2024-2025学年新教材高中生物第3章基因工程第2节基因工程的基本操作程序课时分层作业含解析新人教版选择性必修3

PAGE1-第2节基因工程的基本操作程序(建议用时：40分钟)题组一目的基因的筛选与获得1．DNA的复制须要引物，主要缘由是()A．可加快DNA的复制速度B．引物可与DNA母链通过碱基互补配对结合C．引物的5′端有助于DNA聚合酶的延长DNA链D．DNA聚合酶只能从3′端延长DNA链D[DNA聚合酶不能从5′端起先合成DNA，而只能从3′端延长DNA链，因此，DNA复制须要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端起先延长DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延长。]2．利用PCR技术从某种生物的基因组DNA中获得目的基因的前提是()A．有目的基因的DNA片段，作为模板进行复制B．有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便依据这一序列合成引物C．有足够的脱氧核苷酸作为原料D．加入足够数量的DNA连接酶进行指数式扩增B[利用PCR技术从某种生物的基因组DNA中获得目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成引物。]3．金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白，某探讨小组安排通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因，构建转基因工程菌，用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程示意图如下，请回答下列问题：(1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA，通过________获得________用于PCR扩增。(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2)，为便利构建重组质粒，在引物中须要增加适当的___________位点。设计引物时须要避开引物之间形成________________，而造成引物自连。(3)图中步骤1代表________，步骤2代表退火，步骤3代表延长，这三个步骤组成一轮循环。(4)假如PCR反应得不到任何扩增产物，则可以实行的改进措施有________(填序号：①上升退火温度②降低退火温度③重新设计引物)。[解析](1)目的基因的获得：从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA，通过逆转录获得cDNA用于PCR扩增。(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2)，为便利基因与载体相连构建重组质粒，在引物中须要增加适当的限制性内切核酸酶的切割位点。为了避开引物自连，设计引物时须要避开引物之间形成碱基互补配对。(3)依据PCR的过程可知，图中步骤1为变性，步骤2为退火，步骤3为延长，这三个步骤组成一轮循环。(4)假如PCR反应得不到任何扩增产物，可能的缘由是退火温度过高，或者设计的引物不合适，不能与模板碱基配对。因此可实行的改进措施有降低退火温度、重新设计引物等。[答案](1)逆转录cDNA(2)限制性内切核酸酶碱基互补配对(3)变性(4)②③题组二基因表达载体的构建4．在基因工程的操作过程中，获得重组质粒不须要()①DNA连接酶②限制性内切核酸酶③RNA聚合酶④具有标记基因的质粒⑤目的基因⑥四种脱氧核苷酸A．③⑥ B．②④C．①⑤ D．①②④A[构建重组质粒时，首先要用限制酶切割含有目的基因的DNA片段和载体，其次须要用DNA连接酶将目的基因与载体连接；RNA聚合酶催化转录过程，获得重组质粒时不须要RNA聚合酶；获得重组质粒时，须要具有标记基因的质粒作为载体；重组质粒是由目的基因与质粒形成的；四种脱氧核苷酸是合成DNA的原料，获得重组质粒不须要四种脱氧核苷酸。]5．在基因表达载体的构建中，下列说法不正确的是()A．基因表达载体的构建方法不完全相同B．有了启动子才能驱动基因转录出mRNAC．终止子的作用是终止翻译过程D．基因表达载体的结构包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等C[因为受体细胞有植物、动物、微生物之分，且目的基因导入受体细胞的方法不同，因此，基因表达载体的构建方法是不完全相同的，A正确；启动子是一段有特别结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所须要的蛋白质，B正确；终止子的作用是使转录在所须要的地方停止，终止密码子的作用是使翻译在所须要的地方停止，C错误；基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等，D正确。]6．CTB是霍乱弧菌产生的肠毒素(蛋白质)结构的一部分，可用作针对霍乱弧菌的疫苗。探讨人员提取了限制CTB合成的基因(ctb)，构建基因表达载体(如图所示)，将其导入番茄，然后用转基因番茄饲喂试验小鼠，检测疫苗的有效性。请回答相关问题：(1)为了在短时间内获得大量基因，可以采纳________技术。与细胞内DNA复制时的解旋过程相比，该技术的DNA解链过程有何不同？________________(写出一点即可。)(2)运用两种限制酶切割载体可防止切开的载体的两个末端重新连接起来，缘由是________________。(3)可采纳________法将基因表达载体导入番茄细胞，然后在加入了________的培育基中进行初步筛选，之后还需用________技术检测ctb基因是否整合到番茄染色体的DNA上。(4)提取转基因番茄不同部位的蛋白质进行检测，发觉只有果实中含有CTB。ctb基因只能在果实细胞中表达，这与基因表达载体中的________有关。(5)用转基因番茄果实饲喂试验小鼠，若能在小鼠的血清中检测到________，则说明该转基因疫苗是有效的。[答案](1)PCR不须要解旋酶(2)两种限制酶切割载体可以产生不同的末端(3)农杆菌转化卡那霉素PCR(4)E8启动子(5)CTB抗体题组三将目的基因导入受体细胞7．(不定项)采纳基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是()A．将毒素蛋白注射到棉受精卵中B．将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中C．将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培育D．将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵CD[将毒素蛋白干脆注射到棉受精卵中，棉受精卵没有获得目的基因，发育成的植株不会有抗虫性状，A错误；将编码毒素蛋白的DNA序列，干脆注射到棉受精卵中，而没有将目的基因与运载体结合，目的基因将不能稳定存在，很简单被水解，不能培育出抗虫棉，B错误；C项所述为用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞，C正确；当受体细胞是植物细胞时，还可以利用花粉管通道法将目的基因导入受精卵中，然后发育为转基因植株，D项所描述的类似于花粉管通道法，D正确。所以选CD。]8．下列关于目的基因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汲取四周环境中DNA分子的生理状态称为感受态C．感受态细胞汲取DNA分子须要相宜的温度和酸碱度D．感受态细胞汲取重组表达载体DNA分子的液体只要调整为相宜的pH即可，没必要用缓冲液D[由于原核生物具有繁殖快，且多为单细胞、遗传物质相对较少等特点，所以早期的基因工程通常都用原核生物作为受体细胞；受体细胞经Ca2＋处理后，处于一种能汲取四周环境中DNA分子的生理状态，称为感受态；感受态细胞汲取DNA分子须要在相宜的温度和酸碱度的缓冲液中完成。]9．基因工程中，受体细胞的不同，导入目的基因的方法也不同。请回答下列问题：(1)农杆菌转化法常用来将外源基因转入________细胞，详细操作时，先要将目的基因插入农杆菌________质粒的T­DNA中，然后用该农杆菌感染植物细胞。农杆菌在自然条件下，不简单感染________植物。农杆菌侵染植物，能够将目的基因插入植物细胞的________上。(2)将重组质粒导入动物细胞，常采纳________的方法。若用重组质粒转化大肠杆菌，一般状况下，不能干脆用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，缘由是未处理的大肠杆菌汲取质粒(外源DNA)的实力极弱。所以，用表达载体转化大肠杆菌时，常先用________处理大肠杆菌，使较多的细胞成为________细胞以利于表达载体的进入。(3)目的基因导入受体细胞引起生物性状的变更，属于可遗传变异中的________(变异类型)。[解析](1)农杆菌转化法常用来将外源基因转入植物细胞，详细操作时，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T­DNA中，然后用该农杆菌感染植物细胞。农杆菌在自然条件下，不简单感染单子叶植物。农杆菌侵染植物后，能够将Ti质粒上的T­DNA携带的目的基因插入植物细胞的染色体DNA上。(2)将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法。若用重组质粒转化大肠杆菌，一般状况下，不能干脆用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，缘由是未处理的大肠杆菌汲取质粒(外源DNA)的实力极弱。所以，用表达载体转化大肠杆菌时，常先用Ca2＋处理大肠杆菌，使较多的细胞成为感受态细胞以利于表达载体的进入。(3)基因工程的原理为基因重组。[答案](1)植物Ti单子叶染色体DNA(2)显微注射Ca2＋感受态(3)基因重组题组四目的基因的检测与鉴定10．目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定与检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是()①检测受体细胞中是否有目的基因②检测受体细胞中是否有致病基因③检测目的基因是否转录出了mRNA④检测目的基因是否翻译成蛋白质A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④C[目的基因的分子检测包括三个方面：①检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，方法是采纳PCR技术；②检测目的基因是否转录出了相应的mRNA，方法是运用基因探针与之杂交；③检测目的基因是否翻译成了相应的蛋白质，常用的方法是抗原—抗体杂交。]11．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D[目的基因完成表达是指目的基因在细胞中合成相应的蛋白质，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。]12．抗菌肽对治疗癌症有肯定的作用，下图表示抗菌肽合成过程。相关说法正确的是()A．用PCR克隆目的基因不须要DNA解旋酶B．基因表达载体包含起始密码和终止密码C．用显微注射法导入基因表达载体D．筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质A[PCR技术中采纳高温变性，因此用PCR克隆目的基因不须要DNA解旋酶；基因表达载体包括启动子和终止子，起始密码和终止密码在mRNA上；将基因表达载体导入酵母菌细胞时应用感受态细胞法；筛选菌种时用基因探针检测相关基因或mRNA，不能用基因探针检测蛋白质。]13．白细胞介素是一类淋巴因子。探讨人员将人白细胞介素的基因导入到酵母菌细胞中，使其分泌出有活性的白细胞介素。(1)为增加白细胞介素基因的数量，可运用______________技术，但前提是必需知道基因的已知序列，目的是__________________。(2)在重组载体导入酵母菌细胞之前，需用________处理酵母菌，白细胞介素基因进入酵母菌细胞内，并且在其细胞内维持稳定和表达的过程，称为________。在表达过程中，启动子需与________________识别和结合，从而驱动转录过程。(3)在体液免疫过程中，白细胞介素是由________细胞分泌的，为了能胜利表达出白细胞介素，不运用细菌，而运用酵母菌细胞作为受体细胞，缘由可能是____________________。(4)在分泌型表达载体和白细胞介素基因所在的DNA分子上均有多个限制酶的酶切位点，图示过程为获得有效表达的重组载体，运用了EcoRl和EcoR52两种限制酶，比运用单一的限制酶，其优点是____________________________。[解析](1)基因工程中，扩增目的基因的方法为PCR技术，但前提是必需知道基因的已知序列，以便设计引物。(2)在重组载体导入酵母菌细胞之前，需用Ca2＋处理酵母菌，使酵母菌成为感受态细胞，白细胞介素基因进入酵母菌细胞内，并且在其细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。在表达过程中，启动子需与RNA聚合酶识别和结合，从而驱动转录过程。(3)在体液免疫过程中，白细胞介素是由T淋巴细胞分泌的；由于细菌属于原核生物，细胞中无内质网和高尔基体等加工白细胞介素的细胞器，因此为了能胜利表达出白细胞介素，不运用细菌，而运用酵母菌作为受体细胞。(4)在分泌型表达载体和白细胞介素基因所在的DNA分子上均有多个限制酶的酶切位点，图示过程获得有效表达的重组载体运用了EcoR1和EcoR52两种限制酶，比运用单一的限制酶，其优点是防止目的基因、表达载体发生自身环化或者防止目的基因反向接入分泌型表达载体中。[答案](1)PCR设计引物(2)Ca2＋转化RNA聚合酶(3)T淋巴细菌细胞中无内质网和高尔基体等加工白细胞介素的细胞器(4)防止目的基因、表达载体发生自身环化或者防止目的基因反向接入分泌型表达载体中eq\o(混淆启动子与起始密码子，终止子与终止密码子)14．下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是()A．表达载体中的胰岛素基因可通过人