第3章 第2节 第2课时 将目的基因导入受体细胞　目的基因的检测与鉴定-【金版教程】2024-2025学年高中生物必修3 生物技术与工程 作业与测评word（人教版2019 单选版）

第2课时　将目的基因导入受体细胞　 目的基因的检测与鉴定 知识点一　将目的基因导入受体细胞 1．农杆菌转化法转移目的基因进入受体细胞后，目的基因插入的位置是(　　) A．Ti质粒上 B．受体细胞染色体的DNA上 C．T­DNA D．农杆菌的拟核 答案　B 解析　在农杆菌转化法中利用农杆菌Ti质粒上的T­DNA将目的基因整合到受体细胞染色体的DNA上。 2．受体细胞不同，将目的基因导入受体细胞的方法也不相同，下列受体细胞与导入方法匹配不正确的是(　　) 选项 受体细胞 导入方法 A 棉花细胞 花粉管通道法 B 大肠杆菌 农杆菌转化 C 羊受精卵 显微注射技术 D 小麦细胞 花粉管通道法 答案　B 解析　花粉管通道法是一种十分简便、经济的方法，我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的，A正确；将目的基因导入大肠杆菌细胞，常采用Ca2＋转化法，这种方法能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，B错误；显微注射技术是将目的基因导入动物细胞(如羊受精卵)的最常用、最有效的方法，C正确；植物(如小麦)可用花粉管通道法导入目的基因，D正确。 3．我国科学家在进行抗虫棉的培育过程中独创了“花粉管通道法”，该方法有多种操作方式。下列关于花粉管通道法介导植物基因转移的说法正确的是(　　) A．花粉管通道法无需等到雌蕊成熟 B．花粉管通道法后续需要植物组织培养 C．花粉管通道法可用于玉米等单子叶植物的转基因培育 D．外源DNA不需要构建基因表达载体，就能借助花粉管通道进入受体细胞并表达 答案　C 解析　授粉过程需要在雌蕊成熟后，因此，花粉管通道法应该在雌蕊成熟时才能进行，A错误；花粉管通道法将外源DNA导入受精卵，可以直接实现转基因植物的自然生成，无需组织培养，B错误；玉米等单子叶植物的转基因培育可使用花粉管通道法，C正确；要让目的基因进入受体细胞后能稳定存在并得到复制和表达，不管采用什么导入方法，都需要构建重组载体才能实现，故外源DNA需要构建基因表达载体，才能借助花粉管通道进入受体细胞并表达，D错误。 4．如图所示，某细菌质粒上有标记基因，通过标记基因可以推知外源基因是否成功转入受体细胞。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同。请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后的细菌中质粒上外源基因的插入点(插入点有a、b、c)，正确的一组是(　　) 细菌 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长状况 细菌在含四环素的培养基上的生长状况 ① 能生长 能生长 ② 能生长 不能生长 ③ 不能生长 能生长 A．①是c；②是b；③是a B．①是a和b；②是a；③是b C．①是a和b；②是b；③是a D．①是c；②是a；③是b 答案　A 解析　①细菌能在含氨苄青霉素或四环素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因没有被破坏，所以外源基因插入点是c。②细菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长，而不能在含四环素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因正常，而四环素抗性基因被破坏，所以外源基因插入点为b。③细菌不能在含氨苄青霉素的培养基上生长，能在含四环素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因被破坏，而四环素抗性基因正常，故外源基因插入点为a。 5．如图表示利用基因工程生产胰岛素的三种途径，据图判断下列说法正确的是(　　) A．导入受体细胞C需要用Mg2＋处理使大肠杆菌处于感受态 B．利用显微注射的方法将目的基因导入受体细胞A即受精卵 C．受体细胞B通常为莴苣的卵细胞，经脱分化、再分化形成个体 D．三种方法得到的胰岛素结构完全相同 答案　B 解析　将目的基因导入微生物细胞常用Ca2＋转化法，即用Ca2＋(或CaCl2)处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞，利于完成转化过程，A错误；将目的基因导入动物细胞时一般受体细胞选择动物的受精卵细胞，B正确；受体细胞B通常是莴苣的体细胞，目的基因导入该细胞后，需对该细胞进行组织培养，经脱分化和再分化过程形成转基因植株，C错误；大肠杆菌为原核生物，细胞中没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工修饰，因此经过基因的表达得到的胰岛素结构与转入羊、莴苣所得到的胰岛素结构不完全相同，D错误。 知识点二　目的基因的检测与鉴定 6．棉花产业在我国国民经济发展中占有举足轻重的地位，为了抵抗虫害，我国育成了拥有自主知识产权的转基因抗虫棉，棉田生态环境得到改善。在判断抗虫基因是否成功转入棉花基因组的方法中，不属于分子检测的是(　　) A．通过观察害虫吃棉叶是否死亡 B．通过PCR等技术检测棉花的染色体DNA上是否插入目的基因 C．通过PCR等技术检测目的基因是否转录形成了mRNA D．检测目的基因表达产物蛋白质能否与特定抗体形成杂交带 答案　A 解析　通过观察害虫吃棉叶是否死亡属于个体生物学水平的鉴定，而不是分子检测，A符合题意。 7．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。下列选项中说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是(　　) A．棉花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 答案　D 解析　基因表达包括转录和翻译过程。酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白，说明目的基因已经在受体细胞中完成了表达，D正确。 8．如图表示科学家通过基因工程培育抗虫棉时，从苏云金杆菌中提取抗虫基因通过花粉管通道法“放入”棉花细胞中与棉花的DNA分子结合起来而发挥作用的过程。以下说法不正确的是(　　) A．图中Ⅰ是质粒，步骤①常需用到限制酶和DNA连接酶 B．图中Ⅱ是含目的基因的重组质粒，步骤②是将重组质粒导入棉花体细胞 C．图中③过程需要进行检测和鉴定细胞 D．剔除培育成功的抗虫棉体内的四环素抗性基因不会影响抗虫基因的表达 答案　B 解析　Ⅰ为质粒，步骤①为基因表达载体的构建，常需用到限制酶和DNA连接酶，A正确；通过花粉管通道法将重组DNA导入的是卵细胞或受精卵，B错误；基因的表达具有独立性，剔除抗虫棉体内的四环素抗性基因不影响抗虫基因的表达，D正确。 9．科学家设法将人的生长激素基因导入其他生物体(细胞)内，从而获取大量的人的生长激素，应用于侏儒症的早期治疗，如图所示。请据图回答下列问题： (1)过程①采用的方法是________，过程②之前需用________________________________处理含目的基因的DNA片段和质粒。 (2)过程③需事先对大肠杆菌用________处理，使其处于_______________________________的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。 (3)过程⑤重组载体导入动物细胞一般使用________法。 答案　(1)逆转录　同种或产生相同末端的限制酶 (2)Ca2＋　能吸收周围环境中DNA分子 (3)显微注射 解析　(1)过程①是由mRNA到DNA的过程，利用了逆转录法，过程②是将质粒和目的基因拼接在一起，在拼接前要用同种或产生相同末端的限制酶对含目的基因的DNA片段和质粒进行切割，以形成相同的黏性末端。 10．通过基因工程的方法，科学家采用花粉管通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并成功表达。棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡。请回答下列问题： (1)图中所示的黏性末端是由________种限制性内切核酸酶作用产生的。 (2)利用花粉管通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞，此过程是基因工程操作步骤中的第三步，即____________________。花粉管通道法有多种操作方式，可以用____________将含________的DNA溶液直接注入________中，还可以将DNA溶液滴在剪去了柱头的花柱切面上，使目的基因通过____________进入胚囊。 (3)该目的基因在导入受体细胞前需要与载体结合，目前经常使用的载体是________。 (4)基因工程操作的第四步是目的基因的检测与鉴定，其中分子水平的检测又分三步：首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，采用__________等技术；其次还要检测________________________，同样是采用上述技术；最后检测______________________，方法是____________杂交。 答案　(1)4 (2)将目的基因导入受体细胞　微量注射器　目的基因　子房　花粉管通道 (3)质粒 (4)PCR　目的基因是否转录出了mRNA　目的基因是否翻译成蛋白质　抗原—抗体 解析　(1)限制性内切核酸酶能识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割磷酸二酯键。题图显示的限制酶识别序列有4种，因此是由4种限制性内切核酸酶作用产生的。 一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的) 1．基因工程的基本原理是让目的基因在受体细胞中稳定存在并高效地表达。下列关于基因工程的基本操作中，错误的是(　　) A．基因工程实际上是基因转化的过程 B．目的基因与载体DNA连接必须利用的工具酶是DNA聚合酶 C．若用大肠杆菌作为受体细胞，通常用氯化钙处理大肠杆菌，目的是使重组质粒顺利进入 D．可以根据载体DNA上的特定基因来确定培养基，以筛选含目的基因的受体细胞 答案　B 解析　目的基因与载体连接必须利用的工具酶是DNA连接酶，B错误；用氯化钙处理大肠杆菌，增大了细胞膜的通透性，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，以促进重组质粒进入细胞，C正确；根据质粒上的标记基因来检测目的基因是否进入受体细胞，有些标记基因为抗生素抗性基因，所以可以用特定的培养基筛选，D正确。 2．下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是(　　) A．表达载体中的人胰岛素基因可通过胰岛A细胞的mRNA逆转录获得 B．表达载体的复制和人胰岛素基因的表达均启动于复制原点 C．借助标记基因筛选出的受体细胞不一定含有目的基因 D．起始密码子和终止密码子均在人胰岛素基因的转录中起作用 答案　C 解析　由于基因的选择性表达，在人的胰岛A细胞中没有胰岛素基因转录出的mRNA，A错误；表达载体的复制启动于复制原点，人胰岛素基因的表达启动于启动子，B错误；标记基因位于载体上，利用标记基因筛选出来的受体细胞可能只含有载体而不含有目的基因，C正确；人胰岛素基因的表达启动于启动子，终止于终止子，而起始密码子和终止密码子在翻译过程中起作用，D错误。 3．下列关于细胞内的DNA复制和PCR的描述中，正确的是(　　) A．DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的5′­端延伸DNA链 B．细胞内的DNA复制和PCR反应都不需要解旋酶 C．引物与DNA母链通过碱基互补配对进行结合 D．PCR扩增的对象是氨基酸序列 答案　C 解析　PCR不需要解旋酶，细胞内的DNA复制需要解旋酶，B错误；PCR扩增的对象是DNA，而不是氨基酸序列，D错误。 4．由于某目的基因酶切后的末端为平末端，载体E只有产生黏性末端的酶切位点，需借助中间载体P将目的基因接入载体E。据图分析，下列叙述正确的是(　　) A．通过PCR扩增获取目的基因是基因工程的核心工作 B．为了便于该目的基因接入载体E，可用限制酶EcoRⅤ或SmaⅠ切割载体P C．载体P只能作为中间载体，是因为其没有表达该目的基因的启动子与终止子 D．若受体细胞表现出抗性基因的相应性状，表明重组载体成功导入受体细胞 答案　C 解析　基因工程的核心步骤是构建基因表达载体，不是通过PCR扩增获取目的基因，A错误；由于载体E只有产生黏性末端的酶切位点，要使中间载体P接入载体E，同时防止载体E自身环化，需要用两种限制酶分别切割载体E和中间载体P，据图可知，中间载体P和载体E均含有XhoⅠ和PstⅠ酶识别序列，故可选用XhoⅠ和PstⅠ酶进行切割，载体P的这两种酶识别序列中含有EcoRⅤ识别位点，并且其切割的为平末端，可以用于连接目的基因，SmaⅠ酶虽然也能切割得到平末端，但是其识别位点没有位于XhoⅠ和PstⅠ酶识别位点之间，故不能选择其对中间载体P进行切割，B错误；由图可知，载体P是中间质粒，不含有表达该目的基因的启动子和终止子，C正确；受体细胞表现出抗性基因的相应性状，可能是导入了重组质粒，也可能只导入了空质粒(不含目的基因的质粒)，D错误。 5．研究人员将大麦细胞的LTP1基因导入酵母中，让酵母产生LTP1蛋白。下图为该实验过程的部分流程。下列说法正确的是(　　) A．运用PCR扩增LTP1基因时，应选择图1的A和D作为引物 B．为方便构建重组质粒，可在引物5′端添加限制酶的识别序列 C．图2中为了筛选导入重组质粒的啤酒酵母，只需配制含青霉素的培养基 D．为了让大麦的基因在酵母中表达，需要在目的基因两侧添加大麦的启动子和终止子 答案　B 解析　结合题意可知，DNA复制时子链的合成方向只能从5′到3′，而DNA聚合酶只能从引物的3′端延伸DNA链，因此构建前利用PCR技术扩增目的基因时，A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取B和C作为引物，A错误；为构建重组质粒(即将目的基因和质粒整合到一起)，在引物5′端需要适当增加限制酶识别序列，B正确；由图可知，构建基因表达载体时，四环素抗性基因被破坏，而青霉素抗性基因没有被破坏，因此将导入C的酵母菌分别在含有青霉素和四环素的两种选择培养基上培养，则在含有青霉素的培养基上能存活，但在含有四环素的培养基上不能存活的啤酒酵母，才是导入重组质粒的啤酒酵母，C错误；为了让大麦的基因在酵母中表达，需要在目的基因两侧添加酵母的启动子和终止子，D错误。 6．下图为利用逆转录方法和PCR技术扩增目的基因片段的过程示意图。据图分析，下列说法错误的是(　　) A．③过程使用90～95 ℃的高温处理是为了让目的基因充分变性 B．⑤过程使用70～75 ℃的温度处理既可以防止DNA变性，还能促进子链的延伸 C．④过程两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合 D．若RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则其逆转录合成的双链DNA中，A与U之和也占该DNA碱基含量的40% 答案　D 解析　③过程为变性，变性过程使用90～95 ℃的高温处理是为了让目的基因的双链解开，充分变性，A正确；⑤过程为延伸，延伸过程使用70～75 ℃的温度处理既可以防止DNA变性，还能促进子链的延伸，B正确；RNA中含有U，DNA中不含有U，含有T，D错误。 7．基因工程是一种DNA操作技术，其表达载体的构建和检测筛选是两个重要步骤。下图1为某种质粒简图，箭头所指分别为限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点。已知目的基因X的两端分别有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶的酶切位点。图2表示运用影印培养法(指在一系列平板培养基的相同位置上接种并培养出相同菌落的一种微生物培养方法)检测表达载体是否导入大肠杆菌。下列有关叙述错误的是(　　) A．同时使用EcoRⅠ和BamHⅠ切割质粒，可避免酶切后质粒的自身环化 B．DNA连接酶的作用是将目的基因和质粒连接起来形成一个重组质粒，过程中会形成两个磷酸二酯键 C．培养基A和培养基B分别含有青霉素和四环素 D．从筛选结果分析，含目的基因X的菌落是4和6 答案　B 解析　DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来形成一个重组质粒，该过程形成四个磷酸二酯键，B错误；用EcoRⅠ和BamHⅠ两种限制酶对质粒进行切割时，会破坏四环素抗性基因，但不会破坏青霉素抗性基因，因此导入重组质粒的大肠杆菌能在含有青霉素的培养基上生存，但不能在含有四环素的培养基上生存，所以培养基A和培养基B分别含有青霉素、四环素，含目的基因X的菌落是4和6，C、D正确。 8．下列关于基因工程的叙述，不正确的是(　　) A．可用同种或产生相同末端的限制酶切割载体和目的基因 B．PCR操作过程中，一定要戴好一次性手套 C．外源DNA必须位于重组质粒的起始密码和终止密码之间才能进行表达 D．抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作物，从而造成基因污染 答案　C 解析　外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行表达，起始密码和终止密码存在于mRNA上，C错误。 9．科研人员通过PCR获得肝细胞特异性启动子——白蛋白启动子，将该启动子与Cre重组酶基因结合构建表达载体，培育出在肝细胞特异性表达Cre重组酶的转基因小鼠。下列叙述不正确的是(　　) A．将该表达载体导入肝细胞以获得转基因小鼠 B．PCR获得白蛋白启动子需设计特异性的引物 C．构建该表达载体需要DNA连接酶和限制酶 D．可通过PCR检测目的基因是否完成转录 答案　A 解析　将该表达载体导入小鼠受精卵以获得转基因小鼠，A错误。 10．如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述不正确的是(　　) A．②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶参与 B．②→③可用氯化钙处理农杆菌，有助于重组Ti质粒转入到农杆菌细胞中 C．③→④用农杆菌侵染植物细胞，重组Ti质粒整合到植物细胞的染色体上 D．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤不一定表现出抗虫性状 答案　C 解析　②→③可用氯化钙处理农杆菌，使之处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，这样有助于重组Ti质粒转入到农杆菌细胞中，B正确；农杆菌侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T­DNA(可转移的DNA)转移到被侵染的细胞，并将其整合到该细胞的染色体DNA上，故用农杆菌侵染植物细胞，重组Ti质粒的T­DNA片段整合到植物细胞的染色体上，C错误；染色体上含有抗虫基因，但抗虫基因可能不能转录或翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，就会导致植物不能表现出抗虫性状，D正确。 二、非选择题 11．抗冻蛋白是一类抑制冰晶生长的蛋白质，能降低水溶液的冰点，从而导致水溶液的熔点和冰点出现差值，这个温度差称为热滞值。昆虫抗冻蛋白的热滞值最高，为3～6 ℃，鱼的热滞值为0．7～1．5 ℃，因此，昆虫抗冻蛋白在实际应用上具有更大的潜力。为了扩展一些植物的生存范围，科学家利用昆虫抗冻蛋白(AFPS)的异源表达，现已成功地提高了烟草的抗冻能力。请分析回答相关问题： (1)基因工程的核心步骤是______________，这一过程需要的酶是__________________。将AFPS基因导入烟草细胞中，可用____________法，这是因为烟草属于________(填“单”或“双”)子叶植物，而农杆菌在自然条件下能侵染双子叶植物，此操作过程中使用的载体是__________。 (2)若检测AFPS基因是否整合到烟草的染色体上，一般采用______________等技术；若检测是否产生抗冻蛋白，一般采用__________________方法检测杂交带；还可以从________生物学水平进行抗冻鉴定。 答案　(1)基因表达载体的构建　限制酶和DNA连接酶　农杆菌转化　双　Ti质粒 (2)PCR　抗原—抗体杂交　个体 12．科学家将外源目的基因与大肠杆菌的质粒进行重组，并在大肠杆菌中成功表达。下图表示构建重组质粒和筛选含目的基因的大肠杆菌的过程。请据图回答： (1)步骤①和②中常用的工具酶是______________________________。 (2)经过①和②步骤后，有些质粒上的______________基因内插入了外源目的基因，形成重组质粒。 (3)步骤③是__________________________________的过程。为了促进该过程，应该用____________处理大肠杆菌。 (4)步骤④：将三角瓶内的大肠杆菌接种到含四环素的培养基C上培养，目的是筛选______________________________。 (5)步骤⑤：用无菌牙签挑取C上的单个不同菌落，分别接种到D(含氨苄青霉素和四环素)和E(含四环素)两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况如图所示。含目的基因的菌落位于________(填“D”或“E”)上，请在图中相应的位置上圈出来。 答案　(1)限制性内切核酸酶、DNA连接酶 (2)氨苄青霉素抗性 (3)将重组质粒(目的基因)导入大肠杆菌(受体细胞)　CaCl2溶液 (4)导入了质粒的大肠杆菌 (5)E　如图 解析　(4)培养基中含有四环素，这样的培养基是选择培养基，选择的是导入了质粒即具有四环素抗性基因的大肠杆菌。 (5)比较D和E可以看出，D中有2个菌落不能存活，说明无氨苄青霉素抗性，但有四环素抗性，由此可以判定：D中不能生长的两个菌落中导入了重组质粒，也就是氨苄青霉素抗性基因内部插入目的基因的质粒，因此E中相同位置的两个菌落是含目的基因的菌落。 13．马铃薯块茎含有大量的淀粉，富含多种维生素和无机盐，我国已将马铃薯作为主粮产品进行产业化开发。下图是转基因抗盐马铃薯的培育过程，请分析回答问题： (1)为获取并扩增抗盐基因，可通过________技术进行。 (2)上图构建基因表达载体时，最好选用________________酶切割含目的基因的外源DNA和质粒，不能使用SmaⅠ切割的原因是________________________________________________。构建好的重组质粒在抗盐基因前要加上特殊的启动子，启动子是一段有特殊结构的________片段。 (3)将基因表达载体导入农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA上的原因是___________________ _________。通过农杆菌的转化作用，使抗盐基因插入到马铃薯细胞中的染色体DNA上，从而使抗盐基因的遗传特性得以____________________。 (4)从个体水平上检验转基因抗盐马铃薯是否培育成功的方法是_________________________ ___________________________。 答案　(1)PCR (2)EcoRⅠ和HindⅢ　SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因　DNA (3)T－DNA是可以转移的DNA　稳定维持和表达 (4)将转基因马铃薯幼苗栽种在盐碱地或较高浓度盐溶液中，观察其是否能正常生长 解析　(3)T－DNA是可以转移的DNA，如果将目的基因插入Ti质粒上的T－DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞，并将其插入植物细胞的染色体DNA上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。 12 学科网（北京）股份有限公司 $$