1、第 2 节基因工程的基本操作程序课后篇巩固提升基础巩固1.(2020辽宁营口二中高二期末)利用 PCR 技术从某种生物的基因组 DNA 中获取目的基因。有关这一过程下列说法错误的是()A.有目的基因的 DNA 片段作为模板B.目的基因的一段核苷酸序列已知,以便根据这一序列合成两种引物C.有足够的脱氧核苷酸作为原料D.加入足够数量的 DNA 连接酶进行指数式扩增答案 D解析用 PCR 技术扩增目的基因,应以含目的基因的 DNA 片段作为模板,A项正确;PCR 技术的前提条件是目的基因的一段核苷酸序列已知以便合成一对引物,B项正确;DNA 复制需要有足够的脱氧核苷酸作为原料,C 项正确;PCR 技
2、术需要耐高温的 DNA 聚合酶,不需要加入 DNA 连接酶,D 项错误。2.下列对基因工程中基因表达载体的叙述,错误的是()A.基因表达载体上的标记基因不一定是抗生素抗性基因B.基因表达载体的构建是基因工程的核心C.基因表达载体中一定不含有起始密码子和终止密码子D.基因表达载体的构建需要使用限制性内切核酸酶和 DNA 聚合酶等特殊工具答案 D解析基因表达载体上的标记基因可以是抗性基因或荧光蛋白基因等。基因表达载体一般包含启动子、目的基因、标记基因、终止子等结构,起始密码子和终止密码子位于 mRNA 上。构建基因表达载体时,需要使用限制性内切核酸酶和 DNA 连接酶,不需要 DNA 聚合酶。3.
3、在基因表达载体的构建中,下列说法中不正确的是()一个表达载体的组成只需目的基因、启动子、终止子表达载体有了启动子才能驱动基因转录出 mRNA终止子的作用是使转录在相应地方停止所有基因表达载体的构建是完全相同的A.B.C.D.答案 B解析一个基因表达载体的组成有目的基因、启动子、终止子和标记基因等。由于受体细胞的种类不同,目的基因导入受体细胞的方法不同,基因表达载体的构建不可能完全相同。4.土壤农杆菌侵染植物细胞时,其 Ti 质粒上的 T-DNA 片段可转入植物的基因组中。以 Ti 质粒作载体,利用农杆菌转化法培育转基因植物,下列相关叙述正确的是()A.目的基因应插入 T-DNA 片段外,以防止
4、破坏 T-DNAB.用 Ca2+处理农杆菌,以利于其侵染植物细胞C.Ti 质粒是一种环状 DNA 分子,属于农杆菌的拟核 DNAD.T-DNA 可介导外源 DNA 整合到植物细胞的染色体上答案 D解析农杆菌的 Ti 质粒上的 T-DNA 可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的 DNA 上,根据农杆菌的这一特点,目的基因应插入 T-DNA 片段中,以便通过农杆菌的转化作用,把目的基因整合到植物细胞染色体的 DNA 上,A 项错误,D 项正确;Ca2+处理农杆菌,有利于基因表达载体导入农杆菌,B项错误;Ti 质粒是一种环状 DNA 分子,独立于农杆菌拟核 DNA 之外,C 项错误。5.(20
5、20山东泰安一中高二期末)将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄,有效地提高了番茄的耐寒能力。能最终鉴定转基因番茄培育是否成功的方法是()A.在试验田中观察番茄的耐寒能力B.检测番茄的体细胞中是否存在鱼的抗冻蛋白C.检测鱼的抗冻蛋白基因是否转录出了 mRNAD.检测番茄体细胞中是否有鱼的抗冻蛋白基因答案 A解析在试验田中观察番茄的耐寒能力是在个体水平上的鉴定,也是最终鉴定转基因番茄培育是否成功的方法,A项正确;检测番茄的体细胞中是否存在鱼的抗冻蛋白,是检测目的基因是否翻译,B 项错误;检测鱼的抗冻蛋白基因是否转录出了 mRNA,是检测目的基因是否转录,C 项错误;检测番茄体细胞中是否有鱼的抗冻蛋白基因,是
6、检测目的基因是否导入受体细胞,D项错误。6.肺细胞中的 let7 基因表达减弱,癌基因 RAS 表达增强,会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let7 基因导入肺癌细胞实现表达,发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图 1。图 1图 2请回答下列问题。(1)进行过程时,需用酶切开载体。载体应有 RNA 聚合酶识别和结合的部位,以驱动 let7 基因转录,该部位称为。(2)研究发现,let7 基因能影响癌基因 RAS 的表达,其影响机理如图 2。据图分析,可从细胞中提取进行分子杂交,以直接检测 let7 基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制,可能是由于细胞中(填“RAS mRNA”
7、或“RAS 蛋白”)含量减少。答案(1)限制(或限制性内切核酸)启动子(2)RNARAS 蛋白解析(1)过程表示基因表达载体的构建,在该过程中需要用限制酶对载体进行切割;启动子是一段特殊的 DNA 序列,是 RNA 聚合酶识别和结合的位点,RNA 聚合酶结合到该位点,可驱动基因转录。(2)判断目的基因是否在受体细胞中转录,可用分子杂交技术来检测,从细胞中提取 mRNA 和用含放射性同位素标记或者荧光标记的目的基因单链 DNA 片段进行杂交。由图 2 知,当 let7 基因转录出来的miRNA 与癌基因 RAS 转录出的 mRNA 结合时,会抑制 RAS 蛋白的翻译过程,减少 RAS 蛋白的产生
8、,故肺癌细胞增殖受到抑制的原因可能是细胞内 RAS 蛋白含量减少。7.有关科学家将苏云金芽孢杆菌的 Bt 抗虫蛋白基因转入到普通棉花细胞内,并成功地实现了表达,从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株抗虫棉。其过程大致如下图所示。(1)基因工程的操作程序主要包括四个步骤,其核心步骤是。(2)获取 Bt 抗虫蛋白基因的方法一般有等。(3)Ti 质粒是农杆菌中的一种质粒,其上有 T-DNA,把目的基因插入 Ti 质粒的 T-DNA 中是利用了 T-DNA的特点。(4)将目的基因导入受体细胞的方法很多,在本题中涉及的方法是。答案(1)基因表达载体的构建(2)从基因文库中提取、PCR 扩增、人工合成(3)可转
9、移到受体细胞并整合到受体细胞染色体 DNA 分子上(4)农杆菌转化法解析(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤:目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定,其核心步骤是基因表达载体的构建。(2)Bt 抗虫蛋白基因属于目的基因,获取目的基因的方法一般有:从基因文库中提取、利用 PCR 技术扩增、人工合成等。(3)农杆菌中的 Ti 质粒上的 T-DNA 可转移至受体细胞,并整合到受体细胞染色体 DNA 分子上。在培育转基因植物时,利用 Ti 质粒上的 T-DNA 的这一特点,可将目的基因转移到受体细胞染色体 DNA 上。(4)由图可知,在该题中将目
10、的基因导入受体细胞,采用的方法是农杆菌转化法。8.如图是获得转基因抗虫棉的技术流程示意图。请回答下列问题。(1)AB 过程利用的技术称为,该过程需要热稳定的酶才能完成。(2)图中将目的基因导入棉花细胞需要经过过程,该过程为构建,其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在且可以遗传给下一代,并能表达。(3)上述流程示意图中,将目的基因导入棉花细胞所采用的方法是法,该方法一般(填“适宜”或“不适宜”)用于将目的基因导入单子叶植物。(4)欲确定抗虫基因在 G 体内是否表达,在水平上检测需要做抗虫接种实验。如果抗虫基因导入成功,且与某条染色体的 DNA 整合起来,该转基因抗虫棉可视为杂合子,将该转基因抗虫
11、棉自交,预计子一代中抗虫植株占。答案(1)PCRDNA 聚合(Taq)(2)基因表达载体(重组 DNA)(3)农杆菌转化不适宜(4)个体3/4解析 PCR 技术需要用到热稳定的 DNA 聚合酶(Taq 酶)。图中过程为构建基因表达载体过程,将目的基因导入棉花细胞所采用的方法是农杆菌转化法,农杆菌在自然条件下对大多数单子叶植物没有侵染能力。欲确定抗虫基因在转基因植株体内是否表达,在个体水平上检测时应做抗虫接种实验。由于抗虫基因只整合到一条染色体 DNA 上,则该抗虫棉产生的配子只有一半含有抗虫基因,雌雄配子随机结合,后代抗虫植株占 3/4。能力提升9.(2020上海师大附中高二期中)应用基因工程
12、技术诊断疾病的过程中需要使用基因探针。这里的基因探针是指()A.能够指导合成免疫球蛋白的 DNA 分子B.细胞工程生产的单克隆抗体C.用放射性同位素或荧光分子等标记的蛋白质分子D.用放射性同位素或荧光分子等标记的 DNA 分子答案 D解析基因探针是用放射性同位素或荧光分子等标记的 DNA 单链;基因探针与患者基因进行 DNA 分子杂交,若出现碱基互补配对的杂交带,即可从浩瀚的基因组中把致病基因显示出来,D 项正确。10.(2020河北高二期末)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
13、的基因答案 C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。11.(多选)(2020山东历城二中高二期末,改编)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.过程需要进行碱基互补配对B.图中质粒的化学本质是 DNAC.过程需要用 CaCl2溶液处理大肠杆菌D.过程只需进行 DNA 检测即可确定是否成功获得了“工程菌”答案 ABC解析表示逆转录过程,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;表示把目的基因导入
14、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;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。12.(2020陕西西安中学高二期末)腺病毒为双链 DNA 病毒,具有很高的致病性。我国科学家对腺病毒载体重组新冠病毒疫苗的研发进展顺利,该疫苗以改造过的复制缺陷型腺病毒为载体,搭载上新冠病毒的 S 基因,进入受试者体内,使人体产生对 S 蛋白的免疫记忆。回答下列问题。(1)新冠病毒为 RNA 病毒,获得新冠病毒的 S 基因的过程一般为提取病毒 RNA,通
15、过过程获取相应 DNA,构建 cDNA 文库,利用技术扩增得到 S 基因。(2)基因工程的核心,即实施基因工程的第二步是;若选用两种限制酶对新冠病毒的 S 基因进行切割,目的是;基因工程中常用的DNA 连接酶有两种,分别是和,后者既能连接平末端又能连接黏性末端。(3)疫苗制备中选取复制缺陷型腺病毒作为载体可以防止,进而提高疫苗的安全性。(4)艾弗里等人的肺炎链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。答案(1)逆转录PCR(2)基因表达载体的构建防止 S 基因与载体错误连接(或防止 S 基因自
16、身环化、防止 S 基因与载体反向连接)E.coli DNA 连接酶T4 DNA 连接酶(3)病毒在人体内进行增殖(4)DNA 可以在同种生物的不同个体间转移解析(1)新冠病毒为 RNA 病毒,获得新冠病毒的 S 基因的过程一般为提取病毒 RNA,在逆转录酶的作用下,通过逆转录过程获取相应 DNA,构建 cDNA,再经过 PCR 技术扩增得到 S 基因。(2)基因工程的核心是基因表达载体的构建;若选用两种限制酶对新冠病毒的 S 基因进行切割,目的是防止 S 基因与载体错误连接;基因工程中常用的 DNA 连接酶有两种,分别是 E.coli DNA 连接酶、T4 DNA 连接酶。(3)疫苗制备中选取
17、复制缺陷型腺病毒作为载体可以防止病毒在人体内进行增殖,进而提高疫苗的安全性。(4)肺炎链球菌转化实验中,S 型菌的 DNA 进入 R 型菌中并表达,说明 DNA 可以在同种生物的不同个体间转移,为基因工程理论的建立提供了启示。13.(2020江苏启东中学高二期末)荧光蛋白(GFP)在紫外光下会发出绿色荧光,某科研团队将 GFP 基因插入质粒 P 中构建了重组质粒载体 P0,用于基因工程中基因表达载体(P1)的筛选和鉴定。部分过程如下图所示,下表为部分限制酶的识别序列及切割位点。请回答下列问题。(1)过程中,用 EcoR切割目的基因获得末端。(2)过程是利用技术,多次循环扩增 DNA 片段;根据
18、 P0上的限制酶切割位点,需要在目的基因两端重设限制酶切割位点,则在扩增目的基因时,设计的引物 5端序列必须是,以获得相应的黏性末端,便于 P1的构建和筛选。(3)过程中,P0需用限制酶切割,才能与目的基因在酶的作用下形成 P1。(4)为了筛选出含有 P1的菌落,需采用添加的培养基进行培养,在紫外光激发下(选填“发出”或“不发出”)绿色荧光的菌落,即为含有 P1的菌落。答案(1)平(2)PCRGATC(3)BamHDNA 连接(4)四环素不发出解析(1)根据表中 EcoR的识别序列及切割位点可知,该酶切割目的基因获得平末端。(2)体外扩增目的基因可采用 PCR 技术;由 P0上的限制酶切割位点
19、分析可知,若用限制酶 Sau3A切割会同时破坏 GFP 基因和四环素抗性基因,而用限制酶 BamH切割只会破坏 GFP 基因,因此过程中,P0需用限制酶 BamH切割,由于 Sau3A和 BamH切割形成的黏性末端相同,都是 5-GATC-3,由此可知,该过程设计的引物 5端序列必须是 GATC,以获得相应的黏性末端,便于 P1的构建和筛选。(3)P0用BamH切割与目的基因在 DNA 连接酶的作用下形成 P1。(4)用限制酶 BamH切割 P0会破坏 GFP基因,但没有破坏四环素抗性基因,因此为了筛选出含有 P1的菌落,需采用添加四环素的培养基进行培养,在紫外光激发下不发出绿色荧光的菌落,即为含有 P1的菌落。
