2022-2023學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鞏固1.基因工程的正確操作步驟是()①基因表達載體的構建②將目的基因導入受體細胞③目的基因的檢測與鑒定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胞中表達,可生產人類所需的產品。下列選項能說明目的基因完成表達的是()A.棉花細胞中檢測到載體上的標記基因B.山羊乳腺細胞中檢測到人的生長激素基因C.大腸桿菌中檢測到人的胰島素基因轉錄出的mRNAD.酵母菌細胞中提取出人的干擾素答案:D解析:目的基因完成表達是指目的基因在細胞中翻譯出相應的蛋白質。在酵母菌細胞中提取到人的干擾素,說明導入酵母菌中的人的干擾素基因完成了表達。3.科學家培育出了一頭攜帶兩個人類基因的奶牛,因此有望生產出與人類母乳極其類似的奶制品。下列敘述錯誤的是()A.該技術將導致定向變異B.DNA連接酶將目的基因與載體黏性末端的堿基對連接起來C.蛋白質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形成磷酸二酯鍵將DNA片段連接起來。4.下圖表示一項重要生物技術的關鍵步驟,X是導入了外源基因并能夠表達的細胞。下列有關說法錯誤的是()A.X是能合成胰島素的細菌細胞B.質粒是細胞核或擬核外能自主復制的小型環(huán)狀DNAC.目的基因與質粒的重組只需要DNA連接酶D.該細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切核酸酶和DNA連接酶。5.在基因表達載體的構建中,下列說法錯誤的是()①基因表達載體中一定不含有起始密碼子和終止密碼子②有了啟動子才能驅動基因轉錄出mRNA③終止子的作用是使轉錄在所需要的地方停止④基因表達載體的構建需要使用限制酶和DNA聚合酶等特殊工具⑤基因表達載體上的標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:基因表達載體的結構包括目的基因、標記基因、啟動子、終止子,起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上,①正確;有了啟動子才能驅動基因轉錄出mRNA,②正確;終止子的作用是使轉錄在所需要的地方停止,③正確;基因表達載體的構建需要限制酶和DNA連接酶,不需要DNA聚合酶,④錯誤;基因表達載體上必須有標記基因,可以是抗生素抗性基因,也可以是其他能表達特定顏色或性狀的基因,⑤錯誤。6.科學家在培育抗蟲棉時,起初把蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因插入載體質粒中,然后導入棉花的受精卵中,結果抗蟲基因在棉花體內沒有表達;后來在插入抗蟲基因的質粒中插入啟動子(位于抗蟲基因上游),導入棉花受精卵,培育出的棉花植株還是沒有抗蟲能力;科學家又在有啟動子、抗蟲基因的質粒中插入終止子(抗蟲基因下游),導入棉花受精卵,結果培育出的植株具有了抗蟲能力。由以上過程推知,作為重組載體除了標記基因外,還應具備的結構是()A.目的基因、啟動子B.目的基因、終止子C.啟動子、終止子D.目的基因、啟動子、終止子答案:D7.下圖表示利用農桿菌轉化法獲得某種轉基因植物的部分操作步驟。下列說法錯誤的是()A.利用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基可將含Ⅱ的細菌篩選出來B.Ⅲ是農桿菌,通過步驟③將目的基因導入植株C.⑥可與多個核糖體結合,并可以同時翻譯出多種蛋白質D.①過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)素抗性基因為標記基因,因此利用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基可將含分子Ⅱ(重組質粒)的細菌篩選出來。Ⅲ是農桿菌,步驟③表示將目的基因導入植株。⑥是一條mRNA分子,可與多個核糖體結合,但由于翻譯的模板是同一條mRNA分子,故多個核糖體翻譯出的是同種蛋白質。圖中①過程表示基因表達載體的構建,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,需進行下圖所示的操作。報告基因的產物能催化無色物質K呈現藍色。轉化過程中,愈傷組織表面常殘留農桿菌,導致未轉化愈傷組織也可能在選擇培養(yǎng)基上生長。下列敘述錯誤的是()A.篩選1需要用氨芐青霉素培養(yǎng)基篩選出成功導入表達載體的農桿菌B.篩選2需要用無色物質K處理愈傷組織并篩選出呈現藍色的組織C.報告基因在玉米的愈傷組織和農桿菌細胞中均會表達D.由轉化的細胞發(fā)育成完整植株,體現了植物細胞的全能性答案:C解析:據圖分析可知,質粒上含有氨芐青霉素抗性基因,可以作為標記基因,因此篩選1需要用氨芐青霉素培養(yǎng)基篩選出成功導入表達載體的農桿菌。根據題意可知,報告基因的產物能催化無色物質K呈現藍色,因此篩選2需要用無色物質K處理愈傷組織并篩選出呈現藍色的組織?；蚴沁x擇性表達的,因此報告基因在玉米的愈傷組織和農桿菌細胞中不一定都表達。由轉化的細胞發(fā)育成完整植株,體現了植物細胞的全能性。9.下列有關電泳的敘述,錯誤的是()A.電泳是指帶電粒子在電場的作用下發(fā)生遷移的過程B.待測樣品中各種分子的形狀、大小及帶電性質的差異等會影響其在電泳中的遷移速度C.進行電泳時,帶電粒子會向著與其所帶電荷相同的電極移動D.常用的電泳方法是瓊脂糖凝膠電泳答案:C解析:進行電泳時,帶電粒子會向著與其所帶電荷相反的電極移動。10.為探究SHH基因與角化囊腫發(fā)生的相關性,科研人員利用SHH基因的非模板鏈轉錄合成的RNA作為探針,進行分子雜交實驗,以檢測SHH基因在角化囊腫中的表達情況。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)。請回答下列問題。(1)重組載體中SHH基因轉錄合成RNA探針時,(填“需要”或“不需要”)啟動子。(2)步驟②中,用Ca2+處理大腸桿菌,使細胞處于的生理狀態(tài),然后導入重組載體。實驗中,用添加氨芐青霉素的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌,未導入質粒的細菌將會死亡,原因是這些細菌不含有基因。

(3)能表達LacZ基因的大腸桿菌在含有IPTG和X-gal的培養(yǎng)基上會形成藍色菌落,易于識別。根據上述原理可以初步判斷(填“藍色”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,進而判斷SHH基因的轉錄情況。

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轉錄的mRNA(只寫mRNA不可)解析:(1)重組載體中SHH基因表達需要啟動子。(2)用Ca2+處理大腸桿菌細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)基上生存的細菌含有氨芐青霉素抗性基因,沒有氨芐青霉素抗性基因的細菌將會死亡。(3)能表達LacZ基因的大腸桿菌在含有IPTG和X-gal的培養(yǎng)基上會形成藍色菌落,重組菌中LacZ基因被SHH基因插入后不表達,重組菌在含有IPTG和X-gal的培養(yǎng)基上會形成白色菌落。(4)判斷SHH基因的轉錄情況,也就是判斷SHH基因是否轉錄出mRNA。11.下圖為某種質粒表達載體簡圖,小箭頭所指分別為限制性內切核酸酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位點,ampr為青霉素抗性基因,tetr為四環(huán)素抗性基因,P為啟動子,T為終止子,ori為復制原點。已知目的基因的兩端分別有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在內的多種酶的酶切位點。據圖回答下列問題。(1)將含有目的基因的DNA與質粒表達載體分別用EcoRⅠ酶切,酶切產物用DNA連接酶進行連接后,其中由2個DNA片段之間連接形成的產物有、、3種。(2)用上述3種連接產物與無任何抗藥性的原核宿主細胞進行轉化實驗。之后將這些宿主細胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上,能生長的原核宿主細胞所含有的連接產物是;若接種到含青霉素的培養(yǎng)基上,能生長的原核宿主細胞所含有的連接產物是。

(3)目的基因表達時,RNA聚合酶識別和結合的位點是,其合成的產物是。

(4)在上述實驗中,為了防止目的基因和質粒自身環(huán)化,酶切時應選用的酶是

。

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與質粒表達載體分別用EcoRⅠ酶切,所產生的黏性末端相同,用DNA連接酶處理后,不同的片段隨機結合,由2個DNA片段之間連接可形成3種不同的產物。將這3種連接產物導入受體菌后,可根據不同連接產物所攜帶抗性基因的差異選擇不同的選擇培養(yǎng)基進行篩選。由題圖和題目中提供的信息可知,同時應用EcoRⅠ和BamHⅠ進行酶切可有效防止目的基因和質粒自身環(huán)化。能力提升1.(不定項選擇題)下列說法正確的是()A.農桿菌轉化法的目的是將目的基因導入農桿菌B.將重組Ti質粒轉入農桿菌之前,常用Ca2+處理農桿菌C.農桿菌轉化法常用的受體細胞是花粉細胞D.農桿菌中有功能特殊的質粒,其片段可以整合到植物細胞染色體的DNA上答案:BD解析:農桿菌轉化法的目的是將目的基因導入植物細胞中。農桿菌轉化法常用的受體細胞是植物的體細胞。2.(不定項選擇題)下圖為農桿菌Ti質粒的T-DNA區(qū)段結構示意圖。農桿菌附著植物細胞后,T-DNA首先在農桿菌中從右邊界到左邊界被剪切、復制,然后進入植物細胞并整合到染色體上,繼而誘發(fā)細胞異常生長和分裂,形成植物腫瘤。下列有關敘述正確的是()A.Ti質粒存在于農桿菌的擬核DNA外B.植物腫瘤的形成與A、B兩個基因的表達有關C.清除植物腫瘤組織中的農桿菌后腫瘤不再生長D.利用T-DNA進行轉基因時需要保留LB、RB序列答案:ABD解析:將目的基因導入植物細胞,常采用農桿菌轉化法。農桿菌的特點:易侵染雙子葉植物和裸子植物,農桿菌中有Ti質粒,質粒是獨立于擬核之外的環(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胞染色體的DNA上。根據以上分析可知,Ti質粒存在于農桿菌的擬核DNA外。圖中A、B兩個基因的表達可以合成生長素和細胞分裂素,這兩種激素誘發(fā)植物異常生長和分裂,形成植物腫瘤組織。T-DNA攜帶目的基因已經進入植物細胞并整合到染色體上,因此清除植物腫瘤組織中的農桿菌后,植物細胞內仍然具有A、B兩個基因,故腫瘤還會生長。根據題意,T-DNA首先在農桿菌中從右邊界到左邊界被剪切、復制,然后進入植物細胞并整合到染色體上,因此利用T-DNA進行轉基因時需要保留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個氨基酸的重復序列,該序列重復次數越多,抗凍能力越強。下圖是獲取轉基因抗凍番茄植株的過程示意圖,下列分析錯誤的是()A.圖中的①目的基因的獲取會用到PCR技術B.圖中的②過程需要用到的酶是限制酶和DNA連接酶C.成功導入了重組質粒的抗凍番茄植株只做個體水平的鑒定即可D.為了檢測轉基因番茄植株是否抗凍,應將該植株放在低溫環(huán)境中培養(yǎng)答案:C解析:圖中的①是借助逆轉錄的原理合成目的基因后再進行PCR擴增。圖中的②過程是基因表達載體的構建,需要用到限制性內切核酸酶和DNA連接酶。成功導入了重組質粒的抗凍番茄植株先做分子水平的檢測,再做個體水平的鑒定。在做個體水平上的鑒定時,應將該植株放在低溫環(huán)境下培養(yǎng),以驗證是否具有抗寒能力。4.利用PCR技術擴增目的基因,其原理與細胞內DNA復制類似(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。下列敘述錯誤的是()A.以原來的母鏈為模板合成的兩個新DNA分子中,只含有引物A或引物BB.推測第四輪循環(huán)產物中含有引物A的DNA片段所占的比例為7/8C.變性過程中被切斷的是DNA分子內堿基對之間的氫鍵D.與細胞內DNA復制相比,PCR所需酶的最適溫度較高答案:B解析:因為DNA復制為半保留復制,而引物為短單鏈核酸,所以以原來的母鏈為模板合成的兩個新DNA分子中,只含有引物A或引物B。從理論上推測,第二輪循環(huán)產物中含引物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雙鏈之間通過氫鍵形成堿基對,所以變性過程中被切斷的是DNA分子內堿基對之間的氫鍵。PCR技術需要高溫解成單鏈,故與細胞內DNA復制相比,PCR所需酶的最適溫度較高。5.環(huán)境雌激素(EEs)會影響動物和人類的性腺發(fā)育。斑馬魚在EEs的誘導下,會表達出卵黃蛋白原(vtg),已知綠色熒光蛋白基因(GFP基因)能使斑馬魚發(fā)光,欲獲得能檢測水中是否含EEs的轉基因斑馬魚,下列操作合理的是()A.將EEs基因的啟動子與GFP基因重組B.將vtg基因的啟動子與GFP基因重組C.將GFP基因的啟動子與GFP基因重組D.將GFP基因的啟動子與vtg基因重組答案:B解析:環(huán)境雌激素(EEs)能誘導斑馬魚表達出卵黃蛋白原(vtg),因此可通過檢測斑馬魚中是否表達出卵黃蛋白原(vtg)來檢測水中是否含有EEs,vtg基因為目的基因。GFP基因能使斑馬魚發(fā)光,故GFP基因為標記基因。基因表達載體的組成包括啟動子、目的基因、終止子、標記基因等,欲獲得能檢測水中是否含有EEs的轉基因斑馬魚,需要將vtg基因(目的基因)的啟動子與GFP基因(標