1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时素养评价 二基因工程的基本操作程序(30分钟100分)一、选择题(共4小题,每小题5分,共20分)1.下列获取目的基因的方法中需要模板链的是()从基因文库中获取目的基因利用PCR技术扩增目的基因 反转录法通过DNA合成仪利用化学方法人工合成A.B. C.D.【解析】选D。从基因文库中获取目的基因不需要模板链,错误;利用PCR技术扩增目的基因需要模板链,正确;反转录法合成目的基因需要模板链,正确;通过DNA合成仪利用化学方法人工合成目的基因不需要模板链,错误。【补偿训练
2、】从基因文库中获取目的基因的依据是()A.基因的核苷酸序列B.基因的功能C.基因的转录产物mRNAD.以上都是【解析】选D。基因的核苷酸序列、基因的功能、基因的转录产物mRNA均可作为从基因文库中获取目的基因的依据。2.土壤农杆菌是基因工程中将目的基因导入植物细胞时常用的中间媒介,它含有一个大型的Ti质粒,在侵染植物细胞的过程中,其中的T-DNA片段转入植物的基因组。若想用基因工程并通过土壤农杆菌向某种植物中导入抗旱基因,以下分析不合理的是()A.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,且要保证复制起始点不被破坏B.将重组Ti质粒导入土壤农杆菌时,可以用Ca2
3、+处理细菌C.用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌去感染植物细胞,可以通过植物组织培养获取具有抗旱基因的植物D.若能够在植物细胞中检测到抗旱目的基因,则说明该基因工程项目获得成功【解析】选D。根据题意可知,该质粒中的T-DNA片段能转入植物的基因组,因此目的基因的插入位置应在T-DNA片段内,且要保证复制起始点不被破坏,以保证目的基因能够稳定复制和转移,选项A正确;将重组Ti质粒导入土壤农杆菌中时,可以用Ca2+处理细菌以增加细胞壁的通透性,选项B正确;用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌去感染组织培养中的植物细胞,再将被感染后的植物细胞通过植物组织培养方法培养成植株,就可能获得具有抗旱基因的植物,选项C
4、正确;基因工程是否获得成功,需要进行目的基因的检测和鉴定,即检测和鉴定抗旱目的基因是否能够表达,选项D错误。3.(2020北京高二检测)为增强玉米抗旱性,研究者构建含有某微生物抗旱基因E的重组质粒,用农杆菌转化法转入玉米幼胚组织细胞中,获得抗旱的转基因玉米。下列相关叙述不正确的是()A.提取该微生物mRNA反转录为cDNA,通过PCR可获得大量目的基因B.将重组质粒置于经CaCl2处理的农杆菌悬液中,可以获得转化的农杆菌C.用农杆菌转化法将E基因转入玉米幼胚组织细胞需要严格进行无菌操作D.用E蛋白的抗体进行抗原-抗体杂交,可在个体水平检测转基因玉米的抗旱性状【解析】选D。提取mRNA进行反转录
5、后得到的cDNA可以作为PCR的模板,PCR技术体外扩增获得大量目的基因,A正确;用CaCl2处理农杆菌,使其处于易于吸收周围环境中的DNA分子的感受态,有利于目的基因导入受体细胞,B正确;用农杆菌转化法将E基因转入玉米幼胚组织细胞进行植物组织培养时,需要严格无菌操作,保证无菌环境,C正确;用E蛋白的抗体进行抗原-抗体杂交,检测到玉米细胞中具有E蛋白是在分子水平进行的检测,D错误。4(2020山东等级考)新型冠状病毒的检测方法目前主要有核酸检测法和抗体检测法。下列说法错误的是（ ）A.抗体检测法利用了抗原与抗体特异性结合的原理B.感染早期，会出现能检测出核酸而检测不出抗体的情况C.患者康复后，
6、会出现能检测出抗体而检测不出核酸的情况D.感染该病毒但无症状者，因其体内不能产生抗体不适用抗体检测法检测【解析】选D。抗体检测是根据抗原、抗体能够发生特异性结合产生阳性反应，从而进行判断，A项正确；免疫系统产生抗体需要一定的时间，因此在感染早期，可检测到体内的新型冠状病毒核酸，而不能检测到相应抗体，B项正确；患者康复后，机体体内的新冠病毒已被清除，且体内的抗体会存活一段时间，因此康复后会出现能检测出抗体而检测不出核酸的情况，C项正确；感染该病毒后机体会对该病毒产生免疫反应从而产生抗体，因此可在其体内检测到抗体，其无症状可能是由于体内病毒量小，未出现明显症状，D项错误。二、非选择题(共6小题,共
7、80分)5.(10分)(2020吉林高二检测)科学家经过长期研究发现了nemuri基因有促进睡眠的功能。nemuri基因编码的NEMURI蛋白由果蝇大脑中的神经元分泌,具有抗菌活性。目前,科学家采用基因工程技术,生产NEMURI蛋白药物。请回答:(1)在获取nemuri基因时,若nemuri基因核苷酸数少,核苷酸序列已知,可以通过 (仪器)用化学方法直接人工合成。(2)若从果蝇的基因文库中获取nemuri基因,构建基因组文库时,需要用到的酶有;构建cDNA文库时,还需要用到的酶是。cDNA文库中的基因(填“含有”或“不含有”)启动子。(3)若用PCR技术扩增nemuri基因,前提是要有一段序列
8、,以便于研究者根据此序列设计引物。与细胞内DNA复制相比,PCR技术所需要的酶是。(4)构建含有nemuri基因的表达载体是本研究的核心,本研究中构建的基因表达载体,只包含复制原点、启动子、nemuri基因和终止子,原因是 。【解析】(1)基因工程中,若目的基因核苷酸数少,核苷酸序列已知,可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。(2)构建基因组文库时,需要用到的酶有限制酶(对DNA进行切割)和DNA连接酶(连接黏性末端或平末端);构建cDNA文库时,提取的mRNA需要在反转录酶的作用下合成DNA,cDNA文库中的基因不含有启动子。(3)若用PCR技术扩增基因,前提是要有一段已知目的基因的核
9、苷酸序列,以便于研究者根据此序列设计引物,用于子链的延伸。PCR需要热稳定DNA聚合酶(Taq酶)的催化。(4)根据题干信息,nemuri基因编码的NEMURI蛋白具有抗菌活性,可作为基因表达载体中的标记基因。答案:(1)DNA合成仪(2)限制酶和DNA连接酶反转录酶不含有(3)已知目的(nemuri)基因的核苷酸热稳定DNA聚合酶(Taq酶)(4)nemuri基因编码的NEMURI蛋白具有抗菌活性,可作为标记基因 6.(12分)(2020广州高二检测)含有限制酶的细胞中通常还具有相应的甲基化酶,这两种酶对DNA分子有相同的作用序列,但具有不同的催化功能。甲基化酶可以对DNA序列进行修饰,使限
10、制酶不能对这一序列进行识别和切割。回答下列问题:(1)目前,基因工程中使用的限制酶主要是从 生物中分离纯化获得的。构建“基因组文库”和“cDNA文库”的过程中需要使用DNA连接酶的是(填“基因组文库”“cDNA文库”或“基因组文库和cDNA文库”)。(2)含有某种限制酶的细胞,可以利用限制酶切割外源DNA,但不破坏细胞自身的DNA,其原因可能有:;。(3)利用PCR扩增目的基因的过程由高温变性(9095 )、低温复性(5560 )、适温延伸(7075 )三个步骤构成一个循环,为使得DNA聚合酶能够重复利用,选用的酶应在 处理后仍然具备催化活性。(4)在PCR扩增目的基因时,为实现序列中的腺嘌呤
11、被放射性同位素标记,反应体系中添加的原料应包括碱基已被标记的(填“腺嘌呤核糖核苷酸”“dATP”或“ATP”)。【解析】(1)目前,基因工程中使用的限制酶主要是从原核生物中分离纯化获得的。将某种生物体内的总DNA全部提取出来,用适当的限制酶将DNA切成一定范围大小的DNA片段,然后将这些DNA片段分别与载体连接起来,导入受体菌的群体中储存,便构成了该生物的基因组文库;如果用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补 cDNA 片段,与载体连接后储存在一个受体菌群中,这个受体菌群体就叫做这种生物的cDNA 文库;可见,构建“基因组文库”和“cDNA文库”的过程中均需要使用DNA连接酶。
12、(2)限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂,而甲基化酶可以对DNA序列进行修饰,使限制酶不能对这一序列进行识别和切割。可见,含有某种限制酶的细胞,可以利用限制酶切割外源DNA,但不破坏细胞自身的DNA,其原因可能有:细胞自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列;甲基化酶对细胞自身的DNA分子进行了修饰。(3) 利用PCR技术扩增目的基因的过程中,高温变性步骤控制的温度最高,为9095 ,所以,为使DNA聚合酶能够重复利用,选用的酶应在9095 处理后仍然具备催化活性。(4) PCR的原理是DNA双链复制,利用PCR扩增目的基因
13、的原料是dCTP、dGTP、dATP、dTTP。据此可知:在PCR扩增目的基因时,为实现序列中的腺嘌呤被放射性同位素标记,反应体系中添加的原料应包括碱基已被标记的dATP。答案:(1)原核基因组文库和cDNA文库(2)细胞自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列 甲基化酶对细胞自身的DNA分子进行了修饰(3) 9095 (4)dATP 7.(18分)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。请问答下列问题:(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
14、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,通过反转录过程获取片段,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,还需要引物和。(3)在噬菌体抗体库的构建过程中,是否需要利用Ca2+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,通过反转录过程获取cDNA片段,再合成目的基因。采用PCR技术扩增目的
15、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DNA聚合酶(Taq酶)。(3)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)cDNADNA聚合酶(Taq酶)(3)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)分子杂交用放射性同位素标记的目的基因(放射
16、性同位素标记的抗体基因)碱基互补配对8.（14分）(2020山东等级考)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因（Wx基因）启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变品系。(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是_,重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为_。(2)根据启动子的作用推测，Wx基因启动子序列的改变影响了 _,从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列_(填“发生”或“不
17、发生”）改变，原因是_。(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响，科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA(Wx mRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA,经_过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性的扩增出Wx基因的cDNA,原因是_。(4)各品系 Wx mRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯性最强的品系为_,原因是_。【解析】本题主要考查基因工程的知识。（1）将目的基因和质粒构建成重组载体时，需要使用的酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶，将重组载体导入受体细胞内并维持稳定表达的过程称为转化。（2）启动子是RNA聚合酶识别并结合的位点，Wx启动子序列的改变会
18、影响RNA聚合酶与启动子识别和结合，从而影响基因的转录过程。根据题意可知，该基因工程中编辑的是启动子序列，而启动子序列不参与编码直链淀粉的氨基酸，因此3种突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉的氨基酸序列不发生改变。（3）以细胞中的RNA为原料合成cDNA的过程需经逆转录过程，PCR技术能扩增DNA分子中特定片段的目的基因，原因是引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的，而PCR技术扩增的是处于两种引物之间的DNA序列。（4）根据图示可知，品系3的Wx mRNA最少，控制合成的直链淀粉合成酶最少，直链淀粉合成量最少，糯性最强。答案:（1）限制性核酸内切酶和DNA连接酶 转化（2）RNA聚合酶与
19、启动子识别和结合不发生 编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子（3）逆转录引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的（4）品系3 品系3的Wx mRNA最少，控制合成的直链淀粉合成酶最少，直链淀粉合成量最少，糯性最强9.(12分)如图是将乙肝表面抗原基因转移到烟草细胞内生产乙肝疫苗的示意图,请据图回答下列问题:(1)过程表示 。若限制酶切出了平末端,要选择 (填“Ecoli DNA连接酶”或“T4DNA连接酶”)进行连接。(2)图中将乙肝表面抗原基因导入烟草细胞的方法称为。它利用了载体Ti质粒中含有序列,可以将目的基因整合到宿主细胞的染色体上。(3)图中将乙肝表面抗原基因导入烟草细胞后,生根
20、、长芽的过程中采用了细胞工程的技术,该技术的原理是。(4)要检测烟草细胞中乙肝表面抗原基因是否合成出乙肝表面抗原蛋白,采用的方法是 。【解析】(1)据图可知:过程表示基因表达载体的构建,启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,RNA聚合酶与其结合后可以驱动基因的转录;若限制酶切出了平末端,要选择T4DNA连接酶进行连接。(2)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法,故将乙肝表面抗原基因导入烟草细胞的方法称为农杆菌转化法。它利用了载体Ti质粒中含有T-DNA序列,可以将目的基因整合到宿主细胞的染色体上。(3)图中将乙肝表面抗原基因导入烟草细胞后,采用了植物组织培养技术让其生根、长芽,该技术
21、的原理是植物细胞具有全能性。(4)检测乙肝表面抗原基因是否翻译出乙肝表面抗原蛋白,采用的方法是抗原-抗体杂交法。答案:(1)基因表达载体的构建T4DNA连接酶 (2)农杆菌转化法T-DNA(3)植物组织培养植物细胞具有全能性(4)抗原-抗体杂交法【方法规律】围绕“农杆菌转化法”的解题方法围绕运用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞类的题目解题的技巧是“一看、二找、三不定”。一看:一定要看清T-DNA的位置、限制酶的识别序列、运用限制酶后破坏抗性基因的情况。二找:农杆菌转化法中一定存在两次转移、两次筛选,找到它,并分析出影响它的各种因素。三不定:受体细胞不一定是受精卵,也可以是体细胞;导入后的目的
22、基因不一定能成功表达;导入的方法不一定只有农杆菌转化法。10.(14分)L-肉碱具有参与脂肪氧化、抗疲劳、延迟患阿尔茨海默综合征等功能。据报道大肠杆菌能将巴豆甜菜碱转化成L-肉碱,但效率较低。科研人员通过基因工程将BCD基因、F基因以及T基因导入大肠杆菌细胞内以提高L-肉碱的转化率。实验过程及结果如图所示,分析并回答下列问题:注:kan 卡那霉素抗性基因CAT 氯霉素抗性基因(1)实验过程中不能将BCD基因、F基因以及T基因直接导入大肠杆菌细胞内,而是构建重组质粒后再导入大肠杆菌,原因是 ,并能遗传给下一代。图中两个重组质粒目的基因的首端都含有启动子T7,其作用是。(2)将重组质粒1和重组质粒
23、2导入大肠杆菌时,应用处理大肠杆菌,使细胞处于的感受态。(3)为了筛选出同时含有BCD基因、F基因以及T基因的大肠杆菌,实验的思路是。(4)研究发现巴豆甜菜碱转化成L-肉碱是一个可逆反应过程,得到的工程菌在含有巴豆甜菜碱的培养液中培养2小时后,L-肉碱的含量基本稳定,此时可以,使反应向生成L-肉碱的方向进行,以提高产量。【解析】(1)由于目的基因无法直接在受体细胞中表达,因此为了使目的基因在受体细胞中稳定存在,能够表达,并能遗传给下一代。实验过程中不能将BCD基因、F基因以及T基因直接导入大肠杆菌细胞内,而是构建重组质粒后再导入大肠杆菌。图中两个重组质粒目的基因的首端都含有启动子T7,T7是R
24、NA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录,最终获得需要的蛋白质。(2)将重组质粒导入大肠杆菌,一般将受体大肠杆菌用Ca2+处理,使细胞处于能吸收周围环境中DNA分子的感受态,使含有目的基因的重组质粒容易进入受体细胞。(3)重组质粒1上含有BCD基因及卡那霉素抗性基因,重组质粒2上含有F基因、T基因及氯霉素的抗性基因,因此在同时含有卡那霉素和氯霉素的培养基上能生长的大肠杆菌,就是同时含有BCD基因、F基因以及T基因的大肠杆菌。(4)研究发现巴豆甜菜碱转化成L-肉碱是一个可逆反应过程,在可逆反应中,减少生成物浓度,可使反应向正方向进行。因此得到的工程菌在含有巴豆甜菜碱的培养液中培养2小时后,L-肉碱的含量基本稳定,此时可以及时移除产物(更换培养液),使反应向生成L-肉碱的方向进行,以提高产量。答案:(1)使目的基因在受体细胞中稳定存在,并能够得以表达(使目的基因在受体细胞中完成转化)驱动基因转录(2)Ca2+能吸收周围环境中DNA分子(3)在同时含有卡那霉素和氯霉素的培养基上挑选能生长的大肠杆菌菌落(4)及时移除产物(更换培养液) 关闭Word文档返回原板块
