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2025浙科版高中生物学选择性必修3
第3课时　基因工程的其他基本操作程序
基础过关练
题组一　构建重组DNA分子
1.如图是利用基因工程技术构建重组表达载体的过程示意图,其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制酶。下列相关叙述错误的是(　　)
A.需要用限制酶PstⅠ和EcoRⅠ来切割质粒
B.表达载体中的抗青霉素基因在受体细胞中能复制
C.任何基因表达载体中都必须要有抗青霉素基因作为标记基因
D.表达载体中目的基因的上游有启动子
2.如图甲、乙、丙分别是目的基因、质粒载体、重组DNA(重组质粒)的三个示意图,限制酶有BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ。要获得理想的可表达目的基因的重组DNA,最佳的限制酶组合方式是(　　)
　　　　　甲　　　　　　　　　乙
丙
A.用EcoRⅠ切割目的基因和质粒载体
B.用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和质粒载体
C.用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和质粒载体
D.用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和质粒载体
题组二　目的基因导入受体细胞
3.将目的基因导入大豆茎尖分生区细胞和小鼠受精卵,常用的方法分别是(　　)
A.显微注射法、农杆菌转化法
B.显微注射法、花粉管通道法
C.农杆菌转化法、显微注射法
D.花粉管通道法、显微注射法
4.转化是指目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。下列有关说法错误的是(　　)
A.大肠杆菌转化实验中可使用Ca2+处理以提高转化效率
B.目的基因导入受体细胞前必须构建基因表达载体以便稳定存在
C.基因枪法可将目的基因导入植物叶绿体等细胞器中
D.农杆菌转化法中需要进行两次体外拼接和两次导入
题组三　检测目的基因及其表达产物
5.(2023浙江嘉兴期中)如图是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图,载体质粒具有四环素抗性基因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。转化大肠杆菌后,采用含有不同抗生素的平板进行筛选,得到A、B、C、D四种菌落,其生长情况如表(注:“+”代表生长,“-”代表不生长)。根据表中结果判断,含有重组质粒的菌落是(　　)
菌落 类型 平板类型
无抗 生素 氨苄青 霉素 四环素 氨苄青霉素 +四环素
菌落A + + + +
菌落B + + - -
菌落C + - - -
菌落D + - + -
A.菌落A　B.菌落B　C.菌落C　D.菌落D
6.(2024浙江精诚联盟联考)基因芯片技术是一种可同时检测不同基因片段的新型检测技术,芯片制作和使用过程如图所示:
下列叙述错误的是(　　)
A.探针和样品都必须是单链
B.基因芯片上具有多种不同序列的探针
C.探针和样品上都需携带相同的荧光标记
D.洗脱的目的是去除未与探针杂交的样品
题组四　基因工程的操作程序概览
7.(易错题)(2024浙江嘉兴第五高级中学月考)下列有关基因工程基本操作程序的叙述,正确的是(　　)
A.目的基因检测时所用的核酸探针是指与目的基因相同的特定双链DNA
B.基因组文库的基因含有某物种的部分基因
C.若基因比较小且核苷酸序列已知,则可直接通过化学方法合成
D.抗生素合成基因作为标记基因,可鉴别目的基因是否导入受体细胞
8.(2023浙江嘉兴期中)如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.②的构建需要限制酶和DNA聚合酶
B.应用DNA探针技术,可检测④细胞中目的基因是否表达
C.一般情况下⑤只要表现出抗虫性状,就表明植株发生了可遗传变异
D.光学显微镜下观察③细胞的Ti质粒是筛选标志之一
9.(2023浙江宁波余姚中学阶段练习)甜玉米与普通玉米相比,甜玉米中可溶性糖向淀粉的转化较慢,可溶性糖含量高,汁多质脆,富含多种维生素。为了使甜玉米更富有生产应用价值,科研人员通过转基因技术培育出了超量表达P蛋白的转基因甜玉米。在超量表达P基因载体的构建中,所用DNA片段和Ti质粒的识别位点如图所示。
说明:强启动子是一段有特殊结构的DNA片段;BamHⅠ、HindⅢ、EcoRⅠ、NotⅠ、SacⅠ代表不同的限制酶;T-DNA是农杆菌的Ti质粒上的DNA片段。
(1)为了特异性扩增P基因序列,可采用　　　　技术,一般要加入的原料为　　　　　　　　　　。
(2)强启动子是一段有特殊结构的DNA片段,能被　　　　　　识别并结合,驱动基因的转录。
(3)构建超量表达P基因载体,需选用　　　　　　　　限制酶的组合和DNA连接酶。将重组Ti质粒转入农杆菌,需先将农杆菌用　　 　 　　　　处理。
(4)将玉米愈伤组织经农杆菌液浸泡,超量表达P基因会随T-DNA　　　 　　　　　　　　　　　　　,从而获得转基因植物细胞。
能力提升练
题组　基因工程的基本操作程序
1.菊花是一种双子叶植物,易感桃蚜。桃蚜不但直接影响植物生长,还是多种植物病毒的传播媒介。雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长,某科研团队运用农杆菌转化法获得了转GNA基因菊花。下列有关叙述不正确的是 (　　)
A.受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蚜细胞
B.将目的基因GNA插入Ti质粒的T-DNA上构建基因表达载体
C.菊花外植体产生的酚类化合物能吸引农杆菌移向受体细胞
D.应用抗虫接种实验,检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度
2.(2024浙江A9协作体联考)将山核桃miRNA169基因转入拟南芥中,可促进拟南芥提前开花,部分流程如下图。下列叙述错误的是(　　)
A.过程①通常需要逆转录酶催化
B.过程②中可利用PCR技术扩增并筛选出目的基因
C.过程③中转化农杆菌一般需要农杆菌的Ti质粒作为表达载体
D.过程④收获转化的种子需经植物组织培养才能获得提前开花的植株
3.(2024浙江衢州五校联考)自然界中很少出现蓝色的花,天然蓝色花产生的主要原因是花瓣细胞液泡中花青素在碱性条件下显蓝色。我国科学家利用链霉菌的靛蓝合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)构建基因表达载体(如图),通过农杆菌转化法导入白玫瑰中,在细胞质基质中形成稳定显色的靛蓝。下列说法正确的是(　　)
A.上述获得蓝色玫瑰的方案中需转入能调控液泡pH的基因
B.将sfp基因插入Ti质粒时使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠ
C.sfp和idgS基因表达时分别以T-DNA的不同链为模板进行转录
D.农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白玫瑰细胞质基因组中防止基因扩散
4.(2023浙江嘉兴期中)法尼醇X受体(FXR)又称胆汁酸受体,研究表明,FXR在调节肝脏再生和抑制肝脏肿瘤方面发挥了关键作用。斑马鱼具有与人类高度相似的基因组,其胚胎和幼鱼身体透明,在毒理学和药理学研究方面有其独特优势。研究人员建立模型动物,用于FXR相关药物筛选。请回答下列问题:
(1)已知限制酶XhoⅠ的识别序列具有回文对称的特点(即一条链从左向右读和另一条链从右向左读的序列是相同的),若一段核苷酸序列为“-ATCTCGAGCGGG-”,则对该段核苷酸序列进行剪切的XhoⅠ限制酶识别的核苷酸序列(6个核苷酸)为　　　　　　;限制酶破坏的键为　　　　　　。
(2)如图为NR1H4基因的两种引物序列,要将限制酶XhoⅠ和BamHⅠ的识别位点添加到NR1H4基因两端,加入限制酶识别位点的位置应在图中的　　　　(填序号)处;进行PCR扩增,经过　　　轮循环后,可得到两端有酶切位点的目的基因片段。
上游引物:5'-①TGCAGCATCATGCTTGTGGAAG②-3'
下游引物:5'-③TCATCGTGTGAACCACAATGCTC④-3'
(3)将重组质粒导入用　　　　处理过的大肠杆菌体内,扩大培养后,提取质粒。再将重组质粒借助　　　　　　(填仪器名称)注入斑马鱼　 　　　细胞内。
(4)在重组质粒上,含有氨苄青霉素抗性基因和增强绿色荧光蛋白基因。在斑马鱼培养过程中,应以　　　　　　　　　　作为标记基因筛选出在肝脏中特异性表达的个体;斑马鱼在此实验中作为模型动物方便进行筛选,原因是　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　。
5.(2023浙江台州联考期中)19世纪末,巴斯德开创了第一次疫苗革命,其特点是接种灭活或减毒的病原微生物。20世纪70年代开始,现代生物技术的迅猛发展,开创了第二次疫苗革命,使疫苗的研制进入分子水平。图1是通过基因工程制备乙型肝炎表面抗原(HbsAg)从而获得乙肝疫苗的过程,数字①~⑦为相关步骤。
图1
在图1步骤①和③中,需要用合适的限制酶切割乙肝表面抗原基因和质粒。乙肝表面抗原基因及质粒的部分限制酶的识别序列及位置如图2。启动子是质粒中基因得以正常表达所必需的部分。LacZ基因控制合成某种酶,该酶能将无色染料X-gal变成蓝色,最终能在含无色染料X-gal的培养基上将含该基因的菌落染成蓝色。
图2
(1)在图1步骤④中,使用的基因工程工具酶是　　　　　　　,将一个乙肝表面抗原基因与一个质粒重组的过程中,游离的磷酸基团数目减少　　　个。
(2)根据图2,为了避免自身环化及便于筛选,切割质粒选用的限制酶是　　　　　　　　,获得乙肝表面抗原基因选用的限制酶是　　　　　　　　。
(3)为筛选含有乙肝表面抗原的大肠杆菌细胞,需要将大肠杆菌接种到含　　　　　　　　　　　　的固体培养基上,挑选　　　　 　　　　的菌落纯化培养。
(4)若运用PCR技术检测乙肝表面抗原基因是否导入,需根据目的基因的序列设计　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,
利用待检DNA为模板进行PCR。PCR过程包括多次循环,每个循环分为3个步骤:　　　　→　　　　→延伸。
(5)利用基因工程生产乙肝疫苗比灭活的乙肝病毒的疫苗安全性更　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C　限制酶SmaⅠ的识别序列位于目的基因中,因此,表达载体构建时不能用限制酶SmaⅠ,应用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ,A正确;表达载体中的抗青霉素基因在受体细胞中能稳定存在且遗传给下一代,B正确;基因表达载体中标记基因的种类有很多,不一定都是抗青霉素基因,C错误。
2.D　只用EcoRⅠ切割目的基因和质粒载体,二者会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、自身环化,A错误。用Bgl Ⅱ和EcoRⅠ切割目的基因,目的基因两端会出现由EcoRⅠ切割出的相同末端;用Bgl Ⅱ和EcoRⅠ切割质粒载体,质粒载体两端会出现由Bgl Ⅱ和EcoRⅠ切割出的不同末端,则用Bgl Ⅱ和EcoRⅠ切割目的基因与质粒载体,目的基因与质粒载体无法连接,B错误。用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和质粒载体,会导致RNA聚合酶的移动方向与图丙相反,C错误。用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和质粒载体,RNA聚合酶的移动方向与图丙相同,D正确。
3.C　大豆是双子叶植物,农杆菌转化法是将目的基因导入双子叶植物细胞常用的方法;显微注射法是将目的基因导入动物细胞最常用的方法。
4.D　用Ca2+处理大肠杆菌细胞,使其成为感受态细胞,有利于重组的基因表达载体导入其中,提高转化效率,A正确。要让基因在受体细胞中稳定存在,并且遗传给下一代;同时,使目的基因能够表达和发挥作用,需要构建基因表达载体,这一步是基因工程的核心步骤,B正确。农杆菌转化法有两次拼接过程,即Ti质粒与目的基因之间的拼接(体外拼接)、携带目的基因的T-DNA与植物细胞的染色体DNA之间的拼接(体内拼接);有两次导入过程,即基因表达载体导入农杆菌、农杆菌导入植物细胞,D错误。
5.B　构建重组质粒时,目的基因插入的位置是四环素抗性基因(tetr)中间,破坏了四环素抗性基因(tetr),氨苄青霉素抗性基因(ampr)没有被破坏。因此含有重组质粒的菌落在添加了四环素的培养基中不能生长,而在添加氨苄青霉素的培养基中能生长,故选B。
6.C　基因芯片是利用核酸分子杂交原理进行基因检测的,探针和样品都必须是单链,同时应该在样品(无荧光标记)上放置荧光标记的探针,从而才能通过样品中是否出现荧光来判定是否有特定序列,A正确,C错误。基因芯片技术是一种可同时检测不同基因片段的新型检测技术,故基因芯片可以放置多种探针,检测多种不同序列,B正确。样品和探针杂交后,需要进行洗脱,将未与探针结合的样品去除,避免影响信号检测,D正确。
7.C　基因组文库的基因含有某物种的全部基因,cDNA文库的基因含有某物种的部分基因,B错误。载体上的抗生素抗性基因作为标记基因,可用于检测目的基因是否导入受体细胞,D错误。
8.C　②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶,A错误;检测细胞中目的基因是否表达需要利用抗原-抗体杂交技术,B错误;一般情况下⑤只要表现出抗虫性状,就表明植株发生了可遗传变异,C正确;光学显微镜下无法观察到质粒,该基因工程可以在个体水平上进行鉴定,即植株的叶片是否具有抗虫效果,D错误。
9.答案　(1)PCR　四种脱氧核苷三磷酸(dNTP)　(2)RNA聚合酶　(3)BamHⅠ和SacⅠ　CaCl2溶液　(4)整合到玉米细胞的染色体DNA上
解析　(1)为了特异性扩增P基因序列,可采用PCR技术。聚合酶链式反应技术简称PCR技术,是一种在DNA聚合酶作用下体外扩增特异DNA片段的技术,需要能量和原料等,dNTP(dATP,dTTP,dGTP,dCTP)能为子链延伸过程提供能量和原料。(3)在构建基因表达载体时,要想使P基因在玉米植株中超量表达,切割目的基因时需要把强启动子和P基因连在一起切割下来,因此需要用到BamHⅠ和SacⅠ切割;HindⅢ、EcoRⅠ、NotⅠ切割会破坏目的基因。将重组Ti质粒转入农杆菌时,可以用CaCl2溶液处理农杆菌使之成为感受态细胞,易于重组Ti质粒导入。
能力提升练
1.A　要获得转GNA基因菊花,应将GNA基因转入菊花细胞,不能转入桃蚜细胞,A错误;Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞中,并且整合到受体细胞染色体DNA上,根据这一特点,构建基因表达载体时,应将目的基因GNA插入Ti质粒的T-DNA上,B正确;菊花外植体产生的酚类化合物能吸引农杆菌移向受体细胞,有利于目的基因成功导入,C正确;已知雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长,故可应用抗虫接种实验,检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度,D正确。
2.D　过程①为RNA在逆转录酶的催化作用下得到cDNA的过程,A正确;过程②中可利用PCR技术扩增并筛选出目的基因,B正确;过程④收获转化的种子,直接在土壤中培养就能获得提前开花的植株,不需要经植物组织培养,D错误。
3.C　题述获得蓝色玫瑰的方案中,靛蓝能够稳定显色,不受pH的影响,故该方案中无需转入能调控液泡pH的基因,A错误。将目的基因导入植物细胞可采用农杆菌转化法,农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白玫瑰染色体DNA上,D错误。
4.答案　(1)-CTCGAG-　磷酸二酯键　(2)①③　3　(3)CaCl2溶液　显微操作仪　受精卵　(4)增强绿色荧光蛋白基因　斑马鱼胚胎和幼鱼身体透明,可直接观察肝脏的荧光
解析　(1)根据回文对称的特点,限制酶XhoⅠ识别的含6个核苷酸的序列是-CTCGAG-。(2)PCR引物的3'端碱基为结合模板DNA的关键碱基,5'端无严格限制,要将限制酶XhoⅠ和BamHⅠ的识别位点添加到NR1H4基因两端,应将相应序列添加到引物5'端,即①③处。(3)经CaCl2溶液处理过的大肠杆菌成为感受态细胞,重组质粒容易进入。将重组质粒注入动物受精卵才能发育为转基因动物,该过程应用了显微注射技术。(4)由于标记基因在重组质粒上,所以利用标记基因可筛选出成功导入目的基因的斑马鱼。由于斑马鱼胚胎和幼鱼身体透明,以增强绿色荧光蛋白基因作为标记基因,便于筛选出在肝脏中特异性表达的个体,看到肝脏发出绿色荧光的斑马鱼即是转基因成功的斑马鱼。
5.答案　(1)DNA连接酶　4　(2) BamHⅠ和HindⅢ　BclⅠ和HindⅢ　(3)氨苄青霉素和无色染料X-gal　未被染成蓝色(或白色)　(4)引物　变性　退火　(5)高　基因工程生产的乙肝疫苗成分中只含病毒蛋白,不含病毒核酸,不会出现病毒侵染的情况
解析　(1)图1中过程④为利用表达载体构建重组DNA分子中的目的基因与质粒的连接,使用的基因工程工具酶是DNA连接酶,DNA连接酶可以将不同来源的2个DNA分子的双链通过磷酸二酯键分别连接起来;一个乙肝表面抗原基因(含有2个游离的磷酸基团)与一个质粒(被切开的质粒含有2个游离的磷酸基团)重组的过程中(图1的步骤④),游离的磷酸基团数目减少4个。(2)分析目的基因和质粒如下图所示:目的基因中含有限制酶EcoRⅠ的识别位点,因此不能用EcoRⅠ切割外源DNA分子;用限制酶BclⅠ切割质粒会破坏启动子,因此切割质粒选用的限制酶是BamHⅠ和HindⅢ(BclⅠ和BamHⅠ切割产生的黏性末端相同)。
(3)LacZ基因控制合成某种酶,该酶能将无色染料X-gal变成蓝色,最终能在含无色染料X-gal的培养基上将含该基因的菌落染成蓝色。为筛选含有乙肝表面抗原的大肠杆菌细胞,需要将大肠杆菌接种到含氨苄青霉素和无色染料X-gal的培养基上,白色大肠杆菌菌落(未被染成蓝色的菌落)为所需菌种。
(4)若运用PCR技术,需根据目的基因的序列设计引物,引物的作用是使耐高温的Taq DNA聚合酶能够从引物的3'端进行子链的延伸。PCR过程包括多次循环,每个循环分为3个步骤:变性(高温使得DNA双链解旋成两条DNA单链,DNA的两条单链作为模板)→退火(便于引物与DNA单链结合)→延伸(合成新的DNA互补链)。(5)结合题图可知,利用基因工程生产的乙肝疫苗只含有蛋白质成分,而灭活的乙肝病毒的疫苗含有蛋白质和核酸,仍有可能出现病毒侵染的情况,故利用基因工程生产的乙肝疫苗比灭活的乙肝病毒的疫苗安全性更高。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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