高中生物人教版 (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一课一练

课时跟踪检测（十三）  基因工程的基本操作程序

一、选择题

1．(2020·泰州期末)下列过程中没有涉及碱基互补配对原则的是(　　)

A．提取目的基因

B．目的基因与载体结合

C．将目的基因导入受体细胞

D．目的基因的表达和检测

解析：选C　目的基因的获取方法有从基因文库中获取、利用PCR扩增，其中用PCR扩增涉及碱基互补配对原则；目的基因与载体结合、目的基因的表达和检测都涉及碱基互补配对原则；将目的基因导入受体细胞不涉及碱基互补配对原则。

2．下列关于PCR扩增DNA片段和电泳检测扩增产物实验的叙述，错误的是(　　)

A．PCR过程需要耐高温的DNA聚合酶

B．PCR过程需要DNA连接酶

C．PCR扩增区域由2个引物来决定

D．不同大小的DNA在电场中迁移速率不同

解析：选B　PCR在较高温度下进行，因此需要耐高温的DNA聚合酶，A正确；PCR过程需要耐高温的DNA聚合酶，不需要DNA连接酶，B错误；PCR扩增区域由2个引物来决定，C正确；不同大小的DNA在电场中迁移速率不同，D正确。

3．用限制酶XbaⅠ和SacⅠ(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA，获得含目的基因的片段。若利用该片段构建基因表达载体，应选用如图中的Ti质粒是(　　)

注：图中箭头所指的位置是限制酶识别和切割的位点。

解析：选C　Ti质粒上的TDNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，因此构建基因表达载体时，应该将目的基因插入TDNA上，则限制酶XbaⅠ和SacⅠ的切割位点都应该在TDNA上，C项符合题意。

4．(2020·宝坻区期中)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胰岛A细胞的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点

C．借助标记基因筛选出来的受体细胞不一定含有目的基因

D．起始密码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　由于基因的选择性表达，在人的胰岛A细胞中，没有胰岛素基因转录的mRNA，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；标记基因位于载体上，利用标记基因筛选出来的受体细胞可能只含有载体，而不含有目的基因，C正确；在胰岛素基因的转录过程中起作用的是启动子和终止子，而密码子在翻译过程中起作用，D错误。

5．下列关于目的基因的检测与鉴定的叙述，错误的是(　　)

A．目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入质粒DNA中

B．检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录可使用PCR等技术

C．目的基因表达的鉴定通常是在个体水平上进行的

D．如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质，可确定目的基因上游含有启动子

解析：选A　目的基因在真核细胞中稳定遗传的关键是目的基因是否插入转基因生物的染色体DNA上，A错误；通过抗原抗体杂交可以检测目的基因是否翻译成了蛋白质，检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录可使用PCR等技术，B正确；目的基因表达的鉴定通常是在个体水平上进行的，如抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等，C正确；如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质，可确定目的基因上游含有启动子，D正确。

6．研究者从某植物中克隆出花色基因C (图1)，拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入牡丹中增加其花色类型。下列操作与实验目的不符的是(　　)

A．用限制酶EcoRⅠ和DNA连接酶构建重组质粒

B．用含基因C的农杆菌侵染牡丹的愈伤组织，将基因C导入细胞

C．在培养基中添加潮霉素，可以提取出潮霉素抗性基因

D．用分子杂交方法检测基因C是否整合到菊花染色体DNA上

解析：选C　由题干信息可知，目的基因两端具有限制酶EcoRⅠ的酶切位点，则应用该限制酶切开质粒，然后用DNA连接酶催化目的基因和切开后的质粒形成磷酸二酯键，得到重组质粒，与实验目的相符。农杆菌转化法适用于牡丹这种双子叶植物，可用含基因C的农杆菌侵染牡丹愈伤组织，将基因C导入细胞，与实验目的相符。由题意可知，质粒中添加的标记基因是潮霉素抗性基因，则在培养基中添加潮霉素以筛选出被转化的细胞，不是提取出潮霉素抗性基因，与实验目的不相符。具有互补碱基序列的DNA分子，通过碱基对之间的氢键可以形成稳定的双链区；根据这一特性，单链的目的基因DNA片段用同位素、荧光分子等标记后与被检测DNA的同源互补序列杂交，从而检测目的基因是否导入了牡丹染色体DNA上，与实验目的相符。

7．利用PCR扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。以下相关叙述错误的是(　　)

A．变性过程中断裂的是DNA分子内碱基对之间的氢键

B．复性时引物a必须与引物b碱基互补配对

C．由原来的母链为模板合成的两个新DNA分子中，只含有引物a或引物b

D．延伸时需要耐高温的DNA聚合酶催化

解析：选B　在PCR变性过程中高温破坏的是DNA分子的双螺旋结构，使其碱基对间的氢键断裂，A正确；复性时引物a、引物b需要与模板进行碱基互补配对，如果引物a和引物b发生碱基互补配对，则不能与相应模板链结合，无法完成子链的延伸，B错误；由于DNA复制方式为半保留复制，而引物为单链DNA片段，所以由原来的母链为模板合成的两个新DNA分子中，只含有引物a或引物b，C正确；延伸时的温度为72 ℃左右，所以要用耐高温的DNA聚合酶催化子链合成，D正确。

8．下列关于基因工程的叙述，正确的是(　　)

A．只能用同一种限制酶处理含目的基因的DNA和载体

B．细菌质粒、动植物病毒等是基因工程常用的载体

C．培育抗除草剂的作物新品种，导入目的基因时只能以受精卵为受体

D．可用PCR检测目的基因是否成功表达

解析：选B　基因工程中用同一种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含目的基因的DNA片段和载体，使它们产生相同的黏性末端，以便形成重组载体，A错误；细菌质粒、动植物病毒等是基因工程常用的载体，B正确；为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时既可以以受精卵为受体，也可以以体细胞为受体，但以体细胞为受体时还需要采用植物组织培养技术，C错误；目的基因是否表达可通过PCR和抗原抗体杂交来检测，因为基因表达包括转录和翻译两个过程，D错误。

9.如图为基因表达载体的模式图，下列有关基因工程中载体的说法，错误的是(　　)

A．基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建

B．不同基因表达载体的构建方法是不同的

C．图中启动子位于基因的上游，是DNA聚合酶识别和结合的部位

D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因

解析：选C　启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。

10．下列有关聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因的叙述，错误的是(　　)

A．为方便构建重组质粒，在引物中需要适当添加限制酶的切割位点

B．设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对，而造成引物自连

C．PCR扩增时，复性所需温度的设定与引物的长度和碱基组成无关

D．PCR扩增一般需要经历多个循环，每个循环分为变性、复性和延伸3步

解析：选C　为方便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的限制酶的切割位点，A正确；设计引物时需要避免引物之间的碱基互补配对，以防止造成引物自身连接，B正确；复性温度与时间取决于引物的长度、碱基组成及其比例，还有靶基因序列的长度，如果引物中GC含量高，需要设定更高的复性温度，C错误；PCR扩增一般需要经历多个循环，每个循环分为变性、复性和延伸3步，D正确。

11．如图是培育抗除草剂玉米的技术路线图，含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达，其产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中愈伤组织表面常残留农杆菌，会导致未转化的愈伤组织可能在含除草剂的培养基中生长。下列相关叙述错误的是(　　)

A．过程①只需用两种限制酶，就可防止酶切产物自身环化

B．过程②用Ca2＋处理可提高转化成功率

C．过程③应在培养基中加入除草剂和物质K

D．筛选得到的A是有农杆菌附着的转化愈伤组织

解析：选A　过程①要用两种特定的限制酶，切割出两个不同的黏性末端序列，从而防止酶切产物自身环化，A错误；农杆菌属于原核生物，所以过程②用Ca2＋处理，使其成为感受态细胞，可提高转化成功率，B正确；根据题意可知，报告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色，而愈伤组织表面残留的农杆菌会导致未转化的愈伤组织能在含除草剂的培养基中生长，因此过程③应在培养基中加入除草剂和物质K，C正确；筛选得到的A是有农杆菌附着的转化愈伤组织，D正确。

二、非选择题

12．(2020·邢台期末)某实验小组利用转基因技术培育耐盐水稻，如图1表示含有耐盐基因的外源DNA分子，图2表示质粒，其上含有BamHⅠ、SmaⅠ和HindⅢ三种限制酶的酶切位点。请据图回答下列问题：

(1)分析上图可知，欲构建重组DNA分子，应选用________________两种限制酶切割质粒和外源DNA分子，使用两种不同的限制酶切割含目的基因的外源DNA和质粒的优点是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)题(1)中不使用另外一种限制酶切割的原因是__________________，题(1)中构建成功的重组质粒若用该酶切割能产生________种不同的DNA片段。

(3)质粒中抗性基因的作用是__________________。成功导入了目的基因的受体细胞(受体细胞本身不含四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因)，不能在含______(填“氨苄青霉素”或“四环素”)的培养基中进行培养。

(4)从个体水平上鉴定耐盐基因是否成功表达的方法是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)外源DNA和质粒上都含有限制酶BamHⅠ、HindⅢ和SmaⅠ的识别序列和切割位点，但限制酶SmaⅠ的识别序列位于目的基因中，因此构建基因表达载体时，应该选用限制酶BamHⅠ和HindⅢ切割质粒和外源DNA分子；使用两种不同的限制酶切割含目的基因的外源DNA和质粒可防止质粒和目的基因的自身环化及质粒与目的基因的反向连接。(2)构建成功的重组质粒含有3个限制酶SmaⅠ的识别序列和切割位点，因此若用该酶切割构建成功的重组质粒能产生3种不同的DNA片段。(3)质粒中抗性基因的作用是筛选和鉴定目的基因；构建基因表达载体时，四环素抗性基因被破坏，但氨苄青霉素抗性基因没有被破坏，因此成功导入了目的基因的受体细胞(受体细胞本身不含四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因)，不能在含四环素的培养基中进行培养。(4)从个体水平上鉴定耐盐基因是否成功表达的方法是将转基因水稻置于盐碱地中培育(或用一定浓度的盐水浇灌转基因水稻)，观察其能否正常生长。

答案：(1)BamHⅠ和HindⅢ　防止质粒和目的基因的自身环化及质粒与目的基因的反向连接　(2)SmaⅠ会破坏目的基因　3　(3)筛选和鉴定目的基因　四环素　(4)将转基因水稻置于盐碱地中培育(或用一定浓度的盐水浇灌转基因水稻)，观察其能否正常生长

13．在进行DNA亲子鉴定时，需要大量的DNA。PCR(聚合酶链式反应)可以使样品DNA扩增，获得大量DNA克隆分子。该技术的原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图1，图中黑色长方形是引物)。请回答下列问题：

(1)图中的变性、延伸分别是指____________________________________、____________________________________________________。

(2)假设PCR反应中的DNA模板为P，第一轮循环的产物2个子代DNA为N1，第二轮循环的产物4个子代DNA为N2，N1、N2中含有模板DNA单链的DNA分别有________个、________个。

(3)某样品DNA分子中共含3 000个碱基对，碱基数量满足(A＋T)/(G＋C)＝1/2，若经5次循环，至少需要向试管中加入________个腺嘌呤脱氧核苷酸。(不考虑引物所对应的片段)

(4)若图2为第一轮循环产生的产物，请绘出以a链和b链为模板经PCR扩增的产物。

解析：(1)图1中的变性是指高温下DNA分子中碱基对之间的氢键断裂，模板DNA双链解旋形成单链；延伸是指在DNA聚合酶的作用下，原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链。(2)PCR的原理是DNA复制，而DNA复制的方式是半保留复制，即无论复制多少次，子代中总有2个DNA分子含有亲代模板DNA单链。(3)某样品DNA分子中共含3 000个碱基对，碱基数量满足：(A＋T)/(G＋C)＝1/2，即其中A＋T占1/3，C＋G占2/3，则A＝T＝3 000×2×1/3÷2＝1 000(个)，若经5次循环，至少需要向试管中加入(25－1)×1 000＝31 000(个)腺嘌呤脱氧核苷酸(不考虑引物所对应的片段)。(4)若图2为第一轮循环产生的产物，则以a链和b链为模板经PCR扩增的产物见答案。

答案：(1)模板DNA双链解旋形成单链　在DNA聚合酶的作用下，原料脱氧核苷酸聚合形成新的DNA链

(2)2　2　(3)31 000

(4)如图：

14．(2020·龙岩期末)人血清白蛋白(HSA)是血浆中含量最丰富的蛋白质，在维持血浆渗透压、抗凝血等方面起着重要作用，具有重要的医用价值。如图是用基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。请据图分析并回答下列问题：

(1)获取的HSA基因可以利用________技术进行快速扩增，这一过程需要以HSA基因的一段序列合成的________，以及________________酶等条件。

(2)构建基因表达载体时，需要选择水稻胚乳细胞蛋白基因的启动子，而不用HSA基因的启动子，目的是为了______________________________________________。一个基因表达载体除了包括目的基因外，还应包括________________________等。

(3)在利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需将植物细胞与________混合后共同培养，旨在让________整合到植物细胞染色体DNA上。为了提高Ⅱ过程的导入成功率，通常用________处理大肠杆菌。

(4)人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性，所以选择________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)构建获取rHSA更有优势。

(5)为了鉴定宿主细胞中是否产生rHSA，可以用________(填字母)方法来进行检验。

A．检验HSA基因是否导入

B．检验细胞中是否产生相应的mRNA

C．抗原抗体杂交

D．检测是否有标记基因

解析：(1)体外扩增目的基因可采用PCR，该技术需要以目的基因的一段序列合成的引物，以及Taq DNA聚合(耐高温的DNA聚合)酶等条件。(2)构建基因表达载体时，需要选择水稻胚乳细胞蛋白基因的启动子，而不用HSA基因的启动子，目的是为了使HSA基因只能在水稻胚乳细胞中特异性表达rHSA。一个基因表达载体除了包括目的基因外，还应包括启动子、终止子和标记基因等。(3)在利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需将植物细胞与农杆菌混合后共同培养，利用农杆菌的侵染特性，让TDNA整合到植物细胞染色体DNA上；将目的基因导入大肠杆菌细胞时，为提高Ⅱ过程的导入成功率，常用感受态细胞法，即用Ca2＋处理微生物细胞，使之成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态。(4)由于大肠杆菌是原核生物，其细胞中不含内质网和高尔基体，而人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性，所以选择Ⅰ途径获取rHSA更有优势。(5)检测目的基因是否表达形成蛋白质可以采用抗原抗体杂交法，因此为了鉴定宿主细胞中是否产生rHSA，可用相应的抗体进行抗原抗体杂交。

答案：(1)PCR　引物　Taq DNA聚合(耐高温的DNA聚合)　(2)使HSA基因只能在水稻胚乳细胞中特异性表达rHSA　启动子、终止子和标记基因　(3)农杆菌

T­DNA　Ca2＋　(4)Ⅰ　(5)C