2019-2020学年人教版高中生物选修三学练测课后提能达标：专题1　1-2　基因工程的基本操作程序 9页

专题 1 1.2 基因工程的基本操作程序 一、选择题 1．基因工程中因受体细胞不同，目的基因导入的方法也不同，下列叙述不 正确的是( ) A．将目的基因导入棉花细胞内常用花粉管通道法 B．将目的基因导入老鼠细胞内常用显微注射法 C．将目的基因导入大肠杆菌内常用感受态细胞转化法 D．将目的基因导入小麦细胞内常用农杆菌转化法 解析：选 D 小麦是单子叶植物，其受伤后不能分泌酚类物质，农杆菌对它 没有感染能力。 2．下列关于基因工程的叙述，正确的是( ) A．获得目的基因需用限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶 B．DNA 连接酶的作用是将两个黏性末端的碱基连接起来 C．可通过农杆菌转化法实现目的基因导入受体细胞 D．载体上的标记基因有利于载体与外源基因连接以及筛选转化细胞 解析：选 C 获得目的基因只需用限制性核酸内切酶，构建重组质粒需用限 制性核酸内切酶和 DNA 连接酶；DNA 连接酶的作用是将两个相同的末端通过磷 酸二酯键连接起来；载体上的标记基因有利于筛选含重组 DNA 的细胞。 3．下图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。相关叙述正确的 是( ) A．三种方法都需要酶并均在体外进行 B．①②③碱基对的排列顺序均相同 C．三种方法均属于人工合成法 D．方法 a 不遵循中心法则 解析：选 A 这三种方法都是在体外进行的，且都用到酶(方法 a 需要逆转 录酶和 DNA 聚合酶；方法 b 需要限制酶；方法 c 需要 DNA 聚合酶)，A 正确； 通过方法 a 得到的目的基因不含有内含子，通过方法 c 得到的目的基因的碱基序 列可能有多种，因此①②③碱基对的排列顺序不都相同，B 错；图示 a 和 c 属于 人工合成法，而 b 是从供体细胞的 DNA 中直接分离目的基因的方法，C 错；方 法 a 遵循中心法则，D 错。 4．下列有关基因工程的叙述，正确的是( ) A．DNA 连接酶只能将由同一种限制性核酸内切酶切割而成的黏性末端连 接起来 B．目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变 C．目的基因与质粒结合的过程发生在细胞外 D．常使用的载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等 解析：选 C DNA 连接酶可以将不同种限制性核酸内切酶切割形成的相同 的黏性末端连接起来，A 错误；目的基因导入受体细胞后，受体细胞发生基因重 组而不是基因突变，B 错误；目的基因与质粒结合形成重组质粒的过程发生在细 胞外的环境中，C 正确；在基因工程中，常使用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生 物和动植物病毒等，D 错误。 5．下列关于 cDNA 文库和基因组文库的说法，不正确的是( ) A．cDNA 文库中的 DNA 来源于 mRNA 的反转录过程 B．如果某种生物的 cDNA 文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某 个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同 C．cDNA 文库中的基因都没有启动子 D．一种生物的 cDNA 文库可以有许多种，但基因组文库只有一种 解析：选 B 由于基因转录时只有编码区才能转录，所以以 mRNA 反转录 成的 DNA 就只含有外显子区段，而缺少内含子和启动子等非编码序列，和原来 的基因结构不相同。 6．下列有关 PCR 技术的说法不正确的是( ) A．PCR 技术是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技术 B．PCR 技术的原理与 DNA 复制的原理相同 C．PCR 技术的前提是有一段已知目的基因的核苷酸序列 D．PCR 扩增技术中必须有解旋酶才能解开双链 DNA 解析：选 D PCR 技术是在生物体外进行 DNA 复制的技术，其原理与 DNA 复制的原理相同，但前提是必须要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，目的基因受热变性后解旋为单链，不需要解旋酶的作用。 7．下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是( ) A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞 mRNA 反转录获得 B．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点 C．借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 解析：选 C 胰岛素基因只能在胰岛 B 细胞中表达，不能在肝细胞中表达， 因而不能通过人体肝细胞 mRNA 反转录获得，A 错；复制原点是表达载体复制 的起点，胰岛素基因表达的起点是启动子，B 错；基因表达载体中一般以抗生素 抗性基因为标记基因，因此可借助抗生素抗性基因将含有胰岛素基因的受体细胞 筛选出来，C 对；终止密码子是翻译终止的信号，不是转录终止的信号，D 错。 8．下列有关基因工程和操作工具的叙述，正确的是( ) A．质粒常被用作载体的原因之一是质粒上具有标记基因 B．RNA 聚合酶能与信使 RNA 的特定位点结合，催化遗传信息的转录 C．利用显微注射法将人的生长激素基因直接导入小鼠的受精卵，培育超级 小鼠 D．DNA 探针可用于检测苯丙酮尿症和 21 三体综合征 解析：选 A 因质粒上具有标记基因，所以质粒常被用作载体，将目的基因 导入受体细胞，A 对；RNA 聚合酶能与基因的启动子相结合，催化遗传信息的 转录，B 错；利用显微注射法将重组 DNA 导入小鼠的受精卵，目的基因才能够 得以表达，C 错；DNA 探针可用于检测苯丙酮尿症，但不能用于检测 21 三体综 合征，D 错。 9．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，下列描述正确的是( ) A．用限制性核酸内切酶切割番茄的 DNA 得到的产物就是蛋白酶抑制剂基 因 B．用氯化钙处理玉米受体细胞，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 解析：选 C 目的基因是用限制性核酸内切酶将 DNA 酶切后得到的，需筛 选，A 错误；氯化钙用于处理细菌细胞，B 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 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，使染色体加倍才能得到 稳定遗传的转基因玉米，D 错误。 10．如图是将人的生长激素基因导入细菌 B 细胞内制造“工程菌”的示意 图。已知细菌 B 细胞内不含质粒 A，也不含质粒 A 上的基因。判断下列说法正 确的是( ) A．将重组质粒导入细菌 B 常用的方法是显微注射法 B．将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的 就是导入了重组质粒的细菌 C．将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是 导入了质粒 A 的细菌 D．目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生 长 解析：选 C 将目的基因导入细菌细胞中常用的方法是 Ca2＋处理法，A 错误； 基因必须保持结构的完整性才能得以表达，而抗氨苄青霉素基因结构完整能够表 达，从而使细菌具有对氨苄青霉素的抗性。在含有氨苄青霉素的培养基上能存活 的是导入了质粒 A 或重组质粒的细菌，B 错误；由于将人的生长激素基因插入 到质粒的抗四环素基因上，破坏了抗四环素基因的完整性，因此，导入了重组质 粒的细菌没有对四环素的抗性，在含有四环素的培养基上不能存活，能存活的是 导入了质粒 A 的细菌，C 正确；目的基因成功表达的标志是受体细胞产生人的 生长激素，D 错误。 11．为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因 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( ) A．用限制性核酸内切酶 EcoRⅠ和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．用分子杂交技术检测 C 基因是否整合到菊花染色体上 解析：选 C 目的基因 C 和质粒都有可被 EcoRⅠ切割的酶切位点，另外需 要 DNA 连接酶将切好的目的基因和质粒连接起来，A 正确；愈伤组织全能性较 高，是理想的植物受体细胞，将目的基因导入植物受体细胞的方法通常为农杆菌 转化法，B 正确；质粒中含有潮霉素抗性基因，因此选择培养基中应该加入潮霉 素，C 错误；使用分子杂交技术可检测目的基因是否整合到菊花的染色体上，D 正确。 12．如图是利用基因工程技术生产可使用疫苗的部分过程，其中 PstⅠ、Sma Ⅰ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶。下列有关说法正确的是( ) A．图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶均来自原核 生物 B．图示中构建基因表达载体时，需用到一种限制性核酸内切酶 C．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列 D．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 解析：选 D 图示表示基因表达载体的构建过程，这是基因工程的核心步骤， 所需的限制性核酸内切酶主要来自原核生物，A 错误；此表达载体构建时需要用 到 EcoR Ⅰ、PstⅠ两种限制性核酸内切酶，B 错误；限制性核酸内切酶具有特 异性，即一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列并在特定的 位点切割，C 错误；抗卡那霉素基因作为标记基因，主要作用是筛选含有目的基 因的受体细胞，D 正确。 二、非选择题 13．20 世纪 70 年代科学家证实了 RNA 病毒能依赖 RNA 合成 DNA 的过程， 并发现了催化此过程的酶。下面为形成 cDNA 的过程和 PCR 扩增过程示意图。 请根据图解回答下列问题： (1)催化①过程的酶是____________。 (2)③过程也称为 DNA 的变性，此过程在温度高达 90～95 ℃时才能完成， 说明 DNA 分子具有________性。 (3)由图中信息分析可知，催化②⑤过程的酶都是____________，两者在作 用特性上的区别是______________________________________。 (4)如果 RNA 单链中有碱基 100 个，其中 A 占 25%，U 占 15%，则通过该 过程合成的一个双链 DNA 片段中至少有胞嘧啶________个。 解析：(1)以单链 RNA 为模板合成 DNA 分子的过程称为逆转录，此过程需 要反转录酶(或逆转录酶)的作用。(2)在常温范围内 DNA 分子为规则的双螺旋结 构，当温度达到 90 ℃以上时 DNA 分子双链解开，变为单链 DNA 分子，说明在 一定温度范围内 DNA 分子具有稳定性。(3)PCR 技术中使用的 DNA 聚合酶是在 高温环境下发挥作用的，必须具有耐高温的特性。(4)RNA 中有 100 个碱基，则 DNA 分子中至少有 200 个碱基。由于 RNA 中 A＋U 占 40%，所以 DNA 中 A＋ T 占 40%，则 DNA 中 G＋C 占 60%，C 至少有 60 个。 答案：(1)反转录酶(或逆转录酶) (2)稳定 (3)DNA 聚合酶 催化⑤过程的酶耐高温 (4)60 14．肺细胞中的 let7 基因表达减弱，癌基因 RAS 表达增强，会引发肺癌。 研究人员利用基因工程技术将 let7 基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞 的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如下图 1。 请回答： (1)进行过程①时，需用______________酶切开载体以插入 let7 基因。载体 应有 RNA 聚合酶识别和结合的部位，以驱动 let7 基因转录，该部位称为 ____________。 (2)研究发现，let7 基因能影响癌基因 RAS 的表达，其影响机理如图 2。据 图分析，可从细胞中提取________进行分子杂交，以直接检测 let7 基因是否转 录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中________(填“RASmRNA”或 “RAS 蛋白”)含量减少引起的。 解析：(1)过程①为基因表达载体的构建，该过程涉及的工具酶为限制性核 酸内切酶(或限制酶)和 DNA 连接酶，需用限制酶切开载体以插入 let 7 基因。 完整的基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等，而启动子是 RNA 聚合酶识别和结合的位点。(2)从图中可以看出，RASmRNA 和 let 7 基因 转录的 miRNA 配对形成杂交分子，从而抑制了癌基因 RAS 的表达，故可以提取 RNA 进行分子杂交，以直接检测 let7 基因是否转录。 答案：(1)限制性核酸内切(或限制) 启动子 (2)RNA RAS 蛋白 15．下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图 1、图 2 中标注了相关限 制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题： (1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用__________________两种 限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过________酶作用后获得重组质 粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于________态的大肠杆菌。 (2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加 ________，平板上长出的菌落，常用 PCR 鉴定，所用的引物组成为图 2 中 ________________________________。 (3)若 BamHⅠ酶切的 DNA 末端与 BclⅠ酶切的 DNA 末端连接，连接部位的 6 个 碱 基 对 序 列 为 ________________________ ， 对 于 该 部 位 ， 这 两 种 酶 ________(填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开。 (4)若用 Sau3AⅠ切图 1 质粒最多可能获得________种大小不同的 DNA 片 段。 解析：(1)基因工程中选择合适的限制酶切割质粒和目的基因时，应保留目 的基因和至少一个标记基因结构的完整性，即遵循“目的基因切两侧，标记基因 留一个”的基本原则，最好选择切割产生不同末端的两种限制酶同时切割质粒和 目的基因，以避免目的基因的反向插入带来的不正常表达，因此据图分析应选择 的限制酶为Bcl Ⅰ和Hind Ⅲ，切割后质粒上保留四环素抗性基因作为标记基因。 酶切后的载体和目的基因通过 DNA 连接酶的作用形成重组质粒，重组质粒需要 导入 Ca2＋处理后的处于感受态的大肠杆菌(处于感受态的大肠杆菌细胞的通透性 大大增加，便于重组质粒进入)。(2)由上述分析可知，为了筛选出导入重组质粒 的大肠杆菌，应先配制含四环素的选择培养基，平板上长出的菌落为导入普通质 粒或重组质粒的大肠杆菌菌落，进一步鉴定出导入重组质粒的大肠杆菌，可利用 PCR 扩增的方式，结合电泳技术来分析处理。DNA 的两条链是反向平行的，在 PCR 过程中，当引物与 DNA 母链通过碱基互补配对结合后，DNA 聚合酶只能 从引物的 3′端延伸 DNA 链，因此应选择引物甲和引物丙。(3)因为 Bcl Ⅰ和 BamH Ⅰ酶切产生的黏性末端相同，所以可以被 DNA 连接酶连接，连接部位的 6 个碱 基对序列为 ，但是连接后形成的 DNA 中不再具有 Bcl Ⅰ和 BamHⅠ的识别序列，连接部位不能被这两种酶切开。(4)由图可知，能被限 制酶 BclⅠ和 BamHⅠ切割的序列也能被 Sau3AⅠ识别并切割，因此图中质粒上 存在 3 个 Sau3AⅠ的切割位点，若将 3 个切割位点之间的 DNA 片段分别编号为 a、b 和 c，则完全酶切(3 个切割位点均被切割)会产生 3 种大小的 DNA 片段，即 为 a、b 和 c；考虑只切 1 个切割位点，有三种情况，都产生一种大小的 DNA 片 段，即大小均为 a＋b＋c；考虑切 2 个切割位点，则会产生 a＋b、c、a＋c、b、 b＋c、a 几种不同大小的 DNA 片段。综上所述，若用 Sau3AⅠ识别并切割图中 质粒，最多可获得 7 种大小的 DNA 片段，即为 a＋b＋c、a＋b、a＋c、b＋c、a、 b、c。 答案：(1)BclⅠ和 Hind Ⅲ DNA 连接 感受 (2)四环素 引物甲和引物丙 (3) 都不能 (4)7