高考专题09 基因工程（选修三）
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基因工程的原理、操作、应用。
1. 什么是基因工程？基因工程导致的生物变异属于哪种变异类型？
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外dna重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在dna分子水平上进行设计和施工的，又叫做dna重组技术。基因工程导致的生物变异属于基因重组。
2. 与其它基因重组相比，基因工程的最大优点是什么？
能定向改造生物性状。
3. 基因工程诞生的理论基础有哪些？
美国科学家艾弗里等证明dna是生物的遗传物质。②沃森和克里克提出dna的双螺旋结构。③中心法则提出和遗传密码子的破译。
4. 基因操作的工具有哪些，分别在基因操作中起什么作用？
限制酶——切割载体和目的基因；dna连接酶——连接dn**段；载体——运载目的基因进入受体细胞。
5. 限制酶一般来自什么生物，主要特点是什么，其作用的键是什么键，作用结果是什么？
**：主要来自原核生物。
特点：能够识别双链dna分子的某种特定的核苷酸序列，并能将每一条链上特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键切开，体现了酶的专一性。
作用键：磷酸二酯键。
作用结果：dna分子断裂形成黏性末端或平末端。
6. 链状dna和环状dna上酶切位点种类和数量与酶切后dn**段数之间有什么关系？
单酶切。环状dna分子：酶切片段数=限制酶识别序列数。
线形dna分子：酶切片段数=限制酶识别序列数+1
双酶切。环状dna分子：酶切片段数=两种限制酶识别序列数之和。
线形dna分子：酶切片段数=两种限制酶识别序列数之和+1
7. 什么是目的基因？目的基因一般是什么类型的基因？
目的基因就是基因工程中被操作的外源基因。目的基因一般都是编码蛋白质的基因。
8. 导入目的基因时为什么需要载体？
原因主要有三个：①目的基因在宿主细胞中往往不能稳定存在，独立复制和表达；②很难检测出独立的目的基因是否进入受体细胞；③目的基因独自进入真核细胞后很难整合的细胞染色体上，以致不能稳定遗传。
9. 常用载体是什么，其化学本质是什么，来自什么生物？
常用载体是质粒，化学本质是小型双链环状dna分子。主要来自原核生物。
10. 作为基因的载体应该具备什么条件，为什么？
能在受体细胞中复制并稳定保存；能使目的基因稳定遗传。
具有一至多个限制酶切割位点，供外源dn**段插入；
具有标记基因（如抗性基因和颜色反应的基因），供重组 dna的检测和鉴定；
11. 天然质粒能直接作基因载体吗，为什么？
天然质粒往往不能同时满足基因载体的全部条件，因此不能直接作载体。
12. 除质粒外，基因工程中还可用什么载体？
还可以用噬菌体和动、植物病毒等作载体。
13. dna连接酶与dna聚合酶有什么异同？
相同点：dna连接酶和dna聚合酶都是催化dna中相邻核苷酸之间形成磷酸二酯键。
不同点：dna聚合酶的底物是双链dna分子，不需要模板，作用结果是形成重组dna；dna聚合酶的底物是脱氧核苷酸分子，需要dna单链作模板，作用结果是合成新的dna分子（dna复制）。
14. dna中氢键的形成是否需要酶的催化，为什么？
不需要，因为氢键中的相互作用力非常弱，碱基互补配对时就能形成。
15. 基因工程的基本步骤是什么？
目的基因的获取；②重组dna的构建（构建基因表达载体）；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与表达（目的基因的检测与鉴定）。
16. 获取目的基因的途径有哪些？
从基因文库中直接获取；人工化学合成；利用pcr技术扩增。
17. 什么叫基因组？什么叫基因组文库？
基因组是指细胞内决定人全部遗传性状的一组基因。如：人的基因组由1-22号常染色体上的dna和x、y染色体上的dna共同构成，果蝇的基因组由2-4号常染色体和x、y染色体上的dna共同组成。
基因组文库指将含有某种生物全部基因的所有dn**断，利用载体导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，全部受体菌群称为基因组文库。
18. 部分基因文库和完全基因文库各是如何建立的？
部分基因文库是选取某种生物的部分基因构建的基因文库。完全基因文库是将某种生物的全部基因构建的基因文库，也就是基因组文库。
19. cdna文库是如何建立的，它属于哪一类基因文库？
cdna文库建立：以含目的基因的生物某个时期或某种细胞的mrna为模板，在逆转录酶的催化下反转录得到多种互补dna（cdna）片段，与载体相连后导入受体菌群中，这个受体菌群就是这种生物的cdna文库。cdna文库中因为只含有该生物的部分基因，因此属于部分基因文库。
20. 构建基因文库需要哪些工具和技术？
构建基因组文库需要用到限制酶、载体、dna连接酶，构建cdna文库要用到限制酶、载体、dna连接酶、逆转录酶。常用的技术包括凝胶电泳技术、pcr技术、转基因技术、分子探针技术等。
21. 什么样的目的基因适宜从基因文库获取？
碱基对序列未知的基因。
22. 什么类型的目的基因适宜人工化学合成，如何合成？
碱基对序列已知或基因所编码的蛋白质氨基酸序列已知，且碱基对数目相对较少的基因。前者利用dna合成仪直接合成，后者先根据蛋白质的氨基酸序列推出可能的一种mrna序列，再推出相应的dna序列，然后利用dna合成仪合成。
23. pcr技术的基本步骤是什么，需要用到哪些试剂？
pcr技术的基本步骤：一、变性：加热至90～95℃使dna双链解链成单链；二、退火：
冷却到55～60℃，与模板互补的特定引物结合到互补dna链上；三、延伸：加热至70～75℃，taqdna聚合酶从引物起始催化互补链合成。
pcr需要用到的试剂：模板dna分子（很少）、taqdna聚合酶、能与模板互补的特定引物对（大量）、四种游离脱氧核苷酸（大量）、缓冲液。
24. pcr技术有哪些用途？核苷酸序列只有部分已知的基因能用pcr技术扩增吗？
凡是需要在体外大量扩增目的基因的内容都可用到pcr，如：基因工程、基因诊断、病毒分析等。核苷酸序列只有部分已知的基因，只要能根据这部分已知的序列合成出其特定引物对，就可用pcr技术扩增完整基因。
25. 获取人胰岛素基因的最好方法是什么？如何获取？
获取人胰岛素基因的最好方法是人工化学合成法，即：根据胰岛素的氨基酸序列推测出其一种mrna序列，再推测出其dna序列，然后利用dna合成仪人工化学合成。
26. 人工化学合成的人胰岛素基因与从人类基因组文库中获取的人胰岛素基因核苷酸序列一定相同吗，为什么？
基本上不可能相同。因为每一种氨基酸有一个或多个密码子，根据胰岛素氨基酸序列推导出的mrna序列就会有很多种（假设每个氨基酸平均有3个密码子，胰岛素分子有51个氨基酸，根据密码子表推导出的mrna序列就有351种之多。），相应的dna序列也会一样多。
而从人类基因组文库种获取的人胰岛素基因基本上是唯一确定的。
27. 从人类基因组文库中获取的人胰岛素基因与从人类cdna文库中获取的人胰岛素基因的碱基对序列一样吗，为什么？
基本上相同。因为从cdna文库种获取的基因是利用人胰岛素基因转录出的mrna逆转录得到的，其序列与转录出mrna的基因相同。
28. 获取目的基因时可能用到哪些工具？
从基因组文库中获取目的基因需要用到：限制酶、载体、dna连接酶；从cdna文库中获取目的基因要用到：限制酶、载体、dna连接酶、逆转录酶；利用pcr技术扩增目的基因需要用到：
taqdna聚合酶；利用dna合成仪合成目的基因需要用到：dna聚合酶。
29. 构建基因表达载体时要用到哪些工具？
载体、限制酶、dna连接酶。
30. 用来切割目的基因的限制酶和用来切割载体的限制酶有什么要求？
同种限制酶。
31. 实际操作中，常用两种限制酶切割质粒和目的基因，这样操作与只用一种限制酶切割比较，有哪些优点？
一方面可以减少目的基因和载体自连，另一方面可以使目的基因与载体定向连接。
32. 在构建基因表达载体（重组dna）时，切割开的dn**段一般有几种连接类型？
目的基因自连、载体自连、目的基因与载体重组。
33. 基因工程中常用的受体细胞有哪些？
动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯草杆菌等。
34. 基因工程中为什么常用原核生物作为受体细胞？
因为原核生物多为单细胞，操作简便；繁殖快、易培养；自身遗传物质少，基因表达产物种类少，易分离目的基因表达产物。
35. 作为受体细胞的大肠杆菌与自然界的大肠杆菌有什么重要区别，为什么？
受体大肠杆菌没有抗性基因，这样便于筛选出导入重组dna的转基因受体菌；另外，受体菌往往是营养缺陷性细菌，这样的细菌只能在人工培育下繁殖，可以避免已导入外源基因的细菌被带到自然环境时造成基因污染。
36. 培育转基因植物时常用什么方法导入重组dna，具体过程是怎样的？除此之外还可以用什么方法？
培育转基因植物时常用“农杆菌转化法”，具体过程可表述为：目的基因插入ti质粒的t-dna上→重组ti质粒导入农杆菌→农杆菌将t-dna导入植物细胞→t-dna整合到受体细胞的染色体上→目的基因在受体细胞稳定表达。培育转基因植物还可用到“基因枪法”和“花粉管通道法”。
37. 培育转基因植物时，还需要用到什么生物技术？
还需要到植物组织培养技术（将转基因细胞培育成转基因植株）。
38. 培育“工程菌”时常用什么方法导入重组dna，具体过程是怎样的？
感受态细胞法”，具体过程是：ca2+处理细胞→感受态细胞→表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收dna分子。
39. 将重组质粒导入细菌时用氯化钙处理的目的是什么？
增大细胞壁的通透性，使细菌处于感受态。
40. 培育转基因动物时常用什么方法导入目的基因？
显微注射法。
41. 在培育转基因动物时，为什么常用受精卵作为受体细胞？
1）受精卵体积较大，操作方便；（2）受精卵全能性最高，容易发育成完整个体。
42. 培育转基因动物时需要用到哪些生物技术？
动物细胞培养、基因工程、体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植。
43. 如果是对人体进行基因**，常用的受体细胞是什么？
有基因缺陷的成体干细胞。
44. 为什么需要对目的基因进行检测和筛选？
1）并不是所有细胞都接纳了重组dna分子； （检测是否成功导入）
2）目的基因导入受体细胞后，不一定能稳定维持和表达其遗传特性。（检测是否复制和表达）
45. 试举2-3例说明如何利用载体的标记基因对目的基因进行检测？
请同学们参阅相应试题：利用抗生素抗性基因检测——氨苄青霉素和四环素双抗性检测、利用颜色反应检测——蓝白筛选、绿色荧光蛋白检测。
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