2019年春高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序课堂演练（含解析）新人教版选修3.doc

1、1基因工程的基本操作程序随堂检测1(2018淮安高二期中)图中甲、乙表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法，以下说法中错误的是( )A甲方法可建立该细菌的基因组文库B乙方法可建立该细菌的 cDNA 文库C甲方法要以脱氧核苷酸为原料D乙方法需要逆转录酶参与解析：选 C。甲方法是以细菌中的 DNA 为基础，用限制酶进行切割，它包括了细胞所有的基因，可以建立基因组文库，并且可以从中选出所需的目的基因，不需要模板和原料。而乙方法是用逆转录的方法人工合成目的基因，它只能得到生物的部分基因，基因中只有编码区，所以组成的是该细菌的 cDNA 文库。2下列关于 PCR 技术的叙述，正确的是( )APCR 技术

2、建立在对扩增的目的基因序列完全已知的基础上B该技术需要解旋酶和热稳定的 DNA 聚合酶C该技术需要一对特异性的引物，要求一对引物的序列是互补的D该技术应用体内 DNA 双链复制原理，也需要模板、原料、能量、酶等条件解析：选 D。PCR 技术扩增的目的基因序列不一定是已知的，A 项错误；PCR 技术是通过高温来使 DNA 解旋的，不需要解旋酶，B 项错误；该技术需要的一对引物，分别能与模板 DNA 的两条链的末端进行碱基配对，其序列不是互补的，C 项错误。3(2017高考北京卷)为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图 1)，拟将其与质粒(图 2)重组，再借助农杆菌导入菊花中

3、。下列操作与实验目的不符的是( )A用限制性核酸内切酶 EcoR和连接酶构建重组质粒2B用含 C 基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将 C 基因导入细胞C在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞D用 DNA 分子杂交方法检测 C 基因是否整合到菊花染色体上解析：选 C。目的基因 C 和质粒都有可被 EcoR切割的酶切位点，另外需要 DNA 连接酶将切好的目的基因和质粒连接起来，A 项正确；愈伤组织全能性较高，是理想的植物受体细胞，将目的基因导入植物受体细胞的方法通常为农杆菌转化法，B 项正确；质粒中含有潮霉素抗性基因，因此选择培养基中应该加入潮霉素，C 项错误；使用 DNA 分子杂交方法可检测

4、目的基因是否整合到受体染色体上，D 项正确。4(2018枣庄高二检测)图甲、乙中的箭头表示三种限制性核酸内切酶的酶切位点，ampr表示氨苄青霉素抗性基因， neo 表示新霉素抗性原因。下列叙述正确的是( )A图甲中的质粒用 BamH切割后，含有 4 个游离的磷酸基团B在构建重组质粒时，可用 Pst和 BamH切割质粒和外源 DNAC用 Pst和 Hind切割，可以保证重组 DNA 序列的唯一性D导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长解析：选 C。图甲中的质粒用 BamH切割后，获得一个 DNA 片段，其只含有 2 个游离的磷酸基团，选项 A 错误；在构建重组质粒时，不能使用 Ba

5、mH切割外源 DNA，因为用BamH切割会破坏目的基因的结构，但可以用 Pst和 Hind切割质粒和外源 DNA，选项B 错误；用 Pst和 Hind切割会得到 2 个 DNA 片段，再加入 DNA 连接酶，切开的质粒由于黏性末端不同，不会自身连接，从而保证重组质粒只能得到一种，即含有目的基因和标记基因 neo 的重组质粒，保证了重组 DNA 序列的唯一性，选项 C 正确；由于用 Pst切割质粒后，其中的氨苄青霉素抗性基因已被破坏，所以导入目的基因的大肠杆菌不能在含氨苄青霉素的培养基中生长，选项 D 错误。5(2018保定高二检测)如图表示培育转基因抗植物病毒番茄的过程示意图。下列叙述正确的是

6、( )A过程 A 需要限制酶和 DNA 聚合酶的参与B过程 B 需要用 CaCl2处理，以提高番茄细胞壁的通透性C抗植物病毒基因一旦整合到番茄细胞的染色体上，就能正常表达3D转基因抗植物病毒番茄是否培育成功可通过抗病毒接种实验进行鉴定解析：选 D。题图中过程 A 为构建基因表达载体，需要用到限制酶和 DNA 连接酶，不需要 DNA 聚合酶，选项 A 错误；CaCl 2处理只是提高农杆菌细胞的细胞壁的通透性，选项 B错误；抗植物病毒基因整合到番茄细胞的染色体上，不一定能表达，选项 C 错误；转基因抗植物病毒番茄是否培育成功可通过接种特定病毒，观察番茄是否被感染的实验进行鉴定，选项 D 正确。6(

7、2016高考全国卷)图(a)中的三个 DNA 片段上依次表示出了 EcoR 、 BamH 和 Sau3A 三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图 (b)为某种表达载体的示意图(载体上的 EcoR 、 Sau3A 的切点是唯一的)。根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经 BamH 酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接，理由是_。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_，不能表达的原因是_。(3)DNA 连接酶是将两个 DNA 片段连接起来的酶，常见的有_和

8、_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。解析：(1)由图(a)可知，尽管 BamH 和 Sau3A 两种限制酶的识别位点不相同，但两种酶切割后产生的 DNA 片段具有相同的黏性末端，故被 BamH 酶切后得到的目的基因可以与图(b)中表达载体被 Sau3A 酶切后的产物连接。 (2)运载体上的启动子和终止子具有调控目的基因表达的作用，由于甲和丙的目的基因分别插入在启动子的上游和终止子的下游，故这两个运载体上的目的基因都不能被转录和翻译。(3)常见的 DNA 连接酶是Ecoli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶，但作用有所差别， T4DNA 连接酶既能连接黏性末端，4又能连接平末端，而

9、 Ecoli DNA 连接酶只能连接黏性末端。答案(1) Sau3A 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2)甲和丙 甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(3)Ecoli DNA 连接酶 T 4DNA 连接酶 T 4DNA 连接酶7(2018山东青岛二中高二段考).右图 a 表示基因工程中经常选用的载体pBR322 质粒，Amp r表示氨苄青霉素抗性基因，Tet r表示四环素抗性基因。目的基因如果插入某抗性基因中，将使该基因失活，而不再具有相应的抗性。为了检查载体是否导入原本没有 Ampr和 Tetr的大肠杆菌，将大肠杆菌培养在含氨苄

10、青霉素的培养基上。得到如图 b 的结果(黑点表示菌落)。再将灭菌的绒布按到图 b 的培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布平移按到含四环素的培养基上培养，得到如图 c 的结果(空圈表示与 b 对照无菌落的位置)。据此分析并回答下列问题：(1)pBR322 质粒的基本组成单位是_。 该基因工程中，质粒上的 Ampr、Tet r称为_基因。(2)与图 c 空圈相对应的图 b 中的菌落表现型可以推知，目的基因插入了_中。.下图是转基因烟草的培育过程，据图回答下列问题：(3)据图分析可知，重组 Ti 质粒载体，至少应该具备_个限制酶切点。(4)从外源目的基因的获取到转基因成功，整个过程至少需要断开_个

11、磷酸二酯键，根据所学知识推知 TDNA 上需要自带_酶所识别的基因。答案：(1)脱氧核糖核苷酸 标记 (2)Tet r (3)4 (4)12 限制性核酸内切(限制)课时作业一、选择题1(2018沈阳高二检测)基因工程技术也称 DNA 重组技术，其实施必须具备的 4 个必要条件是( )A目的基因、限制酶、载体、受体细胞B工具酶、目的基因、载体、受体细胞C模板 DNA、mRNA、质粒、受体细胞5D重组 DNA、RNA 聚合酶、限制酶、DNA 连接酶解析：选 B。基因工程的基本工具是限制酶、DNA 连接酶和载体，前两者统称为工具酶；在实际操作中，载体上插入目的基因形成重组载体，然后导入受体细胞。2下

12、列获取目的基因的方法中需要用到模板链的是( )从基因文库中获取目的基因 利用 PCR 技术扩增目的基因 通过逆转录法获取目的基因 通过 DNA 合成仪利用化学方法直接人工合成目的基因A BC D解析：选 D。PCR 技术利用的是 DNA 复制原理，将双链 DNA 之间的氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应的模板。逆转录法是以目的基因转录成的 mRNA 为模板，在逆转录酶的作用下，先逆转录形成互补的单链 DNA，再合成双链 DNA。均不需要模板。3在基因工程中，可依据受体细胞的类型及其生理特性来选择合适的载体，既能高效地携带目的基因进入受体细胞，又能方便地进行检测。已知有以下几类含有不同标记基

13、因的质粒，不可作为侵入大肠杆菌的载体的是(已知青霉素可杀死细菌，四环素不能杀死大肠杆菌)( )答案：B4(2018郑州一中高二期中)我国上海研究所合成一种具有镇痛作用而又不会使病人上瘾的药物脑啡呔多糖(类似人体中的糖蛋白)。如要采用基因工程和发酵技术让微生物来生产有生物活性的脑啡呔多糖，应选哪种微生物为受体细胞( )A大肠杆菌 B大肠杆菌质粒 CT 4 噬菌体 D酵母菌答案：D5(2018天津四十七中期中)如图为基因表达载体的模式图，下列有关说法错误的是( )A构建基因表达载体需要用到限制酶和 DNA 连接酶B任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别6C图中启动子位于基因的首端，是 RNA

14、聚合酶识别和结合的部位D抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因解析：选 B。构建基因表达载体需要用到限制酶和 DNA 连接酶，A 正确。用不同种类的载体构建基因表达载体时处理方法是有差别的，B 错误。启动子位于基因的首端，是 RNA聚合酶识别和结合的部位，C 正确。抗生素抗性基因的作用就是作为标记基因，用于检测受体细胞中是否导入了目的基因，D 正确。6(2018河北武邑中学高二期中)据图分析，下列有关基因工程的说法不正确的是( )A用限制酶、同时切割质粒(假设切割完全)，会获得 3 种长度的 DNA 片段B用限制酶、切割质粒和目的基因比只用限制酶更符合要求C与

15、启动子结合的应该是 RNA 聚合酶D能够检测到标记基因表达产物的受体细胞中，不一定会有目的基因的表达产物答案：A7利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需的产品。下列选项中能说明目的基因完成表达的是( )A棉花细胞中检测到载体上的标记基因B山羊乳腺细胞中检测到人生长激素基因C大肠杆菌中检测到人胰岛素基因的 mRNAD酵母菌细胞中提取到人的干扰素解析：选 D。A、B、C 三项都不能说明目的基因完成表达。人的干扰素基因导入酵母菌中，酵母菌合成了人的干扰素，说明目的基因表达成功。8(2018河南郑州一中高二期中)下图为利用生物技术获得生物新品种的过程，下列有关说法错误的是( )AAB 过程中用到

16、的原料有 4 种，加入的引物有 2 种BAB 过程利用了 DNA 复制原理，需要使用耐高温的 DNA 聚合酶CBC 为转基因绵羊的培育过程，常选用的受体细胞是卵母细胞DBD 为转基因植物的培育过程，其中过程常用的方法是农杆菌转化法答案：C79抗菌肽对治疗癌症有一定作用，如图表示抗菌肽的合成过程。下列相关说法正确的是( ) 克 隆 目 的 基 因 导 入 毕 赤 酵 母 菌 筛 选 菌 种 甲 醇 诱 导 抗 菌 肽 表 达 分 离 纯 化功 能 研 究A用 PCR 技术克隆目的基因不需要 DNA 解旋酶B基因表达载体包含起始密码子和终止密码子C用显微注射法导入基因表达载体D筛选菌种时用基因探针

17、检测相关蛋白质解析：选 A。PCR 技术中采用高温变性使 DNA 解旋，因此用 PCR 技术克隆目的基因不需要 DNA 解旋酶，A 正确；基因表达载体包含启动子和终止子，而起始密码子和终止密码子在 mRNA 上，B 错误；将基因表达载体导入酵母菌细胞时应用感受态细胞法，C 错误；筛选菌种时用基因探针检测相关基因或 mRNA，不能用基因探针检测蛋白质，D 错误。10(2018吉林一中月考)如图表示科学家通过基因工程培育抗虫棉时，从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中与棉花的 DNA 分子结合起来而发挥作用的过程示意图。以下说法正确的是( )A图中是质粒，步骤常需用到限制酶和 DNA 聚

18、合酶B图中是含目的基因的重组 Ti 质粒，步骤是将重组质粒导入棉花细胞C图中是农杆菌，通过步骤将目的基因导入植物细胞D剔除培育成功的抗虫棉体内的四环素抗性基因会影响抗虫基因的表达解析：选 C。为质粒，步骤为基因表达载体的构建，常需用到限制酶和 DNA 连接酶，A 错误；图中步骤是将重组质粒导入农杆菌细胞，B 错误；图中步骤是将目的基因导入植物细胞，C 正确；基因的表达具有独立性，剔除抗虫棉体内的四环素抗性基因不影响抗虫基因的表达，D 错误。二、非选择题11(2016高考全国卷)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

19、因， Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用 BamH 酶切后，与用 BamH 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：8(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，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是

20、_；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单菌落，还需使用含有_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_。解析：(1)作为运载体的质粒上应有一个至多个限制酶切割位点，在细胞中能够自我复制，且含有特殊的标记基因。(2)未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌中均未导入质粒载体，而质粒上含有氨苄青霉素抗性基因，因此这样的大肠杆菌在含有氨苄青霉素的培养基中不能生长。含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，二者在含有氨苄青霉素的培

21、养基中都能生长，因此无法区分二者。根据题图，用 BamH 切割质粒后将四环素抗性基因破坏，因此可将经氨苄青霉素培养基筛选出的菌落置于含有四环素的培养基上再次筛选，能在含四环素培养基上生存的是含有质粒载体的大肠杆菌，不能生存的是含有插入目的基因的重组质粒的大肠杆菌。(3)噬菌体为病毒，经改造后作为载体时，其 DNA 复制所需原料来自受体细胞。答案：(1)能自我复制、具有标记基因 (2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒) 二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长 四环素 (3)受体细胞12研究表明，油菜中蛋

22、白质与油脂均由丙酮酸转化而来，丙酮酸羧化酶(PEP)能催化丙酮酸合成蛋白质。下表中甲株为正常油菜，乙、丙和丁株为转反义 PEP 基因的油菜。请回答：组别 油脂含量(%) 蛋白质含量(%)甲 40.02 24.12乙 49.42 22.24丙 48.69 22.50丁 47.60 22.529(1)利用 PCR 获取 PEP 基因时，根据 PEP 基因上游及下游的碱基序列，设计并人工合成_，PCR 的原料是_。(2)在构建 PEP 基因表达载体时，如果将 PEP 基因反向连接在_和终止子之间，可构成反义 PEP 基因表达载体。若 PEP 基因在转录时，两条单链(a 链、b 链)中的 a 链为模板

23、链，则反义 PEP 基因在转录时的模板链为_。(3)在检测反义 PEP 基因是否整合到油菜细胞的染色体 DNA 上时，拟用 PEP 基因做探针是否可行？请说明理由。_。(4)分析上表数据，乙、丙和丁三株油菜细胞中与蛋白质合成相关的基因有_，反义 PEP 基因提高油脂含量的原理是_。乙、丙和丁三株油菜的产油量差异较大，仅从反义 PEP 基因转化的角度考虑，可能的原因是_。答案：(1) 引物 dNTP(脱氧核苷三磷酸) (2)启动子 b 链 (3)不行，PEP 基因及反义 PEP 基因均能与 PEP 基因探针杂交，出现杂交带 (4)PEP 基因、反义 PEP 基因 反义PEP 基因通过抑制蛋白质的

24、合成促进了油脂的合成 反义 PEP 基因插入染色体 DNA 的位置及数目不同13(2018新疆四中高二期末)下图是从酵母菌中获取某植物需要的控制某种酶合成的基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：(1)图中 cDNA 文库_(填“大于” “小于”或“等于”)基因组文库。(2)过程提取的 DNA 需要_的切割，B 过程是_。(3)为在短时间内大量获得目的基因，可用_扩增的方法，其原理是_。(4)目的基因获取之后，需要进行_。(5)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。答案：(1)小于 (2)限制酶 逆转录 (3)P

25、CR 技术 DNA 复制 (4)基因表达载体的构建 (5)农杆菌转化法 目的基因是否整合到植物细胞的染色体上 DNA 分子杂交14(2018广东中山高二期末)如图 1 表示我国自主研发的转基因抗虫水稻“华恢 1号”的主要培育流程，请据图回答：10图 1图 2(1)杀虫基因通过，最终在宿主细胞内维持稳定和表达的过程叫做_；其中_(填标号)是转基因抗虫水稻的核心步骤，需要的工具酶是_、_。(2)“华恢 1 号”的培育过程应用的主要生物技术有_、_。(3)构建重组质粒时，常用 Ti 质粒作为载体，是因为 Ti 质粒上具有 TDNA，它能把目的基因整合到受体细胞(植株细胞)中_上。(4)图 2 是天然

26、土壤农杆菌 Ti 质粒结构示意图(部分基因及部分限制酶作用位点)，组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造，据图分析：人工改造质粒时，要使抗虫基因表达，还应插入_，其作用是_。人工改造质粒时，先用限制酶处理，可以去除质粒上的_基因和_基因(填上图质粒上的基因名称)，保证重组质粒进入水稻细胞后不会促进细胞的分裂和生长；然后再用限制酶分别切割经过改造的理想质粒和带有抗虫基因的 DNA 分子，并构成重组 Ti 质粒，那么成功导入抗虫基因的水稻胚细胞将不能在含_(填抗生素名称)的培养基上生长。解析：(1)杀虫基因通过，最终在宿主细胞内维持稳定和表达的过程叫做转化；其中过程表示基因表达载体的构建，这是转基

27、因抗虫水稻的核心步骤，需要的工具酶是限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA 连接酶。(2)分析图解可知， “华恢 1 号”的培育过程应用的主要生物技术有基因工程技术(转基因技术)、植物组织培养技术。(3)构建重组质粒时，常用 Ti 质粒作为载体，是因为 Ti 质粒上具有 TDNA，它能把目的基因整合到受体细胞(植株细胞)中染色体的 DNA 上。(4)启动子是一段特殊结构的 DNA 片段，位于基因的首端，它是 RNA 聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出 mRNA，最终获得所需要的蛋白质。图中看出，tms 基因能够编码吲哚乙酸，tmr 基因能够编码细胞分裂素，这两种激素能够促进植物的生长。因此人工改造时用限制酶处理，其目的之一是除去或破坏质11粒上的 tmr、tms，保证 TDNA 进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长；另外只有一个插入位点，也有利于目的基因(或外源 DNA)准确插入。答案：(1)转化 限制性核酸内切酶(限制酶) DNA 连接酶 (2)基因工程技术(转基因技术) 植物组织培养技术 (3)染色体的 DNA (4)启动子为 RNA 聚合酶提供识别和结合的部位，驱动转录tms tmr 四环素