基因综合项目工程与蛋白质综合项目工程知识归纳及试题例析.doc

“基因工程与蛋白质工程”知识归纳及试题例析
一、知识归纳
1．与DNA分子有关酶
名称
作用
参加生理过程应用
限制性核酸内切酶
切割某种特定脱氧核苷酸序列
基因工程
DNA连接酶
连接两个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）限制性核酸内切酶来源：多数来自原核生物；作用特点：重要切割外源DNA，对自身DNA不起作用从而达到保护自身目；作用成果：形成DNA片断末端。
（2）各种酶都具备专一性，特别是限制酶只能辨认特定脱氧核苷酸序列，并在特定碱基之间切开。
2．基因工程基本操作程序

（1）获取目基因
①基因文库：是将具有某种生物不同基因许多DNA片段，导入受体菌群体中通过克隆而储存，各个受体菌分别具有这种生物不同基因。
②基因组文库：基因文库中具有一种生物所有基因就叫做基因组文库。
③某些基因文库：具有一种生物某些基因，就叫做某些基因文库，如cDNA文库。
PCR技术与DNA复制比较
比较项目
PCR技术
DNA复制
相似点
原理
DNA双链复制（（碱基互补配对）
原料
四种游离脱氧核苷酸
条件
模板、ATP、酶等
不同点
解旋方式
DNA在高温下变性解旋
解旋酶催化
场合
体外复制
重要在细胞核内
酶
热稳定DNA聚合酶（Taq酶）
细胞内具有DNA聚合酶
成果
在短时间内形成大量DNA片段
形成整个DNA分子

（2）基因表达载体构建（基因工程核心）
①构建目：使目基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同步，使目基因可以表达和发挥作用。
②一种基因表达载体构成：目基因、启动子、终结子、标记基因等。
③构建办法

（3）将目基因导入受体细胞—转化
生物种类
植物细胞
动物细胞
微生物细胞
惯用办法
农杆菌转化法
显微注射技术
Ca2+解决法
受体细胞
体细胞
受精卵
原核细胞
转化过程
将目基因插入Ti质粒TDNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞DNA→表达
将具有目基因表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具备新性状动物
Ca2+解决细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸取DNA分子
特别注意：受体细胞中惯用植物受精卵或体细胞（经组织培养）、动物受精卵（普通不用体细胞）、微生物──大肠杆菌、酵母菌等，但要合成糖蛋白、有生物活性胰岛素则必须用真核生物酵母菌──需内质网、高尔基体加工、分泌。普通不用支原体，因素是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟红细胞，因素是它无细胞核和众多细胞器，不能合成蛋白质。

（4）目基因检测与鉴定
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
中心法则逆转
区别
过程
获取目基因→构建表达载体→导入受体细胞→目基因检测与鉴定
预期蛋白质功能→设计蛋白质构造→推测氨基酸序列→合成DNA→表达出蛋白质
实质
定向改造生物遗传特性，以获得人类所需要生物类型或生物产品（基因异体表达）
定向改造或生产人类所需要蛋白质
成果
生产自然界中已有蛋白质
生产自然界中没有蛋白质
联系
蛋白质工程是在基因工程基本上延伸出来第二代基因工程，对既有蛋白质改造或制造新蛋白质必要通过基因修饰或基因合成来实现
二、有关试题
1．下列关于基因工程论述，错误是　　（　　　　）
A．目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连接酶是两类惯用工具酶
C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达胰岛素原无生物活性
D．载体上抗性基因有助于筛选含重组DNA细胞和增进目基因表达
2．下表关于基因表达选项中，不也许是　　（　　　　）

基因
表达细胞
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
兔血红蛋白基因
兔成熟红细胞
兔血红蛋白
3．下列论述符合基因工程概念是　　（　　　　）
A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中具有B淋巴细胞中抗体基因
B．将人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菌株
C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生变化，通过筛选获得青霉素高产菌株
D．自然界中天然存在噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上

4．甲、乙两图表达从细菌细胞中获取目基因两种办法，如下说法中错误是　　（　　　　）
A．甲办法可建立该细菌基因组文库
B．乙办法可建立该细菌cDNA文库
C．甲办法要以脱氧核苷酸为原料
D．乙办法需要逆转录酶参加
5．科学家将控制某药物蛋白合成基因转移到白色莱航鸡受精卵DNA中，发育后雌鸡就能产出含该药物蛋白鸡蛋，并且用这些鸡蛋孵出雌鸡，仍能产出含该药物蛋白鸡蛋。下列关于论述对的是　　（　　　　）
A．表达载体导入运用了显微注射技术
B．受精卵发育需要运用胚胎移植技术
C．这种变异属于不定向变异
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基因，并以质粒为运载体，采用转基因办法哺育出了抗枯萎病金花茶新品种。下列关于说法对的是　　（　　　　）
A．质粒是最惯用运载体之一，质粒存在与否对宿主细胞生存有决定性作用
B．通过该办法获得抗枯萎病金花茶，将来产生花粉中不一定具有抗病基因
C．该种抗枯萎病基因之因此能在金花茶细胞中表达，是由于两者DNA构造相似
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受体细胞
7．（双选）下列关于限制酶说法，错误是　　（　　　　）
A．限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布
B．自然界中限制酶天然作用是用来提取目基因
C．不同限制酶切割DNA切点不同
D．一种限制酶只能辨认一种特定核苷酸序列
8．（双选）科学家在某种植物中找到了抗枯萎病基因，并以质粒为运载体，采用转基因办法哺育出了抗枯萎病金茶花新品种。下列关于说法对的是
A．质粒是最惯用运载体之一，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．检测抗枯萎病基因与否翻译出蛋白质，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受体细胞
9．请分析回答下列关于当代生物科技方面问题：
（1）糖尿病在当代社会中发病率越来越高，重要是由于患者胰岛B细胞受损，胰岛素分泌局限性引起。对此，某同窗依照所学知识提出了用转基因动物生产胰岛素治疗办法。基本程序：①获取目基因→②基因表达载体构建→③将目基因导入受体细胞→④目基因检测与鉴定。其中①和②操作中需要相似工具酶是 ，该酶作用是辨认双链DNA分子某种特定 ，并使每一条链中特定部位两个核苷酸之间 断裂，暴露出相似黏性末端。运用PCR技术扩增目基因过程中，目基因受热形成单链并与引物结合，在 作用下延伸形成DNA。
（2）蛋白质工程基本途径是：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质构造→推测应有氨基酸序列→找到相相应 序列。
10．1957年，生物学家理解到，病毒感染细胞能产生一种因子，这种因子能作用于其她细胞，干扰病毒复制，故将其命名为干扰素；从1987年开始，用基因工程办法生产干扰素进入了工业化生产，并且大量投放市场。
（1）若已知干扰素氨基酸序列，则获取目基因较简朴办法是 ；目基因还可以从 文库获取，而从cDNA文库中不一定能得到，因素是 。
（2）用限制酶解决质粒和目基因后，用 酶解决，可形成基因表达载体，该载体化学本质是 ；基因表达载体除具有干扰素基因外，还必要有 、和________等。
（3）若选取大肠杆菌作为受体细胞，惯用转化办法是用 解决，使其成为 ，并在一定温度作用下完毕 。
（4）转基因技术与否成功，需要对受体细胞进行分子水平检测，一方面是检测受体细胞 上与否插入了目基因，这是目基因能否在真核生物中稳定遗传核心。检测办法是采用 。最后还要检测目基因与否翻译成了相应蛋白质，运用技术是 。
11．正常蚕豆、豌豆和水稻均为二倍体，它们体细胞中染色体数依次为12、14、24，这三种植物常作为生物学研究实验材料。
（1）哺育多倍体要用到秋水仙素，为观测其作用，最佳采用上述三种材料中 作为实验材料，因素是 。
（2）用32P标记蚕豆体细胞（含12条染色体）DNA双链，再将这些细胞转入不含32P培养基中培养，在第二次细胞分裂后期，一种细胞中被32P标记染色体条数和未被标记染色体条数比为 。
（3）正常豌豆种子缺少糯性。有人做了实验：选用健壮开花豌豆进行人工除雄授予糯性水稻花粉，成果没有获取正常豌豆种子，你以为最也许因素是 。
（4）为从主线上解决水稻中高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，哺育低植酸转基因水稻品种。下图是获取植酸酶基因流程。

据图回答：
①图中基因组文库 （填“不大于”、“等于”或“不不大于”）cDNA文库。②B过程需要酶是 ；A、C过程中 （填“可以”或“不可以”）使用同一种探针筛选含目基因菌株。③目基因Ⅰ和Ⅱ除从构建文库中分离外，还可以分别运用图中 和 为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶明显特点是 。
（5）生产上常将转基因作物与非转基因作物混合种植，其目是减少害虫种群中 基因频率增长速率。

12．10月，国内自主研发转基因抗虫水稻“华恢1号”获得农业部颁发安全证书。下图表达该抗虫水稻重要哺育流程，据图回答：
（1）④过程应用重要生物技术是 。

（2）组建抱负载体需要对天然质粒进行改造。下图是天然土壤农杆菌Ti质粒构造示意图（某些基因及某些限制性内切酶作用位点），据图分析：
①人工改造时，要使抗虫基因表达，还应插入 。
②人工改造时用限制酶Ⅱ解决，其目是：第一，去除质粒上 基因，保证T－DNA进入水稻细胞后不会引起细胞无限分裂和生长；第二，使质粒带有单一限制酶作用位点，有助于 。第三，使质粒大小适当，可以提高转化效率等。
③若用限制酶Ⅰ分别切割改造过抱负质粒和带有抗虫基因DNA分子，并构成重组Ti质粒。分别以含四环素和卡那霉素培养基培养已成功导入抗虫基因水稻胚细胞，观测到细胞生长现象是在含 可以生长，而在含 中能生长。
三、答案及解析
1． D　解析：基因工程中目基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；惯用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胰岛素原无生物活性，只有通过一定物质激活后来，才有生物活性。载体上抗性基因重要是有助于筛选含重组DNA细胞，不能增进目基因表达。因此D错误。
2．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，在棉花叶肉细胞中表达产生细菌抗虫蛋白，使棉花具备抗虫能力；人酪氨酸酶基因可在正常人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，其成熟红细胞中没有细胞核和众多细胞器，因此不也许表达出血红蛋白。
3． B　解析：基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要基因产物。因此B为基因工程，而A为动物细胞工程，C为诱变育种，D无人为因素不属于基因工程。
4．C　解析：一方面要懂得甲图描述为该细菌基因组文库，只要运用DNA限制性核酸内切酶将其原有DNA切断即可，不需要以脱氧核苷酸为原料。乙图描述为细菌某些基因文库。乙办法需要逆转录酶参加，并需要以脱氧核苷酸为原料。
5．A解析：本题考查将目基因导入受体细胞办法及基因工程实质。将基因表达载体导入动物细胞（受精卵）办法是显微注射法，运用显微注射技术；注射了目基因受精卵要移植到雌性动物输卵管或子宫内发育，移植是受精卵不是胚胎，因而不需要胚胎移植技术；这种变异属于定向变异；这种变异来源于基因重组。
6．B解析：质粒在宿主细胞中可以和谐寄居，但是不能对宿主细胞生存起决定作用。由于在转基因植物体内基因只存在于某一染色体上，因此在减数分裂形成配子时随着同源染色体分离，某些配子存在目基因，而此外一半配子不含目基因。抗枯萎病基因之因此能在金花茶细胞中表达，是由于两者共用一套密码子。转基因植物受体细胞可以是受精卵，也可以是其她体细胞。
7．AB　解析：限制酶重要存在于各种微生物中，而高等生物中则很少。自然界中限制酶重要用来切割外来DNA，进行自我保护。
8．BC　解析：基因工程中使用质粒载体都已不是本来细菌或细胞中天然存在质粒，而是通过人工改造。检测抗枯萎病基因与否翻译出蛋白质，需要做抗病实验。作为基因工程受体细胞可以是受精卵，也可以是植物体细胞。
9．（1）限制性核酸内切酶（或限制酶）　　核苷酸序列　　磷酸二酯键　　DNA聚合酶（2）脱氧核苷酸
解析：①和②操作中都需要用到同一种限制酶；限制酶作用是辨认双链DNA分子某种特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位两个核苷酸之间磷酸二酯键断裂。DNA模板与引物结合后，在DNA聚合酶作用下，温度控制在72°C左右，以四种脱氧核苷酸为原料，以靶序列为模板，按碱基互补配对方式和半保存复制原理，合成一条新与模板DNA链互补半保存复制链。蛋白质工程基本途径是：从预期蛋白质功能出发→设计预期蛋白质构造→推测应有氨基酸序列→找到相相应脱氧核糖核苷酸序列（DNA）。
10．（1）人工合成法　　基因组　　cDNA是由生物发育某个时期mRNA逆转录产生（其她合理答案也可）（2）DNA连接　　DNA　　启动子　　终结子　　标记基因 （3）Ca2+　　感受态细胞　　转化　（4）染色体DNA　　DNA分子杂交技术　　抗原—抗体杂交技术
解析：（1）若已知干扰素氨基酸序列，则可以通过逆转录法获得目基因；cDNA文库是某些基因文库，由于cDNA是由生物发育某个时期mRNA逆转录产生，因而目基因可以从基因组文库中获取。（2）用限制酶解决载体和目基因后，将目基因与载体连接，需要使用DNA连接酶解决，基因与载体化学本质是相似，都是DNA；干扰素基因是目基因，此外，载体还要有启动子、终结子、标记基因等。（3）目基因进入受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和表达过程，称为转化。（4）检测目基因使用DNA分子杂交技术；检测蛋白质采用是抗原—抗体杂交技术。
11．（1）蚕豆　　蚕豆体细胞中染色体数目少，便于观测（2）1：1（3）生殖隔离（4）①不不大于　　②逆转录酶　　可以　　③DNA　　cDNA　　耐高温　（5）抗性
解析：该题考查秋水仙素诱导细胞中染色体加倍、DNA半保存复制、豌豆人工杂交实验、基因工程工具及环节。蚕豆体细胞中染色体数目少，染色体比较大，容易观测染色体变异状况。豌豆与水稻属于不同物种，两个物种间存在生殖隔离，存在授粉隔离。基因组文库不不大于某些基因文库。B是逆转录过程，该过程需要逆转录酶参加催化。PCR技术扩增DNA需要耐热DNA聚合酶参加催化。本题难度中档。
12．（1）植物组织培养　（2）①启动子　　②tet和tmr　目基因（或外源DNA）精确插入　　③卡那霉素培养基　四环素培养基
解析：（1）④过程表达植物细胞组织培养成植物体。（2）①基因表达载体应具有启动子、终结子、目基因、标记基因。②从图看出限制酶Ⅱ能破坏tet和tmr。③由图看出限制酶Ⅱ已将四环素抗性基因破坏。