2019-2020学年高中生物 课时作业2 基因工程的基本操作程序 新人教版选修3

课时作业2基因工程的基本操作程序一、选择题1．下列属于获取目的基因的方法是()①利用mRNA反转录形成②从基因组文库中提取③从受体细胞中提取④利用PCR技术⑤利用DNA转录⑥人工合成A．①②③⑤B．①②⑤⑥C．①②③④D．①②④⑥解析：受体细胞是接受目的基因并使之表达的细胞。DNA转录形成信使RNA。目的基因属于外源基因，不能从受体细胞中提取。利用DNA转录合成的是RNA不是目的基因。答案：D2．基因工程常用的受体细胞有()①大肠杆菌②枯草杆菌③支原体④动植物细胞A．①②③④B．①②③C．②③④D．①②④解析：支原体太小了，细胞中唯一可见的细胞器是核糖体，而基因工程要求基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达，因为支原体结构的限制，其所具有的功能不能满足基因工程对细胞的要求，故支原体不能作为受体细胞。答案：D3．不属于目的基因与运载体结合过程的是()A．用一定的限制酶切割质粒，露出黏性末端B．用同种限制酶切割目的基因，露出黏性末端C．将切下的目的基因插入质粒的切口处D．将重组DNA导入受体细胞进行扩增解析：目的基因与运载体结合的过程就是构建重组DNA的过程。答案：D4．应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到探测疾病的目的。基因探针是指()A．用于检测疾病的医疗器械B．用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子C．合成β­珠蛋白的DNAD．合成苯丙羟化酶的DNA片段解析：基因探针是具有特定序列的单链DNA，作用是能检测是否含有目的基因，运用了DNA分子杂交技术；基因探针＝目的基因＋放射性同位素标记。答案：B5．基因工程中因受体细胞不同，目的基因导入的方法也不同，下列叙述不正确的是()A．将目的基因导入棉花细胞内常用花粉管通道法B．将目的基因导入老鼠细胞内常用显微注射法C．将目的基因导入大肠杆菌内常用感受态细胞转化法D．将目的基因导入小麦细胞内常用农杆菌转化法解析：小麦是单子叶植物，其受伤后不能分泌酚类物质，农杆菌对它没有感染能力。答案：D6．下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是()A．需要限制酶和DNA连接酶B．必须在细胞内进行C．抗生素抗性基因可作为标记基因D．启动子位于目的基因的首端解析：基因表达载体的构建是指目的基因与载体结合，在此过程中需用同一种限制酶切割目的基因与载体，用DNA连接酶将互补的末端连接起来；基因表达载体的构建是在细胞外进行的；基因表达载体包括启动子(位于基因首端使转录开始)、终止子、目的基因和标记基因。答案：B7．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反转录获得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：由于基因的选择性表达，在人的肝细胞中，没有胰岛素基因转录的mRNA，A项错误；表达载体的复制启动于复制原(起)点，胰岛素基因的表达启动于启动子，B项错误；标记基因的作用是为了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，C项正确；启动子在胰岛素基因的转录中起作用，终止密码子在胰岛素基因的翻译中起作用，D项错误。答案：C8．下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、c、d的描述，正确的是()A．a通常存在于细菌体内，是目前该生物技术中唯一的运载体B．b识别特定的核苷酸序列，并将A与T之间的氢键切开C．c连接双链间的A和T，使黏性末端处碱基互补配对D．若要获得已知序列的d，可采用化学合成方法解析：a为环状双链DNA，推测其为质粒，可作为基因工程的载体，但不是唯一的，动植物病毒等也可作为基因工程的载体。能将双链DNA打开，形成黏性末端，所以b推测为限制酶，它可以识别特定的核苷酸序列，但作用部位是磷酸二酯键，而不是氢键。c推测为DNA连接酶，作用部位也是磷酸二酯键，而不是氢键。d能与a连接，所以d推测为目的基因，如果序列已知可以采用化学合成法获得。答案：D9．继在上海和安徽首次发现H7N9禽流感病例，我国多地出现禽流感疫情，为此某研究小组为了研制预防H7N9禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下图。下列有关叙述错误的是()禽流感病毒――→提取RNA――→①DNA――→选择性扩增Q基因――→②携带Q基因的重组质粒――→③导入大肠杆菌――→④表达Q蛋白A．步骤①所代表的过程是反转录B．步骤②需使用限制酶和DNA连接酶C．步骤③可用CaCl2处理大肠杆菌，使其从感受态恢复到常态D．检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验解析：由图可知：步骤①是由RNA合成DNA的过程，表示反转录，选项A正确；步骤②是把目的基因与质粒连接，构建重组质粒的过程，该过程需使用限制酶和DNA连接酶，选项B正确；步骤③可用CaCl2处理大肠杆菌，使其从常态转化为感受态，选项C错误；检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验，选项D正确。答案：C10．基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是()A．人工合成目的基因B．目的基因与载体结合C．将目的基因导入受体细胞D．目的基因的检测和表达解析：目的基因的合成、检测和表达以及与载体结合都发生碱基互补配对行为。将目的基因导入受体细胞不进行碱基互补配对。答案：C二、综合题11．科学家通过基因工程方法，培育了能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。其过程大致如图所示。根据题意，回答下列问题。(1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是：________________、________________、________________、________________。(2)Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有T­DNA，把目的基因插入Ti质粒的T­DNA中是利用T­DNA___________________的特点。(3)Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为________________。(4)将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，该题中涉及的是____________________________________。(5)目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是___________________________________，这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是________________________________________。解析：农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的常用方法。利用它能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，以及其Ti质粒上的T­DNA能转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上的特点，可以把目的基因插入其Ti质粒的T­DNA中，借助其作用使目的基因成功导入受体细胞。答案：(1)目的基因的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(2)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体DNA上(3)转化(4)农杆菌转化法(5)目的基因是否插入了受体细胞的染色体DNA上DNA分子杂交技术12．请据图回答下列问题。(1)基因工程的核心步骤是________________。(2)利用________技术可以获得大量的目的基因。该技术利用________________的原理，将基因的核苷酸序列不断加以复制，使其数量呈指数增长。(3)图中________位于目的基因的首端，是________________识别和结合的部位。抗生素抗性基因的作用是作为________________，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因。解析：本题考查基因表达载体的组成及其构建。基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建；目的基因的获取方法很多，其中PCR技术能迅速获得大量目的基因，其依据的原理是DNA双链复制原理；基因表达载体必须包含目的基因、启动子、标记基因、终止子，其中启动子位于目的基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录为mRNA，抗生素抗性基因作为标记基因用于鉴别受体细胞中是否含有目的基因。答案：(1)基因表达载体的构建(2)PCRDNA双链复制(3)启动子RNA聚合酶标记基因13．(2019年高考·课标全国卷Ⅰ)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包括______________和________________。(2)生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是__________。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是____________________。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的________。(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是__________________。解析：(1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库，前者包括一种生物的全部基因，后者只包括一种生物的部分基因。(2)体内进行DNA复制时，需要解旋酶和DNA聚合酶，解旋酶可以打开双链之间的氢键，DNA聚合酶可以催化磷酸二酯键的形成。在体外进行PCR扩增时，利用高温即加热至90～95℃变性破坏双链之间的氢键，解旋酶和高温处理都破坏了DNA双链中碱基对之间的氢键。(3)由于在PCR过程中，需要不断的改变温度，该过程中涉及较高温度处理变性，细胞内的DNA聚合酶在高温处理下会变性失活，PCR过程中需要用耐高温的DNA聚合酶催化。答案：(1)基因组文库cDNA文库(2)解旋酶加热至90～95℃氢键(3)Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会变性失活14．大肠杆菌pUC18质粒是基因工程中常用的运载体。某限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中，如果没有插入外源基因，LacZ基因便可表达出β－半乳糖苷酶。当培养基中含有IPTG和X－gal时，X－gal便会被β－半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落。反之，则形成白色菌落。下图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程。请分析并回答：(1)对已获得的目的基因可利用________技术进行扩增。(2)目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，需要DNA连接酶恢复________键。(3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是________；大肠杆菌需事先用Ca2＋进行处理，目的是____________________________________________。(4)将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质____________________________________和生长因子，还应加入IPTG、X－gal以及氨苄青霉素，其中加入氨苄青霉素的作用是筛选出______________________________________。(5)若观察到培养基上出现________色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则不利于重组质粒的筛选，原因是__________________________。解析：(1)PCR技术是一种体外扩增DNA的方法。(2)DNA连接酶的作用是催化磷酸二酯键的形成。(3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是进行转化；大肠杆菌需事先用Ca2＋进行处理，使其转变为一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态——感受态。(4)培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质，包括碳源、氮源、无机盐、水和生长因子。氨苄青霉素抗性基因作为标记基因，作用是筛选出导入pUC18质粒的大肠杆菌。(5)若观察到培养基上出现白色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则无论大肠杆菌中是否导入重组质粒