2021-2022学年高二下学期生物人教版选择性必修3-3.2基因工程的基本操作程序课时作业（含解析答案）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二下学期生物人教版选择性必修3-3.2基因工程的基本操作程序课时作业（含解析答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 346.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-02-10 22:55:59 | ||
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文档简介
3.2基因工程的基本操作程序——2021-2022学年高二生物人教版（2019）选择性必修3同步课时作业
1.以下关于基因表达载体组成的说法正确的是( )
A.基因表达载体通常采用抗生素合成基因作为标记基因
B.基因表达载体中只有启动子才能驱动基因转录出mRNA
C.终止子在基因的上游，它控制着转录的结束
D.基因表达载体的组成应包括目的基因、启动子、终止密码子、标记基因等
2.下列有关目的基因筛选与获取的叙述错误的是( )
A.目的基因就是编码蛋白质的基因
B.筛选和获取目的基因是基因工程的第一步
C.来自苏云金杆菌的Bt基因可作为转基因抗虫棉的目的基因
D.从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是获取目的基因较为有效的方法之一
3.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和复制原点
4.研究者构建含有某抗旱基因的重组质粒，利用农杆菌转化法转入玉米幼胚组织细胞中，进行抗原—抗体杂交检测后，筛选出抗旱的转基因玉米。下列说法不正确的是( )
A.利用逆转录得到抗旱基因后，可通过PCR获得大量抗旱基因
B.农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可以完成转化
C.用农杆菌转化法将抗旱基因转入受体细胞时需要严格无菌操作
D.进行抗原—抗体杂交，是在个体水平上检测转基因是否成功
5.某实验室需要构建含绿色荧光蛋白（GFP）基因的基因表达载体用于科学研究，下图为质粒和GFP目的片段，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），质粒和GFP目的片段有EcoRⅠ、NotⅠ和BamHⅠ等酶的酶切位点，这些酶各自的识别序列不同。下列叙述错误的是( )
A.通过PCR方法获得GFP目的片段需要设计一对引物
B.用PCR技术扩增GFP目的片段，利用了DNA的热变性原理
C.若用BamHⅠ切割GFP目的片段和质粒，可能导致GFP基因与质粒任意连接
D.用于切割GFP目的片段和质粒的最佳限制酶是EcoRⅠ和NotⅠ
6.科研人员通过PCR技术获得肝细胞特异性启动子——白蛋白启动子，将该启动子与Cre重组酶基因结合构建表达载体，培育出在肝细胞特异性表达Cre重组酶的转基因小鼠。下列叙述正确的是( )
A.将该表达载体导入肝细胞以获得转基因小鼠
B.利用PCR技术获得白蛋白启动子需设计特异性的引物
C.构建该表达载体需要限制酶和DNA聚合酶
D.通过PCR等技术检测目的基因是否完成表达
7.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
C.图中启动子位于基因的上游，是RNA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
8.下列生物技术操作对遗传物质的改造，不会遗传给子代的是( )
A.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组培获得抗病植株
B.将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低乳糖牛乳的奶牛
C.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗
D.将人的干扰素基因表达质粒转入大肠杆菌，筛选获得基因工程菌
9.将人的胰岛素基因“嫁接”到大肠杆菌细胞中制备工程菌，使其能大量合成人的胰岛素，用来治疗糖尿病等疾病。下列相关叙述合理的是( )
A.“嫁接”了胰岛素基因的工程菌的遗传性状未发生改变
B.上述“嫁接”过程可采用经灭活处理的T2噬菌体作为运载体
C.该工程菌能合成出有活性的胰岛素
D.人和大肠杆菌在合成胰岛素时，转录和翻译的场所相同
10.下列有关目的基因导入受体细胞的说法中，正确的是( )
A.大肠杆菌作为受体细胞时通常需要使用钠离子处理
B.通过显微注射法可将目的基因直接导入受体细胞中
C.将目的基因导入受体细胞，并在受体细胞中维持稳定和表达的过程，称为转化
D.可用基因枪法将目的基因导入动物受精卵中
11.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.①②的操作中使用了限制酶和DNA聚合酶
B.应用PCR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.③→④过程利用了膜的结构特性，显微镜下观察③细胞的Ti质粒是筛选标志之一
12.已知绿色荧光蛋白（GFP）在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光。将某病毒的外壳蛋白（L1）基因与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图所示表达载体。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( )
A.构建L1-GFP融合基因需要用到E1、E2、E4三种限制酶
B.E1、E4双酶切可确保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.将表达载体转入乳腺细胞培育乳汁中含L1的转基因羊
13.利用细菌可大量生产人的胰岛素，下列叙述错误的是( )
A.用适当的酶对载体和含人胰岛素基因的DNA片段进行切割与黏合
B.用适当的化学物质处理受体细菌表面，将重组DNA导入受体细菌
C.通常通过检测目的基因产物来检测重组DNA是否已导入受体细菌
D.重组DNA必须能在受体细菌内进行复制与转录，且不影响受体细菌的正常生命活动
14.利用基因工程技术将目的基因导入相应生物体内使之表达，可以得到人们所需要的产品。下列选项中，不可能的是( )
选项 目的基因 导入方法 受体细胞 表达产物
A 植物蛋白酶抑制剂基因 农杆菌转化法 棉花叶肉细胞 植物蛋白酶抑制剂
B 鱼抗冻蛋白基因 农杆菌转化法 番茄叶肉细胞 鱼抗冻蛋白
C 人生长激素基因 显微注射法 绵羊成熟红细胞 生长激素
D 人干扰素基因 Ca2+处理法 大肠杆菌工程菌细胞 人干扰素
A.A B.B C.C D.D
15.苯丙酮尿症是单基因遗传病，科学家将正常基因D导入该病患者的细胞，以治疗该病。图甲为A、B、C三种质粒，图乙为含有目的基因D的DNA片段，图丙为重组载体的示意图。Ap为氨苄青霉素抗性基因，Tc为四环素抗性基因，lacZ为蓝色显色基因，其表达产物可以将无色化合物X-gal转化成蓝色物质，使菌落呈蓝色，EcoRⅠ（0.6Kb）、PvuⅠ（0.8Kb）为限制酶及其切割位点与复制原点之间的距离。回答下列问题：
（1）基因工程操作的核心步骤是_____。图甲中三种质粒适宜作为运载体的是质粒_____，与另外两种质粒相比，其作为载体的优点是_____。
（2）获取目的基因D时应选择乙图中的_____对其所在的DNA进行切割。如果仅知道D基因首尾的部分核苷酸序列，根据D基因已知核苷酸序列合成_____，利用PCR扩增目的基因。
（3）将目的基因D和甲图中相应质粒连接后，得到图丙中三种方式。为选出正向连接的重组质粒，使用_____对质粒完全酶切后，进行电泳分析。若是正向连接载体，电泳图谱中出现长度为_____Kb和_____Kb两条带。
（4）利用自身不含lacZ基因且对抗生素敏感的大肠杆菌作为受体细胞，要在已转化的含重组质粒、已转化的含空质粒的受体细胞和未转化成功的细胞中筛选出已转化的含重组质粒的受体细胞的方法是_____。
答案以及解析
1.答案：B
解析：基因表达载体通常采用抗生素抗性基因作为标记基因，A错误；启动子位于基因的上游，它是RNA聚合酶识别和结合部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，B正确；终止子位于基因的下游，它控制着转录的结束，C错误；基因表达载体的组成除目的基因外，还必须有启动子、终止子和标记基因等，D错误。
2.答案：A
解析：目的基因主要指编码蛋白质的基因，但不是全部，A错误；目的基因的筛选与获取是基因工程的第一步，B正确；来自苏云金杆菌的Bt基因可作为转基因抗虫棉的目的基因，C正确；从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是获取目的基因较为有效的方法之一，D正确。
3.答案：C
解析：因为限制酶SmaⅠ的识别序列位于目的基因上，故构建基因表达载体时不能用限制酶SmaⅠ切割，可用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ来切割质粒，A正确；表达载体中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很多，但不一定都是抗青霉素基因，C错误；基因表达载体中目的基因的上游有启动子，启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，同时在目的基因的上游还有复制原点，复制原点用于目的基因的复制，D正确。
4.答案：D
解析：提取组织mRNA进行逆转录后得到的cDNA可以作为PCR的模板，通过PCR技术体外扩增获得大量目的基因；T-DNA是可转移DNA；用农杆菌转化法将抗旱基因转入玉米幼胚组织细胞进行植物组织培养时，需要严格无菌操作，保证无菌环境；利用抗原—抗体杂交是从分子水平上检测转基因是否成功。
5.答案：D
解析：本题主要考查基因工程的操作过程以及工具酶的选择。通过PCR方法获得GFP目的片段需要设计一对引物，A正确；用PCR技术扩增目的片段，利用了DNA的热变性原理，B正确；若用BamHⅠ切割GFP目的片段和质粒，会使得目的基因和质粒两端出现相同的黏性末端，可能导致它们发生任意连接，C正确；用于切割GFP目的片段和质粒的最佳限制酶是NotⅠ和BamHⅠ，若用EcoRⅠ和NotⅠ，会切掉载体质粒上的启动子，D错误。
6.答案：B
解析：将该表达载体导入受精卵以获得转基因小鼠，A错误；PCR技术需设计特异性的引物，B正确；构建该表达载体需要限制酶和DNA连接酶，C错误；检测目的基因是否完成表达常用抗原—抗体杂交技术，D错误。
7.答案：B
解析：A正确，构建基因表达载体需要用到限制酶和DNA连接酶。B错误，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。C正确，启动子位于基因的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位。D正确，抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于检测受体细胞中是否导入了目的基因。
8.答案：C
解析：将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，再经植物组织培养获得的植株中，所有细胞均含有抗病基因，抗病基因会随该植物传给后代，A不符合题意；将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出的产低乳糖牛乳的奶牛中，所有细胞均含有肠乳糖酶基因，可以遗传给后代，B不符合题意；该患者进行基因治疗时，只有淋巴细胞含有该腺苷酸脱氨酶基因，性原细胞不含该基因，故不能遗传给后代，C符合题意；将含人的干扰素基因表达载体的重组质粒转入大肠杆菌获得的转基因菌，可以通过二分裂方式将人的干扰素基因传给后代，D不符合题意。
9.答案：B
解析：“嫁接”采用了基因工程技术，导致“嫁接”了胰岛素基因的工程菌的遗传性状发生了改变，A错误。T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，“嫁接”过程可采用经灭活处理的T2噬菌体作为运载体，B正确。大肠杆菌是原核生物，细胞内缺少内质网和高尔基体等细胞器，无法对胰岛素进行加工，合成出的人胰岛素不具有正常活性，C错误。大肠杆菌为原核生物，在合成胰岛素时，其转录和翻译的场所均在细胞质，而人在合成胰岛素时，转录发生于细胞核，翻译发生于细胞质（中的核糖体），二者存在差异，D错误。
10.答案：C
解析：大肠杆菌作为受体细胞时通常需要使用钙离子处理，使其成为能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞，A错误；通过显微注射法可将含有目的基因的表达载体直接导入受体细胞中，而不能将目的基因直接导入受体细胞中，B错误；将目的基因导入受体细胞，并在受体细胞中维持稳定和表达的过程，称为转化，C正确；可用基因枪法将目的基因导入植物细胞中，将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法，D错误。
11.答案：C
解析：①②的操作表示基因表达载体的构建，该过程中使用了限制酶和DNA连接酶，A错误；细胞中目的基因是否表达需要利用抗原—抗体杂交技术进行检测，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，D错误。
12.答案：D
解析：构建L1-GFP融合基因需要先用限制酶处理分别获得L1基因和GFP基因，然后将二者连接，故需要用到E1、E2、E4三种酶，A正确；图中限制酶E1~E4处理产生的黏性末端均不相同，E1、E4双酶切可以有效避免载体自身连接和融合基因自身连接，保证L1-CFP融合基因与载体准确连接，B正确；绿色荧光蛋白（GFP）在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达，C正确；为了培育乳汁中含有L1的转基因羊，可将表达载体转入受精卵中而不是乳腺细胞，D错误。
13.答案：C
解析：用限制酶对载体和含人胰岛素基因的DNA片段进行切割，用DNA连接酶进行黏合，A正确；用适当的化学物质（Ca2+）处理受体细菌表面，可增大受体细菌细胞壁的通透性，容易使重组DNA导入受体细菌，B正确；可以通过DNA分子杂交技术检测目的基因是否已导入受体细菌，而检测目的基因产物可以检测目的基因是否翻译成了蛋白质，C错误；重组DNA必须能在受体细菌内进行复制与转录，且不影响受体细菌的正常生命运动，才有可能利用细菌大量生产人的胰岛素，D正确。
14.答案：C
解析：转基因动物的受体细胞一般是受精卵，且绵羊成熟红细胞不具有内质网、高尔基体等细胞器，无法正常表达分泌蛋白。
15.答案：（1）基因表达载体的构建；B；有标记基因，复制原点不会被限制酶切割
（2）PvuⅠ；引物
（3）EcoRⅠ；1.2；5.5
（4）在含有氨苄青霉素和X-gal的培养基上培养，形成白色菌落的为导入重组质粒的受体细胞
解析：（1）本题结合图文考查基因工程的基本操作程序。基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤，其中基因工程的核心是基因表达载体的构建。图中质粒A缺少标记基因；质粒C在用和目的基因相同的限制酶切割时，复制原点会被限制酶切割，会影响重组质粒的自主复制。因此，不能作为目的基因运载体。质粒B中含有Ap基因和lacZ基因，用和目的基因相同的限制酶切割时，lacZ基因遭到破坏，但保留了Ap基因，复制原点也不受影响，故选质粒B。
（2）分析乙图，目的基因D上有两个PvuⅠ酶切位点和一个EcoRⅠ酶切位点，而EcoRⅠ酶切会破坏目的基因D的结构，因此应选用PvuⅠ酶对其所在的DNA进行切割。利用PCR扩增技术可以获得大量的目的基因，用PCR扩增基因之前，需要先根据该基因已知核苷酸序列合成相应的引物。
（3）在目的基因D上存在EcoRⅠ酶的切割位点，因此在基因工程的操作过程中，需要选出正向连接的重组质粒，应使用该酶切重组质粒。依题意和图甲、乙可知，由于目的基因D的长度为4.0Kb，因此用质粒B构建的重组质粒的长度为4.0Kb+2.7Kb=6.7Kb，重组质粒被EcoRⅠ酶完全切割后，出现两个不同长度片段，若是正向连接（目的基因D上的EcoRⅠ酶切位点与质粒B上的EcoRⅠ酶切位点的距离最近），会得到0.2Kb+1.0Kb=1.2Kb和（2.7Kb+4.0Kb）-1.2Kb=5.5Kb的两个片段。
（4）在含有氨苄青霉素的培养基上加入X-gal培养经转化后的细胞，导入重组质粒的受体细胞，质粒上lacZ基因被破环，不能将无色化合物X-gal转化成蓝色物质，且质粒中含有Ap基因，故受体菌能在培养基上正常生长，形成白色菌落；导入空质粒的受体细胞，具有Ap基因和lacZ基因，故能在培养基上生长，且能将无色化合物X-gal转化成蓝色物质，菌落呈蓝色；未转化成功的细胞中不含Ap基因，故不能在含有氨苄青霉素的培养基上生长。
1.以下关于基因表达载体组成的说法正确的是( )
A.基因表达载体通常采用抗生素合成基因作为标记基因
B.基因表达载体中只有启动子才能驱动基因转录出mRNA
C.终止子在基因的上游，它控制着转录的结束
D.基因表达载体的组成应包括目的基因、启动子、终止密码子、标记基因等
2.下列有关目的基因筛选与获取的叙述错误的是( )
A.目的基因就是编码蛋白质的基因
B.筛选和获取目的基因是基因工程的第一步
C.来自苏云金杆菌的Bt基因可作为转基因抗虫棉的目的基因
D.从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是获取目的基因较为有效的方法之一
3.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和复制原点
4.研究者构建含有某抗旱基因的重组质粒，利用农杆菌转化法转入玉米幼胚组织细胞中，进行抗原—抗体杂交检测后，筛选出抗旱的转基因玉米。下列说法不正确的是( )
A.利用逆转录得到抗旱基因后，可通过PCR获得大量抗旱基因
B.农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可以完成转化
C.用农杆菌转化法将抗旱基因转入受体细胞时需要严格无菌操作
D.进行抗原—抗体杂交，是在个体水平上检测转基因是否成功
5.某实验室需要构建含绿色荧光蛋白（GFP）基因的基因表达载体用于科学研究，下图为质粒和GFP目的片段，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），质粒和GFP目的片段有EcoRⅠ、NotⅠ和BamHⅠ等酶的酶切位点，这些酶各自的识别序列不同。下列叙述错误的是( )
A.通过PCR方法获得GFP目的片段需要设计一对引物
B.用PCR技术扩增GFP目的片段，利用了DNA的热变性原理
C.若用BamHⅠ切割GFP目的片段和质粒，可能导致GFP基因与质粒任意连接
D.用于切割GFP目的片段和质粒的最佳限制酶是EcoRⅠ和NotⅠ
6.科研人员通过PCR技术获得肝细胞特异性启动子——白蛋白启动子，将该启动子与Cre重组酶基因结合构建表达载体，培育出在肝细胞特异性表达Cre重组酶的转基因小鼠。下列叙述正确的是( )
A.将该表达载体导入肝细胞以获得转基因小鼠
B.利用PCR技术获得白蛋白启动子需设计特异性的引物
C.构建该表达载体需要限制酶和DNA聚合酶
D.通过PCR等技术检测目的基因是否完成表达
7.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
C.图中启动子位于基因的上游，是RNA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
8.下列生物技术操作对遗传物质的改造，不会遗传给子代的是( )
A.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组培获得抗病植株
B.将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低乳糖牛乳的奶牛
C.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗
D.将人的干扰素基因表达质粒转入大肠杆菌，筛选获得基因工程菌
9.将人的胰岛素基因“嫁接”到大肠杆菌细胞中制备工程菌，使其能大量合成人的胰岛素，用来治疗糖尿病等疾病。下列相关叙述合理的是( )
A.“嫁接”了胰岛素基因的工程菌的遗传性状未发生改变
B.上述“嫁接”过程可采用经灭活处理的T2噬菌体作为运载体
C.该工程菌能合成出有活性的胰岛素
D.人和大肠杆菌在合成胰岛素时，转录和翻译的场所相同
10.下列有关目的基因导入受体细胞的说法中，正确的是( )
A.大肠杆菌作为受体细胞时通常需要使用钠离子处理
B.通过显微注射法可将目的基因直接导入受体细胞中
C.将目的基因导入受体细胞，并在受体细胞中维持稳定和表达的过程，称为转化
D.可用基因枪法将目的基因导入动物受精卵中
11.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.①②的操作中使用了限制酶和DNA聚合酶
B.应用PCR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.③→④过程利用了膜的结构特性，显微镜下观察③细胞的Ti质粒是筛选标志之一
12.已知绿色荧光蛋白（GFP）在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光。将某病毒的外壳蛋白（L1）基因与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图所示表达载体。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( )
A.构建L1-GFP融合基因需要用到E1、E2、E4三种限制酶
B.E1、E4双酶切可确保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.将表达载体转入乳腺细胞培育乳汁中含L1的转基因羊
13.利用细菌可大量生产人的胰岛素，下列叙述错误的是( )
A.用适当的酶对载体和含人胰岛素基因的DNA片段进行切割与黏合
B.用适当的化学物质处理受体细菌表面，将重组DNA导入受体细菌
C.通常通过检测目的基因产物来检测重组DNA是否已导入受体细菌
D.重组DNA必须能在受体细菌内进行复制与转录，且不影响受体细菌的正常生命活动
14.利用基因工程技术将目的基因导入相应生物体内使之表达，可以得到人们所需要的产品。下列选项中，不可能的是( )
选项 目的基因 导入方法 受体细胞 表达产物
A 植物蛋白酶抑制剂基因 农杆菌转化法 棉花叶肉细胞 植物蛋白酶抑制剂
B 鱼抗冻蛋白基因 农杆菌转化法 番茄叶肉细胞 鱼抗冻蛋白
C 人生长激素基因 显微注射法 绵羊成熟红细胞 生长激素
D 人干扰素基因 Ca2+处理法 大肠杆菌工程菌细胞 人干扰素
A.A B.B C.C D.D
15.苯丙酮尿症是单基因遗传病，科学家将正常基因D导入该病患者的细胞，以治疗该病。图甲为A、B、C三种质粒，图乙为含有目的基因D的DNA片段，图丙为重组载体的示意图。Ap为氨苄青霉素抗性基因，Tc为四环素抗性基因，lacZ为蓝色显色基因，其表达产物可以将无色化合物X-gal转化成蓝色物质，使菌落呈蓝色，EcoRⅠ（0.6Kb）、PvuⅠ（0.8Kb）为限制酶及其切割位点与复制原点之间的距离。回答下列问题：
（1）基因工程操作的核心步骤是_____。图甲中三种质粒适宜作为运载体的是质粒_____，与另外两种质粒相比，其作为载体的优点是_____。
（2）获取目的基因D时应选择乙图中的_____对其所在的DNA进行切割。如果仅知道D基因首尾的部分核苷酸序列，根据D基因已知核苷酸序列合成_____，利用PCR扩增目的基因。
（3）将目的基因D和甲图中相应质粒连接后，得到图丙中三种方式。为选出正向连接的重组质粒，使用_____对质粒完全酶切后，进行电泳分析。若是正向连接载体，电泳图谱中出现长度为_____Kb和_____Kb两条带。
（4）利用自身不含lacZ基因且对抗生素敏感的大肠杆菌作为受体细胞，要在已转化的含重组质粒、已转化的含空质粒的受体细胞和未转化成功的细胞中筛选出已转化的含重组质粒的受体细胞的方法是_____。
答案以及解析
1.答案：B
解析：基因表达载体通常采用抗生素抗性基因作为标记基因，A错误；启动子位于基因的上游，它是RNA聚合酶识别和结合部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，B正确；终止子位于基因的下游，它控制着转录的结束，C错误；基因表达载体的组成除目的基因外，还必须有启动子、终止子和标记基因等，D错误。
2.答案：A
解析：目的基因主要指编码蛋白质的基因，但不是全部，A错误；目的基因的筛选与获取是基因工程的第一步，B正确；来自苏云金杆菌的Bt基因可作为转基因抗虫棉的目的基因，C正确；从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是获取目的基因较为有效的方法之一，D正确。
3.答案：C
解析：因为限制酶SmaⅠ的识别序列位于目的基因上，故构建基因表达载体时不能用限制酶SmaⅠ切割，可用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ来切割质粒，A正确；表达载体中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很多，但不一定都是抗青霉素基因，C错误；基因表达载体中目的基因的上游有启动子，启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，同时在目的基因的上游还有复制原点，复制原点用于目的基因的复制，D正确。
4.答案：D
解析：提取组织mRNA进行逆转录后得到的cDNA可以作为PCR的模板，通过PCR技术体外扩增获得大量目的基因；T-DNA是可转移DNA；用农杆菌转化法将抗旱基因转入玉米幼胚组织细胞进行植物组织培养时，需要严格无菌操作，保证无菌环境；利用抗原—抗体杂交是从分子水平上检测转基因是否成功。
5.答案：D
解析：本题主要考查基因工程的操作过程以及工具酶的选择。通过PCR方法获得GFP目的片段需要设计一对引物，A正确；用PCR技术扩增目的片段，利用了DNA的热变性原理，B正确；若用BamHⅠ切割GFP目的片段和质粒，会使得目的基因和质粒两端出现相同的黏性末端，可能导致它们发生任意连接，C正确；用于切割GFP目的片段和质粒的最佳限制酶是NotⅠ和BamHⅠ，若用EcoRⅠ和NotⅠ，会切掉载体质粒上的启动子，D错误。
6.答案：B
解析：将该表达载体导入受精卵以获得转基因小鼠，A错误；PCR技术需设计特异性的引物，B正确；构建该表达载体需要限制酶和DNA连接酶，C错误；检测目的基因是否完成表达常用抗原—抗体杂交技术，D错误。
7.答案：B
解析：A正确，构建基因表达载体需要用到限制酶和DNA连接酶。B错误，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。C正确，启动子位于基因的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位。D正确，抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于检测受体细胞中是否导入了目的基因。
8.答案：C
解析：将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，再经植物组织培养获得的植株中，所有细胞均含有抗病基因，抗病基因会随该植物传给后代，A不符合题意；将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出的产低乳糖牛乳的奶牛中，所有细胞均含有肠乳糖酶基因，可以遗传给后代，B不符合题意；该患者进行基因治疗时，只有淋巴细胞含有该腺苷酸脱氨酶基因，性原细胞不含该基因，故不能遗传给后代，C符合题意；将含人的干扰素基因表达载体的重组质粒转入大肠杆菌获得的转基因菌，可以通过二分裂方式将人的干扰素基因传给后代，D不符合题意。
9.答案：B
解析：“嫁接”采用了基因工程技术，导致“嫁接”了胰岛素基因的工程菌的遗传性状发生了改变，A错误。T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，“嫁接”过程可采用经灭活处理的T2噬菌体作为运载体，B正确。大肠杆菌是原核生物，细胞内缺少内质网和高尔基体等细胞器，无法对胰岛素进行加工，合成出的人胰岛素不具有正常活性，C错误。大肠杆菌为原核生物，在合成胰岛素时，其转录和翻译的场所均在细胞质，而人在合成胰岛素时，转录发生于细胞核，翻译发生于细胞质（中的核糖体），二者存在差异，D错误。
10.答案：C
解析：大肠杆菌作为受体细胞时通常需要使用钙离子处理，使其成为能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞，A错误；通过显微注射法可将含有目的基因的表达载体直接导入受体细胞中，而不能将目的基因直接导入受体细胞中，B错误；将目的基因导入受体细胞，并在受体细胞中维持稳定和表达的过程，称为转化，C正确；可用基因枪法将目的基因导入植物细胞中，将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法，D错误。
11.答案：C
解析：①②的操作表示基因表达载体的构建，该过程中使用了限制酶和DNA连接酶，A错误；细胞中目的基因是否表达需要利用抗原—抗体杂交技术进行检测，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，D错误。
12.答案：D
解析：构建L1-GFP融合基因需要先用限制酶处理分别获得L1基因和GFP基因，然后将二者连接，故需要用到E1、E2、E4三种酶，A正确；图中限制酶E1~E4处理产生的黏性末端均不相同，E1、E4双酶切可以有效避免载体自身连接和融合基因自身连接，保证L1-CFP融合基因与载体准确连接，B正确；绿色荧光蛋白（GFP）在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达，C正确；为了培育乳汁中含有L1的转基因羊，可将表达载体转入受精卵中而不是乳腺细胞，D错误。
13.答案：C
解析：用限制酶对载体和含人胰岛素基因的DNA片段进行切割，用DNA连接酶进行黏合，A正确；用适当的化学物质（Ca2+）处理受体细菌表面，可增大受体细菌细胞壁的通透性，容易使重组DNA导入受体细菌，B正确；可以通过DNA分子杂交技术检测目的基因是否已导入受体细菌，而检测目的基因产物可以检测目的基因是否翻译成了蛋白质，C错误；重组DNA必须能在受体细菌内进行复制与转录，且不影响受体细菌的正常生命运动，才有可能利用细菌大量生产人的胰岛素，D正确。
14.答案：C
解析：转基因动物的受体细胞一般是受精卵，且绵羊成熟红细胞不具有内质网、高尔基体等细胞器，无法正常表达分泌蛋白。
15.答案：（1）基因表达载体的构建；B；有标记基因，复制原点不会被限制酶切割
（2）PvuⅠ；引物
（3）EcoRⅠ；1.2；5.5
（4）在含有氨苄青霉素和X-gal的培养基上培养，形成白色菌落的为导入重组质粒的受体细胞
解析：（1）本题结合图文考查基因工程的基本操作程序。基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤，其中基因工程的核心是基因表达载体的构建。图中质粒A缺少标记基因；质粒C在用和目的基因相同的限制酶切割时，复制原点会被限制酶切割，会影响重组质粒的自主复制。因此，不能作为目的基因运载体。质粒B中含有Ap基因和lacZ基因，用和目的基因相同的限制酶切割时，lacZ基因遭到破坏，但保留了Ap基因，复制原点也不受影响，故选质粒B。
（2）分析乙图，目的基因D上有两个PvuⅠ酶切位点和一个EcoRⅠ酶切位点，而EcoRⅠ酶切会破坏目的基因D的结构，因此应选用PvuⅠ酶对其所在的DNA进行切割。利用PCR扩增技术可以获得大量的目的基因，用PCR扩增基因之前，需要先根据该基因已知核苷酸序列合成相应的引物。
（3）在目的基因D上存在EcoRⅠ酶的切割位点，因此在基因工程的操作过程中，需要选出正向连接的重组质粒，应使用该酶切重组质粒。依题意和图甲、乙可知，由于目的基因D的长度为4.0Kb，因此用质粒B构建的重组质粒的长度为4.0Kb+2.7Kb=6.7Kb，重组质粒被EcoRⅠ酶完全切割后，出现两个不同长度片段，若是正向连接（目的基因D上的EcoRⅠ酶切位点与质粒B上的EcoRⅠ酶切位点的距离最近），会得到0.2Kb+1.0Kb=1.2Kb和（2.7Kb+4.0Kb）-1.2Kb=5.5Kb的两个片段。
（4）在含有氨苄青霉素的培养基上加入X-gal培养经转化后的细胞，导入重组质粒的受体细胞，质粒上lacZ基因被破环，不能将无色化合物X-gal转化成蓝色物质，且质粒中含有Ap基因，故受体菌能在培养基上正常生长，形成白色菌落；导入空质粒的受体细胞，具有Ap基因和lacZ基因，故能在培养基上生长，且能将无色化合物X-gal转化成蓝色物质，菌落呈蓝色；未转化成功的细胞中不含Ap基因，故不能在含有氨苄青霉素的培养基上生长。