浙科版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第四章 基因工程第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛课后测评

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课后素养落实(十五)　基因工程的基本操作程序(建议用时：40分钟)题组一　利用表达载体构建重组DNA分子1．如图是基因工程中基因表达载体的模式图，若结构X是表达载体所必需的，则X最可能是(　　)A．目的基因插入位点   B．启动子C．标记基因   D．DNA聚合酶识别位点B　[基因表达载体由启动子、终止子、标记基因、复制起点和目的基因等组成。题图中有终止子、标记基因(抗生素抗性基因)、目的基因、复制起点等，还缺少启动子。启动子位于基因的首端，所以X最可能是启动子，B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C　[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，所以表达载体中的胰岛素基因不能通过人肝细胞mRNA逆转录获得，A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错误；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，C正确；启动子在胰岛素基因的转录过程中起作用，终止密码子在胰岛素基因的翻译过程中起作用，D错误。]3．如图为某一重组质粒示意图，下列叙述不正确的是(　　)A．用限制酶EcoR Ⅴ处理该质粒得到的分子共含有4个游离的磷酸基团B．同时用限制酶EcoR Ⅴ和BamH Ⅰ处理该质粒可得到3个双链DNA片段C．在获得目的基因时应该使用的限制酶是BamH ⅠD．将受体细胞培养于含有卡那霉素的培养基中，可筛选出含有目的基因的细胞C　[限制酶EcoR Ⅴ在图中含有两个切点，用限制酶EcoR Ⅴ处理该质粒可得到2个线性DNA分子，每个线性DNA分子含有2个游离的磷酸基团，共含有4个游离的磷酸基团，A正确；限制酶EcoR Ⅴ和BamH Ⅰ在图中共含有3个切点，同时用它们处理该质粒可得到3个双链DNA分子，B正确；在获得目的基因时，不应该使用限制酶BamH Ⅰ，若使用该限制酶，则会破坏目的基因，C错误；将受体细胞培养于含有卡那霉素的培养基中，可筛选出含有目的基因的细胞，D正确。]题组二　将目的基因导入受体细胞4．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错误的是(　　)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法C羊受精卵显微注射法D拟南芥细胞农杆菌转化法B　[将目的基因导入棉花细胞可采用花粉管通道法，如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＋处理法，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；显微注射法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；拟南芥是双子叶植物，双子叶植物和裸子植物常采用农杆菌转化法导入目的基因，D正确。]5．基因工程为花卉育种提供了新的技术保障。如图为花卉育种的过程(字母代表相应的物质或结构，序号代表过程或方法)。下列说法不正确的是(　　)A．①过程需要的酶有限制酶和DNA连接酶B．②过程常用的方法是农杆菌转化法C．③、④过程为脱分化和再分化，该过程体现了植物细胞的全能性D．转基因生物DNA上是否插入目的基因，可用抗原—抗体杂交技术检测D　[①过程是构建基因表达载体，需要的酶有限制酶和DNA连接酶，A正确。将基因表达载体导入植物细胞中常用农杆菌转化法，B正确。③、④过程为脱分化和再分化，该过程体现了植物细胞的全能性，C正确。检测DNA是否插入生物体内，应用DNA分子杂交技术，D错误。]6．基因工程中，受体细胞的不同，导入目的基因的方法也不同。请回答下列问题。(1)农杆菌转化法常用来将外源基因转入________细胞，具体操作时，先要将目的基因插入农杆菌________质粒的T­DNA中，然后用该农杆菌感染植物细胞。农杆菌在自然条件下，不容易感染____________植物。农杆菌侵染植物，能够将目的基因插入植物细胞的__________________上。(2)将重组质粒导入动物细胞，常采用__________的方法。将用重组质粒转入大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱。所以，用表达载体转入大肠杆菌时，常先用__________处理大肠杆菌，使较多的细胞成为__________细胞以利于表达载体的进入。(3)目的基因导入受体细胞引起生物性状的改变，属于可遗传变异中的________(变异类型)。[解析]　(1)农杆菌转化法常用来将外源基因转入植物细胞，具体操作时，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T­DNA中，然后用该农杆菌感染植物细胞。农杆菌在自然条件下，不容易感染单子叶植物。农杆菌侵染植物后，能够将Ti质粒上的T­DNA携带的目的基因插入植物细胞的染色体DNA上。(2)将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法。若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱。所以，用表达载体转化大肠杆菌时，常先用Ca2＋处理大肠杆菌，使较多的细胞成为感受态细胞以利于表达载体的进入。(3)基因工程的原理为基因重组。[答案]　(1)植物　Ti　单子叶　染色体DNA(2)显微注射　Ca2＋　感受态(3)基因重组题组三　检测目的基因及其表达产物7．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，我国培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。下列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．检测目的基因片段与DNA探针能否形成杂交带C．检测目的基因转录形成的mRNA与DNA探针能否形成杂交带D．检测目的基因的表达产物蛋白质能否与特定抗体形成杂交带A　[A项属于个体生物学水平的鉴定，不属于分子检测。B项为分子检测，利用DNA分子杂交技术，观察目的基因能否与DNA探针进行杂交，形成杂交带；C项为分子检测，利用分子杂交技术，观察目的基因转录形成的mRNA能否与DNA探针进行杂交，形成杂交带；D项为分子检测，利用抗原与抗体杂交的原理，检测目的基因的表达产物能否与特定抗体形成杂交带。]8．噬菌体抗体库技术是指将人的全部抗体基因插入噬菌体的基因组中，然后让该噬菌体感染大肠杆菌，最终使抗体以融合蛋白的形式表达于噬菌体的表面，形成含有全套抗体谱的噬菌体抗体库。请回答下列问题。(1)人体内的抗体是在________(填细胞名称)中合成后，以胞吐的方式分泌到内环境中的。(2)若要获取人的抗体基因，可以从细胞中提取相应的RNA，通过逆转录过程获取________________片段，再合成目的基因。采用PCR技术扩增目的基因的过程中，需要的物质除模板链、四种脱氧核苷酸外，还需要____________________。(3)构建重组DNA分子的目的是________________________。在噬菌体抗体库的构建过程中，是否需要利用CaCl2处理大肠杆菌以制备感受态细胞？________。请写出原因：___________________________________________________________________________________________________________________。(4)检测大肠杆菌转录出的相应RNA时应采用____________技术，即从原核细胞中提取RNA，以________________________为探针，与RNA杂交。该技术的原理是________________________________。[解析]　(1)人体内的抗体在浆细胞中合成后，以胞吐的方式分泌到内环境中。(2)从人的细胞中提取抗体基因的RNA，通过逆转录过程获取cDNA片段，再合成目的基因。采用PCR技术扩增目的基因的过程中，需要的物质除模板链、四种脱氧核苷酸外，还需要引物和耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)。(3)构建重组DNA分子(基因表达载体)的目的是使人的抗体基因在大肠杆菌细胞中稳定表达，并能传递给下一代。由于噬菌体可以侵染大肠杆菌，将重组DNA分子注入大肠杆菌，因此在噬菌体抗体库的构建过程中，不需要利用CaCl2处理大肠杆菌以制备感受态细胞。(4)检测大肠杆菌转录出的相应RNA时应采用分子杂交技术，即从原核细胞中提取RNA，以用放射性同位素标记的目的基因(放射性同位素标记的抗体基因)为探针，与RNA杂交。该技术的原理是碱基互补配对。[答案]　(1)浆细胞(2)cDNA　引物和耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)(3)使人的抗体基因在大肠杆菌细胞中稳定表达，并能传递给下一代　不需要　噬菌体可以侵染大肠杆菌，并将重组DNA分子注入大肠杆菌(4)分子杂交　放射性同位素标记的目的基因(放射性同位素标记的抗体基因)　碱基互补配对9．下列关于基因组文库和cDNA文库的叙述，不正确的是(　　)A．基因组文库和cDNA文库中的所有基因都能实现物种之间的基因交流B．基因组文库含有某种生物的全部基因，而cDNA文库含有某种生物的部分基因C．基因组文库中的基因含有启动子和内含子，而cDNA文库中的基因无启动子和内含子D．根据基因中的核苷酸序列、基因在染色体上的位置可从基因文库中获取目的基因A　[基因组文库中的部分基因可以实现物种之间的基因交流，而cDNA文库中的所有基因都能实现物种之间的基因交流，A错误；基因组文库含有某种生物的全部基因，而cDNA文库含有某种生物的部分基因，B正确；基因组文库中的基因含有启动子和内含子，而cDNA文库中的基因无启动子和内含子，C正确；从基因文库中获取目的基因时，可根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA，以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取，D正确。]10．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①需使用的原料是四种核糖核苷酸B．过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因C．过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备D．过程④可利用PCR技术鉴定目的基因是否已导入受体细胞D　[过程①是以mRNA为模板合成DNA的过程，即逆转录过程，需要使用的原料是四种游离的脱氧核苷酸，A错误；过程②表示利用PCR技术，扩增目的基因，在此过程中，不需要解旋酶，是通过控制温度来达到解旋的目的，B错误；利用氯化钙处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞，C错误；检测目的基因是否成功导入受体细胞的染色体DNA上，可以采用PCR技术，D正确。]11．如图为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．②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶参与B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状D．若⑤表现出抗虫性状则说明植株发生了可遗传变异D　[构建表达载体需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶，故A项错误。③侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的T－DNA不是整合到受体细胞的染色体上，而是整合到受体细胞染色体的DNA分子上，故B项错误。染色体上含有目的基因，但目的基因也可能不能转录或者不能翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，故C项错误。若植株表现出抗虫性状，说明目的基因成功导入受体细胞并成功表达，该过程中发生了基因重组，为可遗传变异，故D项正确。]12．研究者利用生物技术培育出了乳铁蛋白肽和人干扰素的双转基因奶牛新品种，现分别将含有乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因的DNA片段制成探针，分别与从转基因奶牛的乳腺细胞、口腔上皮细胞、蹄部细胞中提取的RNA进行杂交，结果如下表所示。下列说法错误的是(　　)探针乳腺细胞口腔上皮细胞蹄部细胞乳铁蛋白肽基因探针出现杂交带未出现杂交带未出现杂交带人干扰素基因探针出现杂交带出现杂交带出现杂交带A.乳铁蛋白肽基因只在转基因奶牛的乳腺细胞中表达B．人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达C．表中两种基因探针所含的脱氧核苷酸的种类不同D．乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因都是有遗传效应的DNA片段C　[由题意可知，利用乳铁蛋白肽基因探针分别与不同细胞中的RNA进行杂交，发现只有乳腺细胞能出现杂交带，说明该基因只在转基因奶牛的乳腺细胞中表达，A正确；利用人干扰素基因探针分别与不同细胞中的RNA进行杂交，发现三种细胞都能出现杂交带，说明该基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达，B正确；两种基因探针所含的脱氧核苷酸的种类相同，C错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，D正确。]13．农杆菌侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T­DNA插入植物基因组中。图示为利用农杆菌培育转基因植物的基本流程，请据图回答下列问题。(1)剪除Ti质粒的某些片段、替换复制原点O与添加抗生素的抗性基因T的过程①中，需用多种限制酶处理，原因是___________________，需用________________“缝合”双链DNA片段的平末端。(2)目的基因是指________________。由过程②形成的基因表达载体中，  目的基因的上游具有________，它是________识别和结合的部位。(3)过程③常用________处理使农杆菌成为感受态细胞。抗生素抗性基因T的作用是________________________________________。(4)可通过________技术检测试管苗的染色体DNA上是否插入了目的基因。[解析]　(1)Ti质粒具有多种限制酶切割位点，不同的限制酶识别并切割不同的碱基序列。连接平末端应选用T4 DNA连接酶。(2)目的基因主要是指编码蛋白质的基因。目的基因的首端具有启动子，以便于RNA聚合酶识别和结合。(3)过程③常采用Ca2＋(CaCl2溶液)处理农杆菌，以增大农杆菌细胞壁的通透性。抗生素抗性基因T用于检测受体细胞中是否含有基因表达载体。(4)检测农杆菌和愈伤组织细胞中是否有目的基因常采用PCR技术。[答案]　(1)不同的限制酶识别并切割不同的碱基序列T4 DNA连接酶(2)编码蛋白质的基因　启动子　RNA聚合酶(3)Ca2＋(CaCl2溶液)　用于鉴定和筛选导入了基因表达载体的农杆菌(4)PCR