第2节　基因工程及其应用

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1.学习目标

(1)简述基因工程的基本原理。

(2)举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。

(3)关注转基因生物和转基因食品的安全性。

2.学习建议

(1)本节学习的重点是基因工程的基本原理和大致过程。在理解基因工程的基本原理的基础上，记住限制酶和质粒的特点以及基因工程的操作过程：用“工具”对目的基因进行“提、剪、拼、接、导、检”。从而进一步明确基因工程就是按照人们的意愿，把一种生物的基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。

(2)对几种常用育种方法进行列表比较，总结从杂交育种到基因工程发展的历程(见下表)。

 

育种方法	处理方法	原理	优缺点	实例
杂交育种	通过杂交使亲本优良性状组合或互换后连锁在同一品种上	基因重组	优点：可获优良性状新品种 缺点：育种年限长	小麦矮秆、抗病新品种的培育
诱变育种	物理（射线照射、激光处理）或化学（用秋水仙素、硫酸乙二酯）方法处理动植物、微生物	基因突变	优点：加快育种进程，大幅度改变某些性状。缺点：有利个体不多，需大量处理供试材料	青霉菌高产菌株的培育
单倍体育种	花药离体培养后用秋水仙素处理	染色体变异	明显缩短育种年限，可获纯优良品种	普通小麦花药离体培养
多倍体育种	亲本（幼苗或种子）体细胞染色体数目加倍、染色体数加倍的配子、多倍体	染色体变异	优点：植株茎秆粗壮，果实、种子大，营养物质含量高。缺点：发育延迟、结实率低	无子西瓜、含糖量高的甜菜
基因工程育种	将一种生物特定基因转移到另一种生物细胞内	基因重组	优点：定向地改造生物的遗传性状	抗虫棉

(3)在了解基因工程各种应用的基础上，理解基因工程应用的利与弊。并搜集有关资料，进行思考，以分析、想像、推断和辩论相结合的方法，围绕基因工程的利与弊，分析讨论是否需要关注转基因食品和转基因生物。

自我测评

一、选择题

1.下列有关基因工程的叙述中，正确的是( )。

A.基因工程常以抗菌素抗性基因为目的基因

B.细菌质粒是基因工程常用的运载体

C.通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性内切酶处理运载体DNA

D.为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体

2.下列有关质粒的叙述中，正确的是( )。

A.质粒是广泛存在于细菌细胞内的一种颗粒状细胞器

B.质粒是仅存于细菌细胞中能自我复制的小型环状DNA分子

C.质粒只有在侵入宿主细胞后才能复制

D.质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立地进行

3.科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴的生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是( )。

A.定向提取生物体DNA分子　　　B.定向对DNA分子进行人工“剪切”

C.定向改造生物的遗传性状　　　D.在生物体外对DNA分子进行改造

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中，正确的是(　)。

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

5.1976年，人类首次获得转基因生物，即将人的生长抑制素因子的基因转入大肠杆菌，并获得表达。这里的表达是指该基因在大肠杆菌内( )。

A.能进行DNA复制　　　　　　B.能进行转录和翻译

C.能合成生长抑制素因子　　D.能合成人的生长激素

6.要将目的基因与运载体连接起来，在基因操作中应选用( )。

A.只需DNA连接酶　　B.同一种限制酶和DNA连接酶

C.只需限制酶　　　D.不同的限制酶和DNA连接酶

7.我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于( )。

A.普通棉的突变基因　　　　　　　B.棉铃虫变异形成的致死基因

C.寄生在棉铃虫体内的线虫基因　　D.苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因

8.实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。从大肠杆菌中提取的一种限制性内切酶EcorI，能识别DNA分子中的GAATTC序列，切点在G与A之间。这是应用了酶的( )。

A.高效性　　B.专一性　　C.多样性　　D.催化活性受外界条件影响

9.基因工程中常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是( )。

A.结构简单，操作方便　　B.繁殖速度快

C.遗传物质含量少　　　　D.性状稳定，变异少

10.下列各项中，说明目的基因完成了表达的是( )。

A.棉株中含有杀虫蛋白基因　　B.大肠杆菌中具有胰岛素基因

C.酵母菌中产生了干扰素　　　D.抗病毒基因导入土豆细胞中

11.下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是( )。

 

 

A.①②　　B.①③　　C.①④　　D.②③

12.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。“转基因动物”是指( )。

A.提供基因的动物　　　　B.基因组中增加外源基因的动物

C.能产生白蛋白的动物　　D.能表达基因信息的动物

13.下列关于限制酶的说法中，不正确的是( )。

A.限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布

B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

C.不同的限制酶切割DNA的切点不同

D.限制酶的作用是用来提取目的基因

14.下列各项中，与基因工程无关的是( )。

A.选择“工程菌”来生产胰岛素B.培育转基因抗虫棉

C.人工诱导多倍体D.利用DNA探针检测饮用水是否含有病毒

15.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是( )。

A.人工合成目的基因　　　　　B.目的基因与运载体结合

C.将目的基因导入受体细胞　　D.目的基因的检测和表达

二、非选择题

16.下图为表示从苏云金杆菌分离出来的杀虫晶体蛋白基因(简称Bt基因)及形成转基因抗虫植物的图解。请根据图回答下面的问题。

 

 

(1)在下列含有ATP、有关的酶的试管中，大量而快捷获取Bt基因最佳方案是( )。

 

 

(2)写出b过程的表达式：　　　　　　　　　　　　　　　　　。

(3)由于不同的Bt菌株产生的晶体蛋白质不同，其根本原因是由于组成不同菌株DNA的( )。

A.脱氧核苷酸种类不同　　　　　B.空间结构不同

C.脱氧核苷酸排列顺序不同　　　D.合成方式不同

(4)活化的毒性物质应是一种　　　分子，活化的毒性物质全部或部分嵌合于昆虫的细胞膜上，使细胞膜产生孔道，导致细胞由于　　　　　　　　平衡的破坏而破裂。

(5)任何科学技术都是双刃剑，谈谈转基因技术的利与弊：

 

17.右图是将人的生长激素基因导入细菌D细胞内，产生“工程菌”的示意图。所用的基因运载体为质粒A。若已知细菌D细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌后能正常表达。

 

(1)图中利用A和B产生的C称　　　　　　　　，它通常在体外完成，完成此过程使用的工具酶有　　　　　　　　。

(2)目前将C导入细菌的效率不高，在导入前一般要用　　　　　　　　处理细菌，以增大细菌细胞壁的通透性。

(3)在导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入了普通质粒，只有少数导入的是C。所以在基因工程的操作步骤中必须要有　　　　　　　　步骤。根据目的基因在质粒中插入的位置，完成此步骤的最好方法是　　　　　　　　。

(4)若将C导入细菌D后，目的基因在“工程菌”中表达成功的标志是　　　　　　　　　　　　。

(5)通过基因工程获得的工程菌D表现出一定的变异性，这种变异属于　　　　　　　　，试谈谈基因工程的优点:

。

参考答案

一、选择题

1.B　2.C　3.C　4.C　5.C　6.B　7.D　8.B　9.B　10.C　11.B　12.B　13.A 　14.C　15.C

二、非选择题

16.(1)D

(2)

 

(3)C(4)多肽　渗透(5)此题为开放型，答案合理即可。提示：利：通过转基因技术创造抗病、抗虫、抗旱、抗除草剂、抗污染的植物新品种;转基因动物为人类器官移植提供广阔的前景。弊：制造超级杂草、超级细菌，转基因动物、转基因植物的出现引发物种入侵，有可能破坏原有的生态系统的稳定。

17.(1)重组质粒(重组DNA)DNA限制性内切酶、DNA连接酶(2)CaCl2

(3)目的基因的检测和表达选择对氨苄青霉素敏感的细菌(4)“工程菌”能合成生长激素(5)基因重组　基因工程实现了生物定向变异，克服了不同物种之间远缘杂交不亲和性

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