3.2 基因工程的基本操作程序同步练习-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修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.农杆菌中含有一个大型的Ti质粒(如下图所示),在侵染植物细胞的过程中,其中的T-DNA片段可以转入植物的基因组。若想用基因工程技术通过农杆菌向某种植物中导入抗旱基因,下列分析错误的是 (　　) A.若用Ti质粒作为抗旱基因的载体,目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内,且要保证复制原点和用于转移T-DNA的基因片段不被破坏 B.将重组Ti质粒导入农杆菌中时,可以用Ca2+处理农杆菌 C.转基因抗旱植物培育是否成功,最简单的检测方法是看该植物是否具有抗旱性状 D.若能够在植物细胞中检测到抗旱基因,则说明该基因工程项目获得成功 3.将目的基因导入大肠杆菌细胞和小鼠受精卵,常用的方法分别是 (　　) A.显微注射,农杆菌转化法 B.农杆菌转化法,花粉管通道法 C.Ca2+转化法,显微注射 D.基因枪法,显微注射 4.(2023·广东)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逆转录获得 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 5.(2024·普宁)下列关于基因工程的叙述中,正确的是(　　) ①基因工程打破了物种与物种之间的界限　②基因治疗是基因工程技术的应用　③载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞　④所需要的工具酶有限制性内切核酸酶、DNA连接酶和运载体　⑤常使用的运载体有大肠杆菌、质粒和动植物病毒等 A.②③⑤　　　　　　　　B.①②③ C.①②⑤ D.①③④ 6.(2023·东莞)PCR是一项体外扩增DNA的技术,需在反应溶液中添加模板、原料、酶等物质,通过加热(90 ℃以上)使模板DNA解旋,冷却后在一定温度(72 ℃左右)下利用DNA聚合酶合成子代脱氧核苷酸链,如此循环往复,可使特定DNA片段以指数形式扩增。与体内DNA复制相比,有关PCR技术叙述错误的是 (　　) A.以DNA分子的一条链作为模板 B.添加的DNA聚合酶热稳定性较高 C.反应溶液中无须额外添加解旋酶 D.新合成的DNA分子会作为复制模板 7.某线性DNA分子含有5 000个碱基对(bp),先用限制酶a切割,再把得到的产物用限制酶b切割,得到的DNA片段大小如下表。限制酶a、b的识别序列和切割位点如下图所示。下列有关说法正确的是 (　　) 酶a切割产物(bp) 酶b再次切割产物(bp) 2 100,1 400,1 000,500 1 900,200,800,600,1 000,500 A.该DNA分子中,酶a与酶b分别识别了3个和2个序列 B.酶a与酶b切出的黏性末端不能互相连接 C.酶a与酶b切断的化学键不相同 D.若酶a切割与该DNA序列相同的质粒,得到的切割产物为4种 8.下列获取目的基因的方法中需要模板链的是 (　　) ①从基因文库中获取目的基因　②利用PCR扩增目的基因　③逆转录　④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成 A.①② B.②③ C.③④ D.①③ 9.(2024·佛山)实时荧光RT-PCR技术可快速检测新型冠状病毒的核酸,为疫情防控提供了有力保障。检测原理如下图所示,探针是含荧光基团并有特定序列的DNA单链。下列说法错误的是 (　　) 病毒RNA单链DNA杂交DNADNA(发出荧光) A.逆转录和杂交DNA扩增所需的原料相同 B.逆转录、扩增和分子杂交中碱基配对情况相同 C.病毒RNA的遗传信息通过逆转录传递给单链DNA D.逆转录和杂交DNA扩增所需酶种类不同 10.下图为基因工程的部分过程示意图,甲~丁代表各不同阶段参与的成分。下列叙述正确的是 (　　) A.甲可以是细菌的质粒 B.乙是某种激素分子 C.丙可以是植物的RNA分子 D.丁为抗体分子 11.下列技术依据碱基互补配对原理的是(　　) ①检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因　②检测目的基因是否转录出了mRNA　③检测目的基因是否翻译产生蛋白质　④通过观察害虫吃棉叶是否死亡判断棉花是否被赋予了抗虫特性 A.①②③④ B.①② C.①②④ D.①②③ 12.(2024·佛山)新型冠状病毒由RNA与蛋白质等成分构成。在新冠肺炎疫情防控中,通过核酸检测可快速准确地发现人群中的传染源,所用的检测原理或方法是 (　　) A.核酸易与一些碱性染料结合产生颜色反应,即可确定有新型冠状病毒 B.用水解法处理采样,因变量是测定能否产生基本单位核糖核苷酸 C.用同位素标记新型冠状病毒的RNA或蛋白质,能鉴别遗传物质 D.用有特异性碱基序列的荧光探针进行检测,测定荧光产生的情况 13.PCR一般要经过30多次循环,从第二次循环开始,上一次循环的产物也作为模板参与反应,由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时将 (　　) A.仍与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延伸 B.与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延伸 C.同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链的延伸 D.无须与引物结合,在酶的作用下从头合成子链 14.(2024·东莞)下图是用基因工程技术培育抗棉铃虫的转基因棉花过程,有关该过程叙述错误的是 (　　) A.抗虫基因的表达产物为蛋白质 B.抗虫基因的插入引起的变异属于基因重组 C.用Ca2+处理农杆菌利于重组DNA分子的导入 D.通过Ti质粒上的抗性基因筛选试管苗 二、非选择题 15.下图为某种质粒载体的简图,小箭头所指部位分别为限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ的切割位点,AmpR为氨苄青霉素抗性基因,TetR为四环素抗性基因,P为启动子,T为终止子,ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶的切割位点。请分析回答下列问题。 (1)将含有目的基因的DNA片段与质粒分别用EcoRⅠ切割,产物用DNA连接酶进行连接后,其中由两个DNA片段连接形成的产物有　　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　三种。  (2)在上述实验中,为了防止目的基因和质粒用限制酶切割后产生的末端发生任意连接,应选用的限制酶是　　　　　　　　。  16.(2023·海南)为获得某转基因生物,下图为基因工程操作步骤示意图。请回答下列问题。 (1)从基因文库中提取的目的基因通过　　　　技术进行扩增。与细胞内同类酶相比,该技术所利用的DNA聚合酶所具有的特点是　　　　。  (2)在过程①中,需　　　　酶将已切开的载体DNA与目的基因结合成基因表达载体。载体DNA上必须要有标记基因,标记基因的作用是　  　　　　　　　　　　　　　　　　。过程②中若选用的受体细胞为大肠杆菌,一般需用Ca2+进行处理,其目的是　 　　　　　　　　　　　　。  (3)若将病毒外壳蛋白基因导入酵母菌或哺乳动物细胞中,使之表达出病毒外壳蛋白,经纯化后而制得的疫苗可用于生产基因工程疫苗,接种基因工程疫苗比接种灭活减毒的病毒疫苗更安全,从疫苗的结构组成来看,其原因是 　。  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 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。 答案:D 2.农杆菌中含有一个大型的Ti质粒(如下图所示),在侵染植物细胞的过程中,其中的T-DNA片段可以转入植物的基因组。若想用基因工程技术通过农杆菌向某种植物中导入抗旱基因,下列分析错误的是 (　　) A.若用Ti质粒作为抗旱基因的载体,目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内,且要保证复制原点和用于转移T-DNA的基因片段不被破坏 B.将重组Ti质粒导入农杆菌中时,可以用Ca2+处理农杆菌 C.转基因抗旱植物培育是否成功,最简单的检测方法是看该植物是否具有抗旱性状 D.若能够在植物细胞中检测到抗旱基因,则说明该基因工程项目获得成功 解析:若用Ti质粒作为抗旱基因的载体,目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内,且要保证复制原点和用于转移T-DNA的基因片段不被破坏,否则不会成功,A项正确;将重组Ti质粒导入农杆菌中时,可以用Ca2+处理农杆菌,使农杆菌处于易于吸收周围DNA分子的状态,便于完成转化,B项正确;转基因抗旱植物培育是否成功,最简单的检测方法是看该植物是否具有抗旱性状,C项正确;能够在植物细胞中检测到抗旱基因,并能成功表达出抗旱性状,则说明基因工程项目获得成功,D项错误。 答案:D 3.将目的基因导入大肠杆菌细胞和小鼠受精卵,常用的方法分别是 (　　) A.显微注射,农杆菌转化法 B.农杆菌转化法,花粉管通道法 C.Ca2+转化法,显微注射 D.基因枪法,显微注射 解析:大肠杆菌作为受体细胞,一般用Ca2+处理,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态;对于动物细胞来说,常用的方法是显微注射。 答案:C 4.(2023·广东)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逆转录获得 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:人肝细胞中胰岛素基因不表达,因而不存在胰岛素mRNA;复制原点是基因表达载体复制的起点,而胰岛素基因表达的起点是启动子;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;启动子与RNA聚合酶结合启动转录过程,终止密码子是翻译的终止信号。 答案:C 5.(2024·普宁)下列关于基因工程的叙述中,正确的是(　　) ①基因工程打破了物种与物种之间的界限　②基因治疗是基因工程技术的应用　③载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞　④所需要的工具酶有限制性内切核酸酶、DNA连接酶和运载体　⑤常使用的运载体有大肠杆菌、质粒和动植物病毒等 A.②③⑤　　　　　　　　B.①②③ C.①②⑤ D.①③④ 解析:基因工程的优点是能定向地改变生物的性状,突破了物种之间的生理隔离界限,可用于基因治疗;载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞;运载体不是工具酶;常使用的运载体是质粒、噬菌体和动植物病毒等,大肠杆菌不能作为运载体。 答案:B 6.(2023·东莞)PCR是一项体外扩增DNA的技术,需在反应溶液中添加模板、原料、酶等物质,通过加热(90 ℃以上)使模板DNA解旋,冷却后在一定温度(72 ℃左右)下利用DNA聚合酶合成子代脱氧核苷酸链,如此循环往复,可使特定DNA片段以指数形式扩增。与体内DNA复制相比,有关PCR技术叙述错误的是 (　　) A.以DNA分子的一条链作为模板 B.添加的DNA聚合酶热稳定性较高 C.反应溶液中无须额外添加解旋酶 D.新合成的DNA分子会作为复制模板 解析:PCR的原理是DNA复制,以DNA分子的两条链分别作为模板。 答案:A 7.某线性DNA分子含有5 000个碱基对(bp),先用限制酶a切割,再把得到的产物用限制酶b切割,得到的DNA片段大小如下表。限制酶a、b的识别序列和切割位点如下图所示。下列有关说法正确的是 (　　) 酶a切割产物(bp) 酶b再次切割产物(bp) 2 100,1 400,1 000,500 1 900,200,800,600,1 000,500 A.该DNA分子中,酶a与酶b分别识别了3个和2个序列 B.酶a与酶b切出的黏性末端不能互相连接 C.酶a与酶b切断的化学键不相同 D.若酶a切割与该DNA序列相同的质粒,得到的切割产物为4种 解析:酶a切完有4个不同的片段,识别了3个序列,而酶b只切了2 100和1 400两个片段,则识别了2个序列;酶a与酶b切出的黏性末端相同,用DNA连接酶可以将它们连接起来;限制酶切割的化学键都是磷酸二酯键;质粒是环状DNA分子,与线性DNA相同碱基序列的质粒含有3个酶a的切割位点,则其被酶a切割后可以得到3种切割产物。 答案:A 8.下列获取目的基因的方法中需要模板链的是 (　　) ①从基因文库中获取目的基因　②利用PCR扩增目的基因　③逆转录　④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成 A.①② B.②③ C.③④ D.①③ 解析:PCR的原理是DNA半保留复制,即将双链DNA之间的氢键打开,变成单链DNA,作为反应的模板,②需要;逆转录则是以目的基因转录出的mRNA为模板,在逆转录酶的作用下,先形成互补的单链DNA,再合成双链DNA,③需要;①④则均不需要模板。 答案:B 9.(2024·佛山)实时荧光RT-PCR技术可快速检测新型冠状病毒的核酸,为疫情防控提供了有力保障。检测原理如下图所示,探针是含荧光基团并有特定序列的DNA单链。下列说法错误的是 (　　) 病毒RNA单链DNA杂交DNADNA(发出荧光) A.逆转录和杂交DNA扩增所需的原料相同 B.逆转录、扩增和分子杂交中碱基配对情况相同 C.病毒RNA的遗传信息通过逆转录传递给单链DNA D.逆转录和杂交DNA扩增所需酶种类不同 解析:逆转录和杂交DNA扩增的产物都是DNA,故所需的原料都是脱氧核苷酸;逆转录碱基配对原则是U—A、A—T、C—G、G—C,扩增和分子杂交中碱基配对原则是T—A、A—T、C—G、G—C;病毒RNA的遗传信息传递给单链DNA,该过程叫逆转录;逆转录需要逆转录酶,杂交DNA扩增所需酶是DNA聚合酶。 答案:B 10.下图为基因工程的部分过程示意图,甲~丁代表各不同阶段参与的成分。下列叙述正确的是 (　　) A.甲可以是细菌的质粒 B.乙是某种激素分子 C.丙可以是植物的RNA分子 D.丁为抗体分子 解析:甲、乙、丙、丁可分别表示质粒、限制酶、目的基因、DNA连接酶。 答案:A 11.下列技术依据碱基互补配对原理的是(　　) ①检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因　②检测目的基因是否转录出了mRNA　③检测目的基因是否翻译产生蛋白质　④通过观察害虫吃棉叶是否死亡判断棉花是否被赋予了抗虫特性 A.①②③④ B.①② C.①②④ D.①②③ 解析:检测目的基因是否翻译产生蛋白质采用抗原—抗体杂交,③不符合题意;通过用棉叶饲喂害虫判断棉花是否被赋予了抗虫特性,属于个体水平的检测,④不符合题意。 答案:B 12.(2024·佛山)新型冠状病毒由RNA与蛋白质等成分构成。在新冠肺炎疫情防控中,通过核酸检测可快速准确地发现人群中的传染源,所用的检测原理或方法是 (　　) A.核酸易与一些碱性染料结合产生颜色反应,即可确定有新型冠状病毒 B.用水解法处理采样,因变量是测定能否产生基本单位核糖核苷酸 C.用同位素标记新型冠状病毒的RNA或蛋白质,能鉴别遗传物质 D.用有特异性碱基序列的荧光探针进行检测,测定荧光产生的情况 解析:碱性染料可以鉴别核酸,但不能精确判断是否为新型冠状病毒的核酸;即使测定出水解产物中含有核糖核苷酸,也只能说明其含有RNA,但不能确定是否为新型冠状病毒的RNA;用同位素标记新型冠状病毒的RNA或蛋白质,可以确定新型冠状病毒的遗传物质,但不能在人群中确定个体是否被新型冠状病毒感染;不同核酸的碱基排列顺序不同,因此用有特异性碱基序列的荧光探针进行检测,利用碱基互补配对的原则测定荧光产生的情况,可以用于检测人群中的传染源。 答案:D 13.PCR一般要经过30多次循环,从第二次循环开始,上一次循环的产物也作为模板参与反应,由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时将 (　　) A.仍与引物Ⅰ结合进行DNA子链的延伸 B.与引物Ⅱ结合进行DNA子链的延伸 C.同时与引物Ⅰ和引物Ⅱ结合进行子链的延伸 D.无须与引物结合,在酶的作用下从头合成子链 解析:当由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链作模板时,此单链引物端为5'端,因此与它互补的子链应从另一端开始合成,即与引物Ⅱ结合延伸DNA子链。 答案:B 14.(2024·东莞)下图是用基因工程技术培育抗棉铃虫的转基因棉花过程,有关该过程叙述错误的是 (　　) A.抗虫基因的表达产物为蛋白质 B.抗虫基因的插入引起的变异属于基因重组 C.用Ca2+处理农杆菌利于重组DNA分子的导入 D.通过Ti质粒上的抗性基因筛选试管苗 解析:抗虫基因的表达包括转录和翻译两个过程,产物是蛋白质;抗虫基因被插入到受体细胞的染色体DNA中,该过程属于基因重组;用Ca2+处理农杆菌会使农杆菌处于容易吸收外来DNA分子的状态,因此利于重组DNA分子的导入;通过Ti质粒上的抗性基因筛选含有目的基因的受体细胞,而试管苗的筛选需要用个体生物学鉴定的方法,即用虫食用棉花,观察其存活情况,来鉴定棉花幼苗是否具有抗虫特性。 答案:D 二、非选择题 15.下图为某种质粒载体的简图,小箭头所指部位分别为限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ的切割位点,AmpR为氨苄青霉素抗性基因,TetR为四环素抗性基因,P为启动子,T为终止子,ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶的切割位点。请分析回答下列问题。 (1)将含有目的基因的DNA片段与质粒分别用EcoRⅠ切割,产物用DNA连接酶进行连接后,其中由两个DNA片段连接形成的产物有　　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　三种。  (2)在上述实验中,为了防止目的基因和质粒用限制酶切割后产生的末端发生任意连接,应选用的限制酶是　　　　　　　　。  解析:(1)将含有目的基因的DNA片段与质粒分别用EcoRⅠ切割后,所产生的黏性末端相同,用DNA连接酶处理后,不同的片段随机结合,其中由两个DNA片段连接可形成三种不同的连接物,即目的基因—质粒连接物、质粒—质粒连接物、目的基因—目的基因连接物。(2)由图示和题干信息可知,同时运用EcoRⅠ和BamHⅠ可有效防止末端任意连接的发生。 答案:(1)目的基因—质粒连接物　质粒—质粒连接物　目的基因—目的基因连接物　(2)EcoRⅠ和BamHⅠ 16.(2023·海南)为获得某转基因生物,下图为基因工程操作步骤示意图。请回答下列问题。 (1)从基因文库中提取的目的基因通过　　　　技术进行扩增。与细胞内同类酶相比,该技术所利用的DNA聚合酶所具有的特点是　　　　。  (2)在过程①中,需　　　　酶将已切开的载体DNA与目的基因结合成基因表达载体。载体DNA上必须要有标记基因,标记基因的作用是　  　　　　　　　　　　　　　　　　。过程②中若选用的受体细胞为大肠杆菌,一般需用Ca2+进行处理,其目的是　 　　　　　　　　　　　　。  (3)若将病毒外壳蛋白基因导入酵母菌或哺乳动物细胞中,使之表达出病毒外壳蛋白,经纯化后而制得的疫苗可用于生产基因工程疫苗,接种基因工程疫苗比接种灭活减毒的病毒疫苗更安全,从疫苗的结构组成来看,其原因 是 　。  解析:(1)通常使用 PCR 技术对目的基因进行扩增。在 PCR 技术中应用的关键酶是热稳定 DNA 聚合酶,其特点是耐高温。(2) DNA 连接酶能将已切开的载体 DNA 与目的基因连接起来形成磷酸二酯键;标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来;由于未处理的大肠杆菌吸收周围环境中 DNA 分子的能力较弱,所以常用Ca2+处理大肠杆菌,使大肠杆菌处于容易吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态。(3)基因工程疫苗不含有遗传物质,但可以引发机体发生特异性免疫反应形成抗体和记忆细胞,由于其不增殖和感染人体,所以比灭活疫苗安全性更高。 答案:(1)PCR　耐高温　(2)DNA连接　鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来　使大肠杆菌处于容易吸收周围环境中DNA分子的生理状态　(3)基因工程疫苗仅具有病毒外壳蛋白,不具有遗传物质,不会出现病毒增殖和感染 学科网（北京）股份有限公司 $$