基因工程简介（二）
一、书本基础知识整理
基因操作的基本步骤
进行基因操作一般要经历四个基本步骤，也就是基因操作的“四步曲”。
1. 提取目的基因：
主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA 中直接分离基因；另一条是人工合成基因。
（1）“鸟枪法”：
优点：
缺点：
（2）人工合成基因的方法：主要有两条途径。
反转录法：
根据已知的蛋白质的氨基酸序列合成目的基因：
2. 目的基因与运载体结合
3. 目的基因导入受体细胞
（1）方式：
转化
转导
转染
（2）一般受体细胞种类
4. 目的基因的检测和表达
检测
表达
二、思维拓展
1、PCR 技术
聚合酶链反应(PolymeraseChainReactionm,PCR)是一项体外基因扩增技术。
PCR 技术的基本原理 类似于DNA 的天然复制过程由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成： ① 模板DNA 的变性：模板DNA 经加热至93℃左右一定时间后，使模板DNA 双链或经PCR 扩增形成的双链DNA 解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；
② 模板DNA 与引物的退火(复性) ：模板DNA 经加热变性成单链后，温度降至55℃左右，引物与模板DNA 单链的互补序列配对结合；
③引物的延伸：DNA 模板--引物结合物在TaqDNA 聚合酶的作用下，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA 链互补的半保留复制链重复循环变性--退火--延伸三过程，就可获得更多的" 半保留复制链" ，而且这种新链又可成为下次循环的模板。
2、目的基因与载体结合的结果有三种情况：目的基因与目的基因结合；质粒与质粒结合；目的基因与质粒结合
3、针对书上提到的青霉菌涉及的相关知识：①青霉菌新陈代谢的基本类型是什么？②青霉菌是原核生物还是真核生物？③青霉菌高产菌株用何原理获得？④青霉菌产生的青霉素作用在细菌的什么结构上？⑤发酵工程生产青霉素过程中有些杂菌会产生什么酶可将青霉素分解？⑥通过什么工程可以改造青霉素的分子结构从而形成新型青霉素，以对付细菌不断增强的抗药性？
4、目的基因的检测和表达中所使用的大肠杆菌有几种，有具有抗青霉素的，用以获取质粒，有不具有抗青霉素的用以导入质粒的、而在培养这种大肠杆菌时又不能加入青霉素否则这种不具有抗青霉素大肠杆菌将将死亡。但在检测时却是要加入青霉素以淘汰没有被导入含抗性的大肠杆菌。
5、对抗虫棉的修饰：因检测发现目的基因已经被导入，但不能表达，也没有表达出什么，因此推测修饰的部分可能是非编码区部分的调控序列而不是编码区部分
跟踪训练
一、选择题
1、有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）
A. DNA连接酶将黏性未端的碱基对连接起来
B. 限制性内切酶用于目的基因的获得
C. 目的基因须由运载体导入受体细胞
D. 人工合成目的基因不用限制性内切酶
2、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是 （ ）
A ．①② B ．②③ C ．③④ D ．④①
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
3、下列说法正确的是（ ）
A 、DNA 连接酶最初是在人体细胞中发现的
B 、限制酶的切口一定是GAA TTC 碱基序列
C 、质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的载体
D 、运用运载体在宿主细胞内对目的基因的大量复制可称为“克隆”
4、 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
5、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. 人工合成基因 B . 目的基因与运载体结合
C. 目的基因导入受体细胞 D . 目的基因的检测和表达
6、苏云金芽孢杆菌的抗虫基因之所以能在棉花的叶肉细胞中准确地表达出来，主要是因为（ ）
A ．目的基因能在植物细胞核中进行复制 B．目的基因与棉花DNA 的基本结构相同
C ．不同生物共用一套遗传密码 D．不同生物具有相同的一套遗传信息
7、人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是 （ ）
A ．提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B．有利于对目的基因是否导入进行检测
C ．增加质粒分子的分子量 D．便于与外源基因连接
8、基因工程中科学家常采用细菌、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、简单
D 、 性状稳定，变异少
9、用“鸟枪法”提取目的基因的步聚为( )
①用特定的限制酶切取特定的DNA 片段，②用限制酶将供体DNA 切成许多片段，③将许多DNA 片段分别装入运载体，④选取目的基因片段载入运载体，⑤通过运载体分别转入不同的受体细胞中，⑥让供体DNA 片段在受体细胞中大量繁殖，⑦找出具有目的基因的细胞，并分离出目的基因。
A. ①②③④⑤⑥⑦ B. ①③④⑤⑥⑦ C. ②③⑤⑥⑦ D. ②④⑤⑥⑦
10、下图所示限制酶切割基因分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列和切点是( )
A ．CTTAAG ，切点在C 和T 之间 B．CTTAAG ，切点在G 和A 之间
C ．GAATTC ，切点在G 和A 之间 D．GAATTC ，切点在C 和T 之间
11、目的基因整合到某作物DNA 片段上后 （ ）
A 、 改变了原DNA 的碱基排列顺序
B 、 改变了原DNA 上各基因的碱基排列顺序
C 、 改变了原DNA 上各基因的复制过程
D 、 改变了原DNA 上各基因的转录过程
12、（多选）基因工程DNA 分子水平上进行施工的。在基因操作的步骤中，进行碱基互补配对的是（ ）
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 、 目的基因的检测与表达
13、（多选）基因工程中获取真核细胞中的目的基因时，一般用人工合成基因的方法。这一方法涉及（ ）
A 、以信使RNA 为模板反转录合成互补的单链DNA
B 、根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测RNA 的碱基序列
C 、按照RNA 密码子的排列顺序合成蛋白质
D 、用限制酶将供体DNA 切成许多片段并转入受体细胞进行复制
二、非选择题
14、1990年对一位缺乏腺苷脱氨酶基因，而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。
（1）为使体外培养细胞的工作成功，必须考虑的培养条件是 ，培养液须含
有 。
（2）在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中
的 ，此基因工程中的目的基因是 ，目的基因的受体细胞是 。
（3）将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于产生了 ，产生这种物质的两个基本步骤是 、 。
15、右下图是将人的生长激素基因导入细菌B 细胞内制造“工程菌”示意图，所用载体为质粒A 。已知细菌B 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B 后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题。
（1）人工合成目的基因的途
径一般有哪两条？
（2）如何将目的基因和质粒
结合成重组质粒？
（3）目前把重组质粒导入细
菌细胞时，效率还不高，导入完成
后得到的细菌，实际上有的根本没
有导入质粒，有的导入的是普通质
粒A ，只有少数导入的是重组质粒。
此外可以通过如下步骤鉴别得到
的细菌是否导入了质粒A 或重组
质粒：
将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就导入了质粒A 或重组质粒，反之则没有。使用这种方法鉴别的原因是 。
（4）若把通过鉴定证明导入了普通质粒A 或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，会发生的现象是 ，原因是 。
（5）导入细菌B 细胞中的目的基因成功表达的标志是什么？
16、干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0.05 mg干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：
（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的 ，并使之与一种叫质粒的DNA 结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母素来 。
（2）酵母菌能用 方式繁殖，速度很快，所以能在较短的时间内大量生产 。利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。
（3）科学家陈炬在这一方向也做出了突出贡献，他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟草的DNA 分子上，其物质基础和结构基础是 。
（4）烟草具有了抗病毒能力，这表明烟草体内产生了 ，由此可见，烟草和人体合成蛋白质的方式是 ，从进化的角度来考虑，证明了人和植物的起源是 。
答案：
1-5DCDBC 6-10CBACC 11-13A、ABD 、AB
14（1）PH 渗透压、温度及无菌等 有机物，无机盐，维生素，氧气等
（2）运载体 腺苷脱氨酶 白细胞
（3）抗体 转录 翻译
−→单链15、① 将从细胞中提取分离出的目的基因作为模板转录成mRNA −−−
DNA −按互补原则−−−−−→双链DNA ；② 据蛋白质中氨基酸序列−推测出−−−→mRNA 中碱基序
−→目的基因。 −→DNA 碱基序列−−−−−−−列−−−
（2）将目的基因和质粒结合形成重组质粒的过程是：① 用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口；② 用同种限制酶切割目的基因，产生相同的粘性末端；③ 将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA 连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。
（3）检测质粒或重组质粒是否导入受体细胞，均需利用质粒上某些标记基因的特性。即对已经做了导入处理的、本身无相应特性的受体细胞进行检测，根据受体细胞是否具有相应的特性来确定。抗氨苄青霉素基因在质粒A80重组质粒上，因为目的基因插入了四环素抗性基因的a 处，所以用含氨苄青霉素这种选择培养基培养经导入质粒处理的受体细胞。凡能生长的则表明质粒导入成功；不能生长的则无质粒导入。
（4）抗四环素基因不仅在质粒A 上，而且它的位置正是目的基因插入之处，因此当目的基因插入质粒A 形成重组质粒时，此处的抗四环素基因的结构和功能就会被破坏，含重组质粒的受体细胞就不能在含四环素的培养基上生长，而质粒A 上无目的基因插入的四环素基因结构是完整的，这种受体细胞就能在含四环素的培养基上生长。
（5）基因成功表达的标志是受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。
16、（1）干扰素基因 合成干扰素
（2）出芽生殖 干扰素
（3）都是脱氧核苷酸组成的 都具有双螺旋结构
（4）干扰素 相同的 相同的 推测出通过化学方法合成逆转录
基因工程简介（二）
一、书本基础知识整理
基因操作的基本步骤
进行基因操作一般要经历四个基本步骤，也就是基因操作的“四步曲”。
1. 提取目的基因：
主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA 中直接分离基因；另一条是人工合成基因。
（1）“鸟枪法”：
优点：
缺点：
（2）人工合成基因的方法：主要有两条途径。
反转录法：
根据已知的蛋白质的氨基酸序列合成目的基因：
2. 目的基因与运载体结合
3. 目的基因导入受体细胞
（1）方式：
转化
转导
转染
（2）一般受体细胞种类
4. 目的基因的检测和表达
检测
表达
二、思维拓展
1、PCR 技术
聚合酶链反应(PolymeraseChainReactionm,PCR)是一项体外基因扩增技术。
PCR 技术的基本原理 类似于DNA 的天然复制过程由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成： ① 模板DNA 的变性：模板DNA 经加热至93℃左右一定时间后，使模板DNA 双链或经PCR 扩增形成的双链DNA 解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；
② 模板DNA 与引物的退火(复性) ：模板DNA 经加热变性成单链后，温度降至55℃左右，引物与模板DNA 单链的互补序列配对结合；
③引物的延伸：DNA 模板--引物结合物在TaqDNA 聚合酶的作用下，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA 链互补的半保留复制链重复循环变性--退火--延伸三过程，就可获得更多的" 半保留复制链" ，而且这种新链又可成为下次循环的模板。
2、目的基因与载体结合的结果有三种情况：目的基因与目的基因结合；质粒与质粒结合；目的基因与质粒结合
3、针对书上提到的青霉菌涉及的相关知识：①青霉菌新陈代谢的基本类型是什么？②青霉菌是原核生物还是真核生物？③青霉菌高产菌株用何原理获得？④青霉菌产生的青霉素作用在细菌的什么结构上？⑤发酵工程生产青霉素过程中有些杂菌会产生什么酶可将青霉素分解？⑥通过什么工程可以改造青霉素的分子结构从而形成新型青霉素，以对付细菌不断增强的抗药性？
4、目的基因的检测和表达中所使用的大肠杆菌有几种，有具有抗青霉素的，用以获取质粒，有不具有抗青霉素的用以导入质粒的、而在培养这种大肠杆菌时又不能加入青霉素否则这种不具有抗青霉素大肠杆菌将将死亡。但在检测时却是要加入青霉素以淘汰没有被导入含抗性的大肠杆菌。
5、对抗虫棉的修饰：因检测发现目的基因已经被导入，但不能表达，也没有表达出什么，因此推测修饰的部分可能是非编码区部分的调控序列而不是编码区部分
跟踪训练
一、选择题
1、有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）
A. DNA连接酶将黏性未端的碱基对连接起来
B. 限制性内切酶用于目的基因的获得
C. 目的基因须由运载体导入受体细胞
D. 人工合成目的基因不用限制性内切酶
2、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是 （ ）
A ．①② B ．②③ C ．③④ D ．④①
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
3、下列说法正确的是（ ）
A 、DNA 连接酶最初是在人体细胞中发现的
B 、限制酶的切口一定是GAA TTC 碱基序列
C 、质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的载体
D 、运用运载体在宿主细胞内对目的基因的大量复制可称为“克隆”
4、 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
5、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. 人工合成基因 B . 目的基因与运载体结合
C. 目的基因导入受体细胞 D . 目的基因的检测和表达
6、苏云金芽孢杆菌的抗虫基因之所以能在棉花的叶肉细胞中准确地表达出来，主要是因为（ ）
A ．目的基因能在植物细胞核中进行复制 B．目的基因与棉花DNA 的基本结构相同
C ．不同生物共用一套遗传密码 D．不同生物具有相同的一套遗传信息
7、人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是 （ ）
A ．提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B．有利于对目的基因是否导入进行检测
C ．增加质粒分子的分子量 D．便于与外源基因连接
8、基因工程中科学家常采用细菌、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、简单
D 、 性状稳定，变异少
9、用“鸟枪法”提取目的基因的步聚为( )
①用特定的限制酶切取特定的DNA 片段，②用限制酶将供体DNA 切成许多片段，③将许多DNA 片段分别装入运载体，④选取目的基因片段载入运载体，⑤通过运载体分别转入不同的受体细胞中，⑥让供体DNA 片段在受体细胞中大量繁殖，⑦找出具有目的基因的细胞，并分离出目的基因。
A. ①②③④⑤⑥⑦ B. ①③④⑤⑥⑦ C. ②③⑤⑥⑦ D. ②④⑤⑥⑦
10、下图所示限制酶切割基因分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列和切点是( )
A ．CTTAAG ，切点在C 和T 之间 B．CTTAAG ，切点在G 和A 之间
C ．GAATTC ，切点在G 和A 之间 D．GAATTC ，切点在C 和T 之间
11、目的基因整合到某作物DNA 片段上后 （ ）
A 、 改变了原DNA 的碱基排列顺序
B 、 改变了原DNA 上各基因的碱基排列顺序
C 、 改变了原DNA 上各基因的复制过程
D 、 改变了原DNA 上各基因的转录过程
12、（多选）基因工程DNA 分子水平上进行施工的。在基因操作的步骤中，进行碱基互补配对的是（ ）
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 、 目的基因的检测与表达
13、（多选）基因工程中获取真核细胞中的目的基因时，一般用人工合成基因的方法。这一方法涉及（ ）
A 、以信使RNA 为模板反转录合成互补的单链DNA
B 、根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测RNA 的碱基序列
C 、按照RNA 密码子的排列顺序合成蛋白质
D 、用限制酶将供体DNA 切成许多片段并转入受体细胞进行复制
二、非选择题
14、1990年对一位缺乏腺苷脱氨酶基因，而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。
（1）为使体外培养细胞的工作成功，必须考虑的培养条件是 ，培养液须含
有 。
（2）在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中
的 ，此基因工程中的目的基因是 ，目的基因的受体细胞是 。
（3）将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于产生了 ，产生这种物质的两个基本步骤是 、 。
15、右下图是将人的生长激素基因导入细菌B 细胞内制造“工程菌”示意图，所用载体为质粒A 。已知细菌B 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B 后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题。
（1）人工合成目的基因的途
径一般有哪两条？
（2）如何将目的基因和质粒
结合成重组质粒？
（3）目前把重组质粒导入细
菌细胞时，效率还不高，导入完成
后得到的细菌，实际上有的根本没
有导入质粒，有的导入的是普通质
粒A ，只有少数导入的是重组质粒。
此外可以通过如下步骤鉴别得到
的细菌是否导入了质粒A 或重组
质粒：
将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就导入了质粒A 或重组质粒，反之则没有。使用这种方法鉴别的原因是 。
（4）若把通过鉴定证明导入了普通质粒A 或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，会发生的现象是 ，原因是 。
（5）导入细菌B 细胞中的目的基因成功表达的标志是什么？
16、干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0.05 mg干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：
（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的 ，并使之与一种叫质粒的DNA 结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母素来 。
（2）酵母菌能用 方式繁殖，速度很快，所以能在较短的时间内大量生产 。利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。
（3）科学家陈炬在这一方向也做出了突出贡献，他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟草的DNA 分子上，其物质基础和结构基础是 。
（4）烟草具有了抗病毒能力，这表明烟草体内产生了 ，由此可见，烟草和人体合成蛋白质的方式是 ，从进化的角度来考虑，证明了人和植物的起源是 。
答案：
1-5DCDBC 6-10CBACC 11-13A、ABD 、AB
14（1）PH 渗透压、温度及无菌等 有机物，无机盐，维生素，氧气等
（2）运载体 腺苷脱氨酶 白细胞
（3）抗体 转录 翻译
−→单链15、① 将从细胞中提取分离出的目的基因作为模板转录成mRNA −−−
DNA −按互补原则−−−−−→双链DNA ；② 据蛋白质中氨基酸序列−推测出−−−→mRNA 中碱基序
−→目的基因。 −→DNA 碱基序列−−−−−−−列−−−
（2）将目的基因和质粒结合形成重组质粒的过程是：① 用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口；② 用同种限制酶切割目的基因，产生相同的粘性末端；③ 将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA 连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。
（3）检测质粒或重组质粒是否导入受体细胞，均需利用质粒上某些标记基因的特性。即对已经做了导入处理的、本身无相应特性的受体细胞进行检测，根据受体细胞是否具有相应的特性来确定。抗氨苄青霉素基因在质粒A80重组质粒上，因为目的基因插入了四环素抗性基因的a 处，所以用含氨苄青霉素这种选择培养基培养经导入质粒处理的受体细胞。凡能生长的则表明质粒导入成功；不能生长的则无质粒导入。
（4）抗四环素基因不仅在质粒A 上，而且它的位置正是目的基因插入之处，因此当目的基因插入质粒A 形成重组质粒时，此处的抗四环素基因的结构和功能就会被破坏，含重组质粒的受体细胞就不能在含四环素的培养基上生长，而质粒A 上无目的基因插入的四环素基因结构是完整的，这种受体细胞就能在含四环素的培养基上生长。
（5）基因成功表达的标志是受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。
16、（1）干扰素基因 合成干扰素
（2）出芽生殖 干扰素
（3）都是脱氧核苷酸组成的 都具有双螺旋结构
（4）干扰素 相同的 相同的 推测出通过化学方法合成逆转录