秋高二生物世纪金榜选修三习题及答案12 基因工程的基本操作程序 1.docx

1、秋高二生物世纪金榜选修三习题及答案12 基因工程的基本操作程序 1知能训练课时达标【小题达标练】1.(2019邢台高二检测)在基因工程中,若受体细胞是细菌,则用来处理该细菌以增强细胞壁通透性的化学试剂是 ( )A.氯化钠 B.聚乙二醇C.氯化钙 D.二苯胺【解析】选C。基因工程中如果以细菌作为受体细胞,一般要用钙离子处理,使其成为“感受态细胞”,便于接受外源DNA。2.(2019潍坊高二检测)以下甲、乙两图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.乙方法需要反转录酶参

2、与【解题指南】解答本题的关键在于识别图中两种获得目的基因的方法,需要的条件和过程。【解析】选C。甲方法表示直接切取细菌的DNA作为目的基因,可以表示基因文库法获取目的基因,A项正确。乙方法是利用信使RNA进行反转录得到目的基因,利用反转录法可以制备cDNA文库,B项正确。甲方法直接切取DNA片段,不合成DNA,因此不需要以脱氧核苷酸为原料,C项错误。反转录法需要反转录酶的参与,D项正确。3.下列关于cDNA文库和基因组文库的说法中,不正确的是 ( )A.cDNA文库中的DNA来源于mRNA的反转录过程B.如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同,则这

3、两个基因的结构也完全相同C.cDNA文库中的基因都没有启动子D.一种生物的cDNA文库可以有许多种,但基因组文库只有一种【解析】选B。由于基因中只有编码区段才能转录,所以以mRNA为模板反转录成的DNA就只有外显子区段,而缺少内含子和启动子等非编码区段,和原来的基因结构不相同。【易错提醒】解答本题时常犯的两个错误：(1)对基因结构把握不清,或者对cDNA文库建立方法不清楚,而错选C。(2)对基因文库的概念把握不准确或对基因组文库和cDNA文库大小范围分不清而错选D。4.下列关于图中P、Q、R、S、G的描述,正确的是 ( )A.P代表的是质粒RNA,S代表的是外源DNAB.Q表示限制酶的作用,R

4、表示RNA聚合酶的作用C.G是RNA与DNA形成的重组质粒D.G是转基因形成的重组质粒DNA【解析】选D。图示中P为质粒,是小型环状DNA分子,S是外源DNA,A错误。图示中质粒经过Q的作用被切开,因此Q为限制酶;通过R的作用将S和切开的质粒连接起来,R为DNA连接酶,B错误。根据碱基T的存在可以判断S为DNA片段,C错误。G是质粒和外源DNA通过DNA连接酶连接而成的重组质粒,D正确。5.(2019鞍山高二检测)质粒是基因工程中常用的运载工具,某质粒上有两种抗药基因可作为标记基因,a、b、c为三个可能出现的目的基因插入点,如图所示。如果用一种限制酶将目的基因和质粒处理后,合成重组质粒。将重组

5、质粒导入某高等植物受体细胞后,用含有药物的培养基筛选受体细胞,预计结果如下表。下列选项正确的是 ( )含有氨苄青霉素的培养基含有四环素的培养基能生长能生长不能生长能生长能生长不能生长A.如果出现结果,说明两个抗药基因都没有被破坏,转基因实验获得成功B.如果出现结果,说明限制酶的切点在c点,目的基因接在c点的断口处C.如果出现或者结果,说明转基因实验失败D.转移到受体细胞中的a、b基因的遗传遵循孟德尔遗传定律【解题指南】解答本题的关键点为：(1)分析图示,确定切口对标记基因的影响。(2)能够分析保留不同标记基因时受体细胞在不同培养基中的生存状况。【解析】选B。转基因实验成功的标志是目的基因的表达

6、,而与标记基因无关,A项错误;若出现结果,说明受体细胞对两种抗生素都有抗性,表明两个抗药基因都没有被破坏,限制酶切点只能在c处,B项正确;出现或者结果与最后转基因的失败不存在必然的联系,C项错误;质粒是存在于细菌或真菌细胞质中的环状DNA分子,因而不遵循孟德尔遗传定律,D项错误。6.(2019重庆高考)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述,正确的是 ( )A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用【解题指南】(1)题干

7、关键词：“胰岛素基因表达载体”。(2)关键知识：目的基因的获取,基因表达载体中各组件的作用。【解析】选C。本题考查基因工程相关知识。A项,胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达,人肝细胞无胰岛素mRNA,故错误。B项,复制原点是基因表达载体复制的起点,而胰岛素基因表达的起点位于启动子,故错误。C项,在细胞培养液中加入抗生素,只有含胰岛素基因的受体细胞才能存活,即借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来,故正确。D项,启动子在胰岛素基因的转录中起作用,终止密码子在翻译中起作用,故错误。7.(2019江苏高考)下列关于基因工程技术的叙述,错误的是(多选) ( )A.切割质粒的限制性核酸内切酶均

8、特异性地识别6个核苷酸序列B.PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应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.抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达【解题指南】关键知识：PCR反应中加热至90以上时,DNA解链冷却到50左右,引物结合到互补DNA链加热至72左右,热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。【解析】选A、B、C。本题考查基因工程技术。限制性核酸内切酶大多是特异性识别6个核苷酸序列,但也有些限制性核酸内切酶能识别由4、5或8个核苷酸组成的序列,A错误;PCR中耐高温的DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用,B错误;载体质粒上抗生

9、素抗性基因可作为标记基因,供重组DNA的鉴定和选择,不是抗生素合成基因,C错误;目的基因导入了受体细胞不一定都能正常表达,D正确。【大题提升练】1.(2019全国卷)HIV属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体。回答下列问题：(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的 ,以其作为模板,在 的作用下合成 ,获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是 。该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,检测的原理是 。(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见

10、,但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分 细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有 癌细胞的功能,艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤。【解题指南】(1)隐含信息：HIV属于逆转录病毒,遗传物质是RNA。(2)关键知识：基因工程方法、艾滋病的发病机理和免疫系统的功能。【解析】(1)HIV属于逆转录病毒,它的遗传物质是RNA,在逆转录酶的作用下可以逆转录为cDNA,用于构建基因表达载体,从而制备HIV的某蛋白。(2)HIV的某蛋白作为抗原进入机体后,能刺激人体产生针对该抗原的一种特殊的分泌蛋白抗体;可用该抗体进行抗原抗体杂交来检测

11、血清中是否含有HIV。(3)HIV营寄生生活,寄生在T淋巴细胞内,T细胞参与体液免疫和细胞免疫,因此少了T细胞,特异性免疫几乎全部丧失,降低了机体的免疫功能。(4)人体的免疫系统具有防卫、监控和清除的功能,可及时清除体内产生的癌细胞。艾滋病患者的整个免疫功能缺陷,机体易发生一系列顽固性机体感染和恶性肿瘤。答案：(1)RNA 逆转录酶 cDNA(或DNA)(2)抗体 抗原抗体特异性结合(其他合理答案也可)(3)T(或T淋巴)(4)监控和清除2.(2019海南高考)下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内,制备“工程菌”的示意图。据图回答：(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板,在 酶的催化

12、下,合成互补的单链DNA,然后在 的作用下合成双链DNA,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质的 序列,推测出相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测其DNA的 序列,再通过化学方法合成所需基因。(2)利用PCR技术扩增DNA时,需要在反应体系中添加的有机物质有 、 、4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的DNA聚合酶,扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为 。(4)在基因工程中,常用Ca2+处理D,其目的是 。【解题指南】(1)题干关键词：“将某细菌的基因A导入大肠杆菌内”。(2)关键知识：基因工程的原理和技术、蛋白质工程和PCR技术的应用。【解析】本题

13、主要考查基因工程及PCR技术应用的相关知识。(1)利用反转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板,在反转录酶的催化作用下合成单链DNA,然后在DNA聚合酶的作用下,合成双链DNA分子;根据蛋白质工程合成目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列,推测相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序,通过化学方法合成。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物等条件。(3)目的基因和载体结合,形成基因表达载体。(4)在利用大肠杆菌做受体细胞时,需要先用Ca2+处理,使之成为感受态细胞,有利于其吸收重组DNA分子。答案：(1)反转录 DNA聚合酶 氨基酸 脱氧核

14、苷酸(2)引物 模板(A基因)(3)基因表达载体(4)使其成为感受态细胞,有利于吸收重组DNA分子3.(2019西安高二检测)普通烟草转入抗盐基因培育抗盐烟草的过程如图所示。已知含抗盐基因的DNA和质粒上均有Sal、Hind、BamH限制性核酸内切酶的酶切位点,质粒上另有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。请回答下列问题。(1)在构建重组质粒时,为了避免含抗盐基因的DNA和质粒发生 ,应选用Sal和Hind对含抗盐基因的DNA和质粒进行切割。(2)为筛选重组质粒,导入前的农杆菌应该 (填“不含”或“含有”)抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。(3)在筛选被成功导入重组质粒的农杆菌时,先将经过导入处理的

15、农杆菌接种到含有氨苄青霉素的培养基中培养,获得菌落如图1所示;再将无菌绒布按到图1培养基上,使绒布沾上菌落,然后将绒布平移到含有四环素的培养基中培养,得到如图2所示的结果,则图中含有抗盐基因的菌落是 。【解析】(1)由图可知,抗盐基因和质粒中均有Sal和Hind的识别序列,用Sal和Hind对二者进行切割可以防止含目的基因的DNA和质粒发生自身环化,从而得到重组质粒。(2)抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因为标记基因,将重组质粒导入后,可根据标记基因是否表达判断抗盐基因是否导入农杆菌体内,因此农杆菌本身不能含有该标记基因。(3)由图可知,目的基因与质粒结合时破坏了抗四环素基因,因此含有目的基因(抗

16、盐基因)的农杆菌能抗氨苄青霉素而不能抗四环素。答案：(1)自身环化(任意连接) (2)不含 (3)b和f4.(2019新课标全国卷)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关,若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题：(1)理论上,基因组文库含有生物的 基因;而cDNA文库含有生物的 基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中 出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物 的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植

17、株中该基因的 ,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的 是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时,则可推测该耐旱基因整合到了 (填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。【解题指南】(1)题干关键词：“自交”“子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31”。(2)关键知识：基因文库类型、基因工程操作流程。【解析】本题考查基因工程的相关知识。(1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库,基因组文库包含生物基因组的全部基因,cDNA文库是以mRNA反转录后构建的,只含有已经表达的基因(并不是所有基因都会表达),即部分基因。(2)从基因文

18、库中获取目的基因需要进行筛选。(3)要提高植物乙的耐旱性,需要利用农杆菌转化法将耐旱基因导入植物乙的体细胞中。要检测目的基因(耐旱基因)是否表达应该用抗原抗体杂交法检测目的基因(耐旱基因)的表达产物(即耐旱的相关蛋白质);个体水平检测可以通过田间试验,观察检测其耐旱情况。(4)如果耐旱基因整合到同源染色体的一条上,则转基因植株的基因型可以用A_表示(A表示耐旱基因,_表示另一条染色体上没有相应的基因),A_自交后代基因型为AAA_ _=121,所以耐旱不耐旱=31,与题意相符;如果耐旱基因整合到同源染色体的两条上,则子代将全部表现耐旱,不会出现性状分离。答案：(1)全部 部分 (2)筛选 (3

19、)乙 表达产物 耐旱性(4)同源染色体的一条上5.人外周血单核细胞能合成白介素2(IL-2)。该蛋白可增强机体免疫功能,但在体内易被降解。研究人员将IL-2基因与人血清白蛋白(HSA)基因拼接成一个融合基因,并在酵母菌中表达,获得具有IL-2生理功能、且不易降解的IL-2-HSA融合蛋白。其技术流程如图。请回答下列问题：(1)培养人外周血单核细胞的适宜温度为 ;图中表示 过程。(2)表达载体1中的位点 应为限制酶Bgl的识别位点,才能成功构建表达载体2。(3)表达载体2导入酵母菌后,融合基因转录出的mRNA中,与IL-2蛋白对应的碱基序列不能含有 (填“起始”或“终止”)密码子,才能成功表达出

20、IL-2-HSA融合蛋白。(4)应用 杂交技术可检测酵母菌是否表达出IL-2-HSA融合蛋白。【解析】(1)人体的体温是37左右,因此培养人体细胞的最适宜温度就是37。由mRNA到cDNA过程是反转录过程。(2)根据图解可知目的基因的两端分别由限制酶EcoR、Bgl切割,一般用同一限制酶切割才能形成相同的黏性末端,表达载体1中的位点a具有EcoR的识别位点,因此位点a应为限制酶Bgl的识别位点,才能成功构建表达载体2。(3)mRNA中如果含有终止密码子,则会导致翻译终止,不能合成目的蛋白。(4)抗原、抗体的结合具有特异性,抗原抗体杂交技术可以迅速检测出酵母菌是否表达出IL-2-HSA融合蛋白。答案：(1)37(或36.50.5) 反转录 (2)a (3)终止(4)抗原抗体