新教材2023年高中生物第3章基因工程第2节基因工程的基本操作程序提能作业新人教版选择性必修3

第3章第2节A级基础达标练一、选择题1．PCR的特异性主要取决于(C)A．DNA聚合酶的种类 B．反应体系中DNA模板的量C．引物的碱基序列特异性 D．4种脱氧核苷酸的浓度解析：DNA聚合酶能催化DNA的复制过程，不决定PCR的特异性，A不符合题意；反应体系中DNA模板的量影响PCR的速度，但不决定PCR的特异性，B不符合题意；引物的碱基序列特异性决定了PCR的特异性，C符合题意；4种脱氧核苷酸是PCR技术的原料，其浓度不影响PCR的特异性，D不符合题意。2．如图为某质粒限制酶酶切图谱。某基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的该基因重组进该质粒，则扩增的该基因两端需分别引入哪两种限制酶的识别序列(A)A．NdeⅠ和BamHⅠ B．NdeⅠ和XbaⅠC．XbaⅠ和BamHⅠ D．EcoRⅠ和KpnⅠ解析：构建基因表达载体时应将目的基因插入启动子和终止子之间。由题图可知，启动子与终止子之间存在三种限制酶切点，但XbaⅠ在质粒上有两个切割位点，因此为使PCR扩增的该基因能准确插入启动子与终止子之间，扩增时该基因两端需分别引入NdeⅠ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列。3．用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液(Marker)，10号为蒸馏水。PCR时加入的模板DNA如下图所示。据此作出的分析，不合理的是(B)A．PCR产物的分子大小为250～500bpB．3号样品为不含目的基因的载体DNAC．9号样品对应植株不是所需的转基因植株D．10号的电泳结果能确定反应体系等对实验结果没有干扰解析：PCR过程中，可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段后通过电泳来检测。4～9号是转基因植株，理论上应包含目的基因，结合2号野生型和10号蒸馏水组的结果，推测包含目的基因的片段大小应为250～500bp，A项正确。3号PCR结果包含250～500bp片段，应包含目的基因，B项错误。9号PCR结果不包含250～500bp片段，所以不是所需转基因植株，C项正确。10号放入蒸馏水，可排除反应体系等对实验结果的干扰，D项正确。4．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(C)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．①②④解析：对转基因中目的基因的分子水平的检测包括三个方面：①检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了相应的mRNA，方法也是使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。5．(不定项)如图是利用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性内切核酸酶。下列说法正确的是(ACD)A．卡那霉素抗性基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来B．基因表达载体构建时需要用到限制酶SmaⅠC．切割目的基因需要PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶D．除图示组成外，基因表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构解析：卡那霉素抗性基因是标记基因，便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞，A正确；构建过程中需要将目的基因完整切割下来，需要在目的基因的两侧有酶切位点，而不能选择酶切位点在目的基因内部的限制酶，SmaⅠ的识别序列位于目的基因上，因此要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ，B错误、C正确；基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等，D正确。二、非选择题6．糖尿病是一种常见病，其发病率呈逐年上升的趋势，治疗糖尿病少不了胰岛素。下图表示运用基因工程技术生产胰岛素的几条途径，请据图回答下列问题。(1)图中过程①为__构建基因表达载体__，在此之前可以根据__人胰岛素基因两端的部分核苷酸序列__设计引物，利用PCR技术对目的基因进行扩增。将重组质粒M转移到受体细胞A中常用的方法是__显微注射技术__。(2)过程②可用的方法是__农杆菌转化法(或基因枪法、花粉管通道法)__。过程③用到的技术手段有__体外受精、体外胚胎培养、胚胎移植__。(3)若该转基因“胰岛素羊”乳汁中能检测到胰岛素，则该胰岛素与转基因“胰岛素大肠杆菌”产生的胰岛素相比，不同之处是__“胰岛素羊”乳腺细胞分泌的胰岛素具有生物活性，而转基因“胰岛素大肠杆菌”产生的胰岛素无生物活性__，其原因是__胰岛素为分泌蛋白，其加工、分泌需要内质网与高尔基体的参与，乳腺细胞有内质网与高尔基体，能加工相关的蛋白质，而大肠杆菌没有内质网和高尔基体__。B级合格达标练一、选择题1．比较PCR技术与细胞内DNA的复制过程，叙述正确的是(D)A．都需要用解旋酶将亲代DNA双链解开B．都是通过ATP提供能量C．都具有边解旋边复制和半保留复制的特点D．都遵循碱基互补配对原则解析：PCR扩增中双链DNA的解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开，A错误；胞内DNA复制通过ATP提供能量，而PCR则不需要ATP供能，B错误；PCR技术不是边解旋边复制，而是先解旋，后复制，C错误；体内DNA复制和PCR技术复制时都遵循碱基互补配对原则，D正确。2．下图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。下列相关叙述中正确的是(A)A．三种方法都需要酶并均在体外进行B．①②③碱基对的排列顺序均相同C．三种方法均属于人工合成法D．方法a不遵循中心法则解析：这三种方法都是在体外进行的，且都用到酶(方法a需要逆转录酶和DNA聚合酶；方法b需要限制酶；方法c需要DNA聚合酶)，A正确；通过方法a得到的目的基因不含有内含子，通过方法c得到的目的基因的碱基序列可能有多种，因此①②③碱基对的排列顺序不一定相同，B错误；图示a和c属于人工合成法，而b是从供体细胞的DNA中直接分离目的基因的方法，C错误；方法a遵循中心法则，D错误。3．下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是(A)A．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状D．②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶参与解析：⑤为转基因植物，只要表现出抗虫性状就说明转入的目的基因成功表达了，基因工程的原理是基因重组，属于可遗传变异，A项正确；③侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的T－DNA整合到棉花细胞的染色体上，B项错误；受体细胞的染色体上可能含抗虫基因，但不代表该基因就一定成功表达，因此不能确定⑤是否表现出抗虫性状，C项错误；基因表达载体的构建需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶参与，D项错误。4．将某病毒的外壳蛋白(L1)基因与绿色荧光蛋白(GFP)基因连接，构建L1－GFP融合基因，再将融合基因与质粒连接构建如下图所示的表达载体。图中限制酶E1～E4处理产生的黏性末端均不相同。下列叙述不正确的是(D)A．构建L1－GFP融合基因需要用到E1、E2、E4三种酶B．E1、E4双酶切确保L1－GFP融合基因与载体的正确连接C．GFP可用于检测受体细胞中目的基因是否表达D．将表达载体转入羊的乳腺细胞，培育乳汁中含L1蛋白的转基因羊解析：构建L1－GFP融合基因需要先用限制酶处理获得L1基因和GFP基因，并将二者连接，故需要用到E1、E2、E4三种酶，A项正确；图中限制酶E1～E4处理产生的黏性末端均不相同，E1、E4双酶切可以有效地减少载体自身连接和融合基因自身连接，保证L1－GFP融合基因与载体准确连接，B项正确；绿色荧光蛋白(GFP)会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达，C项正确；为了获得L1蛋白，可将表达载体转入羊的受精卵中而不是乳腺细胞中，用于培育乳汁中含有L1蛋白的转基因羊，D项错误。5．(不定项)天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在碱基序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作错误的是(BCD)A．提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得cDNA，再扩增基因BB．利用限制性内切核酸酶从开蓝色花的矮牵牛基因文库中获取基因BC．利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D．将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染玫瑰细胞解析：提取矮牵牛蓝色花的mRNA，逆转录得到cDNA，然后扩增，可获得大量的基因B，A正确；基因文库中保存的是各基因片段，提取时无须使用限制性内切核酸酶，B错误；目的基因与质粒连接用的是DNA连接酶，而DNA聚合酶是在DNA复制中用到的酶，C错误；目的基因需要和载体连接后形成重组质粒，再导入农杆菌，而不是大肠杆菌，D错误。6．(不定项)研究者利用生物技术培育出了乳铁蛋白肽和人干扰素的双转基因奶牛新品种，现分别将含有乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因的DNA片段制成探针，分别与从转基因奶牛的乳腺细胞、口腔上皮细胞、蹄部细胞中提取的RNA进行杂交，结果如下表所示。下列说法正确的是(ABD)探针乳腺细胞口腔上皮细胞蹄部细胞乳铁蛋白肽基因探针出现杂交带未出现杂交带未出现杂交带人干扰素基因探针出现杂交带出现杂交带出现杂交带A．乳铁蛋白肽基因只在转基因奶牛的乳腺细胞中表达B．人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达C．表中两种基因探针所含的脱氧核苷酸的种类不同D．乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因都是有遗传效应的DNA片段解析：由题意可知，利用乳铁蛋白肽基因探针分别与不同细胞中的RNA进行杂交，发现只有乳腺细胞能出现杂交带，说明该基因只在转基因奶牛的乳腺细胞中表达，A正确；利用人干扰素基因探针分别与不同细胞中的RNA进行杂交，发现三种细胞都能出现杂交带，说明该基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达，B正确；两种基因探针所含的脱氧核苷酸的种类相同，C错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，D正确。二、非选择题7．变异链球菌在牙面上的黏附、集聚是龋齿发生的先决条件。转基因防龋疫苗是通过基因工程技术，将变异链球菌中与龋齿发生密切相关的抗原基因(PAcA基因)转入植物细胞中，利用植物生物反应器生产的基因工程疫苗。请回答下列相关问题：(1)转基因植物的制备单一使用PAcA基因，机体免疫应答不理想，霍乱毒素中有增强机体免疫应答的氨基酸序列(CTB)，将CTB基因与PAcA基因连接成嵌合(PAcA－CTB)基因，作为__目的基因__与Ti质粒的T－DNA拼接，构建表达载体，此过程需要的酶是__限制性内切核酸酶和DNA连接酶__，用__农杆菌转化__法导入离体的黄瓜叶肉细胞中，经植物组织培养获得转基因植株。相关基因能否在黄瓜细胞中稳定遗传的关键是__相关基因是否整合到黄瓜的DNA分子上__。此基因工程疫苗起抗原作用的是__蛋白质__(填“基因”或“蛋白质”)。(2)转基因植株目的基因的PCR鉴定与检测已知PAcA－CTB基因部分序列如下(左侧为基因的首端)：5′……CCGTGT……ATGCCT……3′3′……GGCACA……TACGGA……5′根据上述序列，选择引物__BD__(填字母)进行PCR。A．引物：5′—GGCACA—3′B．引物：5′—AGGCAT—3′C．引物：5′—CCGUGU—3′D．引物：5′—CCGTGT—3′反应结束后，电泳检测PCR产物，结果如图所示(1来自未转化植株，2是含PAcA－CTB基因的质粒，3～8来自转基因植物)，从结果可以看出，__3、5、8__号植物中含有PAcA－CTB基因。若获得的转基因植物没有产生相应的基因工程疫苗，根据中心法则分析，其可能的原因是__目的基因(PAcA－CTB基因)没有转录或转录的mRNA没有翻译__。解析：(1)由题意可知，单一使用PAcA基因，机体免疫应答不理想，霍乱毒素中有增强机体免疫应答的氨基酸序列(CTB)，将CTB基因与PAcA基因连接成嵌合(PAcA－CTB)基因，作为目的基因与Ti质粒的T－DNA拼接，构建表达载体，此过程需要的酶是限制性内切核酸酶和DNA连接酶。将目的基因导入植物细胞中常用农杆菌转化法。相关基因能否在黄瓜细胞中稳定