2024-2025學(xué)年高中生物課時(shí)分層作業(yè)2基因工程的基本操作程序含解析新人教版選修3

PAGE8-課時(shí)分層作業(yè)(二)(建議用時(shí)：35分鐘)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1．有關(guān)目的基因和基因文庫的敘述，不正確的是()A．目的基因可以從自然界中分別，也可以人工合成B．目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的基因C．基因文庫就是基因組文庫D．cDNA文庫只包含一種生物的一部分基因C[目的基因可以從自然界中分別，也可以通過人工合成的方法獲得，A正確；目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的基因，B正確；基因文庫分為基因組文庫和部分基因文庫，C錯(cuò)誤；cDNA文庫只包含一種生物的一部分基因，D正確。]2．利用PCR技術(shù)從某種生物的基因組DNA中獲得目的基因的前提是()A．有目的基因的DNA片段，作為模板進(jìn)行復(fù)制B．有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便依據(jù)這一序列合成引物C．有足夠的脫氧核苷酸作為原料D．加入足夠數(shù)量的DNA連接酶進(jìn)行指數(shù)式擴(kuò)增B[利用PCR技術(shù)從某種生物的基因組DNA中獲得目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成引物。]3．在基因表達(dá)載體的構(gòu)建中，下列說法不正確的是()A．基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法不完全相同B．有了啟動(dòng)子才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNAC．終止子的作用是終止翻譯過程D．基因表達(dá)載體的結(jié)構(gòu)包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等C[因?yàn)槭荏w細(xì)胞有植物、動(dòng)物、微生物之分，且目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法不同，因此，基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法是不完全相同的，A正確；啟動(dòng)子是一段有特別結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所須要的蛋白質(zhì)，B正確；終止子的作用是使轉(zhuǎn)錄在所須要的地方停止，終止密碼子的作用是使翻譯在所須要的地方停止，C錯(cuò)誤；基因表達(dá)載體包括啟動(dòng)子、終止子、目的基因、標(biāo)記基因等，D正確。]4．在基因工程的操作過程中，獲得重組質(zhì)粒不須要()①DNA連接酶②限制性核酸內(nèi)切酶③RNA聚合酶④具有標(biāo)記基因的質(zhì)粒⑤目的基因⑥四種脫氧核苷酸A．③⑥ B．②④C．①⑤ D．①②④A[構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，首先要用限制酶切割含有目的基因的DNA片段和載體，其次須要用DNA連接酶將目的基因與載體連接；RNA聚合酶催化轉(zhuǎn)錄過程，獲得重組質(zhì)粒時(shí)不須要RNA聚合酶；獲得重組質(zhì)粒時(shí)，須要具有標(biāo)記基因的質(zhì)粒作為載體；重組質(zhì)粒是由目的基因與質(zhì)粒形成的；四種脫氧核苷酸是合成DNA的原料，獲得重組質(zhì)粒不須要四種脫氧核苷酸。]5．下列關(guān)于PCR技術(shù)的敘述，正確的是()A．PCR技術(shù)建立在對(duì)擴(kuò)增的目的基因序列完全已知的基礎(chǔ)上B．該技術(shù)須要解旋酶和熱穩(wěn)定DNA聚合酶C．該技術(shù)須要一對(duì)特異性的引物，要求一對(duì)引物的序列是互補(bǔ)的D．該技術(shù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制原理，須要模板、原料、能量、酶等條件D[PCR技術(shù)擴(kuò)增的目的基因序列不肯定是已知的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；PCR技術(shù)是通過高溫來使DNA解旋的，不須要解旋酶，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該技術(shù)須要的一對(duì)引物，分別能與模板DNA的兩條鏈的末端進(jìn)行堿基配對(duì)，其序列不是互補(bǔ)的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；PCR技術(shù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制原理，須要模板、原料、酶、能量等條件，D項(xiàng)正確。]6．受體細(xì)胞不同，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法也不相同，下列受體細(xì)胞與目的基因?qū)敕椒ㄆヅ溴e(cuò)誤的一項(xiàng)是()A．棉花細(xì)胞——花粉管通道法B．大腸桿菌——Ca2＋處理法C．羊受精卵——農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法D．水稻細(xì)胞——基因槍法C[花粉管通道法是我國(guó)科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的一種方法，是一種非常簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)的方法，我國(guó)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是用此種方法獲得的，A正確；Ca2＋處理法能使大腸桿菌細(xì)胞的生理狀態(tài)發(fā)生變更，使之處于易于汲取四周環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)，所以將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞，常采納Ca2＋處理法，B正確；農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的受體細(xì)胞一般是雙子葉植物和裸子植物，將目的基因?qū)胙蚴芫殉Ｓ玫姆椒ㄊ秋@微注射法，C錯(cuò)誤；在自然條件下，農(nóng)桿菌能感染雙子葉植物和裸子植物，但對(duì)大多數(shù)單子葉植物沒有感染實(shí)力，水稻是單子葉植物，可用基因槍法將目的基因?qū)胨炯?xì)胞，D正確。]7．下列關(guān)于目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞的敘述中，不正確的是()A．常用原核生物作為受體細(xì)胞，是因?yàn)樵松锓敝晨?，且多為單?xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少B．受體細(xì)胞所處的一種能汲取四周環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)稱為感受態(tài)C．感受態(tài)細(xì)胞汲取DNA分子須要相宜的溫度和酸堿度D．感受態(tài)細(xì)胞汲取重組表達(dá)載體DNA分子的液體只要調(diào)整為相宜的pH即可，沒必要用緩沖液D[由于原核生物具有繁殖快，且多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等特點(diǎn)，所以早期的基因工程通常都用原核生物作為受體細(xì)胞；受體細(xì)胞經(jīng)Ca2＋處理后，處于一種能汲取四周環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，稱為感受態(tài)；感受態(tài)細(xì)胞汲取DNA分子須要在相宜的溫度和酸堿度的緩沖液中完成。]8．如圖表示細(xì)胞膜上乙酰膽堿(一種神經(jīng)遞質(zhì))受體基因的克隆技術(shù)操作過程，相關(guān)分析正確的是()A．獲得該mRNA的最佳材料是受精卵B．完成過程①②必不行少的酶分別是逆轉(zhuǎn)錄酶、DNA聚合酶C．構(gòu)建基因表達(dá)載體最可能運(yùn)用的載體是大腸桿菌D．探針篩選的目的是淘汰被感染的細(xì)菌，獲得未被感染的細(xì)菌B[由于基因的選擇性表達(dá)，細(xì)胞膜上乙酰膽堿受體基因只在特定的細(xì)胞中表達(dá)，所以只能從特定的組織細(xì)胞中獲得mRNA，A錯(cuò)誤；過程①表示采納反轉(zhuǎn)錄法獲得目的基因，須要逆轉(zhuǎn)錄酶；②表示DNA的合成過程，須要DNA聚合酶催化，B正確；基因工程常用的載體是質(zhì)粒，此外還有λ噬菌體衍生物和動(dòng)植物病毒，大腸桿菌一般作為基因工程的受體細(xì)胞，C錯(cuò)誤；探針篩選的目的是淘汰未被感染的細(xì)菌，獲得被感染的細(xì)菌，D錯(cuò)誤。]9．圖甲、乙中的箭頭表示三種限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)，ampr表示氨芐青霉素抗性基因，neo表示新霉素抗性基因。下列敘述正確的是()甲乙A．圖甲中的質(zhì)粒用BamHⅠ切割后，含有4個(gè)游離的磷酸基團(tuán)B．在構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，可用PstⅠ和BamHⅠ切割質(zhì)粒和外源DNAC．用PstⅠ和HindⅢ切割，可以保證重組DNA序列的唯一性D．導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌可在含氨芐青霉素的培育基中生長(zhǎng)C[圖甲中的質(zhì)粒用BamHⅠ切割后，獲得一個(gè)DNA片段，其只含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，A錯(cuò)誤；在構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，不能運(yùn)用BamHⅠ切割外源DNA，因?yàn)橛肂amHⅠ切割會(huì)破壞目的基因的結(jié)構(gòu)，但可以用PstⅠ和HindⅢ切割質(zhì)粒和外源DNA，B錯(cuò)誤；用PstⅠ和HindⅢ切割會(huì)得到2個(gè)DNA片段，再加入DNA連接酶，切開的質(zhì)粒由于黏性末端不同，不會(huì)自身連接，從而保證重組質(zhì)粒只能得到一種，即含有目的基因和標(biāo)記基因neo的重組質(zhì)粒，保證了重組DNA序列的唯一性，C正確；由于用PstⅠ切割質(zhì)粒后，其中的氨芐青霉素抗性基因已被破壞，所以導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌不能在含氨芐青霉素的培育基中生長(zhǎng)，D錯(cuò)誤。]10．科學(xué)家通過基因工程，勝利培育出能抗棉鈴蟲的棉花植株——抗蟲棉，其過程大致如圖。(1)基因工程的核心是_________________________________。(2)上述過程中，將目的基因?qū)朊藁?xì)胞內(nèi)運(yùn)用了________法，先要將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的________中，然后用該農(nóng)桿菌感染植株細(xì)胞，通過DNA重組將目的基因插入植株細(xì)胞的________上。(3)目的基因在棉株體內(nèi)能否勝利轉(zhuǎn)錄，分子水平上可采納________法檢測(cè)。(4)假如把該基因?qū)肴~綠體DNA中，將來產(chǎn)生的卵細(xì)胞中________(填“肯定”或“不肯定”)含有抗蟲基因。[解析](1)基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建。(2)將目的基因?qū)朊藁?xì)胞內(nèi)運(yùn)用了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，先要將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA中，然后用該農(nóng)桿菌感染植株細(xì)胞，通過DNA重組將目的基因插入植株細(xì)胞的染色體上。(3)目的基因在棉株體內(nèi)能否勝利轉(zhuǎn)錄，從分子水平上檢測(cè)可采納分子雜交法。(4)由于在產(chǎn)生配子的過程中，細(xì)胞質(zhì)基因是隨機(jī)安排的，因此產(chǎn)生的配子中不肯定含有抗蟲基因。[答案](1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化T-DNA染色體(3)分子雜交(4)不肯定[實(shí)力提升練]11．采納基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫?，培育出了轉(zhuǎn)基因羊。但是，人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。以下有關(guān)敘述，正確的是()A．人體細(xì)胞中凝血因子基因編碼區(qū)的堿基對(duì)數(shù)目，等于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍B．可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導(dǎo)入羊的受精卵中C．在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺細(xì)胞，而不存在于其他體細(xì)胞中D．人凝血因子基因起先轉(zhuǎn)錄后，DNA連接酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNAB[人體細(xì)胞是真核細(xì)胞，其基因中含有內(nèi)含子，其堿基對(duì)數(shù)大于氨基酸數(shù)的三倍；山羊的受精卵中導(dǎo)入人凝血因子基因，長(zhǎng)成的山羊每個(gè)體細(xì)胞中都含有這種基因；DNA連接酶是把兩條DNA鏈末端之間的縫隙“縫合”起來，而不是參加轉(zhuǎn)錄。基因工程外源基因的導(dǎo)入多采納人工的方法，使體外重組的DNA分子轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，在本題中可采納顯微注射法。]12．基因工程中，需運(yùn)用特定的酶處理目的基因和質(zhì)粒，以便構(gòu)建基因表達(dá)載體。已知限制酶Ⅰ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是，限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是。據(jù)圖分析，下列有關(guān)說法正確的是()A．該質(zhì)粒分子由4種堿基組成B．構(gòu)建該基因表達(dá)載體的工具酶是限制酶和耐高溫的DNA聚合酶C．本試驗(yàn)應(yīng)采納GeneⅡ作為載體的標(biāo)記基因D．質(zhì)粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割D[由兩種限制酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)可知，限制酶Ⅱ可以識(shí)別并切割限制酶Ⅰ的切點(diǎn)，但限制酶Ⅰ不能識(shí)別并切割限制酶Ⅱ的切點(diǎn)，故質(zhì)粒只能用限制酶Ⅰ切割，以保證保留一個(gè)標(biāo)記基因GeneⅠ，而目的基因應(yīng)用限制酶Ⅱ切割。質(zhì)粒是由4種脫氧核苷酸組成的，而非4種堿基。構(gòu)建該基因表達(dá)載體的工具酶是限制酶和DNA連接酶。]13．(2024·全國(guó)卷Ⅰ)真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒有，原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡(jiǎn)稱蛋白A)?；卮鹣铝袉栴}：(1)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A，其緣由是______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用________作為載體，其緣由是____________________________________________________________________________________________________________。(3)若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。因?yàn)榕c家蠶相比，大腸桿菌具有____________________(答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。(4)若要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測(cè)物質(zhì)是______________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，也可以說是基因工程的先導(dǎo)，假如說他們的工作為基因工程理論的建立供應(yīng)了啟示，那么，這一啟示是____________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)人為真核生物，從人的基因組文庫中獲得的基因A有內(nèi)含子，而受體細(xì)胞大腸桿菌是原核生物，原核生物基因中沒有內(nèi)含子，相應(yīng)的就沒有切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制，故無法表達(dá)出蛋白A。(2)噬菌體是專一性侵染細(xì)菌的病毒，以細(xì)菌為宿主細(xì)胞，而昆蟲病毒侵染的是昆蟲，以昆蟲為宿主細(xì)胞。家蠶屬于昆蟲，故應(yīng)選用昆蟲病毒作為載體。(3)與家蠶相比，大腸桿菌具有繁殖快、簡(jiǎn)單培育等優(yōu)點(diǎn)，故要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。(4)檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A，可用抗原—抗體雜交法。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)中，S型細(xì)菌的DNA可以使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，說明可調(diào)控多糖莢膜產(chǎn)生的基因整合到了R型細(xì)菌的DNA分子中并勝利得以表達(dá)。也就是說DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體并進(jìn)行表達(dá)，這就為基因工程理論的建立供應(yīng)了啟示。[答案](1)基因A有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列不能被切除，無法表達(dá)出蛋白A(2)噬菌體噬菌體的宿主是細(xì)菌，而不是家蠶(3)繁殖快、簡(jiǎn)單培育(4)蛋白A的抗體(5)DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體14．(2024·天津高考)人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價(jià)值，只能從人血漿中制備。下圖是以基因工程技術(shù)獲得重組HSA(rHSA)的兩條途徑。(1)為獲得HSA基因，首先需采集人的血液，提取________合成總cDNA，然后以cDNA為模板，運(yùn)用PCR技術(shù)擴(kuò)增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結(jié)合模板的位置及擴(kuò)增方向，請(qǐng)用箭頭在方框內(nèi)標(biāo)出另一條引物的位置及擴(kuò)增方向。(2)啟動(dòng)子通常具有物種及組織特異性，構(gòu)建在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA的載體，須要選擇的啟動(dòng)子是________(填寫字母，單選)。A．人血細(xì)胞啟動(dòng)子B．水稻胚乳細(xì)胞啟動(dòng)子C．大腸桿菌啟動(dòng)子D．農(nóng)桿菌啟動(dòng)子(3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞的過程中，需添加酚類物質(zhì)，其目的是______________________________________________________________________________________________________。(4)人體合成的初始HSA多肽，須要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確空間結(jié)構(gòu)才有活性。與途徑Ⅱ相比，選擇途徑Ⅰ獲得rHSA的優(yōu)勢(shì)是____________________________________________________________________________________________________________。(5)為證明rHSA具有醫(yī)用價(jià)值，須確認(rèn)rHSA與________的生物學(xué)功能一樣。[解析](1)要想合成總cDNA，須要采集人的血液獲得總RNA。由于DNA的復(fù)制只能從脫氧核苷酸單鏈的5′端向3′端延長(zhǎng)，因而引物均應(yīng)結(jié)合在DNA單鏈的3′端，而DNA的兩條鏈反向平行，由此可以確定引物在另一條脫氧核苷酸單鏈的位置和方向。(2)若要從水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)獲得目的產(chǎn)物，須要限制該目的基因只在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)表達(dá)。由題干中的信息“啟動(dòng)子通常具有物種及組織特異性”可知，此處須要選擇水稻胚乳細(xì)胞啟動(dòng)子。(3)酚類物質(zhì)能吸引農(nóng)桿菌，因此在水稻受體細(xì)胞中添加該類物質(zhì)，能吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有利于目的基因的勝利轉(zhuǎn)化。(4)途徑Ⅰ和Ⅱ的主要區(qū)分是途徑Ⅰ的受體細(xì)胞是真核細(xì)胞，途徑Ⅱ的受體細(xì)胞是原核細(xì)胞。由于人體合成的初始HSA多肽須要經(jīng)膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才有生物活性，所以選擇途徑Ⅰ獲得rHSA更具有優(yōu)勢(shì)。(5)rHSA是基因工程的產(chǎn)物，為推斷其是否具有醫(yī)用價(jià)值，還須要在個(gè)體水平上進(jìn)一步確認(rèn)其與HAS的生物學(xué)功能是否一樣。[答案](1)總RNA(或mRNA)(2)B(3)吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有利于目的基因勝利轉(zhuǎn)化(4)水稻是真核生物，具有膜系統(tǒng)，能對(duì)初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工(5)HSA15．如圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過程，請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)在基因工程中，A→B為________技術(shù)，利用的原理是________，其中①為________過程。(2)加熱至94℃的目的是使DNA中的________鍵斷裂，這一過程在細(xì)胞內(nèi)是通過________的作用來完成的。(3)當(dāng)溫度降低時(shí)，引物與模板鏈互補(bǔ)結(jié)合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板鏈延長(zhǎng)，最終合成兩個(gè)DNA分子，此過程中的原料是________________，遵循的