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  • 2021-09-28 发布

2020-2021学年高中人教版生物选修3课后分层检测案1-2基因工程的基本操作程序

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课后分层检测案 2 基因工程的基本操作程序 [基础巩固练] 1.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 的逆转录过程 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 2.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 技术的原理是 DNA 双链复制 C.利用 PCR 技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因 的核苷酸序列 D.PCR 扩增中需要解旋酶解开双链 DNA 3.下列选项中不是基因表达载体必要的组成成分的是( ) A.目的基因 B.启动子 C.终止子 D.抗青霉素基因 4.要检测受体 DNA 中是否成功插入了目的基因,需要用基因探 针,这里的基因探针是指( ) A.用于检测疾病的医疗器械 B.带标记的与目的基因互补的核酸序列 C.带标记的蛋白质分子 D.人工合成的免疫球蛋白 5.下列关于目的基因导入微生物细胞的叙述中,不正确的是( ) A.常用原核生物作为受体细胞,是因为原核生物繁殖快,且多为 单细胞,遗传物质相对较少等 B.受体细胞所处的一种能吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态 称为感受态 C.感受态细胞吸收 DNA 分子需要适宜的温度和酸碱度 D.感受态细胞吸收重组表达载体 DNA 分子的液体只要调节为适 宜的 pH 即可,没必要加入缓冲液 6.利用外源基因在受体细胞中表达,可生产人类所需要的产品。 下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是( ) A.棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其 mRNA C.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素 DNA 序列 D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 7.如图为基因表达载体的模式图,下列有关基因工程中载体的说 法错误的是( ) A.基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建 B.任何基因表达载体的构建都是一样的,没有差别 C.图中启动子位于基因的首端,是 RNA 聚合酶识别和结合的部 位 D.抗生素抗性基因的作用是作为标记基因,用于鉴别受体细胞中 是否导入了目的基因 8.在培育转基因植物的研究中,卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标 记基因,只有含卡那霉素抗性基因的细胞和组织才能在卡那霉素培养 基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答,叙述正确的 是( ) ①A 过程需要的酶主要有限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶 ②B 过程需要加入卡那霉素进行选择培养 ③C 过程为脱分化过程,培养 基中只需加入营养物质、琼脂 ④D 过程可以用放射性同位素(或荧光 分子)标记的抗虫基因作为探针进行分子水平的检测 ⑤D 过程可以用 虫感染植株进行个体水平的检测 A.①②③④⑤ B.①②④⑤ C.③④⑤ D.①③④⑤ 9.紫花苜蓿是世界上最重要的豆科牧草之一,素有“牧草之王” 的美称,NHX 基因指导合成的蛋白质能将钠离子排出细胞,研究人员 将 NHX 基因导入新疆大叶紫花苜蓿中,提高了转基因植株的耐盐性。 请回答下列问题: (1)利用 PCR 技术扩增 NHX 基因时,需要加入的酶为________, 反应的温度和时间需根据具体情况进行设定,55~60 ℃有利于 ________结合到互补 DNA 链上。 (2)将目的基因导入受体细胞前要将目的基因和运载体相连,作为 目的基因的运载体应具备的条件是 ________________________________________________________ ________________ ________________________________________________________ ________________(答出三点)。 (3)将 NHX 基因导入新疆大叶紫花苜蓿的常用方法是________,该 方法中要将目的基因插入到________以保证目的基因能整合到宿主细 胞 的 染 色 体 上 , 检 测 目 的 基 因 是 否 导 入 宿 主 细 胞 的 方 法 是 ________________ , 该 检 测 方 法 利 用 的 原 理 是 ____________________________________________________________ ____________。 [能力提升练] 10.基因工程的基本操作步骤如下图所示,其中甲、乙、丙表示 结构,①表示过程。下列相关叙述正确的是( ) A.甲、乙分别表示含有抗性基因的质粒、受体细胞 B.①过程表示用有抗生素的培养基筛选含目的基因的受体细胞 C.丙可以是单细胞、器官、植物或动物等 D.若要使丙表达人的蛋白质,则乙是能分裂的人体细胞 11.如图表示利用致病病毒 M(DNA 病毒)的表面蛋白基因和无害 病毒 N,通过基因工程制作重组 M 病毒疫苗的部分过程。①~⑤表示 操作流程,a~h 表示分子或结构。据图判断不正确的是( ) A.图中所示的①②③过程中,用作运载体的 DNA 来自分子 c B.图中 c 所示质粒可能是由细菌或者病毒的 DNA 改造的 C.图中所示过程中,获取目的基因的步骤是流程①、② D.在流程③中必须实施的步骤有切割质粒、将质粒与目的基因重 组 12.下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 Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ、Apa Ⅰ为四种限 制性核酸内切酶。下列说法错误的是( ) A.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 B.表达载体构建时需要用到限制酶 Sma Ⅰ C.图示过程是基因工程的核心步骤 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 13.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(图甲),拟将其与质粒(图乙)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 EcoR Ⅰ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.用分子杂交方法检测 C 基因是否整合到菊花染色体上 14.图 1 是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图,载体质粒 P0 具有四环素抗性基因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列 问题: (1)EcoR V 酶切位点为 …GATATC ↓ … …CTATAG ↑ …,EcoR V 酶切出来的线性载体 P1 为________末端。 (2)用 Taq DNA 聚合酶进行 PCR 扩增获得的目的基因片段,其两 端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体 P1 用酶处理,在两端各添加 了一个碱基为________的脱氧核苷酸,形成 P2;P2 和目的基因片段在 ________酶作用下,形成重组质粒 P3。 (3)为筛选出含有重组质粒 P3 的菌落,采用含有不同抗生素的平 板进行筛选,得到 A、B、C 三类菌落,其生长情况如下表(“+”代 表生长,“-”代表不生长)。根据表中结果判断,应选择的菌落是 ________( 填 表 中 字 母 ) 类 , 另 外 两 类 菌 落 质 粒 导 入 情 况 分 别 是 ________、__________________。 菌落类型 平板类型 A B C 无抗生素 + + + 氨苄青霉素 + + - 四环素 + - - 氨苄青霉素+四 环素 + - - (4) 为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒, 拟设计引物进行 PCR 鉴定。如图 2 所示为甲、乙、丙 3 条引物在正确 重组质粒中的相应位置,PCR 鉴定时应选择的一对引物是________。 某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了 400bp 片 段 , 原 因 是 ____________________________________________________________ ____________。 [素养养成练] 15.真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原 核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的 RNA 序列的机制。已 知在人体中基因 A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白 A)。 回答下列问题: (1)某同学从人的基因组文库中获得了基因 A,以大肠杆菌作为受 体 细 胞 却 未 得 到 蛋 白 A , 其 原 因 是 ____________________________________________________________ ____________。 (2)若用家蚕作为表达基因 A 的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载 体 中 , 不 选 用 ________ 作 为 载 体 , 其 原 因 是 ____________________________________________________________ ____________。 (3)若要高效地获得蛋白 A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家 蚕相比,大肠杆菌具有__________________(答出两点即可)等优点。 (4)若要检测基因 A 是否翻译出蛋白 A,可用的检测物质是 ______________(填“蛋白 A 的基因”或“蛋白 A 的抗体”)。 (5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明 DNA 是遗传物质做 出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基 因 工 程 理 论 的 建 立 提 供 了 启 示 , 那 么 , 这 一 启 示 是 ____________________________________________________________ ____________ ____________________________________________________________ ____________。 课后分层检测案 2 1.解析:cDNA 是指以 mRNA 为模板,由逆转录酶催化形成的互 补 DNA, cDNA 文库中的基因来自 mRNA 逆转录,A 正确;mRNA 是 由基因中的外显子部分转录后拼接形成的,因此 cDNA 文库中的基因 不包含启动子和内含子等结构,与该生物的基因组文库中的基因结构 不同,B 错误;cDNA 文库中的基因都没有启动子,C 正确;由于 cDNA 文库中只含有某种生物的部分基因,因此该种基因文库可能有多种, 而基因组文库中含有某种生物的全部基因,因此只有一种,D 正确。 答案:B 2.解析: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,其原理是 DNA 双链复制,A、B 正确;利用 PCR 技术获取 目的基因的前提是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,C 正确;PCR 扩增中目的基因受热变性后解链为单 链,不需要解旋酶解开双链 DNA,D 错误。 答案:D 3.解析:目的基因、启动子、终止子、标记基因是表达载体必要 的组成成分,而抗青霉素基因只是标记基因中的一种。 答案:D 4.解析:本题中基因探针是指用放射性同位素或荧光分子标记的 与目的基因互补的核酸序列,利用碱基互补配对原则,检测目的基因 是否导入受体细胞的 DNA 中。 答案:B 5.解析:因为原核生物繁殖快,且多为单细胞,遗传物质相对较 少,故常用原核生物作为受体细胞,A 正确;Ca2+处理后细胞处于能 吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态称为感受态,感受态细胞吸收 DNA 分子需要适宜的温度和酸碱度,B、C 正确;感受态细胞吸收重 组表达载体 DNA 分子的液体需要加入缓冲液,D 错误。 答案:D 6.解析:基因表达的产物是蛋白质,因此,只有在受体细胞中检 测或提取到了相应蛋白质才能证明目的基因在受体细胞中完成了表 达,A、C 项只能说明完成了目的基因的导入,B 项只能说明完成了目 的基因的导入和目的基因的转录过程。 答案:D 7.解析:由于受体细胞有植物细胞、动物细胞和微生物细胞之分, 且目的基因导入受体细胞的方式不同,因而基因表达载体的构建也会 有所差别,不可能千篇一律。 答案:B 8.解析:①A 过程需要的酶主要有限制性核酸内切酶和 DNA 连 接酶,①正确;②B 过程需要加入卡那霉素进行选择培养,②正确; ③C 过程为脱分化过程,培养基中需加入营养物质、琼脂、激素以及 卡拉霉素,③错误;④D 过程可以用放射性同位素(或荧光分子)标记的 抗虫基因作为探针进行分子水平的检测,④正确;⑤D 过程可以用虫 感染植株进行个体水平的检测,⑤正确。 答案:B 9.解析:(1)PCR 技术扩增 NHX 基因时,需要加入的酶为热稳定 DNA 聚合酶(或 Taq 酶)。利用 PCR 技术扩增目的基因的过程中,复性 时两种引物通过碱基互补配对与两条单链 DNA 结合,复性的温度为 55~60 ℃。(2)作为目的基因的运载体应具备的条件是具有一个或多个 限制酶切割位点、能在细胞中自我复制、具有特殊的标记基因等。(3) 将目的基因导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法,该方法中要将 目的基因插入到 Ti 质粒的 TDNA 上,以保证目的基因能整合到宿主 细胞的染色体 DNA 上。检测目的基因是否导入宿主细胞的方法是 DNA 分子杂交技术,该检测方法利用的原理是碱基互补配对原则。 答案:(1)热稳定 DNA 聚合酶(或 Taq 酶) 引物 (2)具有一个或多 个限制酶切割位点、能在细胞中自我复制、具有特殊的标记基因 (3) 农杆菌转化法 Ti 质粒的 TDNA 上 DNA 分子杂交技术 碱基互补 配对原则 10.解析:甲为运载体,可能是质粒,也可能是噬菌体或动植物 病毒,A 错误;①为筛选含有目的基因的受体细胞的过程,由于标记 基因不一定是抗性基因,因此该过程不一定是用含有抗生素的培养基 来筛选含目的基因的受体细胞,也可能是通过荧光标记来筛选含目的 基因的受体细胞,B 错误;基因工程的受体细胞可以是微生物细胞、 植物细胞或动物细胞,因此丙可以是单细胞、器官、植物或动物等,C 正确;若要使丙表达人的蛋白质,则乙应该是其他生物的细胞,D 错 误。 答案:C 11.解析:图中①②表示提取致病病毒 M 的 DNA 并切割下目的 基因,图中③是目的基因与运载体拼接过程,所以①②③过程中用作 运载体的只有 c,A、C、D 正确;图中质粒不可能来自病毒的 DNA, 因为病毒中没有质粒,B 错误。 答案:B 12.解析:抗卡那霉素基因是标记基因,目的是便于鉴定和筛选 含有目的基因的细胞,A 正确;构建表达载体过程中需要将目的基因 完整切割下来,此时要用到限制酶 Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ,B 错误;图示过 程为基因表达载体的构建过程,是基因工程中的核心步骤,C 正确; 基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等,D 正确。 答案:B 13.解析:目的基因 C 和质粒都有可被 EcoR Ⅰ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;使用分子杂交方 法可检测目的基因是否整合到受体细胞染色体上,D 正确。 答案:C 14.解析:(1)根据题意分析,EcoR V 识别的序列是—GATATC—, 并且两条链都在中间的 T 与 A 之间进行切割,因此其切出来的线性载 体 P1 为平末端。(2)据图分析,目的基因两侧为粘性末端,且漏出的碱 基为 A,则在载体 P1 的两端需要各加一个碱基 T 形成具有粘性末端的 载体 P2,再用 DNA 连接酶将 P2 与目的基因连接起来,形成重组质粒 P3。(3)根据以上分析已知,限制酶切割后破坏了四环素抗性基因,但 是没有破坏氨苄青霉素抗性基因,因此含有重组质粒 P3 的菌落在四环 素中不能生长,而在氨苄青霉素的培养基上能生长,结合表格分析可 知,应该选择 B 类菌落。根据表格分析,A 类菌落在氨苄青霉素和四 环素的培养基中都能够生长,说明其导入的是 P0; C 类菌落在任何抗生 素的培养基中都不能生长,说明其没有导入质粒。(4)据图分析,根据 目的基因插入的位置和 PCR 技术的原理分析,PCR 鉴定时应该选择的 一对引物是乙和丙:根据题意和图形分析,某同学用图中的另外一对 引物(甲、乙)从某一菌落的质粒中扩增出了 400bp 的片段,说明其目的 基因发生了反向连接。 答案:(1)平 (2)胸腺嘧啶(T) DNA 连接 (3)B A 类菌落含有 P0 C 类菌落未转入质粒 (4)乙丙 目的基因反向连接 15.解析:(1)人为真核生物,从人的基因组文库中获得的基因 A 中含有内含子,而受体细胞大肠杆菌是原核生物,原核生物基因中没 有内含子,相应的就没有切除内含子对应的 RNA 序列,故无法表达出 蛋白 A。(2)噬菌体是专一性侵染细菌的病毒,以细菌为宿主细胞,而 昆虫病毒侵染的是昆虫,以昆虫为宿主细胞。家蚕属于昆虫,故应选 用昆虫病毒作为载体。(3)与家蚕相比,大肠杆菌具有繁殖快、容易培 养等优点,故要高效地获得蛋白 A,可选用大肠杆菌作为受体。(4)检 测基因 A 是否翻译出蛋白 A,可用抗原—抗体杂交法。(5)艾弗里等人 的肺炎双球菌转化实验中,S 型细菌的 DNA 可以使 R 型细菌发生转化, 说明调控多糖荚膜产生的基因整合到了R型细菌的DNA分子中并成功 得以表达。也就是说 DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 并进行表达,这就为基因工程理论的建立提供了启示。 答案:(1)基因 A 有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与 内含子对应的 RNA 序列不能被切除,无法表达出蛋白 A (2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕 (3)繁殖快、容易培养 (4)蛋白 A 的抗体 (5)DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体

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