北师大版高中生物选择性必修3第三节基因工程的操作程序同步作业含答案2

【精品】第三节基因工程的操作程序-1同步练习

一．单项选择

1．CRISPR/Cas9是应用最广泛的基因组编辑技术，其操作过程如下：

①人工合成的短链RNA作为向导（简称gRNA），它将部分与细胞某目的基因中希望被编辑的序列相结合；

②来自细菌的核酸酶Cas9与gRNA结合，切割与gRNA结合的DNA，使DNA双链断裂；

③加入大量用于修复的模板DNA（即大部分序列与被切割位点附近序列相同，个别位点被人工改变）。这样，细胞启动修复机制，人类希望改变的碱基序列被引入基因组中，基因组的准确编辑由此实现。

以下关于该技术叙述正确的是（    ）

A．gRNA的序列与目的基因特定碱基序列部分结合，结合区域最多含6种核苷酸

B．Cas9经内质网．高尔基体加工才具有切断DNA的活性

C．CRISPR/Cas9技术对不同基因进行编辑时，应使用相同的gRNA

D．CRISPR/Cas9技术可改变基因结构，也可以使某个基因失去功能

2． 下列关于基因工程相关工具的说法，正确的是（　　）

A. DNA 连接酶能将单个脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸片段上，形成磷酸二酯键

B. 迄今分离出的限制酶有数千种，均是在原核生物中分离纯化出来的

C. 据酶的功能不同，可以将 DNA 连接酶分为两类：E·coli DAN 连接酶和 T4 DNA 连接酶

D. 细菌质粒是独立于细菌拟核 DNA 之外的双链 DNA 分子，用作基因工程载体的质粒都是经过人工改造的

3．用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程如图所示，下列叙述错误的是（    ）

A．过程①指 mRNA 的反转录过程，需解旋酶和 DNA 聚合酶

B．过程②从 cDNA 中获得的CarE基因无启动子和内含子

C．过程③须用Ca2+处理大肠杆菌，使其处于感受态状态

D．过程④得到的工程菌是指能使 CarE 基因高效表达的菌类细胞株系

4．下列叙述符合基因工程概念的是（    ）

A. B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因

B. 用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株

C. 将乙肝病毒的抗原蛋白基因导入酵母菌，获得乙肝疫苗

D. 自然界中S型肺炎双球菌的DNA整合到R型DNA上

5．．下列关于基因工程及其三种工具和四个步骤的叙述，错误的是（    ）

A．EcoR Ⅰ这种限制酶能够专一识别GAATTC的核苷酸序列

B．基因运载体的种类有质粒．噬菌体和动植物病毒等

C．由于变异不定向，所以基因工程不能定向改造生物的性状

D．基因工程的第二步骤是目的基因与运载体结合

6．下列关于将目的基因导入植物细胞的方法中，不正确的是（    ）

A．花粉管通道法是我国科学家独创的一种转化方法

B．基因枪法又称微弹轰击法，虽然有效但成本较高

C．自然条件下农杆菌不感染单子叶植物和裸子植物

D．农杆菌 Ti 质粒上的 T-DNA 可转移至受体细胞中

7．在已知某小片段基因碱基序列的情况下,获得该基因的最佳方法是（    ）

A. 用mRNA为模板逆转录合成DNA

B. 利用DNA合成仪化学方法直接合成

C. 将供体DNA片段转入受体细胞中,再进一步筛选

D. 由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA

8．基因工程的正确操作步骤是（    ）

①目的基因与运载体相结合     ②将目的基因导入受体细胞

③检测目的基因的表达         ④提取目的基因

A．③④②① B．④②①③

C．④①②③ D．③④①②

9．在基因表达载体的构建中，下列说法不正确的是（    ）

①一个表达载体的组成包括目的基因．启动子．终止子

②启动子是一段有特殊结构的DNA片段，有了它才能驱动基因转录出mRNA

③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止

④所有基因表达载体的构建是完全相同的

A．②③ B．①④ C．①② D．③④

10．科学家将含人的抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育成的羊能分泌含抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及（    ）

A．DNA的自我复制 B．以DNA的一条链为模板合成RNA

C．RNA的自我复制 D．按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质

11．图是构建基因表达载体的过程示意图。请判断下列相关说法中不正确的是（    ）

A．基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤，是成功的关键

B．构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中能稳定存在且遗传给下一代

C．一个基因表达载体一般包括目的基因．标记基因．起始密码子和终止密码子等结构

D．基因表达载体中的标记基因的作用是筛选出含有目的基因的受体细胞

12．采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（　　）

① 将毒素蛋白注射到棉受精卵

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. ①② B. ②③ C. ③④ D. ④①

13．荧光定量PCR技术可定量检测样本中某种DNA含量。其原理是：在PCR反应体系中每加入一对引物的同时加入一个与某条模板链互补的荧光探针，当Taq酶催化子链延伸至探针处，会水解探针，使荧光监测系统接受到荧光信号，即每扩增一次，就有一个荧光分子生成。相关叙述错误的是（    ）

A．引物与探针均具特异性，与模板结合时遵循碱基互补配对原则

B．Taq酶可以催化子链沿着3'→5'方向延伸，需dNTP作为原料

C．若循环次数相同则反应最终的荧光强度与起始状态模板DNA含量呈正相关

D．若用cDNA作模板，上述技术也可检测某基因的转录水平

14．2015年，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”，三亲婴儿的培育过程可选用如图所示技术路线，下列有关叙述不正确的是（）

A. 该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
B. 捐献者携带红绿色盲基因不会遗传给“三亲婴儿”
C. “三亲婴儿”的染色体全部来自母亲提供的细胞核
D. 这种生殖方式属于有性生殖

15．在下列基因工程的基本操作步骤中,未发生碱基互补配对的是（    ）

A. 构建cDNA文库

B. 重组质粒导入受体细胞

C. 目的基因与质粒构建重组质粒

D. 目的基因在受体细胞内表达

16．下列关于目的基因获取的叙述，不正确的是（    ）

A．目的基因可以从自然界中已有的物种中分离出来

B．目的基因是编码蛋白质的结构基因或一些调控因子

C．部分基因文库是指利用人工方法构建的 cDNA 文库

D．核苷酸序列已知．基因较小时可人工合成目的基因

17．核酸检测是确认疑似病人是否患新冠病毒的重要手段，也是确诊患者的重要依据。下列对PCR病毒核酸检测实验室的有关操作的叙述错误的是（    ）

A．用紫外线和75%乙醇对核酸检测室的工作空间和操作台面进行消毒后，工作人员仍须在穿戴防护服．护目镜等严格防护条件下才能进入

B．当工作人员双手伸进生物安全柜并在操作台上进行操作时，要使柜内保持一种负压状态

C．试管中的病毒经过30分钟的56℃水浴加热处理即被灭活，既使灭活处理完毕的试管，在检测时仍需经过20分钟的常温静置才能打开试管塞

D．提取到的病毒核酸，无需进行PCR扩增就可用于检测

18．酿酒酵母产酒精能力强，但没有合成淀粉酶的能力；糖化酵母能合成淀粉酶，但酒精发酵能力弱。科研人员通过两种途径改良酵母菌种，实现以淀粉为底物高效生产酒精的目的。下列叙述正确的是（　　）

A．途径I体现酵母细胞壁的半流动性

B．途径II目的基因为淀粉酶基因

C．最终获得的两种酵母菌DNA含量相同

D．淀粉转化为糖的效率高即为目的菌

参考答案与试题解析

1．【答案】D

【解析】

2．【答案】D

【解析】1．基因工程的工具：（1）限制酶：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。（2）DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。A．DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，DNA聚合酶能将单个脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸片段上，形成磷酸二酯键，A错误；

B．现已分离出的限制酶有约4000种，限制酶主要分布在原核细胞中，B错误；

C．据酶的来源不同，可以将DNA连接酶分为两类：E．coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，C错误；

D．细菌质粒是独立于细菌拟核DNA之外的双链DNA分子，用作基因工程载体的质粒都是经过人工改造的，D正确。

故选D。

3．【答案】A

【解析】

试题分析：

分析题图：图示是用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程图，其中①为逆转录过程，②表示获取目的基因，③表示将目的基因导入受体细胞，④表示筛选获取工程菌。

解答：

A．过程①指mRNA的反转录过程，需逆转录酶，A错误；
B．cDNA是以mRNA为模板逆转录形成的，其中不含启动子和内含子，因此过程②从cDNA中获得的CarE基因无启动子和内含子，B正确；
C．过程④将目的基因导入微生物细胞常用感受态转化法，即用Ca2+处理大肠杆菌，使其处于感受态状态，C正确；
D．过程④得到的工程菌是指能使CarE基因高效表达的菌类细胞株系，D正确。
故选A。

4．【答案】C

【解析】A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因，这采用细胞融合技术，与基因工程无关，A错误；

B．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株，这是诱变育种，与基因工程无关，B错误；

C．将乙肝病毒的抗原蛋白基因重组到质粒后导入酵母菌，获得乙肝疫苗，这是基因工程技术的应用，C正确；

D．自然界中S型肺炎双球菌的DNA整合到R型DNA上，体现的是基因重组，与基因工程无关，D错误。

故选C。

5．【答案】C

【解析】A．限制酶具有专一性，能识别特定序列并在特定位点切割，如EcoRI这种限制酶能够专一识别GAATTC的核苷酸序列，并切割G和A之间的磷酸二酯键，A正确；

B．基因运载体的种类有质粒．噬菌体和动植物病毒等，B正确；

C．基因工程通过导入外源基因等方法，按照人们的意愿定向改造生物的性状，C错误；

D．基因工程的第二步骤是目的基因与运载体结合，即构建基因表达载体，D正确。

故选C。

6．【答案】C

【解析】

试题分析：

7．【答案】B

【解析】根据获取目的基因的方法：在目的基因的序列为未知的情况下，可以采用从基因文库中获取目的基因；在目的基因比较小，核苷酸序列已知的情况下常采用人工合成法．所以在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是以4种脱氧核苷酸为原料利用DNA合成仪化学方法直接合成，所以B正确，ACD错误。

8．【答案】C

【解析】

试题分析：

基因工程是狭义的遗传工程，基因工程的基本原理是让人们感兴趣的基因（即目的基因）在宿主细胞中稳定高效地表达。为了实现基因工程的目标，通常要有多种工具酶．目的基因．载体和宿主细胞等基本要素，并按照一定的程序进行操作，它包括目的基因的获得．重组DNA的形成，重组DNA导入受体细胞也称（宿主）细胞．筛选含有目的基因的受体细胞和目的基因的表达等几个方面。基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。

解答：

基因工程的正确操作步骤是：④提取目的基因；①目的基因与运载体相结合； ②将目的基因导入受体细胞；③检测目的基因的表达。
故选C。

9．【答案】B

【解析】

试题分析：

基因表达载体的组成包括：目的基因．启动子．终止子．标记基因等。

（1）启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；

（2）终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；

（3）标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。

解答：

①一个表达载体的组成包括目的基因．启动子．终止子．标记基因．复制原点等，①错误；

②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA，②正确；

③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止，③正确；

④由于受体细胞有植物．动物以及微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方法不同，因此基因表达载体的构建是不完全相同的，④错误。

故选B。

10．【答案】C

【解析】

试题分析：

人的抗胰蛋白酶基因转移到羊的受精卵中，运用到基因工程技术，羊能分泌含抗胰蛋白酶的奶，说明目的基因在受体细胞中表达，涉及到遗传信息的传递．转录和翻译。而RNA的复制和逆转录是病毒生物发生。

解答：

A．人的抗胰蛋白酶基因的DNA片段在羊的受精卵中，能整合到其染色体上，随着其复制而复制：DNA→DNA，A错误；
B．该受精卵发育的羊能分泌含抗胰蛋白酶的奶，说明目的基因已表达成功：DNA→mRNA→蛋白质（抗胰蛋白酶），B错误；
C．RNA以自身为模板自我复制只能发生在以RNA作为遗传物质的少数病毒中，C正确；
D．翻译是以mRNA为模板的，即按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质，因此也涉及，D错误。
故选C。

11．【答案】C

【解析】

基因工程技术的基本步骤：

（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取．利用PCR技术扩增和人工合成；

（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因．启动子．终止子和标记基因等；

（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法．基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法；

（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定．抗病鉴定．活性鉴定等。

解答：

A．基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤，是成功的关键，A正确；

B．构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，可以遗传给下一代，使目的基因能够表达和发挥作用，B正确；

C．基因表达载体的构建包括目的基因．启动子．终止子．标记基因等部分，C错误；

D．基因表达载体中的标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，并将含目的基因的受体细胞筛选出来，D正确。

故选C。

12．【答案】C

【解析】将目的基因与运载体结合后导入受体细胞，即将编码毒素蛋白的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，或将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵。

13．【答案】B

【解析】

试题分析：

PCR技术：

（1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。

（2）原理：DNA复制。

（3）前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物。

（4）条件：模板DNA．四种脱氧核苷酸．一对引物．热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。

（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程（PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开）；低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。

解答：

A．引物与探针均具特异性，与模板结合时遵循碱基互补配对原则，A正确；

B．根据图示中引物延伸的方向可以确定，Taq酶只能从引物的3’端延伸子链，催化子链沿着5’→3’方向延伸，需dNTP作为原料，B错误；

C．题干中提出“加入一个与某条模板链互补的荧光探针”，并且“每扩增一次，就有一个荧光分子生成”，因此反应最终的荧光强度与起始状态模板DNA含量呈正相关，C正确；

D．由于cDNA是以某基因转录形成的mRNA为模板逆转录形成的，所以若用cDNA作模板，上述技术也可检测某基因的转录水平，D正确。

故选B。

14．【答案】C

【解析】A.根据图示可知卵母细胞的细胞质来自于捐献者，可避免母亲的线粒体遗传基因传递给后代，A正确；

B.捐献者只是提供了卵母细胞的细胞质，所以其细胞核中携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿，B正确；

C.三亲婴儿的染色体一半来自母亲提供的细胞核，一半来自精子，C错误；
D.三亲婴儿的培育需要体外受精，属于有性生殖，D正确。
故选C。

15．【答案】B

【解析】构建cDNA文库时涉及mRNA为模板合成DNA的过程，该过程要发生碱基互补配对，A错误；将目的基因导入受体细胞时不需遵循碱基互补配对原则，B正确；目的基因与运载体的结合需要遵循碱基互补配对原则，C错误；基因表达包括转录和翻译两个过程，这两个过程都需要遵循碱基互补配对原则，D错误。

16．【答案】C

【解析】

试题分析：

获得目的基因的方法：①从基因文库中获取 ②利用PCR技术扩增 ③人工合成（化学合成）。

解答：

A．目的基因可以从自然界中已有的物种中分离出来，也可以用人工的方法合成，A正确；
B．目的基因主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些有调控作用的DNA片段，B正确；
C．提取生物组织中的mRNA逆转录得到的cDNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群体就叫做这种生物的cDNA文库，C错误；
D．人工合成法适用于合成已知序列．基因较小的目的基因，D正确。
故选C。

17．【答案】D

【解析】

试题分析：

PCR技术：
1．概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。
2．原理：DNA复制。
3．前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一对引物。
4．条件：模板DNA．四种脱氧核苷酸．一对引物．热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。
5．过程：①高温变性：DNA解旋过程（PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开）；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。

解答：

A．用紫外线和75%乙醇对核酸检测室的工作空间和操作台面进行消毒后，工作人员仍须在穿戴防护服．护目镜等严格防护条件下才能进入，A正确；
B．当工作人员双手伸进生物安全柜并在操作台上进行操作时，要使柜内保持一种负压状态，使得其中的病毒不能传播出来，B正确；
C．试管中的病毒经过30分钟的56℃水浴加热处理即被灭活，既使灭活处理完毕的试管，在检测时仍需经过20分钟的常温静置才能打开试管塞，C正确；
D．提取到的病毒核酸，要先进行PCR扩增才可用于检测，这样可以使微量的病毒信息放大，D错误。
故选D。

18．【答案】B

【解析】

图示可知：途径Ⅰ是通过细胞融合技术获得目的酵母菌，原理是细胞膜的流动性，细胞融合的方法有物理法：电激．震动．离心，化学法：聚乙二醇（PEG）。途径Ⅱ是利用基因工程获得目的酵母菌，原理是基因重组。

解答：

A．途径Ⅰ原理是细胞膜的流动性，A错误；

B．途径Ⅱ是将糖化酵母的淀粉酶基因提取出来通过构建基因表达载体导入酿酒酵母细胞中，从而获得目的酵母菌，B正确；

C．途径Ⅰ是通过细胞融合技术获得目的酵母菌，其DNA数目是两种酵母细胞中DNA数目之和，途径Ⅱ最终获得的目的酵母菌DNA数目与酿酒酵母的DNA数目相同，故两个途径获得的目的酵母菌DNA数目不同，C错误；

D．通过两种途径改良酵母菌种，实现以淀粉为底物高效生产酒精的目的，其次作为鉴定最终目的酵母的指标，D错误。

故选B。