基因工程-高考生物一轮复习讲义（人教版）解析版

[高中生物一轮复习教学讲义选修3]

第27讲基因工程

考点一基因工程的3种基本工具

I.基因工程的概念：指按照人类的意愿，进行严格的设计，通寸体外DNA重组和转基因技术，赋予生物

新的遗传特性，从而创造出更符合人类需要的新的生物类型和生物产品。(外源基因在受体表达的原因三点:

DNA结构相同：中心法则；密码子)

2.限制性核酸内切酶(限制酶)——“分子手术刀”

(1)来源及化学本质：主要是从原核生物中分离纯化出来的，化学本质是蛋白质。(原核生物中的限制酶:

没有切割为点或者有切割位点但是被保护起来了甲基化)

(2)功能：催化DNA中特定的磷酸二酯键断裂。

(3)作用特点：特异性，即限制的可识别特定的脱氧核甘酸序列，切割特定的位点。(回文序列)

(4)结果：产生黏性末端或平末端。(如图所示)。(命名：生物属名的头一个字母与种名的头两个字母什

么型菌的第几个限制酶)

EcoRI-GAATTC-____-GAATTC-

（在G与A-CTTAAG--CTTAAG-

之间切割）

黏性末端

中轴线

Q.-CCC:GGG--CCCGGG-

Sma1।------►

（在G与C-GGG;CCC--GGGCCC-

之间切割）1

中轴线平末端

切割DNA分子时产生的两种不同末端

(简头表示醐的切割位置)

3.DNA连接酶——“分子缝合针”

(1)种类：£co〃DNA连接酶和T《DNA连接酶。

(2)作用：将双链DNA片段缝合起来，恢复被限制酶切开的两个核甘酸间的磷酸二酯键。£,eo〃DNA连

接醒只能连接黏性末端；T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端

4.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

(1)最常用载体：质粒

(1)类型

(2)其他载体：九噬菌体的衍生物、动植物病毒

(2)具备条件：①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；②有一个至多个限制酶的切割位点，以便于与

外源基因连接；③具有标记基因，用于重组DNA的检测和鉴定；

(3)特点：可以在细胞中进行自我复制或整合到染色体DNA上随染色体DNA进行同步复制。

①所有的运载体都具有容易侵入受体细胞的特点，并且能够复制。

②天然质粒必须经过人工改造后才能作为载体。

③基因工程中的载体与细胞膜上参与物质运输的载体不同。基因工程中的载体通常是质粒，还有九噬

菌体的衍生物、动植物病毒等，其本质是DNA,能将目的基因导入受体细胞内；细胞膜上的载体是蛋白质,

与细胞膜的功能有关。

5.限制防、DNA连接随、DNA聚合酶等相关酶的分析比较

名称作用部位作用底物形成产物

带黏性末端或平末

限制酶磷酸二酯键DNA分子

端的DNA片段

DNA连接酶磷酸二幅键DNA片段重组DNA分子

DNA聚合酶磷酸二能键脱氧核甘酸子代DNA分子

热稳定DNA聚合

磷酸二酯键脱氧核甘酸子代DNA分子

酶

DNA（水解）酶磷酸二酯键DNA分子游离的脱氧核甘酸

碱基对间的

解旋酶DNA分子脱氧核昔酸长链

氢键

RNA聚合酶磷酸二酯键核糖核甘酸单链RNA分子

考点二基因工程的操作流程

1.目的基因的获取

（DFI的基因：主要指编码蛋白质的基因（与生物抗逆性相关、与优良品质相关、与生物药物和保健品相

关、与毒物降解相关），也可以是具有调控作用的因子一

（2）获取方法：直接分离，从自然界中已有的物种中分离出来，如从基因文库中获取目的基因。

文库类型cDNA文库基因组文库

文库大小小大

基因中启动子无有

基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因

物种之间的基因交流可以部分基因可以

某种生物全部DNA某种生物发育的

|限制薛某个时期的mRNA

］反转录

基因文库的构建过程许多DNA片段

cDNA

与我体［连接导入与我体［连接导入

受体菌群体受体嗡群体

基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步

说明骤。从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便，

缺点是工作量大，具有一定的盲目性。

人工合成目的基因：常用的方法有化学合成法、反转录法、PCR扩增法。

①化学合成法：已知核甘酸序列的故上基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需

要模板。

②反转录法：从供体细胞中分离出mRNA单链DNA合成目的基因。

（3）利用PCR技术扩增

含义多聚胸链式反应的简称，是一种体外迅速

扩增DNA片段的技术“

原理一DNA双链复制

条件模板DNA、引物、四种脱氧核甘酸、热稳定

PC除性DNA聚合酶

技

术

理

原蝇一有一段已知目的基因的核甘酸序列，以便

与

条根据这一序列合成引物

件

扩增方向DNA的合成方向总是从子链的5，端向

------------3'端延伸

引物是一小段RNA或单链DNA,它能与DNA

母链的一段毓基序列互补配对

旦出一短时间内大量扩增目的基因

PCR的反应过程及结果

七，DNA解链

这里55-60^,引物与互补单链DNA结合

PCR/不_/7。~75七，在热稳定性DNA聚合酹

的过

程及Tag酶）作用卜合成子链

结果

结果两引物间固定长度的DNA序列呈指数扩增

（即2"）

2.基因表达载体的构建——基因工程的核心

基因表达载体的组成•般构建过程

、载体（质粒分子，

目的基因:主要是指编码蛋白质的甚困,DNA

|一种限制性核

-启动子:为RNA聚合薜识别和结合的部位，业动Dll嬴

［酸内切酶

终止子:使转录终止的一段有特殊结构的DMA短斤段|二河口人~两个切口、

-标记基因:为亍鉴别受体细胞中是否含有目的或因@个黏性末端获取目的基因.

受体细胞有植物、动物、微生物之分，以及目的基因DNA连接薛

重组DNA©子（重组质粒）

导人受体的方法不同，表达载体的构建也会有所差别

3.将目的基因导入受体细胞

（1）转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达其遗传特性的过程。

（2）常用的转化方法及其过程

植物细胞动物细胞微生物细胞

农杆菌转化法、基因枪法、花显微注射感受态细胞法（用Ca2

常用方法

粉管通道法技术+处理）

受体细胞受精卵、体细胞受精卵原核细胞

①将目的基因导入植物细胞

植物分类双子叶植物、裸子植物单子叶植物转基因抗虫棺花

农杆菌转化法(导入植物基因枪法

常用方法花粉管通道法

细胞采用最多的方法)

将目的基因插入到Ti质是我国科学家独创

基因枪法基因枪法(particle

粒的T—DNA上一导入农的一种方法。花粉管

gun)乂称微弹表击法，是

杆菌一植物伤口分泌酚类通道法就是在植物

利用压缩气体产生的动力，

化合物吸引农杆菌侵染植受粉后，花粉形成的

将包裹在金属颗粒表面的

物细胞-Ti质粒的花粉管还未愈合前，

表达载体DNA打入受体细

T-DNA转移至受体细胞剪去柱头；然后，滴

转化过程胞中，使目的基因与其整合

并整合到受体细胞的染色力UDNA(含目的基

并表达的方法,常用的金属

体DNA上一表达。这种因)使目的基因借助

颗粒有鸨粉粒子和金粉粒

方法比较经济和有效，迄花粉管通道进入受

子。这是单子叶植物中常用

今为止，约80%的转基因体细胞。花粉管通道

的一种基因转化方法，但是

植物都是通过这种方法获法是一种十分简便

成本较高。

得的。经济的方法，

4.目的基因的检测与鉴定

5.基因工程的应用

(I)植物基因工程技术主要用干提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱

等)，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。

(2)动物基因工程用于提高动物生长速度、改善畜产品的品质、用转基因动物生产药物、用转基因动物

作器官移植的供体。

科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入

哺乳动物的受精卵中，然后，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期

后，可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药品，因而称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器，目前，科学

家已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和抗胰蛋白酶等重

要医药产品。

(3)基因工程药物：构建转基因工程菌，通过发酵获得。(胰岛素、干扰素)

(4)基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥作用。(并非全身细胞，而只

是某些功能细胞中)

6.蛋白质工程

(1)概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或

基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。蛋白质工程

是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包含多学科的综合科技工程领域。

(2)蛋白质工程的基本途径：预期的蛋向质功能一设计预期的蛋白质结构-推测应有的氨基酸序列一找

出相对应的脱氧核甘酸序列(基因)。

1.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M卯I、BamWhMboT、14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dCGG、G】GATCC、1GATC、CCCGGG。请回答下列问题。

目的幕因D

TTTT1IIlilllIIIIIIIIIIIIIIIIIIlliI

GGATCCqdCCCGCCCGGGGGATCC

CCTAGGGXXJCCCGGGCCCCCTAGG

LJIIIIL一IIIIIII1一」IIIIIIIII

534b厂-小丁——7闲ip1-658bp

图1

图2

(1)图1的一条脱氧核昔酸链中相邻两个碱基之间依次由连接。

⑵若用限制酶I完全切割图1中DNA片段，产生的末端是末端，其产物长度为

(3)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。从杂合子中分离

出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma院全切割，产物中共有种不同长度的DNA片段。

(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酣处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制

酶是o在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加

的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确

表达，其最可能的原因是o

［答案］(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖

(2)平537bp、790bp、661bp

(3)4

(4)Ba,〃HI抗生素B同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接

［解析］(1)题干中强调“一条脱氧核昔酸链中相邻两个碱基”，可通过画出DNA结构示意图解决。I

识别并切割的序列为CCCGGG,所以产生的末端为平末端，经切割后，DNA片段会形成三个小的

DNA片段，按切割位点算分别是：534+3=537(bp)；796—3—3=790(bp)；658+3=661(bp).(3)用I

切割基因D,会形成537bp、790bp、661bp三种类型。题图1中虚线方框内C—G被T—A替换，失去了

一个酶切位点，则会被切割成534+796—3=1327(bp)和658+3=661(bp)两种类型。所以一共会得到537

bp、790bp、1327bp、661bp4种类型的片段。(4)根据基因D和质粒的核昔酸序列可知，可选用I

和「皿。1进行切割，但会破坏掉两种抗生素抗性基因，因此只能用进行切割。

2.卜.表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点

相同的酹不重复标注。请回答下列问题：

限制福Bu/nHIBe/ISUM3AIHindIII

1

识别序列及GGATCC1XJATCAGATCAAOCTT

切割位点(、C1.\(,3ACTAGTCTAGTTCGAA

BamHl引物甲HindID

^2工3AI

目的基因

图2

(I)用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用两种限制酶切割，酹切后的载体和目的基因片

段，通过酷作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于态的大肠杆菌。

(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加,平板上长出的菌落，

常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中o

(3)若1防切的DNA木端与BelI随切的DNA木端连接，连接部位的6个碱基对序列为,

对于该部位，这两种酶(填“都能”、"都不能''或"只有一种能'')切开。

(4)若用Sau3AI切图1质粒最多可能获得种大小不同的DNA片段。

［答案］(1)4"I和HindIIIDNA连接感受

(2)四环素引物甲和引物丙

TGATCC/GGATCA\

rrcTACT都不能(叫

ACIAGG\CCIAGI/

I解析］(1)选择的限制酶应在目的基因两端且在质粒中存在识别位点，故可以用来切割的限制酶为8"I、

Hind111、BMHI和但由于AMHI和S”“3AI可能使质粒中的启动子丢失或破坏抗性基因，所

以应选用Be/I、〃加"IH两种限制酶切割。酶切后的载体和目的基因片段，通过DNA连接酶作用后获得重

组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入感受态的大肠杆菌中，使其增殖。(2)根据质粒上抗性基因，为了

筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加四环素。平板上长出的菌落，常用PCR鉴

定，目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物需要与单链两端相应互补序列结合，故所用引物组成是图

2中的引物甲和引物丙。(3)若酶切的DNA末端和酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱

TGATCC/GGATCA\

基对序列为、，由于两种酶均不能识别该部位的碱基对序列，所用两种酶都不能切开

ACIAGG\CC1AG1/

该部位。(4)根据841、和3Al的酶切位点，So”3Al在质粒上有三个酶切位点，完全酶切可得

到记为A、B、C三种片段，若部分位点被切开，可得至IJAB、AC、BC、ABC四种片段，所以用So”3Al

切质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。

3.B基因存在于水稻基因组中，其仅在体细胞(2〃)和精子中正常表达，但在卵细胞中不转录。为研究B基

因表达对卵细胞的影响.设计了如下实验C

水稻B某因编

码蛋白的序列基因T-DNA

B-/M•融合基因

启动子，

终

潮毒素

ZI-DNA止

抗性基因收达T-

卡那客击代体

抗性基因

据图回答：

(l)B基因在水稻卵细胞中不转录，推测其可能的原因是卵细胞中(单选)。

A.含B基因的染色体缺失

B.DNA聚合酶失活

C.B基因发生基因突变

D.B基因的启动子无法启动转录

(2)从水稻体细胞或中提取总RNA,构建文库，进而获得B基因编码蛋白的序列。将

该序列与〃心基因(表达的荧光素物能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留两种蛋白

质各自的功能)，然后构建重组表达载体。

(3)在过程①、②转化筛选时，过程中T-DNA整合到受体细胞染色体DNA上，过程

在培养基中应加入卡那霉素。

(4)获得转基因植株过程中，以下鉴定筛选方式正确的是(多选)。

A.将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交

B.以L/C基因为模板设计探计进行DNA分子杂交

C.以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交

D.检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光

(5)从转基因植株未成熟种子中分离出胚，观察到细胞内仅含一个染色体组，判定该胚是由未受精的卵细

胞发育形成的，而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育，由此表明

［答案|(1)D(2)精子cDNA(3)②①(4)BCD⑸B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚

［解析］（1）启动子是一段有特殊结构的DNA片段，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录

出mRNA。B基因存在于水稻基因组中，其仅在体细胞和精子中正常表达，但在卵细胞中不转录，推测最

可能的原因是卵细胞中B基因的启动子无法启动转录，D符合题意。（2）B基因在体细胞和精子中正常表达，

说明在水稻的体细胞和精子中有B基因转录而来的mRNA。从水稻体细胞或精子中提取总RNA,反转录

产生多种互补DNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群体就叫做水稻的cDNA文

库。（3）过程①是指含有目的基因的重组Ti质粒转入农杆菌，过程②是指将含有重组Ti质粒的农杆菌导入

植物细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上。为了检测含有目的基因的重组Ti质粒是否转入农杆菌，

过程①需在培养基中加入卡那霉素。（4）DNA分子杂交是将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有目

的基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记，以此作为探针，将探针与基因组DNA杂交，看是否出现

杂交带。将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交，不能用于筛选含目的基因的转基因植

株，A错误；融合基因中含有水稻B基因编码蛋白的序列和〃〃c基因，因此，以心〃・基因为模板

设计探针进行DNA分子杂交可达到实验目的，B正确；转基因植株卵细胞中的B基因能够转录出mRNA,

因此以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交可达到实验目的,C正确;Luc

基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光，因此检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光，可以达到实

验目的，D正确。（5）一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育，而在转基因植株中能发现由未受精的

卵细胞发育形成的胚，说明B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚。

4.科学家将人的生长激素基因与pBR322质粒进行重组，得到的重组质粒导入牛的受精卵，使其发育为转

基因牛，再通过细胞工程培育为转基因克隆牛。pBR322质粒含有两个抗生素抗性基因和5个限制酶切点（如

图2）。将重组质粒导入大肠杆菌，并成功地在大肠杆菌中得以表达。请据图回答问题：

mRNA」*然上（2j裁）

图1图2

（1）图1中显示的人的生长激素基因是通过人工合成的，图中①过程需要的酶是；与②过程比较,

①过程所特有的碱基配对方式是（用字母和箭头表示）。

（2）图1中的mRNA是从人体的细胞中获取。

（3）重组质粒形成与否需要鉴定和筛选，方法是将重组质粒的DNA分子导入大肠杆菌，通过含抗生素的

培养基进行培养，观察大肠杆菌的生长、繁殖情况进行判断，如图3所示:

受体菌受体菌

含氨节青霉素的培养基含四环素的培养基

AB

图3

①如果受体菌在培养基A上能生长、繁殖形成菌落，而不能在培养基B上生长、繁殖,则使用限制酶a

的切点是图2中的,即目的基因插入了中。

②如果受体菌在培养基A上不能生长、繁殖形成菌落，而在培养基B上能生长、繁殖,则使用限制醐a

的切点是图2中的，即目的基因插入了中。

③如果受体菌在培养基A和培养基B上都能生长、繁殖形成菌落，则使用限制酶a的切点是图2中的

［答案］(1)逆转录酶U-A(2)垂体(3)①切点3或切点4或切点5抗四环素基因②切点1抗氨

半青霉素基因③切点2

［解析］(1)根据图1分析，目的基因是通过mRNA逆转录形成的，需要逆转录酶的催化。R、A中的碱基

是A、U、C、G,DNA中的碱基是A、T、C、G,所以①过程中碱基配对方式是A—T、U-A、G—C、

C->Go与②过程比较，①过程所特有的碱基配对方式是U-A。(2)根据题意，人的生长激素基因是目的基

因，该基因表达产物由垂体细胞分泌，所以需要从垂体细胞中提取相应的mRNA。(3)①根据题意，受体菌

能在含氨节青霉素的培养基上生存，不能在含四环素的培养基上生存，所以限制酶切点位于四环素基因内

部，由图可知，是切点3或切点4或切点5。②根据题意，受体菌不能在含氨羊青霉素的培养基上生存，能

在含四环素的培养基上生存，所以限制酶切点位于抗氨羊青霉素基因内部，由图可知，是切点1。③根据题

意，受体菌在含氨羊青霉素和四环素的培养基上都能生存，所以限制酶切点不会位于抗氨苇青霉素基因及

抗四环素基因内部，由图可知，是切点2。

5.随着现代科技的发展，基因工程获得了广泛应用，请回答下列问题：

(1)从基因文库中提取的目的基因需要通过PCR技术进行扩增，利用PCR技术扩增目的基因的原理是

■PCR技术扩增目的基因的过程：变性一,该过程中需使用一种特殊

的醉是。

(2)构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代；同时，

(3)若将目的基因转入大肠杆菌，•般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是

(4)我国科学家已培育出转基因抗虫棉，但由于抗虫基因插入宿主基因组的部位往往是随机的，有时候

会出现一些意想不到的结果，因此，需检测抗虫棉的抗虫特性，可通过(方法)在分子

水平上进行检测，有时还需要进行个体生物学水平的检测，在个体水平的检测鉴定过程可简述为

［答案|(1)DNA分子的复制复性(或引物结合到互补DNA链)一>延伸热稳定的DNA聚合酶(或Taq酶)

(2)使目的基因能够表达和发挥作用

(3)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力弱

（4）抗原一抗体杂交让害虫吞食转基因抗虫棉的叶片，观察害虫的存活情况，以确定抗虫棉是否具有

抗虫性状

［解析］（1）利用PCR技术扩增目的基因的原理是DNA分子的复制；PCR技术扩增目的基因的过程是：

变性―复性-＞延伸，该过程中需要热稳定的DNA聚合酶（或Tag酶）。（2）构建基因表达载体的目的：一是使

目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代，二是有利于目的基因的表达和发挥作用。（3）感受

态的大肠杆菌能吸收周围环境中的DNA分子。（4）抗虫特性的检测，在分子水平上可通过抗原一抗体杂交

方法进行检测；在个体水平上，可让害虫吞食转基因抗虫棉的叶片，观察害虫的存活情况，以确定抗虫棉

是否具有抗虫性状。

6.中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理学或医学奖，她研制的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。

研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径（如图中实线方框内所示），并且发现酵母细胞也能够产生

合成青蒿酸的中间产物FPP（如图中虚线方框内所示）。

酵母细胞固醇迪2型

FPP今成酶基因mRNA

[②青蒿细胞

一ppi”幽8rpp蛆避一■酸前体♦青蒿索

（1）根据图示代谢过程，科学家在培育能产生青蒿素的酵母细胞过程中，需要向酵母细胞中导入

基因。此过程构建的基因表达载体应该含有识别和结合的部位，以驱动目的基因的转录，该部位

称为启动子。

（2）实验发现，酵母菌细胞导入相关基因后，这些基因能正常表达，但酵母菌合成的青蒿素仍很少，根

据图解分析原因可能是FPP还用于合成,为提高酵母菌合成的青蒿素的产量，可通过工

程降低酶的活性。

（3）蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是：从预期蛋白质功能出发t设计预期的

一推测应有的氨基酸序列一找到相对应的序列。要对蛋白质的结构进行设计改造，最终

还必须通过改造来完成。

|答案|（1）ADS酶RNA聚合酶（2）固醇蛋白质ERG9（3）蛋白质结构脱氧核苛酸基因

［解析］（1）由图可知，酵母细胞能合成FPP合成酶，但不能合成ADS酶，即酵母细胞缺乏ADS酶基因。

因此，需要向酵母细胞中导入ADS酶基因。启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点。（2）据虚线方框所示，

合成青蒿素的中间产物FPP在酵母细胞内通过ERG9酶还可以转变为固醇，因此酵母菌合成的青蒿素仍很

少。设计具有新的生物学功能或特性的蛋白质需要通过蛋白质工程；可通过蛋白质工程降低酵母细胞内

ERG9酶的活性。（3）蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发一设计预期的蛋白质结构一推测应

有的氨基酸序列一找到相应的脱氧核昔酸序列。对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过对基因的修

饰和合成来完成。

7

.如图为三种质粒和一个含目的基因的DNA片段，其中Ap为氨苇青霉素抗性基因，Tc为四环素抗性基因,

/acZ为蓝色显色基因，EcoR1(0.7kb).1(0.8kb)等为限制酶及其切割位点与复制原点之间的距离。'知

1kb=l000个碱基对，请回答下列问题：

(1)片段D为目的基因中的某一片段，则DNA聚合酶和DNA连接酶的作用部位依次是(填数

字)。

(2)图中能作为目的基因运载体最理想的质粒是(填或"C”)，请据图分析，其他两种质粒

一般不能作为运载体的理由分别是、。

(3)用EcoRI完全酶切H的基因和质粒B形成的重组质粒，并进行电泳观察，可出现长度分别为1.1kb

和kb的两个片段，或者长度分别为kb的两个片段。(重组质粒上目的基因的插入位点与

EcoRI的识别位点之间的碱基对忽略不计)

(4)将分别用限制酶PvuI切开的质粒B溶液与FI的基因溶液混合，加入DNA连接酶连接后，进行大肠

杆菌受体细胞导入操作，之后，受体细胞的类型(对抗生素表现出抗性R或敏感性S,蓝白代表菌落颜色)包

含(多选)。

A.Ap—蓝色B.ApR、白色C.Aps＞蓝色D.Ap$、白色

(5)动物基因工程通常以受精卵作为受体细胞的根本原因是。

A.受精卵能使目的基因高效表达

B.受精卵可发育成动物个体

C.受精卵基因组更易接受DNA的插入

D.受精卵体积较大，便于DNA导入操作

I答案I。)②、②(2)B质粒A缺少标记基因质粒C在用和目的基因相同的限制酶切割时，复制原

点会被破坏(3)5.63.1和3.6(或3.6和3.1)(4)A、B、D(5)B

［解析］(1)DNA聚合酶和DNA连接酶的作用部位均为磷酸二酯键，即图中部位②。(2)图中质粒A缺少

标记基因；质粒C在用和目的基因相同的限制酶切割时，复制原点会被限制酶网〃1切割，会影响重

组质粒的自主复制。因此，能作为目的基因运载体最理想的质粒是庆(3)根据题意，质粒长度为2.7kb,

目的基因长度为4.0kb,所以重组质粒长度为6.7kb,出现长度为1.1kb的一个片段，则另一个片段长度

为5.6kb。若目的基因重组时倒置，可形成3.1kb和3.6kb的两个片段。(4)将分别用限制酶改〃

I切开的质粒B溶液与目的基因溶液混合,加入DNA连接酶连接后,导入大肠杆菌的可能是普通质粒,

也可能是重组质粒，也可能是目的基因自身连接的DNA环。如果导入的是普通质粒，受体细胞的类型为

A（ApR、蓝色）；如果导入的是重组质粒，受体细胞的类型为B（ApK白色）；如果导入的是目的基因自身连

接环，受体细胞的类型是D（ApS、白色）。（5）动物基因工程通常以受精卵作为受体细胞的根本原因是受精卵

可发育成动物个体。

8.胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体，图2表示利

用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程（融合蛋白A、B分别表示0-半乳糖昔酶与胰岛素A、B链

融合的蛋白）。请回答下列问题：

启动子-半乳糖做编码区

亚制原点发、

Jvv胰岛素

氨节青霉素A或B链编码区

抗性基因

图1

大丽陶融合蛋白A5一素A链加工/^

吟什钟幽M跋肛康岛素

大肠杆菌/'岫合蛋白B胰岛索B链

图2

（1）图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是o

（2）图1中启动子是酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨羊青霉素抗性

基因的作用是。

（3）构建基因表达载体时必需的工具酶有o

（4）0-半乳糖甘脑与胰岛索A锌或B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，其

意义在于。

（5）溪化锐能切断肽链中甲硫氨酸按基端的肽键，用澳化鼠处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B

链，且小半乳糖昔酶被切成多个肽段，这是因为。

（6）根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果是

，理由是。

|答案1（1）终止子（2）RNA聚合作为标记基因，将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来（3）限制酶和

DNA连接酶（4）防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解（5地-半乳糖昔酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛

素A、B链中不含甲硫氨酸（6）至少2个两条肽链的一端各有一个游离的氨基，氨基酸R基团中可能还

含有游离的氨基

|解析1(1)基因表达载体中应具有启动子、目的基因、终止子、标记基因和复制原点。(2)启动子是转录

过程中RN