2020-2021学年高中生物人教版选修3习题：1-2　基因工程的基本操作程序

2020-2021学年高中生物人教版选修3习题：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 课后篇巩固提升 基础知识巩固 1.基因比较小,且核苷酸序列已知,获得该基因的最佳方法是( ) A.以 mRNA 为模板反转录合成 DNA B.以 4 种脱氧核苷酸为原料人工合成 C.将供体 DNA 片段转入受体细胞中,再进一步筛选 D.先建立基因文库,再从中筛选 解析目的基因的获取方法主要有三种:从基因文库中获取、利用 PCR 技术扩增、人工合成。对 于比较小且核苷酸序列已知的目的基因,可以通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。 答案 B 2.基因工程的核心是( ) A.目的基因的获取 B.基因表达载体的构建 C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测与鉴定 答案 B 3.人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工。通过转基因技术等,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.大肠杆菌质粒 C.T4 噬菌体 D.酵母菌 解析糖蛋白上有共价结合的糖链,这些糖链是在内质网和高尔基体上加工完成的,大肠杆菌属 于原核生物,细胞内无内质网、高尔基体等细胞器,A 项错误;大肠杆菌质粒的化学本质是环状的 DNA,不能作为受体细胞,B 项错误;T4 噬菌体是病毒,不能作为受体细胞,C 项错误;酵母菌为真核 生物,细胞内有内质网和高尔基体等细胞器,D 项正确。 答案 D 4.将目的基因导入玉米茎尖分生区细胞和小鼠受精卵,应采用的方法分别是( ) A.显微注射技术 农杆菌转化法 B.基因枪法 花粉管通道法 C.农杆菌转化法 显微注射技术 D.基因枪法 显微注射技术 解析玉米是单子叶植物,对单子叶植物来说,常用的方法是基因枪法;对于动物细胞来说,常用的 方法是显微注射技术。 答案 D 5.检测转基因生物染色体 DNA 上是否插入了目的基因的常用方法是( ) A.DNA 分子杂交技术 B.荧光分子标记技术 C.放射性同位素标记技术 D.显微注射技术 解析检测目的基因常采用 DNA 分子杂交技术,即在含有目的基因的 DNA 片段上用放射性同位 素进行标记,以此作为基因探针,并使基因探针与基因组 DNA 杂交,若显示出杂交带,则表明目的 基因已插入染色体 DNA 中。 答案 A 6.农杆菌中含有一个大型的 Ti 质粒(如右图所示),在侵染双子叶植物细胞的过程中,其中的 T-DNA 片段转入植物的染色体 DNA 上。若想用基因工程并通过农杆菌向某种双子叶植物中 导入抗旱基因,下列分析不合理的是( ) A.若用 Ti 质粒作为抗旱基因的载体,目的基因的插入位置应该在 T-DNA 片段内,且要保证复制 原点、启动子和终止子不被破坏 B.将重组 Ti 质粒导入农杆菌之前,可以用 Ca2+处理农杆菌 C.转基因抗旱植物培育是否成功的最简单检测方法是看该植物是否具有抗旱性状 D.若能够在植物细胞中检测到抗旱基因,则说明该基因工程项目获得成功 解析若用 Ti 质粒作为抗旱基因的载体,目的基因的插入位置应该在 T-DNA 片段内,且要保证复 制原点、启动子和终止子不被破坏;将重组 Ti 质粒导入农杆菌之前,可以用 Ca2+处理农杆菌,便 于完成转化;转基因抗旱植物培育是否成功的最简单检测方法是看该植物是否具有抗旱性状; 能够在植物细胞中检测到抗旱基因及其表达产物,或转基因植物表现出抗旱性状,才能说明该 基因工程项目获得成功。 答案 D 7.下面是将某细菌的基因 A 导入大肠杆菌内,制备“工程菌”的示意图。 请据图回答下列问题。 (1)获得 A 有两条途径:一是以 A 的 mRNA 为模板,在 酶的催化下,合成互补的单 链 DNA,然后在 作用下合成双链 DNA,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质 的 序列,推测出相应的 mRNA 序列,然后按照碱基互补配对原则,推测其 DNA 的 序列,再通过化学方法合成所需基因。 (2)利用 PCR 技术扩增 DNA 时,需要在反应体系中添加的有机物质有 、 4 种脱氧核苷酸和耐热性的 DNA 聚合酶,扩增过程可以在 PCR 扩增仪中完成。 (3)由 A 和载体 B 拼接形成的 C 通常称为 。 (4)在基因工程中,常用 Ca2+处理 D,其目的是 。 解析(1)利用反转录法合成目的基因的过程:以 mRNA 为模板,在逆转录酶的催化作用下合成单 链 DNA,然后在 DNA 聚合酶作用下,合成双链 DNA 分子。根据蛋白质合成目的基因的过程:根 据目标蛋白质的氨基酸序列,推测相应的 mRNA 序列,然后按照碱基互补配对原则,推测 DNA 中 脱氧核苷酸的序列,通过化学方法合成。(2)PCR 过程中需要耐热性 DNA 聚合酶、原料、模板、 引物等物质。(3)目的基因和运载体结合,形成基因表达载体。(4)在利用大肠杆菌作受体细胞时, 需要先用 Ca2+处理,使之成为感受态细胞,有利于吸收重组 DNA 分子。 答案(1)逆转录 DNA 聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸 (2)引物 模板(目的基因或基因 A) (3)基因表达载体 (4)使大肠杆菌成为感受态细胞,更容易吸收重组 DNA 分子 能力素养提升 8.甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法,下列叙述错误的是( ) 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 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 mRNA 反转录获得目的基因,故可以建立该细菌的 cDNA 文库。乙方法需要逆转录酶和脱氧核苷酸。 答案 C 9.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。下列叙述错误的是( ) A.图示过程是基因工程的核心步骤 B.表达载体构建时需要用到限制酶 SmaⅠ C.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 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 解析图示过程为基因表达载体的构建过程,是基因工程的核心步骤。构建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。抗卡那霉素基因是标记基因,便于鉴定 和筛选含有目的基因的细胞。基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等。 答案 B 10.(多选)为获得抗病的马铃薯往往采用转基因技术,将相关抗病基因转移到马铃薯体内。其过 程大致如下图所示。下列相关叙述错误的是( ) A.图中①过程涉及两种工具酶,目的基因插入的位置为 T-DNA 所在的区段 B.图中②过程,农杆菌需经镁离子溶液处理,处理后的细胞处于感受态 C.图中③④过程,所用培养基中应添加两种激素,添加顺序对细胞的分化方向无影响 D.检测相关抗病基因是否在受体细胞内转录,可采用抗原—抗体杂交法 解析图中①表示基因表达载体的构建过程,该过程涉及两种工具酶(限制酶和 DNA 连接酶),该 过程中将目的基因导入受体细胞的方法是农杆菌转化法,因此要将目的基因插入 Ti 质粒的 T-DNA 所在的区段,A 项正确;图中②过程,农杆菌需经钙离子溶液处理,处理后的细胞处于感受 态,B项错误;图中③④过程,所用培养基中应添加两种激素(生长素和细胞分裂素),这两种激素的 添加顺序对细胞的分化方向有影响,C 项错误;检测相关抗病基因是否在受体细胞内转录,可采 用 DNA—RNA 分子杂交技术,D 项错误。 答案 BCD 11.苦荞是一种有名的经济植物,其含有的黄酮类化合物具有降血糖、降血脂等功效。CHS 是合 成黄酮类化合物的关键酶,有人把经修饰的 CHS 基因导入苦荞细胞中,培育高产黄酮苦荞品系。 按图示回答下列问题。 (1)过程①中将修饰后的 CHS 基因与 Ti 质粒连接成重组 Ti 质粒的酶称 为 。这种酶主要有两类,一类是从 T4 噬菌体中分离得到的,另一类是从大 肠杆菌中分离得到的,称为 。这两类酶都能恢复被限制酶切开的两个脱氧核苷 酸之间的 键。 (2)图中将修饰后的 CHS 基因导入苦荞体细胞的方法称为 ,除此外还 可以利用的方法有 。对过程②操作前,需先用 Ca2+处理农杆 菌,使其成为 细胞。 (3)检测转基因苦荞培育是否成功,不能用抗原—抗体杂交技术进行检测的原因 是 ,可以比较转基因苦荞与 普通苦荞的 含量或测定细胞中 CHS 含量进行鉴定。 解析(1)过程①中将修饰后的 CHS 基因与 Ti 质粒连接成重组 Ti 质粒需要 DNA 连接酶。这种 酶主要有两类,一类是从 T4 噬菌体中分离得到的,称为 T4DNA 连接酶,另一类是从大肠杆菌中分 离得到的,称为 E·coliDNA 连接酶。DNA 连接酶连接的是被限制酶切开的两个脱氧核苷酸之间 的磷酸二酯键。(2)将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、花粉管通道法、基因枪 法等,图中将修饰后的 CHS 基因导入苦荞体细胞采用的是农杆菌转化法。将目的基因导入微生 物细胞需要采用感受态细胞法,即需先用 Ca2+处理农杆菌,使其成为易于吸收周围环境中 DNA 分子的感受态细胞。(3)检测转基因苦荞培育是否成功,不能用抗原—抗体杂交技术进行检测, 原因是转基因苦荞植株与普通苦荞植株都能产生黄酮类化合物,可以比较转基因苦荞与普通苦 荞的黄酮类化合物含量或测定细胞中 CHS 含量进行鉴定。 答案(1)DNA 连接酶 E·coliDNA 连接酶 磷酸二酯 (2)农杆菌转化法 基因枪法、花粉管通 道法 感受态 (3)转基因苦荞植株与普通苦荞植株都能产生黄酮类化合物 黄酮类化合物 12.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)在分子水平上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)艾弗里等人的肺炎双球 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 13.为探究 SHH 基因与角化囊肿发生的相关性,科研人员利用 SHH 基因的非模板链转录合成的 RNA 作为探针,进行分子杂交实验,以检测 SHH 基因在角化囊肿中的表达情况。其基本流程如 下图:(Amp 表示氨苄青霉素抗性基因;LacZ 基因被 SHH 基因插入后不表达) 请回答下列问题。 (1)重组载体中 SHH 基因转录合成 RNA 探针时, (填“需要”或“不需要”)启动子。 (2)步骤②中,用 Ca2+处理大肠杆菌,使之成为 细胞,然后导入重组载体。实验中,用添 加氨苄青霉素的培养基培养大肠杆菌,未导入质粒的细菌将会死亡,原因是这些细菌不含有 基因。 (3)将制备的探针加入角化囊肿切片中,探针将与 形成杂交带, 进而判断 SHH 基因的转录情况。 解析(1)重组载体中,SHH 基因的表达需要启动子。(2)大肠杆菌细胞用 Ca2+处理后就成为感受态 细胞;能在添加氨苄青霉素的培养基中生存的细菌含有氨苄青霉素抗性基因,没有氨苄青霉素 抗性基因的细菌将会死亡。(3)判断 SHH 基因的转录情况,也就是判断 SHH 基因是否转录出 mRNA。 答案(1)需要 (2)感受态 Amp(或氨苄青霉素抗性或抗性) (3)SHH 转录的 mRNA(只写 mRNA 不可)