2019-2020学年人教版生物选修三练习：1-2　基因工程的基本操作程序

2019-2020学年人教版生物选修三练习：1-2　基因工程的基本操作程序

1.2 基因工程的基本操作程序 课时过关·能力提升 一、基础巩固 1.下列有关基因工程操作的顺序组合,正确的是( ) ①目的基因的检测与鉴定 ②基因表达载体的构建 ③将目的基因导入受体细胞 ④ 目的基因的获取 A.①②③④ B.④③②① C.④②③① D.③④②① 答案:C 2.在已知某目的基因的一段核苷酸序列的情况下,要在短时间内大量获取该目的基因,最 简便的方法是( ) A.化学合成法 B.基因组文库法 C.cDNA 文库法 D.利用 PCR 技术扩增 解析:利用 PCR 技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,根据 这一序列合成引物,进而在一定条件下利用 DNA 双链复制的原理,将目的基因的核苷酸 序列不断地加以复制。通过这一技术,可以在短时间内大量扩增目的基因。 答案:D 3.下列不属于基因表达载体的组成部分的是( ) A.启动子 B.终止密码 C.标记基因 D.目的基因 解析:一个基因表达载体的组成,除了目的基因外,还需有启动子、终止子和标记基因 等。终止子和终止密码不同,前者位于 DNA 上,后者位于 mRNA 上。 答案:B 4.下列不可能作为基因工程受体细胞的是( ) A.动物的受精卵细胞 B.人的神经细胞 C.大肠杆菌细胞 D.酵母菌细胞 解析:动植物的受精卵细胞均可作为基因工程的受体细胞,以培育成转基因动植物;大肠 杆菌细胞和酵母菌细胞是人们最常利用的受体细胞,它们具有很强的繁殖能力,是生产某 些药品的良好实验材料。人的神经细胞高度分化,已失去分裂能力,不能作为基因工程的 受体细胞。 答案:B 5.在基因工程技术中,需要用氯化钙处理的环节是( ) A.目的基因的提取和导入 B.目的基因与载体结合 C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测与表达 解析:如果载体是质粒,受体细胞是细菌,一般是将细菌用氯化钙处理,以增大细菌细胞壁 的通透性,使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。 答案:C 6.目的基因导入受体细胞后,是否可以稳定维持并表达其遗传特性,只有通过鉴定和检测 才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是( ) ①检测受体细胞是否含有目的基因 ②检测受体细胞是否含有致病基因 ③检测目的 基因是否转录出 mRNA ④检测目的基因是否翻译成蛋白质 A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④ 解析:目的基因的检测包括检测转基因生物的 DNA 上是否插入了目的基因,方法是用基 因探针与基因组 DNA 杂交;检测目的基因是否转录出了 mRNA,方法是用基因探针与 mRNA 杂交;检测目的基因是否翻译出了蛋白质,方法是进行抗原—抗体杂交。 答案:C 7.基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述错误的是( ) A.大肠杆菌具有繁殖快、遗传物质相对较少等特点 B.常用 Ca2+处理大肠杆菌,有利于目的基因与载体的结合 C.可通过检测标记基因来检测重组质粒是否成功导入受体细胞 D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 解析:将目的基因导入微生物细胞时,常用 Ca2+处理微生物细胞,如大肠杆菌细胞,使细胞 处于一种能吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞,有利于目 的基因的导入。 答案:B 8.在基因表达载体的构建中,下列说法错误的是( ) ①一个基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子 ②有启动子才能驱动基因转录 出 mRNA ③终止子的作用是使转录在相应地方停止 ④所有基因表达载体的构建都 是完全相同的 A.②③ B.①④ C.①② D.③④ 解析:一个基因表达载体必须具有目的基因、启动子、终止子和标记基因等。由于受体 细胞和目的基因导入受体细胞的方法不同,基因表达载体的构建不可能是完全相同的。 答案:B 9.下列获取目的基因的方法中需要模板链的是( ) ①从基因文库中获取目的基因 ②利用 PCR 技术扩增目的基因 ③逆转录法 ④通过 DNA 合成仪利用化学方法人工合成 A.①②③④ B.①②③ C.①②④ D.②③ 解析:PCR 利用的是 DNA 双链复制原理,即将双链 DNA 之间的氢键打开,变成单链 DNA, 作为聚合反应的模板。逆转录法则是以目的基因转录成的 mRNA 为模板,在逆转录酶的 作用下,先逆转录形成互补的单链 DNA,再合成双链 DNA。①④均不需要模板。 答案:D 10.家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力,将人的干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培 养可以提取干扰素用于制药。 (1)从人的 DNA 分子中获取干扰素基因时,要用到限制酶。假设该限制酶能专一性地识 别 DNA 上的 GAATTC 序列,并在某一位点切割某化学键,该化学键是 。 A.G 与 A 之间的键 B.G 与 C 之间的键 C.A 与 T 之间的键 D.两个核苷酸之间的键 (2)将外源基因导入家蚕细胞的常用方法是 。 (3)此基因工程操作过程的核心步骤是 。启动子位于基因 的 ,是 识别和结合的部位。 (4)人的干扰素基因一般来自 cDNA 文库,其属于 (填“基因组”或“部分基因”) 文库。 (5)通过 PCR 技术可大量获取目的基因,PCR 技术的原理是 。 解析:(1)该限制酶切割的是识别序列上两个核苷酸之间的磷酸二酯键。(2)在基因工程 的操作过程中,将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法。(3)基因工程的核 心步骤是基因表达载体的构建。在基因表达载体上,目的基因的首端(上游)是启动子,这 是一段特殊的 DNA 片段,是 RNA 聚合酶识别和结合的位点,启动目的基因的转录。 (4)cDNA 文库属于部分基因文库,它只含有某种生物的部分基因。(5)PCR 技术是一种体 外 DNA 复制技术,原理是 DNA 双链复制。 答案:(1)D (2)显微注射法 (3)基因表达载体的构建 首端 RNA 聚合酶 (4)部分基因 (5)DNA 复制 11.水稻种子中 70%的磷以植酸形式存在。植酸易同铁、钙等金属离子或蛋白质结合排 出体外,是多种动物的抗营养因子,同时,排出的大量磷进入水体易引起水华。为从根本 上解决水稻中的高植酸问题,可将植酸酶基因导入水稻,培育低植酸转基因水稻品种。下 图是获取植酸酶基因的流程。 请据图回答下列问题。 (1)图中基因组文库 (填“小于”或“大于”)cDNA 文库。 (2)B 过程需要的酶是 ;A、C 过程中 (填“可以”或“不可 以”)使用同一种探针筛选含目的基因的菌株。 (3)目的基因Ⅰ和目的基因Ⅱ除从构建的文库中分离外,还可以分别利用图中 和 为模板直接进行 PCR 扩增,该过程中所用酶的显著特点 是 。 答案:(1)大于 (2)逆转录酶 可以 (3)DNA cDNA 耐高温 二、能力提升 1.将目的基因导入玉米茎尖分生区细胞和小鼠受精卵,应分别采用的方法是( ) A.显微注射法 农杆菌转化法 B.基因枪法 花粉管通道法 C.农杆菌转化法 显微注射法 D.基因枪法 显微注射法 解析:玉米是单子叶植物,对单子叶植物细胞来说,常用的方法是基因枪法;对于动物细胞 来说,常用的方法是显微注射法。 答案:D 2.基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计施工的,在基因操作的基本步骤中,不进行碱 基互补配对的步骤是 ( ) A.人工合成基因 B.制备重组 DNA 分子 C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测和表达 解析:人工合成目的基因有两条途径:mRNA 逆转录形成 DNA;或者由蛋白质序列推测 DNA 的核苷酸序列,然后化学合成。这两条途径都涉及碱基互补配对。制备重组 DNA 涉及黏性末端的互补配对。检测目的基因是否存在于受体细胞,以及目的基因是否转录 形成 mRNA 的时候,都要用 DNA 探针进行检测,其原理都是碱基互补配对原则。 答案:C 3.绿叶海天牛(简称甲)吸食滨海无隔藻(简称乙)后,身体就逐渐变绿,这些“夺来”的叶绿体 能够在甲体内长期稳定存在。有科学家推测其原因是在甲的染色体 DNA 上可能存在 乙编码叶绿体部分蛋白的核基因。要证实上述推测,可以这种变绿的甲为材料进行实 验。下列方法和结果最能支持上述推测的是( ) A.通过 PCR 技术从甲体内的 DNA 中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因 B.通过核酸分子杂交技术,在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的 RNA C.给甲提供 14CO2,一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性 D.用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体 DNA 杂交,结果显示出杂交带 解析:通过 PCR 技术从甲体内的 DNA 中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因,这只 能说明甲体内含有乙的编码叶绿体蛋白的核基因,但不能说明甲的染色体 DNA 上存在 乙编码叶绿体部分蛋白的核基因,A 项不符合题意。通过核酸分子杂交技术,在甲体内检 测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的 RNA,这只能说明甲体内含有乙的编码叶绿 体蛋白的核基因,但不能说明甲的染色体 DNA 上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基 因,B 项不符合题意。给甲提供 14CO2,一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射 性,这说明甲能进行光合作用,但不能说明甲的染色体 DNA 上存在乙编码叶绿体部分蛋 白的核基因,C 项不符合题意。用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体 DNA 杂交,结果显示出杂交带,这说明甲的染色体 DNA 上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基 因,D 项符合题意。 答案:D 4.下图表示一项重要的生物技术,对图中物质 a、b、c、d 的描述,正确的是( ) A.a 通常存在于细菌体内,是目前该生物技术中唯一的载体 B.b 识别特定的脱氧核苷酸序列,并将 A 与 T 之间的氢键切开 C.c 连接双链间的 A 和 T,使黏性末端处碱基互补配对 D.若要获得已知序列的 d,可采用化学合成法 解析:a 为环状双链 DNA,推测其为质粒,可作为基因工程的载体,但不是唯一的,动植物病 毒等也可作为基因工程的载体。能将双链 DNA 打开,形成黏性末端的 b 为限制酶,它可 以识别特定的脱氧核苷酸序列,但作用部位是磷酸二酯键,而不是氢键。d 能与切开的 a 连接,所以推测 d 为目的基因,如果序列已知可以采用化学合成法获得。 c 为 DNA 连接 酶,作用部位也是磷酸二酯键,而不是氢键。 答案:D 5.下图表示一项重要生物技术的关键步骤,字母 X 可能代表( ) A.不能合成胰岛素的细菌细胞 B.能合成抗体的人类细胞 C.能合成胰岛素的细菌细胞 D.不能合成抗生素的人类细胞 解析:目的基因是人胰岛素基因,受体细胞是细菌,通过载体将目的基因导入受体细胞后, 带有人胰岛素基因的细菌分裂可形成能合成人胰岛素的子代。 答案:C 6.利用外源基因在受体细胞中表达,可生产人类所需的产品。下列选项中能说明目的基 因完成表达的是( ) A.棉花细胞中检测到载体上的标记基因 B.山羊乳腺细胞中检测到人的生长激素基因 C.大肠杆菌中检测到人的胰岛素基因转录出的 mRNA D.酵母菌细胞中提取到人的干扰素 解析:目的基因完成表达是指目的基因在细胞中翻译成相应的蛋白质,在酵母菌细胞中提 取到人的干扰素,说明导入酵母菌中的人的干扰素基因完成了表达。 答案:D ★7.天然的玫瑰没有蓝色花,这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因 B,而开蓝色花的矮 牵牛中存在序列已知的基因 B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰,下列操作正确的是( ) A.提取矮牵牛蓝色花的 mRNA,经逆转录获得互补的 DNA,再扩增基因 B B.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因 B C.利用 DNA 聚合酶将基因 B 与质粒连接后导入玫瑰细胞 D.将基因 B 直接导入大肠杆菌,然后感染并转入玫瑰细胞 解析:可以利用 mRNA 经逆转录合成目的基因后再进一步扩增,A 项正确。因为开蓝色 花的矮牵牛基因 B 的序列是已知的,所以该目的基因宜采用化学方法合成或用聚合酶链 式反应(PCR)扩增,而不是从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取,从基因文库中获取目的 基因具有很大的盲目性,B 项错误。目的基因必须与载体结合后才能导入受体细胞,且需 要 DNA 连接酶缝合,C、D 两项错误。 答案:A 8.真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有 的切除内含子对应的 RNA 序列的机制。已知在人体中基因 A(有内含子)可以表达出某 种特定蛋白(简称蛋白 A)。回答下列问题。 (1)某同学从人的基因组文库中获得了基因 A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白 A, 其原因是 。 (2)若用家蚕作为表达基因 A 的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用 作为载体,其原因是 。 (3)若要高效地获得蛋白 A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比,大肠杆菌具有 (答出两点即可)等优点。 (4)若要检测基因 A 是否翻译出蛋白 A,可用的检测物质是 (填 “蛋白 A 的基因”或“蛋白 A 的抗体”)。 (5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明 DNA 是遗传物质做出了重要贡献,也可以 说是基因工程的先导。如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一 启示是 。 解析:(1)人的基因 A 含有内含子,其转录出的 RNA 需切除内含子对应的 RNA 序列后才 能翻译出蛋白 A,大肠杆菌是原核生物,其没有切除内含子对应的 RNA 序列的机制,故将 人的基因 A 导入大肠杆菌无法表达出蛋白 A。(2)噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的 病毒,无法寄生在家蚕中。(3)大肠杆菌繁殖快、容易培养,常用作基因工程的受体。(4) 在分子水平检测目的基因是否表达应用抗原—抗体杂交法,即用蛋白 A 与蛋白 A 的抗体 进行杂交。(5)艾弗里的肺炎双球菌转化实验的原理是基因重组,通过重组使得 S 型细菌 的 DNA 在 R 型细菌中表达,这种思路为基因工程理论的建立提供了启示。 答案:(1)基因 A 有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的 RNA 序列 不能被切除,无法表达出蛋白 A (2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕 (3)繁殖快、容易培养 (4)蛋白 A 的抗体 (5)DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 ★9.科学家将外源目的基因与大肠杆菌的质粒进行重组,并在大肠杆菌中成功表达。下 图表示构建重组质粒和筛选含目的基因的大肠杆菌的过程。请据图回答问题。 (1)步骤①和②中常用的工具酶分别是 和 。 (2)图中质粒上有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因两个标记基因,经过①和②步骤 后,有些质粒上的 基因内插入了外源目的基因,形成重组质粒,由 于目的基因的分隔使得该抗性基因失活。 (3)步骤③是 的过程,为了促进该过 程,应该用 处理大肠杆菌。 (4)步骤④:将三角瓶内的大肠杆菌接种到含四环素的培养基 C 上培养,目的是筛 选 ,能在 C 中生长的大肠杆菌有 种。 (5)步骤⑤:用无菌牙签挑取 C 上的若干单个菌落,分别接种到 D(含氨苄青霉素和四环素) 和 E(含四环素)两个培养基的相同位置上,一段时间后,菌落的生长状况如左图所示。含 目的基因的菌落位于 (填“D”或“E”)上,请在图中相应的位置上圈出来。 解析:(4)能在含四环素的培养基上生长的一定是含四环素抗性基因的大肠杆菌。而具有 该基因的大肠杆菌有的含有未重组质粒,有的含有重组质粒,因而能在 C 中生长的大肠 杆菌有两种。(5)步骤⑤的目的是从在 C 中生长的两种大肠杆菌中筛选出含重组质粒 (目的基因)的大肠杆菌。E 培养基的条件与 C 相同,因而从 C 上挑取的菌落依然能在 E 上生长。而 D 培养基中除了含有四环素外,还含有氨苄青霉素,这样使得含重组质粒(目 的基因)的大肠杆菌无法生长,因为在构建重组质粒时,氨苄青霉素抗性基因已被破坏,而 含未重组质粒的大肠杆菌可以生长,因为完整的质粒中氨苄青霉素抗性基因是完好无损 的。由此判断,在 E 中出现,而在 D 中相应位置上不出现的菌落即为含有目的基因的菌 落。 答案:(1)限制性核酸内切酶 DNA 连接酶 (2)氨苄青霉素抗性 (3)将重组质粒(目的基因)导入大肠杆菌(受体细胞) CaCl2 溶液 (4)含四环素抗性基因的大肠杆菌 两 (5)E