2024-2025學(xué)年新教材高中生物第3章基因工程第2節(jié)基因工程的基本操作程序課時(shí)分層作業(yè)含解析新人教版選擇性必修3

PAGE1-第2節(jié)基因工程的基本操作程序(建議用時(shí)：40分鐘)題組一目的基因的篩選與獲得1．DNA的復(fù)制須要引物，主要緣由是()A．可加快DNA的復(fù)制速度B．引物可與DNA母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合C．引物的5′端有助于DNA聚合酶的延長(zhǎng)DNA鏈D．DNA聚合酶只能從3′端延長(zhǎng)DNA鏈D[DNA聚合酶不能從5′端起先合成DNA，而只能從3′端延長(zhǎng)DNA鏈，因此，DNA復(fù)制須要引物。當(dāng)引物與DNA母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的3′端起先延長(zhǎng)DNA鏈，DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延長(zhǎng)。]2．利用PCR技術(shù)從某種生物的基因組DNA中獲得目的基因的前提是()A．有目的基因的DNA片段，作為模板進(jìn)行復(fù)制B．有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便依據(jù)這一序列合成引物C．有足夠的脫氧核苷酸作為原料D．加入足夠數(shù)量的DNA連接酶進(jìn)行指數(shù)式擴(kuò)增B[利用PCR技術(shù)從某種生物的基因組DNA中獲得目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成引物。]3．金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結(jié)合蛋白，某探討小組安排通過(guò)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增獲得目的基因，構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌，用于重金屬?gòu)U水的凈化處理。PCR擴(kuò)增過(guò)程示意圖如下，請(qǐng)回答下列問題：(1)從高表達(dá)MT蛋白的生物組織中提取mRNA，通過(guò)________獲得________用于PCR擴(kuò)增。(2)設(shè)計(jì)一對(duì)與MT基因兩端序列互補(bǔ)配對(duì)的引物(引物1和引物2)，為便利構(gòu)建重組質(zhì)粒，在引物中須要增加適當(dāng)?shù)腳__________位點(diǎn)。設(shè)計(jì)引物時(shí)須要避開引物之間形成________________，而造成引物自連。(3)圖中步驟1代表________，步驟2代表退火，步驟3代表延長(zhǎng)，這三個(gè)步驟組成一輪循環(huán)。(4)假如PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物，則可以實(shí)行的改進(jìn)措施有________(填序號(hào)：①上升退火溫度②降低退火溫度③重新設(shè)計(jì)引物)。[解析](1)目的基因的獲得：從高表達(dá)MT蛋白的生物組織中提取mRNA，通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄獲得cDNA用于PCR擴(kuò)增。(2)設(shè)計(jì)一對(duì)與MT基因兩端序列互補(bǔ)配對(duì)的引物(引物1和引物2)，為便利基因與載體相連構(gòu)建重組質(zhì)粒，在引物中須要增加適當(dāng)?shù)南拗菩詢?nèi)切核酸酶的切割位點(diǎn)。為了避開引物自連，設(shè)計(jì)引物時(shí)須要避開引物之間形成堿基互補(bǔ)配對(duì)。(3)依據(jù)PCR的過(guò)程可知，圖中步驟1為變性，步驟2為退火，步驟3為延長(zhǎng)，這三個(gè)步驟組成一輪循環(huán)。(4)假如PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物，可能的緣由是退火溫度過(guò)高，或者設(shè)計(jì)的引物不合適，不能與模板堿基配對(duì)。因此可實(shí)行的改進(jìn)措施有降低退火溫度、重新設(shè)計(jì)引物等。[答案](1)逆轉(zhuǎn)錄cDNA(2)限制性內(nèi)切核酸酶堿基互補(bǔ)配對(duì)(3)變性(4)②③題組二基因表達(dá)載體的構(gòu)建4．在基因工程的操作過(guò)程中，獲得重組質(zhì)粒不須要()①DNA連接酶②限制性內(nèi)切核酸酶③RNA聚合酶④具有標(biāo)記基因的質(zhì)粒⑤目的基因⑥四種脫氧核苷酸A．③⑥ B．②④C．①⑤ D．①②④A[構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，首先要用限制酶切割含有目的基因的DNA片段和載體，其次須要用DNA連接酶將目的基因與載體連接；RNA聚合酶催化轉(zhuǎn)錄過(guò)程，獲得重組質(zhì)粒時(shí)不須要RNA聚合酶；獲得重組質(zhì)粒時(shí)，須要具有標(biāo)記基因的質(zhì)粒作為載體；重組質(zhì)粒是由目的基因與質(zhì)粒形成的；四種脫氧核苷酸是合成DNA的原料，獲得重組質(zhì)粒不須要四種脫氧核苷酸。]5．在基因表達(dá)載體的構(gòu)建中，下列說(shuō)法不正確的是()A．基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法不完全相同B．有了啟動(dòng)子才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNAC．終止子的作用是終止翻譯過(guò)程D．基因表達(dá)載體的結(jié)構(gòu)包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等C[因?yàn)槭荏w細(xì)胞有植物、動(dòng)物、微生物之分，且目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法不同，因此，基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法是不完全相同的，A正確；啟動(dòng)子是一段有特別結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所須要的蛋白質(zhì)，B正確；終止子的作用是使轉(zhuǎn)錄在所須要的地方停止，終止密碼子的作用是使翻譯在所須要的地方停止，C錯(cuò)誤；基因表達(dá)載體包括啟動(dòng)子、終止子、目的基因、標(biāo)記基因等，D正確。]6．CTB是霍亂弧菌產(chǎn)生的腸毒素(蛋白質(zhì))結(jié)構(gòu)的一部分，可用作針對(duì)霍亂弧菌的疫苗。探討人員提取了限制CTB合成的基因(ctb)，構(gòu)建基因表達(dá)載體(如圖所示)，將其導(dǎo)入番茄，然后用轉(zhuǎn)基因番茄飼喂試驗(yàn)小鼠，檢測(cè)疫苗的有效性。請(qǐng)回答相關(guān)問題：(1)為了在短時(shí)間內(nèi)獲得大量基因，可以采納________技術(shù)。與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制時(shí)的解旋過(guò)程相比，該技術(shù)的DNA解鏈過(guò)程有何不同？________________(寫出一點(diǎn)即可。)(2)運(yùn)用兩種限制酶切割載體可防止切開的載體的兩個(gè)末端重新連接起來(lái)，緣由是________________。(3)可采納________法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入番茄細(xì)胞，然后在加入了________的培育基中進(jìn)行初步篩選，之后還需用________技術(shù)檢測(cè)ctb基因是否整合到番茄染色體的DNA上。(4)提取轉(zhuǎn)基因番茄不同部位的蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)覺只有果實(shí)中含有CTB。ctb基因只能在果實(shí)細(xì)胞中表達(dá)，這與基因表達(dá)載體中的________有關(guān)。(5)用轉(zhuǎn)基因番茄果實(shí)飼喂試驗(yàn)小鼠，若能在小鼠的血清中檢測(cè)到________，則說(shuō)明該轉(zhuǎn)基因疫苗是有效的。[答案](1)PCR不須要解旋酶(2)兩種限制酶切割載體可以產(chǎn)生不同的末端(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化卡那霉素PCR(4)E8啟動(dòng)子(5)CTB抗體題組三將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞7．(不定項(xiàng))采納基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是()A．將毒素蛋白注射到棉受精卵中B．將編碼毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中C．將編碼毒素蛋白的DNA序列，與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培育D．將編碼毒素蛋白的DNA序列，與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵CD[將毒素蛋白干脆注射到棉受精卵中，棉受精卵沒有獲得目的基因，發(fā)育成的植株不會(huì)有抗蟲性狀，A錯(cuò)誤；將編碼毒素蛋白的DNA序列，干脆注射到棉受精卵中，而沒有將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合，目的基因?qū)⒉荒芊€(wěn)定存在，很簡(jiǎn)單被水解，不能培育出抗蟲棉，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)所述為用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，C正確；當(dāng)受體細(xì)胞是植物細(xì)胞時(shí)，還可以利用花粉管通道法將目的基因?qū)胧芫阎校缓蟀l(fā)育為轉(zhuǎn)基因植株，D項(xiàng)所描述的類似于花粉管通道法，D正確。所以選CD。]8．下列關(guān)于目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞的敘述中，不正確的是()A．常用原核生物作為受體細(xì)胞，是因?yàn)樵松锓敝晨?，且多為單?xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少B．受體細(xì)胞所處的一種能汲取四周環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)稱為感受態(tài)C．感受態(tài)細(xì)胞汲取DNA分子須要相宜的溫度和酸堿度D．感受態(tài)細(xì)胞汲取重組表達(dá)載體DNA分子的液體只要調(diào)整為相宜的pH即可，沒必要用緩沖液D[由于原核生物具有繁殖快，且多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等特點(diǎn)，所以早期的基因工程通常都用原核生物作為受體細(xì)胞；受體細(xì)胞經(jīng)Ca2＋處理后，處于一種能汲取四周環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，稱為感受態(tài)；感受態(tài)細(xì)胞汲取DNA分子須要在相宜的溫度和酸堿度的緩沖液中完成。]9．基因工程中，受體細(xì)胞的不同，導(dǎo)入目的基因的方法也不同。請(qǐng)回答下列問題：(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法常用來(lái)將外源基因轉(zhuǎn)入________細(xì)胞，詳細(xì)操作時(shí)，先要將目的基因插入農(nóng)桿菌________質(zhì)粒的T-DNA中，然后用該農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞。農(nóng)桿菌在自然條件下，不簡(jiǎn)單感染________植物。農(nóng)桿菌侵染植物，能夠?qū)⒛康幕虿迦胫参锛?xì)胞的________上。(2)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞，常采納________的方法。若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般狀況下，不能干脆用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，緣由是未處理的大腸桿菌汲取質(zhì)粒(外源DNA)的實(shí)力極弱。所以，用表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時(shí)，常先用________處理大腸桿菌，使較多的細(xì)胞成為________細(xì)胞以利于表達(dá)載體的進(jìn)入。(3)目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞引起生物性狀的變更，屬于可遺傳變異中的________(變異類型)。[解析](1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法常用來(lái)將外源基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞，詳細(xì)操作時(shí)，先要將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA中，然后用該農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞。農(nóng)桿菌在自然條件下，不簡(jiǎn)單感染單子葉植物。農(nóng)桿菌侵染植物后，能夠?qū)i質(zhì)粒上的T-DNA攜帶的目的基因插入植物細(xì)胞的染色體DNA上。(2)將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞最常用的方法是顯微注射法。若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般狀況下，不能干脆用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，緣由是未處理的大腸桿菌汲取質(zhì)粒(外源DNA)的實(shí)力極弱。所以，用表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時(shí)，常先用Ca2＋處理大腸桿菌，使較多的細(xì)胞成為感受態(tài)細(xì)胞以利于表達(dá)載體的進(jìn)入。(3)基因工程的原理為基因重組。[答案](1)植物Ti單子葉染色體DNA(2)顯微注射Ca2＋感受態(tài)(3)基因重組題組四目的基因的檢測(cè)與鑒定10．目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過(guò)鑒定與檢測(cè)才能知道。下列屬于目的基因檢測(cè)和鑒定的是()①檢測(cè)受體細(xì)胞中是否有目的基因②檢測(cè)受體細(xì)胞中是否有致病基因③檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA④檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④C[目的基因的分子檢測(cè)包括三個(gè)方面：①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因，方法是采納PCR技術(shù)；②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了相應(yīng)的mRNA，方法是運(yùn)用基因探針與之雜交；③檢測(cè)目的基因是否翻譯成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，常用的方法是抗原—抗體雜交。]11．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)中能說(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)胞中提取到人的干擾素D[目的基因完成表達(dá)是指目的基因在細(xì)胞中合成相應(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)。]12．抗菌肽對(duì)治療癌癥有肯定的作用，下圖表示抗菌肽合成過(guò)程。相關(guān)說(shuō)法正確的是()A．用PCR克隆目的基因不須要DNA解旋酶B．基因表達(dá)載體包含起始密碼和終止密碼C．用顯微注射法導(dǎo)入基因表達(dá)載體D．篩選菌種時(shí)用基因探針檢測(cè)相關(guān)蛋白質(zhì)A[PCR技術(shù)中采納高溫變性，因此用PCR克隆目的基因不須要DNA解旋酶；基因表達(dá)載體包括啟動(dòng)子和終止子，起始密碼和終止密碼在mRNA上；將基因表達(dá)載體導(dǎo)入酵母菌細(xì)胞時(shí)應(yīng)用感受態(tài)細(xì)胞法；篩選菌種時(shí)用基因探針檢測(cè)相關(guān)基因或mRNA，不能用基因探針檢測(cè)蛋白質(zhì)。]13．白細(xì)胞介素是一類淋巴因子。探討人員將人白細(xì)胞介素的基因?qū)氲浇湍妇?xì)胞中，使其分泌出有活性的白細(xì)胞介素。(1)為增加白細(xì)胞介素基因的數(shù)量，可運(yùn)用______________技術(shù)，但前提是必需知道基因的已知序列，目的是__________________。(2)在重組載體導(dǎo)入酵母菌細(xì)胞之前，需用________處理酵母菌，白細(xì)胞介素基因進(jìn)入酵母菌細(xì)胞內(nèi)，并且在其細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程，稱為________。在表達(dá)過(guò)程中，啟動(dòng)子需與________________識(shí)別和結(jié)合，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄過(guò)程。(3)在體液免疫過(guò)程中，白細(xì)胞介素是由________細(xì)胞分泌的，為了能勝利表達(dá)出白細(xì)胞介素，不運(yùn)用細(xì)菌，而運(yùn)用酵母菌細(xì)胞作為受體細(xì)胞，緣由可能是____________________。(4)在分泌型表達(dá)載體和白細(xì)胞介素基因所在的DNA分子上均有多個(gè)限制酶的酶切位點(diǎn)，圖示過(guò)程為獲得有效表達(dá)的重組載體，運(yùn)用了EcoRl和EcoR52兩種限制酶，比運(yùn)用單一的限制酶，其優(yōu)點(diǎn)是____________________________。[解析](1)基因工程中，擴(kuò)增目的基因的方法為PCR技術(shù)，但前提是必需知道基因的已知序列，以便設(shè)計(jì)引物。(2)在重組載體導(dǎo)入酵母菌細(xì)胞之前，需用Ca2＋處理酵母菌，使酵母菌成為感受態(tài)細(xì)胞，白細(xì)胞介素基因進(jìn)入酵母菌細(xì)胞內(nèi)，并且在其細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)化。在表達(dá)過(guò)程中，啟動(dòng)子需與RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄過(guò)程。(3)在體液免疫過(guò)程中，白細(xì)胞介素是由T淋巴細(xì)胞分泌的；由于細(xì)菌屬于原核生物，細(xì)胞中無(wú)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等加工白細(xì)胞介素的細(xì)胞器，因此為了能勝利表達(dá)出白細(xì)胞介素，不運(yùn)用細(xì)菌，而運(yùn)用酵母菌作為受體細(xì)胞。(4)在分泌型表達(dá)載體和白細(xì)胞介素基因所在的DNA分子上均有多個(gè)限制酶的酶切位點(diǎn)，圖示過(guò)程獲得有效表達(dá)的重組載體運(yùn)用了EcoR1和EcoR52兩種限制酶，比運(yùn)用單一的限制酶，其優(yōu)點(diǎn)是防止目的基因、表達(dá)載體發(fā)生自身環(huán)化或者防止目的基因反向接入分泌型表達(dá)載體中。[答案](1)PCR設(shè)計(jì)引物(2)Ca2＋轉(zhuǎn)化RNA聚合酶(3)T淋巴細(xì)菌細(xì)胞中無(wú)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等加工白細(xì)胞介素的細(xì)胞器(4)防止目的基因、表達(dá)載體發(fā)生自身環(huán)化或者防止目的基因反向接入分泌型表達(dá)載體中eq\o(混淆啟動(dòng)子與起始密碼子，終止子與終止密碼子)14．下列有關(guān)人胰島素基因表達(dá)載體的敘述，正確的是()A．表達(dá)載體中的胰島素基因可通過(guò)人