第3章　第2节　基因工程的基本操作程序

第2节基因工程的基本操作程序课后·训练提升基础巩固1.若要将目的基因插入下图所示质粒上的A处,则切割目的基因时可用的限制酶是()A.HindⅢ B.EcoRⅠC.EcoB D.PstⅠ答案:C2.下图为基因工程的部分过程示意图,甲~丁代表不同阶段参与的成分。下列叙述正确的是()A.甲可以是细菌的质粒B.乙是某种激素分子C.丙可以是植物的RNA分子D.丁为抗体答案:A解析:甲、乙、丙、丁可分别表示质粒、限制酶、目的基因、DNA连接酶。3.下列关于下图中P、Q、R、S、G的叙述,正确的是()A.P代表的是质粒,S代表的是外源RNAB.Q表示限制酶的作用,R表示RNA聚合酶的作用C.G是RNA与DNA形成的重组质粒D.G是重组质粒答案:D解析:P是质粒,S是外源DNA,R表示DNA连接酶的作用,G是质粒和外源DNA通过DNA连接酶连接而成的重组质粒。4.科学家在某种植物中找到了枯萎病的抗性基因,并以质粒为载体,采用转基因的方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。下列叙述正确的是()A.质粒是常用的载体之一,它仅存在于原核细胞中B.将枯萎病抗性基因连接到质粒上,用到的工具酶仅是DNA连接酶C.用叶肉细胞作为受体细胞培育出的植株不能表现出抗枯萎病性状D.通过该方法获得的抗枯萎病金花茶,产生的配子不一定含枯萎病抗性基因答案:D解析:质粒在某些真核细胞中也有,如酵母菌,A项错误。将目的基因连接到质粒上,不但要用到DNA连接酶,在连接之前还要用同种限制酶处理目的基因和质粒以得到相同的末端,B项错误。用叶肉细胞作为受体细胞培育出的植株能表现出抗枯萎病性状,C项错误。由于重组质粒只结合在某条染色体上,因此有的配子就没有目的基因,D项正确。5.下面是四种不同质粒的示意图,其中ori为复制必需的序列,ampr为氨苄青霉素抗性基因,tetr为四环素抗性基因,箭头表示一种限制性内切核酸酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞,应选用的质粒是()答案:C6.为了增加菊花花色的类型,研究者从其他植物中筛选出花色基因C(图1),拟将其与质粒(图2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。下列操作与实验目的不符的是()图1图2A.用限制酶EcoRⅠ和DNA连接酶构建重组质粒B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将C基因导入细胞C.在培养基中添加卡那霉素,筛选被转化的菊花细胞D.用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体DNA上答案:C解析:据题图分析可知,在目的基因的两端、载体的启动子和终止子之间都有限制酶EcoRⅠ的切割位点,因此可以用限制酶EcoRⅠ切割目的基因和载体,之后再用DNA连接酶连接形成基因表达载体,A项不符合题意。将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法,可以将目的基因C导入农杆菌的Ti质粒的T-DNA中,之后再用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将C基因导入菊花细胞,B项不符合题意。图2中显示标记基因是潮霉素抗性基因,应该在培养基中添加潮霉素以筛选被转化的菊花细胞,C项符合题意。要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因,可采用DNA分子杂交技术,D项不符合题意。7.请据图回答下列问题。(1)基因工程的核心步骤是。

(2)利用技术可以获得大量的目的基因。该技术利用的原理,对目的基因的核苷酸序列不断地加以复制,使其数量成指数形式扩增。

(3)上图中位于基因的上游,是识别和结合的部位。抗生素抗性基因的作用是作为,用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因。

答案:(1)基因表达载体的构建(2)PCRDNA半保留复制(3)启动子RNA聚合酶标记基因8.烟草是有重要经济价值的双子叶植物,易受TMV(烟草花叶病毒)感染而大幅度减产。绞股蓝细胞中含有TMV抗性基因,能抵抗TMV感染。研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV烟草,操作流程如下图所示。请回答下列问题。(1)①表示遗传信息流动中的过程,所需原料为。过程③所需要的工具酶是。

(2)大量扩增目的基因可以使用PCR技术,该技术包括变性、复性、延伸三个步骤,变性这一步骤的目的是。

(3)过程④最常用的方法是,过程⑤用到的细胞工程技术是。

(4)过程⑥还需要进行基因工程操作步骤中的,其中,在个体水平上检验获得的烟草能否抗TMV的方法是。

答案:(1)逆转录四种脱氧核苷酸限制酶和DNA连接酶(2)使DNA解旋为单链(DNA解旋)(3)农杆菌转化法植物组织培养技术(4)目的基因的检测与鉴定用TMV感染烟草,观察烟草是否被感染(患病)能力提升1.1982年,世界上第一例体型比普通小鼠大1.8倍的转基因“超级小鼠”培育成功。下列相关叙述正确的是()A.将含有目的基因的DNA直接注入小鼠体内B.该“超级小鼠”的培育利用了显微注射技术C.采用的受体细胞是雌性动物的卵细胞D.目的基因导入受体细胞前不用提纯答案:B解析:转基因“超级小鼠”的培育过程:首先将含有目的基因的表达载体提纯,然后利用显微注射技术将含目的基因的表达载体导入受精卵,培养一段时间后,再将胚胎移植到雌性动物的输卵管或子宫内,使其发育成具有新性状的动物。2.下图是利用基因工程技术培育转基因植物,生产可口服的疫苗的部分过程示意图,其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制酶。下列说法错误的是()A.图示过程是基因工程的核心步骤B.表达载体构建时需要用到限制酶SmaⅠC.卡那霉素抗性基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来D.除图示组成外,表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构答案:B解析:题图所示过程为基因表达载体的构建过程,是基因工程的核心步骤。构建过程中需要将目的基因完整地切割下来,此时要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ。卡那霉素抗性基因是标记基因,用于鉴别和筛选含有目的基因的细胞。基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等。3.据下图判断,下列叙述错误的是()A.为防止目的基因与质粒任意结合而影响基因的表达,应用酶Ⅰ、酶Ⅱ同时切割二者B.限制酶和DNA连接酶的作用部位均是磷酸二酯键C.与启动子结合的是RNA聚合酶D.用酶Ⅰ、酶Ⅱ同时切割质粒,会获得三种长度的DNA片段答案:D解析:由于质粒中酶Ⅰ和酶Ⅱ都只有一个识别位点,所以用酶Ⅰ、酶Ⅱ同时切割质粒,只会获得两种长度的DNA片段。4.下图为农杆菌Ti质粒的T-DNA区段结构示意图。农杆菌附着植物细胞后,T-DNA首先在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制,然后进入植物细胞并整合到染色体上,继而诱发细胞异常生长和分裂,形成植物肿瘤。下列有关叙述错误的是()A.Ti质粒存在于农杆菌的拟核DNA外B.植物肿瘤的形成与A、B两个基因的表达有关C.清除植物肿瘤组织中的农杆菌后肿瘤不再生长D.利用T-DNA进行转基因时需要保留LB、RB序列答案:C解析:将目的基因导入植物细胞,常采用农杆菌转化法。农杆菌的特点是易侵染双子叶植物和裸子植物,农杆菌中有Ti质粒,质粒是独立于拟核之外的环状DNA分子,其上有T-DNA,目的基因在T-DNA的作用下可以插入受体细胞染色体的DNA上。根据以上分析可知,Ti质粒存在于农杆菌的拟核DNA外。题图中A、B两个基因的表达可以合成生长素和细胞分裂素,这两种激素诱发植物异常生长和分裂,形成植物肿瘤组织。T-DNA已经携带目的基因进入植物细胞并整合到染色体上,因此清除植物肿瘤组织中的农杆菌后,植物细胞内仍然具有A、B两个基因,故肿瘤还会生长。根据题意可知,T-DNA首先在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制,然后进入植物细胞并整合到染色体上,因此利用T-DNA进行转基因时需要保留LB、RB序列。5.某一质粒载体如下图所示,外源DNA插入ampr或tetr中会导致相应的基因失活(ampr表示氨苄青霉素抗性基因,tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamHⅠ酶切后,与用BamHⅠ酶切获得的目的基因混合,加入DNA连接酶进行连接反应,用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种,分别含有环状目的基因、质粒载体、插入了目的基因的重组质粒。请回答下列问题。(1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有(答出两点即可),而作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止子。

(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因是;并且和的细胞也是不能区分的,其原因是。在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落,还需使用含有的固体培养基。

(3)基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其DNA复制所需的原料来自。

答案:(1)能自我复制、具有标记基因(合理即可)(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒(或含有重组质粒)二者均含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均能生长四环素(3)受体细胞解析:(1)基因工程中的载体应具备如下条件:必须有一个至多个限制酶切割位点;具有自我复制能力;具有标记基因;对宿主细胞无害等。(2)未转化的和仅含环状目的基因的细胞都不能在含有氨苄青霉素的培养基上生长,故不能区分;而含有质粒载体和重组质粒的细胞在含有氨苄青霉素的培养基上都能生长,也不能区分。因目的基因插入位点在四环素抗性基因上,四环素抗性基因被破坏,丧失了原有的功能,故含有重组质粒的大肠杆菌不抗四环素。将获得的单个菌落各挑取少许分别接种到含有四环素的培养基上,不能生长的即为所筛选的菌落,即含有重组质粒的大肠杆菌。(3)噬菌体是营寄生生活的,利用受体细胞内的原料进行自身DNA的复制和蛋白质的合成。6.下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题。限制酶BamHⅠHindⅢEcoRⅠSmaⅠ识别序列及切割位点(1)若对图中质粒进行改造,插入的SmaⅠ酶切位点越多,质粒的热稳定性越。

(2)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用SmaⅠ切割,原因是

。

(3)与只使用EcoRⅠ相比较,使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒和外源DNA的优点在于可以防止。

(4)为了获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入酶。(5)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是。

答案:(1)高(2)SmaⅠ会破坏质粒的抗生素抗性基因和外源DNA中的目的基因(3)质粒和含目的基因的外源DNA片段