2020-2021学年高中人教版生物选修3课后分层检测案1-2基因工程的基本操作程序

2020-2021学年高中人教版生物选修3课后分层检测案1-2基因工程的基本操作程序

课后分层检测案 2 基因工程的基本操作程序 [基础巩固练] 1．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 的逆转录过程 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 2．下列有关 PCR 技术的说法，不正确的是( ) A．PCR 技术是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技 术 B．PCR 技术的原理是 DNA 双链复制 C．利用 PCR 技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因 的核苷酸序列 D．PCR 扩增中需要解旋酶解开双链 DNA 3．下列选项中不是基因表达载体必要的组成成分的是( ) A．目的基因 B．启动子 C．终止子 D．抗青霉素基因 4．要检测受体 DNA 中是否成功插入了目的基因，需要用基因探 针，这里的基因探针是指( ) A．用于检测疾病的医疗器械 B．带标记的与目的基因互补的核酸序列 C．带标记的蛋白质分子 D．人工合成的免疫球蛋白 5．下列关于目的基因导入微生物细胞的叙述中，不正确的是( ) A．常用原核生物作为受体细胞，是因为原核生物繁殖快，且多为 单细胞，遗传物质相对较少等 B．受体细胞所处的一种能吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态 称为感受态 C．感受态细胞吸收 DNA 分子需要适宜的温度和酸碱度 D．感受态细胞吸收重组表达载体 DNA 分子的液体只要调节为适 宜的 pH 即可，没必要加入缓冲液 6．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。 下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是( ) A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其 mRNA C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素 DNA 序列 D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 7．如图为基因表达载体的模式图，下列有关基因工程中载体的说 法错误的是( ) A．基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建 B．任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别 C．图中启动子位于基因的首端，是 RNA 聚合酶识别和结合的部 位 D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中 是否导入了目的基因 8．在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标 记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞和组织才能在卡那霉素培养 基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答，叙述正确的 是( ) ①A 过程需要的酶主要有限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶 ②B 过程需要加入卡那霉素进行选择培养 ③C 过程为脱分化过程，培养 基中只需加入营养物质、琼脂 ④D 过程可以用放射性同位素(或荧光 分子)标记的抗虫基因作为探针进行分子水平的检测 ⑤D 过程可以用 虫感染植株进行个体水平的检测 A．①②③④⑤ B．①②④⑤ C．③④⑤ D．①③④⑤ 9．紫花苜蓿是世界上最重要的豆科牧草之一，素有“牧草之王” 的美称，NHX 基因指导合成的蛋白质能将钠离子排出细胞，研究人员 将 NHX 基因导入新疆大叶紫花苜蓿中，提高了转基因植株的耐盐性。 请回答下列问题： (1)利用 PCR 技术扩增 NHX 基因时，需要加入的酶为________， 反应的温度和时间需根据具体情况进行设定，55～60 ℃有利于 ________结合到互补 DNA 链上。 (2)将目的基因导入受体细胞前要将目的基因和运载体相连，作为 目的基因的运载体应具备的条件是 ________________________________________________________ ________________ ________________________________________________________ ________________(答出三点)。 (3)将 NHX 基因导入新疆大叶紫花苜蓿的常用方法是________，该 方法中要将目的基因插入到________以保证目的基因能整合到宿主细 胞 的 染 色 体 上 ， 检 测 目 的 基 因 是 否 导 入 宿 主 细 胞 的 方 法 是 ________________ ， 该 检 测 方 法 利 用 的 原 理 是 ____________________________________________________________ ____________。 [能力提升练] 10．基因工程的基本操作步骤如下图所示，其中甲、乙、丙表示 结构，①表示过程。下列相关叙述正确的是( ) A．甲、乙分别表示含有抗性基因的质粒、受体细胞 B．①过程表示用有抗生素的培养基筛选含目的基因的受体细胞 C．丙可以是单细胞、器官、植物或动物等 D．若要使丙表达人的蛋白质，则乙是能分裂的人体细胞 11．如图表示利用致病病毒 M(DNA 病毒)的表面蛋白基因和无害 病毒 N，通过基因工程制作重组 M 病毒疫苗的部分过程。①～⑤表示 操作流程，a～h 表示分子或结构。据图判断不正确的是( ) A．图中所示的①②③过程中，用作运载体的 DNA 来自分子 c B．图中 c 所示质粒可能是由细菌或者病毒的 DNA 改造的 C．图中所示过程中，获取目的基因的步骤是流程①、② D．在流程③中必须实施的步骤有切割质粒、将质粒与目的基因重 组 12．下图是利用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗 的部分过程示意图，其中 Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ、Apa Ⅰ为四种限 制性核酸内切酶。下列说法错误的是( ) A．抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来 B．表达载体构建时需要用到限制酶 Sma Ⅰ C．图示过程是基因工程的核心步骤 D．除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构 13．为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基 因 C(图甲)，拟将其与质粒(图乙)重组，再借助农杆菌导入菊花中。 下列操作与实验目的不符的是( ) A．用限制性核酸内切酶 EcoR Ⅰ和连接酶构建重组质粒 B．用含 C 基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将 C 基因导入细胞 C．在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞 D．用分子杂交方法检测 C 基因是否整合到菊花染色体上 14．图 1 是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，载体质粒 P0 具有四环素抗性基因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列 问题： (1)EcoR V 酶切位点为 …GATATC ↓ … …CTATAG ↑ …，EcoR V 酶切出来的线性载体 P1 为________末端。 (2)用 Taq DNA 聚合酶进行 PCR 扩增获得的目的基因片段，其两 端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体 P1 用酶处理，在两端各添加 了一个碱基为________的脱氧核苷酸，形成 P2；P2 和目的基因片段在 ________酶作用下，形成重组质粒 P3。 (3)为筛选出含有重组质粒 P3 的菌落，采用含有不同抗生素的平 板进行筛选，得到 A、B、C 三类菌落，其生长情况如下表(“＋”代 表生长，“－”代表不生长)。根据表中结果判断，应选择的菌落是 ________( 填 表 中 字 母 ) 类 ， 另 外 两 类 菌 落 质 粒 导 入 情 况 分 别 是 ________、__________________。 菌落类型 平板类型 A B C 无抗生素 ＋ ＋ ＋ 氨苄青霉素 ＋ ＋ － 四环素 ＋ － － 氨苄青霉素＋四 环素 ＋ － － (4) 为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒， 拟设计引物进行 PCR 鉴定。如图 2 所示为甲、乙、丙 3 条引物在正确 重组质粒中的相应位置，PCR 鉴定时应选择的一对引物是________。 某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了 400bp 片 段 ， 原 因 是 ____________________________________________________________ ____________。 [素养养成练] 15．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 ____________________________________________________________ ____________ ____________________________________________________________ ____________。 课后分层检测案 2 1．解析：cDNA 是指以 mRNA 为模板，由逆转录酶催化形成的互 补 DNA, cDNA 文库中的基因来自 mRNA 逆转录，A 正确；mRNA 是 由基因中的外显子部分转录后拼接形成的，因此 cDNA 文库中的基因 不包含启动子和内含子等结构，与该生物的基因组文库中的基因结构 不同，B 错误；cDNA 文库中的基因都没有启动子，C 正确；由于 cDNA 文库中只含有某种生物的部分基因，因此该种基因文库可能有多种， 而基因组文库中含有某种生物的全部基因，因此只有一种，D 正确。 答案：B 2．解析：PCR 技术是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸 合成技术，其原理是 DNA 双链复制，A、B 正确；利用 PCR 技术获取 目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这 一序列合成引物，C 正确；PCR 扩增中目的基因受热变性后解链为单 链，不需要解旋酶解开双链 DNA，D 错误。 答案：D 3．解析：目的基因、启动子、终止子、标记基因是表达载体必要 的组成成分，而抗青霉素基因只是标记基因中的一种。 答案：D 4．解析：本题中基因探针是指用放射性同位素或荧光分子标记的 与目的基因互补的核酸序列，利用碱基互补配对原则，检测目的基因 是否导入受体细胞的 DNA 中。 答案：B 5．解析：因为原核生物繁殖快，且多为单细胞，遗传物质相对较 少，故常用原核生物作为受体细胞，A 正确；Ca2＋处理后细胞处于能 吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态称为感受态，感受态细胞吸收 DNA 分子需要适宜的温度和酸碱度，B、C 正确；感受态细胞吸收重 组表达载体 DNA 分子的液体需要加入缓冲液，D 错误。 答案：D 6．解析：基因表达的产物是蛋白质，因此，只有在受体细胞中检 测或提取到了相应蛋白质才能证明目的基因在受体细胞中完成了表 达，A、C 项只能说明完成了目的基因的导入，B 项只能说明完成了目 的基因的导入和目的基因的转录过程。 答案：D 7．解析：由于受体细胞有植物细胞、动物细胞和微生物细胞之分， 且目的基因导入受体细胞的方式不同，因而基因表达载体的构建也会 有所差别，不可能千篇一律。 答案：B 8．解析：①A 过程需要的酶主要有限制性核酸内切酶和 DNA 连 接酶，①正确；②B 过程需要加入卡那霉素进行选择培养，②正确； ③C 过程为脱分化过程，培养基中需加入营养物质、琼脂、激素以及 卡拉霉素，③错误；④D 过程可以用放射性同位素(或荧光分子)标记的 抗虫基因作为探针进行分子水平的检测，④正确；⑤D 过程可以用虫 感染植株进行个体水平的检测，⑤正确。 答案：B 9．解析：(1)PCR 技术扩增 NHX 基因时，需要加入的酶为热稳定 DNA 聚合酶(或 Taq 酶)。利用 PCR 技术扩增目的基因的过程中，复性 时两种引物通过碱基互补配对与两条单链 DNA 结合，复性的温度为 55～60 ℃。(2)作为目的基因的运载体应具备的条件是具有一个或多个 限制酶切割位点、能在细胞中自我复制、具有特殊的标记基因等。(3) 将目的基因导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法，该方法中要将 目的基因插入到 Ti 质粒的 TDNA 上，以保证目的基因能整合到宿主 细胞的染色体 DNA 上。检测目的基因是否导入宿主细胞的方法是 DNA 分子杂交技术，该检测方法利用的原理是碱基互补配对原则。 答案：(1)热稳定 DNA 聚合酶(或 Taq 酶) 引物 (2)具有一个或多 个限制酶切割位点、能在细胞中自我复制、具有特殊的标记基因 (3) 农杆菌转化法 Ti 质粒的 TDNA 上 DNA 分子杂交技术 碱基互补 配对原则 10．解析：甲为运载体，可能是质粒，也可能是噬菌体或动植物 病毒，A 错误；①为筛选含有目的基因的受体细胞的过程，由于标记 基因不一定是抗性基因，因此该过程不一定是用含有抗生素的培养基 来筛选含目的基因的受体细胞，也可能是通过荧光标记来筛选含目的 基因的受体细胞，B 错误；基因工程的受体细胞可以是微生物细胞、 植物细胞或动物细胞，因此丙可以是单细胞、器官、植物或动物等，C 正确；若要使丙表达人的蛋白质，则乙应该是其他生物的细胞，D 错 误。 答案：C 11．解析：图中①②表示提取致病病毒 M 的 DNA 并切割下目的 基因，图中③是目的基因与运载体拼接过程，所以①②③过程中用作 运载体的只有 c，A、C、D 正确；图中质粒不可能来自病毒的 DNA， 因为病毒中没有质粒，B 错误。 答案：B 12．解析：抗卡那霉素基因是标记基因，目的是便于鉴定和筛选 含有目的基因的细胞，A 正确；构建表达载体过程中需要将目的基因 完整切割下来，此时要用到限制酶 Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ，B 错误；图示过 程为基因表达载体的构建过程，是基因工程中的核心步骤，C 正确； 基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等，D 正确。 答案：B 13．解析：目的基因 C 和质粒都有可被 EcoR Ⅰ切割的酶切位点， 另外需要 DNA 连接酶将切好的目的基因和质粒连接起来，A 正确；愈 伤组织全能性较高，是理想的植物受体细胞，将目的基因导入植物受 体细胞的方法通常为农杆菌转化法，B 正确；质粒中含有潮霉素抗性 基因，因此选择培养基中应该加入潮霉素，C 错误；使用分子杂交方 法可检测目的基因是否整合到受体细胞染色体上，D 正确。 答案：C 14．解析：(1)根据题意分析，EcoR V 识别的序列是—GATATC—， 并且两条链都在中间的 T 与 A 之间进行切割，因此其切出来的线性载 体 P1 为平末端。(2)据图分析，目的基因两侧为粘性末端，且漏出的碱 基为 A，则在载体 P1 的两端需要各加一个碱基 T 形成具有粘性末端的 载体 P2，再用 DNA 连接酶将 P2 与目的基因连接起来，形成重组质粒 P3。(3)根据以上分析已知，限制酶切割后破坏了四环素抗性基因，但 是没有破坏氨苄青霉素抗性基因，因此含有重组质粒 P3 的菌落在四环 素中不能生长，而在氨苄青霉素的培养基上能生长，结合表格分析可 知，应该选择 B 类菌落。根据表格分析，A 类菌落在氨苄青霉素和四 环素的培养基中都能够生长，说明其导入的是 P0; C 类菌落在任何抗生 素的培养基中都不能生长，说明其没有导入质粒。(4)据图分析，根据 目的基因插入的位置和 PCR 技术的原理分析，PCR 鉴定时应该选择的 一对引物是乙和丙：根据题意和图形分析，某同学用图中的另外一对 引物(甲、乙)从某一菌落的质粒中扩增出了 400bp 的片段，说明其目的 基因发生了反向连接。 答案：(1)平 (2)胸腺嘧啶(T) DNA 连接 (3)B A 类菌落含有 P0 C 类菌落未转入质粒 (4)乙丙 目的基因反向连接 15．解析：(1)人为真核生物，从人的基因组文库中获得的基因 A 中含有内含子，而受体细胞大肠杆菌是原核生物，原核生物基因中没 有内含子，相应的就没有切除内含子对应的 RNA 序列，故无法表达出 蛋白 A。(2)噬菌体是专一性侵染细菌的病毒，以细菌为宿主细胞，而 昆虫病毒侵染的是昆虫，以昆虫为宿主细胞。家蚕属于昆虫，故应选 用昆虫病毒作为载体。(3)与家蚕相比，大肠杆菌具有繁殖快、容易培 养等优点，故要高效地获得蛋白 A，可选用大肠杆菌作为受体。(4)检 测基因 A 是否翻译出蛋白 A，可用抗原—抗体杂交法。(5)艾弗里等人 的肺炎双球菌转化实验中，S 型细菌的 DNA 可以使 R 型细菌发生转化， 说明调控多糖荚膜产生的基因整合到了R型细菌的DNA分子中并成功 得以表达。也就是说 DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 并进行表达，这就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