高中人教版 (新课标)1.2 基因工程的基本操作程序课后复习题

这是一份高中人教版 (新课标)1.2 基因工程的基本操作程序课后复习题，共22页。

基础过关练
题组一 目的基因的获取

1.在基因工程的基本操作程序中,下列属于获取目的基因的方法的是( )
①利用mRNA反转录形成
②从基因组文库中提取
③从受体细胞中提取
④利用PCR技术
⑤利用DNA转录
⑥人工合成
A.①②③⑤B.①②⑤⑥
C.①②③④D.①②④⑥
2.(2020北京通州高二期末)如图表示基因工程中目的基因的获取示意图,相关叙述不正确的是( )
A.①过程的完成需要反转录酶
B.②过程需用限制性核酸内切酶
C.③可表示PCR技术,用来扩增目的基因
D.若获取的目的基因相同,则图中基因组文库中该基因长度小于cDNA文库
3.(2020山东济宁高二期末)下图表示形成cDNA并进行PCR扩增的过程。据图分析,下列叙述正确的是( 深度解析 )
A.①过程所需的原料是核糖核苷酸
B.②过程所需的酶必须耐高温
C.③过程需要解旋酶破坏氢键
D.④过程的引物之间不能互补配对
4.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.乙方法需要反转录酶参与
5.PCR是多聚酶链式反应的缩写,通过这一技术可以在短时间内大量扩增目的基因,下列属于PCR技术的条件的是 ( )
①单链的脱氧核苷酸序列引物
②目的基因所在的DNA片段
③脱氧核苷酸
④核糖核苷酸
⑤DNA连接酶
⑥DNA聚合酶
⑦限制性核酸内切酶
A.①②③⑤B.①②③⑥
C.①②③⑤⑦D.①②④⑤⑦
6.工业上青蒿素一般从黄花蒿植株中提取,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黄花蒿提供了思路。科学家先通过紫外线处理大量黄花蒿幼苗后,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相关的一种关键酶的基因发生了突变。
(1)提取高产植株的全部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 。扩增时先要升温使DNA解旋变性,引物与单链相应互补序列结合,然后进行延伸,该过程要用到 酶。
(2)如果用黄花蒿某个时期mRNA反转录产生双链cDNA片段,再用该双链cDNA进行PCR扩增,进行了30个循环后,理论上可以产生约 个DNA分子,该双链与载体连接后储存在一个受体菌群中,这个受体菌群就叫黄花蒿的 ,获得的cDNA与黄花蒿细胞中该基因碱基序列 (填“相同”或“不同”)。
(3)将获得的突变基因导入普通黄花蒿之前,先构建基因表达载体,图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答:
用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用SmaⅠ切割,原因是 ,构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子,启动子是 的识别和结合位点。
题组二 基因表达载体的构建(基因工程的核心)
7.(2019福建莆田五中高二月考)下列关于基因表达载体构建的相关叙述,不正确的是( )
A.需要限制酶和DNA连接酶
B.必须在细胞内进行
C.抗生素抗性基因可作为标记基因
D.启动子位于目的基因的首端
8.(2019重庆一中高二月考)基因表达载体的构建所需要的条件是( )
①同一种限制酶
②具有某些标记基因的质粒
③RNA聚合酶
④目的基因
⑤DNA连接酶
⑥启动子
⑦终止子
A.①②③④⑤⑥⑦
B.①②④⑤⑥⑦
C.②④⑥⑦
D.①②④⑤
9.(2020湖北竹溪一中高二期末)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述,正确的是( )
A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得
B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原点
C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来
D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用
10.用限制酶XbaⅠ和SacⅠ(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA,获得含目的基因的片段。若利用该片段构建基因表达载体,应选用的Ti质粒是( )
注:T-DNA可转移至受体细胞,并整合到受体细胞染色体的DNA上。

A.B.
C.D.
11.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
能力提升练
一、选择题
1.(2020黑龙江双鸭山一中高二期末,)如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PstⅠ、SmaⅠ、EcRⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶,下列说法错误的是( )
A.卡那霉素抗性基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来
B.表达载体构建时需要用到限制酶SmaⅠ
C.图示过程是基因工程的核心步骤
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
2.(2019广东广州高二检测,)基因工程中,用“鸟枪法”获得的真核细胞的基因中因含有不能表达的DNA片段而不能直接用于基因的扩增与表达。因此在获取真核细胞的基因时,一般用人工合成基因的方法,如图便是一条重要的途径。下列叙述正确的是( )
A.过程①前后两种物质的种类是一一对应的
B.过程②前后两种物质的种类是一一对应的
C.过程①和过程②前后两种物质的种类都是一一对应的
D.过程①和过程②前后两种物质的种类都不是一一对应的
3.()环境雌激素(EEs)影响动物和人类的性腺发育。斑马鱼在EEs的诱导下,会表达出卵黄蛋白原(vtg)。已知绿色荧光蛋白(GFP)基因能使斑马鱼发光,欲获得能检测水中是否含有EEs的转基因斑马鱼,下列操作合理的是( )
A.将EEs基因的启动子与GFP基因重组
B.将vtg基因的启动子与GFP基因重组
C.将GFP基因的启动子与GFP基因重组
D.将GFP基因的启动子与vtg基因重组
二、非选择题
4.(2020四川南充白塔中学期末,)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白,某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因,构建转基因工程菌,用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程示意图如下,请回答下列问题:
(1)从高表达MT的生物组织中提取mRNA,通过 获得 用于PCR扩增。
(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2)时,为方便构建重组质粒,在引物中需要增加适当的 位点。设计引物时需要避免引物之间形成 ,而造成引物自连。
(3)图中步骤1代表 ,步骤2代表退火,步骤3代表延伸,这三个步骤组成一轮循环。
(4)PCR扩增时,退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏 的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关,长度相同但 的引物需要设定更高的退火温度。
(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改进措施有 (填序号:①升高退火温度 ②降低退火温度 ③重新设计引物)。
5.()嗜热土壤芽孢杆菌产生的β-葡萄糖苷酶是一种耐热纤维素酶,为使其在工业生产中更好地应用,开展了以下实验:利用大肠杆菌表达β-葡萄糖苷酶。
(1)PCR扩增β-葡萄糖苷酶基因时,选用 基因组DNA作模板。
(2)下图为质粒限制酶酶切图谱。β-葡萄糖苷酶基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的β-葡萄糖苷酶基因重组进该质粒,扩增的β-葡萄糖苷酶基因两端需分别引入 和 不同限制酶的识别序列。
注:图中不同限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端不同。
(3)大肠杆菌不能降解纤维素,但转入上述构建好的表达载体后获得了降解纤维素的能力,这是因为 。
第2课时 将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定
基础过关练

题组一 将目的基因导入受体细胞
1.基因工程中因受体细胞不同,目的基因导入的方法也不同,下列关于目的基因导入受体细胞的描述不正确的是( )
A.农杆菌转化法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.大肠杆菌最常用的转化方法需要使细胞的生理状态发生改变
D.将目的基因导入小麦细胞内常用农杆菌转化法
2.(2020河南郑州一中月考)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.常用生理盐水处理细胞,使其处于感受态
3.(2020福建莆田二十五中高二期末)科学家已能运用基因工程技术,让羊合成并由乳腺分泌抗体,相关叙述中正确的是( )
①该技术将导致定向变异
②DNA连接酶能把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来
③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料
④受精卵是理想的受体
A.①②④ B.①③④
C.②③④D.①②③④
4.(2019江苏淮安十二校联考)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。下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,能实现 。具体原理是在农杆菌的Ti质粒上存在T-DNA片段,它具有可转移到受体细胞并整合到受体细胞的 上的特点,因此只要将携带外源基因的DNA片段插入 (部位)即可。
(2)根据T-DNA这一转移特点,猜测该DNA片段上可能含有控制 (酶)合成的基因。
(3)图中过程c中,能促进农杆菌移向植物细胞的物质是 类化合物。
(4)植物基因工程中将目的基因导入受体细胞的方法除了农杆菌转化法之外,还可采取的方法是 。(至少写出两种)
题组二 目的基因的检测与鉴定
5.(2020江西九江三中期中)应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到探测疾病的目的。基因探针是指( )
A.用于检测疾病的医疗器械
B.用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子
C.合成β-珠蛋白的DNA
D.合成苯丙羟化酶的DNA片段
6.(2020四川宜宾一中月考)利用外源基因在受体细胞中表达可生产人类所需的产品。下列选项中能说明目的基因完成表达的是( )
A.棉花细胞中检测到载体上的标记基因
B.山羊乳腺细胞中检测到人的生长激素基因
C.大肠杆菌中检测到人的胰岛素基因转录出的mRNA
D.酵母菌细胞中提取到人的干扰素
7.(2020黑龙江哈尔滨三中高二期末)为达到相应目的,必须通过分子检测的是( 深度解析 )
A.转基因抗虫棉抗虫效果的鉴定
B.猫叫综合征(5号染色体缺失)的鉴定
C.通过标记基因推知外源基因(目的基因)是否转移成功
D.转基因抗虫棉中是否产生Bt毒蛋白
8.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细胞质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.目的基因的鉴定可在个体水平上进行
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
能力提升练
一、选择题

1.(2020四川绵阳南山中学高二月考,)利用基因工程技术将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄,试图培育出抗寒的番茄。下列相关说法错误的是( )
A.可用PCR技术或反转录法获得抗冻蛋白基因
B.将抗冻蛋白基因与相应载体连接构建基因表达载体
C.利用农杆菌转化法将基因表达载体导入受体细胞
D.检测到番茄细胞中具有抗冻蛋白基因,培育出的番茄一定具有抗寒能力
2.(2019山东青岛高二调研,)采用基因工程的方法培育抗虫棉,下列导入目的基因的做法正确的是( )
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,注射到棉的子房并进入受精卵
A.①②B.②③C.③④D.①④
3.(2020广西南宁三中高二期末,)用某人的胰岛素基因制成DNA探针,下列叙述正确的是( )
A.该人胰岛A细胞中的DNA可与DNA探针形成杂交带
B.该人胰岛B细胞中的胰岛素可与DNA探针形成杂交带
C.该人胰岛B细胞中的mRNA不能与DNA探针形成杂交带
D.该人肝细胞中的mRNA可与DNA探针形成杂交带
4.(2020山东日照一中高二期末,)人参是一种名贵药材,具有良好的滋补作用,干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。下图为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程。①~④表示相关的操作,EcRⅠ、BamHⅠ为限制酶,它们的识别序列及切割位点如表所示。下列选项错误的是( )
A.过程①依据的是DNA双链复制的原理
B.在过程③中T-DNA整合到受体细胞的染色体DNA上
C.过程④可利用分子水平上的杂交进行检测和筛选
D.两种引物的一端分别加上了—GAATTC—和—GGATCC—序列,以方便剪切和连接
5.(2020安徽马鞍山三中高二月考,)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如下图所示,下列叙述正确的是( )
A.过程①需使用的原料是四种核糖核苷酸
B.过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因
C.过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备
D.过程④可利用DNA分子杂交鉴定受体细胞的DNA分子上是否已插入目的基因
二、非选择题
6.(2020河南郑州一中高二月考,)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 。
答案全解全析
1.2 基因工程的基本操作程序
第1课时 目的基因的获取和基因表达载体的构建
基础过关练
1.D 利用mRNA反转录形成cDNA是合成目的基因的方法之一,①正确;从基因组文库中可获取目的基因,②正确;从供体细胞的DNA中直接分离,可获取目的基因,③错误;利用PCR技术扩增目的基因,是获取目的基因的方法之一,④正确;DNA转录形成的是RNA,因此DNA转录不是获取目的基因的方法,⑤错误;如果基因比较小,核苷酸序列又已知,可通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成,⑥正确。故选D。
2.D ①mRNA→cDNA为反转录过程,完成该过程需要反转录酶,A正确;②表示将DNA分子切割,因此需用限制性核酸内切酶,B正确;③可表示PCR技术,用于大量扩增目的基因,C正确;基因组文库是从DNA中获取的,而cDNA文库是利用mRNA经反转录获得的,不包含启动子和内含子等,故基因组文库中该基因长度大于cDNA文库,D错误。
3.D 根据题图可知,①过程为反转录,所需的原料是脱氧核苷酸,A错误;②过程由DNA单链合成DNA双链,所需的DNA聚合酶不需要耐高温,B错误;③过程为变性,温度为90~95 ℃时,双链DNA解螺旋为单链,不需要解旋酶破坏氢键,C错误;④过程为复性,温度为55~60 ℃时,两种引物通过碱基互补配对与两条DNA单链结合,但引物之间不能互补配对,D正确。
导师点睛 本题以“形成cDNA并进行PCR扩增的过程”为情境,考查基因工程的基本操作程序中的“目的基因的获取”的知识。解题的关键是以图示中的箭头和文字信息为切入点,围绕“中心法则、PCR的反应过程”的相关知识,明辨图中数字所示的生理过程,进而对各选项进行分析判断。
4.C 甲图获取的是该细菌的全部DNA,因此用限制酶切割后可用于构建基因组文库,A正确;乙图表示用反转录法获得DNA,只包含该生物的部分基因,因此可建立该细菌的cDNA文库,B正确;甲方法中,只要利用限制性核酸内切酶将其原有的DNA切断即可,不需要以脱氧核苷酸为原料合成DNA,C错误;乙方法中d为反转录过程,需要反转录酶参与,D正确。
5.B PCR技术利用的是DNA双链复制的原理,在扩增过程中需要一对引物,即一对单链的脱氧核苷酸序列引物,引物与单链相应互补序列结合,①正确;根据DNA复制过程可知,PCR技术需要模板,即目的基因所在的DNA片段,②正确;DNA复制过程需要脱氧核苷酸作为原料,③正确;核糖核苷酸是合成RNA的原料,而PCR合成的是DNA,④错误;DNA连接酶是将DNA片段拼接成新的DNA分子,而DNA聚合酶是将游离的脱氧核苷酸加到DNA片段上,延长DNA分子,因此利用PCR合成DNA时,不需要DNA连接酶,而需要DNA聚合酶,⑤错误,⑥正确;体外合成DNA时,不需要限制性核酸内切酶,⑦错误。综上所述,①②③⑥是PCR技术所需的条件,故选B。
6.答案 (1)DNA复制(或DNA双链复制) Taq(或热稳定DNA聚合) (2)230 cDNA文库(或部分基因文库) 不同 (3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因 RNA聚合酶
解析 (1)PCR技术扩增目的基因的原理为DNA双链复制。扩增的过程是目的基因DNA受热变性后解链为单链,引物与单链相应互补序列结合,然后在热稳定DNA聚合酶作用下进行延伸。(2)由于PCR技术利用的是DNA双链复制的原理,用该双链cDNA进行PCR扩增,每一次循环后目的基因的量可以增加一倍,因此进行30个循环后,理论上可以产生约230个DNA分子。由黄花蒿某个时期mRNA反转录产生的双链cDNA片段,只包含该生物的部分基因,因此该双链cDNA与载体连接后储存在一个受体菌群中,这个受体菌群就叫黄花蒿的cDNA文库(或部分基因文库)。通过反转录得到的目的基因中缺少基因结构中的启动子和内含子等,因此获得的cDNA与黄花蒿细胞中该基因碱基序列不同。(3)分析图1、2可知,目的基因和质粒的抗生素抗性基因中都含有SmaⅠ的切割位点,用SmaⅠ切割会破坏质粒的抗生素抗性基因及外源DNA中的目的基因,因此不能用SmaⅠ切割图中的质粒和外源DNA。构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子,启动子是RNA聚合酶的识别和结合位点。
7.B 基因表达载体的构建过程中需要限制酶和DNA连接酶两种工具酶的协助,A正确;基因工程的操作中基因表达载体的构建是在体外条件下进行的,B错误;抗生素抗性基因可作为标记基因,便于目的基因的筛选,C正确;基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等,其中启动子位于目的基因的首端,终止子位于目的基因的尾端,D正确。
8.B 基因表达载体构建的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。所以,一般要用同一种限制酶切割载体和目的基因,并且用DNA连接酶连接。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子以及标记基因等。
9.C 由于基因的选择性表达,胰岛素基因只能在胰岛B细胞中表达,不能在肝细胞中表达,因而不能通过人肝细胞mRNA反转录获得胰岛素基因,A错误;复制原点是表达载体复制的起点,胰岛素基因表达的起点是启动子,B错误;基因表达载体除了含目的基因外,还必须含有启动子、终止子及标记基因等,标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来,C正确;终止密码子是翻译终止的信号,不是转录终止的信号,D错误。
10.C Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并整合到受体细胞染色体的DNA上,因此构建基因表达载体时,应该将目的基因插入T-DNA上,则限制酶XbaⅠ和SacⅠ的切割位点都应该在T-DNA上,C符合题意。
11.B 基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建,A正确;不同基因表达载体的构建过程不ー定相同,B错误;启动子位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位,C正确;抗生素抗性基因作为标记基因,用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因,D正确。
能力提升练
一、选择题
1.B 卡那霉素抗性基因是标记基因,作用是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞,A正确;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PstⅠ、EcRⅠ,B错误;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,C正确;基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等,D正确。
2.B 从图中可以看出过程①表示用已知蛋白质的氨基酸序列推知mRNA的碱基序列,由于一种氨基酸可以由多个密码子决定,所以过程①前后两种物质的种类不是一一对应的。过程②表示的是由mRNA合成DNA的过程,该过程遵循严格的碱基互补配对原则,所以过程②前后两种物质的种类是一一对应的。
3.B 环境雌激素(EEs)能诱导斑马鱼表达出卵黄蛋白原(vtg),因此可通过检测斑马鱼是否表达出卵黄蛋白原(vtg)来检测水中是否含有EEs,则vtg基因为目的基因;绿色荧光蛋白(GFP)基因能使斑马鱼发光,故GFP基因为标记基因。基因表达载体的组成包括启动子、目的基因、终止子、标记基因等,欲获得能检测水中是否含有EEs的转基因斑马鱼,需要将vtg基因(目的基因)的启动子与GFP基因(标记基因)重组。
二、非选择题
4.答案 (1)反转录 cDNA (2)限制性核酸内切酶 碱基互补配对 (3)变性 (4)引物与模板 GC含量高 (5)②③
解析 (1)PCR技术可在体外对DNA进行扩增,模板可以是mRNA经过反转录获得的cDNA。(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2)时,需在引物中增加适当的限制性核酸内切酶的识别序列,便于目的基因与质粒的连接。为了避免引物自连,设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对。(3)根据PCR的过程可知,图中步骤1为变性,步骤2为退火(复性),步骤3为延伸,这三个步骤构成一个循环。(4)退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关,过高的退火温度会破坏引物与模板的碱基配对。G、C之间的氢键数多于A、T之间的氢键数,GC含量高的引物需要设定更高的退火温度。(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物,可能的原因是退火温度过高使扩增效率降低,也可能是未按照目的基因两端的核苷酸序列来设计引物,因此可以采取的措施是降低退火温度、重新设计引物等。
5.答案 (1)嗜热土壤芽孢杆菌 (2)NdeⅠ BamHⅠ (3)转基因的大肠杆菌可产生有活性的β-葡萄糖苷酶
解析 (1)β-葡萄糖苷酶是嗜热土壤芽孢杆菌产生的一种耐热纤维素酶,因此在嗜热土壤芽孢杆菌体内存在控制β-葡萄糖苷酶合成的基因。利用PCR扩增β-葡萄糖苷酶基因时,应选用嗜热土壤芽孢杆菌的基因组DNA作模板。(2)题目要求扩增的β-葡萄糖苷酶基因两端引入两种不同的限制酶,切割质粒也需要这两种限制酶,以便β-葡萄糖苷酶基因与切割后的质粒连接。通过题图中质粒的限制酶切割位点可知,只有限制酶NdeⅠ和BamHⅠ切割质粒才符合构建基因表达载体的要求,用其他任意两种酶切割,都会破坏或者丢失启动子、终止子、复制原点或抗生素抗性基因等部位,或者切割位点不在启动子和终止子之间。因此,在扩增的β-葡萄糖苷酶基因的两端需分别引入NdeⅠ和BamHⅠ的识别序列,以便β-葡萄糖苷酶基因与切割后的质粒连接。(3)β-葡萄糖苷酶基因能够编码β-葡萄糖苷酶,β-葡萄糖苷酶能分解纤维素。大肠杆菌不能降解纤维素,但转入了β-葡萄糖苷酶基因的大肠杆菌可产生有活性的β-葡萄糖苷酶,从而获得了降解纤维素的能力。
第2课时 将目的基因导入受体细胞和
目的基因的检测与鉴定
基础过关练
1.D 采用农杆菌转化法将目的基因导入植物体细胞的方法比较经济有效,故A正确;显微注射技术是转基因动物中采用最多,也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法,故B正确;受体细胞是微生物细胞时,常采用钙离子处理细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(感受态),故C正确;小麦是单子叶植物,农杆菌对其没有感染能力,基因枪法是单子叶植物常用的一种基因转化方法,故D错误。
2.D 原核生物繁殖快,且多为单细胞,遗传物质相对较少,常用原核生物作为受体细胞,A正确;用Ca2+处理细胞,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,D错误。
3.B 基因工程可将控制特定性状的外源基因导入受体细胞,从而定向改造生物的性状,导致定向变异;①正确;DNA连接酶能把目的基因与载体黏性末端之间以磷酸二酯键连接起来,②错误;人工合成目的基因的常用方法有化学合成法,蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料,③正确;受精卵体积大,操作方便,全能性高,能够发育成动物个体,因此受精卵是将目的基因导入动物细胞的理想受体,④正确。故选B。
4.答案 (1)单子叶植物 将目的基因导入植物细胞 染色体DNA T-DNA片段(内部) (2)DNA连接酶、限制酶 (3)酚 (4)基因枪法、花粉管通道法
解析 (1)农杆菌一般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,可实现将目的基因导入植物细胞。这里需要特别明确的是真正可转移到受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上的是农杆菌质粒上的T-DNA片段,因此目的基因必须插入该部位才能导入成功。(2)根据T-DNA这一转移特点,可以推测出DNA片段上可能含有控制合成DNA连接酶、限制酶的基因,能实现与植物细胞染色体DNA的整合。(3)植物细胞受伤后可产生酚类化合物,吸引农杆菌向这些植物细胞转移。(4)植物基因工程中将目的基因导入受体细胞的方法除了农杆菌转化法之外,还有基因枪法和花粉管通道法等。
5.B 基因探针是指含有目的基因且用放射性同位素等作标记的DNA片段,其作用是运用DNA分子杂交技术检测是否含有目的基因,或运用分子杂交技术检测是否含有mRNA,故本题选B。
6.D 目的基因完成表达是指目的基因在细胞中合成相应的蛋白质,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、B项只能说明完成了目的基因的导入,C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,不符合题意;在酵母菌细胞中提取到人的干扰素,说明导入酵母菌中的人的干扰素基因完成了表达,D符合题意。
7.D 转基因抗虫棉抗虫效果的鉴定,用抗虫接种实验检测即可,A不符合题意;猫叫综合征(5号染色体缺失)的鉴定,可用显微镜观察,B不符合题意;通过标记基因推知外源基因(目的基因)是否转移成功,可用培养基进行筛选,C不符合题意;转基因抗虫棉中是否产生Bt毒蛋白,需在分子水平上进行抗原—抗体杂交检测,D符合题意。
归纳总结 分子水平上检测的目的和方法:(1)用DNA分子杂交法,检测目的基因是否存在;(2)用分子杂交法检测目的基因是否转录出了mRNA;(3)用抗原—抗体杂交法检测目的基因是否表达出相应的蛋白质。
8.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核DNA中;检测目的基因是否导入受体细胞采用的方法是DNA分子杂交法,检测目的基因是否转录出了mRNA用到的是DNA—RNA分子杂交法;基因能成功表达,说明其首端含有启动子。
能力提升练
一、选择题
1.D 获取目的基因的方法包括:从基因文库中获取、采用PCR技术体外扩增、人工化学合成,A正确;在培育转基因番茄的过程中,需要将抗冻蛋白基因与相应载体连接构建基因表达载体,再导入受体细胞,B正确;将目的基因导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法,C正确;检测到番茄细胞中具有抗冻蛋白基因,但不一定能表达出抗寒性状,D错误。
2.C 导入目的基因必须选择恰当的载体,以保证导入的目的基因不被受体细胞降解,并成功实现复制、转录和翻译。培育抗虫棉应将含有毒素蛋白基因的表达载体注射到棉受精卵或体细胞中,而不是将毒素蛋白或编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中,如果没有构建基因表达载体,毒素蛋白或编码毒素蛋白的DNA序列都不能在受体细胞中稳定保存,①②错误。
3.A 该人胰岛A细胞中的DNA含有胰岛素基因,能与DNA探针形成杂交带,A正确;该人胰岛B细胞中的胰岛素是蛋白质,不能与DNA探针形成杂交带,B错误;该人胰岛B细胞中的胰岛素基因会转录形成mRNA,该mRNA能与DNA探针形成杂交带,C错误;该人肝细胞中含胰岛素基因,但不表达,所以肝细胞中的mRNA不能与DNA探针形成杂交带,D错误。
4.B 过程①表示的是利用PCR技术扩增目的基因的过程,其原理是DNA双链复制,A正确;过程③表示将重组质粒导入根瘤农杆菌的过程,根瘤农杆菌属于原核生物,其没有染色体,B错误;过程④表示目的基因的检测和鉴定,可以利用分子水平上的杂交技术进行检测和筛选,C正确;利用PCR技术扩增干扰素基因时,设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列,由于需要用EcRⅠ、BamHⅠ两种限制酶切割目的基因和质粒,因此科研人员还在两种引物的一端分别加上了—GAATTC—和—GGATCC—序列,D正确。
5.D 过程①表示通过反转录合成目的基因,该过程需要的原料是四种脱氧核糖核苷酸,A错误;过程②表示利用PCR技术对目的基因进行扩增,该过程中解旋是通过高温实现的,不需要解旋酶,B错误;感受态细胞可用CaCl2溶液制备,C错误;过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已成功导入受体细胞的DNA分子上,D正确。
二、非选择题
6.答案 (1)抗原 反转录酶 (2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶
启动子、终止子、标记基因等 (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
解析 (1)病毒一般由核酸和蛋白质组成,其蛋白质外壳具有免疫特性,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的过程属于反转录,需要反转录酶。(2)基因表达载体的组成:目的基因、启动子、终止子、标记基因等。构建基因表达载体时,一般先用一定的限制酶切割质粒,使其出现一个切口,再用同种限制酶切割目的基因,产生相同的末端。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)将目的基因导入大肠杆菌细胞前,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分子杂交技术进行检测。目的基因是否表达可用抗原—抗体杂交技术进行检测。
限制酶
识别序列及切割位点
EcRⅠ
↓
—GAATTC—
BamHⅠ
↓
—GGATCC—
1.D
2.D
3.D
4.C
5.B
7.B
8.B
9.C
10.C
11.B
1.B
2.B
3.B
1.D
2.D
3.B
5.B
6.D
7.D
8.A
1.D
2.C
3.A
4.B
5.D