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1、（建筑工程管理） 基因工程 与蛋白质工程知识归纳及 试题例析 （建筑工程管理） 基因工程 与蛋白质工程知识归纳及 试题例析 “基因工程和蛋白质工程”知识归纳及试题例析 广东省揭东县登岗中学曾鹏光 壹、知识归纳 1和 DNA 分子相关的酶 名称作用参和的生理过程应用 限制性核酸内切酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列基因工程 DNA 连接酶连接俩个 DNA 片段基因工程 DNA 聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧酸DNA 复制 RNA 聚合酶在核苷酸链上添加单个核糖核苷酸转录 解旋酶使碱基间氢键断裂DNA 复制及转录 逆转录酶以 RNA 为模板合成 DNA逆转录及基因工程 特别注意： （1）限制性核酸
2、内切酶的来源：多数来自原核生物；作用特点：主要切割外源 DNA，对自身 的 DNA 不起作用从而达到保护自身的目的；作用结果：形成 DNA 片断末端。 （2）各种酶都具有专壹性，特别是限制酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列，且在特定的碱 基之间切开。 2基因工程的基本操作程序 （1）获取目的基因 基因文库：是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通过克隆而 储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。 基因组文库：基因文库中含有壹种生物所有的基因就叫做基因组文库。 部分基因文库：含有壹种生物的部分基因，就叫做部分基因文库，如 cDNA 文库。 PCR 技术和 DNA 复制的
3、比较 比较项目PCR 技术DNA 复制 原理DNA 双链复制（碱基互补配对） 原料四种游离的脱氧核苷酸 相 同 点条件模板、ATP、酶等 解旋方式DNA 在高温下变性解旋解旋酶催化 场所体外复制主要在细胞核内 酶热稳定的 DNA 聚合酶（Taq 酶）细胞内含有的 DNA 聚合酶 不 同 点 结果在短时间内形成大量的 DNA 片段形成整个 DNA 分子 （2）基因表达载体的构建（基因工程的核心） 构建目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，且且能够遗传给下壹代，同时，使目的基 因能够表达和发挥作用。 壹个基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。 构建方法 （3）将目的基因导入受体
4、细胞转化 生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞 常用方法农杆菌转化法显微注射技术Ca2+处理法 受体细胞体细胞受精卵原核细胞 转化过程 将目的基因插入 Ti 质粒的 TDNA 上农杆菌导入植物 细胞整合到受体细胞的 DNA表达 将含有目的基因的表达载体 提纯取卵（受精卵）显 微注射受精卵发育获得 具有新性状的动物 Ca2+处理细胞感受态细胞 重组表达载体和感受态细 胞混合感受态细胞吸收 DNA 分子 特别注意：受体细胞中常用植物受精卵或体细胞（经组织培养） 、动物受精卵（壹般不用体 细胞） 、微生物大肠杆菌、酵母菌等，但要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必需用 真核生物酵母菌需内质网、高尔基体的
5、加工、分泌。壹般不用支原体，原因是它营寄生 生活；壹定不能用哺乳动物成熟红细胞，原因是它无细胞核和众多的细胞器，不能合成蛋白 质。 （4）目的基因的检测和鉴定 3基因工程和蛋白质工程比较 比较项目基因工程蛋白质工程 原理基因重组中心法则的逆转 过程 获取目的基因构建表达载体导入受体细 胞目的基因的检测和鉴定 预期蛋白质功能设计蛋白质结构推测氨 基酸序列合成 DNA表达出蛋白质 实质 定向改造生物的遗传特性， 以获得人类所需 要的生物类型或生物产品 （基因的异体表达） 定向改造或生产人类所需要的蛋白质 区 别 结果生产自然界中已经有的蛋白质生产自然界中没有的蛋白质 联系 蛋白质工程是在基因工程的
6、基础上延伸出来的第二代基因工程， 对现有蛋白质的改造或制 造新的蛋白质必须通过基因修饰或基因合成来实现 二、相关试题 1下列关于基因工程的叙述，错误的是（） A目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物 B限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶是俩类常用的工具酶 C人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性 D载体上的抗性基因有利于筛选含重组 DNA 的细胞和促进目的基因的表达 2下表有关基因表达的选项中，不可能的是（） 基因表达的的细胞表达产物 A细菌抗虫蛋白基因抗虫棉叶肉细胞细菌抗虫蛋白 B人酪氨酸酶基因正常人皮肤细胞人酪氨酸酶 C动物胰岛素基因大肠杆菌工程菌细胞动物胰岛素 D兔血红蛋
7、白基因兔成熟红细胞兔血红蛋白 3下列叙述符合基因工程概念的是（） AB 淋巴细胞和肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有 B 淋巴细胞中的抗体基因 B将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株 C用紫外线照射青霉菌，使其 DNA 发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株 D自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到细菌 DNA 上 4甲、乙俩图表示从细菌细胞中获取目的基因的俩种方法，以下说法中错误的是（） A甲方法可建立该细菌的基因组文库 B乙方法可建立该细菌的 cDNA 文库 C甲方法要以脱氧核苷酸为原料 D乙方法需要逆转录酶参和 5科学家将控制某药物蛋白合成的基因
8、转移到白色莱航鸡的受精卵 DNA 中，发育后的雌鸡 就能产出含该药物蛋白的鸡蛋， 而且用这些鸡蛋孵出的雌鸡， 仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋。 下列有关叙述正确的是（） A表达载体的导入运用了显微注射技术 B受精卵的发育需要运用胚胎移植技术 C这种变异属于不定向的变异 D这种变异来源于染色体变异 6科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎的基因，且以质粒为运载体，采用转基因方法培育 出了抗枯萎病的金花茶新品种。下列有关说法正确的是（） A质粒是最常用的运载体之壹，质粒的存在和否对宿主细胞生存有决定性的作用 B通过该方法获得的抗枯萎病金花茶，将来产生的花粉中不壹定含有抗病基因 C该种抗枯萎病基因之所以能在金
9、花茶细胞中表达，是因为俩者的 DNA 结构相同 D为保证金花茶植株抗枯萎病，只能以受精卵细胞作为基因工程的受体细胞 7 （双选）下列关于限制酶的说法，错误的是（） A限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布 B自然界中限制酶的天然作用是用来提取目的基因 C不同的限制酶切割 DNA 的切点不同 D壹种限制酶只能识别壹种特定的核苷酸序列 8 （双选）科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，且以质粒为运载体，采用转基因方 法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种。下列有关说法正确的是 A质粒是最常用的运载体之壹，不需人工改造就可直接应用于基因工程 B在培养过程中需要采用 PCR 技术 C检测抗枯萎病的基
10、因是否翻译出蛋白质，可采用抗病实验 D为了保证金茶花植株抗枯萎病，只能以受精卵细胞作为基因工程的受体细胞 9请分析回答下列有关现代生物科技方面的问题： （1）糖尿病在现代社会中的发病率越来越高，主要是由于患者胰岛 B 细胞受损，胰岛素分 泌不足引起的。对此，某同学根据所学知识提出了用转基因动物生产胰岛素治疗方法。基本 程序：获取目的基因基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因 的检测和鉴定。其中和的操作中需要相同的工具酶是 ，该酶的作用是识别双 链 DNA 分子的某种特定 ，且使每壹条链中特定部位的俩个核苷酸之间的 断裂，暴露出相同的黏性末端。利用 PCR 技术扩增目的基因的过程中，目
11、的基因受热形成单 链且和引物结合，在 的作用下延伸形成 DNA。 （2）蛋白质工程的基本途径是：预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有氨基 酸的序列找到相对应的 序列。 101957 年，生物学家了解到，病毒感染的细胞能产生壹种因子，这种因子能作用于其他细 胞，干扰病毒的复制，故将其命名为干扰素；从 1987 年开始，用基因工程方法生产的干扰 素进入了工业化生产，且且大量投放市场。 （1）若已知干扰素的氨基酸序列，则获取目的基因的较简单方法是 ；目的基因 仍能够从 文库获取，而从 cDNA 文库中不壹定能得到，原因是 。 （2）用限制酶处理质粒和目的基因后，用 酶处理，可形成基因表达载体，
12、该载 体的化学本质是 ；基因表达载体除含有干扰素基因外，仍必须有 、 和_等。 （3）若选择大肠杆菌作为受体细胞，常用的转化方法是用 处理，使其成 为 ，且在壹定温度作用下完成 。 （4）转基因技术是否成功，需要对受体细胞进行分子水平的检测，首先是检测受体细胞 上是否插入了目的基因，这是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键。检测方法是采 用 。最后仍要检测目的基因是否翻译成了相应的蛋白质，利用的技术 是 。 11正常蚕豆、豌豆和水稻均为二倍体，它们体细胞中的染色体数依次为 12、14、24，这三 种植物常作为生物学研究的实验材料。 （1）培育多倍体要用到秋水仙素，为观察其作用，最好采用上述三
13、种材料中的 作为实验材料，原因是 。 （2）用 32P 标记蚕豆体细胞（含 12 条染色体）的 DNA 双链，再将这些细胞转入不含 32P 的 培养基中培养，在第二次细胞分裂的后期，壹个细胞中被 32P 标记的染色体条数和未被标记 的染色体条数比为 。 （3）正常的豌豆种子缺乏糯性。有人做了实验：选取健壮开花的豌豆进行人工除雄授予糯 性水稻的花粉，结果没有获取正常的豌豆种子，你认为最可能的原因是 。 （4）为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因 水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程。 据图回答： 图中基因组文库 （填“小于”、 “等于”或“大于”）cDNA
14、文库。B 过程需要的酶 是 ；A、C 过程中 （填“能够”或“不能够”）使用同壹种探针筛选含目的 基因的菌株。目的基因和除从构建的文库中分离外，仍能够分别利用图中 和 为模板直接进行 PCR 扩增，该过程中所用酶的显著特点是 。 （5）生产上常将转基因作物和非转基因作物混合种植，其目的是降低害虫种群中的 基因频率的增长速率。 122009 年 10 月，我国自主研发的转基因抗虫水稻“华恢 1 号”获得农业部颁发的安全证书。 下图表示该抗虫水稻主要培育流程，据图回答： （1）过程应用的主要生物技术是 。 （2）组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。下图是天然土壤农杆菌 Ti 质粒结构示意 图（
15、部分基因及部分限制性内切酶作用位点） ，据图分析： 人工改造时，要使抗虫基因表达，仍应插入 。 人工改造时用限制酶处理， 其目的是 ： 第壹， 去除质粒上的 基因， 保证 TDNA 进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长；第二，使质粒带有单壹限制酶作用位点， 有利于 。第三，使质粒大小合适，能够提高转化效率等。 若用限制酶分别切割改造过的理想质粒和带有抗虫基因的 DNA 分子，且构成重组 Ti 质 粒。分别以含四环素和卡那霉素的培养基培养已成功导入抗虫基因的水稻胚细胞，观察到的 细胞生长的现象是在含 能够生长，而在含 中能生长。 三、答案及解析 1答案：D 解析：基因工程中目的基因和受体细
16、胞均可来自动、植物或微生物；常用的工具酶是限制性 核酸内切酶和 DNA 连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有 经过壹定的物质激活以后，才有生物活性。载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组 DNA 的细胞，不能促进目的基因的表达。所以 D 错误。 2答案：D 解析：细菌抗虫蛋白基因可通过转基因技术转入棉花体内，在棉花的叶肉细胞中表达产生细 菌抗虫蛋白，使棉花具有抗虫能力；人酪氨酸酶基因可在正常人的皮肤细胞中表达产生酪氨 酸酶，酪氨酸酶催化酪氨酸转化为黑色素；动物胰岛素基因可通过转基因技术转移到大肠杆 菌体内，在大肠杆菌工程菌细胞中合成动物胰岛素；兔属于哺乳动物，其成熟的红细胞中没 有细胞核和众多细胞器，所以不可能表达出血红蛋白。 3答案：B
