2022-2023學(xué)年人教版選擇性必修三-基因工程的基本操作程序作業(yè)

第2節(jié)基因工程的基本操作程序基礎(chǔ)鞏固1.基因工程的正確操作步驟是()①基因表達(dá)載體的構(gòu)建②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞③目的基因的檢測(cè)與鑒定④目的基因的篩選與獲取A.③②④① B.②④①③C.④①②③ D.③④①②答案:C2.利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá),可生產(chǎn)人類所需的產(chǎn)品。下列選項(xiàng)能說(shuō)明目的基因完成表達(dá)的是()A.棉花細(xì)胞中檢測(cè)到載體上的標(biāo)記基因B.山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人的生長(zhǎng)激素基因C.大腸桿菌中檢測(cè)到人的胰島素基因轉(zhuǎn)錄出的mRNAD.酵母菌細(xì)胞中提取出人的干擾素答案:D解析:目的基因完成表達(dá)是指目的基因在細(xì)胞中翻譯出相應(yīng)的蛋白質(zhì)。在酵母菌細(xì)胞中提取到人的干擾素,說(shuō)明導(dǎo)入酵母菌中的人的干擾素基因完成了表達(dá)。3.科學(xué)家培育出了一頭攜帶兩個(gè)人類基因的奶牛,因此有望生產(chǎn)出與人類母乳極其類似的奶制品。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.該技術(shù)將導(dǎo)致定向變異B.DNA連接酶將目的基因與載體黏性末端的堿基對(duì)連接起來(lái)C.蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可為合成目的基因提供資料D.受精卵是理想的受體答案:B解析:DNA連接酶的作用是通過(guò)形成磷酸二酯鍵將DNA片段連接起來(lái)。4.下圖表示一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟,X是導(dǎo)入了外源基因并能夠表達(dá)的細(xì)胞。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞B.質(zhì)粒是細(xì)胞核或擬核外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNAC.目的基因與質(zhì)粒的重組只需要DNA連接酶D.該細(xì)菌的性狀被定向改造答案:C解析:基因與載體的重組需要限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶。5.在基因表達(dá)載體的構(gòu)建中,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()①基因表達(dá)載體中一定不含有起始密碼子和終止密碼子②有了啟動(dòng)子才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA③終止子的作用是使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止④基因表達(dá)載體的構(gòu)建需要使用限制酶和DNA聚合酶等特殊工具⑤基因表達(dá)載體上的標(biāo)記基因一定是抗生素抗性基因A.②③ B.①④C.④⑤ D.③④答案:C解析:基因表達(dá)載體的結(jié)構(gòu)包括目的基因、標(biāo)記基因、啟動(dòng)子、終止子,起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上,①正確;有了啟動(dòng)子才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA,②正確;終止子的作用是使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止,③正確;基因表達(dá)載體的構(gòu)建需要限制酶和DNA連接酶,不需要DNA聚合酶,④錯(cuò)誤;基因表達(dá)載體上必須有標(biāo)記基因,可以是抗生素抗性基因,也可以是其他能表達(dá)特定顏色或性狀的基因,⑤錯(cuò)誤。6.科學(xué)家在培育抗蟲棉時(shí),起初把蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因插入載體質(zhì)粒中,然后導(dǎo)入棉花的受精卵中,結(jié)果抗蟲基因在棉花體內(nèi)沒(méi)有表達(dá);后來(lái)在插入抗蟲基因的質(zhì)粒中插入啟動(dòng)子(位于抗蟲基因上游),導(dǎo)入棉花受精卵,培育出的棉花植株還是沒(méi)有抗蟲能力;科學(xué)家又在有啟動(dòng)子、抗蟲基因的質(zhì)粒中插入終止子(抗蟲基因下游),導(dǎo)入棉花受精卵,結(jié)果培育出的植株具有了抗蟲能力。由以上過(guò)程推知,作為重組載體除了標(biāo)記基因外,還應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)是()A.目的基因、啟動(dòng)子B.目的基因、終止子C.啟動(dòng)子、終止子D.目的基因、啟動(dòng)子、終止子答案:D7.下圖表示利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得某種轉(zhuǎn)基因植物的部分操作步驟。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.利用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基可將含Ⅱ的細(xì)菌篩選出來(lái)B.Ⅲ是農(nóng)桿菌,通過(guò)步驟③將目的基因?qū)胫仓闏.⑥可與多個(gè)核糖體結(jié)合,并可以同時(shí)翻譯出多種蛋白質(zhì)D.①過(guò)程的完成需要限制酶和DNA連接酶的參與答案:C解析:題圖中以四環(huán)素抗性基因?yàn)闃?biāo)記基因,因此利用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基可將含分子Ⅱ(重組質(zhì)粒)的細(xì)菌篩選出來(lái)。Ⅲ是農(nóng)桿菌,步驟③表示將目的基因?qū)胫仓辍＂奘且粭lmRNA分子,可與多個(gè)核糖體結(jié)合,但由于翻譯的模板是同一條mRNA分子,故多個(gè)核糖體翻譯出的是同種蛋白質(zhì)。圖中①過(guò)程表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建,需要限制酶和DNA連接酶的參與。8.為使玉米獲得抗除草劑性狀,需進(jìn)行下圖所示的操作。報(bào)告基因的產(chǎn)物能催化無(wú)色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色。轉(zhuǎn)化過(guò)程中,愈傷組織表面常殘留農(nóng)桿菌,導(dǎo)致未轉(zhuǎn)化愈傷組織也可能在選擇培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.篩選1需要用氨芐青霉素培養(yǎng)基篩選出成功導(dǎo)入表達(dá)載體的農(nóng)桿菌B.篩選2需要用無(wú)色物質(zhì)K處理愈傷組織并篩選出呈現(xiàn)藍(lán)色的組織C.報(bào)告基因在玉米的愈傷組織和農(nóng)桿菌細(xì)胞中均會(huì)表達(dá)D.由轉(zhuǎn)化的細(xì)胞發(fā)育成完整植株,體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性答案:C解析:據(jù)圖分析可知,質(zhì)粒上含有氨芐青霉素抗性基因,可以作為標(biāo)記基因,因此篩選1需要用氨芐青霉素培養(yǎng)基篩選出成功導(dǎo)入表達(dá)載體的農(nóng)桿菌。根據(jù)題意可知,報(bào)告基因的產(chǎn)物能催化無(wú)色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色,因此篩選2需要用無(wú)色物質(zhì)K處理愈傷組織并篩選出呈現(xiàn)藍(lán)色的組織?；蚴沁x擇性表達(dá)的,因此報(bào)告基因在玉米的愈傷組織和農(nóng)桿菌細(xì)胞中不一定都表達(dá)。由轉(zhuǎn)化的細(xì)胞發(fā)育成完整植株,體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性。9.下列有關(guān)電泳的敘述,錯(cuò)誤的是()A.電泳是指帶電粒子在電場(chǎng)的作用下發(fā)生遷移的過(guò)程B.待測(cè)樣品中各種分子的形狀、大小及帶電性質(zhì)的差異等會(huì)影響其在電泳中的遷移速度C.進(jìn)行電泳時(shí),帶電粒子會(huì)向著與其所帶電荷相同的電極移動(dòng)D.常用的電泳方法是瓊脂糖凝膠電泳答案:C解析:進(jìn)行電泳時(shí),帶電粒子會(huì)向著與其所帶電荷相反的電極移動(dòng)。10.為探究SHH基因與角化囊腫發(fā)生的相關(guān)性,科研人員利用SHH基因的非模板鏈轉(zhuǎn)錄合成的RNA作為探針,進(jìn)行分子雜交實(shí)驗(yàn),以檢測(cè)SHH基因在角化囊腫中的表達(dá)情況。其基本流程如下圖所示(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因;LacZ基因被SHH基因插入后不表達(dá))。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)重組載體中SHH基因轉(zhuǎn)錄合成RNA探針時(shí),(填“需要”或“不需要”)啟動(dòng)子。(2)步驟②中,用Ca2+處理大腸桿菌,使細(xì)胞處于的生理狀態(tài),然后導(dǎo)入重組載體。實(shí)驗(yàn)中,用添加氨芐青霉素的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌,未導(dǎo)入質(zhì)粒的細(xì)菌將會(huì)死亡,原因是這些細(xì)菌不含有基因。

(3)能表達(dá)LacZ基因的大腸桿菌在含有IPTG和X-gal的培養(yǎng)基上會(huì)形成藍(lán)色菌落,易于識(shí)別。根據(jù)上述原理可以初步判斷(填“藍(lán)色”或“白色”)菌落中的大腸桿菌為重組菌。

(4)將制備的探針加入角化囊腫切片中,探針將與形成雜交帶,進(jìn)而判斷SHH基因的轉(zhuǎn)錄情況。

答案:(1)需要(2)一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子Ampr(或氨芐青霉素抗性)(3)白色(4)SHH轉(zhuǎn)錄的mRNA(只寫mRNA不可)解析:(1)重組載體中SHH基因表達(dá)需要啟動(dòng)子。(2)用Ca2+處理大腸桿菌細(xì)胞使其處于一種能吸收周圍DNA分子的生理狀態(tài)。能在添加氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生存的細(xì)菌含有氨芐青霉素抗性基因,沒(méi)有氨芐青霉素抗性基因的細(xì)菌將會(huì)死亡。(3)能表達(dá)LacZ基因的大腸桿菌在含有IPTG和X-gal的培養(yǎng)基上會(huì)形成藍(lán)色菌落,重組菌中LacZ基因被SHH基因插入后不表達(dá),重組菌在含有IPTG和X-gal的培養(yǎng)基上會(huì)形成白色菌落。(4)判斷SHH基因的轉(zhuǎn)錄情況,也就是判斷SHH基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA。11.下圖為某種質(zhì)粒表達(dá)載體簡(jiǎn)圖,小箭頭所指分別為限制性內(nèi)切核酸酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位點(diǎn),ampr為青霉素抗性基因,tetr為四環(huán)素抗性基因,P為啟動(dòng)子,T為終止子,ori為復(fù)制原點(diǎn)。已知目的基因的兩端分別有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在內(nèi)的多種酶的酶切位點(diǎn)。據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(1)將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒表達(dá)載體分別用EcoRⅠ酶切,酶切產(chǎn)物用DNA連接酶進(jìn)行連接后,其中由2個(gè)DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有、、3種。(2)用上述3種連接產(chǎn)物與無(wú)任何抗藥性的原核宿主細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。之后將這些宿主細(xì)胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上,能生長(zhǎng)的原核宿主細(xì)胞所含有的連接產(chǎn)物是;若接種到含青霉素的培養(yǎng)基上,能生長(zhǎng)的原核宿主細(xì)胞所含有的連接產(chǎn)物是。

(3)目的基因表達(dá)時(shí),RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)是,其合成的產(chǎn)物是。

(4)在上述實(shí)驗(yàn)中,為了防止目的基因和質(zhì)粒自身環(huán)化,酶切時(shí)應(yīng)選用的酶是

。

答案:(1)目的基因—載體連接物載體—載體連接物目的基因—目的基因連接物(2)載體—載體連接物目的基因—載體連接物、載體—載體連接物(3)啟動(dòng)子mRNA(4)EcoRⅠ和BamHⅠ(不能只答一種酶)解析:將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒表達(dá)載體分別用EcoRⅠ酶切,所產(chǎn)生的黏性末端相同,用DNA連接酶處理后,不同的片段隨機(jī)結(jié)合,由2個(gè)DNA片段之間連接可形成3種不同的產(chǎn)物。將這3種連接產(chǎn)物導(dǎo)入受體菌后,可根據(jù)不同連接產(chǎn)物所攜帶抗性基因的差異選擇不同的選擇培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。由題圖和題目中提供的信息可知,同時(shí)應(yīng)用EcoRⅠ和BamHⅠ進(jìn)行酶切可有效防止目的基因和質(zhì)粒自身環(huán)化。能力提升1.(不定項(xiàng)選擇題)下列說(shuō)法正確的是()A.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的目的是將目的基因?qū)朕r(nóng)桿菌B.將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌之前,常用Ca2+處理農(nóng)桿菌C.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法常用的受體細(xì)胞是花粉細(xì)胞D.農(nóng)桿菌中有功能特殊的質(zhì)粒,其片段可以整合到植物細(xì)胞染色體的DNA上答案:BD解析:農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的目的是將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞中。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法常用的受體細(xì)胞是植物的體細(xì)胞。2.(不定項(xiàng)選擇題)下圖為農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA區(qū)段結(jié)構(gòu)示意圖。農(nóng)桿菌附著植物細(xì)胞后,T-DNA首先在農(nóng)桿菌中從右邊界到左邊界被剪切、復(fù)制,然后進(jìn)入植物細(xì)胞并整合到染色體上,繼而誘發(fā)細(xì)胞異常生長(zhǎng)和分裂,形成植物腫瘤。下列有關(guān)敘述正確的是()A.Ti質(zhì)粒存在于農(nóng)桿菌的擬核DNA外B.植物腫瘤的形成與A、B兩個(gè)基因的表達(dá)有關(guān)C.清除植物腫瘤組織中的農(nóng)桿菌后腫瘤不再生長(zhǎng)D.利用T-DNA進(jìn)行轉(zhuǎn)基因時(shí)需要保留LB、RB序列答案:ABD解析:將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞,常采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。農(nóng)桿菌的特點(diǎn):易侵染雙子葉植物和裸子植物,農(nóng)桿菌中有Ti質(zhì)粒,質(zhì)粒是獨(dú)立于擬核之外的環(huán)狀DNA分子,其上有T-DNA,目的基因在T-DNA的作用下可以插入受體細(xì)胞染色體的DNA上。根據(jù)以上分析可知,Ti質(zhì)粒存在于農(nóng)桿菌的擬核DNA外。圖中A、B兩個(gè)基因的表達(dá)可以合成生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素,這兩種激素誘發(fā)植物異常生長(zhǎng)和分裂,形成植物腫瘤組織。T-DNA攜帶目的基因已經(jīng)進(jìn)入植物細(xì)胞并整合到染色體上,因此清除植物腫瘤組織中的農(nóng)桿菌后,植物細(xì)胞內(nèi)仍然具有A、B兩個(gè)基因,故腫瘤還會(huì)生長(zhǎng)。根據(jù)題意,T-DNA首先在農(nóng)桿菌中從右邊界到左邊界被剪切、復(fù)制,然后進(jìn)入植物細(xì)胞并整合到染色體上,因此利用T-DNA進(jìn)行轉(zhuǎn)基因時(shí)需要保留LB、RB序列。3.北極比目魚含有抗凍基因,其編碼的抗凍蛋白為具有11個(gè)氨基酸的重復(fù)序列,該序列重復(fù)次數(shù)越多,抗凍能力越強(qiáng)。下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過(guò)程示意圖,下列分析錯(cuò)誤的是()A.圖中的①目的基因的獲取會(huì)用到PCR技術(shù)B.圖中的②過(guò)程需要用到的酶是限制酶和DNA連接酶C.成功導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的抗凍番茄植株只做個(gè)體水平的鑒定即可D.為了檢測(cè)轉(zhuǎn)基因番茄植株是否抗凍,應(yīng)將該植株放在低溫環(huán)境中培養(yǎng)答案:C解析:圖中的①是借助逆轉(zhuǎn)錄的原理合成目的基因后再進(jìn)行PCR擴(kuò)增。圖中的②過(guò)程是基因表達(dá)載體的構(gòu)建,需要用到限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶。成功導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的抗凍番茄植株先做分子水平的檢測(cè),再做個(gè)體水平的鑒定。在做個(gè)體水平上的鑒定時(shí),應(yīng)將該植株放在低溫環(huán)境下培養(yǎng),以驗(yàn)證是否具有抗寒能力。4.利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因,其原理與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制類似(如下圖所示)。圖中引物為短單鏈核酸,它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.以原來(lái)的母鏈為模板合成的兩個(gè)新DNA分子中,只含有引物A或引物BB.推測(cè)第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段所占的比例為7/8C.變性過(guò)程中被切斷的是DNA分子內(nèi)堿基對(duì)之間的氫鍵D.與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比,PCR所需酶的最適溫度較高答案:B解析:因?yàn)镈NA復(fù)制為半保留復(fù)制,而引物為短單鏈核酸,所以以原來(lái)的母鏈為模板合成的兩個(gè)新DNA分子中,只含有引物A或引物B。從理論上推測(cè),第二輪循環(huán)產(chǎn)物中含引物A的比例為3/4,第三輪中含引物A的比例為7/8,第四輪中含引物A的比例為15/16。DNA雙鏈之間通過(guò)氫鍵形成堿基對(duì),所以變性過(guò)程中被切斷的是DNA分子內(nèi)堿基對(duì)之間的氫鍵。PCR技術(shù)需要高溫解成單鏈,故與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比,PCR所需酶的最適溫度較高。5.環(huán)境雌激素(EEs)會(huì)影響動(dòng)物和人類的性腺發(fā)育。斑馬魚在EEs的誘導(dǎo)下,會(huì)表達(dá)出卵黃蛋白原(vtg),已知綠色熒光蛋白基因(GFP基因)能使斑馬魚發(fā)光,欲獲得能檢測(cè)水中是否含EEs的轉(zhuǎn)基因斑馬魚,下列操作合理的是()A.將EEs基因的啟動(dòng)子與GFP基因重組B.將vtg基因的啟動(dòng)子與GFP基因重組C.將GFP基因的啟動(dòng)子與GFP基因重組D.將GFP基因的啟動(dòng)子與vtg基因重組答案:B解析:環(huán)境雌激素(EEs)能誘導(dǎo)斑馬魚表達(dá)出卵黃蛋白原(vtg),因此可通過(guò)檢測(cè)斑馬魚中是否表達(dá)出卵黃蛋白原(vtg)來(lái)檢測(cè)水中是否含有EEs,vtg基因?yàn)槟康幕?。GFP基因能使斑馬魚發(fā)光,故GFP基因?yàn)闃?biāo)記基因。基因表達(dá)載體的組成包括啟動(dòng)子、目的基因、終止子、標(biāo)記基因等,欲獲得能檢測(cè)水中是否含有EEs的轉(zhuǎn)基因斑馬魚,需要將vtg基因(目的基因)的啟動(dòng)子與GFP基因(標(biāo)