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基因工程对人类生活的利与弊

基因工程在制备抗体方面应用的已经相当广泛了。在基因工程药物的研究方面将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内,让它们产生相应的药物，其原理是利用基因重组的方法,用人为的方法将所需要的某一供体生物的——ＤＮA提取出来,在离体条件下用适当的工具酶进行切割后,把它与作为载体的DＮA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中进行正常的复制和表达,从而获得新物种的一种崭新技术这样不但产量高，而且节约成本，提高了经济效益。目前应用有，胰岛素的应用,单克隆抗体的应用以及各种疫苗。

基因工程（genetｉc engineeｒing)又称基因拼接技术和DNA重组技术,是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段,将不同来源的基因按预先设计的蓝图,在体外构建杂种DＮA分子，然后导入活细胞,以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。
 基因作为机体内的遗传单位,不仅可以决定我们的相貌、高矮，而且它的异常会不可避免地导致各种疾病的出现。某些缺陷基因可能会遗传给后代，有些则不能。基因治疗的提出最初是针对单基因缺陷的遗传疾病,目的在于有一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。
 用基因治病是把功能基因导入病人体内使之表达,并因表达产物——蛋白质发挥了功能使疾病得以治疗.基因治疗的结果就像给基因做了一次手术，治病治根，所以有人又把它形容为“分子外科”。 

我们可以将基因治疗分为性细胞基因和体细胞基因治疗两种类型。性细胞基因治疗是在患者的性细胞中进行操作,使其后代从此再不会得这种遗传疾病。体细胞基因治疗是当前基因治疗研究的主流。但其不足之处也很明显，它并没前改变病人已有单个或多个基因缺陷的遗传背景，以致在其后代的子孙中必然还会有人要患这一疾病。

无论哪一种基因治疗,目前都处于初期的临床试验阶段,均没有稳定的疗效和完全的安全性，这是当前基因治疗的研究现状。可以说，在没有完全解释人类基因组的运转机制、充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前进行基因治疗是相当危险的.增强基因治疗的安全性，提高临床试验的严密性及合理性尤为重要。尽管基因治疗仍有许多障碍有待克服但总的趋势是令人鼓舞的。据统计，截止1998年底,世界范围内已有373个临床法案被实施，累计３134人接受了基因转移试验，充分显示了其巨大的开发潜力及应用前景。正如基因治疗的奠基者们当初所预言的那样，基因治疗的出现将推动新世纪医学的革命性变化。
 众所周知，基因工程技术已经被应用到我们生活中的许多方面，特别是对于的推动医药卫生事业发展作用不可估量的，随着生物科学技术的飞速发展,近年来，基因工程技术因而也得到了广泛的应用与发展。特别是，用基因工程技术获得各种抗体，对于现代医疗事业发展可谓是如虎添翼,现代利用基因重组技术，获得抗体分子的基本结构组要有嵌合抗体、重构抗体、单链抗体、单域抗体和双链抗体(1），夷岛素的应用,单克隆抗体的应用,毕赤酵母表达基因工程抗体高效发酵及纯化,抗KDＲ抗体基因克隆及其Ｆab样基因工程抗体表达载体的构建及表达,人源抗EＶ7１病毒基因工程抗体等等。

一、胰岛素的应用

当人体的胰岛B细胞受损，减弱或者失去了降低血糖浓度的作用,一旦血糖浓度身升高,
机体就无法控制，从而就导致患糖尿病。在以前还没有用基因工程的方法来制取胰岛素时主要是从猪的胰岛细胞里面提取,可想而知，这产量是相当有限,而且价格昂贵产量极低。对一般糖尿病患者,根本就承担不起这笔费用.现在，利用基因工程技术,不仅产量很高，而却价格合理，药效也很好。只需要定期注射胰岛素即可。

二、单克隆抗体的应用
 众所周知，单克隆抗体具有特异性强、纯度高、均一性好等特点。因此，现
在,其被相当广泛的用于许多方面。检验医学诊断试剂：作为检验医学实验室的诊断试剂,广泛应用于酶联免疫吸附试验、放射免疫分析、免疫组化和流式细胞仪等技术,并且单克隆抗体的应用很大程度上促进了商品化试剂盒的发展。目前,应用单克隆抗体制作的商品化试剂盒广泛应用于:

1）病原微生物抗原、抗体的检测;2)肿瘤抗原的检测；３）免疫细胞及其亚群的检测；4）激素测定；５）细胞因子的测定。而且，单克隆抗体对抗原的识别，与多克隆抗体有很大的不同。不同试剂盒因使用的单克隆抗体不同,识别抗原的位点不同，导致检测结果有一定差异。
 小分子抗体应用。将针对某一肿瘤抗原的单克隆抗体与化疗药物或放疗物质连接,利用单克隆抗体的导向作用,将化疗药物或放疗物质携带至靶器官,直接杀伤靶细胞，称为肿瘤导向治疗.另外，将放射性标记物与单克隆抗体连接，注入患者体内可进行放射免疫显像，协助肿瘤的诊断。小分子抗体是分子量较小但具有抗原结合功能的分子片段。它有以下独特的优势:分子量小，穿透性强，抗原性低；由于不含Ｆc段，不会与带有Fc段受体的细胞结合,不良反应少；半衰期短,有利于及时中和及清除毒素;另外,可在原核系统表达及易于基因工程操作。

抗体融合蛋白的应用。肿瘤的体内显像诊断单链抗体排除速度快,穿透力强,因肿瘤组织中的分布指数较完整抗体分子高。在放射显像时，放射性核素排除较快,对身体危害程度小，显像的本底较低，因此是较为理想的显像定位诊断载体，为肿瘤的诊断提供了新的途径。病毒的诊断和抗病毒感染单链抗体为医学上某些至今难以治疗的疾病如病毒病的诊断和治疗提供了新的、高效的免疫制剂。因此用于免疫治疗和诊断显得尤为重要，血液性疾病的诊断抗人白血病单链抗体可用于白血病的免疫诊断及分型。

基因工程抗病毒疫苗基因工程乙型肝炎疫苗、狂犬病疫苗、流行性出血热病毒疫苗、轮状病毒疫苗等应用于临床,提高了人类对各种病毒病的抵御能力。比如，乙型肝炎病毒疫苗的问世,使我国新生儿不再遭遇乙型肝炎病毒的侵袭,也降低了人群肝癌的发病率.又如,为治愈癌症正在研制的用单克隆抗体制成的

“生物导弹”，就是按照人类的设计,把“生物导弹”发射出去,精确地命中癌细胞，并炸死癌细胞而不伤害健康的细胞。就单克隆细胞而言，单克隆细胞在肿癌的诊断检测、显示定位、监测病变、监测疗效等方面也有重要价值.人类还通过基因工程生产抵御各种病菌、血吸虫、虐原虫等疫苗，
提高人体对各种传染病的免疫力.脱氧核糖核酸或者基因疫苗的问世,变革了机体的免疫方式.如今，人们翘首关注困扰人类的艾滋病病毒(人类免疫缺陷病毒）疫苗的早日问世.基因工程抗体技术的发展,为克服单克隆抗体生产细胞株在生产过程中的不稳定性,为生产大量高效抗病毒疫苗提供了先进的生产工艺。
 结语

 基因工程技术被应用于制取抗体,这一方面只是基因工程技术应用的冰山一角，它的应用涵盖了医药、农业、工业等方面都有广泛应用。基因工程能够按照人类的设计,改变生物的遗传特性，创作新的生物类型。利用基因工程制备抗体,不仅可以提高产量，而且降低了生产成本，从而使患者能够有能力支付。为他们减轻病痛提供了可能。基因工程技术还具有很大的发展潜力，这需要我们去不断的探索创新,充分的发挥其具有价值，并为我们人类服务。

基因工程练习
(一)回答下列有关基因工程问题.
图9表示含有目的基因Ｄ的DNＡ片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图1０表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MsｐＩ、BamＨI、MｂoI、SmaI　4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CＧG、G↓GATCＣ、↓GATＣ、CCC↓GGG。

1. 若用限制酶SmaＩ完全切割图9中DＮＡ片段,其产物长度分别为_＿___________＿__＿_＿____＿__＿。
若图9中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从隐形纯合子中分离出图9及其对应的DNA片段,用限制酶Ｓma I完全切割,产物中共有_＿____＿__种不同长度的DNＡ片段。
2. 为了提高试验成功率，需要通过_________技术扩增目的基因,以获得目的基因的大量拷贝.该方法也是检测__＿__＿__＿多样性的最简单方法。
3. 若将图10中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒,那么应选用的限制酶是_____＿___。
4. 为了筛选出成功导入含目的基因D的重组质粒的大肠杆菌，首先将大肠杆菌在含＿＿_______的培养基上培养,得到如图11的菌落。再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含_＿＿___＿＿＿的培养基上培养，得到如图１2的结果(空圈表示与图11对照无菌落的位置)。请在图11中圈出一个含目的基因的重组质粒的大肠杆菌的菌落。
5. 在选出的大肠杆菌内基因Ｄ能成功表达的原因是___＿_____＿_____＿___＿＿______.其表达产物是一条多肽链,如考虑终止密码,则其至少含有的氧原子数为___＿＿____。
（二）回答下列有关基因工程的问题
图1表示含有目的基因Ｄ的ＤNA片段长度（bｐ即碱基对）和部分碱基序列，图２表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MｓpⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SｍaⅠ4种限制性核酸内切酶切割的碱基序列和酶切位点分别为C↓ＣGG、G↓GATCＣ、↓GATC、CCC↓ＧGG。请回答下列问题：

6. 用图1中的外源DNA（含有目的基因D)和图2中的质粒构建重组质粒需要使用限制酶和＿_＿_＿____。前者(酶）的专一性很强,其作用特点是_______＿___＿___＿__＿＿_____＿_＿__________＿__＿_＿_.
7. 应该使用限制酶BamHⅠ同时处理质粒、外源DNA，而不选择其他3种，原因在于( 　）。(多选)
Ａ．若使用ＳmaⅠ或者MspⅠ会破坏目的基因.
B.　若使用SmaⅠ切割质粒,能成功切开质粒得到粘性末端的可能很低。
C. 若使用MboⅠ切割质粒,质粒上会有2处被切开,会将质粒切成两段不利于筛选.
D． 使用限制酶BaｍＨⅠ能保证目的基因和质粒获得相同的粘性末端，以便目的基因和运载体定向连接,不至于反向连接.
E．使用BamＨⅠ切割质粒,质粒上会有1处被切开,破坏抗生素A抗性基因,保留抗生素B抗性基因，以便于将来筛选含目的基因的受体细胞.
F。只有使用BaｍHⅠ切割,才能保证质粒和目的基因上产生相同的粘性末端.
8. 若图1中虚线方框内的碱基对被Ｔ-A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子分离出图1及其对应的DNA片段,用限制酶Sｍa Ⅰ完全切割，产物中共有________＿种不同DNＡ片段。若同时用限制酶MspⅠ、MbｏⅠ切割图2中的质粒,则可得到__＿____＿_个ＤNＡ片段。
为了筛选出成功导入含目的基因D的重组质粒的大肠杆菌，一般可进行如下步骤筛选：
图3
图4
9. 第一步:将大肠杆菌在含_______的培养基上培养，得到如图3的菌落.
第二步:再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含___＿___的培养基上培养,得到如图４的结果（空圈表示与图3对照无菌落的位置)。
第三步：选出图3培养皿中的某些菌落进行培养,即可得到含重组质粒的大肠杆菌。请在图3中圈出含目的基因的重组质粒的大肠杆菌的菌落
以上筛选方式至少需要两步，其实还有其他更简单的操作方法。请阅读下列材料，回答问题。
大肠杆菌pUC1１８质粒的某限制酶唯一酶切序列,位于该质粒的ｌacZ基因中。lacＺ基因中如果没有插入外源基因，便可表达出b－半乳糖苷酶。当培养基中含有Ａ物质时,A物质便会被b-半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落；如果laｃZ基因中插入了外源基因，带有pUC118质粒的大肠杆菌便不能表达ｂ-半乳糖苷酶,培养基中的A物质不会被水解成蓝色,大肠杆菌将形成白色菌落。pUC118质粒还携带了氨苄青霉素抗性基因。右图是利用ｌａcＺ基因筛选重组质粒示意图。
10. 用图中的培养基中筛选导入了重组质粒的受体大肠杆菌,制备时除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外还应加入物质应包括（ 　)(多选）
A．伊红美蓝试剂 B.琼脂　 C．Ａ物质 D。氨苄青霉素 Ｅ.四环素 F。噬菌体
11. 将上述处理后的大肠杆菌置于图中培养基上培养，以检测受体大肠杆菌是否导入重组质粒,结果可能出现蓝色或者白色菌落，其中＿______色大肠杆菌菌落即为含重组质粒的目的菌。
（三)回答下列有关遗传信息传递和表达的问题.
12. 用限制酶BaｍHⅠ、HindⅢ单独或联合切割甲DNＡ分子（长度为14kb),在完全酶切（每个切点都被切断）时得到的DNＡ片段长度如图11所示(１kb即1０0０个碱基对)。图1２显示了乙DNA分子上的BａmHⅠ、ＨindⅢ的切点的情况.下列说法错误的是＿_＿_＿__＿＿。
图11
图12

A。甲ＤＮＡ分子上没有BamHⅠ的酶切位点，有一个HiｎdⅢ的酶切位点
B．甲DNA分子为环状DNA分子
C。用BamHⅠ和HiｎdⅢ联合切割甲DNA分子，最多可能得到７种不同长度线性片段
D．用BamHⅠ和HindⅢ联合切割甲、乙DNA分子（所有切点都被切断)，然后用ＤNA连接酶处理酶切产物,最多能得到9种由两个片段连接而成的环形重组DNＡ
β-半乳糖苷酶是一种能够将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖的酶，经β—半乳糖苷酶处理过的奶制品可供乳糖不耐症患者安全食用。某研究机构为了研发一种比天然酶活性更高的新型β-半乳糖苷酶,从预期新型β—半乳糖苷酶的氨基酸序列出发,推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成两条8０个碱基的DNA单链，两条链通过１6个碱基对形成部分双链ＤNA片段，再利用K酶补平,获得双链DNA，过程如图１3。
图13
图14

13. K酶是一种____＿＿___，合成的双链DNA有_____＿___个碱基对。
14. 在利用K酶得到少数双链DNＡ分子之后,需要经过PCR获得更多相同的DNA分子并在基因两端加上限制酶识别序列,以便构建基因表达载体。PCR的原理如图14所示。图中引物为单链ＤＮA片段，它是子链合成延伸的基础。从理论上推测，第六轮循环产物中含有引物A的ＤNA片段所占的比例为_＿__＿____。在第___＿＿___＿轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。
某乳业公司欲获得含有β—半乳糖苷酶的奶源，研发人员设计了图15所示的技术路线。图中kanR表示卡那霉素抗性基因,aｍpＲ表示氨苄青霉素抗性基因，SmaⅠ、EcoRⅤ、EｃoＲⅠ直线所示为三种限制酶的酶切位点。图中的“启动子"对应于mＲNA的转录起始位点。
图15

15. 图15中将β—半乳糖苷酶基因插入载体，需要__＿________＿____＿_（填限制酶名称），同时酶切载体和PCR产物。
16. 筛选含有重组运载体的大肠杆菌需要在含__＿______的培养基上进行。大肠杆菌作为理想的受体细胞，这是因为它_＿______＿__＿＿____＿＿＿＿__＿_______＿_＿__＿________等特点。
17. 过程a一般采用的操作技术是_＿_＿＿____。
18. 能使β-半乳糖苷酶基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是_＿＿_＿____。
A.启动子B。kanRＣ.复制起始点D.aｍpR
（四)回答下列有关微生物、基因工程和酶的问题
常见的酿酒酵母能利用葡萄糖，不能利用木糖发酵.若用转基因技术将发酵木糖的关键基因-—木糖还原酶（XYＬ1)或木糖异构酶基因（XＹLA）转入酿酒酵母中，均能培育出能利用木糖发酵产生酒精的酿酒酵母。图26表示XＹL1基因与细菌pYMIＬP质粒重组的过程示意图。图中AＭPr是氨苄青霉素抗性基因,其基因产物可使“碘—淀粉"复合物脱色，从而在含有“碘—淀粉"的固体平板上形成透明圈。转化成功的酿酒酵母中含AMPr基因的重组质粒拷贝数越多,透明圈越大。
图26

19. 据图26可知,目的基因的长度是___＿__＿__ｂp；图中获取目的基因和切割质粒所用的限制性核酸内切酶分别是____＿____、___＿_＿＿__，最终能形成重组质粒的原因是___＿___＿＿___＿___＿_＿_＿_＿___＿。
20. 图27是四个成功导入重组质粒的酵母菌的菌株（品系），在“碘—淀粉”的固体平板上的生长情况，其中目的基因表达量最高的是＿_＿____＿_，根据题意，分析原因是＿＿__＿__＿____＿___________＿____ ＿_＿____＿＿__＿________________＿___________＿＿__＿＿_＿_＿_＿_＿。

21. 图28是不同温度条件下重组酿酒酵母菌株的木糖异构酶活性。据图推测,此酶最初来自于(　 )
A．嗜热细菌 　 ﻩ B．大肠杆菌 　 ﻩC．葡萄球菌 　 　 ﻩＤ。乳酸杆菌
(五）基因工程。
λ噬菌体有极强的侵染能力,能在细菌中快速进行DNA复制,产生子代噬菌体，最终导致细菌破裂(称为溶菌状态)；或者整合到细菌基因组中潜伏起来，不产生子代噬菌体（称为溶原状态）。在转基因技术中常用λ噬菌体构建基因克隆载体,使其在受体细菌中大量扩增外源ＤNA，以备研究使用。相关操作如下图所示，请回答：

22. 组装噬菌体时,可被噬菌体蛋白质包装的DNA长度约为3６～51kb，则λgｔｌ0载体可插入的外源DＮA的最大长度为＿__＿_＿＿kｂ;为获得较大的插入能力，在改造载体时可删除λ噬菌体DNA组成中的______＿序列以缩短其长度。
23. λ噬菌体DNA上通常没有适合的标记基因,因此人工改造时需加装适合的标记基因，如上图λgｔｌ0载体中的imｍ4３４基因，该基因编码一种阻止λ噬菌体进入溶菌状态的阻遏物。在构建基因克隆载体时，需用到的酶是__＿___＿＿＿_＿＿_＿__＿____，外源DＮA的插入位置应位于imｍ４34基因___＿_＿_（之中/之外）,使经侵染培养后的受体菌处于______＿状态，表明已成功导入目的基因。
24. 包装用的蛋白质与DＮA相比,特有的化学元素是__＿__＿_,若对其进行标记并做侵染实验，则实验结论是_＿_＿＿＿_____＿__＿__＿______＿___。
25. 假设上述含目的基因的外源模板链中的TGA序列对应一个密码子，翻译时识别该密码子的tRNA上相应的碱基序列是__＿__＿_.
26. 合成噬菌体所需的小分子原料主要是_＿____＿__＿＿＿__＿＿__＿__。分离纯化噬菌体重组ＤNA时，将经培养1０小时左右的大肠杆菌—噬菌体的培养液超速离心,从＿______（上清液、沉淀物)获得噬菌体.
(六)回答下列关于基因工程的问题。
　 口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种偶蹄动物传染病,目前常用接种弱毒疫苗的方法预防。疫苗的主要成分是该病毒的一种结构蛋白VPI.科学家尝试利用转基因番茄来生产口蹄疫疫苗，过程如下图1所示.图2表示目的基因与pZHZ1质粒构建重组质粒的过程，Ｅ、F、G、H分别为A、B、C、Ｄ四种不同限制酶的酶切位点。请据图回答。

27. 如图1所示,口蹄疫病毒的遗传物质为RNＡ,则在过程①中，必须用到的酶是______＿__；在过程②中，必须用到的酶是__＿＿___＿___＿_＿____。
28. 图2所示,若限制酶A、B切割出的末端完全不同,那么用这种双酶切的方法构建重组质粒的优点是______＿_____＿____＿__＿_________________＿__＿___.
29. 已知质粒pＺHZ１的长度为３.7kb,（1kb=100０对碱基)其中EＦ区域长度为0.２kb,GE区域长度为0。8ｋｂ,FH区域长度为0。5kｂ.现分别用限制酶G、Ｈ切割重组质粒ｐZＨＺ2样品，结果被酶Ｇ切割成1。６kｂ和３．1ｋb两个片段，被酶H切割成1.２kb和3。5kb两个片段。据酶切结果判断VＰI基因大小为_________kb,并将目的基因内部的酶G、酶H切割位点用相应的字母标注在答案纸的对应位置。

30. 过程⑥的培养基中除了加入各种必需营养物质和____＿__＿__＿___＿＿__＿＿＿_＿___等激素外，还需要添加_______＿_筛选出含有重组质粒的叶片小段.
31. 获得表达VPＩ蛋白的番茄植株以后,需要进行免疫效力的测定.具体方法是:将转基因番茄叶片提取液注射到豚鼠体内，每半个月注射一次，三次后检测豚鼠血液内产生的_＿__＿_＿＿_的数量。
(七）回答下列有关基因工程的问题。
32. 基因工程中使用的限制酶,其特点是_＿＿_＿＿＿_＿_____＿____＿___＿＿_____＿__。
下图四种质粒含有E1和E2两种限制酶的识别，Ａpr表示抗青霉素的抗性基因，Tcr表示抗四环素的抗性基因。

33. 将两端用E1切开的Tｃｒ基因与用E１切开的质粒X－1混合连接，连接后获得的质粒类型有__＿__＿_＿_。(可多选）
A．X-１ 　Ｂ.X－2   C.X—３   D.X－4
34. 若将上图所示X－１、X－2、Ｘ-3、X—4四种质粒导入大肠杆菌，然后分别涂布在含有青霉素或四环素的两种培养基上.在这两种培养上均不能生长的大肠杆菌细胞类型有___＿__＿_____、___＿＿___＿＿_＿_。
35. 如果X—1用Ｅ1酶切，产生8５0对碱基和35５0对碱基两种片段:那么质粒X－2(Tcｒ基因的长度为１2００对碱基)用E２酶切后的片段长度为_＿___＿_＿_对碱基。
36. 若将外源的Ｔcr基因两端用E2切开，再与用E２切开的Ｘ－1混合连接，并导入大肠杆菌细胞,结果显示，含X-4的细胞数与含X－1的细胞数之比为1３,增大DNＡ连接酶用量能否提高上述比值？_________。
原因是＿＿_＿__＿______＿＿__＿＿＿_＿__＿___＿_＿____＿___＿____＿____＿＿_____＿______.
（八)回答下列有关遗传信息传递和表达的问题。
37. 如图18所示，若用两种识别切割序列完全不同的限制酶E和Ｆ从基因组DNA上切下目的基因,并将之取代质粒pZＨZ1(3.7ｋb,1kb＝100０对碱基）上相应的E—F区域 (０。2ｋb）,那么所形成的重组质粒pZHＺ2___＿___＿___.
A．既能被E也能被Ｆ切开 　 　B．能被Ｅ但不能被F切开
C。既不能被E也不能被F切开 　D。能被F但不能被Ｅ切开

38. 已知在质粒pZHZｌ中,限制酶G切割位点距限制酶E切割位点0.８kb,限制酶Ｈ切割位点距限制酶F切割位点O．5kb。若分别用限制酶Ｇ和H酶切两份重组质粒pＺHZ２样 品,据表4所列酶切结果判断目的基因的大小为kb;并将目的基因内部的限制酶G和H切割位点标注在图１9中.

39. 若想在山羊的乳汁中收获上述目的基因的表达产物,则需将重组质粒pＺHＺ２导入至山羊的______细胞中。若pＺＨZ2进入细胞后插入在一条染色体DNＡ上，那么获得转基因纯合子山羊的方式是__＿_＿＿____＿_＿__＿_____。
40. 上述目的基因模板链中的。ＴＧA序列对应一个密码子，翻译时识别该密码子的tRＮA上相应的碱基序列是_＿__＿＿__。一般而言,一个核糖体可同时容纳_＿______分子的tRNＡ.
41. 下列四幅图中能正确反映目的基因转录产物内部结构的是＿＿_＿_____＿_.
TSS：转录起始位点，ＴＴS：转录终止位点，SＴC：起始密码子，SPC：终止密码子

（九）回答下列有关遗传信息传递和表达的问题。
图17表示利用致病病毒M的表面蛋白基因和无害病毒Ｎ，通过基因工程制作重组Ｍ病毒疫苗的部分过程。其中①~⑤表示操作流程，ａ~h表示分子或结构。据图回答问题.

42. 基因工程除了微生物基因工程外，还有_______＿＿_____＿_____＿___。在图17所示过程中，获取目的基因的步骤是流程_____＿_＿（用图中编号回答）;在流程③中必需实施的步骤有__＿_______＿_＿__＿______________＿__＿___＿.
43. 在图17所示的整个过程中，用作运载体的DＮＡ来自分子＿__＿___＿（用图中字母回答）。
44. 下列关于质粒运载体的说法正确的是＿_____＿＿(多选）。
A．使用质粒运载体是为了避免目的基因被分解
B。质粒运载体只能在与目的基因重组后进入细胞
C．质粒运载体可能是从细菌或者病毒的DNＡ改造的
Ｄ.质粒运载体的复制和表达也遵循中心法则
E。质粒运载体只有把目的基因整合到受体细胞的DＮA中才能表达
F．没有限制酶就无法使用质粒运载体
45. 据图比较结构g和结构ｈ的异同，并解释产生差异的原因＿___＿____＿_＿________________＿__＿＿__＿_＿＿_____＿＿____＿_________＿_＿__＿＿____＿_＿＿＿_____＿＿__＿_＿___＿_____＿_＿_＿。　
(十)回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。
　 　 pIJ70２是一种常用质粒(图20）,其中tsｒ为硫链丝菌素(一种抗生素）抗性基因;mｅl是黑色素合成基因,其表达能使白色的链霉菌菌落变成黑色菌落；而限制酶ClaI、BglII、Ｐst、SacI、SpｈI在pIJ702上分别只有一处识别序列。

46. 质粒DＮA分子中的两条链靠_＿__＿_____＿键维系成双链结构。
47. 以SacI和SphI切取的目的基因置换pIＪ702上0.4Ｋｂ(1Kb=1000对碱基）的SacI/SｐhI片段，构成重组质粒pZHZ8。上述两种质粒的限制酶酶切片段长度列在表4中。由此判断目的基因内部是否含有BglＩＩ切割位点，并说明判断依据__＿_____＿____________＿___＿_＿＿______________________＿＿__。
48. 已知pIＪ702上含mel基因的ＣlaI/PstＩ区域长度为2.5Kｂ,若用ClaI和ＰstI联合酶切pZHＺ8,则参照表4数据可断定酶切产物中最小片段的长度为_＿＿___＿__Kb.
49. 不含质粒的链霉菌在含硫链丝菌素固体培养基上的生长状况如表５所示。若要筛选接纳了pIＪ702或pZHＺ8的链霉菌细胞，所需的硫链丝菌素最小浓度应为_______＿_uｇ／mＬ(填写表格中给定浓度）;含有重组质粒pZHZ8的菌落呈____＿__＿色。

50. 上述目的基因来源于原核生物，其蛋白质编码序列（即编码从起始密码子到终止密码子之间的序列）经测定为1256对碱基,试判断对这段序列的测定是否存在错误？＿＿__________，并说明依据________＿__ _______＿＿_＿___＿____＿___＿____＿___＿。
第一章 　基因工程
第一节 基因工程概述
基因工程的诞生和发展和基因工程的工具
学习目标
⑴简述基因工程的概念含义
⑵简述基因工程诞生历程
⑶认同基因工程的诞生和发展离不开理论突破和技术创新
⑷简述基因工程的原理
⑸说出DＮA重组技术的基本工具及其作用、特点
课前导学
一、基因工程的诞生和发展
1。理论基础
（1）艾弗里:证明了。
（2）沃森和克里克：阐明了。
(3）尼伦贝格等破译了。
2．工具基础
（1）酶:和、逆转录酶。（2)载体:等.
３．发展
(1)1９73~1976年为。 　　 　 　 　（２）19７7～１981年为.
(3）19８2年以后为。
４。诞生:科恩等将两种不同来源的ＤNA分子进行，并首次实现了在大肠杆菌中的表达，创立了改造生物的新技术——基因工程。
二、基因工程的概念
方法
在体外通过人工和等方法
原理
对生物的基因进行改造和
操作水平
水平
过程
包括基因的、___＿＿____＿_＿转移及在受体细胞内的
和等.．
目的
获得人类需要的。
三、基因工程的工具
ﻩ1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
（1）功能：只能特定的核苷酸序列，并在合适的反应条件下使每条链特定部位的之间的断开，从而切割DＮA分子。
（2）作用结果
①产生黏性末端：通过错位切，在两条链的部位切割形成.
②产生平口末端:通过平切，在两条链的部位切割形成。
2.ＤNＡ连接酶——“分子针线”
（1）功能：把DＮA分子这把“梯子”的扶手连接起来。
(２）结果：用限制性核酸内切酶切割质粒和外源DNA分子,并通过的连接,形成＿_____＿＿__＿___分子。
3．载体——运载工具
（１)功能：将导入受体细胞。
（2)种类:质粒、以及一些.
(3）质粒：来自于细胞中的一种很小的分子，是最早应用的载体。

质疑探究
1。切断和形成磷酸二酯键的酶分别有哪些？

2．原核生物中限制酶有何意义？细菌是如何防止自身ＤNA被限制酶降解?

3。在基因工程中,为什么要用同一种限制性核酸内切酶(如ＥcoＲⅠ）切割两种ＤNA分子呢？P１2实践中的图示切割后的片段可以连接成几种DNＡ分子?

4．从结构上分析为什么不同生物的ＤNA能够重组？

5。不同限制酶切割产生的黏性末端一定不同吗？

６。要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口?可产生几个黏性末端?

7．作为载体应具备什么条件？

8．天然的质粒都可以直接用做基因工程载体吗？为什么？

例题精讲
1．最早创立基因工程技术的科学家是 　 　　 　 　 　 　 　 　　 　
A．沃森和克里克 　 B.帕米特 C．科恩　 　D．穆里斯
2。科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术-—基因工程，实施该工程的最终目的是( ）
A．定向提取生物体的DNA分子 ﻩＢ。定向地对DＮA分子进行人工“剪切”
C。在生物体外对DＮA分子进行改造 D．定向地改造生物的遗传性状
3．下列关于限制酶的说法正确的是 　 　 　 　 　 　 　　 　 　
Ａ．限制酶广泛存在于各种生物中,但微生物中很少
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后都会形成黏性末端
D．限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键
4．下图所示是限制酶切割某DＮA分子的过程，从图中可知,该限制酶能识别的碱基序列及切点是
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

5。在基因工程中,科学家所用的“剪刀”、“针线"和“运载体”分别是指
A.大肠杆菌病毒、质粒、ＤNA连接酶
Ｂ.噬菌体、质粒、DNA连接酶
C.限制性核酸内切酶、RNＡ连接酶、质粒
D.限制性核酸内切酶、DNＡ连接酶、质粒
6．作为基因的运输工具——载体,必须具备的条件及理由是　 　 　　 　 　　
A.能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制,以便提供大量的目的基因
B．具有多个限制酶切点,以便于目的基因的表达
Ｃ．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件
D．能够在宿主细胞中复制并稳定保存,以便于进行筛选
7。下图为DＮA分子的切割和连接过程。　
（1）ＥcoＲI是一种酶，其识别序列是，切割位点是与之间的键。切割结果产生的DNA片段末端形式为。
(2)不同来源DNA片段结合,在这里需要的酶应是酶，此酶的作用是在之间形成键，而起“缝合”作用的。还有一种连接平末端的连接酶是。

反馈矫正
1．在基因工程中,切割质粒和含有目的基因的DNA片段，需要使用（　 　 ）
A。同种限制性核酸内切酶 ﻩ ﻩ B．两种限制性核酸内切酶
Ｃ.同种DNＡ连接酶 　ﻩﻩ ﻩﻩＤ.两种DＮA连接酶
２．下列黏性末端中，属于同一种限制性核酸内切酶切割而成的是 　 ( )

A．①②Ｂ.①③C．①④D．②③
3．要使目的基因与对应的载体重组,所需的两种酶是　 　 　 　 　 　 　 ( 　　)
（１）限制酶(２）连接酶(3)解旋酶（4)还原酶
A、（1）(2）(3） 　B、（1）(2)(4) C、(１）(2) 　　D、（１）（3)
4．在受体细胞中能检测出目的基因是因为 　 　 　 　 　 　 　 　 （ ）
A、目的基因上有标记 　 　　　　 B、质粒具有某些标记基因
ﻩC、重组质粒能够复制　 　 D．以上都不正确
5．质粒是基因工程最常见的载体,它的主要特点是　 　 （ 　　 ）
①能自主复制ﻩ②不能自主复制 ③结构很小 ④是蛋白质ﻩ⑤是环状ＲＮAﻩ
⑥是环状DNA ⑦能“友好”地“借居”
A、①③⑤⑦ B、②④⑥ C．①③⑥⑦　 D.②③⑥⑦
６．下列各项中，a、ｂ、c、ｄ代表的结构正确的是( ）

A．a一质粒RNA B。b一DNA连接酶 C．c一限制性内切酶Ｄ.ｄ——外源基因
7．下图为DＮA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、ＤＮA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是

A．①②③④B.①②④③Ｃ．①④②③D。①④③②
8．限制酶是一群核酸切割酶，可辨识并切割DNA 分子上特定的核苷酸碱基序列。下图为四种限制酶BamHI　, ＥcｏRI ， HindⅢ以及BgIⅡ的辨识序列： 　　　　 　　 　 ( )

箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNＡ片段末端，可以互补结合？其正确的末端互补序列为何?
Ａ.BａmＨI和BgIⅡ;末端互补序列—GＡTC－　
B．BaｍHI和ＥcoＲＩ;末端互补序列－ＡAＴT—
C．BａｍＨＩ和Hind Ⅲ；末端互补序列-GATC-
D.EcｏRI和Hind　Ⅲ;末端互补序列-AATＴ—
迁移创新
1．基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选。已知限制酶I的识别序列和切点是—Ｇ↓GATCC－，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是
-↓GＡTC－.根据图示，判断下列操作正确的是( 　 )

A.质粒用限制酶Ⅰ切割,目的基因用限制酶Ⅱ切割
B。质粒用限制酶Ⅱ切割,目的基因用限制酶Ⅰ切割
C.目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割　 　
D。目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割
2．下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,圈l、圈２中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问

(１）一个图1所示的质粒分子经Ｓma　Ⅰ切割前后，分别含有个游离的磷酸基团。
（2)若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越。
（3）用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Srna Ⅰ切割，原因是.
（4）与只使用ＥｃｏR Ｉ相比较，使用BaｍＨ Ⅰ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源ＤＮA的优点在于可以防止。
（5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入酶。
(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了。
（7）为了从ｃDＮＡ文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体,然后在的培养基中培养，以完成目的基因表达