人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序第2课时同步练习题

第2节　基因工程的基本操作程序

第2课时　将目的基因导入受体细胞并进行检测与鉴定

必备知识基础练

1.(2021江西南昌进贤一中月考)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,下列对此认识正确的是(　　)

A.不必构建表达载体就可以直接导入

B.此方法可用于转基因动物

C.受体细胞只能是植物的卵细胞

D.有时可以取代农杆菌转化法

2.下列关于电泳的说法,错误的是(　　)

A.电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程

B.带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动

C.DNA在琼脂糖凝胶中的迁移速率与凝胶的浓度有关

D.用琼脂糖凝胶电泳,DNA的电泳迁移速率完全取决于分子的大小

3.如图表示转基因动、植物的培育过程。下列有关叙述错误的是(　　)

A.受体细胞A只能是绵羊的体细胞

B.②过程中需要进行胚胎移植操作

C.可采用花粉管通道法将目的基因导入受体细胞B

D.③过程中一般需要生长素和细胞分裂素

4.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在导入受体细胞后完成表达的是              (　　)

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生长激素基因

C.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因的mRNA

D.酵母菌细胞中提取到人的干扰素

5.土壤农杆菌侵染植物细胞时,其Ti质粒上的T-DNA片段可转入植物的基因组中。以Ti质粒作载体,利用农杆菌转化法培育转基因植物,下列相关叙述正确的是(　　)

A.目的基因应插入T-DNA片段外,以防止破坏T-DNA

B.用Ca2+处理农杆菌,以利于其侵染植物细胞

C.Ti质粒是一种环状DNA分子,属于农杆菌的拟核DNA

D.T-DNA可介导外源DNA整合到植物细胞的染色体上

6.下图为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“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。以下相关说法不正确的是(　　)

A.图中Ⅰ是质粒,步骤①需要用到限制酶和DNA连接酶

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细胞

C.图中Ⅲ是农杆菌,通过步骤③将目的基因导入植物细胞

D.剔除培育成功的抗虫棉体内的四环素抗性基因不会影响抗虫基因的表达

7.下列哪一种方法不能用于检测目的基因是否成功导入或表达?(　　)

A.在显微镜下直接观察受体细胞中是否含有目的基因

B.通过PCR等技术检测受体细胞的DNA分子上是否含有目的基因

C.提取受体细胞合成的相应蛋白质,利用抗原—抗体特异性反应进行检测

D.抗虫基因导入植物细胞后,检测植物是否具有抗虫特性

8.筛选是生物技术中的一个重要环节。下列叙述正确的是(　　)

A.基因工程中,利用目的基因对受体细胞进行筛选

B.通过在培养基中添加抗生素,可以初步筛选出含有质粒或重组质粒的受体细胞

C.检测目的基因能否稳定遗传的关键是看目的基因是否成功构建为基因表达载体

D.只要检测到目的基因成功表达出蛋白质,就证明基因工程取得成功

9.(2021山东烟台莱州一中月考)使用PCR仪的具体实验操作顺序应为(　　)

①设计好PCR仪的循环程序　②按配方准备好各组分　③用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分　④进行PCR

⑤离心使反应液集中在离心管底部

A.②③⑤④① B.①⑤③②④

C.②③⑤①④ D.④②⑤③①

10.(2021江苏南通高二期末)在基因工程操作中,科研人员利用两种限制酶(R1和R2)处理基因表达载体,进行聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,结果如图所示。以下相关叙述错误的是(　　)

A.电泳时,核酸的移动方向是从负极到正极

B.该载体最可能为环形DNA分子

C.限制酶R1与R2的切点最短相距约200 bp

D.两种限制酶在载体上识别的序列可能相同

11.(2021河北邯郸鸡泽一中月考)有关科学家将苏云金芽孢杆菌的Bt抗虫蛋白基因转入普通棉花细胞内,并成功地实现了表达,从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。其过程大致如下图所示。

(1)基因工程的操作程序主要包括四个步骤,其核心步骤是　　　　　　　　　　　。

(2)获取Bt抗虫蛋白基因的方法一般有　　　　　　　　　　　　　　等。 

(3)Ti质粒是农杆菌中的一种质粒,其上有T-DNA,把目的基因插入Ti质粒的T-DNA中是利用了T-DNA　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的特点。 

(4)将目的基因导入受体细胞的方法很多,在本题中涉及的方法是　　　　　　　。

关键能力提升练

12.(2021河北高二期末)如图表示利用基因工程生产胰岛素的三种途径,据图判断,下列说法正确的是(　　)

A.导入受体细胞C需要用Mg2+处理使大肠杆菌处于感受态

B.利用显微注射的方法将目的基因导入受体细胞A即受精卵

C.受体细胞B通常为莴苣的卵细胞,经脱分化、再分化形成个体

D.三种方法得到的胰岛素结构完全相同

13.(2022河南许昌鄢陵一中高二月考)在基因工程中,为将目的基因导入植物受体细胞常采用土壤农杆菌转化法,在土壤农杆菌中常含有一个Ti质粒。某科研小组欲将某抗虫基因导入某植物,下列分析错误的是(　　)

A.Ti质粒含有对宿主细胞生存具有决定性作用的基因,是基因工程中重要的载体

B.用Ca2+处理细菌是重组Ti质粒导入土壤农杆菌中的重要方法

C.含有重组Ti质粒的土壤农杆菌成功感染植物细胞,可通过植物组织培养技术将该细胞培养成具有抗虫性状的植物

D.若能够在植物细胞中检测到抗虫基因,则说明将重组质粒成功地导入到了受体细胞

14.(多选)(2021山东聊城高二期中)新冠病毒表面S蛋白是主要的病毒抗原,在新冠肺炎病人康复的血清中有抗S蛋白的抗体,下图是生产这种基因工程疫苗的部分流程图。下列叙述正确的是(　　)

A.步骤①构建基因表达载体时需要在S基因前加启动子

B.大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌,也可以得到大量的S蛋白

C.步骤②、步骤④常用的方法分别是感受态转化法和农杆菌转化法

D.可以采用PCR技术检测目的基因是否在受体细胞中转录出mRNA

15.(多选)(2021福建南平高二期中)番茄叶片受害虫的损伤后,叶肉细胞迅速合成蛋白酶抑制剂,抑制害虫的消化作用。人们尝试将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米,以对付猖獗的玉米螟。下图为培育转基因抗虫玉米的流程图,下列描述不正确的是(　　)

A.用限制性内切核酸酶切割番茄的DNA得到的产物就是蛋白酶抑制剂基因

B.用Ca2+处理玉米受体细胞,有利于含目的基因的重组质粒导入

C.重组Ti质粒应有RNA聚合酶识别和结合的部位,以启动蛋白酶抑制剂基因的转录

D.若将目的基因导入玉米花粉细胞,通过花药离体培养可获得稳定遗传的转基因玉米

16.(2021山东泰安高二期中)甘蓝型油菜中,抑制PEP基因的表达可提高油菜籽的含油量。通过基因工程将PEP基因反向连接在启动子后,构建转反义PEP基因油菜是提高油菜籽含油量的常用技术路径。请回答下列问题。

(1)为将PEP基因反向连接在启动子后,构建反义PEP基因,需要将限制酶酶切位点设计在引物上,PEP基因的上游引物和下游引物中应分别引入　　　　　的酶切位点。 

(2)用激光照射油菜愈伤组织时,可在细胞膜上打出一个穿孔,转反义PEP基因表达载体由此小孔进入油菜细胞,几秒钟后小孔封闭,该过程体现了细胞膜具有　　　　　　。目的基因表达载体进入细胞后,Ti质粒上的　　　　　　区段可转移到油菜细胞的基因组中。 

(3)筛选时,需在油菜愈伤组织培养基中加入　　　　　进行初步选择。在激光照射下,存活的细胞一般会发出　　　　　　　。为检测反义PEP基因是否整合到染色体上,研究者通常用检测细胞中是否存在ntp基因,而不检测PEP基因。不直接检测PEP基因的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)已知PEP基因的转录模板链为A链,则反义PEP基因的转录模板为　　　　　。转反义PEP基因油菜中PEP基因的表达受阻,原因是　　　　　　　　　　　　　。 

第2课时　将目的基因导入受体细胞并进行检测与鉴定

1.D　解析 要让目的基因进入受体细胞后能稳定存在并得到复制和表达,不管采用什么导入方法,都需要构建表达载体才能实现,A项错误;花粉管通道法只适用于转基因植物的培育,B项错误;采用花粉管通道法时,植物受体细胞一般是植物体细胞或受精卵,通常不选用卵细胞,C项错误。

2.D　解析 DNA在琼脂糖凝胶中的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。

3.A　解析 培育转基因动物时,受体细胞A一般是该种动物的受精卵,A项错误。

4.D　解析 A、B两项只能说明目的基因已导入受体细胞中,C项说明目的基因在受体细胞中转录出了mRNA。D项从酵母菌细胞中提取到了人的干扰素,说明目的基因完成表达。

5.D　解析 农杆菌的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,根据农杆菌的这一特点,目的基因应插入T-DNA片段中,通过农杆菌的转化作用,把目的基因整合到植物细胞染色体的DNA上,A项错误,D项正确;Ca2+处理农杆菌,有利于基因表达载体导入农杆菌,B项错误;Ti质粒是一种环状DNA分子,独立于农杆菌拟核DNA之外,C项错误。

6.B　解析 图中Ⅰ为质粒,步骤①为基因表达载体的构建,需要用到限制酶和DNA连接酶,A项正确;图中步骤②是将重组质粒导入农杆菌细胞,B项错误;图中Ⅲ是农杆菌,步骤③是将目的基因导入植物细胞,C项正确;基因的表达具有一定的独立性,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项正确。

7.A　解析 检测目的基因是否成功导入或表达的方法有多种。①分子水平上的检测:通过PCR等技术检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA;检测目的基因是否翻译成蛋白质用抗原—抗体杂交技术。②个体生物学水平的鉴定:检测是否具有抗性及抗性程度。在显微镜下无法观察到受体细胞中是否含有目的基因,故选A项。

8.B　解析 基因工程中,利用标记基因对受体细胞进行筛选,A项错误;在培养基中添加抗生素,可以初步筛选出含有质粒或重组质粒的受体细胞,B项正确;检测目的基因能否稳定遗传的关键是看目的基因有没有整合到受体细胞的染色体DNA上,C项错误;在生物体内检测到了该基因对应的蛋白质且生物体表现出了相应的性状,才能证明基因工程取得成功,D项错误。

9.C　解析 使用PCR仪的具体操作顺序是②按配方准备好各组分→③用微量移液器将各组分依次加入微量离心管中→⑤离心使反应液集中在离心管底部→①设计好PCR仪的循环程序→④进行PCR。

10.D　解析 据图可知,上端是点样位点,是负极,所以电泳时,核酸的移动方向是从负极到正极,A项正确;由题意可知,只用一种限制酶进行酶切时产生一种长度的DNA片段,由此该载体最可能为环状DNA分子,B项正确;两种限制酶酶切时会产生600 bp和200 bp长度的DNA片段,由此可知,两种酶切位点最短相距约200 bp,C项正确;当仅用一种限制酶切割载体时,两种限制酶切割产生的DNA片段等长,而两种限制酶同时切割时产生两种不同长度的DNA片段,所以两种限制酶在载体上各有一个酶切位点,识别的序列不相同,D项错误。

11.答案 (1)基因表达载体的构建

(2)从基因文库中提取、PCR扩增、人工合成

(3)可转移到受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA分子上

(4)农杆菌转化法

解析 (1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤:目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定,其核心步骤是基因表达载体的构建。(2)Bt抗虫蛋白基因属于目的基因,获取目的基因的方法一般有:从基因文库中提取、利用PCR技术扩增、人工合成等。(3)农杆菌中的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DNA分子上。在培育转基因植物时,利用Ti质粒上的T-DNA的这一特点,可将目的基因转移到受体细胞染色体DNA上。(4)由图可知,在该题中将目的基因导入受体细胞,采用的方法是农杆菌转化法。

12.B　解析 将目的基因导入微生物细胞常用感受态细胞法,即用Ca2+(或CaCl2)处理大肠杆菌,使之成为感受态细胞,利于完成转化过程,A项错误;将目的基因导入动物细胞时一般受体细胞选择动物的受精卵细胞,B项正确;受体细胞B通常是莴苣的体细胞,目的基因导入该细胞后,需对该细胞进行组织培养,经脱分化和再分化过程形成转基因植株,C项错误;三种方法所使用的受体细胞不同,因此经过基因的表达得到的胰岛素结构不完全相同,D项错误。

13.A　解析 Ti质粒是基因工程中重要的载体,不含有对宿主细胞生存具有决定性作用的基因,A项错误;用Ca2+处理细菌,使细菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,是重组Ti质粒导入土壤农杆菌中的重要方法,B项正确;转基因成功的植物细胞可通过植物组织培养技术获得转基因植物,C项正确;在植物细胞中检测到抗虫目的基因,说明重组质粒成功地导入到了受体细胞,D项正确。

14.AD　解析 S基因不能直接导入大肠杆菌,需要与载体结合构建基因表达载体后才能导入大肠杆菌,B项错误;步骤②将目的基因导入微生物细胞常用感受态转化法,步骤④将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法,C项错误。

15.ABD　解析 目的基因是用限制性内切核酸酶将DNA酶切后得到的,需进行筛选,A项错误;Ca2+用于处理细菌细胞,B项错误;基因成功表达的前提是能转录和翻译,转录时需RNA聚合酶识别转录的起点才能启动,C项正确;花药离体培养得到的是玉米的单倍体,需再用秋水仙素处理单倍体,使染色体数目加倍才能得到稳定遗传的转基因玉米,D项错误。

16.答案 (1)ScaⅠ、HamHⅠ

(2)流动性　T-DNA

(3)新霉素　绿色荧光　油菜细胞的基因组中本身有PEP基因

(4)B链　以B链为模板转录出的RNA与以A链为模板转录出的RNA配对形成双链,抑制了PEP基因的翻译过程

解析 (1)为将PEP基因反向连接在启动子后,构建反义PEP基因,根据图中启动子及终止子的位置以及质粒上的限制酶种类分析,若要构建反义PEP基因表达载体,需要将限制酶酶切位点设计在引物上,PEP基因的上游引物和下游引物中应分别引入ScaⅠ、HamHⅠ的酶切位点。(2)用激光照射油菜愈伤组织时,可在细胞膜上打出一个穿孔,转反义PEP基因表达载体由此小孔进入油菜细胞,几秒钟后小孔封闭,该过程依赖细胞膜的流动性来实现。(3)筛选时,需在油菜愈伤组织培养基中加入新霉素进行初步选择,能保留下来的是导入了目的基因的细胞。在激光照射下,存活的细胞一般会发出绿色荧光,因为目的基因与新霉素抗性基因以及绿色荧光蛋白基因同时进行了转移从而能检测目的基因是否进行了成功导入。检测反义PEP基因是否整合到染色体上,研究者通常用检测细胞中是否存在ntp基因,而不检测PEP基因。不直接检测PEP基因的原因是油菜细胞的基因组中本身有PEP基因,而没有ntp基因,而ntp基因的存在能说明目的基因成功导入。(4)已知PEP基因的转录模板链为A链,由于目的基因进行了反接,则反义PEP基因的转录模板为B链。以B链为模板转录出的RNA与以A链为模板转录出的RNA配对形成双链,抑制了PEP基因的翻译过程,进而无法表达,从而实现了油菜籽中含油量的提高。