變異來源屬于可遺傳變異類型中的________________。 (4)從蘇云金芽孢桿菌中切割抗蟲基因所用的工具是__________________，其特點是__________________________________________________。 (5)進行基因工程操作一般要經(jīng)過的四個步驟是______________、________________、________________、______________。 (6)“毒蛋白基因轉(zhuǎn)入棉花植株內(nèi)并成功表達”的含義是____________________。 答案　(1)特異性　(2)不用農(nóng)藥或減少農(nóng)藥用量，減少環(huán)境的污染　(3)基因重組　(4)限制酶　一種限制酶只能識別某種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子　(5)提取目的基因　目的基因與運載體結(jié)合　將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞　目的基因的檢測與鑒定　(6)棉花植株產(chǎn)生了蘇云金芽孢桿菌的毒蛋白 解析　每種蛋白質(zhì)分子往往都有特定的結(jié)構(gòu)和功能，具有特異性。區(qū)別于化學(xué)防治，生物防治的優(yōu)點是可以減少農(nóng)藥的用量，減少對環(huán)境的污染。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原理是基因重組。所謂基因的表達就是目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)通過轉(zhuǎn)錄和翻譯合成蛋白質(zhì)的過程。 12．干擾素是一種糖蛋白，過去從人的血液中的白細(xì)胞中提取，產(chǎn)量很低。我國的科研人員侯云院士等一批人，成功運用基因工程技術(shù)提高了其產(chǎn)量，如圖為其原理過程圖。請據(jù)圖回答下面的問題： (1)圖中①過程叫做______________。 (2)圖中③物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是______________，它之所以能作為運載體，必須具備的特點是________________________________________(寫出任兩點)。 (3)切割②和③過程所需的酶一般是相同的，其原因是________________________________。 (4)該過程中，供體細(xì)胞是______________，受體細(xì)胞是______(填字母)，重組DNA分子是______(填序號)。 (5)大腸桿菌等微生物是基因工程最常用的實驗材料，這是因為______________________。 (6)人的干擾素基因能在大腸桿菌內(nèi)表達，其根本原因是________________________________ _______________________________________________。 答案　(1)提取目的基因　(2)雙鏈環(huán)狀DNA分子(或DNA分子)　具有一個至多個限制酶切割位點，在細(xì)胞中能夠自主復(fù)制，有特殊的標(biāo)記基因等　(3)為了產(chǎn)生相同的黏性末端　(4)人的體細(xì)胞　b　④　(5)大腸桿菌結(jié)構(gòu)簡單、繁殖快，其內(nèi)的遺傳物質(zhì)少(任寫兩點即可)　(6)它們共用一套密碼子 解析　圖中①②為目的基因的提取過程，采用的方法為酶切法；圖中③為從大腸桿菌中提取的質(zhì)粒；④表示重組DNA分子；切割②和③過程所需的酶叫限制酶，所用的酶相同，產(chǎn)生的黏性末端也相同，便于構(gòu)建重組DNA分子。在該過程中，供體細(xì)胞是人的體細(xì)胞，受體細(xì)胞是大腸桿菌b，選擇大腸桿菌作為受體細(xì)胞是因為其繁殖快、結(jié)構(gòu)簡單，其內(nèi)的遺傳物質(zhì)少。人的基因能在大腸桿菌中表達是由于它們共用一套密碼子。 13．通過DNA重組技術(shù)使原有基因得以改造的動物稱為轉(zhuǎn)基因動物。運用這一技術(shù)可使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)，如圖表示這一技術(shù)的基本過程，在該工程中所用的基因 “剪刀”能識別的序列和切點是—GATCC—，請據(jù)圖回答下列問題： (1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是______________，人體蛋白質(zhì)基因“插入”后連接在羊染色體中需要的酶是______________。 (2)人體蛋白質(zhì)基因之所以能連接到羊的染色體DNA中，原因是___________________。人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蚣?xì)胞時常用的工具是________________________。 (3)此過程中目的基因的檢測與表達中的表達是指______________________________。 (4)你認(rèn)為此類羊產(chǎn)的奶安全可靠嗎？理由是什么？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)限制性核酸內(nèi)切酶　DNA連接酶 (2)具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(有互補的堿基序列)　 細(xì)菌質(zhì)?；虿《? (3)人體蛋白質(zhì)基因在羊體細(xì)胞內(nèi)控制合成人體蛋白質(zhì) (4)安全，因為目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后沒有改變，控制合成的人體蛋白質(zhì)成分沒有改變(或不安全，因為目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，可能由于羊細(xì)胞中某些成分的影響，合成的蛋白質(zhì)成分會發(fā)生一定的改變) 解析　(1)剪切獲取目的基因的酶是限制性核酸內(nèi)切酶，將不同的DNA片段連接起來的酶是DNA連接酶。(2)不同生物的DNA化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)相同，即都具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞需要先與運載體結(jié)合，最常用的運載體是質(zhì)粒，也可以用病毒。(3)基因的表達是指基因通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。(4)為開放性問題，理由與觀點相對應(yīng)即可。 [真題體驗] 14．(xx江蘇，25)現(xiàn)有小麥種質(zhì)資源包括：①高產(chǎn)、感?。虎诘彤a(chǎn)、抗病；③高產(chǎn)、晚熟等品種。為滿足不同地區(qū)及不同環(huán)境條件下的栽培需求，育種專家要培育3類品種：a.高產(chǎn)、抗病；b.高產(chǎn)、早熟；c.高產(chǎn)、抗旱。下述育種方法可行的是(多選)(　　) A．利用①、③品種間雜交篩選獲得a B．對品種③進行染色體加倍處理篩選獲得b C．a(chǎn)、b和c的培育均可采用誘變育種方法 D．用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將外源抗旱基因?qū)擘壑蝎@得c 答案　CD 解析　利用①、②品種間雜交后篩選可獲得a，A錯誤；染色體加倍并不改變原有的基因，只有通過誘變育種，可由③選育出b，B錯誤；誘變育種和轉(zhuǎn)基因技術(shù)均可獲得原品種不具有的新性狀，C、D正確。 15．(xx重慶，6)下列有關(guān)人胰島素基因表達載體的敘述，正確的是(　　) A．表達載體中的胰島素基因可通過人肝細(xì)胞mRNA逆轉(zhuǎn)錄獲得 B．表達載體的復(fù)制和胰島素基因的表達均啟動于復(fù)制原(起)點 C．借助抗生素抗性基因可將含胰島素基因的受體細(xì)胞篩選出來 D．啟動子和終止密碼子均在胰島素基因的轉(zhuǎn)錄中起作用 答案　C 解析　人肝細(xì)胞不能合成胰島素，則人肝細(xì)胞中不含有胰島素的mRNA，不能通過逆轉(zhuǎn)錄獲得人胰島素基因，A錯誤；表達載體的復(fù)制啟動于復(fù)制起點，胰島素基因的表達啟動于啟動子，B錯誤；抗生素抗性基因是標(biāo)記基因，可用于篩選含胰島素基因的受體細(xì)胞，C正確；啟動子在轉(zhuǎn)錄過程中起作用，終止密碼子在翻譯過程中起作用，D錯誤。