3.2基因工程的基本操作程序练习-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

基因工程的基本操作程序 一、选择题 1．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 2．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，下列叙述不正确的是（　　） A．可用PCR技术或逆转录法获得抗冻蛋白基因 B．在番茄细胞中检测到抗冻蛋白基因即证明转基因技术成功 C．将抗冻蛋白基因与相应载体连接构建基因表达载体 D．利用农杆菌转化法将基因表达载体导入番茄体细胞 3．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。据图判断不正确的说法是（　　） A．图中所示的①②③过程中，用作载体的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 4.（不定项选择）利用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程如下图所示，下列叙述正确的是（　　） A．过程①需要进行碱基互补配对 B．图中质粒的化学本质是DNA C．过程③需要用CaCl2溶液处理大肠杆菌 D．过程④只需进行DNA检测即可确定是否成功获得了“工程菌” 5．DNA的复制需要引物，主要原因是（　　） A．可加快DNA的复制速度 B．引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合 C．引物的5′端有助于DNA聚合酶的延伸DNA链 D．DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链 6．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 7．在基因工程技术中，限制酶主要用于（　　） A．目的基因的提取和导入 B．目的基因的导入和检测 C．目的基因与载体结合和导入 D．目的基因的提取和与载体结合 8．利用苏云金芽孢杆菌的抗虫基因培育的抗虫棉，培育是否成功，最好检测（　　） A．是否有抗生素产生 B．是否有目的基因表达 C．是否有抗虫的性状出现 D．是否能分离到目的基因 9．下列不是基因工程中的目的基因的检测手段的是（　　） A．分子杂交技术 B．抗原—抗体杂交 C．抗虫或抗病的接种 D．花粉管通道法 10．下列关于基因工程的叙述，正确的是（　　） A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物 B．限制性内切核酸酶只在获得目的基因时才用 C．重组质粒的形成只能在细胞内完成 D．质粒分子上的抗性基因有利于目的基因的表达 11．图甲、乙中标注了相关限制酶的酶切位点。培育转基因大肠杆菌的叙述错误的是（　　） A．若通过PCR技术提取该目的基因，应该选用引物甲和引物丙 B．图中质粒和目的基因构建表达载体，应选用BclⅠ和HindⅢ剪切 C.若将基因表达载体导入受体细胞中，需选用感受态的大肠杆菌 D．在受体细胞中，氨苄青霉素抗性基因和目的基因可同时表达 12．为增加玉米抗旱性，研究者构建含有某微生物抗旱基因E的重组质粒，采用农杆菌转化法转入玉米幼胚组织细胞中，用E蛋白的抗体进行抗原—抗体杂交检测后，经进一步鉴定，筛选出抗旱的转基因玉米。下列相关叙述不正确的是（　　） A．提取该微生物mRNA逆转录为cDNA，通过PCR可获得大量目的基因 B．将重组质粒置于经CaCl2处理的农杆菌悬液中，可获得转化的农杆菌 C．用农杆菌转化法将E基因转入玉米幼胚组织细胞需要严格无菌操作 D．用E蛋白的抗体进行抗原—抗体杂交，可在个体水平检测转基因玉米的抗旱性状 13．（不定项选择）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相符的是　（　　） A．用限制性内切核酸酶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．用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上 二、非选择题 14．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。绞股蓝细胞中含有抗TMV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，操作流程如图。 （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　　　　　　　　　　　　　　，复性的目的是　　　　　　　　　　　　　　。 （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，在个体水平上检验获得的烟草能否抗TMV的方法是________________________________________________________________________。 15．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）EcoRV酶切位点为，EcoRV酶切出来的线性载体P1为　　　　末端。 （2）用TaqDNA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　　　　酶的作用下，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。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_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 16．人乳铁蛋白（hLF）对细菌、真菌和病毒等都有抑制作用。研究人员开展人乳铁蛋白基因乳腺特异性表达载体构建及转染研究，主要流程如下图。RT－PCR过程需先进行逆转录合成DNA，然后再进行PCR。图中AseⅠ、NheⅠ、SalⅠ、BamHⅠ代表相关限制酶切点，neor为新霉素抗性基因，BLG基因为β－乳球蛋白基因（其在山羊乳腺细胞中特异性表达，作为启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动hlF基因转录出mRNA），GFP基因为绿色荧光蛋白基因。请回答： （1）过程①中，不能从人肌肉细胞中提取RNA用于RT－PCR，是因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在RT－PCR过程中，加入的引物需在　　　　端添加　　　　　　　　　　　　两种限制酶的识别序列，以便于hLF基因插入pEB质粒中。 （2）过程②中，hLF基因插入到BLG基因之后的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （3）过程③中利用磷脂分子构成脂质体介导的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。我们还学过利用　　　　　　　　　　　　法将基因表达载体导入动物受体细胞。 （4）将转染后的山羊乳腺上皮细胞先置于含新霉素的培养液中培养，能够存活的细胞应该是导入　　　　　　　　　　　　的细胞，再利用荧光显微镜观察山羊乳腺上皮细胞中　　　　　　　　　　　　，以筛选出转染成功的细胞。 （5）科研过程中，也可以用PCR技术检测受体细胞是否成功转入了目的基因。提取转染后的细胞的全部DNA分子，用目的基因的引物扩增。扩增完毕后，检测发现扩增产物中除目的基因外，还有其他不同大小片段的非目的基因片段，可能的原因一般有　　　　。 ①模板受到污染 ②退火温度过高 ③引物太短 ④延伸温度偏低 参考答案 1．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 2．解析：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、化学方法人工合成(如逆转录法)，A正确；检测到番茄细胞中具有抗冻蛋白基因，但抗冻蛋白基因不一定能成功表达，因此培育出的番茄不一定具有抗寒能力，B错误；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，再导入受体细胞，C正确；将目的基因导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法，D正确。 答案：B 3．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是目的基因与载体拼接过程，所以①②③过程中用作载体的只有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 4．解析：①表示逆转录过程，需要进行碱基的互补配对，A项正确；质粒是环状DNA分子，B项正确；③表示把目的基因导入受体细胞，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，C项正确；④表示目的基因的检测和鉴定，除需要DNA检测外，还需要进行基因是否表达的检测(检测mRNA、蛋白质)及个体水平的检测等，D项错误。 答案：ABC 5．解析：DNA聚合酶不能从5′端开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物。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′端向3′端延伸。 答案：D 6．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 7．解析：获取目的基因需要限制酶切割DNA分子，基因表达载体构建过程需要同一种限制酶切割目的基因和载体，使它们露出相同的黏性末端或平末端，D正确。 答案：D 8．解析：鉴定转基因生物具有了相应性状，说明转基因生物培育成功。一般对转基因抗虫棉接种棉铃虫，观察棉铃虫存活情况，来鉴定转基因抗虫棉是否具有抗虫特性，综上所述，C项正确。 答案：C 9．解析：利用分子杂交技术，检测转基因生物染色体的DNA上是否插入目的基因，A错误；利用抗原—抗体杂交技术，检测目的基因是否翻译成蛋白质，B错误；抗虫或抗病的接种，是在个体水平上基因工程中的目的基因的鉴定，C错误；花粉管通道法是将目的基因导入植物细胞的方法，不是基因工程中的目的基因的检测手段，D正确。 答案：D 10．解析：目的基因可来自动植物和微生物，受体细胞也可来自动植物或微生物，A正确；基因工程中的基因表达载体的构建过程中，需要用同种限制性内切核酸酶切割目的基因和质粒，B错误；重组质粒的形成是在细胞外完成的，C错误；质粒分子上的抗性基因可用于筛选含重组DNA的细胞，但不能促进目的基因的表达，D错误。 答案：A 11．解析：由引物的延伸方向可知，在该PCR技术提取该目的基因时，应选用引物甲和引物丙，因为这两种引物的延伸方向中包括目的基因的序列，A正确；由于限制酶Sau3AⅠ只在目的基因上有切点，在质粒上没有切点，所以不能用它进行切割，限制酶BamHⅠ在四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因上都有切点，用它切割会破坏质粒上的两种标记基因，所以不能用它进行切割，限制酶BclⅠ和限制酶HindⅢ在目的基因和质粒上都有切点，且不同时破坏两种标记基因，所以在构建基因表达载体时，选择限制酶BclⅠ和限制酶HindⅢ对目的基因和质粒进行切割，B正确；处于感受态的大肠杆菌才更容易从细胞外吸收DNA分子，所以将基因表达载体导入大肠杆菌时，大肠杆菌应处于感受态，C正确；当用限制酶BclⅠ和限制酶HindⅢ对质粒进行切割时，破坏了氨苄青霉素抗性基因，所以在受体细胞中氨苄青霉素抗性基因不能表达，目的基因可以表达，D错误。 答案：D 12．解析：提取该微生物mRNA逆转录为cDNA，通过PCR可获得大量目的基因，A正确；将重组质粒置于经CaCl2处理的农杆菌悬液中，可获得转化的农杆菌，B正确；用农杆菌转化法将E基因转入玉米幼胚组织细胞需要严格无菌操作，以防杂菌污染导致失败，C正确；用E蛋白的抗体进行抗原—抗体杂交，是在分子水平检测转基因玉米的抗旱性状，D错误。 答案：D 13．解析：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项正确；愈伤组织全能性较高，是作为植物受体细胞的理想材料，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项正确；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项错误；使用分子杂交方法可检测目的基因是否整合到受体染色体上，D项正确。 答案：ABD 14．解析：(1)①表示以RNA为模板逆转录形成DNA的过程，所需原料为DNA的单体：4种脱氧核苷酸。过程③构建基因表达载体的过程需要用同种限制酶切割目的基因与载体，用相同的DNA连接酶连接目的基因与载体的末端。(2)PCR技术中的变性是利用高温使DNA发生变性，解旋形成单链，复性是引物与单链相应互补序列结合。(3)过程④将目的基因导入植物体细胞的方法常用农杆菌转化法，过程⑤受体细胞通过植物组织培养技术得到再生植株。(4)过程⑥从再生植株中筛选成功转基因抗TMV烟草植株还需要进行基因工程操作步骤中目的基因的检测与鉴定；若从个体水平鉴定获得的烟草能否抗TMV，通过接种烟草花叶病毒的方法来确定。 答案：(1)逆转录　四种脱氧核苷酸　限制酶和DNA连接酶 (2)使DNA解旋为单链(DNA解旋)　引物结合到互补DNA链 (3)农杆菌转化法　植物组织培养 (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(或患病情况) 15．解析：(1)根据题意分析，EcoRV酶识别的序列是－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，目的基因两侧为黏性末端，且露出的碱基为A，则在载体P1的两端需要各加一个碱基T形成具有黏性末端的载体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)分析可知，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中能生长，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，说明其没有导入任何质粒。(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 16．解析：(1)由于hLF基因在人肌肉细胞中不表达，不转录出相应的mRNA，因此①过程中不能从人肌肉细胞中提取RNA用于RT－PCR；根据②过程构建的重组质粒中目的基因两侧限制酶的识别序列可知，在RT－PCR过程中，加入的引物需在5′端添加SalⅠ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列，以便于hLF基因插入pEB中。(2)BLG基因是β－乳球蛋白基因，可以在乳腺细胞中表达，过程②中，hLF基因插入到BLG基因之后的目的是使hLF基因在山羊乳腺上皮细胞中表达(或使目的基因表达)。(3)利用生物膜的流动性使脂质体与山羊乳腺上皮细胞融合，从而将(重组)质粒导入受体细胞。我们还学过利用显微注射法将基因表达载体导入动物受体细胞。(4)pEB质粒上有neor是新霉素抗性基因，可使导入质粒的细胞在含新霉素的培养基中生存，将转染后的山羊乳腺上皮细胞先置于含新霉素的培养液中培养，能够存活的细胞应该是导入pEB质粒(或普通质粒)或pEBL质粒(或重组质粒)的细胞；pEB质粒上有GFP基因，可使细胞产生绿色荧光。再利用荧光显微镜观察山羊乳腺上皮细胞中是否有绿色荧光，以筛选出转染成功的细胞。(5)科研过程中，也可以用PCR技术检测受体细胞是否成功转入了目的基因。提取转染后的细胞的全部DNA分子，用目的基因的引物扩增。扩增完毕后，检测发现扩增产物中除目的基因外，还有其他不同大小片段的非目的基因片段，可能的原因一般有模板受到污染、引物太短，即①③。 答案：(1)hLF基因在人肌肉细胞中不表达(或人肌肉细胞中没有相应的mRNA)　5′　SalⅠ和BamHⅠ (2)使hLF基因在山羊乳腺上皮细胞中表达(或使目的基因表达) (3)利用生物膜的流动性使脂质体与山羊乳腺上皮细胞融合，从而将(重组)质粒导入受体细胞　显微注射 (4)pEB质粒(或普通质粒)、pEBL质粒(或重组质粒)　是否有绿色荧光 (5)①③ 学科网（北京）股份有限公司 $$