2020年高中生物专题1基因工程1

2020年高中生物专题1基因工程1

‎1.2 基因工程的基本操作程序 ‎[课时作业]‎ 一、选择题 ‎1．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 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产物。‎ 答案：B ‎2．下列关于基因工程的叙述，正确的是 (　　)‎ A．目的基因和受体细胞均可来自动植物或微生物 B．限制酶和DNA连接酶都能识别特定的碱基序列，是两类常用的工具酶 C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原具有生物活性 D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达 解析：目的基因和受体细胞均可来自动植物或微生物；基因工程中常用的工具酶有限制酶和DNA连接酶，前者能识别特定的碱基序列；大肠杆菌为原核生物，不含有内质网和高尔基体等细胞器，不能对蛋白质进行加工，其合成的胰岛素原无生物活性；载体中的抗性基因为标记基因，其作用是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达。‎ 答案：A ‎3．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。下列各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 解析：基因的表达即控制蛋白质的合成，只有合成了相应的蛋白质才能证明目的基因完成了在受体细胞中的表达。‎ 答案：D ‎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 7‎ 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 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．用某人的胰岛素基因制成的DNA探针，检测下列物质，能形成杂交带的是(　　)‎ ‎①人胰岛A细胞中的DNA ‎②人胰岛B细胞的mRNA ‎③人胰岛A细胞的mRNA ‎④人肝细胞的DNA A．①②③④ B．①②③‎ C．①②④ D．②‎ 解析：人体内所有细胞均含有胰岛素基因，胰岛B细胞能够表达胰岛素基因，含有由胰岛素基因转录产生的mRNA，所以①②④中的细胞均可以跟胰岛素基因制成的DNA探针配对形成杂交分子；胰岛A细胞不表达胰岛素基因，因此不含有该基因转录产生的mRNA。‎ 答案：C ‎6．在基因工程操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是(　　)‎ A．人工合成目的基因 B．目的基因与运载体结合 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：在基因工程的基本步骤中，只有将目的基因导入受体细胞的过程不进行碱基互补配对。因为目的基因的获取需要限制酶切取碱基序列，构建运载体需要DNA连接酶连接黏性末端，目的基因的检测也需要碱基互补配对。‎ 答案：C ‎7．下列用于判断目的基因是否转移成功的方法中，不属于分子检测的是(　　)‎ A．通过害虫吃棉叶看其是否死亡 B．转基因生物基因组DNA与DNA探针能否形成杂交带 C．转基因生物中提取的mRNA与DNA探针能否形成杂交带 D．转基因生物中提取的蛋白质能否与抗体形成杂交带 解析：分子水平的检测包括三个方面：通过DNA分子杂交检测目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上；通过RNA与DNA杂交，检测目的基因是否转录；通过抗原—抗体杂交，检测目的基因是否翻译。通过害虫取食棉叶看其是否死亡，属于个体生物学水平的检测。‎ 7‎ 答案：A ‎8．水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中由三种氨基酸构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记。在转基因技术中，这种蛋白质的作用是(　　)‎ A．促使目的基因导入受体细胞中 B．促使目的基因在受体细胞中复制 C．促使目的基因容易被检测出来 D．检测目的基因是否成功表达 解析：发光蛋白基因与抗生素标记基因作用相同，都可以与目的基因拼接到同一运载体上，检测到发光蛋白，则表明目的基因被导入受体细胞。‎ 答案：C ‎9．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 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。‎ 答案：B ‎10．以下甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法，以下说法中错误的是(　　)‎ A．甲方法可建立该细菌的基因组文库 B．乙方法可建立该细菌的cDNA文库 C．甲方法要以脱氧核苷酸为原料 D．乙方法需要逆转录酶参与 7‎ 解析：甲方法是从细菌的DNA中直接提取，故可以建立该细菌的基因组文库；乙方法是由信使RNA逆转录的目的基因，故可以建立该细菌的cDNA文库。甲方法中，只要利用限制酶将原DNA切断即可，不需要以脱氧核苷酶为原料。乙方法需要逆转录酶的参与。‎ 答案：C ‎11.如图表示细胞膜上乙酰胆碱(一种神经递质)受体基因的克隆技术操作过程，下列相关分析中正确的是(　　)‎ A．获得该mRNA的最佳材料是受精卵 B．构建基因表达载体最可能使用的载体是大肠杆菌 C．完成过程①②必不可少的酶分别是逆转录酶、DNA聚合酶 D．探针筛选的目的是淘汰被感染的细菌，获得未被感染的细菌 解析：该受体基因在神经细胞中表达，获得该mRNA的最佳材料是神经细胞。构建基因表达载体最可能使用的载体是质粒。探针筛选的目的是检测是否存在目的cDNA。‎ 答案：C ‎12．蓝藻拟核DNA上有控制叶绿素合成的ch‎1L基因。某科学家通过构建该种生物缺失ch‎1L基因的变异株细胞，以研究ch‎1L基因对叶绿素合成的控制，技术路线如下图所示，下列相关叙述错误的是(　　)‎ A．①②过程应使用不同的限制性内切酶 B．①②过程都要使用DNA连接酶 C．终止密码子是基因表达载体的重要组成部分 D．若操作成功，可用含红霉素的培养基筛选出该变异株 解析：限制性内切酶有特异性，①②过程要切割的DNA序列不同，故应使用不同的限制性内切酶；DNA连接酶的作用是连接被切开的磷酸二酯键，使ch‎1L基因、红霉素抗性基因与质粒结合；基因表达载体由目的基因、启动子、终止子、标记基因组成，终止密码子是mRNA上密码子的一种，表示一次翻译的结束；变异株中ch‎1L基因被重组基因替换，重组基因中有红霉素抗性基因，故可用含红霉素的培养基筛选出该变异株。‎ 答案：C 二、非选择题 ‎13．下面是口蹄疫疫苗生产过程示意图，请据图回答下列问题：‎ 7‎ ‎(1)首先从口蹄疫病毒中提取部分合成病毒蛋白的RNA，而不是用口蹄疫病毒的全部RNA，原因是合成病毒蛋白的RNA控制合成的病毒蛋白质，具有________特性，又不会使动物致病。以合成病毒蛋白的RNA产生病毒蛋白的DNA，需用到的工具酶是________________。‎ ‎(2)构建基因表达载体所需要的工具酶是________________________________。‎ 基因表达载体除目的基因外，还应包括_______________________________。‎ ‎(3)导入大肠杆菌前需先将大肠杆菌处理为________细胞。‎ ‎(4)为检测目的基因是否导入受体细胞，常常要借助载体上________________的表达，更准确的方法是利用放射性同位素标记的__________________作探针与基因组DNA杂交。最后还要检测目的基因是否翻译成了病毒蛋白质，利用的技术是________________。‎ 解析：(1)病毒由核酸和蛋白质组成，其蛋白质外壳具有抗原特性，故口蹄疫疫苗生产过程只需提取口蹄疫病毒中控制合成病毒蛋白的RNA部分。以RNA为模板合成DNA的过程属于逆转录，需要逆转录酶。(2)基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因。构建基因表达载体一般用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有黏性末端的切口，再用同种限制酶切割目的基因，产生相同的黏性末端。将切下的目的基因片段，插入质粒的切口处，在DNA连接酶的作用下使质粒与目的基因结合形成重组质粒。(3)将目的基因导入微生物细胞前，常用Ca2＋处理使其成为感受态细胞。(4)标记基因的表达可检测目的基因是否导入受体细胞，除此之外还可以用DNA杂交法和抗原—抗体杂交技术进行检测。‎ 答案：(1)抗原　逆转录酶 ‎(2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶　启动子、终止子、标记基因 ‎(3)感受态 ‎(4)标记基因　病毒蛋白基因(目的基因)　抗原—抗体杂交技术 ‎14．大肠杆菌pUC18质粒是基因工程中常用的运载体。某限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中，如果没有插入外源基因，LacZ基因便可表达出β半乳糖苷酶。当培养基中含有IPTG和Xgal时，Xgal便会被β半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落。反之，则形成白色菌落。下图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程。请分析并回答：‎ 7‎ ‎(1)对已获得的目的基因可利用________技术进行扩增。‎ ‎(2)目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，需要DNA连接酶恢复________键。‎ ‎(3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是__________________；大肠杆菌需事先用Ca2＋进行处理，目的是_________________________________。‎ ‎(4)将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质________________________________和生长因子，还应加入IPTG、Xgal以及氨苄青霉素，其中加入氨苄青霉素的作用是筛选出____________________________。‎ ‎(5)若观察到培养基上出现________色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则不利于重组质粒的筛选，原因是________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)PCR技术是一种体外扩增DNA的方法。(2)DNA连接酶的作用是催化磷酸二酯键的形成。(3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是进行转化；大肠杆菌需事先用Ca2＋进行处理，使其转变为能吸收周围环境中DNA分子的感受态。(4)培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质，包括碳源、氮源、无机盐、水和生长因子。氨苄青霉素抗性基因作为标记基因，作用是筛选出导入pUC18质粒的大肠杆菌。(5)若观察到培养基上出现白色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则无论大肠杆菌中是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落，故不利于重组质粒的筛选。‎ 答案：(1)PCR　(2)磷酸二酯　(3)进行转化　使大肠杆菌细胞处于感受态　(4)碳源、氮源、无机盐、水 导入pUC18质粒的大肠杆菌　(5)白　无论大肠杆菌中是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落 ‎15．(2016·高考全国卷Ⅰ)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamHⅠ酶切后，与用BamHⅠ酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：‎ ‎(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有________(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。‎ 7‎ ‎(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是______________________；‎ 并且________________和________________的细胞也是不能区分的，其原因是________。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有________的固体培养基。‎ ‎(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于________。‎ 解析：(1)质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段(基因)插入其中；在受体细胞中能自我复制，或能整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制；有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择；等等。(2)在培养基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都不能在此培养基上存活，二者不能区分。含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，都能在此培养基上存活，二者也不能区分。若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌进一步筛选出来，还需要使用含有四环素的固体培养基。(3)某些噬菌体经改造后作为载体，导入受体细胞后，其DNA复制所需的原料来自于受体细胞。‎ 答案：(1)能自我复制、具有标记基因(答出两点即可)‎ ‎(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长　含有质粒载体　含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)　二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长　四环素　(3)受体细胞 7‎