高中生物浙科版现代生物科技专题第一章基因工程 省赛获奖

第2课时基因工程的原理和技术(时间：30分钟满分：50分)一、选择题(共8小题，每小题2分，共16分)1．基因工程的操作步骤：①使目的基因与载体相结合；②将目的基因导入受体细胞；③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求；④提取目的基因。正确的操作顺序是()A．③②④① B．②④①③C．④①②③ D．③④①②解析考查基因工程的基本操作步骤，识记水平。答案C2．基因工程常用的受体细胞不包括()A．大肠杆菌 B．酵母菌C．动植物细胞 D．噬菌体解析噬菌体是细菌病毒，属于非细胞生物。答案D3．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．目的基因的表达解析用人工的方法将体外重组的DNA分子转移到受体细胞，主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。例如，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DNA分子进入受体细胞，目的基因导入受体细胞后，就可以随着受体细胞的复制而复制。答案C4．下列不属于目的基因获得方法的是()A．化学合成 B．PCR扩增C．从基因文库中获取 D．转录解析转录的产物是RNA，不是DNA。答案D5．基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞的主要原因是()A．结构简单，操作方便B．繁殖速度快C．遗传物质含量少，易操作D．性状稳定，变异少解析本题考查基因工程中选取受体细胞的依据。目的基因导入受体细胞后，随着受体细胞的繁殖而复制，由于细菌等微生物繁殖速度非常快，在很短的时间内就能获得很多的目的基因的产物。答案B6．下列关于基因工程的叙述，错误的是()A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达解析基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后，才有生物活性；载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达。答案D7．下列不属于有效筛选出含目的基因受体细胞的方法是()A．检测受体细胞是否有质粒B．检测受体细胞是否有目的基因C．检测受体细胞是否有目的基因表达产物D．检测受体细胞是否有目的基因转录出的mRNA解析质粒上不一定含目的基因，因此受体细胞中检测到质粒并不意味着一定含目的基因，A错误。可在分子水平上直接检测目的基因或其转录、翻译的产物，B、C、D正确。答案A8．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产出人类所需要的产品。下列能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是()A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及mRNAC．山羊乳腺细胞中检测到人生长素DNA序列D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白解析基因的表达是指基因使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上的过程，即必须获得相应的蛋白质才能说明基因完成了表达。只有D得到了蛋白质。答案D二、非选择题(共4小题，共34分)9．(8分)以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。(1)获得核苷酸序列未知的目的基因的方法为________。(2)切割和连接DNA分子所使用的酶分别是________和________。(3)运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或________，后者的形状呈________。(4)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率________，所以在转化后通常需要进行________操作。(5)将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和________序列上是相同的。答案(1)从基因文库中获取(2)限制性核酸内切酶DNA连接酶(3)质粒环状(4)低筛选(5)氨基酸10．(8分)下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，所用载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题：(1)目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有少数导入的是重组质粒。以下步骤可鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒：将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的细菌就导入了质粒A或重组质粒，反之则没有。使用这种方法鉴别的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若把通过鉴定证明导入了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，会发生的现象是________，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)导入细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)将目的基因和质粒结合形成重组质粒的过程：①用一定的限制性核酸内切酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口；②用同种限制性核酸内切酶切割目的基因，产生相同的粘性末端；③将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合形成重组质粒。检测质粒或重组质粒是否导入受体细胞，均需利用质粒上某些标记基因的特性，即对已经做了导入处理的、本身无相应特性的受体细胞进行检测，根据受体细胞是否具有相应的特性来确定。氨苄青霉素抗性基因在质粒A或重组质粒上，因为目的基因插入了四环素抗性基因的a处，所以用含氨苄青霉素的选择培养基培养经导入质粒处理的受体细胞，凡能生长的则表明质粒导入成功；不能生长的则无质粒导入。(2)四环素抗性基因不仅在质粒A上，而且它的位置正是目的基因插入之处，因此当目的基因插入质粒A形成重组质粒时，四环素抗性基因的结构和功能就会被破坏，含重组质粒的受体细胞就不能在含四环素的培养基上生长，而质粒A上无目的基因插入，四环素抗性基因结构是完整的，这种受体细胞就能在含四环素的培养基上生长。(3)基因成功表达的标志是受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。答案(1)普通质粒A和重组质粒都含有氨苄青霉素抗性基因(2)有的细菌能生长，有的不能生长导入普通质粒A的细菌能生长，因为普通质粒A上有四环素抗性基因；导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因插在四环素抗性基因中，四环素抗性基因的结构被破坏(3)受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素11．(10分)科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地使其在大肠杆菌中表达。但在基因工程的操作过程中，要使用特定的限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制性核酸内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性核酸内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—，据图回答：(1)过程①所需要的酶是________。(2)在构建基因表达载体过程中，应用限制性核酸内切酶________切割质粒，用限制性核酸内切酶________切割目的基因。用限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒后形成的粘性末端通过________原则进行连接。人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在过程③中一般将受体大肠杆菌用________处理，以增大________的通透性，使含有目的基因的重组质粒更容易进入受体细胞。(4)将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上得到如图所示的菌落(黑点表示菌落)，能够生长的细菌证明已导入了________，反之则没有导入；再将灭菌绒布按到培养基a上，使绒布表面沾上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养基上培养，得到如图b所示的菌落(空圈表示与a对应无菌落的位置)。与图b空圈相对应的图a中的菌落表现型是________________，这些细菌中导入了________。解析人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，说明人的基因与大肠杆菌DNA的双螺旋结构相同，即基因是生物遗传物质的结构和功能的基本单位。根据限制性核酸内切酶的专一性特点，可知在构建基因表达载体过程中，应用限制性核酸内切酶I切割质粒，用限制性核酸内切酶Ⅱ切割目的基因。将目的基因导入到细菌细胞中所用的方法是钙离子处理法，使细菌细胞壁通透性增强，便于含有目的基因的重组质粒进入。在含有氨苄青霉素的培养基上能形成菌落，说明生长的细菌中导入了普通质粒或重组质粒，再在含有四环素的培养基上培养，得到题图b的菌落(空圈表示与a对应无菌落的位置)。与图b空圈相对应的图a中的菌落是含有能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素的菌落，说明这些细菌中导入了重组质粒。答案(1)逆转录酶(2)ⅠⅡ碱基互补配对人的基因与大肠杆菌DNA的双螺旋结构相同(3)CaCl2细胞壁(4)普通质粒或重组质粒能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素重组质粒12．(8分)我国曾经发生过因“非典型性肺炎”而死亡的病例，经研究发现，该病是由SARS病毒(一种RNA病毒)感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康复后的血清中有抗S蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防SARS病毒的疫苗，开展了前期研究工作，其简要的操作流程如图：(1)实验步骤①所代表的反应过程是_______________________________________________________________。(2)步骤②构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用限制性核酸内切酶和________酶，后者的作用是将用限制性核酸内切酶切割的________和________连接起来。(3)为了检验步骤④所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特性，可用________与________进行抗原—抗体特异性反应实验，从而得出结论。(4)步骤④和⑥的结果相比，原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)，根本原因是____________________________________