2019-2020生物人教版选修3检测：专题11．2第2课时目的基因导入受体细胞　目的基因的检测与鉴定

2019-2020生物人教版选修3检测：专题11．2第2课时目的基因导入受体细胞　目的基因的检测与鉴定

第 2 课时 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测 与鉴定 一、选择题 题型一 目的基因导入受体细胞 1．受体细胞不同，将目的基因导入受体细胞的方法也不相同，下列受体细胞 与导入方法匹配错误的是( ) 选项 受体细胞 导入方法 A 棉花细胞 花粉管通道法 B 大肠杆菌 农杆菌转化法 C 羊受精卵 显微注射技术 D 小麦细胞 基因枪法 答案 B 解析 花粉管通道法是一种十分简便、经济的方法，我国的转基因抗虫棉就 是用此种方法获得的，A 正确；将目的基因导入微生物细胞，常采用感受态细胞 法(Ca2＋处理法)，这种方法能使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中 DNA 分 子的生理状态，B 错误；显微注射技术是将目的基因导入动物细胞(如羊受精卵)的 最常用、最有效的方法，C 正确；双子叶植物和裸子植物常用农杆菌转化法导入目 的基因，单子叶植物(如小麦)可用基因枪法导入目的基因，D 正确。 2．农杆菌转化法转移目的基因进入受体细胞后，目的基因插入的位置是( ) A．Ti 质粒上 B．受体细胞染色体的 DNA 上 C．TDNA D．农杆菌的拟核 答案 B 解析 在农杆菌转化法中利用农杆菌的 TDNA 将目的基因整合到受体细胞染 色体的 DNA 上。 3．目前将目的基因导入动物细胞最常用、最有效的方法是( ) A．显微注射法 B．农杆菌转化法 C．基因枪法 D．花粉管通道法 答案 A 解析 显微注射法是迄今为止将目的基因导入动物细胞中采用最多、最有效 的一种方法。 4．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．目的基因的表达 答案 C 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，使 其成为感受态细胞，使含有目的基因的重组 DNA 分子更容易进入受体细胞，目的 基因导入受体细胞后，就可以随着受体细胞的复制而复制。 5．基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞的主要原因 是( ) A．结构简单，操作方便 B．繁殖速度快 C．遗传物质含量少，易操作 D．性状稳定，变异少 答案 B 解析 微生物一般具有以下几个特点：①个体微小，结构简单；②繁殖快， 在实验室培养条件下细菌几十分钟至几小时可以繁殖一代；③代谢类型多，活性 强；④易变异，相对于高等生物而言，较容易发生变异。在基因工程中，主要是 利用它快速繁殖的特点，可以提供更多的基因工程的产物。 6．目的基因整合到某作物 DNA 片段上后( ) A．改变了原 DNA 的碱基排列顺序 B．改变了原 DNA 上各基因的碱基排列顺序 C．改变了原 DNA 上各基因的复制过程 D．改变了原 DNA 上各基因的转录过程 答案 A 解析 目的基因整合到某作物的 DNA 片段上后，不能改变其他基因的碱基序 列，也不能改变基因的复制和转录过程，B、C、D 错误；只能改变原 DNA 的碱 基排列顺序，A 正确。 7．人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体加工合成。通过转基因技术，可以使 人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是( ) A．大肠杆菌 B．酵母菌 C．T2 噬菌体 D．质粒 DNA 答案 B 解析 糖蛋白必须经内质网和高尔基体加工合成，而大肠杆菌属于原核生物， 不含内质网和高尔基体，A 错误；酵母菌属于真核生物，含有内质网和高尔基体， 可以作为使人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞，B 正确；T2 噬菌体没有细胞结 构，不能作为基因工程的受体细胞，C 错误；质粒 DNA 能作为基因工程的载体， 但不能作为受体细胞，D 错误。 8．采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是( ) ①将毒素蛋白注射到棉受精卵中 ②将编码毒素蛋白的 DNA 序列，注射到棉 受精卵中 ③将编码毒素蛋白的 DNA 序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感 染棉的体细胞，再进行组织培养 ④将编码毒素蛋白的 DNA 序列，与细菌质粒重 组，借助花粉管进入棉的子房，并进入受精卵中 A．①② B．②③ C．③④ D．④① 答案 C 解析 将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中，没有获得目的基因，子代细胞不 会有抗虫性状，故①错误；将编码毒素蛋白的 DNA 序列，直接注射到棉受精卵中 而没有将目的基因与载体结合，目的基因将不能稳定存在，很容易被水解，不能 遗传给下一代，②错误；当受体细胞是植物细胞时，采用最多的转化方法是农杆 菌转化法，该方法可将目的基因导入受体细胞，然后通过植物组织培养技术将植 物细胞培养成完整植株，③正确；当受体细胞是植物细胞时，还可以利用花粉管 通道法将目的基因导入受精卵中，然后发育为转基因植株，④正确。所以选 C。 题型二 目的基因的检测与鉴定 9．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．带标记的含目的基因的 DNA 片段 C．带标记的蛋白质分子 D．人工合成的免疫球蛋白 答案 B 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含目的基因的 DNA 片段，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。 10．目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有 通过检测与鉴定才能知道。下列属于目的基因检测与鉴定的是( ) ①检测受体细胞中是否有目的基因 ②检测受体细胞中是否有致病基因 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 答案 C 解析 目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传性状，只 有通过检测与鉴定才能知道，包括检测转基因生物的 DNA 上是否插入目的基因， 检测目的基因是否转录出 mRNA，检测目的基因是否翻译成蛋白质。基因工程中 无需检测受体细胞中是否有致病基因，故②不属于目的基因的检测与鉴定。 11．棉花产业在我国国民经济发展中占有举足轻重的地位，为了抵抗虫害， 我国育成了拥有自主知识产权的转基因抗虫棉，棉田生态环境得到改善。在判断 抗虫基因是否成功转入棉花基因组的方法中，不属于分子检测的是( ) A．通过观察害虫吃棉叶是否死亡 B．检测目的基因片段与 DNA 探针能否形成杂交带 C．检测目的基因转录形成的 mRNA 与 DNA 探针能否形成杂交带 D．检测目的基因表达产物蛋白质能否与特定抗体形成杂交带 答案 A 解析 检测转基因生物的 DNA 上是否插入了目的基因，方法是 DNA 分子杂 交技术；检测目的基因是否转录出了 mRNA，方法是分子杂交技术；检测目的基 因是否翻译成蛋白质，方法是抗原—抗体杂交技术。通过观察害虫吃棉叶是否死 亡属于个体生物学水平的鉴定，而不是分子检测，A 符合题意。 12．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 中说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是( ) A．棉花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 答案 D 解析 基因表达包括转录和翻译过程。棉花体细胞中检测到细菌抗虫基因， 说明目的基因已经导入受体细胞，但不能说明目的基因完成了表达过程，A 错误； 大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其 mRNA，说明目的基因已经成功导入受体细 胞并转录，但不能说明目的基因完成了表达过程，B 错误；山羊乳腺细胞中检测到 人生长激素 DNA 序列，说明目的基因已经成功导入受体细胞，但不能说明目的基 因在受体细胞中已经完成表达，C 错误；酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白，说明 目的基因已经在受体细胞中完成了表达，D 正确。 二、非选择题 13．科学家设法将人的生长激素基因导入其他生物体(细胞)内，从而获取大量 的人的生长激素，应用于侏儒症的早期治疗，如图所示。请据图回答下列问题： (1)过程①采用的方法是________，过程②之前需用____________处理含目的 基因的 DNA 片段和质粒。 (2)过程③需事先对大肠杆菌用________处理，使其处于感受态，接着 ____________________________________________________________，从而完成 转化过程。 (3)过程⑤重组载体导入动物细胞一般使用________法。 答案 (1)反(逆)转录 同种限制酶 (2)Ca2＋ 将重组表达载体溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定温度下促 进感受态细胞吸收 DNA 分子(合理即可) (3)显微注射 解析 (1)过程①是由 mRNA 到 DNA 的过程，利用了反转录法，过程②是将 质粒和目的基因拼接在一起，在拼接前要用同种限制酶对含目的基因的 DNA 片段 和质粒进行切割，以形成相同的黏性末端。 (2)过程③是将重组质粒导入大肠杆菌细胞，需要事先用 Ca2＋处理，使大肠杆 菌细胞成为感受态细胞，接着将重组质粒与感受态细胞混合，在一定温度下促进 感受态细胞吸收 DNA 分子，完成转化过程。 (3)将目的基因导入动物细胞常采用显微注射法。 14．科学家发现胡萝卜中存在冷诱导的抗冻蛋白，克隆其 cDNA，通过基因工 程可用来改良植物的抗寒性。下图为利用胡萝卜的 AFP 基因培育抗寒性强的番茄 植株的过程。请据图回答下列问题。 (1)以幼小胡萝卜植株细胞中的 mRNA 为材料获得抗冻蛋白 cDNA，要依据 ______________原则。利用 PCR 技术扩增 AFP 基因时，需要加入两种引物，原因 是________________酶只能从引物的 3′端延伸 DNA 链，用两种引物才能确保 DNA 的两条链同时被扩增，该酶只能特异地复制处于________之间的 DNA 序列， 一个 DNA 分子经三轮复制以后，含有两种引物的 DNA 分子有________个。 (2)将 AFP 基因导入植物细胞时，目前常用的目的基因载体是 Ti 质粒，AFP 基因必须插入该基因载体的________上。将重组 AFP 基因的表达载体导入农杆菌， 再感染番茄细胞，可经过________________技术形成转基因植株。 (3)若要在个体水平上检测抗寒性强的番茄植株是否培育成功，请写出检测思 路 。 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ____________。 答案 (1)碱基互补配对 热稳定 DNA 聚合(Taq) 两个引物 6 (2)TDNA 植物组织培养 (3)将获得的转基因植株放在低温(寒冷)环境中培养，若该植株能正 常生长繁殖，则表明抗寒性强的番茄植株培育成功 解析 (1)以 mRNA 为模板获得 cDNA 的过程为逆转录过程，该过程遵循碱基 互补配对原则，需要逆转录酶的催化。利用 PCR 技术扩增 AFP 基因时，需要加入 两种引物，原因是热稳定 DNA 聚合酶只能从引物的 3′端延伸 DNA 链，用两种 引物才能确保 DNA 的两条链同时被扩增，该酶只能特异地复制处于两个引物之间 的 DNA 序列，一个 DNA 分子经三轮复制以后，含有两种引物的 DNA 分子有 23 －2＝6 个。 (2)农杆菌 Ti 质粒上的 T－DNA 可转移至受体细胞染色体 DNA 上，根据农杆 菌的这一特点，利用农杆菌的 Ti 质粒作为载体时，必须将目的基因插入其 TDNA 上。导入目的基因的番茄细胞可以通过植物组织培养技术形成转基因植株。 一、选择题 1．关于目的基因获取过程的叙述中，不正确的是( ) A．人工合成法可合成未知序列的任意大小的 DNA 片段 B．真核生物与原核生物的目的基因均可从基因文库中提取 C．原核生物的目的基因一般不从 cDNA 文库中提取 D．若可设计出特定引物，利用 PCR 方法也可获取目的基因 答案 A 解析 人工合成双链 DNA 分子，所能合成的长度范围为 50 bp～12 kb，且需 序列已知，A 错误；真核生物与原核生物的目的基因均可从基因文库中提取，B 正 确；原核生物的基因中不含内含子，因此一般不从 cDNA 基因文库中提取，C 正 确；用 PCR 扩增技术获取目的基因，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，D 正确。 2．不属于目的基因与载体结合过程的是( ) A．用一定的限制酶切割质粒，露出黏性末端 B．用同种限制酶切割目的基因，露出黏性末端 C．将切下的目的基因插入到质粒的切口处 D．将重组 DNA 引入到受体细胞中进行扩增 答案 D 解析 目的基因与载体结合过程中，首先用相同的限制酶切割目的基因两端 和载体(通常是质粒)，使它们具有相同的黏性末端，再把目的基因连接到质粒的切 口处，通过 DNA 连接酶将其连接，从而形成重组载体，A、B、C 不符合题意；D 项属于将目的基因导入受体细胞的过程，D 符合题意。 3．基因工程的基本原理是让目的基因在受体细胞中稳定存在并高效地表达。 下列关于基因工程的基本操作中，错误的是( ) A．用化学方法合成目的基因的条件是知道目的基因的核苷酸序列 B．目的基因与载体 DNA 连接必须利用的工具酶是 DNA 聚合酶 C．若用大肠杆菌作为受体细胞，通常用氯化钙处理大肠杆菌，目的是使重组 质粒顺利进入 D．筛选含目的基因的受体细胞，必须根据载体 DNA 上的特定基因来确定培 养基 答案 B 解析 利用化学合成法合成目的基因主要适用于核苷酸序列已知的、分子量 较小的目的基因的制备，A 正确；目的基因与载体连接必须利用的工具酶是 DNA 连接酶，B 错误；用氯化钙处理大肠杆菌，增大了细胞膜的通透性，使细胞处于感 受态，以促进重组质粒进入细胞，C 正确；根据质粒上的标记基因来检测目的基因 是否进入受体细胞，D 正确。 4．下列关于目的基因导入受体细胞的描述，不正确的是( ) A．基因枪法导入植物体细胞的方法比较经济有效 B．显微注射法是转基因动物中采用最多的方法 C．大肠杆菌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 答案 A 解析 目的基因导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法，该方法比较经 济有效，此外还有基因枪法和花粉管通道法，基因枪法是单子叶植物中常用的一 种基因转化方法，但成本较高，A 错误，D 正确；目的基因导入动物细胞最常用 的方法是显微注射法，B 正确；大肠杆菌细胞最常用的转化方法就是用钙离子处理 细胞，使细胞的生理状态发生改变(使细胞处于感受态)，完成转化过程，C 正确。 5．下列关于目的基因的检测与鉴定的叙述，错误的是( ) A．目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入质粒 DNA 中 B．检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录的方法都是分子杂交法 C．目的基因的鉴定有时需要在个体水平上进行 D．如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质，可确定目的基因首端含有 启动子 答案 A 解析 真核细胞的主要遗传物质都保存在细胞核中，因此目的基因在真核细 胞中能否稳定遗传的关键在于目的基因是否插入染色体中并随之进行复制，而非 插入质粒 DNA 中，A 错误；检测受体细胞是否含有目的基因需要用 DNA 分子与 基因组 DNA 杂交，检测其是否转录则需要用 DNA 分子与 mRNA 杂交，两者均属 于分子杂交法，B 正确；鉴定目的基因产物时，有时需要进行个体生物学水平的鉴 定，比如需要进行活性比较、接种实验等鉴定，C 正确；目的基因成功表达意味着 转录和翻译过程成功进行，而启动子是目的基因转录过程开始的关键因素，D 正 确。 6．草甘膦是一种可以杀灭多种植物(包括农作物)的除草剂。草甘膦杀死植物 的原理在于能够破坏植物叶绿体或质体中的 EPSPS 合成酶。通过转基因的方法， 让农作物产生更多的 EPSPS 酶，就能抵抗草甘膦，从而让农作物不被草甘膦杀死。 下列有关抗草甘膦转基因大豆的培育分析正确的是( ) A．可通过喷洒草甘膦来检验转基因大豆是否培育成功 B．只能以大豆受精卵细胞作为基因工程的受体细胞 C．在转基因操作过程中一定要用同一种限制性核酸内切酶 D．只要 EPSPS 合成酶基因进入大豆细胞，大豆就会表现出抗草甘膦性状 答案 A 解析 转基因植物也可用植物体细胞作为受体细胞，B 错误；转基因操作时不 一定要用同一种限制酶，也可用产生相同黏性末端的不同限制酶，C 错误；基因成 功转入后，不一定能够成功表达，还需要进一步检测，D 错误。 7．如图表示科学家通过基因工程培育抗虫棉时，从苏云金芽孢杆菌中提取抗 虫基因“放入”棉花细胞中与棉花的 DNA 分子结合起来而发挥作用的过程。以下 说法正确的是( ) A．图中Ⅰ是质粒，步骤①常需用到限制酶和 DNA 聚合酶 B．图中Ⅱ是含目的基因的重组 Ti 质粒，步骤②是将重组质粒导入棉花细胞 C．图中Ⅲ是农杆菌，通过步骤③将目的基因导入棉花细胞 D．剔除培育成功的抗虫棉体内的四环素抗性基因会影响抗虫基因的表达 答案 C 解析 Ⅰ为质粒，步骤①为基因表达载体的构建，常需用到限制酶和 DNA 连 接酶，A 错误；图中步骤②是将重组质粒导入农杆菌细胞，B 错误；图中步骤③是 将目的基因导入棉花细胞，C 正确；基因的表达具有独立性，剔除抗虫棉体内的四 环素抗性基因不影响抗虫基因的表达，D 错误。 8．下列关于基因工程的叙述，错误的是( ) A．cDNA 文库中的基因可以进行物种间的基因交流 B．转基因棉花是否具抗虫特性可通过检测棉花对某种害虫的抗性来确定 C．外源 DNA 必须位于重组质粒的起始密码和终止密码之间才能进行表达 D．抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作物，从而造成基因污染 答案 C 解析 基因工程可以克服远缘杂交不亲和的障碍，cDNA 文库中的基因没有内 含子，因此可以进行物种间的基因交流，A 正确；转基因棉花是否具抗虫特性可 在个体生物学水平通过检测棉花对某种害虫的抗性来确定，B 正确；外源 DNA 必 须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行表达，起始密码和终止密码存在 于 mRNA 上，C 错误；抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作物，从而造成 基因污染，D 正确。 二、非选择题 9．抗冻蛋白是一类抑制冰晶生长的蛋白质，能降低水溶液的冰点，从而导致 水溶液的熔点和冰点出现差值，这个温度差称为热滞值。昆虫抗冻蛋白的热滞值 最高，为 3～6 ℃，鱼的热滞值为 0.7～1.5 ℃，因此，昆虫抗冻蛋白在实际应用上 具有更大的潜力。为了扩展一些植物的生存范围，科学家利用昆虫抗冻蛋白(AFPS) 的异源表达，现已成功地提高了烟草的抗冻能力。请分析回答相关问题： (1) 基 因 工 程 的 核 心 步 骤 是 ______________ ， 这 一 过 程 需 要 的 酶 是 __________________。将 AFPS 基因导入烟草细胞中，常用____________法，这是 因为烟草属于________(填“单”或“双”)子叶植物，当植物体受到损伤时，伤口 处的细胞会分泌大量的____________，此操作过程中使用的载体是__________。 (2)若检测 AFPS 基因是否整合到烟草的染色体上，一般采用______________ 技术；若检测是否产生抗冻蛋白，一般采用__________________方法检测杂交带； 还可以从________生物学水平进行抗冻鉴定。 答案 (1)基因表达载体的构建 限制酶和 DNA 连接酶 农杆菌转化 双 酚类化合物 Ti 质粒 (2)DNA 分子杂交 抗原—抗体杂交 个体 10．请回答下列有关基因工程的问题： (1)如果用某种生物发育的某个时期的 mRNA 反转录产生的多种________片 段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群体就叫做这种生物的 ________。 (2)一个基因表达载体的组成成分，除了有目的基因，还必须有________、 ________以及________等。 (3)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称 为________。将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是____________法。将目 的基因导入动物细胞采用最多、也最有效的方法是____________。大肠杆菌最常 用 的 转 化 方 法 是 首 先 用 ________ 处 理 细 胞 ， 使 细 胞 处 于 一 种 __________________________________的生理状态，这种状态的细胞被称作感受 态细胞。 答案 (1)互补DNA(或cDNA) cDNA文库(或部分基因文库) (2)启动子 终 止子 标记基因 (3)转化 农杆菌转化 显微注射法 Ca2＋ 能吸收周围环境中 DNA 分子 11．马铃薯块茎含有大量的淀粉，富含多种维生素和无机盐，我国已将马铃 薯作为主粮产品进行产业化开发。下图是转基因抗盐马铃薯的培育过程，请分析 回答问题： (1)为获取抗盐基因，可以从碱蓬细胞研磨液中提取抗盐基因的________来合 成 cDNA。 (2)上图构建基因表达载体时，最好选用________________酶切割含目的基因 的 外 源 DNA 和 质 粒 ， 不 能 使 用 SmaⅠ 切 割 的 原 因 是 ____________________________________________________。构建好的重组质粒 在抗盐基因前要加上特殊的启动子，启动子是一段有特殊结构的________片段。 (3)将基因表达载体导入农杆菌中的 Ti 质粒上的 T－DNA 上的原因是 ____________________。通过农杆菌的转化作用，使抗盐基因插入到马铃薯细胞 中的染色体 DNA 上，从而使抗盐基因的遗传特性得以____________________。 (4) 从 个 体 水 平 上 检 验 转 基 因 抗 盐 马 铃 薯 是 否 培 育 成 功 的 方 法 是 ________________________________________________________。 答案 (1)mRNA (2)EcoRⅠ和 HindⅢ SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因和外源 DNA 中的目的基因 DNA (3)T－DNA 是可以转移的 DNA 稳定维持和表达 (4)将转基因马铃薯幼苗栽种在盐碱地或较高浓度盐溶液中，观察其是否能正常生 长 解析 (1)要合成 cDNA，需要通过提取抗盐基因的 mRNA 经逆转录过程实现。 (3)T－DNA 是可以转移的 DNA，如果将目的基因插入 Ti 质粒上的 T－DNA 上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞，并将其插入植物 细胞的染色体 DNA 上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。