2022-2023學(xué)年蘇教版選擇性必修3 第三章 第一節(jié)　第3課時(shí)　基因工程的基本操作程序 作業(yè)

第3課時(shí)基因工程的基本操作程序課后訓(xùn)練·鞏固提升會(huì)應(yīng)用A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.下列有關(guān)基因工程的敘述,正確的是(B)A.目的基因就是編碼蛋白質(zhì)的基因B.用同種限制酶切割載體與含目的基因的DNA片段可獲相同末端C.檢測(cè)抗蟲轉(zhuǎn)基因植株是否具有抗蟲特性時(shí),可用致病菌去侵染植株D.利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將某基因?qū)胫参锛?xì)胞時(shí),應(yīng)將該基因插入擬核區(qū)的DNA上解析目的基因主要指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因,也可以是一些具有調(diào)控作用的因子,A項(xiàng)錯(cuò)誤;用同種限制酶切割載體與含目的基因的DNA片段可獲相同黏性末端,黏性末端能發(fā)生堿基互補(bǔ),B項(xiàng)正確;檢測(cè)抗蟲轉(zhuǎn)基因植株是否具有抗蟲特性時(shí),可以用害蟲去侵染該植株,而不能用病原體去侵染該植株,C項(xiàng)錯(cuò)誤;農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA可轉(zhuǎn)移至植物細(xì)胞,并能整合到植物細(xì)胞的染色體上,利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將某基因?qū)胫参锛?xì)胞時(shí),應(yīng)將該基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T-DNA中,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.研究人員利用早衰癥患者成纖維細(xì)胞,通過基因工程技術(shù)修復(fù)了致病基因。原理如下:nCas9(一種核酸酶)與腺嘌呤脫氨酶連接而構(gòu)成的融合蛋白在SgRNA(單鏈向?qū)NA)的引導(dǎo)下與目標(biāo)基因相應(yīng)序列結(jié)合,腺嘌呤脫氨酶將目標(biāo)基因特定位置上的腺嘌呤(A)脫氨基變成肌苷(I),nCas9特異性地在非編輯鏈上產(chǎn)生一個(gè)切口,進(jìn)而刺激細(xì)胞自身的堿基錯(cuò)配修復(fù),即以含有肌苷(I)的編輯鏈作為模板對(duì)非編輯鏈錯(cuò)配堿基進(jìn)行修復(fù),再經(jīng)DNA復(fù)制,最終實(shí)現(xiàn)A/T堿基對(duì)替換為G/C堿基對(duì)。分析以上材料,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A.早衰癥是基因突變引起的遺傳病B.SgRNA屬于一種信使RNAC.nCas9催化磷酸二酯鍵斷裂實(shí)現(xiàn)切割非編輯鏈D.導(dǎo)入成纖維細(xì)胞的重組載體上應(yīng)有nCas9的基因、腺嘌呤脫氨酶基因、SgRNA基因解析實(shí)現(xiàn)A/T堿基對(duì)替換為G/C堿基對(duì)就能修復(fù)致病基因,說(shuō)明早衰癥是由于相關(guān)基因中的G/C堿基對(duì)替換為A/T堿基對(duì)導(dǎo)致的,屬于基因突變引起的遺傳病,A項(xiàng)正確;在sgRNA(單鏈向?qū)NA)的引導(dǎo)下,nCas9(一種核酸酶)與腺嘌呤脫氨酶連接而構(gòu)成的融合蛋白與目標(biāo)基因相應(yīng)序列結(jié)合,可見sgRNA不屬于信使RNA,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)“nCas9特異性地在非編輯鏈上產(chǎn)生一個(gè)切口”說(shuō)明nCas9蛋白可能是一種特殊的限制酶,催化磷酸二酯鍵斷裂實(shí)現(xiàn)切割非編輯鏈,C項(xiàng)正確;成纖維細(xì)胞中沒有編碼nCas9的基因、腺嘌呤脫氨酶基因、sgRNA基因,需將這三個(gè)基因與質(zhì)粒結(jié)合導(dǎo)入成纖維細(xì)胞;因此導(dǎo)入成纖維細(xì)胞的重組載體上應(yīng)有nCas9的基因、腺嘌呤脫氨酶基因、sgRNA基因,D項(xiàng)正確。3.番茄作為一種常見的水果蔬菜,在日常生活中的需求量日益增大,但是在較低溫度下運(yùn)輸或儲(chǔ)存的過程中容易出現(xiàn)凍傷的現(xiàn)象,從而影響番茄的品質(zhì)和口感?？茖W(xué)家利用基因工程技術(shù)培育出抗凍的轉(zhuǎn)基因番茄。下圖甲為BamHⅠ和HindⅢ的識(shí)別序列,圖乙為外源DNA和質(zhì)粒上標(biāo)出的酶切位點(diǎn)及相關(guān)基因,其中AFPs基因?yàn)榭箖龌颉Ｏ铝邢嚓P(guān)敘述錯(cuò)誤的是(C)甲乙A.圖中的外源DNA用BamHⅠ切割后,會(huì)產(chǎn)生4個(gè)黏性末端B.應(yīng)用BamHⅠ和HindⅢ切割目的基因和質(zhì)粒,以避免其自連或反接C.能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的受體細(xì)胞中一定都含有AFPs基因D.獲得的AFPs基因應(yīng)插入質(zhì)粒上的啟動(dòng)子與終止子之間解析圖中外源DNA上有兩個(gè)BamHⅠ的切割位點(diǎn),因此圖中的外源DNA用BamHⅠ切割后,會(huì)產(chǎn)生4個(gè)黏性末端,A項(xiàng)正確;同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端相同,因此用同一種酶切割目的基因和質(zhì)粒會(huì)出現(xiàn)自連或反接,用兩種不同的限制酶切割可以避免自連或反接,因此應(yīng)用BamHⅠ和HindⅢ切割目的基因和質(zhì)粒,以避免其自連或反接,B項(xiàng)正確;能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的受體細(xì)胞中可能含有連接AFPs基因的重組質(zhì)粒,也可能含沒有和目的基因相連的普通質(zhì)粒,C項(xiàng)錯(cuò)誤;獲得的AFPs基因應(yīng)插入質(zhì)粒上的啟動(dòng)子與終止子之間,以保證目的基因能被正常的轉(zhuǎn)錄,D項(xiàng)正確。4.下圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是(C)A.③進(jìn)入植物細(xì)胞后,重組Ti質(zhì)粒整合到④的染色體DNA上B.若④的染色體上含抗蟲基因,⑤就表現(xiàn)出抗蟲性狀C.④到⑤依據(jù)的原理是植物細(xì)胞的全能性D.③到④利用Ca2+處理,可使植物細(xì)胞更容易吸收含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌解析③進(jìn)入植物細(xì)胞后,重組Ti質(zhì)粒上的T-DNA整合到④的染色體DNA上,A項(xiàng)錯(cuò)誤;若④的染色體上含抗蟲基因,但是抗蟲基因不一定成功表達(dá),因此⑤不一定表現(xiàn)出抗蟲性狀,B項(xiàng)錯(cuò)誤;④到⑤過程表示從一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)得到了一個(gè)完整植株,依據(jù)的原理是植物細(xì)胞的全能性,C項(xiàng)正確;③到④利用Ca2+處理農(nóng)桿菌,可使農(nóng)桿菌細(xì)胞更容易吸收重組Ti質(zhì)粒,而不是使植物細(xì)胞更容易吸收含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌,D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.天然蝦青素能有效清除細(xì)胞內(nèi)的自由基,在提高人體免疫力、預(yù)防腫瘤等方面均具有積極的促進(jìn)作用。小球藻可產(chǎn)生蝦青素但是含量很低,研究人員欲通過基因工程對(duì)其進(jìn)行改造,首先利用雨生紅球藻的BKT基因和番茄的信號(hào)肽PDSSP基因,得到PDSSP—BKT融合基因,然后將其導(dǎo)入農(nóng)桿菌并轉(zhuǎn)入小球藻中,從而提高了小球藻中蝦青素的含量。下列敘述錯(cuò)誤的是(B)A.PDSSP—BKT融合基因是該研究中的目的基因B.將基因表達(dá)載體導(dǎo)入農(nóng)桿菌即可完成目的基因的轉(zhuǎn)化C.在小球藻中檢測(cè)到蝦青素并不能說(shuō)明該研究已成功D.通過PCR檢測(cè)PDSSP—BKT基因是否轉(zhuǎn)錄需要逆轉(zhuǎn)錄酶解析在基因工程的設(shè)計(jì)和操作中,用于改變受體細(xì)胞性狀或獲得預(yù)期表達(dá)產(chǎn)物等的基因就是目的基因,結(jié)合題意,題目中的PDSSP—BKT融合基因是該研究中的目的基因,A項(xiàng)正確;將基因表達(dá)載體導(dǎo)入農(nóng)桿菌后,再利用農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用將目的基因插入小球藻細(xì)胞染色體的DNA上,完成目的基因的轉(zhuǎn)化,B項(xiàng)錯(cuò)誤;小球藻可產(chǎn)生蝦青素但是含量很低,而基因工程改造的目的是提高小球藻中蝦青素的含量,因此必須在小球藻中檢測(cè)到含量較高的蝦青素才能說(shuō)明研究成功,C項(xiàng)正確;PCR擴(kuò)增技術(shù)是體外條件下對(duì)DNA進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù),因此通過PCR檢測(cè)PDSSP—BKT基因是否轉(zhuǎn)錄,需要對(duì)其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生cDNA后才能進(jìn)行擴(kuò)增,D項(xiàng)正確。6.(2022響水中學(xué)高二期中)下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn),圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問題。限制酶BamHⅠHindⅢEcoRⅠSmaⅠ識(shí)別序列及切割位點(diǎn)G↓GATCCCCTAG↑GA↓AGCTTTTCGA↑AG↓AATTCCTTAA↑GCCC↓GGGGGG↑CCC(1)EcoRⅠ斷開的是和之間的鍵。一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)SmaⅠ切割前后,分別含有個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。

(2)若對(duì)圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造,插入的SmaⅠ酶切位點(diǎn)越多,質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越。

(3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒,不能使用SmaⅠ切割,原因是

。

(4)與只使用EcoRⅠ相比較,使用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)。BamHⅠ切割DNA后形成的是末端,寫出該末端。

(5)重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了。如果是四環(huán)素抗性基因,可以在培養(yǎng)基中加來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)該作用。

(6)為了從cDNA文庫(kù)中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因,將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體,然后在的培養(yǎng)基中培養(yǎng),以完成目的基因表達(dá)的初步檢測(cè)。

答案(1)鳥嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸磷酸二酯0,2(2)高(3)會(huì)破壞質(zhì)粒中的標(biāo)記基因和外源DNA中的目的基因(4)目的基因和質(zhì)粒的定向連接黏性—CTAG或GATC—(5)鑒別和篩選含有目的基因的受體細(xì)胞四環(huán)素(6)以蔗糖為唯一碳源解析(1)EcoRⅠ酶斷開識(shí)別序列中鳥嘌呤脫氧核苷酸與腺嘌呤脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵,使DNA片段會(huì)露出黏性末端;質(zhì)粒分子是環(huán)狀的DNA分子,沒有切割之前不含游離的磷酸基團(tuán);經(jīng)SmaⅠ切割前后,形成2個(gè)平末端,含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)C和G之間含有3個(gè)氫鍵,A和T之間含有2個(gè)氫鍵,所以C和G含量越多,DNA分子熱穩(wěn)定性越高。SmaⅠ酶的識(shí)別序列的C和G含量較高,所以對(duì)圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造時(shí),插入的SmaⅠ酶切位點(diǎn)越多,說(shuō)明含有的C和G堿基對(duì)越多,質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越高。(3)因?yàn)橘|(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因都含有SmaⅠ的切割位點(diǎn),用SmaⅠ會(huì)破壞質(zhì)粒的標(biāo)記基因和外源DNA中的目的基因。(4)只使用EcoRⅠ切割,黏性末端能發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì),BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶切割的黏性末端不能發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì),故使用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)目的基因和質(zhì)粒的定向連接。BamHⅠ切割DNA后形成的是黏性末端,該末端為—CTAG(或GATC—)。(5)重組質(zhì)粒中的抗生素抗性基因是標(biāo)記基因,其作用是鑒定和篩選含有目的基因的細(xì)胞。如果是四環(huán)素抗性基因(能表達(dá)出抵抗四環(huán)素的相關(guān)物質(zhì)),可以在培養(yǎng)基中加四環(huán)素來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)該作用。(6)喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌不能在以蔗糖為唯一碳源的培養(yǎng)基中生長(zhǎng),而導(dǎo)入重組質(zhì)粒的喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體,能在蔗糖為唯一碳源的培養(yǎng)基中培養(yǎng),所以可以將受體細(xì)胞用以蔗糖為唯一碳源的培養(yǎng)基培養(yǎng),完成目的基因表達(dá)的初步檢測(cè)。B級(jí)關(guān)鍵能力提升練7.(多選)下圖表示利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人血清白蛋白的兩條途徑,下列有關(guān)敘述不正確的是(BCD)A.若A基因是由從人細(xì)胞內(nèi)提取的mRNA經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄形成的,則基因A中不含啟動(dòng)子序列B.擴(kuò)增目的基因時(shí),利用熱穩(wěn)定的DNA連接酶從引物a和引物b起始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成C.接受人血清白蛋白基因的綿羊受體細(xì)胞是乳腺細(xì)胞D.為了大量生產(chǎn)人血清白蛋白,還必須將含目的基因的植物受體細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株解析由于mRNA是經(jīng)加工切除啟動(dòng)子、內(nèi)含子等結(jié)構(gòu)得到的,故由mRNA經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄形成的基因A,其結(jié)構(gòu)中不含啟動(dòng)子序列,A項(xiàng)正確;若利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí),a和b兩種引物的堿基序列不能互補(bǔ),原因是a和b引物若能互補(bǔ)會(huì)發(fā)生配對(duì),從而會(huì)減弱與目的基因的結(jié)合,B項(xiàng)錯(cuò)誤;接受人血清白蛋白基因的綿羊受體細(xì)胞是受精卵細(xì)胞,C項(xiàng)錯(cuò)誤;為了大量生產(chǎn)人血清白蛋白,可從愈傷組織獲得,無(wú)需培養(yǎng)為完整植株,D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.(2022淮安模擬)1990年,約根森研究小組利用CHS基因(控制紫色性狀)培育轉(zhuǎn)基因紫花矮牽牛。結(jié)果轉(zhuǎn)基因紫花矮牽牛不僅沒有變得更紫,反而出現(xiàn)了淺紫色、紫白相間,甚至純白色花朵等多種性狀。為了探究原因,進(jìn)行了相應(yīng)實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下。圖1轉(zhuǎn)基因植株白色花冠細(xì)胞CHS基因轉(zhuǎn)錄水平檢測(cè)結(jié)果(1)常用分子雜交技術(shù)檢測(cè)圖1中基因轉(zhuǎn)錄水平的原理是,進(jìn)而可知轉(zhuǎn)基因植株中既有內(nèi)源CHS基因,又有外源CHS基因。

(2)據(jù)圖1電泳圖分析,出現(xiàn)白色性狀的原因是

。

(3)某校學(xué)生試圖探尋轉(zhuǎn)錄被抑制的分子機(jī)制,查閱相關(guān)資料(圖2),大膽推測(cè)可能由于導(dǎo)致酶未能識(shí)別基因,從而不能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。但有些同學(xué)查閱資料,提出轉(zhuǎn)錄并沒有被抑制,而是翻譯被干擾(圖3),推測(cè)原因是。

圖2甲基化與轉(zhuǎn)錄圖3miRNA干擾翻譯機(jī)制(4)mRNA出細(xì)胞核穿越層磷脂分子,(填“需要”或“不需要”)消耗能量。

(5)大眾更喜歡意外培養(yǎng)出的淺紫色矮牽牛,請(qǐng)結(jié)合上面的miRNA干擾翻譯機(jī)制,提出淺紫色矮牽牛的育種方案

。

答案(1)堿基互補(bǔ)配對(duì)(2)轉(zhuǎn)基因植株內(nèi)源CHS基因的轉(zhuǎn)錄被抑制(3)啟動(dòng)子甲基化RNA聚合轉(zhuǎn)錄的miRNA與mRNA結(jié)合;阻止mRNA與核糖體結(jié)合,干擾翻譯(4)0需要(5)設(shè)計(jì)一段DNA序列,將其導(dǎo)入受體細(xì)胞后,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA會(huì)與紫花矮牽牛體內(nèi)CHS基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA互補(bǔ)結(jié)合,誘導(dǎo)CHS基因沉默解析(1)基因轉(zhuǎn)錄得到RNA,分子雜交技術(shù)檢測(cè)基因轉(zhuǎn)錄水平的原理是核酸分子之間進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)。(2)由圖1可知,2道中內(nèi)源的條帶較粗,而3道中內(nèi)源的條帶較細(xì),說(shuō)明轉(zhuǎn)基因植株內(nèi)源CHS基因的轉(zhuǎn)錄被抑制,從而出現(xiàn)白色性狀。(3)參與轉(zhuǎn)錄過程的酶為RNA聚合酶,RNA聚合酶需要結(jié)合到啟動(dòng)子上才會(huì)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄,結(jié)合圖2可知,轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)區(qū)域未甲基化則基因表達(dá),轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)區(qū)域甲基化則基因不表達(dá),故可推測(cè)由于啟動(dòng)子甲