高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3章 基因工程第2节 基因工程的基本操作程序巩固练习

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3章 基因工程第2节 基因工程的基本操作程序巩固练习，共20页。试卷主要包含了目的基因的筛选方法是，据图回答有关基因工程的问题等内容，欢迎下载使用。


第2节　基因工程的基本操作程序
基础过关练
题组一　目的基因的筛选与获取
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.目的基因的筛选方法是(　　)
A.从已知结构和功能清晰的基因中筛选
B.利用标记基因筛选
C.利用PCR技术筛选
D.核酸分子杂交筛选
2.(2020山东莱州一中高二月考改编)PCR技术扩增DNA,需要的条件是(　　)
①目的基因　②引物　③四种脱氧核苷酸　④耐高温的DNA聚合酶　⑤mRNA　⑥核糖体
A.①②③④ B.①③④
C.①②③⑤⑥ D.②③④⑤⑥
3.(2020中国人民大学附中高三摸底)在核酸分子杂交技术中,常常使用已知序列的单链核酸片段作为探针(探针是指以放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸序列的核酸片段)。为了获得B链作探针,可应用PCR技术进行扩增,应选择的引物种类是(　易错　)

A.引物1与引物2　　　　B.引物3与引物4
C.引物2与引物3　　　　D.引物1与引物4
4.(2020北京101中学高二期末)下列关于PCR技术的叙述,不正确的是(　　)
A.依据碱基互补配对原则
B.每次循环一般可以分为变性、复性和延伸三步
C.需要合成特定序列的引物
D.需要解旋酶、DNA聚合酶等酶类
5.下列关于利用PCR技术扩增目的基因的叙述,正确的是　(　　)
A.PCR技术利用DNA半保留复制的原理,使核糖核苷酸序列呈指数方式增加
B.在扩增目的基因前,需要设计可与目的基因的碱基序列互补的两种双链引物
C.目的基因的扩增依赖于模板、耐高温的DNA聚合酶和原料等物质
D.加热至90 ℃以上的目的是使目的基因的磷酸二酯键断裂
6.(2020黑龙江哈师大附中高二月考)PCR是聚合酶链式反应的缩写,下列有关PCR过程叙述不正确的是(　　)
A.目的基因DNA变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键
B.引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的
C.延伸过程中需要DNA聚合酶和四种核糖核苷酸
D.PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高
题组二　基因表达载体的构建
7.在基因工程的操作过程中,构建基因表达载体不需要使用的酶是(　　)
①逆转录酶
②DNA连接酶
③限制酶
④RNA聚合酶
A.②③ B.②④ C.①④ D.①②
8.(2020山东莱州一中高二月考)关于基因表达载体的说法不正确的是(　　)
A.基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤
B.基因表达载体包含启动子、目的基因、终止子和标记基因等
C.启动子位于目的基因的上游,能够启动翻译
D.不同的目的基因所需的启动子不一定相同
9.据图回答有关基因工程的问题:

(1)如图为基因表达载体,其构建时所需的工具酶有　　　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　。 
(2)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建,其目的是 
　　　　　　　　　。 
(3)启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段,位于基因的上游,它是　　　　　　识别与结合的位点。 
(4)如果要将此表达载体导入大肠杆菌细胞中,通常要用　　　　对大肠杆菌进行处理,使细胞处于一种　　　　　　　　　　　　　的生理状态。 
题组三　掌握将目的基因导入受体细胞的方法
10.(2020黑龙江哈尔滨高二期末)1982年,世界上第一例体积比普通小鼠大1倍的转基因超级鼠培育成功。下列相关叙述正确的是(　　)
A.将含有目的基因的DNA直接注入小鼠体内
B.该转基因超级鼠的培育利用到了显微注射技术
C.采用的受体细胞是雌性动物的卵细胞
D.目的基因导入受体细胞前不用提纯
11.(2020河南林州一中高二月考)受体细胞不同,将目的基因导入受体细胞的方法也不完全相同,下列受体细胞与导入方法匹配错误的一项是(　　)
选项
受体细胞
导入方法
A
棉花细胞
花粉管通道法
B
大肠杆菌
农杆菌转化法
C
羊受精卵
显微注射法
D
番茄细胞
农杆菌转化法

12.农杆菌是一种在土壤中生活的微生物,能在自然条件下侵染植物,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侵染的植物是　　　　　　。利用农杆菌自然条件下侵染植物的特点,能实现将目的基因导入植物细胞,具体原理是在农杆菌的　　　　上存在T-DNA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　　　　　(部位)即可。 
(2)根据T-DNA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)若导入的受体细胞为体细胞,要获取能表现出新性状的植株,d过程涉及的生物学技术是　　　　　　　　。 
(4)植物基因工程中,将目的基因导入受体细胞除了农杆菌转化法之外,还可采取　　　　　　　法。 
题组四　目的基因的检测与鉴定
13.检测转基因生物是否转录出mRNA,应通过何种分子杂交方法实现(　　)
A.DNA—DNA杂交 B.DNA—RNA杂交
C.RNA—蛋白质杂交 D.蛋白质—蛋白质杂交
14.(2020安徽涡阳一中高二月考)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,只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因是否成功表达的检测步骤的是(　易错　)
A.检测受体细胞是否有目的基因
B.检测受体细胞是否有致病基因
C.检测目的基因是否转录出mRNA
D.检测目的基因是否翻译成蛋白质
15.目的基因导入受体细胞后,需要检测目的基因是否可以稳定维持和表达其遗传特性。下列关于目的基因的检测和鉴定的叙述,错误的是　(　　)
A.抗虫、抗病特性鉴定可用于确定转基因生物是否具备相关性状
B.采用PCR技术检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因
C.目的基因是否转录和翻译的检测方法是DNA分子杂交技术
D.可从转基因生物中提取蛋白质来检测目的基因是否翻译成相应蛋白质
题组五　DNA片段的扩增及电泳鉴定
16.利用PCR可以在体外进行DNA片段的扩增,下列有关“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的相关叙述,错误的是(　　)
A.PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理
B.PCR利用了DNA的热变性原理
C.PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后,迅速融化
D.在向微量离心管中添加反应组分时,每吸取一种试剂后,移液器上的枪头都必须更换
17.下列有关电泳的叙述,不正确的是(　　)
A.电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程
B.待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率
C.进行电泳时,带电粒子会向着与其所带电荷相同的电极移动
D.PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定

能力提升练
题组一　明确基因表达载体的构建
1.(2020山东莱州一中高二月考,)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述,正确的是(　易错　)
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
2.()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、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性内切核酸酶。下列说法错误的是(　深度解析　)


A.图示对质粒和目的基因切割用到了两种限制酶
B.抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来
C.表达载体构建时需要用到限制酶SmaⅠ
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
3.(2020安徽皖南八校高三第三次联考,)穿梭载体是一类具有两种不同复制原点、能在两种不同的生物体(物种不同)中复制的载体,一般在原核细胞和真核细胞中都能复制和表达,如Ti质粒和哺乳动物表达质粒pMT2。回答下列问题。
(1)构建基因表达载体前,需先获取目的基因。PCR技术可用于目的基因的扩增,其原理是　　　　　　　　　。用PCR技术从基因文库中获取并扩增目的基因,需要加入　　　　　　　作为引物;PCR反应体系中需加入的原料是　　　　　　　　。 
(2)若要构建一个穿梭质粒,使其能够在大肠杆菌中大量复制,且能在哺乳动物细胞中表达,质粒上除启动子、终止子、一个至多个限制酶切割位点和标记基因外,还需要有　　　　　　　　的复制原点。 
(3)如图为某种哺乳动物穿梭质粒示意图,现欲使用该质粒表达人生长激素,但人生长激素基因所在的DNA片段上不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的人生长激素基因定向插入该质粒,扩增的人生长激素基因两端设计的序列应含有　　　　　　(填图中的限制酶名称)的切割位点。 

(4)将该穿梭质粒、目的基因混合后形成的重组质粒与处于能吸收周围环境中DNA分子的大肠杆菌细胞混合,完成转化过程,再从培养的大肠杆菌细胞中提取质粒,可获得大量该质粒。在含卡那霉素的培养基中能够生长的大肠杆菌细胞中　　　　(填“一定”或“不一定”)含有目的基因,原因是　  。

 
题组二　归纳基因工程的操作程序
4.(2020江苏徐州一中高二开学考试,)在植物基因工程中,为将目的基因导入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质粒不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.重组Ti质粒的土壤农杆菌成功侵染植物细胞,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,则说明重组质粒成功地导入受体细胞,并已表达
5.(不定项)()科学家利用基因工程技术将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄,使番茄的耐寒能力大大提高。在培育转基因番茄的过程中,下列操作合理的是(　　)
A.可用PCR技术获得抗冻蛋白基因
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番茄体细胞
D.在低温条件下筛选已导入抗冻蛋白基因的番茄细胞
6.(2020山东聊城高三一模,)基因工程又称基因拼接技术或重组DNA技术,以分子遗传学为理论基础,以分子生物学和微生物学的现代方法为手段。如图是基因工程示意图,回答下列问题:

(1)人工合成的目的基因必须拼接 
后才可能在宿主细胞中得以表达。进行①过程时,需用的基本工具是　　　　　　　　　　。 
(2)图中已转化的宿主细胞指的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若图中宿主细胞为动物受精卵,②过程的方法是采用　　　　　　　直接将目的基因注入动物受精卵中;若图中宿主细胞为大肠杆菌,一般情况下②过程不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是　　　　　　　　　　　　　。 
(3)基因工程的先导是艾弗里等人的工作,艾弗里等人通过肺炎链球菌转化实验证明了　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出两点)。 
7.(2020山东潍坊一中高三一模,)为使水稻获得抗除草剂性状,科研人员将除草剂草甘膦抗性基因转入水稻植株,获得抗草甘膦转基因水稻。回答下列问题:

注:GUS基因表达产物经染色能从无色变成蓝色。
(1)将草甘膦抗性基因作为　　　　,与Ti质粒用相同的　　　　　　　和DNA连接酶处理构建基因表达载体。 
(2)用　　　　处理农杆菌,将其与基因表达载体混合完成转化后,在添加　　　　的培养基中,经筛选1得到含目的基因表达载体的农杆菌。 
(3)(不定项)利用PCR技术,可以鉴定被侵染的愈伤组织中是否含有草甘膦抗性基因。草甘膦抗性基因的部分序列如下:
5'—ATGGCT………AGGAAC—3'
3'—TACCGA………TCCTTG—5'
根据上述序列应选择引物　　　　(填字母)进行PCR。 
A.引物:5'—TACCGA—3'
B.引物:5'—GTTCCT—3'
C.引物:5'—AUGGCU—3'
D.引物:5'—ATGGCT—3'
(4)PCR扩增时需要根据草甘膦抗性基因序列设计　　　　种引物,其原因是　  。 
(5)除了鉴定愈伤组织中是否含有目的基因以外,还可以利用GUS基因表达产物的鉴定进行图中的筛选2,以确定目的基因是否　　　　。两次筛选后得到的转基因愈伤组织经过细胞的　　　　过程,获得转基因水稻。 
8.(2020山东德州高三一模,)荧光蛋白(GFP)在紫外光下会发出绿色荧光,某科研团队将GFP基因插入质粒P中构建了重组质粒载体P0,用于基因工程中基因表达载体(P1)的筛选和鉴定,部分过程如图所示。下表为部分限制酶的识别序列及切割位点。回答问题:

限制酶
EcoRⅤ
Sau3AⅠ
BamHⅠ
识别序列
及切割位点
　　↓
—CTATAG—
—GATATC—
　　↑

↓
—GATC—
—CTAG—
　　　↑

　↓
—GGATCC—
—CCTAGG—
　　　 ↑


(1)过程①中用EcoRⅤ酶切获得的目的基因具有　　　末端,过程②表示利用PCR技术扩增目的基因,需在引物的一端加上　　　　　序列,以便于P1的构建和筛选。 
(2)过程③中,质粒P0需用限制酶　　　　切割,才能与扩增出的目的基因在　　　　　　酶作用下形成P1。 
(3)为了筛选出含有质粒P1的菌落,需采用添加　　　　　　　的培养基平板进行培养,在紫外光激发下　　　　　　　　的菌落,即含有P1的菌落。 
(4)提取经上述筛选所得菌落的RNA,通过　　　　　　　　获得DNA,再进行PCR扩增,若最终未能检测出目的基因,可能的原因是　。 

第2节　基因工程的基本操作程序
基础过关练
1.A
2.A
3.C
4.D
5.C
6.C
7.C
8.C
10.B
11.B
13.B
14.D
15.C
16.C
17.C


1.A　筛选目的基因一般从已知结构和功能清晰的基因中筛选,A符合题意;标记基因用来筛选导入目的基因的受体细胞,B不符合题意;PCR技术用来获取和扩增目的基因,C不符合题意;核酸分子杂交筛选可用来鉴定目的基因是否插入受体细胞的染色体DNA上,D不符合题意。
2.A　PCR技术需要以目的基因为模板,①符合题意;PCR技术需要2种引物,其分别与两条模板链结合,②符合题意;四种脱氧核苷酸作为合成DNA的原料,③符合题意;PCR技术的延伸过程需要在高温条件下进行,因此需要耐高温的DNA聚合酶,④符合题意;mRNA是合成蛋白质的模板,在PCR技术扩增DNA过程中不需要,⑤不符合题意;核糖体是合成蛋白质的场所,在PCR技术扩增DNA过程中不需要,⑥不符合题意。
3.C　要获得B链,则需要获得引物之间的DNA片段,根据PCR中子链延伸方向为5'到3',故需选择引物2与引物3进行扩增,选C。
易错警示
不清楚DNA的合成方向
当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后,DNA聚合酶就能从引物的3'端开始延伸DNA链,DNA的合成方向总是从子链的5'端到3'端。
4.D　PCR扩增依据的原理是DNA半保留复制,在复制过程中遵循碱基互补配对原则,A正确;PCR扩增时每次循环一般可以分为变性、复性和延伸三步,B正确;体外合成DNA需要设计特定序列的引物,该引物与模板链结合,C正确;PCR利用高温解旋,不需要解旋酶,D错误。
5.C　PCR技术利用DNA半保留复制的原理,使脱氧核苷酸序列呈指数方式增加,A错误;在扩增目的基因前,需要设计可与目的基因的碱基序列互补的两种单链引物,B错误;PCR过程中,每次循环一般可以分为变性、复性和延伸三步,在扩增过程中需依赖目的基因为模板、耐高温的DNA聚合酶和相应原料(脱氧核糖核苷酸)等物质,C正确;加热至90 ℃以上的目的是使目的基因的两条链断开,因此高温破坏的是两条链间的氢键,D错误。
6.C　目的基因DNA变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,使双链DNA得以打开,A正确;引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的,B正确;PCR技术是在较高温度条件下进行的,该过程需要耐高温的DNA聚合酶,且PCR反应的产物是DNA,因此原料是四种脱氧核糖核苷酸,不是核糖核苷酸,C错误;PCR技术是在较高温度条件下进行的,因此PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高,D正确。
7.C　基因工程中,构建基因表达载体时需要使用限制酶切割目的基因和质粒,还需要使用DNA连接酶将目的基因与质粒连接形成重组质粒;合成目的基因时可能使用逆转录酶,基因表达过程中的转录需使用RNA聚合酶,所以C符合题意。
8.C　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,并且遗传给下一代;同时,使目的基因能够表达和发挥作用,该步骤是基因工程的核心步骤,A正确。基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因和标记基因等,其中启动子位于目的基因的上游,终止子位于目的基因的下游,B正确。启动子位于目的基因的上游,是启动转录的一段有特殊序列结构的DNA片段,C错误。不同的目的基因具有不同的核苷酸序列,其启动子也不尽相同,D正确。
9.答案　(1)同种限制酶或能产生相同末端的限制酶　DNA连接酶　(2)使目的基因在受体细胞中稳定存在且能遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用　(3)RNA聚合酶　(4)Ca2+　能吸收周围环境中DNA分子
解析　(1)构建基因表达载体过程中,需要用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割目的基因和载体,使目的基因和载体具有相同的末端,然后在利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处,形成重组DNA分子。(2)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建,其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在且能遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用。(3)启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段,位于基因的上游,它是RNA聚合酶识别与结合的位点,有了它才能驱动基因转录出mRNA。(4)如果要将此表达载体导入大肠杆菌细胞中,通常要用Ca2+对大肠杆菌进行处理,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。
10.B　不能将含有目的基因的DNA直接注入小鼠体内,而是要先构建基因表达载体,再将基因表达载体导入动物细胞,A错误;该转基因超级鼠的培育利用到了显微注射技术,即将目的基因导入动物细胞时采用的方法是显微注射法,B正确;采用的受体细胞是雌性动物的受精卵,C错误;目的基因导入受体细胞前要将含有目的基因的表达载体提纯,以提高实验的成功率,D错误。
11.B　花粉管通道法是我国科学家独创的一种方法,我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的,A正确。Ca2+处理法能使大肠杆菌细胞的生理状态发生改变,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,所以将目的基因导入大肠杆菌细胞,常采用Ca2+处理法,B错误。显微注射法的受体细胞一般为动物受精卵,则将目的基因导入羊受精卵的方法是显微注射法,C正确。在自然条件下,农杆菌能侵染双子叶植物和裸子植物,因此农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞常用的方法,但大多数单子叶植物不能用,番茄是双子叶植物,可用农杆菌转化法将目的基因导入番茄细胞,D正确。
12.答案　(1)单子叶植物　Ti质粒　染色体DNA　T-DNA片段(内部)　(2)DNA连接酶、限制酶　(3)植物组织培养　(4)花粉管通道
解析　(1)在自然条件下,农杆菌能侵染双子叶植物和裸子植物,而对大多数单子叶植物没有侵染能力。农杆菌转化法的原理:在农杆菌的Ti质粒上存在T-DNA片段,它具有可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA上的特点,因此只要将携带外源基因的DNA片段插入T-DNA片段内,即可实现将目的基因导入植物细胞的染色体DNA上。(2)根据T-DNA这一转移特点,可以推测该DNA片段上含有能控制合成DNA连接酶、限制酶的基因,这样才能实现与双子叶植物或裸子植物细胞染色体DNA的整合。(3)将转基因受体细胞培养成转基因植株需要采用植物组织培养技术。(4)植物基因工程中,将目的基因导入受体细胞除了农杆菌转化法之外,还有花粉管通道法。
13.B　A、B、D三项分别是在复制、转录和翻译水平上检测基因工程是否成功,C项所述分子杂交方法是不存在的,因此B符合题意。
14.D　检测受体细胞中是否有目的基因是检测目的基因是否成功导入受体细胞的步骤,A不符合题意;目的基因不一定是致病基因,B不符合题意;基因的表达包括转录和翻译两个过程,检测目的基因是否转录出mRNA是检测目的基因是否表达的中间步骤,C不符合题意;检测目的基因是否翻译成蛋白质是检测目的基因是否表达的关键步骤,D符合题意。
易错警示
不能正确理解基因的表达的含义而出错
基因的表达包括转录和翻译两个过程,不能把基因的表达就只理解成转录。
15.C　抗虫、抗病特性鉴定属于个体生物学水平的鉴定,可用于确定转基因生物是否具备相关性状,A正确;可采用PCR技术检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因,B正确;目的基因是否转录出了mRNA的检测方法是分子杂交技术,检测目的基因是否翻译成蛋白质,应该用相应的抗体进行抗原—抗体杂交,若有杂交带出现,表明目的基因翻译成相应蛋白质,C错误,D正确。
16.C　PCR反应中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理,以防污染,A正确;PCR利用了DNA的热变性原理,通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合,B正确;PCR所用缓冲液和酶从冰箱拿出之后,应放在冰块上缓慢融化,这样才能不破坏缓冲液中稳定性较差的成分,同样保护酶的活性不被破坏,C错误;在向微量离心管中添加反应组分时,每吸取一种试剂后,移液器上的枪头都必须更换,以防污染,D正确。
17.C　DNA分子具有可解离的基团,在一定的pH下,这些基因可以带上正电荷或负电荷,在电场的作用下,这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动,这个过程是电泳,即带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程,A正确,C错误;待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率,B正确;PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定,D正确。
能力提升练
1.C
2.C
4.D
5.ABC





1.C　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。
易错警示
启动子≠起始密码子,终止子≠终止密码子
(1)启动子:一段有特殊序列结构的DNA片段,位于基因的上游,它是RNA聚合酶识别和结合的部位。终止子:一段有特殊序列结构的DNA片段,位于基因的下游,作用是使转录过程停止。
(2)起始密码子和终止密码子位于mRNA上,分别控制翻译过程的启动和终止。
2.C　为防止酶切后目的基因和质粒自身连接成环状,图示对质粒和目的基因切割用到了两种限制酶,即PstⅠ和EcoRⅠ,A正确;抗卡那霉素基因作为标记基因,作用是筛选含有目的基因的受体细胞,B正确;限制酶SmaⅠ的识别序列位于目的基因内部,因此表达载体构建时不能用限制酶SmaⅠ,应用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ,C错误;基因表达载体包括目的基因(抗原基因)、标记基因(抗卡那霉素基因)、启动子和终止子等,D正确。
归纳总结
为了防止载体或目的基因的末端自己连接,即“环化”,可用不同的限制酶分别处理目的基因和载体,使目的基因的两端和载体的切口两端具有两个不同的末端。
3.答案　(1)DNA半保留复制　一小段单链DNA　4种脱氧核苷酸　(2)大肠杆菌和哺乳动物　(3)NdeⅠ和BamHⅠ　(4)不一定　若大肠杆菌细胞中导入的是未携带目的基因的(穿梭)质粒,大肠杆菌细胞也能在含卡那霉素的培养基中生长
解析　(1)PCR是一项根据DNA半保留复制的原理,在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件,对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。在PCR反应体系中,需加入一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸,即引物,PCR需以四种脱氧核苷酸作为合成DNA的原料。(2)基因表达载体除了含启动子、终止子、目的基因和标记基因外,还含有复制原点,若穿梭质粒既能在大肠杆菌中大量复制,也能在哺乳动物细胞中表达,则需要加入大肠杆菌和哺乳动物的复制原点。(3)如果在哺乳动物的穿梭质粒中插入人生长激素基因,基因表达载体中目的基因的上游为启动子,下游为终止子。图示启动子和终止子之间的限制酶有NdeⅠ、XbaⅠ和BamHⅠ三种,其中XbaⅠ有两个酶切位点,另一个位点在终止子下游,所以为使PCR扩增的人生长激素基因定向插入该质粒,扩增的人生长激素基因两端设计的序列应含有NdeⅠ和BamHⅠ的切割位点。(4)穿梭质粒、目的基因混合后,导入能吸收周围环境中DNA分子的大肠杆菌细胞的有可能是没有携带目的基因的穿梭质粒,其上含有卡那霉素抗性基因,在含有卡那霉素的培养基中也能够生长,所以在含卡那霉素的培养基中能够生长的大肠杆菌细胞中不一定含有目的基因。
4.D　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正确;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正确;在植物细胞中检测到抗虫基因,说明目的基因已成功导入,但不能证明其已经表达,D错误。
5.ABC　获取目的基因的方法包括从基因文库中获取、采用PCR技术体外扩增等,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,再将基因表达载体导入受体细胞,B正确;在自然条件下,农杆菌能侵染双子叶植物和裸子植物,故将目的基因导入番茄体细胞可以用农杆菌转化法,C正确;应利用标记基因来筛选已导入抗冻蛋白基因的番茄细胞,由于抗冻蛋白基因在受体番茄细胞中还没有表达,因此不能在低温条件下筛选已导入抗冻蛋白基因的番茄细胞,D错误。
6.答案　(1)启动子、终止子　DNA连接酶　(2)已导入目的基因并且目的基因能稳定遗传和表达的细胞　显微注射　未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力弱　(3)DNA是遗传物质,DNA可以在同种生物的不同个体之间转移　
解析　(1)目的基因主要是指编码蛋白质的基因,故人工合成的目的基因必须拼接启动子、终止子后,才可能在宿主细胞中得以表达。①过程为基因表达载体的构建,需要将切割好的目的基因和质粒连接起来,故进行①过程时,需用的基本工具是DNA连接酶。(2)图中已转化的宿主细胞指的是已导入目的基因并且目的基因能稳定遗传和表达的细胞。若图中宿主细胞为动物受精卵,常用显微注射法将目的基因注入动物受精卵中;若图中宿主细胞是大肠杆菌(微生物),由于未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力弱,所以需要用钙离子处理大肠杆菌,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。(3)基因工程的先导是艾弗里等人的工作,艾弗里等人通过肺炎链球菌转化实验,不仅证明了DNA是遗传物质,还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移。
7.答案　(1)目的基因　限制性内切核酸酶　(2)Ca2+　潮霉素　(3)BD　(4)2　保证基因的两条反向平行的链都作模板,且其上碱基序列不同　(5)表达　再分化
解析　(1)用相同的限制性内切核酸酶切割目的基因和质粒后,再用DNA连接酶连接目的基因和质粒,从而构建基因表达载体,题中将草甘膦抗性基因作为目的基因。(2)依据用钙离子处理大肠杆菌的原理,农杆菌用Ca2+处理,将其与基因表达载体混合完成转化后,在含有标记基因表达的潮霉素培养基中筛选,可获得含目的基因表达载体的农杆菌。(3)根据草甘膦抗性基因的部分序列以及双链DNA分子的结构特点(反向平行),再结合DNA复制(PCR中)的特点,即子链合成的方向从5'端到3'端,应选择引物B、D进行PCR扩增。(4)为使基因的两条反向平行的链都作模板,而且两条链的碱基序列不同,PCR扩增时需要根据草甘膦抗性基因序列设计2种引物。(5)据题图分析可知,目的基因插入的位置在GUS基因旁边,而GUS基因表达产物经染色能从无色变成蓝色,因此可以利用GUS基因表达产物的鉴定进行题图中的筛选2,以确定目的基因是否表达。愈伤组织经过再分化形成胚状体,进而获得完整的植株。
8.答案　(1)平　GATC　(2)BamHⅠ　DNA连接　(3)四环素　不发出绿色荧光　(4)逆转录(反转录)　目的基因未能在受体菌中转录
解析　(1)从表格中可看出用EcoRⅤ酶切获得的目的基因具有平末端。分析重组质粒载体P0,限制酶Sau3AⅠ会破坏四环素抗性基因(标记基因),限制酶EcoRⅤ会破坏复制原点,所以只能用限制酶BamHⅠ切割重组质粒载体P0。在构建P1时,目的基因两端应与重组质粒载体P0有能进行互补的黏性末端,结合表格信息,需要在引物的一端加上GATC序列。(2)根据(1)的分析,质粒P0需要用BamHⅠ酶进行切割,切割后的质粒P0与目的基因在DNA连接酶的作用下形成P1。(3)为了筛选含有质粒P1的菌落,由于标记基因是四环素抗性基因,所以需采用添加四环素的培养基平板进行培养,由于BamHⅠ酶破坏了GFP基因,所以在紫外光激发下,选择不发绿色荧光的菌落,即含有P1的菌落。(4)所得菌落的RNA通过逆转录(反转录)获得DNA,再进行PCR扩增,若最终未能检测出目的基因,可能的原因是目的基因未能在受体菌中转录。