人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序习题

第2节　基因工程的基本操作程序

课后·训练提升

基础巩固

1.若要将目的基因插入下图所示质粒上的A处,则切割目的基因时可用的限制酶是(　　)

A.HindⅢ　　　　　　　　

B.EcoRⅠ

C.EcoB　　　 

D.PstⅠ

答案:C

2.利用PCR技术可从某种生物的基因组DNA中获取目的基因。下列有关这一过程的叙述,错误的是(　　)

A.以有目的基因的DNA片段作为模板

B.有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成两种引物

C.有足够的脱氧核苷酸作为原料

D.加入足够数量的DNA连接酶进行指数式扩增

答案:D

解析:用PCR技术扩增目的基因,应以含目的基因的DNA片段作为模板,A项正确。PCR技术的前提是有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物,B项正确。DNA复制需要有足够的脱氧核苷酸作为原料,C项正确。PCR技术需要耐高温的DNA聚合酶,不需要加入DNA连接酶,D项错误。

3.下列关于下图中P、Q、R、S、G的叙述,正确的是(　　)

A.P代表的是质粒,S代表的是外源RNA

B.Q表示限制酶的作用,R表示RNA聚合酶的作用

C.G是RNA与DNA连接成的重组质粒

D.G是DNA与DNA连接成的重组质粒

答案:D

解析:P是质粒,S是外源DNA,R表示DNA连接酶的作用,G是质粒和外源DNA通过DNA连接酶连接而成的重组质粒。

4.农杆菌侵染植物细胞时,其Ti质粒上的T-DNA片段可转入植物细胞的染色体DNA上。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.农杆菌可侵染所有种子植物

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DNA上

答案: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的染色体DNA上,根据农杆菌的这一特点,目的基因应插入T-DNA片段中,以便通过农杆菌的转化作用,把目的基因整合到植物细胞的染色体DNA上,A项错误,D项正确。农杆菌能在自然条件下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,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。

5.下面是四种不同质粒的示意图,其中Ori为复制必需的序列,AmpR为氨苄青霉素抗性基因,TetR为四环素抗性基因,箭头表示一种限制性内切核酸酶的酶切位点。若要得到一个能在含四环素的培养基上生长而不能在含氨苄青霉素的培养基上生长的含重组DNA的细胞,应选用的质粒是(　　)

答案:C

6.为了增加菊花花色的类型,研究者从其他植物中筛选出花色基因C(图1),拟将其与质粒(图2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。下列操作与实验目的不符的是(　　)

图1

图2

A.用限制酶 EcoRⅠ和DNA连接酶构建重组质粒

B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将C基因导入细胞

C.在培养基中添加卡那霉素,筛选被转化的菊花细胞

D.用PCR技术检测C基因是否整合到菊花的染色体DNA上

答案:C

解析:由题图可知,在目的基因的两端、载体的启动子和终止子之间都有限制酶EcoRⅠ的切割位点,因此可以用限制酶EcoRⅠ切割目的基因和载体,之后再用DNA连接酶连接构建基因表达载体,A项不符合题意。将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法,可以将目的基因C插入农杆菌的Ti质粒的T-DNA中,之后再用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将C基因导入菊花细胞,B项不符合题意。由题图2可知,标记基因是潮霉素抗性基因,应该在培养基中添加潮霉素以筛选被转化的菊花细胞,C项符合题意。要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因,可采用PCR等技术检测,D项不符合题意。

7.请据图回答下列问题。

(1)基因工程的核心步骤是　　　　　　　　　　　　。 

(2)利用　　　　技术可以获得大量的目的基因。该技术利用　　　　　　　　　　的原理,对目的基因的核苷酸序列不断地加以复制,使其数量成指数形式扩增。 

(3)上图中　　　　　位于目的基因的上游,是　　　　　　　　识别和结合的部位。抗生素抗性基因的作用是作为　　　　　　,用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因。 

答案:(1)基因表达载体的构建　(2)PCR　DNA半保留复制　(3)启动子　RNA聚合酶　标记基因

8.烟草是有重要经济价值的双子叶植物,易受TMV(烟草花叶病毒)感染而大幅度减产。绞股蓝细胞中含有TMV抗性基因,能抵抗TMV感染。研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV烟草,操作流程如下图所示。请回答下列问题。

(1)①表示遗传信息流动中的　　　　　　过程,所需原料为　　　　　　　　　。过程③所需要的工具酶是　　　　　　　　　　。

(2)大量扩增目的基因可以使用PCR技术,该技术包括变性、复性、延伸三个步骤,变性这一步骤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)过程④最常用的方法是　　　　　　　　,过程⑤用到的细胞工程技术是　　　　　　　　。 

(4)过程⑥还需要进行基因工程操作步骤中的　　　　　　　　　　　　　,其中,在个体水平上鉴定获得的烟草能否抗TMV的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)逆转录　四种脱氧核苷酸　限制酶和DNA连接酶　(2)使DNA解聚为单链(DNA解旋)　(3)农杆菌转化法　植物组织培养技术　(4)目的基因的检测与鉴定　用TMV感染烟草,观察烟草是否被感染(患病)

能力提升

1.1982年,世界上第一例体型比普通小鼠大1.8倍的转基因“超级小鼠”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“超级小鼠”的培育利用了显微注射技术

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

答案:B

解析:转基因“超级小鼠”的培育过程:首先将含有目的基因的表达载体提纯,然后利用显微注射技术将含目的基因的表达载体导入受精卵,体外培养一段时间后得到早期胚胎,再将胚胎移植到雌性动物的输卵管或子宫内,使其发育成具有新性状的转基因动物。

2.某研究所的研究人员将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内,以产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因,其中A是链霉素抗性基因,B是氨苄青霉素抗性基因,且目的基因要插入基因B中,而大肠杆菌不带有任何抗性基因。下列相关叙述正确的是(　　)

A.导入大肠杆菌的质粒一定为重组质粒

B.RNA聚合酶是构建该重组质粒必需的工具酶

C.可用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒

D.在含氨苄青霉素的培养基中不能生长,但在含链霉素的培养基中能生长的可能是符合要求的大肠杆菌

答案:D

解析:导入大肠杆菌的质粒可能为重组质粒,也可能为普通质粒,A项错误。构建基因表达载体过程中需要限制酶和DNA连接酶,不需要RNA聚合酶,B项错误。由于目的基因要插入基因B中,导致氨苄青霉素抗性基因被破坏,因此不能用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒,C项错误。由题意可知,在含氨苄青霉素的培养基中不能生长,但在含链霉素的培养基中能生长的可能是符合要求的大肠杆菌,D项正确。

3.据下图判断,下列相关叙述错误的是(　　)

A.为防止目的基因与质粒随意连接而影响基因的表达,应用酶Ⅰ、酶Ⅱ同时切割二者

B.限制酶和DNA连接酶的作用部位均为磷酸二酯键

C.与启动子结合的是RNA聚合酶

D.用酶Ⅰ、酶Ⅱ同时切割质粒,可获得三种长度的DNA片段

答案:D

解析:由于质粒中酶Ⅰ和酶Ⅱ都只有一个识别位点,所以用酶Ⅰ、酶Ⅱ同时切割质粒,只能获得两种长度的DNA片段,D项错误。

4.科学家通过改变一种名为NR2B的基因研制出了转基因超级小鼠Hobbie-J,Hobbie-J比普通老鼠更加聪明,大脑运转更加迅速,它能够轻松完成迷宫任务。下列关于Hobbie-J产生过程的描述,错误的是(　　)

A.NR2B基因可通过PCR技术进行扩增

B.改变后的NR2B基因作为目的基因,需要与载体结合才可导入小鼠受精卵内

C.通常采用显微注射技术将重组质粒导入小鼠受精卵内

D.可采用PCR等技术检测改变后的NR2B基因是否产生相应的蛋白质

答案:D

解析:PCR技术可在体外大量扩增目的基因,A项正确。改变后的NR2B基因作为目的基因,需要与载体结合才可导入小鼠受精卵内,B项正确。将目的基因导入动物细胞常用显微注射技术,C项正确。通过PCR等技术从分子水平检测目的基因是否插入染色体DNA或目的基因是否转录出了mRNA,而检测目的基因是否翻译成相应的蛋白质应用相应的抗体进行抗原—抗体杂交,D项错误。

5.下图是将乙型肝炎表面抗原基因转移到烟草细胞内生产乙肝疫苗的示意图,请据图回答下列问题。

(1)过程①表示　　　　　　　　。为了使目的基因正常表达,其首端必须有启动子,它是　　　　　识别和结合的部位。若限制酶切出了平末端,要选择　　　　(填“E.coli DNA连接酶”或“T4 DNA连接酶”)进行连接。 

(2)图中将乙型肝炎表面抗原基因导入烟草细胞的方法称为　　　　　　　　。它利用了Ti质粒上的　　　　序列,将目的基因整合到植物细胞的染色体DNA上。 

(3)图中将乙型肝炎表面抗原基因导入烟草细胞后,长芽、生根的过程采用了细胞工程的　　　　　　　　技术,该技术的原理是　　　　　　　　　　　。 

(4)要检测烟草细胞中乙型肝炎表面抗原基因是否翻译成乙型肝炎表面抗原蛋白,采用的方法是　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)基因表达载体的构建　RNA聚合酶　T4 DNA连接酶　(2)农杆菌转化法　T-DNA　(3)植物组织培养　植物细胞具有全能性　(4)抗原—抗体杂交

解析:(1)由题图可知,过程①表示基因表达载体的构建,启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,RNA聚合酶与其结合后可以驱动基因的转录。为了使目的基因正常表达,其首端必须有启动子。若限制酶切出了平末端,要选择T4DNA连接酶进行连接。(2)由题图可知,将乙型肝炎表面抗原基因导入烟草细胞的方法称为农杆菌转化法。它利用了Ti质粒上的T-DNA序列,将目的基因整合到植物细胞的染色体DNA上。(3)题图中将乙型肝炎表面抗原基因导入烟草细胞后,采用了植物组织培养技术让其长芽、生根,该技术的原理是植物细胞具有全能性。(4)检测乙型肝炎表面抗原基因是否翻译成乙型肝炎表面抗原蛋白,采用的方法是用相应的抗体进行抗原—抗体杂交。

6.下表列出了几种限制酶的识别序列及其切割位点,图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题。

(1)若对图中质粒进行改造,插入的SmaⅠ酶切位点越多,质粒的热稳定性越　　　。

(2)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒时,不能使用SmaⅠ切割,原因是　。 

(3)与只使用EcoR Ⅰ相比较,同时使用BamH Ⅰ和HindⅢ两种限制酶处理质粒和外源DNA的优点在于可以防止　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)为了获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入　　酶。

(5)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)高

(2)SmaⅠ会破坏质粒的抗生素抗性基因和外源DNA中的目的基因

(3)质粒和目的基因自身环化和反向连接

(4)DNA连接

(5)鉴别和筛选含有目的基因的细胞

解析:(1)SmaⅠ识别序列中均为G—C碱基对,G、C之间含三个氢键,热稳定性高。(2)由题图可知,SmaⅠ既会破坏标记基因,也会破坏目的基因。(3)若用同种限制酶切割质粒和外源DNA,因为切割后的质粒和目的基因两端的黏性末端能够互补配对,会出现自身环化和反向连接的情况。而用两种不同的限制酶切割,因为切割后的质粒和目的基因两端的黏性末端不能够互补配对,故不会出现自身环化和反向连接的情况。(4)DNA连接酶可以连接末端互补的DNA片段。(5)标记基因可以用于鉴别受体细胞是否含有目的基因。