1、1.2基因工程的基本操作程序课时过关能力提升一、基础巩固1.下列有关基因工程操作的顺序组合,正确的是()目的基因的检测与鉴定基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的获取A.B.C.D.答案:C2.在已知某目的基因的一段核苷酸序列的情况下,要在短时间内大量获取该目的基因,最简便的方法是()A.化学合成法B.基因组文库法C.cDNA文库法D.利用PCR技术扩增解析:利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,根据这一序列合成引物,进而在一定条件下利用DNA双链复制的原理,将目的基因的核苷酸序列不断地加以复制。通过这一技术,可以在短时间内大量扩增目的基因。答案:D3
2、.下列不属于基因表达载体的组成部分的是()A.启动子B.终止密码C.标记基因D.目的基因解析:一个基因表达载体的组成,除了目的基因外,还需有启动子、终止子和标记基因等。终止子和终止密码不同,前者位于DNA上,后者位于mRNA上。答案:B4.下列不可能作为基因工程受体细胞的是()A.动物的受精卵细胞B.人的神经细胞C.大肠杆菌细胞D.酵母菌细胞解析:动植物的受精卵细胞均可作为基因工程的受体细胞,以培育成转基因动植物;大肠杆菌细胞和酵母菌细胞是人们最常利用的受体细胞,它们具有很强的繁殖能力,是生产某些药品的良好实验材料。人的神经细胞高度分化,已失去分裂能力,不能作为基因工程的受体细胞。答案:B5.
3、在基因工程技术中,需要用氯化钙处理的环节是()A.目的基因的提取和导入B.目的基因与载体结合C.将目的基因导入受体细胞D.目的基因的检测与表达解析:如果载体是质粒,受体细胞是细菌,一般是将细菌用氯化钙处理,以增大细菌细胞壁的通透性,使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。答案:C6.目的基因导入受体细胞后,是否可以稳定维持并表达其遗传特性,只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是()检测受体细胞是否含有目的基因检测受体细胞是否含有致病基因检测目的基因是否转录出mRNA检测目的基因是否翻译成蛋白质A.B.C.D.解析:目的基因的检测包括检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,
4、方法是用基因探针与基因组DNA杂交;检测目的基因是否转录出了mRNA,方法是用基因探针与mRNA杂交;检测目的基因是否翻译出了蛋白质,方法是进行抗原抗体杂交。答案:C7.基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述错误的是()A.大肠杆菌具有繁殖快、遗传物质相对较少等特点B.常用Ca2+处理大肠杆菌,有利于目的基因与载体的结合C.可通过检测标记基因来检测重组质粒是否成功导入受体细胞D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达解析:将目的基因导入微生物细胞时,常用Ca2+处理微生物细胞,如大肠杆菌细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞,有利于目的基因的
5、导入。答案:B8.在基因表达载体的构建中,下列说法错误的是()一个基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子有启动子才能驱动基因转录出mRNA终止子的作用是使转录在相应地方停止所有基因表达载体的构建都是完全相同的A.B.C.D.解析:一个基因表达载体必须具有目的基因、启动子、终止子和标记基因等。由于受体细胞和目的基因导入受体细胞的方法不同,基因表达载体的构建不可能是完全相同的。答案:B9.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技术扩增目的基因逆转录法通过DNA合成仪利用化学方法人工合成A.B.C.D.解析:PCR利用的是DNA双链复制原理,即将双链DNA之间
6、的氢键打开,变成单链DNA,作为聚合反应的模板。逆转录法则是以目的基因转录成的mRNA为模板,在逆转录酶的作用下,先逆转录形成互补的单链DNA,再合成双链DNA。均不需要模板。答案:D10.家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力,将人的干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养可以提取干扰素用于制药。(1)从人的DNA分子中获取干扰素基因时,要用到限制酶。假设该限制酶能专一性地识别DNA上的GAATTC序列,并在某一位点切割某化学键,该化学键是。A.G与A之间的键B.G与C之间的键C.A与T之间的键D.两个核苷酸之间的键(2)将外源基因导入家蚕细胞的常用方法是。(3)此基因工程操作过程的核心步骤是。启动子
7、位于基因的,是识别和结合的部位。(4)人的干扰素基因一般来自cDNA文库,其属于(填“基因组”或“部分基因”)文库。(5)通过PCR技术可大量获取目的基因,PCR技术的原理是。解析:(1)该限制酶切割的是识别序列上两个核苷酸之间的磷酸二酯键。(2)在基因工程的操作过程中,将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法。(3)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。在基因表达载体上,目的基因的首端(上游)是启动子,这是一段特殊的DNA片段,是RNA聚合酶识别和结合的位点,启动目的基因的转录。(4)cDNA文库属于部分基因文库,它只含有某种生物的部分基因。(5)PCR技术是一种体外DNA复制技术,
8、原理是DNA双链复制。答案:(1)D(2)显微注射法(3)基因表达载体的构建首端RNA聚合酶(4)部分基因(5)DNA复制11.水稻种子中70%的磷以植酸形式存在。植酸易同铁、钙等金属离子或蛋白质结合排出体外,是多种动物的抗营养因子,同时,排出的大量磷进入水体易引起水华。为从根本上解决水稻中的高植酸问题,可将植酸酶基因导入水稻,培育低植酸转基因水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程。 请据图回答下列问题。(1)图中基因组文库(填“小于”或“大于”)cDNA文库。(2)B过程需要的酶是;A、C过程中(填“可以”或“不可以”)使用同一种探针筛选含目的基因的菌株。(3)目的基因和目的基因除从构建的文库
9、中分离外,还可以分别利用图中和为模板直接进行PCR扩增,该过程中所用酶的显著特点是。答案:(1)大于(2)逆转录酶可以(3)DNAcDNA耐高温二、能力提升1.将目的基因导入玉米茎尖分生区细胞和小鼠受精卵,应分别采用的方法是()A.显微注射法农杆菌转化法B.基因枪法花粉管通道法C.农杆菌转化法显微注射法D.基因枪法显微注射法解析:玉米是单子叶植物,对单子叶植物细胞来说,常用的方法是基因枪法;对于动物细胞来说,常用的方法是显微注射法。答案:D2.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的,在基因操作的基本步骤中,不进行碱基互补配对的步骤是()A.人工合成基因B.制备重组DNA分子C.将目的基因导
10、入受体细胞D.目的基因的检测和表达解析:人工合成目的基因有两条途径:mRNA逆转录形成DNA;或者由蛋白质序列推测DNA的核苷酸序列,然后化学合成。这两条途径都涉及碱基互补配对。制备重组DNA涉及黏性末端的互补配对。检测目的基因是否存在于受体细胞,以及目的基因是否转录形成mRNA的时候,都要用DNA探针进行检测,其原理都是碱基互补配对原则。答案:C3.绿叶海天牛(简称甲)吸食滨海无隔藻(简称乙)后,身体就逐渐变绿,这些“夺来”的叶绿体能够在甲体内长期稳定存在。有科学家推测其原因是在甲的染色体DNA上可能存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因。要证实上述推测,可以这种变绿的甲为材料进行实验。下列方法和
11、结果最能支持上述推测的是()A.通过PCR技术从甲体内的DNA中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因B.通过核酸分子杂交技术,在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的RNAC.给甲提供14CO2,一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性D.用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体DNA杂交,结果显示出杂交带解析:通过PCR技术从甲体内的DNA中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因,这只能说明甲体内含有乙的编码叶绿体蛋白的核基因,但不能说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因,A项不符合题意。通过核酸分子杂交技术,在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的RN
12、A,这只能说明甲体内含有乙的编码叶绿体蛋白的核基因,但不能说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因,B项不符合题意。给甲提供14CO2,一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性,这说明甲能进行光合作用,但不能说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因,C项不符合题意。用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体DNA杂交,结果显示出杂交带,这说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因,D项符合题意。答案:D4.下图表示一项重要的生物技术,对图中物质a、b、c、d的描述,正确的是()A.a通常存在于细菌体内,是目前该生物技术中唯一的载体B.b识别特定的脱
13、氧核苷酸序列,并将A与T之间的氢键切开C.c连接双链间的A和T,使黏性末端处碱基互补配对D.若要获得已知序列的d,可采用化学合成法解析:a为环状双链DNA,推测其为质粒,可作为基因工程的载体,但不是唯一的,动植物病毒等也可作为基因工程的载体。能将双链DNA打开,形成黏性末端的b为限制酶,它可以识别特定的脱氧核苷酸序列,但作用部位是磷酸二酯键,而不是氢键。d能与切开的a连接,所以推测d为目的基因,如果序列已知可以采用化学合成法获得。 c为DNA连接酶,作用部位也是磷酸二酯键,而不是氢键。答案:D5.下图表示一项重要生物技术的关键步骤,字母X可能代表()A.不能合成胰岛素的细菌细胞B.能合成抗体的
14、人类细胞C.能合成胰岛素的细菌细胞D.不能合成抗生素的人类细胞解析:目的基因是人胰岛素基因,受体细胞是细菌,通过载体将目的基因导入受体细胞后,带有人胰岛素基因的细菌分裂可形成能合成人胰岛素的子代。答案:C6.利用外源基因在受体细胞中表达,可生产人类所需的产品。下列选项中能说明目的基因完成表达的是()A.棉花细胞中检测到载体上的标记基因B.山羊乳腺细胞中检测到人的生长激素基因C.大肠杆菌中检测到人的胰岛素基因转录出的mRNAD.酵母菌细胞中提取到人的干扰素解析:目的基因完成表达是指目的基因在细胞中翻译成相应的蛋白质,在酵母菌细胞中提取到人的干扰素,说明导入酵母菌中的人的干扰素基因完成了表达。答案
15、:D7.天然的玫瑰没有蓝色花,这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B,而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰,下列操作正确的是()A.提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经逆转录获得互补的DNA,再扩增基因BB.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC.利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D.将基因B直接导入大肠杆菌,然后感染并转入玫瑰细胞解析:可以利用mRNA经逆转录合成目的基因后再进一步扩增,A项正确。因为开蓝色花的矮牵牛基因B的序列是已知的,所以该目的基因宜采用化学方法合成或用聚合酶链式反应(PCR)扩增,而不是从开蓝色花矮牵牛的基因文
16、库中获取,从基因文库中获取目的基因具有很大的盲目性,B项错误。目的基因必须与载体结合后才能导入受体细胞,且需要DNA连接酶缝合,C、D两项错误。答案:A8.真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题。(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是。(2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用作为载体,其原因是。(3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比
17、,大肠杆菌具有(答出两点即可)等优点。(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导。如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是。解析:(1)人的基因A含有内含子,其转录出的RNA需切除内含子对应的RNA序列后才能翻译出蛋白A,大肠杆菌是原核生物,其没有切除内含子对应的RNA序列的机制,故将人的基因A导入大肠杆菌无法表达出蛋白A。(2)噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒,无法寄生在家蚕中。(3)大肠杆菌繁殖快、容易培养,常用
18、作基因工程的受体。(4)在分子水平检测目的基因是否表达应用抗原抗体杂交法,即用蛋白A与蛋白A的抗体进行杂交。(5)艾弗里的肺炎双球菌转化实验的原理是基因重组,通过重组使得S型细菌的DNA在R型细菌中表达,这种思路为基因工程理论的建立提供了启示。答案:(1)基因A有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除,无法表达出蛋白A(2)噬菌体噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕(3)繁殖快、容易培养(4)蛋白A的抗体(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体9.科学家将外源目的基因与大肠杆菌的质粒进行重组,并在大肠杆菌中成功表达。下图表示构建重组质粒和筛选含目的基因的大
19、肠杆菌的过程。请据图回答问题。(1)步骤和中常用的工具酶分别是和。(2)图中质粒上有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因两个标记基因,经过和步骤后,有些质粒上的基因内插入了外源目的基因,形成重组质粒,由于目的基因的分隔使得该抗性基因失活。(3)步骤是的过程,为了促进该过程,应该用处理大肠杆菌。(4)步骤:将三角瓶内的大肠杆菌接种到含四环素的培养基C上培养,目的是筛选,能在C中生长的大肠杆菌有种。(5)步骤:用无菌牙签挑取C上的若干单个菌落,分别接种到D(含氨苄青霉素和四环素)和E(含四环素)两个培养基的相同位置上,一段时间后,菌落的生长状况如左图所示。含目的基因的菌落位于(填“D”或“E”)上,
20、请在图中相应的位置上圈出来。解析:(4)能在含四环素的培养基上生长的一定是含四环素抗性基因的大肠杆菌。而具有该基因的大肠杆菌有的含有未重组质粒,有的含有重组质粒,因而能在C中生长的大肠杆菌有两种。(5)步骤的目的是从在C中生长的两种大肠杆菌中筛选出含重组质粒(目的基因)的大肠杆菌。E培养基的条件与C相同,因而从C上挑取的菌落依然能在E上生长。而D培养基中除了含有四环素外,还含有氨苄青霉素,这样使得含重组质粒(目的基因)的大肠杆菌无法生长,因为在构建重组质粒时,氨苄青霉素抗性基因已被破坏,而含未重组质粒的大肠杆菌可以生长,因为完整的质粒中氨苄青霉素抗性基因是完好无损的。由此判断,在E中出现,而在D中相应位置上不出现的菌落即为含有目的基因的菌落。答案:(1)限制性核酸内切酶DNA连接酶(2)氨苄青霉素抗性(3)将重组质粒(目的基因)导入大肠杆菌(受体细胞)CaCl2溶液(4)含四环素抗性基因的大肠杆菌两(5)E
