课时作业(11) 基因工程的基本操作程序（Word练习）-【金榜题名】2025-2026学年高二生物选择性必修3 生物技术与工程同步学案（人教版）

课时作业(十一) 一、选择题 1．下列有关PCR技术的叙述中，正确的是(　　) A．作为模板的DNA序列必须不断地加进每一次的扩增当中 B．作为引物的脱氧核苷酸序列必须不断地加进每一次的扩增当中 C．反应需要的DNA聚合酶必须不断地加进反应当中 D．反应需要的DNA连接酶必须不断地加进反应当中 解析：选B　作为引物的脱氧核苷酸序列必须不断地加进每一次的扩增当中，其他物质不需要不断地添加。 2．基因表达载体的构建所需要的条件是(　　) ①同一种限制酶　②具有某些标记基因的质粒　③RNA聚合酶　④目的基因 ⑤DNA连接酶　⑥启动子　⑦终止子 A．①②③④⑤⑥⑦ B．①②④⑤⑥⑦ C．②④⑥⑦ D．①②④⑤ 解析：选B　基因表达载体构建的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。所以，一般要用同一种限制酶切割载体和目的基因，并且用DNA连接酶连接。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子以及标记基因等。RNA聚合酶一般用于转录过程，③不符合题意。 3．下列关于基因工程的叙述，错误的是(　　) A．目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或原核生物 B．限制性内切核酸酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶 C．反转录法获得的人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性 D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达 解析：选D　目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或原核生物，A正确；基因工程常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶，B正确；大肠杆菌中不含有内质网和高尔基体等细胞器，故反转录法获得的人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，C正确；载体上的抗性基因主要起标记的作用，有利于筛选含重组DNA的细胞，但不能促进目的基因的表达，D错误。 4．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 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，没必要用缓冲液 解析：选D　由于原核生物具有繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等特点，所以早期的基因工程通常都用原核生物作为受体细胞；受体细胞经Ca2＋处理后，处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，称为感受态；感受态细胞吸收DNA分子需要在适宜的温度下，溶于酸碱缓冲液中。 5．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，下列操作不合理的是(　　) A．可用PCR技术获得抗冻蛋白基因 B．利用选择性培养基对构建的基因表达载体直接筛选 C．利用农杆菌转化法将目的基因导入番茄体细胞 D．在低温条件下筛选已导入抗冻蛋白基因的番茄植株 解析：选B　基因工程中获取目的基因的方法包括PCR体外扩增、从基因文库中获取和人工合成(如反转录法获得目的基因)，A正确；构建的基因表达载体不可直接在选择培养基上进行筛选，需要先导入受体细胞中再进行筛选，B错误；将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法，C正确；可利用低温条件对耐寒番茄进行个体水平的检测，筛选出转基因耐寒番茄植株，D正确。 6．下列有关基因导入方法、受体细胞以及基因导入后获得个体的说法不正确的是(　　) A．将目的基因导入动物细胞目前最常用的，也是最为有效的方法是显微注射技术 B．将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法 C．转基因动物的受体细胞通常是受精卵，然后利用胚胎移植技术获得转基因动物 D．转基因植物的受体细胞必须是受精卵，然后利用植物组织培养技术获得转基因植株 解析：选D　转基因植物的受体细胞可以是体细胞或受精卵，因为植物细胞的全能性比较强，利用植物组织培养很容易获得转基因植株。而转基因动物则必须用受精卵作为受体细胞，通过胚胎移植技术获得转基因动物。 7．据图分析，下列有关基因工程的说法不正确的是(　　) A．为防止目的基因与质粒任意结合而影响基因的表达，应用限制酶Ⅰ、Ⅱ同时切割二者 B．限制酶、DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键 C．与启动子结合的应该是RNA聚合酶 D．能够检测到标记基因表达产物的受体细胞中，也一定会有目的基因的表达产物 解析：选D　将质粒与目的基因进行切割、连接时，不能保证二者全部成功连接，因此，导入了原质粒的受体细胞中能检测到标记基因的表达产物，但是不一定会检测到目的基因的表达产物。 8．如图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法错误的是(　　) A．X是能合成胰岛素的细菌细胞 B．质粒应具有一至多个限制酶切点 C．基因与运载体的重组只需要DNA连接酶 D．该细菌的性状被定向改造 解析：选C　X是含有胰岛素基因的细菌细胞分裂形成的，含有胰岛素基因，因此能合成胰岛素，A正确；质粒通常有一至多个标记基因和多个限制酶切点，这样便于目的基因的插入和筛选含有重组DNA的细胞，B正确；基因与运载体的重组除了需要DNA连接酶，还需要限制酶，C错误；基因工程能定向改造生物的性状，该细菌是采用基因工程技术培育形成的，所获得外源基因能够表达，因此其性状已被定向改造，D正确。 9．如图表示转基因动、植物的成功培育过程，有关叙述错误的是(　　) A．目的基因导入受体细胞A前，受体细胞要用Ca2＋处理、使其处于感受态 B．①过程用到的生物技术包括动物细胞培养、胚胎移植 C．过程②要用到植物组织培养技术 D．可通过标记基因对受体细胞A、B进行筛选 解析：选A　受体细胞A一般为动物的受精卵，使用显微注射法，不需要用Ca2＋处理，当受体细胞为微生物细胞时，才需要用Ca2＋处理，使细胞处于感受态，A错误；受体细胞A一般为动物的受精卵，所以培养成转基因羊需要用到动物细胞培养、胚胎移植等技术，B正确；过程②需要将植物细胞培育成植株，所以要用到植物组织培养技术，C正确；标记基因的作用是鉴定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，因此可通过标记基因对受体细胞A、B进行筛选，D正确。 10．如图表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤。以下说法错误的是(　　) A．①过程的完成需要限制酶和DNA连接酶的参与 B．利用含有四环素的培养基可将含Ⅱ的细菌筛选出来 C．Ⅲ是农杆菌，通过步骤③将目的基因导入植株细胞 D．⑥可与多个核糖体结合，同时翻译出多种蛋白质 解析：选D　①是基因表达载体的构建过程，该过程的完成需要限制酶和DNA连接酶的参与，A正确；标记基因是四环素抗性基因，如果细菌在含有四环素的培养基中能生存，说明此细菌含有重组质粒，B正确；Ⅲ是农杆菌，步骤③是通过用农杆菌感染植株进而将目的基因导入植株细胞，C正确；⑥可与多个核糖体结合，由于利用的模板相同，可以同时翻译出多个同种蛋白质，D错误。 11．(不定项)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图，以下相关叙述正确的是(　　) A．①→②过程中使用了限制酶和DNA连接酶 B．③→④过程利用了细胞膜的结构特性，在光学显微镜下观察③细胞中的重组Ti质粒是筛选标志之一 C．应用DNA探针技术，可检测④细胞中目的基因是否表达 D．一般情况下，⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异 解析：选AD　①→②过程表示基因表达载体的构建，该过程中使用了限制酶和DNA连接酶，A正确；光学显微镜下无法观察到重组Ti质粒，该基因工程可以从个体生物学水平上进行鉴定，即检测植株的叶片是否具有抗虫效果，B错误；检测④细胞中目的基因是否表达需要利用抗原—抗体杂交技术，C错误；一般情况下，⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异，D正确。 12．(不定项)通过反转录过程获得目的基因并利用PCR扩增目的基因的过程如图所示。据图分析，下列说法不正确的是(　　) A．催化①过程的酶是RNA聚合酶 B．③过程不需要DNA解旋酶 C．④过程需要两个相同的引物 D．催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，都必须能耐高温 解析：选ACD　催化①过程的酶是逆转录酶，A错误；图中显示③过程是在高温条件下氢键断裂，从而使两条链分开，不需要解旋酶，B正确；④过程需要的是两种不同的引物，不是两个相同的引物，C错误；催化②过程的DNA聚合酶不需要耐高温，D错误。 二、非选择题 13．金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因，构建转基因工程菌，用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程示意图如下，请回答下列问题： (1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA，通过________获得________________用于PCR扩增。 (2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2)，为方便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的________________位点。设计引物时需要避免引物之间形成____________，而造成引物自连。 (3)图中步骤1代表________，步骤2代表复性，步骤3代表延伸，这三个步骤组成一轮循环。 (4)PCR扩增时，复性温度的设定是成败的关键。复性温度过高会破坏________________的碱基配对。复性温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但________的引物需要设定更高的复性温度。 (5)如果PCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有________(填序号：①升高复性温度；②降低复性温度；③重新设计引物)。 解析：(1)PCR是在体外进行DNA扩增，提取的mRNA不能用于PCR扩增，需经过反转录获得cDNA后才可用于PCR扩增。(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2)，需在引物中增加适当的限制性内切核酸酶的识别序列，便于构建重组质粒。为了避免引物自连，设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对。(3)根据PCR的过程可知，图中步骤1为变性，步骤2为复性，步骤3为延伸，这三个步骤构成一个循环。(4)复性温度的设定与引物长度、碱基组成有关，复性温度过高会破坏引物与模板的碱基配对。因G、C之间氢键数多于A、T之间氢键数，故在使用G、C含量高的引物时需要设定更高的复性温度。(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物，可能的原因是退火温度过高使扩增效率降低；也可能是未按照目的基因两端的核苷酸序列来设计引物，需要重新设计。因此可采取的措施有降低退火温度、重新设计引物等。 答案：(1)反转录　cDNA　(2)限制性内切核酸酶　碱基互补配对　(3)变性　(4)引物与模板链　GC含量高　(5)②③ 14．CTB是霍乱弧菌产生的肠毒素(蛋白质)结构的一部分，可用于研制针对霍乱弧菌的疫苗。研究人员提取了控制CTB合成的基因，构建基因表达载体(如图所示)，将其导入番茄，然后用转基因番茄饲喂实验小鼠，检测疫苗是否有效。请回答相关问题： (1)为了在短时间内获得大量基因，可以采用________技术。与细胞内DNA复制时的解旋过程相比，该技术中的DNA解旋过程有何不同？____________________________ (写出一点即可)。 (2)使用两种限制酶切割载体可防止切开的载体自身连接，原因是________________________________________________________________________。 (3)可采用________法将基因表达载体导入番茄细胞，然后在加入了________的培养基中进行初步筛选。 (4)提取转基因番茄不同部位的蛋白质进行检测，发现只有果实中含有CTB。CTB基因只在果实细胞中表达，这与________________有关。 (5)用转基因番茄饲喂实验小鼠，若能在小鼠的血清中检测到________，则说明该转基因疫苗是有效的。 解析：(1)PCR技术可在体外大量扩增目的基因。与细胞内DNA复制时的解旋过程相比，该技术中的DNA解旋过程不需要解旋酶，是通过高温变性来实现的。(2)用两种限制酶切割载体可以产生不同的末端，因此使用两种限制酶切割载体可防止切开的载体自身连接。(3)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法；由图可知，标记基因是卡那霉抗性基因，因此可在加入卡那霉素的培养基中进行初步筛选。(4)CTB基因只能在果实细胞中表达，这与基因选择性表达有关。(5)若转基因疫苗是有效的，则番茄细胞会表达产生CTB，CTB能引起小鼠机体发生免疫反应，并产生相应的抗体，即CTB抗体。 答案：(1)PCR　不需要解旋酶　(2)用两种限制酶切割载体可以产生不同的末端　(3)农杆菌转化　卡那霉素 (4)基因选择性表达　(5)CTB抗体 15．如图是转基因抗冻番茄培育过程示意图(Ampr为氨苄青霉素抗性基因)，其中①～④是该过程中的相关步骤，Ⅰ、Ⅱ表示相关结构或细胞。请据图作答(题中四种限制酶切割产生的末端不相同)： (1)在构建基因表达载体时，可用一种或多种限制酶进行切割，为了避免目的基因和载体在酶切后发生任意连接，在此实验中应该选用____________________分别对含鱼抗冻蛋白基因的DNA片段和质粒进行切割，含目的基因的DNA片段和质粒切割后产生的DNA片段分别有________、________个。 (2)基因工程中核心步骤是____(填序号)，该步骤的目的是______________________________________________________________________。为了使目的基因正常表达，其首端必须有启动子，它是________识别和结合的部位。若限制酶切出了平末端，要选择________(填“E.coli DNA连接酶”或“T4DNA连接酶”)进行连接。 (3)图中将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞的方法一般为____________。该方法用到的Ti质粒中含有_______，可以将目的基因转移至受体细胞并整合到受体细胞的染色体上。 (4)检测番茄植株细胞中鱼抗冻蛋白基因是否成功表达，分子水平上常采用的方法是___________________。 解析：(1)在构建基因表达载体时，如果目的基因和载体用同一种限制酶切割，获得的末端相同，可能会发生自连现象。为避免目的基因和载体在酶切后发生任意连接，应选用两种不同的限制酶切割，分析图中4种酶的切割位点可知，应选用PstⅠ和SmaⅠ对含鱼抗冻蛋白基因的DNA片段、质粒进行切割，含鱼抗冻蛋白基因的DNA片段被切割后产生4个DNA片段，质粒被切割后产生2个DNA片段。(2)基因工程中核心步骤是①(基因表达载体的构建)，该步骤的目的是使目的基因稳定存在并能遗传下去，使目的基因能够表达及发挥作用。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。若限制酶切出了平末端，应选择T4 DNA连接酶进行连接。(3)图中将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞的方法一般为农杆菌转化法。该方法用到的Ti质粒中含有T­DNA(可转移的DNA)，可以将目的基因转移至受体细胞并整合到受体细胞的染色体上。(4)检测番茄植株细胞中鱼抗冻蛋白基因是否成功表达，分子水平上常采用的方法是抗原—抗体杂交。 答案：(1)PstⅠ、SmaⅠ　4　2　(2)①　使目的基因稳定存在并能遗传下去，使目的基因能够表达及发挥作用　RNA聚合酶　T4 DNA连接酶　(3)农杆菌转化法 T­DNA(可转移的DNA)　(4)抗原—抗体杂交 学科网（北京）股份有限公司 $