北师大版 (2019)三 目的基因导入受体细胞巩固练习

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第2课时　目的基因导入受体细胞和目的基因的表达及产物检测鉴定基础巩固1.目的基因导入受体细胞后,是否可以稳定维持和表达其遗传特性,只有通过检测鉴定才能知道。下列属于目的基因及其表达产物的检测鉴定的是(　　)。①检测受体细胞中是否有目的基因　②检测受体细胞中是否有致病基因　③检测目的基因是否转录出mRNA　④检测目的基因是否翻译成蛋白质A.①②③　　　　　　　　B.②③④C.①③④ D.①②④答案:C2.下列关于目的基因及其表达产物的检测鉴定的叙述,错误的是(　　)。A.如受体细胞中检测到目的基因表达的蛋白质,可确定目的基因首端含有启动子B.目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是目的基因是否转录出mRNAC.目的基因的检测可用标记的目的基因作探针D.目的基因的表达有时需要根据目标性状的有无来判断答案:B3.基因工程打破了物种之间交流的界限,为花卉育种提供了新的技术保障。图3-3-12表示花卉育种的过程(字母代表相应的物质或结构,数字代表过程和方法)。下列说法正确的是(　　)。图3-3-12A.①过程需要的酶有限制酶和DNA聚合酶B.检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,采用特异性抗体进行检测C.②过程常用的方法是农杆菌介导的遗传转化法D.经培育获得的转基因植株一定能表达出外源基因的性状答案:C解析:①过程是基因表达载体的构建,需要的酶有限制酶和DNA连接酶,A项错误。检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,采用PCR检测或分子杂交检测,B项错误。因为培育转基因植株,所以②过程常用的方法是农杆菌介导的遗传转化法,C项正确。经培育获得的转基因植株不一定能表达出外源基因的性状,因此目的基因是否表达出相应性状,还需进一步鉴定,D项错误。4.科学家通过改变一种名为NR2B的基因研制出了转基因超级小鼠,该超级小鼠比普通老鼠更加聪明,大脑运转更加迅速,它能够轻松完成迷宫任务。下列关于该超级小鼠产生过程的描述,错误的是(　　)。A.NR2B基因可通过PCR技术进行扩增B.改变后的NR2B基因作为目的基因,可直接注入小鼠受精卵内C.通常采用显微注射法将改变后的NR2B基因重组质粒导入小鼠受精卵内D.可采用分子杂交检测改变后的NR2B基因是否导入了小鼠体内答案:B解析:PCR技术可在体外大量扩增目的基因,A项正确。改变后的NR2B基因作为目的基因,需要与载体结合后才可导入小鼠受精卵内,B项错误。将带有目的基因的载体导入动物细胞常用显微注射法,C项正确。可采用PCR检测或分子杂交检测改变后的NR2B基因是否导入了小鼠体内,D项正确。5.下列关于目的基因导入微生物细胞的叙述,错误的是(　　)。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,遗传物质相对较少等B.受体细胞所处的一种很容易吸收外界环境中的DNA分子的生理状态称为感受态C.感受态细胞吸收DNA分子需要适宜的条件D.常用生理盐水处理细胞,使其处于感受态答案:D解析:相比多细胞的真核生物来讲,原核生物的繁殖速度更快,而且多为单细胞生物,结构简单,遗传物质也相对较少,便于操作,A项正确。感受态是指受体细胞经过特殊处理后,处于一种很容易吸收外界环境中的DNA分子的生理状态,B项正确。感受态细胞在吸收DNA分子时,需要将DNA分子溶于缓冲溶液中与感受态细胞混合,在一定温度(大肠杆菌需要42 ℃)条件下进行短暂热激处理促进其吸收DNA分子,如果温度条件和酸碱度得不到保障的话,细胞的正常生理功能将受到影响,C项正确。把目的基因导入微生物细胞常用CaCl2处理,使其处于感受态,D项错误。6.抗菌肽对治疗癌症有一定的作用,图3-3-13表示抗菌肽的合成过程。下列相关说法正确的是(　　)。　克隆目的基因导入毕赤酵母菌细胞筛选菌种甲醇诱导抗菌肽表达分离纯化功能研究　图3-3-13A.用PCR技术克隆目的基因不需要DNA解旋酶B.基因表达载体包含起始密码子和终止密码子C.用显微注射法将基因表达载体导入毕赤酵母菌细胞D.筛选菌种时用RNA分子杂交检测相关蛋白质答案:A解析:PCR技术中采用高温使DNA变性解旋,因此用PCR技术克隆目的基因不需要DNA解旋酶,A项正确。基因表达载体包含启动子和终止子,而起始密码子和终止密码子在mRNA上,B项错误。显微注射法是将基因表达载体导入动物细胞的常用方法,将基因表达载体导入酵母菌细胞应用感受态细胞热激法,C项错误。筛选菌种时用RNA分子杂交检测目的基因是否转录出mRNA,检测蛋白质用目的蛋白的抗体进行检测,D项错误。7.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可在转基因奶牛中进行遗传的答案:C解析: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项正确。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项正确。两种基因探针所含的脱氧核苷酸的种类相同,C项错误。乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因已经与受体细胞基因组融合,因此可在转基因奶牛中进行遗传,D项正确。8.图3-3-14表示某科研单位培育农作物新品种的一种方式。SOD是一种抗氧化酶,它能增强植物的抗逆性。下列叙述正确的是(　　)。图3-3-14A.①过程中最常用的方法是显微注射法B.①过程首先要用酶解法去除细胞壁C.通过添加植物激素可以诱导愈伤组织分化D.该育种方法利用了染色体变异的原理答案:C解析:将带有目的基因的载体导入植物细胞的方法有花粉管通道法、农杆菌介导的遗传转化法和基因枪法,导入动物细胞常用显微注射法,A项错误。①过程是将带有目的基因的载体导入受体细胞,不需要去除细胞壁,B项错误。通过添加植物激素,并改变其种类和浓度来诱导愈伤组织分化,C项正确。该方法涉及基因工程和植物组织培养,依据的原理是基因重组和植物细胞的全能性,不是染色体变异,D项错误。9.农杆菌是一种土壤细菌,能侵染植物细胞,因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。图3-3-15为农杆菌介导的遗传转化法的示意图,回答下列问题。图3-3-15(1)农杆菌介导的遗传转化法多数用于侵染的植物是　　　　　。利用农杆菌侵染植物细胞的特点,能实现　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的目的。具体原理是在农杆菌的Ti质粒上存在T-DNA,T-DNA上包含有高等植物的生长素编码基因和　　　　　编码基因,可以插入　　　　引起植物细胞的变化,因此只要将携带外源基因的DNA片段插入　　　　　(部位)即可。 (2)根据T-DNA这一转移特点,推测该DNA片段上可能含有控制　　　　　酶合成的基因。 (3)植物基因工程中,除了农杆菌介导的遗传转化法外,还可采取　　　　　　　　　　　将目的基因导入受体细胞。 答案:(1)双子叶植物　将目的基因转移到植物受体细胞中　细胞分裂素　植物基因组　T-DNA(2)DNA连接酶、限制(3)花粉管通道法和基因枪法解析:(1)双子叶植物的转基因多数采用农杆菌介导的遗传转化法。利用农杆菌侵染植物细胞的特性,可实现将目的基因转移到植物受体细胞中的目的。真正可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA上的是农杆菌的T-DNA,因此目的基因必须插入该部位才能成功。(2)根据T-DNA这一转移特点,可以推测该DNA片段能控制合成DNA连接酶、限制酶,以实现与植物基因组的整合。(3)植物基因工程中,除了农杆菌介导的遗传转化法外,还可用花粉管通道法、基因枪法等将带有目的基因的载体导入受体细胞。能力提升1.农杆菌中含有一个大型的Ti质粒(如图3-3-16所示),在侵染植物细胞的过程中,其中的T-DNA片段可以插入植物基因组。若想用基因工程并通过农杆菌向某种植物中导入抗旱基因,下列分析不合理的是(　　)。图3-3-16A.若用Ti质粒作为抗旱基因的载体,目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内,且要保证复制原点和用于转移T-DNA的基因片段不被破坏B.将重组Ti质粒导入农杆菌中时,可以用CaCl2处理细菌C.转基因抗旱植物培育是否成功的最简单检测方法是看该植物是否具有抗旱性状D.若能够在植物细胞中检测到抗旱目的基因,则说明该基因工程获得成功答案:D解析:农杆菌含有一个大型的Ti质粒,在侵染植物细胞的过程中,其中的T-DNA片段可以插入植物的基因组,所以若用Ti质粒作为抗旱基因的载体时,目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内,且要保证复制起始点和用于转移T-DNA的基因片段不被破坏,A项正确。将目的基因导入细菌时,需要用CaCl2处理细菌,使其成为容易吸收外界环境中DNA分子的感受态细胞,B项正确。转基因抗旱植物培育是否成功的最简单检测方法是看该植物是否具有抗旱性状,C项正确。能够在植物细胞中检测到抗旱目的基因,只能说明目的基因导入成功,不能说明该基因工程获得成功,D项错误。2.为培育抗旱玉米,研究人员构建了含有抗旱基因E的重组Ti质粒,采用农杆菌介导的遗传转化法将基因E导入玉米幼胚组织细胞中,筛选出抗旱的转基因玉米。下列相关叙述错误的是(　　)。　A.利用基因E的mRNA反转录为cDNA,通过PCR可获得大量目的基因B.将重组Ti质粒置于经CaCl2处理的农杆菌悬液中,可获得转化的农杆菌C.用农杆菌将E基因导入玉米幼胚组织细胞后经组织培养获得转基因植株D.重组Ti质粒进入玉米幼胚组织细胞后与染色体整合并通过细胞增殖遗传给后代答案:D解析:提取该微生物的mRNA,在反转录酶的催化作用下,反转录为cDNA,再通过PCR可获得大量目的基因,A项正确。农杆菌经CaCl2处理后,成为感受态细胞,使其容易吸收外界环境中的DNA分子,所以将重组质粒置于经CaCl2处理的农杆菌悬液中,可获得转化的农杆菌,B项正确。用农杆菌介导的遗传转化法将E基因导入玉米幼胚组织细胞后经过组织培养可以获得转基因植株,C项正确。重组Ti质粒进入玉米幼胚组织细胞后整合到基因组上,并通过细胞增殖遗传给后代,D项错误。3.乳糖不耐受症是由乳糖酶(LCT)分泌少,不能完全消化分解母乳或牛乳中的乳糖引起的非感染性腹泻。科研工作者利用生物技术培育出转基因低乳糖奶牛新品种,给患乳糖不耐受症患者带来福音。图3-3-17为转基因低乳糖奶牛培育流程示意图。下列说法错误的是(　　)。图3-3-17A.图示流程涉及的生物技术有基因工程、动物细胞核移植、胚胎移植B.将重组质粒T导入牛胎儿成纤维细胞可用基因枪法C.早期胚胎植入代孕母牛子宫的时期是桑椹胚或囊胚D.去核卵母细胞中含有促进成纤维细胞的细胞核全能性表达的物质答案:B解析:由题图可知,培育转基因低乳糖奶牛的过程涉及基因工程、动物细胞核移植技术和胚胎移植技术,A项正确。常用显微注射法将重组质粒T导入牛胎儿成纤维细胞,B项错误。胚胎移植模拟自然的胚胎着床过程,应选择桑椹胚或囊胚进行移植,C项正确。选择去核卵母细胞作为核移植的受体细胞有两个原因,一是卵母细胞大,易操作,营养物质丰富,二是卵母细胞中含有促进成纤维细胞的细胞核全能性表达的物质,D项正确。4.(不定项选择题)在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值。图3-3-18表示获得转基因抗寒莴苣的技术流程,请据图分析,下列叙述正确的是(　　)。图3-3-18A.①过程需要的酶有限制酶、DNA连接酶、载体B.重组质粒除了带有抗冻蛋白基因afp以外,还必须含有启动子、终止子、标记基因等,构成一个完整的基因表达载体C.如果受体细胞C1是农杆菌,则将目的基因插入它的Ti质粒的T-DNA上,使目的基因进入受体细胞C2,并将其插入到受体细胞C2的基因组上D.经②过程获得的转基因莴苣中的目的基因是否表达,可用目的蛋白的抗体进行检测答案:BCD解析:基因表达载体的构建是基因工程的关键步骤,构建基因表达载体时需要的酶有限制酶、DNA连接酶,A项错误。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因和复制原点,B项正确。将带有目的基因的载体导入植物细胞常用的方法是农杆菌介导的遗传转化法,将目的基因插入农杆菌的Ti质粒的T-DNA上,使目的基因进入受体细胞C2,并将其插入到受体细胞C2的基因组上,使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达,形成转基因莴苣,C项正确。检测目的基因是否翻译出蛋白质的方法是从受体细胞中提取蛋白质后,进行电泳分离,然后利用目的蛋白的抗体进行检测,D项正确。5.(不定项选择题)苹果切开或咬开后不久颜色便会加深,这种现象称为“褐变”。褐变是由位于细胞器中的多酚氧化酶(PPO)催化位于液泡中的多酚类物质(如绿原酸等)生成棕色色素导致的。据此,科研人员培育出了褐变能力显著降低的转基因苹果,其工作流程如图3-3-19所示。下列分析错误的是(　　)。图3-3-19A.要想构建褐变能力显著降低的转基因苹果,目的基因只能选棕色色素B.在步骤③进行之前,需要用次氯酸钠溶液对苹果嫩叶碎片(外植体)进行处理,目的是诱导分化C.步骤④是植物组织培养的重要阶段,这个阶段称为脱分化,该阶段使用的脱分化培养基中除了含有必要的植物激素外,从基因工程流程的角度考虑,还需要添加卡那霉素D.为了评估目的基因对抑制苹果褐变的效果,需要选择无目的基因的对照植株,如野生株(同样进行步骤②④⑤操作)或含质粒pBI121的植株,两者中最佳的是含质粒pBI121的植株答案:AB解析:褐变是由位于细胞器中的多酚氧化酶(PPO)催化位于液泡中的多酚类物质(如绿原酸等)生成棕色色素导致的,则目的基因应选棕色色素降解基因和抑制PPO表达的基因,A项错误。在步骤③将目的基因导入受体细胞进行之前,需要用次氯酸钠溶液对苹果嫩叶碎片(外植体)进行处理,目的是消毒,B项错误。步骤④是植物组织培养的重要阶段,这个阶段称为脱分化,该阶段使用的脱分化培养基中除了含有必要的植物激素外,从基因工程流程的角度考虑,还需要添加卡那霉素,其作用是将含有目的基因的细胞筛选出来,C项正确。为了评估目的基因对抑制苹果褐变的效果,需要选择无目的基因的对照植株,如野生株(同样进行步骤②④⑤操作)或含质粒pBI121的植株,两者中最佳的是含质粒pBI121的植株,因为相比野生株,含质粒 pBI121的植株作为对照,可以排除质粒pBI121中的基因对实验结果的干扰,D项正确。6.回答下列问题。(1)科学家将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出2点即可)。 (2)体外重组的质粒可通过　　　　的方法导入大肠杆菌细胞,而体外重组的噬菌体DNA通常需与　　　　　　组装成完整的噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞,在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是　　　　。 (3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解,在实验中应选用　　　　　　　　　的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的过程中应添加　　　　的抑制剂。 答案:(1)体外重组DNA可以进入受体细胞,真核生物基因可在原核细胞中表达(2)热激　外壳蛋白质(或噬菌体蛋白)　细菌(3)蛋白酶缺陷型　蛋白酶7.几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因导入植物体内,可增强其抗真菌的能力。回答下列问题。(1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是　　　　　　　　　　　　。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是　　　　　　　　。 (2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是 　　　　(答出2点即可)。 (4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是　　　　　　　。 (5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是　　　　　　　　　　　　。 答案:(1)嫩叶组织细胞易破碎　防止提取的RNA被RNA酶分解(2)反转录过程的碱基互补配对(3)目的基因缺少相应的启动子和终止子,缺少复制原点(4)磷酸二酯键(5)转录和翻译过程受影响解析:(1)由于嫩叶组织细胞易破碎,因此在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是防止提取的mRNA被RNA酶分解。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA,原因是在反转录酶的作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是质粒载体中有启动子、终止子,便于目的基因的表达;质粒中含有复制原点等。(4)DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)基因表达包括转录和翻译两个步骤,若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌的能力没有提高,其可能的原因是几丁质酶基因转录或翻译过程异常。