人教版 (2019)选择性必修3第3章 基因工程第2节 基因工程的基本操作程序图片ppt课件

课时跟踪检测（二）  基因工程的基本操作程序

一、选择题

1．基因工程中因受体细胞不同，目的基因导入的方法也不同，下列叙述错误的是(　　)

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：选D　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。

2．第三代疫苗——DNA疫苗是指将编码保护性抗原蛋白的基因插入到适宜的质粒中得到的重组DNA分子，将其导入人体内，在人体细胞内表达的产物可直接诱导机体免疫反应，且可持续一段时间。下列有关DNA疫苗的叙述，正确的是(　　)

A．表达产物不是抗原

B．DNA疫苗生产过程不需要DNA解旋酶和限制酶

C．抗原基因在体内表达时不需要RNA聚合酶

D．DNA疫苗的特异性与碱基种类无关

解析：选D　DNA疫苗是编码抗原蛋白的基因，因此其表达产物是抗原；DNA疫苗是指将编码抗原蛋白的基因插入到适宜的质粒中得到的重组DNA分子，可见其生产过程需要DNA连接酶和限制酶；基因在体内表达的转录过程中，需要RNA聚合酶催化；DNA的特异性与碱基对的排列顺序有关，与碱基种类无关。

3．下图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。相关叙述正确的是(　　)

A．三种方法都需要酶并均在体外进行

B．①②③碱基对的排列顺序均相同

C．三种方法均属于人工合成法

D．方法a不遵循中心法则

解析：选A　这三种方法都是在体外进行的，且都用到酶(方法a需要逆转录酶和DNA聚合酶；方法b需要限制酶；方法c需要DNA聚合酶)；通过方法a得到的目的基因不含有内含子，通过方法c得到的目的基因的碱基序列可能有多种，因此①②③碱基对的排列顺序不都相同；图示a和c属于人工合成法，而b是从供体细胞的DNA中直接分离目的基因的方法；方法a遵循中心法则。

4．下列有关基因工程的叙述，正确的是(　　)

A．DNA连接酶只能将由同一种限制性核酸内切酶切割而成的黏性末端连接起来

B．目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变

C．目的基因与质粒结合的过程发生在细胞外

D．常使用的载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等

解析：选C　DNA连接酶可以将不同种限制性核酸内切酶切割形成的相同的黏性末端连接起来；目的基因导入受体细胞后，受体细胞发生基因重组而不是基因突变；目的基因与质粒结合形成重组质粒的过程发生在细胞外的环境中；在基因工程中，常使用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等。

5．下列关于cDNA文库和基因组文库的说法，错误的是(　　)

A．cDNA文库中的DNA来源于mRNA的反转录过程

B．如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同

C．cDNA文库中的基因都没有启动子

D．一种生物的cDNA文库可以有许多种，但基因组文库只有一种

解析：选B　由于基因转录时只有编码区段才能转录，所以以mRNA反转录成的DNA就只有外显子区段，而缺少内含子和启动子等非编码区段，和原来的基因结构不相同。

6．科研人员先分别PCR扩增尿酸酶基因和原核生物胞外蛋白信号肽基因(编码的肽链能引导新合成的蛋白质转移、分泌)，再将它们拼接形成融合基因，并导入大肠杆菌生产尿酸酶。下列相关叙述错误的是(　　)

A．扩增两类基因时可以通过设计引物来控制两类基因的拼接方向

B．构建融合基因的目的是使大肠杆菌能合成尿酸酶并分泌到细胞外

C．融合基因导入大肠杆菌前需构建基因表达载体，以保证目的基因正常表达和遗传

D．在导入融合基因前，应先用NaCl处理大肠杆菌，使其变为感受态细胞

解析：选D　扩增两类基因时可以通过设计引物来控制两类基因的拼接方向；构建融合基因的目的是使大肠杆菌能合成尿酸酶并分泌到细胞外；融合基因导入大肠杆菌前需构建基因表达载体，以保证目的基因正常表达和遗传；在导入融合基因前，应先用CaCl2处理大肠杆菌，使其变为感受态细胞。

7．(重庆高考)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：选C　胰岛素基因只能在胰岛B细胞中表达，不能在肝细胞中表达，因而不能通过人体肝细胞mRNA反转录获得。复制原点是表达载体复制的起点，胰岛素基因表达的起点是启动子。基因表达载体中一般以抗生素抗性基因为标记基因，因此可借助抗生素抗性基因将含有胰岛素基因的受体细胞筛选出来。终止密码子是翻译终止的信号，不是转录终止的信号。

8．如图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶。下列有关说法正确的是(　　)

A．图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶均来自原核生物

B．图示中构建基因表达载体时，需要用到一种限制性核酸内切酶

C．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列

D．抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来

解析：选D　图示表示基因表达载体的构建过程，这是基因工程的核心步骤，所需限制酶一般来自原核生物；此表达载体构建时需要用到EcoRⅠ、PstⅠ限制酶；限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列并在特定的位点切割；抗卡那霉素基因作为标记基因，主要作用是筛选含有目的基因的受体细胞。

9．若要利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3A Ⅰ(↓GATC)。下列分析正确的是(　　)

A．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

解析：选D　解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体，构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同。

10．如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．将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法

B．将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只有导入了重组质粒的细菌

C．将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A的细菌

D．目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长

解析：选C　将目的基因导入细菌细胞中常用的方法是Ca2＋处理法。基因必须保持结构的完整性才能得以表达，而抗氨苄青霉素基因结构完整能够表达，从而使细菌具有对氨苄青霉素的抗性；在含有氨苄青霉素的培养基上能存活的是导入了质粒A或重组质粒的细菌。由于将人的生长激素基因插入到质粒的抗四环素基因上，破坏了抗四环素基因的完整性，因此，导入了重组质粒的细菌没有对四环素的抗性，在含有四环素的培养基上不能存活，能存活的是导入了质粒A的细菌。目的基因成功表达的标志是受体细胞产生人的生长激素。

二、非选择题

11．(江苏高考)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因，构建转基因工程菌，用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程示意图如下，请回答下列问题：

(1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA，通过________获得________用于PCR扩增。

(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2)，为方便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的________________位点。设计引物时需要避免引物之间形成________________，而造成引物自连。

(3)图中步骤1代表________，步骤2代表退火，步骤3代表延伸，这三个步骤组成一轮循环。

(4)PCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏________________的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但________的引物需要设定更高的退火温度。

(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有________(填序号：①升高退火温度　②降低退火温度　③重新设计引物)。

解析：(1)PCR技术可在体外对DNA进行扩增，模板可以是mRNA经过逆转录获得的cDNA。(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2)时，需在引物中增加适当的限制性核酸内切酶的识别序列，便于目的基因与质粒的连接。为了避免引物自连，设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对。(3)根据PCR的过程可知，图中步骤1为变性，步骤2为退火(复性)，步骤3为延伸，这三个步骤构成一个循环。(4)退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，过高的退火温度会破坏引物与模板的碱基配对。因G、C之间的氢键数多于A、T之间的氢键数，故GC含量高的引物需要设定更高的退火温度。(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物，可能的原因是退火温度过高使扩增效率降低，也可能是未按照目的基因两端的核苷酸序列来设计引物，因此可以采取的措施是降低退火温度、重新设计引物等。

答案：(1)逆转录　cDNA　(2)限制性核酸内切酶　碱基互补配对　(3)变性　(4)引物与模板　GC含量高　(5)②③

12．内皮素(ET)是一种多肽，主要通过与靶细胞膜上的ET受体(ETA)结合而发挥生物学效应。科研人员通过构建表达载体，实现ETA基因在大肠杆菌细胞中的高效表达，其过程如下图所示。图中SNAP基因是一种荧光蛋白基因，限制酶Apa Ⅰ的识别序列为　，限制酶Xho Ⅰ的识别序列为 。请据图分析回答：

(1)进行过程①时，需要加入缓冲液、引物、dNTP和____________酶等。完成过程①②③的目的是________________________。

(2)过程③和⑤中，限制酶Xho Ⅰ 切割DNA，使________键断开，形成的黏性末端是________________。

(3)构建的重组表达载体，目的基因上游的启动子是__________________的部位，进而可驱动基因的转录。除图中已标出的结构外，基因表达载体还应具有的结构是______________。

(4)过程⑥要用CaCl2预先处理大肠杆菌，使其成为容易吸收外界DNA的________细胞。

(5)SNAP基因表达的产物是一种荧光蛋白，将与ETA基因结合构成融合基因，其目的是有利于检测____________________。

解析：(1)过程①是以mRNA为模板合成cDNA，因此需要加入缓冲液、引物、dNTP和反转录(逆转录)酶等。完成过程①②③的目的是获取目的基因(ETA基因)。(2)过程③和⑤中，用限制酶Xho Ⅰ切割DNA，其目的是获取目的基因和切割质粒，在此过程中，磷酸二酯键断开，形成的黏性末端是。(3)构建的重组表达载体，目的基因上游的启动子是RNA聚合酶的识别和结合的部位，进而可驱动基因的转录。除图中已标出的结构外，基因表达载体还应具有的结构是终止子。(4)过程⑥要用CaCl2预先处理大肠杆菌，使其成为容易吸收外界DNA的感受态细胞。(5)SNAP基因的表达产物是一种荧光蛋白，因此将SNAP基因与ETA基因结合构成融合基因，其目的是有利于检测ETA基因能否表达及表达量。

答案(1)反转录(逆转录)　获取目的基因(ETA基因)　(2)磷酸二酯　　(3)RNA聚合酶的识别和结合　终止子　(4)感受态　(5)ETA基因能否表达及表达量

13．为了增加油菜种子的含油量，研究人员尝试将酶D基因与转运肽基因相连，一起导入油菜细胞并获得了转基因油菜品种。

(1)研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用____________技术快速扩增从陆地棉基因文库中获取到的酶D基因和从拟南芥基因文库中获取到的转运肽基因。所含三种限制酶(ClaⅠ、SacⅠ、XbaⅠ)的切点如图所示，则用________________酶处理两个基因后，可得到____________端(填图中字母)相连的融合基因。

(2)将上述融合基因插入如图所示Ti质粒的T­DNA中，构建________________并导入农杆菌中。将获得的农杆菌接种在含____________的固体平板上培养得到含融合基因的单菌落，再利用液体培养基振荡培养，可以得到用于转化的侵染液。

(3)剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，此过程的目的是___________________________________，进一步筛选后获得转基因油菜细胞，该细胞通过________________技术，可培育成转基因油菜植株。

(4)用____________________法可检测转基因油菜植株中的融合基因是否表达。

解析：(1)研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用PCR技术从陆地棉基因文库中获取酶D基因，从拟南芥基因文库中获取转运肽基因。用ClaⅠ限制酶和DNA连接酶处理两个基因后，可以得到A、D端相连的融合基因。(2)将上述融合基因插入图中所示的Ti质粒的T­DNA中，构建基因表达载体(重组质粒)并导入农杆菌中。将获得的农杆菌接种在含四环素的固体平板上培养得到单菌落，再利用液体培养基振荡培养，可以得到用于转化的侵染液。(3)剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，此过程的目的是利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞，进一步筛选后获得转基因油菜细胞，该细胞通过植物组织培养技术，可培育成转基因油菜植株。(4)用抗原－抗体杂交法可检测转基因油菜植株中的融合基因是否成功表达。

答案：(1)PCR　Cla Ⅰ和DNA连接　A和 D　(2)基因表达载体(或重组质粒)　四环素　(3)利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞　植物组织培养　(4)抗原－抗体杂交