人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序第2课时练习

这是一份人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序第2课时练习，共8页。试卷主要包含了Bt抗虫蛋白具有抵抗虫害的作用等内容，欢迎下载使用。
1.我国科学家独创的花粉管通道法,可以使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞,是一种十分简便经济的方法,下列对此认识正确的是( )
A.不必构建表达载体就可以直接导入
B.此方法可用于转基因动物
C.受体细胞只能是植物的卵细胞
D.有时可以取代农杆菌转化法
2.转基因抗虫棉培育过程中,下列有关目的基因检测与鉴定方法的叙述,错误的是( )
A.检测抗虫基因是否导入——农杆菌转化法
B.检测抗虫基因是否转录——PCR技术
C.检测抗虫基因是否翻译——抗原—抗体杂交
D.检测抗虫蛋白生物功能——抗虫接种实验
3.下图表示转基因动、植物的培育过程。下列有关叙述错误的是( )
A.受体细胞A只能是绵羊的体细胞
B.②过程中需要进行胚胎移植操作
C.可采用花粉管通道法将目的基因导入受体细胞B
D.③过程中一般需要生长素和细胞分裂素
4.生物将遗传物质传递给其他细胞而非其子代的过程称为基因水平转移。例如农杆菌可通过感染植物细胞实现基因向植物基因组的转移。下列叙述错误的是( )
A.基因水平转移不能为生物进化提供原材料
B.生物界共用一套遗传密码是基因水平转移实现表达的基础
C.R型肺炎链球菌可通过基因水平转移转化为S型肺炎链球菌
D.通过农杆菌转化到植物染色体上的基因遗传时遵循孟德尔遗传规律
5.[2023江苏徐州高二期中]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,以防止破坏T-DNA
B.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DNA
D.T-DNA可介导外源DNA整合到植物细胞的染色体上
6.[2022江苏苏州阶段检测]下图为科学家通过基因工程培育抗虫棉时,从苏云金杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中,与棉花的DNA分子结合起来而发挥作用的过程示意图。以下相关说法不正确的是( )
A.图中Ⅰ是质粒,步骤①需要用到限制酶和DNA连接酶
B.图中Ⅱ是含目的基因的重组质粒,步骤②是将重组质粒导入棉花细胞
C.图中Ⅲ是农杆菌,通过步骤③将目的基因导入棉花细胞
D.剔除培育成功的抗虫棉体内的四环素抗性基因不会影响抗虫基因的表达
7.下列哪一种方法不能用于检测目的基因是否成功导入或表达?( )
A.在显微镜下直接观察受体细胞中是否含有目的基因
B.通过PCR等技术检测受体细胞的DNA分子上是否含有目的基因
C.提取受体细胞合成的相应蛋白质,利用抗原—抗体特异性反应进行检测
D.抗虫基因导入植物细胞后,检测植物是否具有抗虫特性
8.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所示。下列有关叙述不正确的是( )
A.步骤①所代表的过程是转录
B.步骤②需使用限制酶和DNA连接酶
C.步骤③可用Ca2+处理法将表达载体导入受体细胞
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
9.下列关于DNA的提取和DNA片段的扩增及电泳鉴定的叙述,正确的是( )
A.利用DNA和蛋白质在预冷酒精中溶解性的差异可将DNA进一步纯化分离
B.在提取白色丝状物时双向搅拌比单向搅拌更有利于获得结构完整的DNA
C.PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水和移液器等在使用前都必须进行高压蒸汽灭菌处理
D.PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定,电泳时电泳缓冲液不能没过凝胶
10.Bt抗虫蛋白具有抵抗虫害的作用。为获取大量Bt抗虫蛋白,研究者从基因数据库中获取了该蛋白的基因编码序列(简称Bt-Cry1基因),如图1所示;通过基因工程技术利用大肠杆菌表达该蛋白,所用载体如图2所示,箭头表示不同限制酶的酶切位点。
图1
图2
回答下列问题。
(1)根据图中信息,可选用 两种限制酶切割含目的基因的DNA片段和载体,使目的基因与载体高效重组,若选用PstⅠ进行切割,会造成 。限制酶来源于原核生物,不会切割自身的DNA分子是因为 。
(2)基因表达载体中必须含有启动子和终止子,其中启动子的作用是 ,图中氨苄青霉素抗性基因的作用是 。
(3)导入目的基因时,首先用 处理大肠杆菌使其成为能吸收周围环境中DNA分子的生理状态的细胞,再将重组载体溶于缓冲液中与受体细胞混合;在适宜的温度下可以促进大肠杆菌完成 过程。
(4)检测和鉴定目的基因是否在大肠杆菌中成功表达的方法是 。
能力素养提升练
11.如图表示利用基因工程生产胰岛素的三种途径,据图判断,下列说法正确的是( )
A.导入受体细胞C需要用Mg2+处理使大肠杆菌处于感受态
B.利用显微注射的方法将目的基因导入受体细胞A即受精卵
C.受体细胞B通常为莴苣的卵细胞,经脱分化、再分化形成个体
D.三种方法得到的胰岛素结构完全相同
12.[2023江苏连云港高二统考期中]下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A,也不含质粒A上的基因。判断下列说法正确的是( )
A.用NaCl处理细菌B使其处于感受态可吸收重组质粒
B.将完成导入的细菌涂布在含有四环素的培养基上,能生长的只是导入了重组质粒的细菌
C.将完成导入的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上,含有重组质粒的细菌无法生长
D.可利用PCR技术检测人的生长激素基因是否在工程菌中转录和翻译
13.[多选][2023江苏淮安马坝高级中学高二期中]下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。下列相关叙述正确的是( )
A.切割Ti质粒的限制酶均特异性地识别6个或4个核苷酸序列
B.③侵染植物细胞后,T-DNA整合到④的染色体DNA上
C.获得基因表达载体的过程中,至少需要限制酶断开6个磷酸二酯键、DNA连接酶连接4个磷酸二酯键
D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了定向的可遗传变异
14.[多选]下列关于PCR扩增DNA片段及电泳鉴定的叙述,正确的有( )
A.PCR扩增过程中双链DNA解旋是通过加热实现的
B.用于PCR扩增的Taq酶是一种耐高温的逆转录酶
C.PCR反应体系中需加入适量ATP溶液来驱动子链延伸
D.PCR扩增产物一般可通过琼脂糖凝胶电泳来进行鉴定
15.[2023江苏泰州中学高三一模]植物不能代谢亚磷酸盐(Phi),但导入并表达ptxD基因的转基因植物可将Phi转化为供作物生长发育所需的Pi,以获得更高产量。当施用Phi时,杂草不能与ptxD转基因农作物竞争可利用的磷,因此,ptxD转基因植株相比于杂草有明显的竞争优势。Phi不能被藻类代谢且对藻类没有毒性,施用后不会促进赤潮的发生,对水生生态系统生物多样性不构成威胁。油菜是我国重要的油料作物,油菜田间常伴生大量杂草,严重影响了油菜产量,除草剂长期过量使用,导致全球抗除草剂杂草数量逐年增加。为控制杂草和解决除草剂过量使用带来的问题,某研究团队将ptxD基因转入野生型油菜(WT)中,获得转基因油菜。
(1)为获得大量的ptxD基因,过程b中需先加热至90~95 ℃然后冷却至55~60 ℃,冷却的目的是 。过程b循环完成后,通常会继续72 ℃延伸5~10 min,其目的是 。
(2)为获得转基因植物,本实验采用 法侵染油菜幼苗的下胚轴,主要过程如下:
①过程d:将重组质粒导入农杆菌,得到含重组质粒的农杆菌菌液。
②将无菌培养的野生型油菜幼苗的下胚轴进行农杆菌侵染,侵染结束后进行一段时间的共培养,共培养的目的是 。
③过程f:共培养结束后转移至相应培养基上诱导愈伤组织。
④过程g:诱导分化、生根。
(3)本研究利用植物表达载体上的潮霉素抗性基因和 基因作为筛选标记。可用潮霉素或 作为筛选剂。
(4)若在试管苗期间通过分子水平的检测,检验转基因油菜的ptxD基因是否表达,应检测 (答两点)。
第2课时 将目的基因导入
受体细胞并进行检测与鉴定
1.D 要让目的基因进入受体细胞后能稳定存在并得到复制和表达,不管采用什么导入方法,都需要构建表达载体,A项错误;花粉管通道法只适用于转基因植物的培育,B项错误;采用花粉管通道法时,植物受体细胞一般是植物体细胞或受精卵,通常不选用卵细胞,C项错误。
2.A 将抗虫基因导入受体细胞可以采用农杆菌转化法,但检测抗虫基因是否导入受体细胞一般采用PCR等技术,A项错误。
3.A 培育转基因动物时,受体细胞A一般是该种动物的受精卵,A项错误。
4.A 基因水平转移使转移的基因和受体细胞原有的基因发生基因重组,遗传物质发生改变,能为生物进化提供原材料,A项错误;生物界共用一套遗传密码,翻译时相同遗传密码决定同种氨基酸,这是基因水平转移实现表达的基础,B项正确;S型肺炎链球菌的相关基因转移到R型肺炎链球菌,基因决定性状,R型肺炎链球菌可通过基因水平转移转化为S型肺炎链球菌,C项正确;农杆菌将目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上,随受体染色体DNA的复制而复制,通过农杆菌转化到植物染色体上的基因遗传时遵循孟德尔遗传规律,D项正确。
5.D 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,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。
6.B 图中Ⅰ为质粒,步骤①为基因表达载体的构建,需要用到限制酶和DNA连接酶,A项正确;图中步骤②是将重组质粒导入农杆菌细胞,B项错误;图中Ⅲ是农杆菌,步骤③是将目的基因导入棉花细胞,C项正确;基因的表达具有一定的独立性,剔除抗虫棉体内的四环素抗性基因不影响抗虫基因的表达,D项正确。
7.A 检测目的基因是否成功导入或表达的方法有多种。①分子水平上的检测:通过PCR等技术检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA;检测目的基因是否翻译成蛋白质用抗原—抗体杂交技术。②个体生物学水平的鉴定:检测是否具有抗性及抗性程度。在显微镜下无法观察到受体细胞中是否含有目的基因,故选A项。
8.A 分析题图可知,步骤①代表逆转录,是以禽流感病毒的RNA为模板合成DNA的过程,A项错误;步骤②是用限制酶和DNA连接酶将目的基因与质粒相连形成重组质粒,B项正确;步骤③将目的基因导入大肠杆菌的方法是用Ca2+处理,使大肠杆菌细胞处于能够吸收重组质粒的状态,C项正确;患禽流感康复的鸡的血清中含有相应的抗体,可以与Q蛋白发生抗原—抗体特异性结合反应,以此可以检测Q蛋白的免疫反应特性,D项正确。
9.A 利用DNA不溶于酒精而蛋白质溶于酒精的特点,可将DNA和蛋白质分开,A项正确;在提取白色丝状物时用玻璃棒轻轻单向搅拌更有利于获得结构完整的DNA,B项错误;PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水在使用前都必须进行高压灭菌处理,移液器不需要进行高压灭菌处理,C项错误;通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物时,电泳缓冲液没过凝胶1mm为宜,D项错误。
10.答案 (1)PvuⅡ、EcRⅠ 目的基因自身环化和与质粒随意连接且会破坏载体的终止子 含有某种限制酶的原核生物,其DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰
(2)与RNA聚合酶识别并结合,驱动基因转录出RNA 作为标记基因,检测Bt-Cry1基因是否导入大肠杆菌细胞
(3)Ca2+ 转化
(4)抗原—抗体杂交
解析 (1)根据图中信息,目的基因中PstⅠ有两个酶切位点,若选用PstⅠ进行切割,会造成目的基因自身环化和与质粒随意连接,并且也会破坏载体中的终止子,可选用PvuⅡ、EcRⅠ这两种限制酶切割含目的基因的DNA片段和载体,使目的基因与载体高效重组;限制酶来源于原核生物,不会切割自身的DNA分子是因为其DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。(2)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,其作用是能与RNA聚合酶识别并结合,驱动基因转录出RNA;氨苄青霉素抗性基因的作用是作为标记基因,检测Bt-Cry1基因是否导入大肠杆菌细胞。(3)将目的基因导入受体细胞,根据受体细胞不同,导入的方法也不一样,其中一种方法是首先用Ca2+处理大肠杆菌使其成为能吸收周围环境中DNA分子的生理状态的细胞,再将重组载体溶于缓冲液中与受体细胞混合;在适宜温度下可以促进大肠杆菌完成转化过程。(4)检测和鉴定目的基因是否在大肠杆菌中表达的方法是抗原—抗体杂交。
11.B 将目的基因导入微生物细胞常用感受态细胞法,即用Ca2+(或CaCl2)处理大肠杆菌,使之成为感受态细胞,利于完成转化过程,A项错误;将目的基因导入动物细胞时受体细胞一般选择动物的受精卵细胞,B项正确;受体细胞B通常是莴苣的体细胞,目的基因导入该细胞后,需对该细胞进行组织培养,经脱分化和再分化过程形成转基因植株,C项错误;三种方法所使用的受体细胞不同,因此经过基因的表达得到的胰岛素结构不完全相同,D项错误。
12.C 将目的基因导入细菌时,常用CaCl2处理细菌使之处于感受态,从而能够吸收重组质粒,A项错误;由于抗四环素基因未被破坏,所以能在含有四环素的培养基上生长的是导入了重组质粒或普通质粒的细菌,B项错误;由于基因表达载体上的氨苄青霉素抗性基因被破坏,所以在含有氨苄青霉素的培养基上,含有重组质粒的细菌无法生长,C项正确;可利用PCR技术检测人的生长激素基因是否在工程菌中转录,但是不能检测是否翻译出相关蛋白质,D项错误。
13.BCD 限制性内切核酸酶均能特异性地识别核苷酸序列,但识别的核苷酸序列不一定是6个或4个,大多数限制性内切核酸酶识别6个核苷酸序列,少数限制酶识别序列由4、5或8个核苷酸组成,切割Ti 质粒的限制酶也是如此,A项错误;含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后,重组Ti质粒的T-DNA能够整合到受体细胞染色体的DNA上,即整合到④植物细胞的染色体DNA上,B项正确;若只用同一种限制酶切割质粒和目的基因,则获得目的基因片段需要断开4个磷酸二酯键,切开质粒需要断开2个磷酸二酯键,即至少需要断开6个磷酸二酯键,而在重组时,连接目的基因和质粒需要用到DNA连接酶,且要连接4个磷酸二酯键,C项正确;⑤只要表现出抗虫性状就表明抗虫基因已整合到植物细胞染色体上,且成功表达,即植株发生了定向的可遗传变异,D项正确。
14.AD 与体内DNA复制时需要解旋酶解旋的方式不同,PCR扩增过程中双链DNA解旋是通过加热实现的,A项正确;用于PCR扩增的Taq酶是一种耐高温的DNA聚合酶,而非逆转录酶,B项错误;PCR反应需要在一定的缓冲溶液中才能进行,需提供DNA模板,分别与两条模板链结合的2种引物,4种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶,同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行,不需要加ATP,C项错误;常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物,D项正确。
15.答案 (1)使引物结合到互补DNA链上 使子链延伸完全(或让目的基因扩增)
(2)农杆菌转化 使农杆菌Ti质粒的T-DNA转移至受体细胞并整合到其染色体上
(3)ptxD Phi
(4)是否转录产生相应的mRNA、是否翻译产生相关的蛋白质
解析 (1)过程b是体外大量扩增DNA的过程,过程b中需先加热至90~95℃(使双链DNA解旋)然后冷却至55~60℃,冷却的目的是使引物结合到互补DNA链上。过程b循环完成后,通常会继续72℃延伸5~10min,其目的是使产物延伸完整。(2)由图可知,为获得转基因植物,采用了农杆菌转化法侵染油菜幼苗的下胚轴;将无菌培养的野生型油菜幼苗的下胚轴进行农杆菌侵染,侵染结束后进行一段时间的共培养,在该过程中目的基因ptxD将随着T-DNA转移到被侵染的细胞中,并随T-DNA整合到油菜细胞的染色体DNA上,进而可以在油菜细胞中稳定存在。(3)重组质粒中有潮霉素抗性基因(标记基因)和ptxD基因(目的基因),可用含有潮霉素或Phi的培养基筛选出成功导入目的基因的细胞。(4)若在试管苗期间用分子水平方法判断抗病基因是否表达,应检测其是否转录产生相应的mRNA、是否翻译产生相关的蛋白质。