高中生物浙科版現(xiàn)代生物科技專題第一章基因工程 省賽獲獎

第2課時基因工程的原理和技術(shù)(時間：30分鐘滿分：50分)一、選擇題(共8小題，每小題2分，共16分)1．基因工程的操作步驟：①使目的基因與載體相結(jié)合；②將目的基因?qū)胧荏w細胞；③檢測目的基因的表達是否符合特定性狀要求；④提取目的基因。正確的操作順序是()A．③②④① B．②④①③C．④①②③ D．③④①②解析考查基因工程的基本操作步驟，識記水平。答案C2．基因工程常用的受體細胞不包括()A．大腸桿菌 B．酵母菌C．動植物細胞 D．噬菌體解析噬菌體是細菌病毒，屬于非細胞生物。答案D3．在基因工程技術(shù)中，需要用氯化鈣處理的環(huán)節(jié)是()A．目的基因的提取和導入B．目的基因與載體結(jié)合C．將目的基因?qū)胧荏w細胞D．目的基因的表達解析用人工的方法將體外重組的DNA分子轉(zhuǎn)移到受體細胞，主要是借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。例如，如果載體是質(zhì)粒，受體細胞是細菌，一般是將細菌用氯化鈣處理，以增大細菌細胞壁的通透性，使含有目的基因的重組DNA分子進入受體細胞，目的基因?qū)胧荏w細胞后，就可以隨著受體細胞的復制而復制。答案C4．下列不屬于目的基因獲得方法的是()A．化學合成 B．PCR擴增C．從基因文庫中獲取 D．轉(zhuǎn)錄解析轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是RNA，不是DNA。答案D5．基因工程中科學家常采用細菌、酵母菌等微生物作為受體細胞的主要原因是()A．結(jié)構(gòu)簡單，操作方便B．繁殖速度快C．遺傳物質(zhì)含量少，易操作D．性狀穩(wěn)定，變異少解析本題考查基因工程中選取受體細胞的依據(jù)。目的基因?qū)胧荏w細胞后，隨著受體細胞的繁殖而復制，由于細菌等微生物繁殖速度非常快，在很短的時間內(nèi)就能獲得很多的目的基因的產(chǎn)物。答案B6．下列關(guān)于基因工程的敘述，錯誤的是()A．目的基因和受體細胞均可來自動、植物或微生物B．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶C．人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原無生物活性D．載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細胞和促進目的基因的表達解析基因工程中目的基因和受體細胞均可來自動、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原無生物活性，只有經(jīng)過一定的物質(zhì)激活以后，才有生物活性；載體上的抗性基因主要是有利于篩選含重組DNA的細胞，不能促進目的基因的表達。答案D7．下列不屬于有效篩選出含目的基因受體細胞的方法是()A．檢測受體細胞是否有質(zhì)粒B．檢測受體細胞是否有目的基因C．檢測受體細胞是否有目的基因表達產(chǎn)物D．檢測受體細胞是否有目的基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA解析質(zhì)粒上不一定含目的基因，因此受體細胞中檢測到質(zhì)粒并不意味著一定含目的基因，A錯誤?？稍诜肿铀缴现苯訖z測目的基因或其轉(zhuǎn)錄、翻譯的產(chǎn)物，B、C、D正確。答案A8．利用外源基因在受體細胞中表達，可生產(chǎn)出人類所需要的產(chǎn)品。下列能說明目的基因完成了在受體細胞中表達的是()A．棉花二倍體細胞中檢測到細菌的抗蟲基因B．大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及mRNAC．山羊乳腺細胞中檢測到人生長素DNA序列D．酵母菌細胞中提取到人干擾素蛋白解析基因的表達是指基因使遺傳信息以一定的方式反映到蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上的過程，即必須獲得相應的蛋白質(zhì)才能說明基因完成了表達。只有D得到了蛋白質(zhì)。答案D二、非選擇題(共4小題，共34分)9．(8分)以重組DNA技術(shù)為核心的基因工程正在改變著人類的生活。請回答下列問題。(1)獲得核苷酸序列未知的目的基因的方法為________。(2)切割和連接DNA分子所使用的酶分別是________和________。(3)運送目的基因進入受體細胞的載體一般選用病毒或________，后者的形狀呈________。(4)由于重組DNA分子成功導入受體細胞的頻率________，所以在轉(zhuǎn)化后通常需要進行________操作。(5)將人胰島素基因分別導入大腸桿菌與酵母菌，從兩者中生產(chǎn)的胰島素在功能和________序列上是相同的。答案(1)從基因文庫中獲取(2)限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶(3)質(zhì)粒環(huán)狀(4)低篩選(5)氨基酸10．(8分)下圖是將人的生長激素基因?qū)爰毦鶥細胞內(nèi)制造“工程菌”的示意圖，所用載體為質(zhì)粒A。已知細菌B細胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因，質(zhì)粒A導入細菌B后，其上的基因能得到表達。請回答下列問題：(1)目前把重組質(zhì)粒導入細菌細胞時，效率還不高，導入完成后得到的細菌，實際上有的根本沒有導入質(zhì)粒，有的導入的是普通質(zhì)粒A，只有少數(shù)導入的是重組質(zhì)粒。以下步驟可鑒別得到的細菌是否導入了質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒：將得到的細菌涂布在一個含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能夠生長的細菌就導入了質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒，反之則沒有。使用這種方法鑒別的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若把通過鑒定證明導入了普通質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒的細菌放在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，會發(fā)生的現(xiàn)象是________，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)導入細菌B細胞中的目的基因成功表達的標志是什么？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)將目的基因和質(zhì)粒結(jié)合形成重組質(zhì)粒的過程：①用一定的限制性核酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個有粘性末端的切口；②用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因，產(chǎn)生相同的粘性末端；③將切下的目的基因片段插入到質(zhì)粒的切口處，再加入適量的DNA連接酶，使質(zhì)粒與目的基因結(jié)合形成重組質(zhì)粒。檢測質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒是否導入受體細胞，均需利用質(zhì)粒上某些標記基因的特性，即對已經(jīng)做了導入處理的、本身無相應特性的受體細胞進行檢測，根據(jù)受體細胞是否具有相應的特性來確定。氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒上，因為目的基因插入了四環(huán)素抗性基因的a處，所以用含氨芐青霉素的選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)經(jīng)導入質(zhì)粒處理的受體細胞，凡能生長的則表明質(zhì)粒導入成功；不能生長的則無質(zhì)粒導入。(2)四環(huán)素抗性基因不僅在質(zhì)粒A上，而且它的位置正是目的基因插入之處，因此當目的基因插入質(zhì)粒A形成重組質(zhì)粒時，四環(huán)素抗性基因的結(jié)構(gòu)和功能就會被破壞，含重組質(zhì)粒的受體細胞就不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長，而質(zhì)粒A上無目的基因插入，四環(huán)素抗性基因結(jié)構(gòu)是完整的，這種受體細胞就能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長。(3)基因成功表達的標志是受體細胞通過轉(zhuǎn)錄、翻譯合成相應的蛋白質(zhì)，即人的生長激素。答案(1)普通質(zhì)粒A和重組質(zhì)粒都含有氨芐青霉素抗性基因(2)有的細菌能生長，有的不能生長導入普通質(zhì)粒A的細菌能生長，因為普通質(zhì)粒A上有四環(huán)素抗性基因；導入重組質(zhì)粒的細菌不能生長，因為目的基因插在四環(huán)素抗性基因中，四環(huán)素抗性基因的結(jié)構(gòu)被破壞(3)受體細胞通過轉(zhuǎn)錄、翻譯合成相應的蛋白質(zhì)，即人的生長激素11．(10分)科學家將人的生長激素基因與大腸桿菌的DNA分子進行重組，并成功地使其在大腸桿菌中表達。但在基因工程的操作過程中，要使用特定的限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—，據(jù)圖回答：(1)過程①所需要的酶是________。(2)在構(gòu)建基因表達載體過程中，應用限制性核酸內(nèi)切酶________切割質(zhì)粒，用限制性核酸內(nèi)切酶________切割目的基因。用限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和質(zhì)粒后形成的粘性末端通過________原則進行連接。人的基因之所以能與大腸桿菌的DNA分子進行重組，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在過程③中一般將受體大腸桿菌用________處理，以增大________的通透性，使含有目的基因的重組質(zhì)粒更容易進入受體細胞。(4)將得到的大腸桿菌B涂布在一個含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上得到如圖所示的菌落(黑點表示菌落)，能夠生長的細菌證明已導入了________，反之則沒有導入；再將滅菌絨布按到培養(yǎng)基a上，使絨布表面沾上菌落，然后將絨布按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如圖b所示的菌落(空圈表示與a對應無菌落的位置)。與圖b空圈相對應的圖a中的菌落表現(xiàn)型是________________，這些細菌中導入了________。解析人的生長激素基因與大腸桿菌的DNA分子進行重組，說明人的基因與大腸桿菌DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)相同，即基因是生物遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。根據(jù)限制性核酸內(nèi)切酶的專一性特點，可知在構(gòu)建基因表達載體過程中，應用限制性核酸內(nèi)切酶I切割質(zhì)粒，用限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ切割目的基因。將目的基因?qū)氲郊毦毎兴玫姆椒ㄊ氢}離子處理法，使細菌細胞壁通透性增強，便于含有目的基因的重組質(zhì)粒進入。在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上能形成菌落，說明生長的細菌中導入了普通質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒，再在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到題圖b的菌落(空圈表示與a對應無菌落的位置)。與圖b空圈相對應的圖a中的菌落是含有能抗氨芐青霉素，但不能抗四環(huán)素的菌落，說明這些細菌中導入了重組質(zhì)粒。答案(1)逆轉(zhuǎn)錄酶(2)ⅠⅡ堿基互補配對人的基因與大腸桿菌DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)相同(3)CaCl2細胞壁(4)普通質(zhì)粒或重組質(zhì)粒能抗氨芐青霉素，但不能抗四環(huán)素重組質(zhì)粒12．(8分)我國曾經(jīng)發(fā)生過因“非典型性肺炎”而死亡的病例，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該病是由SARS病毒(一種RNA病毒)感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康復后的血清中有抗S蛋白的特異性抗體。某研究小組為了研制預防SARS病毒的疫苗，開展了前期研究工作，其簡要的操作流程如圖：(1)實驗步驟①所代表的反應過程是_______________________________________________________________。(2)步驟②構(gòu)建重組表達載體A和重組表達載體B必須使用限制性核酸內(nèi)切酶和________酶，后者的作用是將用限制性核酸內(nèi)切酶切割的________和________連接起來。(3)為了檢驗步驟④所表達的S蛋白是否與病毒S蛋白有相同的免疫反應特性，可用________與________進行抗原—抗體特異性反應實驗，從而得出結(jié)論。(4)步驟④和⑥的結(jié)果相比，原核細胞表達的S蛋白與真核細胞表達的S蛋白的氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)，根本原因是____________________________________