人教版高中生物选择性必修三将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定作业（单选）含答案

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、单项选择题

知识点一　将目的基因导入受体细胞

1．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，不能影响受体细胞的正常功能所以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。

2．我国科学家独创的花粉管通道法，可以使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞，是一种十分简便经济的方法，对此认识不正确的是(　　)

A．花粉管通道法操作形式多样

B．此方法可用于转基因动物

C．受体细胞可以是植物的卵细胞，也可以是受精卵

D．仍需构建基因表达载体

答案　B

解析　花粉管通道法只适用于转基因植物的培育，B错误。

3．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Ti质粒上的T­DNA将目的基因整合到受体细胞染色体的DNA上。

4．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不正确的是(　　)

答案　D

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；将目的基因导入大肠杆菌细胞，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正确；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。

知识点二　目的基因的检测与鉴定

5．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。

6．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．通过PCR等技术检测棉花的染色体DNA上是否插入目的基因

C．通过PCR等技术检测目的基因是否转录形成了mRNA

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　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。

7．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。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。

8．利用PCR检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号泳道为DNA分子量标准样液(Marker)，10号泳道为蒸馏水。下列分析错误的是(　　)

A．PCR产物的分子大小在250 bp至500 bp之间

B．3号样品为不含目的基因的载体DNA

C．9号样品对应植株不是所需的转基因植株

D．10号泳道的电泳结果能确定反应体系等因素对实验结果没有干扰

答案　B

解析　PCR过程中，可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段。4～9号是转基因植株DNA，理论上应包含目的基因，结合2号野生型植株DNA和10号蒸馏水的结果，推测包含目的基因的片段大小应为250～500 bp，A正确；3号PCR结果包含250～500 bp的片段，说明含有目的基因，B错误；9号PCR结果不包含250～500 bp的片段，所以不是所需转基因植株，C正确；10号放入蒸馏水，是为了排除反应体系等因素对结果的干扰，由图可知，10号泳道的电泳结果能确定反应体系等因素对实验结果没有干扰，D正确。

二、非选择题

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_________________的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。

(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　同种或产生相同末端的限制酶

(2)Ca2＋　能吸收周围环境中DNA分子

(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，在拼接前要用同种或产生相同末端的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。

10．通过基因工程的方法，科学家采用花粉管通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并成功表达。棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡。请回答下列问题：

(1)图中所示的黏性末端是由________种限制性内切核酸酶作用产生的。

(2)利用花粉管通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞，此过程是基因工程操作步骤中的第三步，即____________________。花粉管通道法有多种操作方式，可以用____________将含________的DNA溶液直接注入________中，还可以将DNA溶液滴在剪去了柱头的花柱切面上，使目的基因通过____________进入胚囊。

(3)该目的基因在导入受体细胞前需要与载体结合，目前经常使用的载体是________。

(4)基因工程操作的第四步是目的基因的检测与鉴定，其中分子水平的检测又分三步：首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，采用__________等技术；其次还要检测________________________，同样是采用上述技术；最后检测______________________，方法是____________杂交。

答案　(1)4

(2)将目的基因导入受体细胞　微量注射器　目的基因　子房　花粉管通道

(3)质粒

(4)PCR　目的基因是否转录出了mRNA　目的基因是否翻译成蛋白质　抗原—抗体

解析　(1)限制性内切核酸酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割磷酸二酯键。题图显示的限制酶识别序列有4种，因此是由4种限制性内切核酸酶作用产生的。

11．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____________________(两种酶)合成的基因。

(3)植物基因工程中除了农杆菌转化法之外，还可采取______________法。

答案　(1)单子叶植物　目的基因导入到植物细胞　染色体的DNA　T­DNA片段(内部)

(2)DNA连接酶、限制酶　(3)花粉管通道

解析　(1)一般农杆菌不能感染的植物是单子叶植物，可感染双子叶植物和裸子植物，利用其感染性，可实现目的基因导入到植物细胞；真正可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上的是农杆菌Ti质粒上的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片段上能控制合成DNA连接酶、限制酶才能实现与双子叶植物细胞和裸子植物细胞染色体DNA的整合。

一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的)

1．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．基因工程实际上是基因转化的过程

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．可以根据载体DNA上的特定基因来确定培养基，以筛选含目的基因的受体细胞

答案　B

解析　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，有些标记基因为抗生素抗性基因，所以可以用特定的培养基筛选，D正确。

2．下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是(　　)

A．表达载体中的人胰岛素基因可通过胰岛A细胞的mRNA反转录获得

B．表达载体的复制和人胰岛素基因的表达均启动于复制原点

C．借助标记基因筛选出的受体细胞不一定含有目的基因

D．起始密码子和终止密码子均在人胰岛素基因的转录中起作用

答案　C

解析　由于基因的选择性表达，在人的胰岛A细胞中没有胰岛素基因转录出的mRNA，A错误；表达载体的复制启动于复制原点，人胰岛素基因的表达启动于启动子，B错误；标记基因位于载体上，利用标记基因筛选出来的受体细胞可能只含有载体而不含有目的基因，C正确；人胰岛素基因的表达启动于启动子，终止于终止子，而起始密码子和终止密码子在翻译过程中起作用，D错误。

3．下列关于细胞内的DNA复制和PCR的描述中，正确的是(　　)

A．DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的5′­端延伸DNA链

B．细胞内的DNA复制和PCR反应都不需要解旋酶

C．引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合

D．PCR扩增的对象是氨基酸序列

答案　C

解析　PCR不需要解旋酶，细胞内的DNA复制需要解旋酶，B错误；PCR扩增的对象是DNA，而不是氨基酸序列，D错误。

4．蜘蛛丝是天然蛋白纤维，其机械性能高于常用于制作防弹衣的凯夫拉纤维，有广泛的应用前景。近期，中国科学家利用质粒(如图)成功构建了蛛丝蛋白基因的重组质粒，并在家蚕丝腺细胞中获得大量蛛丝蛋白。下列有关说法错误的是(　　)

A．为防止目的基因自身环化，可以用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因

B．构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达

C．启动子是RNA聚合酶的识别和结合部位，可以驱动遗传信息的复制和转录

D．基因表达载体中的标记基因可以鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞

答案　C

解析　用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因，可以使目的基因两端产生不同的黏性末端，防止目的基因自身环化，A正确；基因表达载体中目的基因的上游含有使其能在蚕丝腺细胞中转录的启动子，即构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达，B正确；启动子只能驱动基因转录，不能驱动其复制，C错误；基因表达载体中的标记基因的作用是鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞，D正确。

5．人体缺乏维生素A容易导致夜盲症，甚至威胁生命。而β－胡萝卜素可以在人体内转化成维生素A。科学家尝试通过转基因技术生产富含胡萝卜素的大米。八氢番茄红素合酶(其基因用psy表示)和胡萝卜素脱饱和酶(其基因用crtl表示)参与β－胡萝卜素的合成。根据以上信息分析下列说法不正确的是(　　)

A．重组质粒中的目的基因含有psy基因和crtl基因

B．构建重组质粒需要限制酶、DNA连接酶

C．通常使用显微注射法将目的基因导入水稻受体细胞

D．PCR技术可用于扩增目的基因

答案　C

解析　根据八氢番茄红素合酶和胡萝卜素脱饱和酶参与β－胡萝卜素的合成可知，重组质粒中的目的基因含有psy基因和crtl基因，A正确；显微注射法是将目的基因导入动物细胞的方法，将目的基因导入植物细胞的方法有花粉管通道法、农杆菌转化法，C错误。

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合酶。通过转基因的方法，让农作物产生更多的EPSPS合酶，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内切核酸酶

D．只要EPSPS合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，也可用产生互补末端的不同限制酶，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，从苏云金杆菌中提取抗虫基因通过花粉管通道法“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质粒，步骤②是将重组质粒导入棉花体细胞

C．图中③过程需要进行检测和鉴定细胞

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；通过花粉管通道法将重组DNA导入的是卵细胞或受精卵，B错误；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，不正确的是(　　)

A．可用同种或产生相同末端的限制酶切割载体和目的基因

B．PCR操作过程中，一定要戴好一次性手套

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　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。

9．PCR利用了DNA热变性的原理，PCR仪实际上也是一种能自动调控温度的仪器，对PCR过程中“温度的控制”的说法中错误的是(　　)

A．酶促反应需要高的温度，是为了确保模板是单链

B．延伸的温度大于复性温度但小于变性温度

C．普通DNA聚合酶高温会变性，要用耐高温的DNA聚合酶

D．DNA解旋酶不具热变性，为了确保模板是单链

答案　D

解析　PCR过程中，DNA双链的解开不需要解旋酶，要靠高温使其变性，且DNA解旋酶高温变性失活，A正确，D错误；PCR过程为：高温变性、低温复性、中温延伸，因此延伸的温度要大于复性温度而小于变性温度，B正确；PCR过程是在较高温度下进行的，而普通DNA聚合酶高温会变性，因此该过程要用耐高温的DNA聚合酶，C正确。

10．科研人员通过PCR获得肝细胞特异性启动子——白蛋白启动子，将该启动子与Cre重组酶基因结合构建表达载体，培育出在肝细胞特异性表达Cre重组酶的转基因小鼠。下列叙述不正确的是(　　)

A．将该表达载体导入小鼠受精卵以获得转基因小鼠

B．PCR获得白蛋白启动子需设计特异性的引物

C．构建该表达载体需要DNA连接酶和核酸酶

D．可通过PCR检测目的基因是否完成转录

答案　C

解析　将该表达载体导入小鼠受精卵以获得转基因小鼠，A正确；PCR需设计特异性的引物，B正确；构建该表达载体需要限制酶和DNA连接酶，C错误。

二、非选择题

11．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，可用____________法，这是因为烟草属于________(填“单”或“双”)子叶植物，而农杆菌在自然条件下能浸染双子叶植物，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______________等技术；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　Ti质粒

(2)PCR　抗原—抗体杂交　个体

12．干扰素是一种抗病毒特效药，能抵抗肝炎、狂犬病等由病毒引起的感染，并对治疗乳腺癌、骨髓癌及某些白血病也有一定的疗效。传统的干扰素生产方法是从人的血液中提取，每升人血中只能提取0.5 μg，所以价格昂贵。中国科学院院士侯云德等人成功地研制了下图所示的干扰素生产方法。

(1)从上图可以看出，侯云德等人研制成功了运用_______的方法生产干扰素。

(2)在该方法中，目的基因是________，载体是________，受体细胞是____________。

(3)图中过程①需要的物质是________，过程②需要的物质是____________。

(4)图中A的名称是________，它构建成功的物质基础是__________________的结构组成相同。

(5)过程③在基因工程中称为________。

答案　(1)基因工程

(2)干扰素基因　质粒　酵母菌

(3)限制酶　DNA连接酶

(4)基因表达载体(或重组DNA)　干扰素基因的DNA与细菌质粒DNA

(5)转化

解析　(1)从图中可以看出，该过程为将外源基因(干扰素基因)导入酵母菌细胞，并表达成功——生产出干扰素，因而该技术为基因工程。

13．科学家将外源目的基因与大肠杆菌的质粒进行重组，并在大肠杆菌中成功表达。下图表示构建重组质粒和筛选含目的基因的大肠杆菌的过程。请据图回答：

(1)步骤①和②中常用的工具酶是______________________________。

(2)经过①和②步骤后，有些质粒上的______________基因内插入了外源目的基因，形成重组质粒。

(3)步骤③是__________________________________的过程。为了促进该过程，应该用____________处理大肠杆菌。

(4)步骤④：将三角瓶内的大肠杆菌接种到含四环素的培养基C上培养，目的是筛选______________________________。

(5)步骤⑤：用无菌牙签挑取C上的单个不同菌落，分别接种到D(含氨苄青霉素和四环素)和E(含四环素)两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况如图所示。含目的基因的菌落位于(填“D”或“E”)________上，请在图中相应的位置上圈出来。

答案　(1)限制性内切核酸酶、DNA连接酶

(2)氨苄青霉素抗性

(3)将重组质粒(目的基因)导入大肠杆菌(受体细胞)　CaCl2溶液

(4)导入了质粒的大肠杆菌

(5)E　如图

解析　(2)限制性内切核酸酶的切点位于哪种抗性基因的内部，就会将目的基因插入该抗性基因的内部。

(3)将重组质粒导入大肠杆菌细胞内需要用CaCl2溶液处理受体细胞，使其成为感受态细胞，这样更容易导入成功。

(4)培养基中含有四环素，这样的培养基是选择培养基，选择的是导入了质粒即具有四环素抗性基因的大肠杆菌。

(5)比较D和E可以看出，D中有2个菌落不能存活，说明无氨苄青霉素抗性，但有四环素抗性，由此可以判定：D中不能生长的两个菌落中导入了重组质粒，也就是氨苄青霉素抗性基因内部插入目的基因的质粒，因此E中相同位置的两个菌落是含目的基因的菌落。

核心素养示例

14．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)为获取并扩增抗盐基因，可通过________技术进行。

(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)PCR

(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　(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。