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(xì)胞；③檢測目的基因的表達(dá)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(xì)胞不包括()A．大腸桿菌 B．酵母菌C．動植物細(xì)胞 D．噬菌體解析噬菌體是細(xì)菌病毒，屬于非細(xì)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(dǎo)入B．目的基因與載體結(jié)合C．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D．目的基因的表達(dá)解析用人工的方法將體外重組的DNA分子轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，主要是借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。例如，如果載體是質(zhì)粒，受體細(xì)胞是細(xì)菌，一般是將細(xì)菌用氯化鈣處理，以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性，使含有目的基因的重組DNA分子進(jìn)入受體細(xì)胞，目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，就可以隨著受體細(xì)胞的復(fù)制而復(fù)制。答案C4．下列不屬于目的基因獲得方法的是()A．化學(xué)合成 B．PCR擴(kuò)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(xué)家常采用細(xì)菌、酵母菌等微生物作為受體細(xì)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(xì)胞的依據(jù)。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，隨著受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制，由于細(xì)菌等微生物繁殖速度非?？?，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(xì)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(dá)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(xì)胞和促進(jìn)目的基因的表達(dá)解析基因工程中目的基因和受體細(xì)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(dá)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(xì)胞，不能促進(jìn)目的基因的表達(dá)。答案D7．下列不屬于有效篩選出含目的基因受體細(xì)胞的方法是()A．檢測受體細(xì)胞是否有質(zhì)粒B．檢測受體細(xì)胞是否有目的基因C．檢測受體細(xì)胞是否有目的基因表達(dá)產(chǎn)物D．檢測受體細(xì)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(xì)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(xì)胞中表達(dá)，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(xì)胞中表達(dá)的是()A．棉花二倍體細(xì)胞中檢測到細(xì)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(xì)胞中檢測到人生長素DNA序列D．酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白解析基因的表達(dá)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(yīng)的蛋白質(zhì)才能說明基因完成了表達(dá)。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(yùn)送目的基因進(jìn)入受體細(xì)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(dǎo)入受體細(xì)胞的頻率________，所以在轉(zhuǎn)化后通常需要進(jìn)行________操作。(5)將人胰島素基因分別導(dǎo)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?xì)菌B細(xì)胞內(nèi)制造“工程菌”的示意圖，所用載體為質(zhì)粒A。已知細(xì)菌B細(xì)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(dǎo)入細(xì)菌B后，其上的基因能得到表達(dá)。請回答下列問題：(1)目前把重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞時，效率還不高，導(dǎo)入完成后得到的細(xì)菌，實(shí)際上有的根本沒有導(dǎo)入質(zhì)粒，有的導(dǎo)入的是普通質(zhì)粒A，只有少數(shù)導(dǎo)入的是重組質(zhì)粒。以下步驟可鑒別得到的細(xì)菌是否導(dǎo)入了質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒：將得到的細(xì)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(xì)菌就導(dǎo)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(dǎo)入了普通質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒的細(xì)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(dǎo)入細(xì)菌B細(xì)胞中的目的基因成功表達(dá)的標(biāo)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)粒或重組質(zhì)粒是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，均需利用質(zhì)粒上某些標(biāo)記基因的特性，即對已經(jīng)做了導(dǎo)入處理的、本身無相應(yīng)特性的受體細(xì)胞進(jìn)行檢測，根據(jù)受體細(xì)胞是否具有相應(yīng)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?yàn)槟康幕虿迦肓怂沫h(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(dǎo)入質(zhì)粒處理的受體細(xì)胞，凡能生長的則表明質(zhì)粒導(dǎo)入成功；不能生長的則無質(zhì)粒導(dǎo)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(dāng)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(xì)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(xì)胞就能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長。(3)基因成功表達(dá)的標(biāo)志是受體細(xì)胞通過轉(zhuǎn)錄、翻譯合成相應(yīng)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(xì)菌能生長，有的不能生長導(dǎo)入普通質(zhì)粒A的細(xì)菌能生長，因?yàn)槠胀ㄙ|(zhì)粒A上有四環(huán)素抗性基因；導(dǎo)入重組質(zhì)粒的細(xì)菌不能生長，因?yàn)槟康幕虿逶谒沫h(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(xì)胞通過轉(zhuǎn)錄、翻譯合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)，即人的生長激素11．(10分)科學(xué)家將人的生長激素基因與大腸桿菌的DNA分子進(jìn)行重組，并成功地使其在大腸桿菌中表達(dá)。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(diǎn)是—G↓GATCC—，限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ的識別序列和切點(diǎn)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(dá)載體過程中，應(yīng)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(jìn)行連接。人的基因之所以能與大腸桿菌的DNA分子進(jìn)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(jìn)入受體細(xì)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(diǎn)表示菌落)，能夠生長的細(xì)菌證明已導(dǎo)入了________，反之則沒有導(dǎo)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(yīng)無菌落的位置)。與圖b空圈相對應(yīng)的圖a中的菌落表現(xiàn)型是________________，這些細(xì)菌中導(dǎo)入了________。解析人的生長激素基因與大腸桿菌的DNA分子進(jìn)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(diǎn)，可知在構(gòu)建基因表達(dá)載體過程中，應(yīng)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?xì)菌細(xì)胞中所用的方法是鈣離子處理法，使細(xì)菌細(xì)胞壁通透性增強(qiáng)，便于含有目的基因的重組質(zhì)粒進(jìn)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(xì)菌中導(dǎo)入了普通質(zhì)粒或重組質(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(yīng)無菌落的位置)。與圖b空圈相對應(yīng)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(xì)菌中導(dǎo)入了重組質(zhì)粒。答案(1)逆轉(zhuǎn)錄酶(2)ⅠⅡ堿基互補(bǔ)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(xì)胞壁(4)普通質(zhì)?；蛑亟M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(fù)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(yù)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(shí)驗(yàn)步驟①所代表的反應(yīng)過程是_______________________________________________________________。(2)步驟②構(gòu)建重組表達(dá)載體A和重組表達(dá)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(yàn)步驟④所表達(dá)的S蛋白是否與病毒S蛋白有相同的免疫反應(yīng)特性，可用________與________進(jìn)行抗原—抗體特異性反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，從而得出結(jié)論。(4)步驟④和⑥的結(jié)果相比，原核細(xì)胞表達(dá)的S蛋白與真核細(xì)胞表達(dá)的S蛋白的氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)，根本原因是____________________________________