2019-2020学年新突破同步生物人教版选修三练习：专题11．2　基因工程的基本操作程序

2019-2020学年新突破同步生物人教版选修三练习：专题11．2　基因工程的基本操作程序

[基础全练] 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 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．下列有关 PCR 技术的说法，不正确的是( ) A．PCR 是一项在生物体外复制特定的 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 解析：PCR 是一项在生物体外复制特定的 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．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 解析：目的基因、启动子、终止子、标记基因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．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 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．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 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．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 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．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 8．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示意图。以 下说法正确的是( ) A．图中Ⅰ是质粒，常直接从大肠杆菌中获取 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将目的基因导入植株 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 解析：Ⅰ为质粒，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工 改造的，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 是将目的基因导入植株，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。 答案：C 9．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。 解析：(1)过程①是由 mRNA 通过逆转录形成 DNA 的过程，过程②是将质粒和目 的基因拼接在一起，形成重组质粒的过程，在拼接前要用同一种限制酶对含目的 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。 (3)将目的基因导入动物细胞常采用显微注射法。 答案：(1)逆转录 同一种限制酶 (2)Ca2＋ 将重组表达载体溶于缓冲液与感受态 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 10．农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染植物，因而在植 物基因工程中得到了广泛的运用。如图为农杆菌转化法的示意图，试回答下列问 题： (1)一般情况下农杆菌不能感染的植物是________，利用农杆菌自然条件下感染植 物的特点，能____________________。具体原理是在农杆菌的 Ti 质粒上存在 TDNA 片段，它具有可转移至受体细胞并整合到受体细胞________上的特点，因此只要 将携带外源基因的 DNA 片段插入到________(部位)即可。 (2)根据 TDNA 这一转移特点，推测该 DNA 片段上可能含有控制________(酶)合 成的基因。 (3)图中 c 过程中，能促进农杆菌向植物细胞转移的物质是________类化合物。 (4)植物基因工程中将目的基因导入受体细胞时，除了农杆菌转化法之外，还可采 取________________________________。(至少写出两种) 解析：(1)一般农杆菌不能感染单子叶植物，可感染双子叶植物和裸子植物。利用 其感染性，可将目的基因导入植物细胞。真正可转移至受体细胞并整合到受体细 胞染色体 DNA 上的是农杆菌的 TDNA 片段，因此目的基因必须插入到该部位才 能成功。(2)根据 TDNA 这一转移特点，可以推测该 DNA 片段能控制合成 DNA 连接酶、限制酶，以实现与双子叶植物细胞染色体 DNA 的整合。(3)植物细胞受伤 后可产生酚类物质，促进农杆菌向植物细胞转移。(4)植物基因工程中将目的基因 导入受体细胞时，除了农杆菌转化法之外，还有基因枪法和花粉管通道法等。 答案：(1)单子叶植物 将目的基因导入植物细胞 染色体的 DNA TDNA 片段 (2)DNA 连接酶、限制酶 (3)酚 (4)基因枪法、花粉管通道法 [素养提升] 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。据图判断不正确的说法是( ) 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 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 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；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的拼接过程，C、 D 正确。 答案：B 12．下面是将人的生长激素基因导入细菌 d 细胞内，产生“工程菌”的示意图。 所用的载体为质粒 a。若已知细菌 d 细胞内不含质粒 a，也不含质粒 a 上的基因， 质粒 a 导入细菌后，其上的基因能得到表达。能表明目的基因已与载体结合，并 在受体细胞成功表达的结果是( ) A．在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上均能生长繁殖的细菌 B．在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能生长繁殖的细菌 C．在含氨苄青霉素的培养基上能生长繁殖，但在含四环素的培养基上不能生长繁 殖的细菌 D．在含氨苄青霉素的培养基上不能生长繁殖，但在含四环素的培养基上能生长繁 殖的细菌 解析：由题图可知，人生长激素基因插入质粒后将四环素抗性基因破坏，该基因 不再表达，因此，含有重组质粒的受体细胞在含氨苄青霉素的培养基上能生长繁 殖，但在含四环素的培养基上不能生长繁殖。 答案：C 13．基因工程利用某目的基因(图甲)和 P1 噬菌体载体(图乙)构建重组 DNA。限制 性核酸内切酶分别是 BglⅡ、EcoRⅠ和 Sau3AⅠ。下列分析错误的是( ) A．构建重组 DNA 时，可用 BglⅡ和 Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和 P1 噬菌体 载体 B．构建重组 DNA 时，可用 EcoRⅠ和 Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和 P1 噬菌 体载体 C．图乙中的 P1 噬菌体载体只用 EcoRⅠ切割后，含有 2 个游离的磷酸基团 D．用 EcoRⅠ切割目的基因所在片段和 P1 噬菌体载体，再用 DNA 连接酶连接， 只能产生一种重组 DNA 解析：由题图可知，BglⅡ、Sau3AⅠ及 EcoRⅠ三种酶在目的基因和 P1 噬菌体上都 有切口，故可用 BglⅡ和 Sau3AⅠ或 EcoRⅠ和 Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和 P1 噬菌体载体；从图乙知 P1 噬菌体载体为环状 DNA，只用 EcoRⅠ切割后产生两 条反向双螺旋链状 DNA，有 2 个游离的磷酸基团；用 EcoRⅠ切割目的基因所在片 段和 P1 噬菌体载体，再用 DNA 连接酶连接，能产生不止一种重组 DNA。 答案：D 14．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 1)，拟将 其与质粒(图 2)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 EcoRⅠ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 DNA 分子杂交方法检测 C 基因是否整合到菊花染色体上 解析：目的基因 C 和质粒都有可被 EcoRⅠ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 项正确；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 项正确；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 项错 误；使用 DNA 分子杂交方法可检测目的基因是否整合到受体染色体上，D 项正确。 答案：C 15．下面是口蹄疫疫苗生产过程示意图，请据图回答下列问题： (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