2024-2025學(xué)年高中生物專題一基因工程第二節(jié)基因工程的基本操作程序作業(yè)含解析新人教版選修3

PAGE7-其次節(jié)基因工程的基本操作程序一、選擇題1．以下有關(guān)基因工程的敘述，正確的是(A)A．利用PCR技術(shù)可以大量擴(kuò)增目的基因B．目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞最常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法C．用同一種限制酶分別切割載體和目的基因的目的是能夠產(chǎn)生不同的黏性末端D．利用載體上標(biāo)記基因的相關(guān)特性就可檢測出目的基因已導(dǎo)入受體細(xì)胞并勝利表達(dá)解析：PCR是一種體外快速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)；農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞最常用的方法；用同一種限制酶分別切割載體和目的基因的目的是夠產(chǎn)生相同的黏性末端，便于兩者連接；利用載體上標(biāo)記基因的相關(guān)特性就可檢測出目的基因已導(dǎo)入受體細(xì)胞，但不能確定目的基因是否得以表達(dá)。2．下列關(guān)于目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的描述，不正確的是(A)A．利用基因槍法將目的基因?qū)胫参矬w細(xì)胞的方法比較經(jīng)濟(jì)有效B．顯微注射技術(shù)是轉(zhuǎn)基因動物中采納最多的方法C．大腸桿菌細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化方法是使細(xì)胞的生理狀態(tài)發(fā)生變更D．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞最常用的方法解析：本題綜合考查將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法。目的基因?qū)氩煌纳锲浞椒ú煌?，每種方法都有利有弊。目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，該方法比較經(jīng)濟(jì)和有效，此外還有基因槍法和花粉管通道法；目的基因?qū)雱游锛?xì)胞常用顯微注射技術(shù)；大腸桿菌細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化方法就是用Ca2＋處理細(xì)胞，使細(xì)胞的生理狀態(tài)發(fā)生變更，進(jìn)而完成轉(zhuǎn)化過程。3．基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列敘述不正確的是(B)A．常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒B．常用Ca2＋處理大腸桿菌，有利于目的基因與載體的結(jié)合C．可通過檢測標(biāo)記基因來檢測重組質(zhì)粒是否勝利導(dǎo)入受體細(xì)胞D．導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不肯定能勝利表達(dá)解析：將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞時，常用Ca2＋處理微生物細(xì)胞，如大腸桿菌細(xì)胞，使細(xì)胞處于一種能汲取四周環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞，利于基因的導(dǎo)入。4．利用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌生產(chǎn)人的胰島素。下列相關(guān)敘述正確的是(B)A．人和大腸桿菌在合成胰島素時，轉(zhuǎn)錄和翻譯的場所是相同的B．DNA連接酶能把兩個黏性末端經(jīng)堿基互補(bǔ)配對后留下的縫隙“縫合”C．通過檢測，大腸桿菌中沒有胰島素產(chǎn)生則可推斷重組質(zhì)粒未導(dǎo)入受體菌D．在培育大腸桿菌的工程菌的過程中，獲得目的基因的工具酶有限制酶、DNA聚合酶解析：大腸桿菌為原核生物，在合成胰島素時，其轉(zhuǎn)錄和翻譯的場所與人存在差異；檢測發(fā)覺大腸桿菌中無胰島素產(chǎn)生，可能的緣由有：①未導(dǎo)入，②導(dǎo)入后未表達(dá)；在培育大腸桿菌的工程菌的過程中，獲得的目的基因的工具酶是限制酶不用DNA聚合酶。5．下圖表示一項重要的生物技術(shù)，對圖中物質(zhì)a、b、c、d的描述，正確的是(D)A．a(chǎn)通常存在于細(xì)菌體內(nèi)，是目前該生物技術(shù)中唯一的運載體B．b識別特定的核苷酸序列，并將A與T之間的氫鍵切開C．c連接雙鏈間的A和T，使黏性末端處堿基互補(bǔ)配對D．若要獲得已知序列的d，可采納化學(xué)合成方法解析：a為環(huán)狀雙鏈DNA，推想其為質(zhì)粒，可作為基因工程的載體，但不是唯一的，動植物病毒等也可作為基因工程的載體。能將雙鏈DNA打開，形成黏性末端的b推想為限制酶，它可以識別特定的核苷酸序列，但作用部位是磷酸二酯鍵，而不是氫鍵。d能與a連接，所以d推想為目的基因，假如序列已知可以采納化學(xué)合成法獲得。c推想為DNA連接酶，作用部位也是磷酸二酯鍵，而不是氫鍵。6．基因敲除主要是應(yīng)用DNA同源重組原理，將同源DNA片段導(dǎo)入受體細(xì)胞，使同源DNA片段在原有位置替代了靶基因片段，從而達(dá)到基因敲除的目的。基因敲除既可以是用突變基因或其它基因敲除相應(yīng)的正?；颍部梢杂谜；蚯贸鄳?yīng)的突變基因。下列有關(guān)基因敲除說法正確的是(C)A．外源片段與活體細(xì)胞DNA的同源序列的堿基對越相像，基因敲除的勝利率就越低B．利用基因敲除技術(shù)，不能修復(fù)細(xì)胞中的病變基因C．基因敲除可定向變更生物體的某一基因D．從理論上分析，利用基因敲除技術(shù)可治療先天愚型(21三體綜合征，患者多出一條21號染色體)解析：據(jù)題意可以知道，因為同源重組具有高度特異性和方向性，外源片段與活體細(xì)胞DNA的同源序列的堿基對越相像，基因敲除的勝利率就越高，A錯誤；基因敲除既可以用突變基因或其它基因敲除相應(yīng)的正常基因，也可以用正常基因敲除相應(yīng)的突變基因，所以能修復(fù)細(xì)胞中的病變基因，B錯誤；基因敲除可定向變更生物體的某一基因，C正確；先天愚型是染色體異樣遺傳病，不是基因疾病，D錯誤。7．如圖為基因表達(dá)載體的模式圖，下列有關(guān)基因工程中載體的說法錯誤的是(B)A．基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建B．任何基因表達(dá)載體的構(gòu)建都是一樣的，沒有差別C．圖中啟動子位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位D．抗生素抗性基因的作用是作為標(biāo)記基因，用于鑒別受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因解析：由于受體細(xì)胞有植物、動物和微生物之分，以及目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方式不同，所以基因表達(dá)載體的構(gòu)建也會有所差別，不行能一模一樣。8．綠葉海天牛(簡稱甲)吸食濱海無隔藻(簡稱乙)后，身體就漸漸變綠，這些“奪來”的葉綠體能夠在甲體內(nèi)長期穩(wěn)定存在，有科學(xué)家推想其緣由是在甲的染色體DNA上可能存在乙編碼葉綠體部分蛋白的核基因。為證明上述推想，以這種變綠的甲為材料進(jìn)行試驗，方法和結(jié)果最能支持上述推想的是(D)A．通過PCR技術(shù)從甲體內(nèi)的DNA中克隆出屬于乙的編碼葉綠體蛋白的核基因B．通過核酸分子雜交技術(shù)，在甲體內(nèi)檢測到乙的編碼葉綠體蛋白的核基因轉(zhuǎn)錄出的RNAC．給甲供應(yīng)14CO2，一段時間后檢測到其體內(nèi)的部分有機(jī)物出現(xiàn)放射性D．用乙編碼葉綠體蛋白的核基因做探針與甲的染色體DNA雜交，結(jié)果顯示出雜交帶解析：通過PCR技術(shù)從甲體內(nèi)的DNA中克隆出屬于乙的編碼葉綠體蛋白的核基因，這只能說明甲體內(nèi)含有乙的編碼葉綠體蛋白的核基因，但不能說明甲的染色體DNA上存在乙編碼葉綠體部分蛋白的核基因，A錯誤；通過核酸分子雜交技術(shù)，在甲體內(nèi)檢測到乙的編碼葉綠體蛋白的核基因轉(zhuǎn)錄出的RNA，這只能說明甲體內(nèi)含有乙的編碼葉綠體蛋白的核基因，但不能說明甲的染色體DNA上存在乙編碼葉綠體部分蛋白的核基因，B錯誤；給甲供應(yīng)14CO2，一段時間后檢測到其體內(nèi)的部分有機(jī)物出現(xiàn)放射性，這說明甲中含有葉綠體，但不能說明甲的染色體DNA上存在乙編碼葉綠體部分蛋白的核基因，C錯誤；用乙編碼葉綠體蛋白的核基因做探針與甲的染色體DNA雜交，結(jié)果顯示出雜交帶，這說明甲的染色體DNA上存在乙編碼葉綠體部分蛋白的核基因，D正確。9．科學(xué)家在某種農(nóng)桿菌中找到了抗枯萎病的基因，并以Ti質(zhì)粒為載體，采納轉(zhuǎn)基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品種。下列有關(guān)敘述正確的是(D)A．質(zhì)粒是最常用的載體之一，質(zhì)粒的存在與否對宿主細(xì)胞的生存有確定性的作用B．應(yīng)將抗枯萎病基因?qū)胧芫眩駝t不能達(dá)到該基因在各組織細(xì)胞都表達(dá)的目的C．抗枯萎病基因能在金花茶細(xì)胞中表達(dá)，是因為兩者的DNA結(jié)構(gòu)相同D．通過該方法獲得的抗枯萎病金花茶，將來產(chǎn)生的花粉中不肯定含有該抗病基因解析：一般來說，質(zhì)粒對受體細(xì)胞無害，即存在與否對宿主細(xì)胞生存沒有確定性的作用，A錯誤；因為植物細(xì)胞具有全能性，則轉(zhuǎn)基因植物的受體細(xì)胞可以是受精卵或體細(xì)胞，B錯誤；抗枯萎病基因之所以能在金花茶細(xì)胞中表達(dá)，緣由是兩者共用一套遺傳密碼子，并且基因表達(dá)方式相同，C錯誤；導(dǎo)入受體細(xì)胞的抗枯萎病的基因是單個的，而花粉是減數(shù)分裂后的產(chǎn)物，因此有的花粉是不帶有抗性基因的，D正確。所以D選項是正確的。10．高粱由于含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，在強(qiáng)光、高溫的條件下，其利用CO2的實力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水稻。從高粱的基因組中分別出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(ppc基因)，將其轉(zhuǎn)入水稻體內(nèi)，培育出了一批光合效率較高的轉(zhuǎn)基因水稻。下列說法正確的是(C)A．從高粱的基因組中分別出ppc基因須要限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶等工具酶B．獲得的該轉(zhuǎn)基因水稻都是雜合子C．該批轉(zhuǎn)基因水稻都能產(chǎn)生磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶D．獲得的轉(zhuǎn)基因水稻每個體細(xì)胞都有ppc基因，且都能產(chǎn)生磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶解析：轉(zhuǎn)基因水稻的培育運用了基因工程技術(shù)，目的基因的獲得須要限制性內(nèi)切酶，不須要DNA連接酶，該基因可導(dǎo)入葉綠體中進(jìn)行表達(dá)，提高對二氧化碳的固定實力，C正確。11．下列有關(guān)基因工程和操作工具的敘述，正確的是(A)A．質(zhì)粒常被用作載體的緣由之一是質(zhì)粒上具有標(biāo)記基因B．RNA聚合酶能與信使RNA的特定位點結(jié)合，催化遺傳信息的轉(zhuǎn)錄C．利用顯微注射法將人的生長激素基因干脆導(dǎo)入小鼠的受精卵，培育超級小鼠D．DNA探針可用于檢測苯丙酮尿癥和21三體綜合征解析：因質(zhì)粒上具有標(biāo)記基因，所以質(zhì)粒常被用作載體，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。RNA聚合酶能與基因的啟動子相結(jié)合，催化遺傳信息的轉(zhuǎn)錄。利用顯微注射法將重組DNA導(dǎo)入小鼠的受精卵，目的基因才能夠得以表達(dá)。DNA探針可用于檢測苯丙酮尿癥，但不能用于檢測21三體綜合征。12．(不定項選擇)番茄葉片受害蟲的損傷后，葉肉細(xì)胞快速合成蛋白酶抑制劑，抑制害蟲的消化作用。人們嘗試將番茄的蛋白酶抑制劑基因?qū)胗衩?，以?yīng)付猖獗的玉米螟。下圖為培育轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米的流程圖，下列描述正確的是(C)A．用限制性核酸內(nèi)切酶切割番茄的DNA得到的產(chǎn)物就是蛋白酶抑制劑基因B．用氯化鈣處理玉米受體細(xì)胞，有利于含目的基因的重組質(zhì)粒導(dǎo)入C．重組Ti質(zhì)粒應(yīng)有RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，以啟動蛋白酶抑制劑基因的轉(zhuǎn)錄D．若將目的基因?qū)胗衩谆ǚ奂?xì)胞，通過花藥離體培育可獲得穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因玉米解析：目的基因是用限制性核酸內(nèi)切酶將DNA酶切后得到的，需篩選；氯化鈣用于處理細(xì)菌細(xì)胞；基因勝利表達(dá)的前提是能轉(zhuǎn)錄和翻譯，轉(zhuǎn)錄時需RNA聚合酶識別轉(zhuǎn)錄的起點才能啟動；花藥離體培育得到的是玉米的單倍體，需再用秋水仙素處理單倍體，使染色體加倍才能得到穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因玉米。二、非選擇題13．新型冠狀病毒(COVID－19)的核酸檢測采納逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)。先將樣本RNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA，再以DNA為模板進(jìn)行擴(kuò)增。請據(jù)此回答下列問題。(1)樣本RNA逆轉(zhuǎn)錄成DNA的原料是__四種脫氧核苷酸__。(2)PCR反應(yīng)中運用的DNA聚合酶是從某水生棲熱菌中分別提取。該菌分別提取的DNA聚合酶優(yōu)勢在于__耐高溫__。(3)逆轉(zhuǎn)錄PCR反應(yīng)中熱變性過程DNA結(jié)構(gòu)的變更是__DNA雙鏈間的氫鍵斷裂，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，DNA變?yōu)閱捂淿_。(4)下表是用于COVID－19的cDNA擴(kuò)增的兩種引物序列，請據(jù)表回答相關(guān)問題：引物名稱 引物序列(5′－3′)引物1 TTCGATGTTGAGGGTGCTCAT引物2TCACACCAGTTGAAAATCCTAATTG引物1對應(yīng)的模板鏈序列為__5′－ATGAGCACCCTCAACATCGAA－3′__。(5)PCR技術(shù)獲得目的基因的優(yōu)勢是__可以在短時間內(nèi)大量擴(kuò)增目的基因__。(6)能否利用COVID－19的遺傳物質(zhì)作為基因工程的載體？請說明緣由。__不能；基因工程中目的基因為雙鏈DNA片段，而COVID－19的遺傳物質(zhì)為單鏈RNA片段。二者結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，目的基因無法插入RNA片段中，因此COVID－19的遺傳物質(zhì)無法成為基因工程的載體。__解析：(1)逆轉(zhuǎn)錄以RNA為模板，以四種游離的脫氧核苷酸為原料，合成的產(chǎn)物為DNA單鏈，再通過DNA聚合酶，可以合成雙鏈DNA分子。(2)PCR變性采納高溫的方式加熱到90－95℃(3)熱變性時DNA雙鏈間的氫鍵斷裂，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，DNA變?yōu)閱捂湣?4)引物與模板鏈序列遵循堿基互補(bǔ)配對原則，因此引物1對應(yīng)的模板鏈序列為5′－ATGAGCACCCTCAACATCGAA－3′。(5)PCR技術(shù)相較于其他獲得目的基因的方法的優(yōu)勢在于可以快速獲得大量目的基因。(6)基因工程中目的基因為雙鏈DNA片段，COVID－19的遺傳物質(zhì)為單鏈RNA片段。二者結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，目的基因無法插入RNA片段中，因此COVID－19的遺傳物質(zhì)無法成為基因工程的載體。14．2024年，屠呦呦因發(fā)覺青蒿素治療瘧疾的新療法獲諾貝爾獎。工業(yè)上青蒿素一般從青蒿植株中提取，產(chǎn)量低，價格高。基因工程及細(xì)胞工程等為培育出高青蒿素含量的青蒿供應(yīng)了思路。科學(xué)家先通過紫外線處理大量青蒿幼苗后，偶然發(fā)覺一株高產(chǎn)植株。通過基因測序發(fā)覺，該高產(chǎn)植株限制青蒿素合成的一種關(guān)鍵酶的基因發(fā)生了突變。(1)提取了高產(chǎn)植株的全部DNA后，要想快速大量獲得該突變基因可以采納PCR技術(shù)，該技術(shù)的原理是__DNA復(fù)制__。(2)假如獲得青蒿某個時期mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的雙鏈cDNA片段，用該雙鏈cDNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，進(jìn)行了30個循環(huán)后，理論上可以產(chǎn)生約__230__個DNA分子，該雙鏈DNA與載體連接后儲存在一個受體菌群中，這個受體菌群就叫作青蒿的__cDNA文庫(或部分基因文庫)__，獲得的cDNA與青蒿細(xì)胞中該基因的堿基序列__不同__(填“相同”或“不同”)。(3)將獲得的突變基因?qū)胍话闱噍镏埃瑧?yīng)先構(gòu)建基因表達(dá)載體，圖1、2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點。請回答下列問題：假如該突變基因?qū)雱倮遗c某條染色體的DNA整合起來，該轉(zhuǎn)基因青蒿可視為雜合子，將該轉(zhuǎn)基因青蒿自交一代，再取含該突變基因的子一代再自交一次，預(yù)料子二代轉(zhuǎn)基因青蒿中純合子占__eq\f(3,5)__。(4)檢測目的基因是否表達(dá)出相應(yīng)蛋白質(zhì)，應(yīng)實行__抗原—抗體雜交__技術(shù)。解析：(1)PCR技術(shù)的原理是DNA復(fù)制。(2)PCR過程中，目的基因的數(shù)量以指數(shù)形式擴(kuò)增(2n，其中n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù))，所以進(jìn)行了30個循環(huán)后，理論上可以產(chǎn)生230個DNA分子。將該雙鏈DNA與載體連接后儲存在一個受體菌群中，這個受體菌群只含有該物種的部分基因，所以叫作青蒿的cDNA文庫(或部分基因文庫)。獲得的cDNA與青蒿細(xì)胞中該基因的堿基序列不同，cDNA中沒有內(nèi)含子和啟動子，而青蒿細(xì)胞中該基因有這部分堿基序列。(3)依據(jù)題意可假設(shè)該轉(zhuǎn)基因青蒿的基因型為Aa，自交一代后含該基因的子一代的基因型及比例為AA︰Aa