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2019-2020年高中生物 專題1.2 基因工程的基本操作程序課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3 1．(xx江西南昌高二檢測(cè))下列屬于獲取目的基因的方法的是(　　) ①利用mRNA反轉(zhuǎn)錄形成?、趶幕蛭膸?kù)中提取?、劾肞CR技術(shù)合成?、芾肈NA轉(zhuǎn)錄形成?、萑斯ず铣? A．①②③⑤　　　　　　　 B．①③④⑤ C．①②③④ D．①②④⑤ 解析：選A。目的基因的獲取可以從基因文庫(kù)中提??；也可以用mRNA反轉(zhuǎn)錄形成DNA分子的一條鏈，然后合成DNA分子；對(duì)于一些已知一段核苷酸序列的目的基因，可用PCR技術(shù)擴(kuò)增合成；對(duì)于一些短小而無模板且已知核苷酸序列的目的基因可用人工合成法；DNA轉(zhuǎn)錄出的是RNA，不能得到目的基因。 2．(xx北京海淀區(qū)高二檢測(cè))PCR是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，其基本原理和過程與細(xì)胞內(nèi)DNA的復(fù)制類似。下列關(guān)于兩者共同點(diǎn)的敘述，不正確的是(　　) ①邊解旋邊復(fù)制?、谧裱瓑A基互補(bǔ)配對(duì)原則?、坌枰铩、苓^程可分為變性、復(fù)性、延伸等步驟 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 解析：選D。PCR技術(shù)不具①、但具④。 3．(xx高考江蘇卷)下列關(guān)于基因工程技術(shù)的敘述，錯(cuò)誤的是(多選)(　　) A．切割質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶均特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列 B．PCR反應(yīng)中溫度的周期性改變是為了DNA聚合酶催化不同的反應(yīng) C．載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標(biāo)記基因 D．抗蟲基因即使成功地插入到植物細(xì)胞染色體上也未必能正常表達(dá) 解析：選ABC。A項(xiàng)，限制性核酸內(nèi)切酶大多特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列，但也有少數(shù)限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別4個(gè)、5個(gè)或8個(gè)核苷酸序列。B項(xiàng)，PCR反應(yīng)中溫度周期性變化是為變性、復(fù)性和延伸創(chuàng)造條件。另外，耐高溫的DNA聚合酶只是在延伸階段發(fā)揮催化作用，變性和復(fù)性過程不需要酶的催化。C項(xiàng)，載體質(zhì)粒上的抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇，而不是抗生素合成基因。D項(xiàng)，目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不一定能正常表達(dá)。 4．在基因表達(dá)載體的構(gòu)建中，下列說法不正確的是(　　) ①一個(gè)表達(dá)載體的組成包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子?、谟辛藛?dòng)子才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA?、劢K止子的作用是使轉(zhuǎn)錄在相應(yīng)地方停止　④所有基因表達(dá)載體的構(gòu)建是完全相同的 A．②③ B．①④ C．①② D．③④ 解析：選B。一個(gè)基因表達(dá)載體的組成包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等。標(biāo)記基因用于鑒別受體細(xì)胞中是否含目的基因。由于受體細(xì)胞的種類不同，目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法不同，基因表達(dá)載體的構(gòu)建不可能完全相同。 5．農(nóng)桿菌中含有一個(gè)大型的Ti質(zhì)粒(如圖所示)，在侵染植物細(xì)胞的過程中，其中的T-DNA片段轉(zhuǎn)入植物的基因組。若想用基因工程并通過農(nóng)桿菌向某種植物中導(dǎo)入抗旱基因，以下分析不合理的是(　　) A．若用Ti質(zhì)粒作為抗旱基因的載體，目的基因的插入位置應(yīng)該在T-DNA片段內(nèi)，且要保證復(fù)制起始點(diǎn)和用于轉(zhuǎn)移T-DNA的基因片段不被破壞 B．將重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入農(nóng)桿菌中時(shí)，可以用Ca2＋處理細(xì)菌 C．轉(zhuǎn)基因抗旱植物培育是否成功的最簡(jiǎn)單檢測(cè)方法是看該植物是否具有抗旱性狀 D．若能夠在植物細(xì)胞中檢測(cè)到抗旱目的基因，則說明該基因工程項(xiàng)目獲得成功 解析：選D。若用Ti質(zhì)粒作為抗旱基因的載體，目的基因的插入位置應(yīng)該在T-DNA片段內(nèi)，且要保證復(fù)制起始點(diǎn)、終止點(diǎn)和用于轉(zhuǎn)移T-DNA的基因片段不被破壞，否則不會(huì)成功；將重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入農(nóng)桿菌中時(shí)，可以用Ca2＋處理細(xì)菌，便于完成轉(zhuǎn)化；轉(zhuǎn)基因抗旱植物培育是否成功的最簡(jiǎn)單檢測(cè)方法是看該植物是否具有抗旱性狀；能夠在植物細(xì)胞中檢測(cè)到抗旱目的基因，并能成功表達(dá)出抗旱性狀，才說明基因工程項(xiàng)目獲得成功。 6．將目的基因?qū)胗衩浊o尖分生區(qū)細(xì)胞和小鼠受精卵，應(yīng)分別采用的方法是(　　) A．顯微注射法　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 B．基因槍法　花粉管通道法 C．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　顯微注射法 D．基因槍法　顯微注射法 解析：選D。玉米是單子葉植物，對(duì)單子葉植物來說，常用的方法是基因槍法；對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞來說，常用的方法是顯微注射法。 7．基因工程中科學(xué)家常采用細(xì)菌、酵母菌等微生物作為受體細(xì)胞，原因是(　　) A．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便 B．繁殖速度快 C．遺傳物質(zhì)含量少、簡(jiǎn)單 D．性狀穩(wěn)定，變異少 解析：選B。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，隨著受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制，由于細(xì)菌等微生物繁殖速度非?？?，故在很短時(shí)間內(nèi)就能獲得大量目的基因表達(dá)的產(chǎn)物。 8．(xx福建福州高二檢測(cè))下列有關(guān)基因工程操作的敘述正確的是(　　) A．用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割載體與目的基因可獲得相同的末端 B．以蛋白質(zhì)的氨基酸序列為依據(jù)合成的目的基因與原基因的堿基序列相同 C．檢測(cè)到受體細(xì)胞含有目的基因就標(biāo)志著基因工程操作的成功 D．用含抗生素抗性基因的質(zhì)粒作為載體是因?yàn)槠淇剐曰虮阌谂c外源基因連接 解析：選A。一種氨基酸可對(duì)應(yīng)多個(gè)密碼子，以蛋白質(zhì)的氨基酸序列為依據(jù)合成的目的基因與原基因的堿基序列可能不同。只有目的基因在受體細(xì)胞中成功表達(dá)才標(biāo)志著基因工程操作的成功。用含抗生素抗性基因的質(zhì)粒作為載體是因?yàn)榭剐曰蜃鳛闃?biāo)記基因可檢測(cè)表達(dá)載體是否導(dǎo)入到受體細(xì)胞中。 9．如圖是利用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因植物，生產(chǎn)可食用疫苗的部分過程示意圖，其中Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ、Apa Ⅰ為四種限制性內(nèi)切酶。下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．圖示過程是基因工程的核心步驟 B．表達(dá)載體構(gòu)建時(shí)需要用到限制酶Sma Ⅰ C．抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細(xì)胞篩選出來 D．除圖示組成外，表達(dá)載體中還應(yīng)該含有啟動(dòng)子和終止子等結(jié)構(gòu) 解析：選B。圖示過程為基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程，是基因工程中的核心步驟。構(gòu)建過程中需要將目的基因完整切割下來，此時(shí)要用到限制酶Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ?？箍敲顾鼗蚴菢?biāo)記基因，目的是便于鑒定和篩選含有目的基因的細(xì)胞。基因表達(dá)載體包括啟動(dòng)子、目的基因、終止子和標(biāo)記基因等。 10．(xx高考浙江卷改編)天然的玫瑰沒有藍(lán)色花，這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因B，而開藍(lán)色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍(lán)玫瑰，下列操作正確的是(　　) A．提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)反轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因B B．利用限制酶從開藍(lán)色花的矮牽牛的基因文庫(kù)中獲取基因B C．利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞 D．將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞 解析：選A。由題意知：控制藍(lán)色色素合成的基因B是目的基因，提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)反轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因B，然后導(dǎo)入天然的玫瑰細(xì)胞中，經(jīng)培育該受體細(xì)胞即能獲得藍(lán)玫瑰，故選項(xiàng)A正確。限制酶用于切割目的基因而不是獲取目的基因；將目的基因B與質(zhì)粒連接需用DNA連接酶，而不是DNA聚合酶；基因B需與質(zhì)粒連接形成基因表達(dá)載體再導(dǎo)入農(nóng)桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞，而不能將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌。 11．為從根本上解決水稻中的高植酸問題，可將植酸酶基因?qū)胨荆嘤椭菜徂D(zhuǎn)基因水稻品種。如圖是獲取植酸酶基因的流程。 據(jù)圖回答： (1)圖中基因組文庫(kù)________(填“小于”“等于”或“大于”)cDNA文庫(kù)。 (2)B過程需要的酶是________________。 (3)目的基因Ⅰ和Ⅱ除可從構(gòu)建的文庫(kù)中分離外，還可以分別利用圖中________和________為模板直接進(jìn)行PCR擴(kuò)增，該過程中所用酶的顯著特點(diǎn)是________。 解析：分析獲取植酸酶基因的流程圖可知，圖中基因組文庫(kù)大于cDNA文庫(kù)。B過程需要的酶應(yīng)該是反轉(zhuǎn)錄酶；目的基因Ⅰ和Ⅱ除可從構(gòu)建的文庫(kù)中分離外，還可以分別利用圖中DNA和cDNA為模板直接進(jìn)行PCR擴(kuò)增，該過程中所用酶的顯著特點(diǎn)是耐高溫。 答案：(1)大于 (2)反轉(zhuǎn)錄酶 (3)DNA　cDNA　耐高溫 12．如圖為某種質(zhì)粒表達(dá)載體簡(jiǎn)圖，小箭頭所指分別為限制性核酸內(nèi)切酶EcoR Ⅰ、Bam HⅠ的酶切位點(diǎn)，ampr為青霉素抗性基因，tetr為四環(huán)素抗性基因，P為啟動(dòng)子，T為終止子，ori為復(fù)制原點(diǎn)。已知目的基因的兩端分別有包括EcoR Ⅰ、Bam HⅠ在內(nèi)的多種酶的酶切位點(diǎn)。 據(jù)圖回答： (1)將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒分別用EcoR Ⅰ酶切，酶切產(chǎn)物用DNA連接酶進(jìn)行連接后，其中由兩個(gè)DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有________________、________________、________________三種。 (2)用上述3種連接產(chǎn)物與無任何抗藥性的原核宿主細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。之后將這些宿主細(xì)胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長(zhǎng)的原核宿主細(xì)胞所含有的連接產(chǎn)物有____________________；若接種到含青霉素的培養(yǎng)基中，能生長(zhǎng)的原核宿主細(xì)胞所含有的連接產(chǎn)物有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)目的基因表達(dá)時(shí)，RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)是________，其合成的產(chǎn)物是________。 (4)在上述實(shí)驗(yàn)中，為了防止目的基因和質(zhì)粒在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接，酶切時(shí)應(yīng)選用的酶是________________________。 解析：(1)將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒分別用EcoR Ⅰ酶切，所產(chǎn)生的黏性末端相同，用DNA連接酶處理后，不同的片段隨機(jī)結(jié)合，可形成3種不同的連接物；目的基因—目的基因、目的基因—載體、載體—載體。(2)在上述三種產(chǎn)物中，插入目的基因的都不能在四環(huán)素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，只有載體—載體連接產(chǎn)物才能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。(3)啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)，可啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄過程，合成mRNA。(4)由圖示和題目中提供的信息可知，同時(shí)運(yùn)用EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ進(jìn)行酶切可有效防止酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接。 答案：(1)目的基因—載體連接物　載體—載體連接物　目的基因—目的基因連接物 (2)載體—載體連接物　目的基因—載體連接物、載體—載體連接物 (3)啟動(dòng)子　mRNA　(4)EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ 13．如圖是培育表達(dá)人乳鐵蛋白的乳腺生物反應(yīng)器的技術(shù)路線。圖中tetR表示四環(huán)素抗性基因，ampR表示氨芐青霉素抗性基因，BamH Ⅰ、Hind Ⅲ、Sma Ⅰ直線所示為三種限制酶的酶切位點(diǎn)。 據(jù)圖回答下面的問題。 (1)圖中將人乳鐵蛋白基因插入載體，需用________________限制酶同時(shí)酶切載體和人乳鐵蛋白基因。篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在含________的培養(yǎng)基上進(jìn)行。 (2)能使人乳鐵蛋白基因在乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)的調(diào)控序列是________(填字母代號(hào))。 A．啟動(dòng)子 B．tetR C．復(fù)制原點(diǎn) D．a(chǎn)mpR (3)過程①可采用的操作方法是________(填字母代號(hào))。 A．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 B．大腸桿菌轉(zhuǎn)化 C．顯微注射 D．基因槍法 (4)為檢測(cè)人乳鐵蛋白是否成功表達(dá)，可采用________(填字母代號(hào))技術(shù)。 A．核酸分子雜交 B．基因序列分析 C．抗原—抗體雜交 D．PCR 解析：(1)由圖示可知：需用Hind Ⅲ和BamH Ⅰ限制酶同時(shí)酶切載體和人乳鐵蛋白基因，因酶切后tetR四環(huán)素抗性基因結(jié)構(gòu)被破壞而ampR結(jié)構(gòu)完好，故用含氨芐青霉素的選擇培養(yǎng)基可篩選含有重組載體的大腸桿菌。(2)啟動(dòng)子是一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)，可調(diào)控基因的特異性表達(dá)。(3)過程①表示把重組載體導(dǎo)入受體細(xì)胞的過程，當(dāng)受體細(xì)胞為動(dòng)物細(xì)胞時(shí)，常采用顯微注射法。(4)人乳鐵蛋白基因是否成功表達(dá)，關(guān)鍵看是否有其表達(dá)產(chǎn)物即人乳鐵蛋白，可用抗原—抗體雜交法檢測(cè)該蛋白是否存在。 答案：(1)Hind Ⅲ和BamH Ⅰ　氨芐青霉素　(2)A　(3)C　(4)C 14．(xx濰坊高二檢測(cè))如圖為培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的技術(shù)流程，請(qǐng)據(jù)圖回答： (1)質(zhì)粒上標(biāo)記基因的作用是________________________________________________________________________。 (2)過程①是________________________，這是基因工程的核心步驟。其目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)過程②采用最多的方法是____________，檢測(cè)抗蟲基因是否整合到棉花細(xì)胞DNA分子上的方法是________________________。 (4)經(jīng)檢測(cè)抗蟲棉細(xì)胞染色體上含有一個(gè)抗蟲基因，該植株自交得到F1，其中全部的抗蟲植株再自交一次，后代中抗蟲植株占總數(shù)的________________________________________________________________________。 解析：(1)質(zhì)粒上標(biāo)記基因具有鑒別目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞的作用。(2)圖中分析①是質(zhì)粒與抗蟲基因重組為重組質(zhì)粒的過程，即基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程。(3)棉花為雙子葉植物，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)朊藁?xì)胞，并用DNA分子雜交技術(shù)檢測(cè)目的基因(抗蟲基因)是否整合到棉花細(xì)胞DNA分子上。(4)抗蟲基因整合到染色體上后，該植株為雜合子，自交2次后代中抗蟲植株為5/6。 答案：(1)鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建　使目的基因在受體細(xì)胞中能夠穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用 (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　DNA分子雜交 (4)5/6