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1、第十单元现代生物科技专题第41课时基因工程的基本工具和基本操作程序1.转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制酶切割位点。请回答:(1)构建含抗病基因的表达载体A时,应选用限制酶,对进行切割。(2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长,欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,应使基因表达载体A中含有,作为标记基因。(3)香蕉组织细胞具有,因此,可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的。解析本题考查基
2、因工程的有关知识。(1)从图可看出,只有PstⅠ、EcoRⅠ两种酶能保持抗病基因结构的完整性,所以构建含抗病基因的表达载体A时,应选用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ两种酶,对抗病基因的DNA和质粒进行切割。(2)卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞的生长,欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,应使基因表达载体A中含有抗卡那霉素基因,以此作为标记基因。(3)香蕉组织细胞具有全能性,因此,可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的脱分化和再分化。答案(1)PstⅠ、EcoR
3、Ⅰ含抗病基因的DNA、质粒(2)抗卡那霉素基因(3)全能性脱分化、再分化2.将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗,饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表。表1引物对序列表引物对AP1AACTGAAATGTAGCTATCP2TTAAGTCCATTACTCTAG引物对BS1GTCCGACTAGTGGCTGTGS2AGCTGGCGTTTAGCCTCG请根据以上图表回答下列问题:(1)在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中,使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶,其最主要的特点是。
4、(2)PCR过程中退火(复性)温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列,图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？。限制酶AluIEcoRIPstISmaI切割位点AG↓CTTC↑GAG↓AATTCCTTAA↑GCTGCA↓GG↑ACGTCCCC↓GGGGGG↑CCC(3)图1步骤③所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端的碱基序列是否有专一性要求？。(4)为将外源基因转入马铃薯，图1步骤⑥转基因所用的细菌B通常为。(5)对符合设计要求的重组质粒T进行酶切。假设所用的酶均可
5、将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。 ①采用EcoRI和PstI酶切,得到种DNA片断。②采用EcoRI和SmaI酶切,得到种DNA片断。解析(1)PCR技术中需通过高温使DNA解旋,故所用DNA聚合酶的耐热性必须要好。(2)退火温度与时间,取决于引物的长度、碱基组成及其浓度,还有靶基因序列的长度。含有(G+C)多的引物,可采用相对较高的退火温度。(3)DNA聚合酶与限制酶不同,从将DNA由5’端点开始复制到3’端的酶,不具有特异性。(4)农杆菌的细胞中有一段T-DNA,农
6、杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后,可将T-DNA插入到植物基因中,因此,农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系,常用作植物转基因工程中的载体。(5)对于重组质粒,EcoRI能切开M和X连接处,PstI能在M和N之间专一切点处切开,将DNA分为两个片段;EcoRI仍能切开M处,SmaI则不能识别N和Y重新结合形成的连接点,只能得到1个DNA片段。答案(1)耐高温(2)引物对B(3)否(4)农杆菌(5)①2②13.基因工程中,需使用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
7、序列和切点是—↓GATC—。(1)根据已知条件和图回答：①上述质粒用限制酶切割,目的基因用限制酶切割。②将切下的目的基因片段插入质粒的切口处,还要加入适量的。③请指出质粒上至少要有一个标记基因的理由：。(2)不同生物的基因可以拼接的结构基础是。(3)大肠杆菌是首先成功表达外源基因的宿主菌,但不能表达结构复杂的蛋白质,哺乳类细胞、昆虫细胞表达系统虽然能表达结构复杂的哺乳类细胞蛋白,但操作复杂,表达水平低,不易推广使用。基因工程中常选用酵母菌作为受体细胞,请从细胞结构等方面分析用酵母菌作受体细胞能克服上述不足的理由：。答案(1)①Ⅰ
8、Ⅱ②DNA连接酶③检测重组质粒(或目的基因)是否导入受体细胞(2)DNA结构基本相同(其他合理答案均可)(3)①单细胞真核生物,含有加工、修饰蛋白质的内质网和高尔基体;②繁殖速度快,能很快得到大量的目的基因;③培养成本低;④容易培养4.在培育转基因植物的研究中,
