高中生物基因工程及高中生物基因工程的基本操作程序试题

PAGEPAGE104.4基因工程的基本内容基因工程是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作，产生出人类所需要的基因产物或创建新的生物类型。在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，属于基因重组。定向改造生物的性状。基因工程作用限制性核酸内切酶能识别特定脱氧核糖核苷酸序列作用限制性核酸内切酶能识别特定脱氧核糖核苷酸序列从特定部位的两个核苷酸之间切开原理催化磷酸二酯键断裂结果形成黏性末端、平末端用途切割目的基因和运载体（基因工程）保护自身细胞原有的遗传信息BamHI基本工具DNA连接酶作用原理结果用途催化磷酸二酯键形成连接DNA片段获得重组DNA分子构建基因表达载体（基因工程）基因修复（原核微生物细胞）载体基本工具DNA连接酶作用原理结果用途催化磷酸二酯键形成连接DNA片段获得重组DNA分子构建基因表达载体（基因工程）基因修复（原核微生物细胞）载体用途条件种类运载工具在受体细胞内对目的基因进行大量复制能自我复制有切割位点有遗传标记基因对受体细胞无害、容易分离等细菌质粒动植物病毒EcoRIHaeIII基本步骤转基因生物转基因微生物利用发酵原理，用于药用蛋白质的规模化生产转基因植物抗病毒烟草、疫苗基因转入植物转基因动物受体细胞：受精卵方法：核显微注射法应用：获得具有优良性状的动物新品种；培育能产生人源性蛋白质药物的动物（乳腺生物反应器）用基因工程技术导入外源基因的生物，且外源基因能通过繁殖而传代。质粒DNA连接酶酶目的基因DNA获取DNA获取质粒细菌质粒DNA用同一种限制性内切酶切割重组质粒细胞目的基因将目的基因导入受体细胞DNA重组质粒细胞增殖目的基因产物将目的基因导入受体细胞目的基因与运载体结合提取目的基因目的基因的检测和表达课时跟踪检测(二)基因工程的基本操作程序(满分：50分时间：25分钟)一、选择题(每小题2分，共20分)1．下列关于基因工程的叙述，正确的是()A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物B．限制酶和DNA连接酶都能识别特定的碱基序列，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具有生物活性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2．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列各项中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其mRNAC．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白3．下列关于PCR技术的叙述，正确的是()A．PCR技术建立在对扩增的目的基因序列完全已知的基础上B．该技术需要解旋酶和热稳定的DNA聚合酶C．该技术需要一对特异性的引物，要求一对引物的序列是互补的D．该技术应用体内DNA双链复制原理，也需要模板、原料、能量、酶等条件4．下列关于基因表达载体的叙述，不正确的是()A．基因表达载体的构建是基因工程的核心B．其上的启动子和终止子都是有特殊结构的DNA片段C．一般用抗生素抗性基因作为标记基因D．虽然基因工程中的受体细胞有所不同，但构建的基因表达载体都是一样的5．右图是基因工程中基因表达载体的模式图，若结构X是表达载体所必需的，则X最可能是()A．荧光蛋白基因B．启动子C．限制酶D．DNA连接酶6．下列关于基因表达载体导入微生物细胞的叙述中，不正确的是()A．常用原核生物作为受体细胞，是因为原核生物繁殖快，且多为单细胞，遗传物质相对较少B．受体细胞所处的一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态称为感受态C．感受态细胞吸收DNA分子需要适宜的温度和酸碱度D．感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子的液体只要调节为适宜的pH即可，没必要用缓冲液7．(广东高考)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如下图所示，下列叙述正确的是(双选)()A．过程①需使用逆转录酶B．过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因C．过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备D．过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞8．以下甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法，以下说法中错误的是()A．甲方法可建立该细菌的基因组文库B．乙方法可建立该细菌的cDNA文库C．甲方法要以脱氧核苷酸为原料D．乙方法需要逆转录酶参与9．右图表示细胞膜上乙酰胆碱(一种神经递质)受体基因的克隆技术操作过程，下列相关分析中正确的是()A．获得该mRNA的最佳材料是受精卵B．构建基因表达载体最可能使用的载体是大肠杆菌C．完成过程①②必不可少的酶分别是逆转录酶、DNA聚合酶D．探针筛选的目的是淘汰被感染的细菌，获得未被感染的细菌10．蓝藻拟核DNA上有控制叶绿素合成的ch1L基因。某科学家通过构建该种生物缺失ch1L基因的变异株细胞，以研究ch1L基因对叶绿素合成的控制，技术路线如下图所示，下列相关叙述错误的是()A．①②过程应使用不同的限制性内切酶B．①②过程都要使用DNA连接酶C．终止密码子是基因表达载体的重要组成部分D．若操作成功，可用含红霉素的培养基筛选出该变异株二、非选择题(共30分)11．(10分)(江苏高考)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题：(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由____________________连接。(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，产生的末端是________末端，其产物长度为________________________________________________________________________。(3)若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有________种不同长度的DNA片段。(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是________。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加________的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是_____________________________________________________________________________。12．(10分)下面是口蹄疫疫苗生产过程示意图，请据图回答下列问题：(1)首先从口蹄疫病毒中提取部分合成病毒蛋白的RNA，而不是用口蹄疫病毒的全部RNA，原因是合成病毒蛋白的RNA控制合成的病毒蛋白质，具有__________________特性，又不会使动物致病。以合成病毒蛋白的RNA产生病毒蛋白的DNA，需用到的工具酶是______________________。(2)构建基因表达载体所需要的工具酶是________________。基因表达载体除目的基因外，还应包括_______________________。(3)导入大肠杆菌前需先将大肠杆菌处理为________细胞。(4)为检测目的基因是否导入受体细胞，常常要借助载体上________的表达，更准确的方法是利用放射性同位素标记的________作探针与基因组DNA杂交。最后还要检测目的基因是否翻译成了病毒蛋白质，利用的技术是______________。13．(10分)菊天牛是菊花的主要害虫之一。科研人员将抗虫基因转入菊花，培育出抗虫菊花。下图是获得转基因菊花的技术流程，请据图回答：eq\a\vs4\al(抗虫基因)eq\a\vs4\al(含KanR质粒)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(构建)))eq\a\vs4\al(\o(\s\up7(重组),\s\do5(质粒)))eq\o(\s\up7(含重组质),\s\do5(粒的土壤)),\o(\s\up7(农杆菌),\s\do5()))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(侵染)))eq\a\vs4\al(\o(\s\up7(离体菊花),\s\do5(叶片组织)))eq\a\vs4\al(\o(\s\up7(愈伤),\s\do5(组织)))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(分化)))eq\a\vs4\al(\o(\s\up7(再生),\s\do5(植株)))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(检测)))eq\a\vs4\al(\o(\s\up7(转基因抗),\s\do5(虫植株)))注：卡那霉素抗性基因(KanR)作为标记基因，菊花叶片对卡那霉素高度敏感。(1)为了促进土壤农杆菌吸收重组质粒，可用________处理土壤农杆菌，使其处于感受态。(2)将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够___________________的特点，使目的基因进入受体细胞中，并插入到菊花细胞的____________上，最终形成转基因植株。(3)将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和____________的培养基中，在适宜条件下进行培养，筛选转基因菊花。(4)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据____________________的核苷酸序列设计特异引物，以____________为模板进行第一轮扩增。(5)将转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料以适当比例混合后饲喂菊天牛2龄幼虫，实验结果如下表所示。组别死亡率(%)实验组转基因植株160.00转基因植株253.33对照组13.33①对照组应饲喂等量的____________________。②据表分析，________________差异显著，说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。答案1．选A目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；基因工程中常用的工具酶有限制酶和DNA连接酶，前者能识别特定的碱基序列；大肠杆菌为原核生物，不含有内质网和高尔基体等细胞器，不能对蛋白质进行加工，其合成的胰岛素原无生物活性；载体中的抗性基因为标记基因，其作用是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达。2．选D基因的表达即控制蛋白质的合成，只有合成了相应的蛋白质才能证明目的基因完成了在受体细胞中的表达。3．选DPCR技术扩增的目的基因序列不一定是已知的，A错误；PCR技术是通过高温来使DNA解旋的，不需要解旋酶，B错误；该技术需要的一对引物，分别能与模板DNA的两条链的末端碱基配对，其序列不是互补的，C错误。4．选D由于受体细胞有植物、动物、微生物之分，目的基因导入受体细胞的方法不同，所以，表达载体的构建也有所差别。5．选B一个完整的基因表达载体应包括启动子、终止子、目的基因和标记基因。6．选D将基因表达载体导入微生物细胞时，需在一定条件(如适宜的温度、pH等)下，将基因表达载体和感受态的微生物细胞混合培养，在培养过程中，可能会影响pH的变化，因此要加入缓冲液，以保持适宜的pH。7．选AD①过程是逆转录过程，需要逆转录酶催化；从cDNA中获取所需要的目的基因，根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置或基因翻译产物蛋白质等特性来获取，不需要用解旋酶，也不需要PCR；用CaCl2溶液处理大肠杆菌，可使其成为感受态细胞；鉴别目的基因是否导入受体细胞可利用DNA分子杂交技术。8．选C甲方法是从细菌的DNA中直接提取，故可以建立该细菌的基因组文库；乙方法是由信使RNA逆转录的目的基因，故可以建立该细菌的cDNA文库。乙方法需要逆转录酶和脱氧核苷酸为原料。9．选C该受体基因在神经细胞中表达，获得该mRNA的最佳材料是神经细胞。构建基因表达载体最可能使用的载体是质粒。探针筛选的目的是检测是否存在cDNA。10．选C限制性内切酶有特异性，①②过程要切割的DNA序列不同，故应使用不同的限制性内切酶；DNA连接酶的作用是连接被切开的磷酸二酯键，使ch1L基因、红霉素抗性基因与质粒结合；基因表达载体由目的基因、启动子、终止子、标记基因组成，终止密码子是mRNA上密码子的一种，表示一次翻译的结束；变异株中ch1L基因被重组基因替换，重组基因中有红霉素抗性基因，故可用含红霉素的培养基筛选出该变异株。11．解析：(1)一条脱氧核苷酸链中相邻的两个碱基之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的。(2)从SmaⅠ的识别序列和酶切位点可知，其切割后产生的是平末端，图1中DNA片段有两个SmaⅠ的识别序列，故切割后产生的产物长度为534＋3＝537(bp)、796－3－3＝790(bp)和658＋3＝661(bp)的三个片段。(3)图示方框内发生碱基对的替换后，形成的d基因失去了1个SmaⅠ的识别序列，故D基因、d基因用SmaⅠ完全切割所得产物中除原有D基因切割后的3种长度的DNA片段外，还增加一种d基因被切割后出现的长度为537＋790＝1327(bp)的DNA片段。(4)目的基因的两端都有BamHⅠ的识别序列，质粒的启动子后抗生素A抗性基因上也有BamHⅠ的识别序列，故应选用的限制酶是BamHⅠ，此时将抗生素B抗性基因作为标记基因，故筛选时培养基中要添加抗生素B。经过同种限制酶切割后会产生相同的末端，部分目的基因与质粒会反向连接而导致基因无法正常表达。答案：(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖(2)平537bp、790bp、661bp(3)4(4)BamHⅠ抗生素B同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接12．解析：(1)病毒由核酸和蛋白质组成，其蛋白质外壳具有免疫特性，故口蹄疫疫苗生产过程只需提取口蹄疫病毒中控制合成病毒蛋白的RNA部分。以RNA为模板合成DNA的过程属于逆转录，需要逆转录酶。(2)基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因。构建基因表达载体一般用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有黏性末端的切口，再用同种限制酶切割目的基因，产生相同的黏性末端。将切下的