高中生物专题1基因工程13基因工程的基本操作程序习题选修3.docx

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高中生物专题1基因工程13基因工程的基本操作程序习题选修3

专题1基因工程

1.3基因工程的基本操作程序

一、目的基因的获取

1．从基因文库中获取

基因文库种类：

_______________________________________。

2．利用PCR技术扩增目的基因

（1）含义：

是一项在生物体外__________________的核酸合成技术。

（2）原理：

__________________。

（3）过程：

第一步，加热至90~95℃DNA解链为__________________；第二步，冷却至__________________，引物与两条单链DNA__________________；第三步，加热至70~75℃，____________________________________从引物起始进行互补链的合成。

（4）特点：

__________________形式扩增。

3．人工合成法：

如果基因较小，核苷酸序列又已知，可以通过_______________用化学方法直接人工合成。

二、基因表达载体的构建

1．组成：

目的基因、__________________、__________________、标记基因。

2．功能：

使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以_________________给下一代；使目的基因能够__________________和发挥作用。

3．启动子：

位于基因的首端，是________________酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA。

4．终止子：

位于基因的尾端，功能是终止__________________。

5．标记基因：

鉴别受体细胞中是否含有__________________，从而将符合要求的受体细胞筛选出来。

三、将目的基因导入受体细胞

转化：

目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内___________________________的过程。

1．将目的基因导入植物细胞

（1）农杆菌转化法

（采用最多的方法）

①农杆菌特点：

易感染__________________植物和裸子植物，对__________________植物没有感染力；Ti质粒的__________________可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的__________________上。

②转化过程：

构建的表达载体转入__________________→导入植物细胞→__________________→目的基因的遗传特性得以稳定维持和

表达。

（2）基因枪法

基因枪法：

是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。

（3）花粉管通道法：

我国独创的一种方法

2．将目的基因导入动物细胞

（1）方法：

____________________________________。

（2）操作程序：

目的基因表达载体→取卵（受精卵）→显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到__________________性动物的__________________内发育→新性状动物。

3．将目的基因导入微生物细胞

（1）原核生物特点：

__________________、多为__________________、__________________相对较少等。

（2）大肠杆菌最常用的转化方法是：

__________________处理细胞，成为__________________细胞→表达载体与感受态细胞混合→__________________细胞吸收DNA分子。

四、目的基因的检测与鉴定

1．检测及方法

（1）检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了__________________，采用DNA分子杂交技术。

（2）检测目的基因是否转录出了__________________，采用分子杂交技术。

（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质，采用__________________杂交技术。

2．鉴定：

除了分子检测外，还需要进行__________________水平的鉴定，如抗虫、抗病鉴定等。

一、1．基因组文库、cDNA文库

2．

（1）复制特定DNA片段

（2）DNA双链复制

（3）单链50oC左右结合Taq酶

（4）指数

3．DNA合成仪

二、1．启动子终止子

2．遗传表达

3．RNA聚合

4．转录过程

5．目的基因

三、维持稳定和表达

1．

（1）①双子叶单子叶T—DNA染色体DNA

②农杆菌将目的基因插入染色体的DNA上

2．

（1）显微注射法

（2）雌输卵管或子宫

3．

（1）繁殖快单细胞遗传物质

（2）用钙离子感受态在一定的温度下促进感受态

四、1．

（1）目的基因

（2）mRNA

（3）抗原—抗体

2．个体生物学

1．几种目的基因获取方法的比较

方法

从基因文库中获取

人工合成

从基因组文

库中获取

从部分基因文库，如cDNA文库中获取

化学合成法

反转录法

过

程

1．如图为基因工程中目的基因的获取示意图，下列叙述不正确的是

A．③表示PCR技术，用来扩增目的基因

B．可以根据目的基因的相关信息从基因文库中获取所需的目的基因

C．若获取的目的基因相同，则图中基因组文库小于cDNA文库

D

．若基因比

较小，核苷酸序列又已知，则可以直接通过人工合成的方法获取

【参考答案】C

【试题解析】③表示PCR技术，可大量扩增目的基因，A正确。

可以根据目的基因的相关信息，如核苷酸序列、基因功能、基因在染色体上的位置等，从基因文库中得到所需的目的基因，B正确。

基因组文库包括一种生物所有的基因，cDNA文库只包含一种生物的部分基因，故基因组文库大于cDNA文库，C错误。

若基因比

较小，核苷酸序列又已知，则可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成，D正确。

2．基因表达载体中启动子、终止子的来源

（1）如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，在构建基因表达载体时，不需要在质粒上目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子，因为目的基因中已含有启动子、终止子。

（2）如果目的基因是通过人工方法合成的，或通过cDNA文库获得的，则目的基因是不含启动子和终止子的。

若只将基因的编码序列导入受体生物中，目的基因没有启动子、终止子，是无法转录的，因此，在构建基因表达载体时，需要在与质粒结合之前，在目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。

2．下列关于基因表达载体构建的叙述中，不正确的是

A．需要限制酶和DNA连接酶

B．抗生素抗性基因可作为标记基因

C．在细胞外进行

D．启动子位于目的基因的首端，是启动翻译的一段DNA

【参考答案】D

【试题解析】构建基因表达载体过程中需要用限制酶切割目的基因和载体，然后用DNA连接酶把目的基因和载体连接起来，A正确；抗生素抗性基因可以用作标记基因，B正确；基因表达载体的构建过程一般在细胞外进行，C正确；启动子位于目的基因的首端，是启动转录的一段DNA，D错误。

3．将目的基因导入不同受体细胞的过程

生物种类

植物

动物

微生物

常用方法

农杆菌转化法

显微注射技术

感受态细胞法

受体细胞

体细胞或

受精卵

受精卵

原核细胞

转化过程

3．将目的基因导入受体细胞需采用不同方法，将目的基因导入动物细胞常用

A．花粉管通道法

B．农杆菌转化法

C．感受态细胞转化法

D．显微注射法

【参考答案】D

【试题解析】花粉管通道法适用于将目的基因导入植物细胞，A错误；农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞采用最多的方法，B错误；感受态细胞转化法适用于将目的基因导入微生物细胞，C错误；显微注射法适用于将目的基因导入动物细胞，D正确。

【易错警示】与基因工程操作有关的几个易错点

（1）目的基因的插入位点不是随意的：

基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。

（2）基因工程操作过程中只有第三步（将目的基因导入受体细胞）没有碱基互补配对现象。

（3）原核生物作为受体细胞的优点：

繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。

（4）转化的实质是目的基因整合到受体细胞的基因组中。

（5）一般情况下，用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制酶分别切割质粒和目的基因，这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。

（6）标记基因的作用：

筛选、检测目的基因是否导入受体细胞，常见的标记基因有抗生素抗性基因、发光基因（表达产物为带颜色的物质）等。

（7）在基因表达载体中，启动子（DNA片段）≠起始密码子（RNA）；终止子（DNA片段）≠终止密码子（RNA）。

1．基因工程的操作步骤：

①使目的基因与运载体相结合

②将目的基因导入受体细胞

③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求

④提取目的基因

正确的操作顺序是

A．③②④①B．②④①③

C．④①②③D．③④①②

2．有关基因工程的叙述正确的是

A．DNA分子经限制酶切割都产生黏性末端

B．基因表达载体的形成在细胞内完成

C．载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因

D．蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料

3．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶（Amy）基因a，通过基因工程的方法，将基因a与载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。

下列有关这一过程的叙述不正确的是

A．获取基因a时限制酶的作用部位是图中的①

B．连接基因a与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②

C．基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞

D．通过该技术人类可定向改造马铃薯的遗传性状

4．将乙肝抗原基因导入到酵母菌中，通过发酵能大量生产乙肝疫苗。

下列叙述正确的是

A．目的基因在酵母菌中表达出抗体

B．目的基因的表达需要线粒体提供能量

C．构建基因表达载体时需用限制性核酸内切酶和DNA聚合酶

D．受体菌内目的基因的转录和翻译发生在同一场所

5．某研究所的研究人员将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内，来表达产生生长激素。

己知质粒中存在两个抗性基因：

A是抗链霉素基因，B是抗氨苄青霉素基因，且目的基因要插入到基因B中，而大肠杆菌不带有任何抗性基因。

下列叙述错误的是

A．大肠杆菌可能未导入质粒

B．导入大肠杆菌的可能是重组质粒，也可能是质粒

C．可用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒

D．在含氨苄青霉素培养基中不能生长，在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌

6．如图为形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图。

据图分析，下列说法正确的是

A．催化①过程的酶是RNA聚合酶

B．④过程发生的变化是引物与单链DNA结合

C．催化②⑤过程的酶都必须能耐高温

D．过程③需要解旋酶

7．基因工程是在DNA分子水平进行设计施工的，在基因操作的以下步骤中，不进行碱基互补配对的是

①人工合成目的基因

②E．coliDNA连接酶结合目的基因与载体

③将目的基因导入受体细胞

④目的基因的检测和表达

⑤个体生物学水平的鉴定

A．①③B．①⑤

C．③⑤D．②③④

8．如图表示用化学方法合成目的基因Ⅰ的过程。

据图分析，下列叙述正确的是

A．过程①需要DNA连接酶

B．过程②需要限制性核酸内切酶

C．目的基因Ⅰ的碱基序列是已知的

D．若某质粒能与目的基因Ⅰ重组，则该质粒和目的基因Ⅰ的碱基序列相同

9．如图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶。

下列有关说法中正确的是

A．图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶均来自原核生物

B．图示中构建基因表达载体时，需用到一种限制性核酸内切酶

C．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列

D．抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来

10．若要利用某目的基因（见图甲）和P1噬菌体载体（见图乙）构建重组DNA（见图丙），限制性核酸内切酶的酶切位点分别是BglII（A↓GATCT）、EcoRI（G↓AATTC）和Sau3AI（↓GATC）。

下列分析合理的是

A．用EcoRI切割目的基因和P1噬菌体载体

B．用BglII和EcoRI切割目的基因和P1噬菌体载体

C．用BglII和Sau3AI切割目的基因和P1噬菌体载体

D．用EcoRI和Sau3AI切割目的基因和P1噬菌体载体

11．科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎病的基因，并以Ti质粒作为载体，采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。

下列有关叙述正确的是

A．质粒是最常用的载体之一，质粒的存在与否对宿主细胞的生存有决定性的作用

B．应将抗枯萎病基因导入受精卵，否则不能达到该基因在各组织细胞中都表达的目的

C．抗枯萎病基因能在金花茶细胞中表达，是因为两者的DNA结构相同

D．通过该方法获得的抗枯萎病金花茶，将来产生的花粉中不一定含有该抗病基因

12．如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，P为转录的启动部位。

已知目的基因的两端有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。

下列有关叙述正确的是

A．将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，生成由两个DNA片段连接形成的产物有两种

B．DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来形成一个重组质粒，该过程形成两个磷酸二酯键

C．为了防止目的基因反向粘连和质粒自身环化，酶切时可选用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ

D．若受体细胞能在含青霉素的培养基中生长，则表明该目的基因已成功导入该细胞

13．北极比目鱼有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。

如图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是

A．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白

B．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序

C．过程①需要的工具酶是RNA聚合酶

D．采用DNA探针可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达

14．如图是从酵母菌中获取某植物需要的某种酶的基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：

（1）图中cDNA文库_________________（选填“大于”“等于”或“小于”）基因组文库。

（2）①过程提取的DNA需要_________________的切割；B过程是_________________过程。

（3）获取目的基因之后，需要进行_________________，其组成必须有_______________________________________________及标记基因等，此步骤是基因工程的核心。

（4）将该目的基因导入某双子叶植物细胞，常采用的方法是________________，其能否在此植物体内稳定遗传的关键是__________________________________，可以用________________技术进行检测。

15．为增加油菜种子的含油量，科研人员将转运肽基因与酶D基因相连，导入油菜细胞并获得了转基因油菜品种。

（1）研究人采用PCR技术获取酶D基因和转运肽基因，该技术是利用_________________的原理，使相应基因呈指数增加。

所含三种限制酶（XbaI、ClaI、SacI）的切点如图所示，则用_________________和_________________酶处理两个基因后，可得到两基因相连的融合基因。

（2）将上述融合基因插入上图所示Ti质粒的_________________中，构建基因表达载体并导入农杆菌中。

为了获得含融合基因的单菌落，应进行的操作是__________________________________，然后再利用液体培养基将该单菌落振荡培养，可以得到用于转化的侵染液。

（3）剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，此过程的目的是__________________________________；进一步筛选后获得转基因油菜细胞，依据________________原理，可将其培育成转基因油菜植株。

（4）用_________________法可检测转基因油菜植株中的融合基因是否成功表达。

16．（2016·新课标1卷）某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活（Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因）。

有人将此质粒载体用BamHI酶切后，与用BamHI酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。

被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。

回答下列问题：

（1）质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有______________（答出两点即可）。

而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。

（2）如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含有环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是______________；并且______________和______________的细胞也是不能区分的，其原因是_____________。

在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落，还需使用含有是_____________的固体培养基。

（3）基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于_____________。

1．【答案】C

【解析】基因工程的基本操作步骤主要包括四步：

（1）目的基因的获取，即④提取目的基因；

（2）基因表达载体的构建，即①使目的基因与运载体结合；（3）将目的基因导入受体细胞，即②；（4）目的基因的检测与表达，即③检测目的基因的表达。

故选C。

2．【答案】D

【解析】DNA分子经限制酶切割产生末端，但有黏性末端和平末端，A错误。

基因表达载体的形成在细胞外完成，B错误。

载体质粒通常采用抗生素抗性基因作为筛选标记基因，C错误。

知道蛋白质的结构中氨基酸的排列顺序，再根据密码子表能推测出基因中脱氧核苷酸的排列顺序，D正确。

3．【答案】B

【解析】图中①处是磷酸二酯键，是获取目的基因a时限制酶的作用部位，A正确；②处是DNA碱基对之间的氢键，连接基因a与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的①处，B错误；目的基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，C正确；通过该技术人类可定向改造马铃薯的遗传性状，D正确。

4．【答案】B

【解析】将乙肝抗原基因导入到酵母菌中，目的基因在酵母菌中表达出抗原，A错误；目的基因的表达需要能量，而生物体生命活动需要的能量主要由线粒体提供，B正确；构建基因表达载体时需用限制性核酸内切酶和DNA连接酶，C错误；酵母菌是真核生物，目的基因的转录和翻译不在同一场所，D错误。

5．【答案】C

【解析】大肠杆菌可能没有导入质粒，A正确；导入大肠杆菌的质粒可能为重组质粒，也可能为普通质粒，B正确；由于目的基因要插入到基因B中，即抗氨苄青霉素基因破坏，即工程菌不能抗氨苄青霉素，因此不能用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒，C错误；据分析可知，在含氨苄青霉素培养基中不能生长，但在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌，D正确。

6．【答案】B

【解析】分析题图可知，①是由RNA形成单链DNA的过程，为逆转录过程，需要逆转录酶，A错误；④为复性过程，发生的变化是引物与互补DNA链结合，B正确；②是由单链DNA合成双链DNA的过程，即DNA分子复制过程，⑤是延伸过程，催化⑤过程的酶必须能耐高温，C错误；③是变性过程，通过加热使DNA变性，不需要解旋酶，D错误。

7．【答案】C

【解析】人工合成目的基因的两种方法都要进行碱基互补配对；目的基因的黏性末端与载体黏性末端要进行碱基互补配对；目的基因的表达也要进行碱基互补配对；将已进行碱基互补配对且在DNA连接酶的作用下重组的质粒导入受体细胞中，不再进行碱基互补配对；目的基因的表达过程中进行碱基互补配对；个体生物学水平的鉴定是直接观察性状表现，不进行碱基互补配对。

综上所述，③⑤符合题意，故选C。

8．【答案】C

【解析】过程①发生碱基互补配对，不需要DNA连接酶，A错误；过程②发生碱基互补配对，不需要限制酶，B错误；用化学方法人工合成目的基因时必须知道目的基因的碱基序列，C正确；某质粒能与目的基因重组，只需要有相同的黏性末端即可，不必所有序列都相同，D错误。

9．【答案】D

【解析】图示表示基因表达载体的构建过程，这是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶一般来自原核生物，A错误；构建此表达载体时需要用到EcoRⅠ、PstⅠ两种限制性核酸内切酶，B错误；限制酶具有特异性，即一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列并在特定的位点切割，C错误；抗卡那霉素基因作为标记基因，主要作用是筛选含有目的基因的受体细胞，D正确。

10．【答案】D

【解析】用EcoRI切割目的基因和P1噬菌体载体，产生相同的黏性末端，用DNA连接酶连接时可能会发生反向连接，A错误；用BglII和EcoRI切割目的基因会产生两种DNA片段，一种含有目的基因，一种不含目的基因，且含有目的基因的片段与载体结合时容易发生反向连接，B错误；用BglII和Sau3AI切割目的基因和P1噬菌体载体，也能产生相同的黏性末端，可能会发生反向连接，C错误；用EcoRI和Sau3AI切割目的基因和P1噬菌体载体，可产生不同的黏性末端，防止发生反向连接，这样目的基因插入载体后，RNA聚合酶的移动方向肯定与图丙相同，D正确。

11．【答案】D

【解析】一般来说，质粒对受体细胞无害，即质粒存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用，A错误；由于植物细胞具有全能性，则转基因植物的受体细胞可以是受精卵或体细胞，B错误；抗枯萎病基因之所以能在金花茶细胞中表达，原因是两者共用一套遗传密码，并且基因表达方式相同，C错误；导入受体细胞的抗枯萎病基因是单个的，而花粉是减数分裂后的产物，因此有的花粉是不带有抗性基因的，D正确。

12．【答案】C

【解析】如果将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切，则酶切后二者的黏性末端相同，在DNA连接酶作用下，生成由两个DNA片段连接形成的产物有三种，其中只有一种符合基因工程的需求；DNA连接酶的作用是将酶切后的目的基因和质粒的黏性末端连接起来形成重组质粒，该过程形成4个磷酸二酯键；为了防止目的基因反向连接和质粒自身环化，酶切时可选用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ，这样切割后得到的DNA片段两侧的黏性末端不同；由于受体细胞为无任何抗药性的原核细胞，因此其能在含青霉素的培养基中生长，原因可能是目的基因成功导入受体细胞，也可能是只导入了不含目的基因的载体。

13．【答案】A

【解析】将多个抗冻基因编码区相连形成的能表达的新基因可能不再是抗冻基因，所以可能得不到抗冻性增强的抗冻蛋白，A正确；图中①是获取目的基因的过程，获取的目的基因，可用于基因工程，但不能用于比目鱼基因组测序，B错误；过程①需要的工具酶是DNA聚合酶，C错