2019-2020学年人教版高中生物选修三练习：专题1第2节基因工程的基本操作程序

2019-2020学年人教版高中生物选修三练习：专题1第2节基因工程的基本操作程序

专题一 第二节 一、选择题 1．(2019·福州检测)以下有关基因工程的叙述，正确的是( A ) A．利用 PCR 技术可以大量扩增目的基因 B．目的基因导入受体细胞最常用的方法是农杆菌转化法 C．用同一种限制酶分别切割载体和目的基因的目的是能够产生不同的黏性末端 D．利用载体上标记基因的相关特性就可检测出目的基因已导入受体细胞并成功表达 [解析] PCR 是一种体外迅速扩增 DNA 片段的技术；农杆菌转化法是将目的基因导入植 物细胞最常用的方法；用同一种限制酶分别切割载体和目的基因的目的是够产生相同的黏性 末端，便于两者连接；利用载体上标记基因的相关特性就可检测出目的基因已导入受体细胞， 但不能确定目的基因是否得以表达。 2．下列关于目的基因导入受体细胞的描述，不正确的是( A ) A．利用基因枪法将目的基因导入植物体细胞的方法比较经济有效 B．显微注射技术是转基因动物中采用最多的方法 C．大肠杆菌细胞最常用的转化方法是使细胞的生理状态发生改变 D．农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞最常用的方法 [解析] 本题综合考查将目的基因导入受体细胞的方法。目的基因导入不同的生物其方法 不同，每种方法都有利有弊。目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法，该方法比较经济和 有效，此外还有基因枪法和花粉管通道法；目的基因导入动物细胞常用显微注射技术；大肠 杆菌细胞最常用的转化方法就是用 Ca2＋处理细胞，使细胞的生理状态发生改变，进而完成转 化过程。 3．基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是( B ) A．常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒 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，利于基因 的导入。 4．利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素。下列相关叙述正确的是( B ) A．人和大肠杆菌在合成胰岛素时，转录和翻译的场所是相同的 B．DNA 连接酶能把两个黏性末端经碱基互补配对后留下的缝隙“缝合” C．通过检测，大肠杆菌中没有胰岛素产生则可判断重组质粒未导入受体菌 D．在培养大肠杆菌的工程菌的过程中，获得目的基因的工具酶有限制酶、DNA 聚合酶 [解析] 大肠杆菌为原核生物，在合成胰岛素时，其转录和翻译的场所与人存在差异；检 测发现大肠杆菌中无胰岛素产生，可能的原因有：①未导入，②导入后未表达；在培养大肠 杆菌的工程菌的过程中，获得的目的基因的工具酶是限制酶不用 DNA 聚合酶。 5．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( D ) A．a 通常存在于细菌体内，是目前该生物技术中唯一的运载体 B．b 识别特定的核苷酸序列，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，可采用化学合成方法 [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 推测为限制酶， 它可以识别特定的核苷酸序列，但作用部位是磷酸二酯键，而不是氢键。d 能与 a 连接，所以 d 推测为目的基因，如果序列已知可以采用化学合成法获得。c 推测为 DNA 连接酶，作用部 位也是磷酸二酯键，而不是氢键。 6．下图是将人的生长激素基因导入细菌 B 内制造“工程菌”的示意图。已知细菌 B 内不 含质粒 A，也不含质粒 A 上的基因。判断下列说法正确的是( C ) A．将重组质粒导入细菌 B 常用显微注射技术 B．将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的就是导入了重 组质粒的细菌 C．将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒 A 的细菌 D．目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长 [解析] 若导入了质粒，由于质粒中含有抗四环素基因，则细菌可在含有四环素的培养基 上生长。 7．下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( B ) 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 [解析] 由于受体细胞有植物、动物和微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方式不 同，所以基因表达载体的构建也会有所差别，不可能千篇一律。 8．继在上海和安徽发现 H7N9 禽流感病例，我国曾多地出现禽流感疫情，为此某研究小 组为了研制预防 H7N9 禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下图。 下列有关叙述错误的是( C ) 禽流感病毒 ――→提取 RNA ――→① DNA ――→选择性扩增 Q 基因 ――→② 携带 Q 基因的重组质粒 ――→③ 导入大肠杆菌 ――→④ 表达 Q 蛋白 A．步骤①所代表的过程是反转录 B．步骤②需使用限制酶和 DNA 连接酶 C．步骤③可用 CaCl2 处理大肠杆菌，使其从感受态恢复到常态 D．检验 Q 蛋白的免疫反应特性，可用 Q 蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—— 抗体特异性反应实验 [解析] 由图可知：步骤①是由 RNA 合成 DNA 的过程，表示反转录，选项 A 正确；步 骤②是把目的基因与质粒连接，构建重组质粒的过程，该过程需使用限制酶和 DNA 连接酶， 选项 B 正确；步骤③可用 CaCl2 处理大肠杆菌，使其从常态转化为感受态，选项 C 错误；检 验 Q 蛋白的免疫反应特性，可用 Q 蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反 应实验，选项 D 正确。 9．科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎病的基因，并以 Ti 质粒为载体，采用转基因方法 培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。下列有关叙述正确的是( D ) A．质粒是最常用的载体之一，质粒的存在与否对宿主细胞的生存有决定性的作用 B．应将抗枯萎病基因导入受精卵，否则不能达到该基因在各组织细胞都表达的目的 C．抗枯萎病基因能在金花茶细胞中表达，是因为两者的 DNA 结构相同 D．通过该方法获得的抗枯萎病金花茶，将来产生的花粉中不一定含有该抗病基因 [解析] 一般来说，质粒对受体细胞无害，即存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用， A 错误；因为植物细胞具有全能性，则转基因植物的受体细胞可以是受精卵或体细胞，B 错误； 抗枯萎病基因之所以能在金花茶细胞中表达，原因是两者共用一套遗传密码子，并且基因表 达方式相同，C 错误；导入受体细胞的抗枯萎病的基因是单个的，而花粉是减数分裂后的产物， 因此有的花粉是不带有抗性基因的，D 正确。所以 D 选项是正确的。 10．“黄金大米”是将胡萝卜素转化酶的基因导入到水稻细胞中而制备成功的。一般地 说，制备“黄金大米”植株的过程中，不需要使用下列中的( B ) A．限制性核酸内切酶 B．纤维素酶 C．DNA 连接酶 D．DNA 聚合酶 [解析] 转基因的过程是指用限制性核酸内切酶获得目的基因片段，在 DNA 连接酶作用 下与载体连接成重组片段，导入细胞内，目的基因片段能够表达并稳定遗传的过程。获得转 基因“黄金大米”植株中用到的酶有：限制性核酸内切酶、DNA 连接酶和 DNA 聚合酶(细胞 增殖过程 DNA 复制有关)等。纤维素酶跟纤维素的水解有关，因此不需要此酶，故本题正确 答案为 B。 11．下列有关基因工程和操作工具的叙述，正确的是( A ) A．质粒常被用作载体的原因之一是质粒上具有标记基因 B．RNA 聚合酶能与信使 RNA 的特定位点结合，催化遗传信息的转录 C．利用显微注射法将人的生长激素基因直接导入小鼠的受精卵，培育超级小鼠 D．DNA 探针可用于检测苯丙酮尿症和 21 三体综合征 [解析] 因质粒上具有标记基因，所以质粒常被用作载体，将目的基因导入受体细胞。RNA 聚合酶能与基因的启动子相结合，催化遗传信息的转录。利用显微注射法将重组 DNA 导入小 鼠的受精卵，目的基因才能够得以表达。DNA 探针可用于检测苯丙酮尿症，但不能用于检测 21 三体综合征。 12．番茄叶片受害虫的损伤后，叶肉细胞迅速合成蛋白酶抑制剂，抑制害虫的消化作用。 人们尝试将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米，以对付猖獗的玉米螟。下图为培育转基因抗 虫玉米的流程图，下列描述正确的是( C ) A．用限制性核酸内切酶切割番茄的 DNA 得到的产物就是蛋白酶抑制剂基因 B．用氯化钙处理玉米受体细胞，有利于含目的基因的重组质粒导入 C．重组 Ti 质粒应有 RNA 聚合酶识别和结合的部位，以启动蛋白酶抑制剂基因的转录 D．若将目的基因导入玉米花粉细胞，通过花药离体培养可获得稳定遗传的转基因玉米 [解析] 目的基因是用限制性核酸内切酶将 DNA 酶切后得到的，需筛选；氯化钙用于处 理细菌细胞；基因成功表达的前提是能转录和翻译，转录时需 RNA 聚合酶识别转录的起点才 能启动；花药离体培养得到的是玉米的单倍体，需再用秋水仙素处理单倍体，使染色体加倍 才能得到稳定遗传的转基因玉米。 二、非选择题 13．1997 年，科学家将动物体内的能够控制合成胰岛素的基因与大肠杆菌的 DNA 分子重 组，并且在大肠杆菌中表达成功。请据下图回答问题。 (1)此图表示的是采取__人工__合成基因的方法获取目的基因的过程。 (2)图中①互补 DNA 是以__控制胰岛素合成的信使 RNA__为模板，形成单链 DNA，在酶 的作用下合成双链 DNA，从而获得了所需要的目的基因。 (3)图中③代表__重组 DNA 分子__，它往往含__标记__基因，以便于目的基因的检测。 (4)图中④表示__将目的基因导入受体细胞__，为使此过程顺利进行，一般须将大肠杆菌 用__氯化钙__处理，以增大其细胞壁的__通透性__。 (5)图中⑤表示__目的基因__随大肠杆菌的繁殖而进行增殖，此目的基因在大肠杆菌内表 达的标志是__大肠杆菌能产生胰岛素__。 14．2015 年，屠呦呦因发现青蒿素治疗疟疾的新疗法获诺贝尔奖。工业上青蒿素一般从 青蒿植株中提取，产量低，价格高。基因工程及细胞工程等为培育出高青蒿素含量的青蒿提 供了思路。科学家先通过紫外线处理大量青蒿幼苗后，偶然发现一株高产植株。通过基因测 序发现，该高产植株控制青蒿素合成的一种关键酶的基因发生了突变。 (1)提取了高产植株的全部 DNA 后，要想快速大量获得该突变基因可以采用 PCR 技术， 该技术的原理是__DNA 复制__。 (2)如果获取青蒿某个时期 mRNA 反转录产生的双链 cDNA 片段，用该双链 cDNA 进行 PCR 扩增，进行了 30 个循环后，理论上可以产生约__230__个 DNA 分子，该双链 DNA 与载 体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群就叫作青蒿的__cDNA 文库(或部分基因文 库)__，获得的 cDNA 与青蒿细胞中该基因的碱基序列__不同__(填“相同”或“不同”)。 (3)将获得的突变基因导入普通青蒿之前，应先构建基因表达载体，图 1、2 中箭头表示相 关限制酶的酶切位点。请回答下列问题： 如果该突变基因导入成功，且与某条染色体的 DNA 整合起来，该转基因青蒿可视为杂合 子，将该转基因青蒿自交一代，再取含该突变基因的子一代再自交一次，预计子二代转基因 青蒿中纯合子占 3 5 。 (4)检测目的基因是否表达出相应蛋白质，应采取__抗原——抗体杂交__技术。 [解析] (1)PCR 技术的原理是 DNA 复制。(2)PCR 过程中，目的基因的数量以指数形式扩 增(2n，其中 n 为扩增循环的次数)，所以进行了 30 个循环后，理论上可以产生 230 个 DNA 分 子。将该双链 DNA 与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群只含有该物种的部分 基因，所以叫作青蒿的 cDNA 文库(或部分基因文库)。获得的 cDNA 与青蒿细胞中该基因的碱 基序列不同，cDNA 中没有内含子和启动子，而青蒿细胞中该基因有这部分碱基序列。(3)根 据题意可假设该转基因青蒿的基因型为 Aa，自交一代后含该基因的子一代的基因型及比例为 AA Aa＝1 2，再自交一代，子二代中 AA 占1 3 ＋2 3 ×1 4 ＝1 2 ，Aa 占2 3 ×2 4 ＝1 3 ，aa 占2 3 ×1 4 ＝1 6 ， 所以在转基因青蒿(AA＋Aa)中，纯合子(AA)所占的比例为3 5 。(4)检测目的基因是否表达出相 应蛋白质，应采取抗原—抗体杂交技术。 15．回答有关基因工程的问题： (1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割 DNA 后，可能产生黏性末端，也 可能产生__平__末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能 使二者产生__相同__(相同、不同)黏性末端的限制酶。 (2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其 中启动子的作用是__RNA 聚合酶识别和结合的部位__。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用 __Ca2＋__处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了 mRNA， 可用标记的胰岛素基因片段作探针与 mRNA 杂交，该杂交技术称为__分子杂交技术__。为了 检测胰岛素基因转录的 mRNA 是否翻译成__蛋白质__，常用抗原——抗体杂交技术。 (3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌 Ti 质粒的__T－DNA 片段__中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过 DNA 重组将目的基因插入 植物细胞的__染色体 DNA__上。