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专题1 基因工程

总结提升

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要语必背

1．限制性核酸内切酶可识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。 2．质粒作为基因工程的载体需具备的条件有：能在宿主细胞内稳定保存并自我复制；具有一个至多个限制酶切割位点；具有标记基因。

3．基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等。

4．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。将目的基因导入动物细胞常用显微注射技术，导入微生物细胞常用感受态细胞法(Ca处理法)。

5．检测目的基因是否导入受体细胞染色体DNA上常用DNA分子杂交技术；检测是否转录，常用分子杂交技术；检测是否翻译，常用抗原—抗体杂交技术。

6．蛋白质工程并不是直接改造蛋白质分子的结构，而是通过基因操作来实现对天然蛋白质的改造。 7．蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。

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一、几种重要酶的比较

种类 项目 作用底物 作用部位 限制酶 DNA分子 磷酸二酯键 切割目的基因及载体，能专一性识别双链DNA分子的某种特作用特点 定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 作用结果

特别提醒 在基因工程中反(逆)转录酶也常被使用。反(逆)转录酶又称RNA指导的DNA聚合酶，是以RNA为模板合成DNA所需的酶。反(逆)转录酶催化的反应叫反(逆)转录。在这个过程中，遗传信息流动的方向是从RNA到DNA，正好与转录过程相反，故称反转录。

例1 下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是( )

形成黏性末端或平末端 形成重组DNA分子 形成新的DNA分子 形成单链DNA分子 将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 DNA连接酶 DNA分子片段 磷酸二酯键 DNA聚合酶 脱氧核苷酸 磷酸二酯键 解旋酶 DNA分子 碱基对间的 氢键 只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上 将DNA两条链之间的氢键打开

A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶 B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶 C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶 D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶 答案 C

解析 限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，形成黏性末端或平末端；DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键；解旋酶能使DNA分子双螺旋结构解开，氢键断裂；所以①处是解旋酶作用部位，②处是限制酶作用部位，③处是DNA连接酶作用部位。 二、易混概念辨析

基因工程的基本操作程序中存在多组易混的概念，它们是学习中的难点；只有把它们的区别和联系搞清楚，才能正确掌握关于基因工程的基本操作程序的知识。下面是对几组易混概念的辨析。

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1．基因文库、基因组文库、部分基因文库 (1)从定义上区分

①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。基因文库是指储存有某种生物基因的菌群的总称。 ②基因组文库：如果基因文库中含有一种生物的所有基因，这种基因文库叫做基因组文库。 ③部分基因文库：指含有一种生物的一部分基因的基因文库，如cDNA文库。

(2)从范围上区分：基因文库包含基因组文库和部分基因文库。基因组文库有某一种生物的全部基因，它的范围要大于部分基因文库。

2．启动子、终止子、起始密码子、终止密码子 (1)从定义上区分

①启动子：位于编码区上游紧靠转录起点的位置。它的主要功能是引导RNA聚合酶与基因的正确部位结合。只有在启动子存在时，RNA聚合酶才能准确地从转录起点开始，沿着编码区正常地进行转录。

②终止子：位于编码区下游紧靠转录终点的位置。它的特殊的碱基排列顺序能够阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来。

③密码子：指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。信使RNA上四种碱基的组合方式有64种，其中，决定氨基酸的密码子有61种，3种是终止密码子。

④终止密码子：是信使RNA上能够终止蛋白质合成的密码子。

⑤起始密码子：位于信使RNA上，是蛋白质合成开始的信号，有两种：AUG、GUG。

(2)从本质上区分：启动子和终止子都是DNA分子中具有调控作用的脱氧核苷酸序列，而起始密码子和终止密码子都位于信使RNA上，分别是翻译的起始位置和终止位置，终止密码子不能决定任何一种氨基酸。 例2 下列关于cDNA文库和基因组文库的说法，不正确的是( ) A．cDNA文库中的DNA来源于mRNA的反转录过程

B．如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同

C．cDNA文库中的基因都没有启动子

D．一种生物的cDNA文库可以有许多种，但基因组文库只有一种 答案 B

解析 由于基因转录时只有编码区段才能转录，所以以mRNA反转录成的DNA就只有外显子区段，而缺少内含子和启动子等非编码区段，和原来的基因结构不相同。

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1．EcoRⅠ和SmaⅠ限制酶识别的序列均由6个核苷酸组成，但切割后产生的结果不同，其识别序列和切割位点(图中箭头处)分别如下图所示，请据图分析下列说法正确的是( )

A．所有限制酶的识别序列均由6个核苷酸组成 B．SmaⅠ切割后产生的是黏性末端

C．用DNA连接酶连接平末端和黏性末端的效率一样

D．细菌细胞内的限制酶可以切割外源DNA，防止外源DNA入侵 答案 D

解析 限制酶的识别位点一般由4、5、6或8个核苷酸序列组成，故A错误；据图分析，SmaⅠ限制酶切割后产生的是平末端，故B错误；用DNA连接酶连接平末端的效率比黏性末端低，故C错误；细菌细胞内限制酶可以切割外源DNA，防止外源DNA入侵，是一套完善的防御机制，故D正确。

2．科学家将来自于大鼠的编码一种离子通道蛋白的基因转入果蝇体内，培养出一种转基因果蝇，人们可以通过照射激光来遥控它们的行为，让懒散的果蝇活动起来。以下叙述正确的是( ) A．获取编码离子通道蛋白的基因的方法有从基因文库中获取、人工合成法等 B．为了保持基因的完整性，应该将目的基因直接导入果蝇细胞 C．将该基因导入果蝇细胞最常用的方法是基因枪法 D．该转基因果蝇有性生殖的后代能保持该性状的稳定遗传 答案 A

解析 基因工程中获取目的基因的方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增、人工合成；将目的基因导入受体细胞前需要构建基因表达载体，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达；将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法；转基因果蝇有性生殖的后代可能会发生性状分离，该性状不一定能稳定遗传。 3．下列有关基因工程的叙述正确的是( )

A．DNA连接酶的作用是使互补的黏性末端之间发生碱基A与T，C与G之间的配对 B．基因工程中使用的载体最常见的是大肠杆菌

C．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞并可促进目的基因的表达 D．基因工程造成的变异，实质上相当于人为的基因重组，但却产生了定向变异 答案 D

解析 DNA连接酶的作用对象是磷酸二酯键，A错误；基因工程中使用的载体最常见的是质粒，B错误；载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞，但是不能促进目的基因的表达，C错误；基因工程能按照人们的意愿定向地改造生物的遗传性状，其原理是基因重组，D正确。

4．我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。下列叙述不正确的是( )

A．抗虫基因的提取和运输需要专用的工具和载体

B．重组DNA分子中增加一个碱基对，不一定导致毒蛋白的毒性丧失